KR20130104243A

KR20130104243A - 방열 인쇄회로기판의 제조방법

Info

Publication number: KR20130104243A
Application number: KR1020120025600A
Authority: KR
Inventors: 안창규
Original assignee: 안창규
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-25

Abstract

본 발명은 회로형성에 사용되는 동박들 사이에 상대적으로 두꺼운 두께동을 마련하고 비아홀과 부품홀을 형성함으로써 방열 인쇄회로기판에 장착된 다수의 발열소자에서 발생한 열을 두께동 측으로 최대한 열 전달시킬 수 있어 보다 많은 양의 열을 신속히 방출할 수 있고 제조 작업을 간편화할 수 있는 방열 인쇄회로기판의 제조방법을 개시한다.

Description

방열 인쇄회로기판의 제조방법{METHOD MANUFACTURING HEAT RADIATING PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 방열 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 발열소자의 냉각을 위한 방열 구조를 가진 방열 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

방열 인쇄회로기판은 모든 전자제품의 기초가 되는 회로가 결집한 부품으로서, 전자제품의 기능이 발전함에 따라 방열 인쇄회로기판도 다층 고밀도 및 다기능을 갖춘 성능이 뛰어난 제품이 요구되고 있는 실정이다.

따라서 다층 고밀도의 회로가 동시에 구동됨은 물론, TV, 자동차, 컴퓨터, 멀티조명등, 모듈 개발 제품이 폭발적으로 늘어나고 있다.

이런 특수성 때문에 특수 부품 수요가 급속하게 늘어나고 있으며, 특히 인쇄회로기판의 발열 문제는 날로 심화되고 있어 효과적인 방열 대책이 시급한 과제로 인식되고 있으며, 이러한 문제점 극복은 제품의 신뢰성을 좌우하는 척도가 되고 있다.

방열 인쇄회로기판에 장착된 발열소자들은 그 성능은 향상되면서도 점점 소형화되고 있다. 이것은 지속적으로 축소되어가고 있는 표면 영역 상에 더 많은 열이 방출됨을 의미한다.

기존에는 여러 가지 방열수단을 이용하여 발열소자의 열을 외부로 방출시키고 있다. 이러한 방열수단들은 기본적으로, 발열소자에 방열판을 부착하여 자연 냉각하는 방법 혹은 방열판과 함께 냉각팬을 설치하여 강제 냉각시키는 방법을 이용한 것이다.

하지만, 최근 들어 모든 전자 장치들이 소형화되는 추세에 있으나, 발열소자의 방열을 위해서는 방열판을 장착해야 하기 때문에 그 방열판의 크기로 인하여 전체 크기를 최소화하지 못할 뿐만 아니라, 발열소자의 열을 충분히 방열하지 못하기 때문에 방열성능 및 방열속도가 떨어진다.

본 발명의 일 측면은 발열소자들에서 발생하는 열의 방출 성능을 향상시킬 수 있는 방열 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조방법은 두께동에 비아홀과 부품홀에 대응하는 통공을 부식, 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 형성하고; 상기 통공들 내부를 조화처리하고; 상기 통공들을 수지로 메우고; 상기 두께동 상하부에 밀착력을 향상할 수 있도록 상기 두께동 상하부 표면을 조화처리하고; 상기 두께동 상하부에 프리프레그를 개재하여 동박을 각각 적층하고; 상기 수지의 중심을 기준으로 상기 형성된 통공들에 대응하는 위치의 상기 두께동, 프리프레그 및 동박을 관통하도록 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 상기 비아홀과 부품홀을 형성하고; 상기 비아홀과 부품홀을 도금하고; 상기 도금된 상하부 동박에 회로패턴을 형성하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 두께동은 상기 프리프레그와 동박에 대비하여 두께가 2배 이상인 동판이고, 상기 두께동에 상기 통공들을 형성한 후 상기 수지와의 밀착력을 강화시키기 위해 상기 통공들 내부를 조화 처리하는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조방법은 두께동에 비아홀과 부품홀에 대응하는 통공을 부식, 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 형성하고; 상기 두께동 상하부에 밀착력을 향상할 수 있도록 상기 두께동 상하부 표면을 조화처리하고; 상기 두께동 상하부에 층간 접착제인 프리프레그를 배치하고 상기 프리프레그에 동박을 밀착시킨 상태에서 가열 압착하여 상기 프리프레그가 상기 통공들을 메우면서 상기 두께동 상하부에 적층될 수 있도록 상기 두께동 상하부에 상기 프리프레그와 동박을 적층하고; 상기 통공들에 메워진 프리프레그의 중심으로 기준으로 그에 대응하는 위치의 상기 두께동, 프리프레그 및 동박을 관통하도록 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 상기 비아홀과 부품홀을 형성하고; 상기 비아홀과 부품홀을 도금하고; 상기 도금된 상하부 동박에 회로패턴을 형성하는 것을 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 측면에 따르면, 회로형성에 사용되는 동판들 사이에 상대적으로 두꺼운 두께동을 마련하고 비아홀과 부품홀을 형성함으로써 방열 인쇄회로기판에 장착된 다수의 발열소자에서 발생한 열을 두께동 측으로 최대한 열 전달시킬 수 있어 보다 많은 양의 열을 신속히 방출할 수 있고, 제조 작업을 간편화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다층 방열 인쇄회로기판을 설명하기 도면이다.
도 7은 도 6에서 비아홀과 부품홀을 형성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 개략적인 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 방열 인쇄회로기판은 중간에 배치된 두께동(10)과, 이 두께동(10)의 상부와 하부에 각각 마련된 프리프레그(11)와, 이 프리프레그(11)에 의해 두께동(10)에 의해 밀착되는 동박(12)이 순차적으로 적층된 형태이다.

