放熱基板及びその製造方法
【課題】放熱特性が向上した放熱基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】銅基板３３０、銅基板３３０の一面に形成されたアルミナ層３２０、アルミナ層３２０に形成された第１回路層３４０からなる放熱基板を用い、アルミナ層３２０を貫くように開口部３９０を形成し、開口部３９０を通じてアルミナ層３２０から露出された銅基板３３０にソルダパッド６１０を付着した後、これに発熱素子６００を実装することにより、銅基板３３０の露出面に発熱素子６００が直接実装されるパッケージ７００を具現する。
【解決手段】銅基板３３０、銅基板３３０の一面に形成されたアルミナ層３２０、アルミナ層３２０に形成された第１回路層３４０からなる放熱基板を用い、アルミナ層３２０を貫くように開口部３９０を形成し、開口部３９０を通じてアルミナ層３２０から露出された銅基板３３０にソルダパッド６１０を付着した後、これに発熱素子６００を実装することにより、銅基板３３０の露出面に発熱素子６００が直接実装されるパッケージ７００を具現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多様な分野に応用されるパワー素子及びパワーモジュールの放熱問題を解決するために、熱伝導特性の良い金属材料を用いてさまざまな形態の放熱基板を製作しようと努力している。最近では、陽極酸化を用いて発熱素子の熱放出を極大化するための放熱基板に対する研究が進んでいる。
【０００３】
図１〜図３は、陽極酸化工法を用いた放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【０００４】
これを参照して、従来の放熱基板の製造方法を説明すれば次のようである。
【０００５】
まず、アルミニウム基板１１０の一面に陽極酸化工程によって、アルミナ層１２０が形成された陽極酸化基板１１１を準備する。
【０００６】
ついで、前記陽極酸化基板１１１の一面に電解メッキまたは無電解メッキによって回路層１３０を形成する。
【０００７】
従来の陽極酸化を用いた放熱基板の場合、アルミニウムの熱伝逹効果が高いため、発熱素子から発生した熱が、アルミニウム基板を通じて外部に放出された。よって、放熱基板上に形成された発熱素子は、高熱を受けなかったので、発熱素子の性能が落ちるという問題点を解決することができた。
【０００８】
しかし、電子部品が小型化及び薄型化するにつれて、放熱基板の局所面積に収容される発熱素子の密度が高くなり、よって、放熱基板は、発熱素子から放出する熱を、短時間内に基板の外部に放出しなければならない。
【０００９】
このような問題を改善するために、熱吸収力及び熱放出力に優れた材質を使って、放熱基板を製作することもある。
【００１０】
しかし、陽極酸化工法を用いた放熱基板の製造工程に使用可能なベース基板の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金に制限されるしかなかった。よって、アルミニウムより熱伝導度に優れた銅をベース基板として使う場合、銅基板にアルミナ層を形成することができないという問題点があった。
【００１１】
図４は、従来技術による発熱素子実装型放熱基板（パッケージ）２００の断面図を示している。
【００１２】
アルミニウムあるいは銅で形成された基板２１０に、絶縁層としてエポキシ樹脂層２２０を形成し、アルミニウムまたは銅で回路層２３０を形成した。前記回路層２３０のパッド部２４０に熱拡散器２５０、発熱素子２６０の順に実装し、発熱素子２６０と前記回路層２３０の回路パターンをアルミニウムワイヤ２７０で連結した。
【００１３】
しかし、通常絶縁層として使われるエポキシ樹脂層２２０の熱伝導度は、アルミナ熱伝導度より低い欠点があるため、熱放出能力に限界があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、アルミニウム基板にアルミナ層が形成された放熱基板に対し、前記アルミニウム基板を熱伝導度に優れた銅基板に取り替えて放熱基板の熱放出特性を改善し、その過程で陽極酸化工法を適用し、また絶縁層としてエポキシ樹脂層の代わりにアルミナ層を使うことで、高温で絶縁層が剥離される問題を解決し、さらに放熱基板にパッケージを具現するとき、銅基板に形成されたアルミナ層の一部を除去して開口部を形成し、銅基板の露出部に発熱素子を直接実装することにより放熱特性が向上した放熱基板及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の好適な第１実施例による放熱基板は、銅基板、前記銅基板の一面に形成されたアルミナ層、及び前記アルミナ層に形成され、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路含んでなる。
【００１６】
前記銅基板と前記アルミナ層の間には、シード層をさらに含むことができる。
【００１７】
前記第１回路層は、銅またはアルミニウムで形成されることができる。
【００１８】
前記放熱基板は、前記第１パッド部に発熱素子が実装されることができる。
【００１９】
前記放熱基板は、前記アルミナ層を貫くように開口部が形成され、前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子が実装されることができる。
【００２０】
本発明の好適な第２実施例による放熱基板は、銅基板、前記銅基板の一面に形成されたアルミナ層、前記アルミナ層に形成された第１回路層（第１回路パターン及び第１パッド部を含み）及び前記第１回路層に形成された第２回路層（前記第１回路パターンに対応するように形成された第２回路パターン及び前記第２パッド部に対応するように形成された第２パッド部を含み）を含んでなる。
【００２１】
前記銅基板と前記アルミナ層の間には、シード層をさらに含むことができる。
【００２２】
前記第１回路層は、アルミニウムで形成され、前記第２回路層は、銅で形成されることができる。
【００２３】