두께동(10)은 프리프레그와 동박에 비해 상대적으로 두꺼운 두께(예를 들면 2배 이상)를 가진 동판이다.

또한, 방열 인쇄회로기판에는 비아홀(20)과 부품홀(21)이 형성되어 있다.

비아홀(20)은 층간 연결을 위해 방열 인쇄회로기판을 관통하여 형성된다. 즉, 비아홀(20)은 두께동과 이 두께동의 상하부에 각각 적층된 프리프레그(11)과 동박(12)를 관통하여 형성된다. 비아홀(20)은 상하부 프리프레그(11)에 각각 마련된 동박(12)간을 연결한다.

부품홀(21)에는 다이오드, 발광 다이오드 등의 리드타입형 발열소자의 리드단자가 삽입되어 장착된다. 부품홀(21)는 비아홀(20)과 마찬가지로 방열 인쇄회로기판을 관통하여 형성된다.

부품홀(21)는 두께동(10)과 이 두께동(10)의 상하부에 각각 적층된 프리프레그(11)과 동박(12)을 관통하여 형성된다.

참고로, 동박(12)에 형성되는 회로패턴(12a)에는 표면실장형 발열소자가 장착될 수 있다.

상기한 구성을 가진 방열 인쇄회로기판은 회로패턴(12a)에 장착되는 표면실장형 발열소자와 부품홀(21)에 장착되는 리드타입형 발열소자에서 발생된 열은 중간에 위치한 두께동 측으로 전달된다. 이에 따라, 발열소자들에서 발생된 열 중 보다 많은 양의 열을 신속히 방출할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조방법에 대한 제어흐름도이다.

도 2을 살펴보면, 방열 인쇄회로기판의 제조공정은 두께동(10)에 비아홀(20)과 부품홀(21)에 대응하는 통공들 형성하는 과정(100), 통공 메움시 밀착력 강화를 위한 조화 처리하는 과정(101), 통공들 내부에 수지로 메우는 과정(102), 두께동(10)의 상하부 표면을 조화 처리하는 과정(103), 두께동(10)의 상하부에 프리프레그(11)와 동박(12)을 적층하는 과정(104), 비아홀(20)과 부품홀(21)을 형성하는 과정(105), 비아홀(20)과 부품홀(21)을 도금하는 과정(106), 상하부 동박(12)에 회로패턴(12a)을 형성하는 과정(107), 부식하는 과정(108), 솔더마스킹 및 실크 인쇄하는 과정(109), 표면 처리하는 과정(110), 외형을 가공하는 과정(111)을 포함한다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조공정순서를 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저, 일정한 두께의 두께동(10)을 마련한다. 이 두께동(10)은 상대적으로 두꺼운 두께를 가진 동판이다. 예를 들면, 두께동(10)은 0.1 내지 1.5 mm의 두께일 수 있다.

일정한 두께의 두께동(10)에 비아홀(20)과 부품홀(21)에 대응하는 통공들(10a,10b)을 형성한다(100). 이때, 부품홀(21)에 대응하는 통공(10a)와 비아홀(20)에 대응하는 통공(10b)는 동일한 직경으로 형성될 수 있다.