前記第２パッド部に、発熱素子が実装されることができる。
【００２４】
前記放熱基板は、前記アルミナ層を貫くように開口部が形成され、前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子が実装されることができる。
【００２５】
本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法は、（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階、（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階、（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記銅基板に接した前記アルミナ層の前まで前記陽極酸化基板を除去する段階、（Ｄ）前記銅基板に接したアルミナ層の露出面に第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階を含んでなる。
【００２６】
前記方法は、前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００２７】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階、及び（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子を実装する段階をさらに含むことができる。
【００２８】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｇ）前記第１パッドに発熱素子を実装する段階を含むことができる。
【００２９】
前記第１回路層は、銅で形成されることができる。
【００３０】
本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法は、（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階、（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階、（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記アルミニウム基板の前まで前記アルミナ層を除去し、前記アルミニウム基板を選択的に除去することで、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階、（Ｄ）前記第１回路層の第１回路パターンに対応する第２回路パターン及び前記第１回路層の第１パッド部に対応する第２パッド部を形成する段階を含んでなる。
【００３１】
前記方法は、前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００３２】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階、及び（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子を実装する段階をさらに含むことができる。
【００３３】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｇ）前記第２パッドに発熱素子を実装することができる。
【００３４】
前記第２回路層は、銅で形成されることができる。
【００３５】
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００３６】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は、通常的で辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって、本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、アルミニウム基板を基本部材として使用して陽極酸化工法で形成された放熱基板に対し、アルミニウム基板の代わりに熱伝導率が一層高い銅基板を基本部材として使うことにより、放熱基板の熱放出特性を一層改善させる効果がある。
【００３８】
また、絶縁層として通常使われるエポキシ樹脂層の代わりに、陽極酸化工法によって形成されたアルミナ層を使うことにより、高温で絶縁層が剥離される問題点を改善する。さらに、陽極酸化工法によって形成されたアルミナ層は、高純度の絶縁層なので、放熱特性を一層向上させる効果がある。
【００３９】
また、アルミナ層は、エポキシ樹脂層より除去しやすいので、アルミナ層の一部を除去した後、露出された銅基板上に発熱素子を直接実装することができ、よって放熱基板の熱放出特性を最大化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来技術による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（１）である。
【図２】従来技術による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（２）である。
【図３】従来技術による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（３）である。
【図４】従来技術による発熱素子実装型放熱基板の断面図である。
【図５】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の断面図である。
【図６】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の断面図である。
【図７】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（１）である。
【図８】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（２）である。
【図９】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（３）である。
【図１０】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（４）である。
【図１１】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（５）である。
【図１２】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（１）である。
【図１３】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（２）である。
【図１４】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（３）である。
【図１５】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（４）である。
【図１６】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（５）である。
【図１７】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（６）である。
【図１８】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（７）である。
【図１９】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（８）である。
【図２０】本発明の実施例による発熱素子実装型放熱基板の断面図（１）である。
【図２１】本発明の実施例による発熱素子実装型放熱基板の断面図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面を参照する以下の詳細な説明及び好適な実施例から一層明らかに理解可能であろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるにあたり、同じ構成要素がたとえ他の図面に図示されていても、できるだけ同じ符号を付けることにする。また、本発明の説明において、関連の公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にあいまいにすることができると判断されればその詳細な説明は省略する。
【００４２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【００４３】
（放熱基板の構造）
図５は、本発明の好適な第１実施例による放熱基板の断面図である。
【００４４】
図５に示すように、本実施例による放熱基板３００は、銅基板３３０、銅基板３３０の一面に形成されたアルミナ層３２０及びアルミナ層３２０に形成された第１回路層３４０でなる。ここで、前記第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含んでなる。また、前記銅基板３３０と前記アルミナ層３２０の間にシード層３８０をさらに含むことができる。
【００４５】
銅基板３３０は、放熱基板の基礎部材で、発熱素子から発生する熱を空気中に放出する部材である。前記銅基板３３０は、一般的な樹脂層でなった基板に比べ、強度が高いので、放熱基板３００の外部から作用する応力に対する抵抗力が高いという利点がある。また、熱伝導度の面で見れば、アルミニウムの熱伝導度は、２３８Ｗ／ｍＫであるが、銅の熱伝導度は、３９７Ｗ／ｍＫである。よって、放熱基板３００の基礎部材としてアルミニウム基板３１０（図７〜図１０参照）の代わりに、銅基板３３０を用いることにより、放熱効果を極大化することができる。
【００４６】
アルミナ層３２０は、アルミニウム基板３１０（図７及び図８参照）を陽極酸化して形成されたものである。ここで、アルミナ層３２０は、銅基板３３０の一面に形成された絶縁層で、第１回路層３４０と銅基板３３０が電気的に短絡しないように絶縁させる役目をする。また、陽極酸化工法で形成されるため、高純度絶縁層の具現が可能である。
【００４７】
一方、通常絶縁層に使われるエポキシ樹脂の熱伝導度は、２〜４Ｗ／ｍＫであるが、陽極酸化法で形成されたアルミナ層３２０の熱伝導は、２０〜２５Ｗ／ｍＫであるので、熱伝導度が高いアルミナ層３２０を絶縁層として使うことにより、放熱基板３００の熱放出特性を一層改善させる効果がある。
【００４８】
一方、銅基板３３０にアルミナ層３２０を形成する工程については、放熱基板の製造方法についての詳細な説明で述べることにする。
【００４９】
第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含んでなり、アルミナ層３２０に形成される。また、第１回路層３４０は、アルミニウムまたは銅で形成されることができる。
【００５０】
シード層３８０は、無電解メッキまたはスパッタリング工程によって、アルミナ層３２０に形成された金属薄層で、後にアルミナ層３２０に銅基板３３０を形成するとき、引込線の役目をする。ただ、銅基板３３０の形成方法によって、前記シード層３８０は、省略することができる。
【００５１】
図６は、本発明の好適な第２実施例による放熱基板の断面図である。
【００５２】
図６に示すように、本実施例による放熱基板４００は、銅基板３３０、銅基板３３０の一面に形成されたアルミナ層３２０、アルミナ層３２０に形成された第１回路層３４０及び第１回路層３４０に形成された第２回路層３５０でなる。ここで、前記第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含み、前記第２回路層３５０は、前記第１回路パターン３４０ａに対応するように形成された第２回路パターン３５０ａ及び前記第１パッド部３４０ｂに対応するように形成された第２パッド部３５０ｂを含む。また、前記銅基板３３０と前記アルミナ層３２０の間に、シード層３８０をさらに含むことができる。