통공들(10a,10b)의 가공은 부식, 드릴, 프레스를 이용한 펀칭방식, 레이저 중 어느 하나에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 통공들(10a,10b)의 가공에는 탄산가스 레이저, 유브이(Ultra Violet ; UV) 계열의 엑시머레이저, UV-YAG 레이저 등이 사용될 수 있다.

통공들(10a,10b)를 형성한 후 후술하는 통공 메움시 밀착력 강화를 위한 통공들(10a,10b)의 내부를 조화 처리할 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 두께동(10)에 형성된 통공들(10a,10b)에는 수지(13a,13b)가 메워진다. 수지(13a,13b)는 예를 들면, 절연잉크, 에폭시, 폴리이미드, 폴리이미드레진, 프리프레그 등일 수 있다.

통공들(10a,10b)에 수지(13a,13b)를 메운 후 후술하는 적층공정시 두께동(10)의 상하부에 밀착력을 좋게 하기 위해 두께동(10)의 상하부 표면을 조화 처리할 수 있다. 조화처리는 에칭, 거침처리 또는 노듈(Nodule) 처리 등을 이용할 수 있다. 노듈 처리는 두께동 상에 화학처리를 통해 구리 돌기층을 형성하는 것이다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 통공들(10a,10b)에 수지(13a,13b)를 메운 후 두께동(10)의 상부와 하부에 각각 프리프레그(11)와 동박(12)을 밀착시켜 가열 가압함으로써 두께동(10)의 상하부에 프리프레그(11)와 동박(12)을 적층시킨다(도 3d 참조).

도 3d는 가열 가압에 의해 두께동(10)의 상하부에 프리프레그(11)와 동박(12)을 적층된 것을 나타낸다.

도 3e에 도시된 바와 같이, 두께동(10), 프리프레그(11), 동박(12)이 적층된 구조물(10,11,12)에서 수지(13a,13b)의 중심을 기준으로 통공들(10a,10b)에 대응하는 위치에 비아홀(20)과 부품홀(21)을 관통되게 형성한다. 이때, 비아홀(20)과 부품홀(21)은 드릴, 프레스를 이용한 펀칭방식, 레이저 중 어느 하나에 의해 이루어질 수 있다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 비아홀(20)과 부품홀(21)를 형성한 후 도금을 통해 이 비아홀(20)과 부품홀(21)의 내벽에 도금층(14)을 형성한다. 따라서, 두께동(10)의 상하부에 형성된 동박(12)간에 도금층(14)에 의해 전기적으로 연결된다. 또한, 부품홀(21)에 의해 리드타입 발열소자가 장착 가능하다.

이후 구조물(10,11,12,14)의 동박(12)를 에칭하여 회로 패턴(12a)을 형성하고,

부식과정, 솔더 마스킹 및 실크 인쇄과정, 표면처리 과정, 외형가공을 통해 제품에 대한 제조를 완료한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조방법에 대한 제어흐름도이다.

도 4를 살펴보면, 방열 인쇄회로기판의 제조공정은 두께동(10)에 비아홀(20)과 부품홀(21a,21b)에 대응하는 통공들을 형성하는 과정(200), 두께동(10)의 상하부 및 통공들 내부를 조화 처리하는 과정(201), 두께동(10) 상하부에 프리프레그(11)와 동박(12)을 적층하는 과정(202), 비아홀(20)과 부품홀(21a,21b)을 형성하는 과정(203), 비아홀(20)과 부품홀(21a,21b)을 도금하는 과정(204), 상하부 동박(12)에 회로패턴(12a)을 형성하는 과정(205), 부식하는 과정(206), 솔더마스킹 및 실크 인쇄하는 과정(207), 표면 처리하는 과정(208), 외형을 가공하는 과정(209)을 포함한다.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 프리프레그(11)과 동박(12)에 비해 상대적으로 두꺼운 두께의 두께동(10)에 비아홀(20)과 부품홀(21)에 대응하는 통공들(10a,10b)을 형성한다(100). 이때, 부품홀(21)에 대응하는 통공(10a)와 비아홀(20)에 대응하는 통공(10b)는 동일한 직경으로 형성될 수 있다.