【００５３】
前記銅基板３３０、前記アルミナ層３２０及び前記シード層３８０は、前記本発明の好適な第１実施例による放熱基板で説明したものと同様であるので、本実施例ではその説明を省略する。
【００５４】
第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含んでなり、前記アルミナ層３２０に形成される。ここで、前記第１回路層３４０は、放熱基板４００の製造工程において、陽極酸化工法でアルミナ層３２０を形成した後に、陽極酸化の基礎部材になったアルミニウム基板３１０が選択的に除去されてパターニングされることにより、前記アルミナ層３２０に残って形成されたものである。
【００５５】
第２回路層３５０は、第２回路パターン３５０ａ及び第２パッド部３５０ｂを含んでなり、前記第１回路層３４０に形成される。具体的に、第２回路パターン３５０ａは、前記第１回路パターン３４０ａに対応するように形成され、第２パッド部３５０ｂは、前記第１パッド部３４０ｂに対応するように形成される。ここで、第２回路層３５０は、銅で形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００５６】
（放熱基板の製造方法）
図７〜図１１は、本発明の好適な第１実施例による放熱基板を製造する方法を説明するための工程断面図である。以下、同図に基づいて、本実施例による放熱基板の製造方法について説明する。
【００５７】
まず、図７に示すように、アルミニウム基板３１０を準備する。この際、前記アルミニウム基板３１０は、陽極酸化工法でアルミナ層３２０を形成するための部材で、後に前記アルミナ層３２０に銅基板３３０が形成された後の工程で、全体的にあるいは選択的に除去されるものである。
【００５８】
ついで、図８に示すように、アルミニウム基板３１０を陽極酸化することで、アルミナ層３２０が形成された陽極酸化基板３１１を形成する。ここで、アルミナ層３２０は、絶縁層で、前記第１回路層３４０と銅基板３３０（後続の工程で形成されるものである）が電気的に短絡しないように絶縁させる役目をする。
【００５９】
アルミナ層３２０を形成する工程を具体的に説明すれば、アルミニウム基板３１０を直流電源の陽極に接続して酸性溶液（電解質溶液）に浸漬することで、アルミニウム基板３１０の表面にアルミナ層３２０でなった絶縁層を形成することができる。アルミニウム基板３１０の表面が電解質溶液と反応することにより、境界面にアルミニウムイオン（Ａｌ３＋）が形成され、アルミニウム基板３１０に印加される電圧によって、アルミニウム基板３１０の表面に電流密度が集中して局所的に熱が発生し、この熱によって、さらに多いアルミニウムイオンが形成される。その結果、アルミニウム基板３１０の表面に複数の穴が形成され、酸素イオン（Ｏ２−）が電場力によって、前記穴に移動して電解質アルミニウムイオンと反応することにより、アルミナ層３２０を形成することができる。
【００６０】
ここで、アルミナ層３２０は、他の絶縁部材に比べて熱伝導率が高いので、アルミナ層３２０がアルミニウム基板３１０の全面に形成されても、アルミニウム基板３１０の熱放出がなだらかになされる。
【００６１】
ついで、図９に示すように、前記陽極酸化基板３１１の一面に、銅基板３３０を形成する。銅基板３３０は、スパッタリング工法によって蒸着されるかあるいはメッキによって形成される。
【００６２】
ここで、スパッタリング工程とは、金属粒子を対象面に噴射して金属となった薄膜を蒸着する方式であり、金、銀、銅などの薄膜を形成することができる。
【００６３】
一方、図８において、アルミナ層３２０を形成した後、電解メッキで銅基板を形成するために、シード層３８０を先に形成することができる。この際、シード層３８０は、無電解メッキまたはスパッタリング工法によって、アルミナ層３２０に形成された金属薄層で、電解メッキに適した厚さを持つように形成され、電解メッキによって、銅基板３３０を形成するための引込線の役目をする。
【００６４】
ついで、図１０に示すように、前記陽極酸化基板３１１の他面から前記銅基板３３０に接した前記アルミナ層３２０の前まで、陽極酸化基板３１１を除去する。また、この段階をより具体的に説明すれば、銅基板３３０が形成された陽極酸化基板３１１をエッチング溶液に浸漬し、エッチング溶液の組成、エッチング時間を調節することで、陽極酸化基板３１１の他面から銅基板３３０に接したアルミナ層３２０の前まで不要なアルミナ層３２０及びアルミニウム基板３１０を除去する。結局、アルミナ層３２０を形成するのに用いたアルミニウム基板３１０が全部除去され、銅基板３３０の一面にアルミナ層３２０が備えられる。
【００６５】
ついで、図１１に示すように、前記銅基板３３０に接したアルミナ層３２０の露出面に第１回路層３４０を形成する。第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含む。
【００６６】
具体的に、前記アルミナ層３２０にドライフィルムを塗布し、マスクでブロッキングした状態で、紫外線を照射する。その後、ドライフィルムを現像液で作用させれば、紫外線の照射によって硬化した部分はそのまま残るが、硬化しなかった部分は除去されることにより、メッキレジストパターンが形成される。メッキ工法によって、前記メッキレジストパターンから露出されたアルミナ層３２０に第１回路層３４０を形成し、メッキパターンを除去する。
【００６７】
図１２〜図１９は、本発明の好適な第２実施例による放熱基板を製造する方法を説明するための工程断面図である。以下、同図に基づいて、本実施例による放熱基板の製造方法について説明する。
【００６８】
まず、図１２〜図１４に示す製造工程は、前記本発明の好適な第１実施例による放熱基板の図７〜図９に示す製造工程と同様である。
【００６９】