통공들(10a,10b)의 가공은 도 3a와 마찬가지로 부식, 드릴, 프레스를 이용한 펀칭방식 중 어느 하나에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 통공들(10a,10b)의 가공에는 탄산가스 레이저, 유브이(Ultra Violet ; UV) 계열의 엑시머레이저, UV-YAG 레이저 등이 사용될 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 통공들(10a,10b)을 형성한 후 두께동(10)의 상부와 하부에 각각 프리프레그(11)와 동박(12)을 밀착시켜 가열 가압함으로써 두께동(10)의 상하부에 프리프레그(11)와 동박(12)을 적층시킨다(도 5c 참조).

도 5c는 가열 가압에 의해 두께동에 형성된 통공들(10a,10b)에 프리프레그(11)가 메워지면서 두께동(10)의 상하부에 프리프레그(11)와 동박(12)가 적층된 것을 나타낸다.

도 5d에 도시된 바와 같이, 두께동(10), 프리프레그(11), 동박(12)이 적층된 구조물(10,11,12)에서 통공들에 대응하는 위치에 비아홀(20)과 부품홀(21)을 관통되게 형성한다. 이때, 비아홀(20)과 부품홀(21)은 드릴, 프레스를 이용한 펀칭방식 또는 레이저를 이용하여 형성할 수 있다.

도 5e에 도시된 바와 같이, 비아홀(20)과 부품홀(21)를 형성한 후 도금을 통해 이 비아홀(20)과 부품홀(21)의 내벽에 도금층(14)을 형성한다. 따라서, 두께동(10)의 상하부에 형성된 동박(12)간에 도금층(14)에 의해 전기적으로 연결된다. 또한, 부품홀(21)에 의해 리드타입 발열소자가 장착 가능하다.

이후 구조물(10,11,12,14)의 동박(12)을 에칭하여 회로 패턴(12a)을 형성하고,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다층 방열 인쇄회로기판을 설명하기 도면이다. 도 7은 도 6에서 비아홀과 부품홀을 형성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 두께동(10)에 비아홀(20)과 부품홀(21)에 대응하는 통공들(10a,10b)을 형성한 후 프리프레그(11)와 동박적층판(30)을 적층한 방열 인쇄회로기판을 제조하는 것도 가능하다. 이때, 동박적층판(30)의 참조부호 31은 절연층을, 32는 동박을 나타낸다.

10 : 두께동 11 : 프리프레그
12 : 동박 14 : 도금층
20 : 비아홀 21 ; 부품홀

Claims

두께동에 비아홀과 부품홀에 대응하는 통공을 부식, 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 형성하고;
상기 통공들 내부를 조화처리하고;
상기 통공들을 수지로 메우고;
상기 두께동 상하부에 밀착력을 향상할 수 있도록 상기 두께동 상하부 표면을 조화처리하고;
상기 두께동 상하부에 프리프레그를 개재하여 동박을 각각 적층하고;
상기 수지의 중심을 기준으로 상기 형성된 통공들에 대응하는 위치의 상기 두께동, 프리프레그 및 동박을 관통하도록 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 상기 비아홀과 부품홀을 형성하고;
상기 비아홀과 부품홀을 도금하고;
상기 도금된 상하부 동박에 회로패턴을 형성하는 것을 포함하는 방열 인쇄회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 두께동은 상기 프리프레그와 동박에 대비하여 두께가 2배 이상인 동판이고,
상기 두께동에 상기 통공들을 형성한 후 상기 수지와의 밀착력을 강화시키기 위해 상기 통공들 내부를 조화 처리하는 것을 포함하는 방열 인쇄회로기판의 제조방법.
두께동에 비아홀과 부품홀에 대응하는 통공을 부식, 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 형성하고;
상기 두께동 상하부에 밀착력을 향상할 수 있도록 상기 두께동 상하부 표면을 조화처리하고;
상기 두께동 상하부에 층간 접착제인 프리프레그를 배치하고 상기 프리프레그에 동박을 밀착시킨 상태에서 가열 압착하여 상기 프리프레그가 상기 통공들을 메우면서 상기 두께동 상하부에 적층될 수 있도록 상기 두께동 상하부에 상기 프리프레그와 동박을 적층하고;
상기 통공들에 메워진 프리프레그의 중심으로 기준으로 그에 대응하는 위치의 상기 두께동, 프리프레그 및 동박을 관통하도록 드릴, 펀칭 또는 레이저를 이용하여 상기 비아홀과 부품홀을 형성하고;
상기 비아홀과 부품홀을 도금하고;
상기 도금된 상하부 동박에 회로패턴을 형성하는 것을 포함하는 방열 인쇄회로기판의 제조방법.