ついで、図１５に示すように、前記陽極酸化基板３１１の他面から前記アルミニウム基板３１０の前まで前記アルミナ層３２０を除去した後、前記アルミニウム基板３１０を一定厚さだけ残して選択的に除去する。ここで、一定厚さとは、後述する工程で残るアルミニウム基板３１０で形成される第１回路層３４０の厚さを意味する。
【００７０】
銅基板３３０が形成された陽極酸化基板３１１をエッチング溶液に浸漬し、エッチング溶液の組成、エッチング時間を調節して所望領域まで部分エッチングが可能である。
【００７１】
ついで、図１６に示すように、前記残ったアルミニウム基板３１０上に、ドライフィルムを塗布し、これをパターニングしてエッチングレジストパターン３２５を形成する。形成方法は、以上に説明したものと同様である。
【００７２】
ついで、図１７及び図１８に示すように、エッチングレジストパターン３２５から露出されたアルミニウム基板３１０の露出部を、エッチングして選択的に除去し（図１７参照）、前記エッチングレジストパターン３２５を剥離することで、第１回路層３４０を形成する（図１８参照）。ここで、第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含む。
【００７３】
ついで、図１９に示すように、前記第１回路層３４０に第２回路層３５０を形成する。ここで、第２回路層３５０は、第２回路パターン３５０ａ及び第２パッド部３５０ｂを含み、前記第２回路パターン３５０ａは、前記第１回路パターン３４０ａに対応し、前記第２パッド部３５０ｂは、前記第１パッド部３４０ｂに対応するように形成される。
【００７４】
この際、前記第２回路層３５０は、銅で形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。一方、第２回路層３５０を形成する工程は、前記本発明の好適な第１実施例による放熱基板３００の製造方法において、メッキレジストで第１回路層３４０を形成する工程と同様である。
【００７５】
さらに、本発明の好適な第１実施例または第２実施例による放熱基板は、発熱素子から発生する熱を空気中に放出する。以下、発熱素子が放熱基板に実装された構造について説明する。
【００７６】
図２０は、本発明の第２実施例による放熱基板に発熱素子が実装された構造の断面図である。
【００７７】
本発明の好適な第２実施例による放熱基板４００において、発熱素子６００は、第２回路層３５０に含まれた第２パッド部３５０ｂに実装できる。第１パッド部３４０ｂは、アルミニウムで形成され、第２パッド部３５０ｂは、銅で形成される場合、高い熱伝導度を持つ銅の物理的特性上、発熱素子６００から発生する熱を効果的に放出することができる。また、第１パッド部３４０ｂがアルミニウムで形成されるとき、第１パッド部３４０ｂは、発熱素子６００との接着性が良くないので、これを改善するために、前記第２パッド部３５０ｂは、接着層でなることができる。
【００７８】
一方、本発明の好適な第１実施例による放熱基板３００において、発熱素子６００は、第１回路層３４０に含まれた第１パッド部３４０ｂに実装できる。すなわち、図２０に示す第２回路層３５０は、選択的に省略することができる。第１パッド部３４０ｂが銅で形成された場合、高い熱伝導度を持つ銅の物理的特性上、発熱素子６００から発生する熱を効果的に放出することができる。
【００７９】
図２１は、本発明の第１または第２実施例による放熱基板において、銅基板３３０に発熱素子６００が直接実装された構造の断面図である。
【００８０】
具体的に、前記第１実施例による放熱基板３００または第２実施例による放熱基板４００において、アルミナ層３２０を貫くように開口部３９０を形成し、前記開口部３９０を通じてアルミナ層３２０から露出された銅基板３３０にソルダパッド６１０を付着した後、これに発熱素子６００を実装することができる。熱伝導率が銅より相対的に低いアルミナ層３２０が除去され、発熱素子６００が銅基板３３０に直接連結されるので、熱放出効果を一層向上させることができる。また、既存にエポキシ樹脂を絶縁層として使用したパッケージ構造（図４を参照）においては、エポキシ樹脂を基板から除去することが容易でなくて基板に発熱素子６００を直接実装することができなかったが、本発明の第１または第２実施例による放熱基板は、このような問題点を解決してパッケージ７００の放熱効果を極大化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、アルミニウム基板にアルミナ層が形成された放熱基板に対し、前記アルミニウム基板を高熱伝導度の銅基板に取り替えて放熱基板の熱放出特性を改善し、その過程で陽極酸化工法を適用し、また絶縁層としてエポキシ樹脂層の代わりにアルミナ層を使うことで、高温で絶縁層が剥離される問題を解決し、さらに放熱基板にパッケージを具現するとき、銅基板に形成されたアルミナ層の一部を除去して開口部を形成し、銅基板の露出部に発熱素子を直接実装することにより、放熱特性が向上した放熱基板及びその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１１１ 陽極酸化基板
１１０ アルミニウム基板
１２０ アルミナ層
１３０ 回路層
１４０ 発熱素子
２１０ ベース基板
２２０ エポキシ樹脂層
２３０ 回路層
２４０ パッド部
２５０ 熱拡散器
２６０ 発熱素子
２７０ アルミニウムワイヤ
３００、４００ 放熱基板
３１０ アルミニウム基板
３２０ アルミナ層
３２５ エッチングレジストパターン
３１１ 陽極酸化基板
３３０ 銅基板
３４０ 第１回路層
２００、５００、７００ パッケージ（発熱素子実装型放熱基板）
３４０ａ 第１回路パターン
３４０ｂ 第１パッド部
３５０ 第２回路層
３５０ａ 第２回路パターン
３５０ｂ 第２パッド部
３６０ モールディング部
３７０ ワイヤ
３８０ シード層
３９０ 開口部
６００ 発熱素子
６１０ ソルダパッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多様な分野に応用されるパワー素子及びパワーモジュールの放熱問題を解決するために、熱伝導特性の良い金属材料を用いてさまざまな形態の放熱基板を製作しようと努力している。最近では、陽極酸化を用いて発熱素子の熱放出を極大化するための放熱基板に対する研究が進んでいる。
【０００３】
図１〜図３は、陽極酸化工法を用いた放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【０００４】
これを参照して、従来の放熱基板の製造方法を説明すれば次のようである。
【０００５】
まず、アルミニウム基板１１０の一面に陽極酸化工程によって、アルミナ層１２０が形成された陽極酸化基板１１１を準備する。
【０００６】
ついで、前記陽極酸化基板１１１の一面に電解メッキまたは無電解メッキによって回路層１３０を形成する。
【０００７】
従来の陽極酸化を用いた放熱基板の場合、アルミニウムの熱伝逹効果が高いため、発熱素子から発生した熱が、アルミニウム基板を通じて外部に放出された。よって、放熱基板上に形成された発熱素子は、高熱を受けなかったので、発熱素子の性能が落ちるという問題点を解決することができた。
【０００８】
しかし、電子部品が小型化及び薄型化するにつれて、放熱基板の局所面積に収容される発熱素子の密度が高くなり、よって、放熱基板は、発熱素子から放出する熱を、短時間内に基板の外部に放出しなければならない。
【０００９】
このような問題を改善するために、熱吸収力及び熱放出力に優れた材質を使って、放熱基板を製作することもある。
【００１０】
しかし、陽極酸化工法を用いた放熱基板の製造工程に使用可能なベース基板の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金に制限されるしかなかった。よって、アルミニウムより熱伝導度に優れた銅をベース基板として使う場合、銅基板にアルミナ層を形成することができないという問題点があった。
【００１１】
図４は、従来技術による発熱素子実装型放熱基板（パッケージ）２００の断面図を示している。
【００１２】
アルミニウムあるいは銅で形成された基板２１０に、絶縁層としてエポキシ樹脂層２２０を形成し、アルミニウムまたは銅で回路層２３０を形成した。前記回路層２３０のパッド部２４０に熱拡散器２５０、発熱素子２６０の順に実装し、発熱素子２６０と前記回路層２３０の回路パターンをアルミニウムワイヤ２７０で連結した。
【００１３】
しかし、通常絶縁層として使われるエポキシ樹脂層２２０の熱伝導度は、アルミナ熱伝導度より低い欠点があるため、熱放出能力に限界があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、アルミニウム基板にアルミナ層が形成された放熱基板に対し、前記アルミニウム基板を熱伝導度に優れた銅基板に取り替えて放熱基板の熱放出特性を改善し、その過程で陽極酸化工法を適用し、また絶縁層としてエポキシ樹脂層の代わりにアルミナ層を使うことで、高温で絶縁層が剥離される問題を解決し、さらに放熱基板にパッケージを具現するとき、銅基板に形成されたアルミナ層の一部を除去して開口部を形成し、銅基板の露出部に発熱素子を直接実装することにより放熱特性が向上した放熱基板及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の好適な第１実施例による放熱基板は、銅基板、前記銅基板の一面に形成されたアルミナ層、及び前記アルミナ層に形成され、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路含んでなる。
【００１６】
前記銅基板と前記アルミナ層の間には、シード層をさらに含むことができる。
【００１７】
前記第１回路層は、銅またはアルミニウムで形成されることができる。
【００１８】
前記放熱基板は、前記第１パッド部に発熱素子が実装されることができる。
【００１９】
前記放熱基板は、前記アルミナ層を貫くように開口部が形成され、前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子が実装されることができる。
【００２０】
本発明の好適な第２実施例による放熱基板は、銅基板、前記銅基板の一面に形成されたアルミナ層、前記アルミナ層に形成された第１回路層（第１回路パターン及び第１パッド部を含み）及び前記第１回路層に形成された第２回路層（前記第１回路パターンに対応するように形成された第２回路パターン及び前記第２パッド部に対応するように形成された第２パッド部を含み）を含んでなる。
【００２１】
前記銅基板と前記アルミナ層の間には、シード層をさらに含むことができる。
【００２２】
前記第１回路層は、アルミニウムで形成され、前記第２回路層は、銅で形成されることができる。
【００２３】
前記第２パッド部に、発熱素子が実装されることができる。
【００２４】
前記放熱基板は、前記アルミナ層を貫くように開口部が形成され、前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子が実装されることができる。
【００２５】
本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法は、（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階、（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階、（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記銅基板に接した前記アルミナ層の前まで前記陽極酸化基板を除去する段階、（Ｄ）前記銅基板に接したアルミナ層の露出面に第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階を含んでなる。
【００２６】
前記方法は、前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００２７】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階、及び（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子を実装する段階をさらに含むことができる。
【００２８】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｇ）前記第１パッドに発熱素子を実装する段階を含むことができる。
【００２９】
前記第１回路層は、銅で形成されることができる。
【００３０】
本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法は、（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階、（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階、（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記アルミニウム基板の前まで前記アルミナ層を除去し、前記アルミニウム基板を選択的に除去することで、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階、（Ｄ）前記第１回路層の第１回路パターンに対応する第２回路パターン及び前記第１回路層の第１パッド部に対応する第２パッド部を形成する段階を含んでなる。
【００３１】
前記方法は、前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００３２】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階、及び（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板に発熱素子を実装する段階をさらに含むことができる。
【００３３】
前記方法は、前記（Ｄ）段階の後に、（Ｇ）前記第２パッドに発熱素子を実装することができる。
【００３４】
前記第２回路層は、銅で形成されることができる。
【００３５】
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００３６】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は、通常的で辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって、本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、アルミニウム基板を基本部材として使用して陽極酸化工法で形成された放熱基板に対し、アルミニウム基板の代わりに熱伝導率が一層高い銅基板を基本部材として使うことにより、放熱基板の熱放出特性を一層改善させる効果がある。
【００３８】
また、絶縁層として通常使われるエポキシ樹脂層の代わりに、陽極酸化工法によって形成されたアルミナ層を使うことにより、高温で絶縁層が剥離される問題点を改善する。さらに、陽極酸化工法によって形成されたアルミナ層は、高純度の絶縁層なので、放熱特性を一層向上させる効果がある。
【００３９】
また、アルミナ層は、エポキシ樹脂層より除去しやすいので、アルミナ層の一部を除去した後、露出された銅基板上に発熱素子を直接実装することができ、よって放熱基板の熱放出特性を最大化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来技術による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（１）である。
【図２】従来技術による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（２）である。
【図３】従来技術による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（３）である。
【図４】従来技術による発熱素子実装型放熱基板の断面図である。
【図５】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の断面図である。
【図６】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の断面図である。
【図７】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（１）である。
【図８】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（２）である。
【図９】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（３）である。
【図１０】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（４）である。
【図１１】本発明の好適な第１実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（５）である。
【図１２】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（１）である。
【図１３】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（２）である。
【図１４】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（３）である。
【図１５】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（４）である。
【図１６】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（５）である。
【図１７】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（６）である。
【図１８】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（７）である。
【図１９】本発明の好適な第２実施例による放熱基板の製造方法を工程順に示す断面図（８）である。
【図２０】本発明の実施例による発熱素子実装型放熱基板の断面図（１）である。
【図２１】本発明の実施例による発熱素子実装型放熱基板の断面図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面を参照する以下の詳細な説明及び好適な実施例から一層明らかに理解可能であろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるにあたり、同じ構成要素がたとえ他の図面に図示されていても、できるだけ同じ符号を付けることにする。また、本発明の説明において、関連の公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にあいまいにすることができると判断されればその詳細な説明は省略する。
【００４２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【００４３】
（放熱基板の構造）
図５は、本発明の好適な第１実施例による放熱基板の断面図である。
【００４４】
図５に示すように、本実施例による放熱基板３００は、銅基板３３０、銅基板３３０の一面に形成されたアルミナ層３２０及びアルミナ層３２０に形成された第１回路層３４０でなる。ここで、前記第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含んでなる。また、前記銅基板３３０と前記アルミナ層３２０の間にシード層３８０をさらに含むことができる。
【００４５】
銅基板３３０は、放熱基板の基礎部材で、発熱素子から発生する熱を空気中に放出する部材である。前記銅基板３３０は、一般的な樹脂層でなった基板に比べ、強度が高いので、放熱基板３００の外部から作用する応力に対する抵抗力が高いという利点がある。また、熱伝導度の面で見れば、アルミニウムの熱伝導度は、２３８Ｗ／ｍＫであるが、銅の熱伝導度は、３９７Ｗ／ｍＫである。よって、放熱基板３００の基礎部材としてアルミニウム基板３１０（図７〜図１０参照）の代わりに、銅基板３３０を用いることにより、放熱効果を極大化することができる。
【００４６】
アルミナ層３２０は、アルミニウム基板３１０（図７及び図８参照）を陽極酸化して形成されたものである。ここで、アルミナ層３２０は、銅基板３３０の一面に形成された絶縁層で、第１回路層３４０と銅基板３３０が電気的に短絡しないように絶縁させる役目をする。また、陽極酸化工法で形成されるため、高純度絶縁層の具現が可能である。
【００４７】
一方、通常絶縁層に使われるエポキシ樹脂の熱伝導度は、２〜４Ｗ／ｍＫであるが、陽極酸化法で形成されたアルミナ層３２０の熱伝導は、２０〜２５Ｗ／ｍＫであるので、熱伝導度が高いアルミナ層３２０を絶縁層として使うことにより、放熱基板３００の熱放出特性を一層改善させる効果がある。
【００４８】
一方、銅基板３３０にアルミナ層３２０を形成する工程については、放熱基板の製造方法についての詳細な説明で述べることにする。
【００４９】
第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含んでなり、アルミナ層３２０に形成される。また、第１回路層３４０は、アルミニウムまたは銅で形成されることができる。
【００５０】
シード層３８０は、無電解メッキまたはスパッタリング工程によって、アルミナ層３２０に形成された金属薄層で、後にアルミナ層３２０に銅基板３３０を形成するとき、引込線の役目をする。ただ、銅基板３３０の形成方法によって、前記シード層３８０は、省略することができる。
【００５１】
図６は、本発明の好適な第２実施例による放熱基板の断面図である。
【００５２】
図６に示すように、本実施例による放熱基板４００は、銅基板３３０、銅基板３３０の一面に形成されたアルミナ層３２０、アルミナ層３２０に形成された第１回路層３４０及び第１回路層３４０に形成された第２回路層３５０でなる。ここで、前記第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含み、前記第２回路層３５０は、前記第１回路パターン３４０ａに対応するように形成された第２回路パターン３５０ａ及び前記第１パッド部３４０ｂに対応するように形成された第２パッド部３５０ｂを含む。また、前記銅基板３３０と前記アルミナ層３２０の間に、シード層３８０をさらに含むことができる。
【００５３】
前記銅基板３３０、前記アルミナ層３２０及び前記シード層３８０は、前記本発明の好適な第１実施例による放熱基板で説明したものと同様であるので、本実施例ではその説明を省略する。
【００５４】
第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含んでなり、前記アルミナ層３２０に形成される。ここで、前記第１回路層３４０は、放熱基板４００の製造工程において、陽極酸化工法でアルミナ層３２０を形成した後に、陽極酸化の基礎部材になったアルミニウム基板３１０が選択的に除去されてパターニングされることにより、前記アルミナ層３２０に残って形成されたものである。
【００５５】
第２回路層３５０は、第２回路パターン３５０ａ及び第２パッド部３５０ｂを含んでなり、前記第１回路層３４０に形成される。具体的に、第２回路パターン３５０ａは、前記第１回路パターン３４０ａに対応するように形成され、第２パッド部３５０ｂは、前記第１パッド部３４０ｂに対応するように形成される。ここで、第２回路層３５０は、銅で形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００５６】
（放熱基板の製造方法）
図７〜図１１は、本発明の好適な第１実施例による放熱基板を製造する方法を説明するための工程断面図である。以下、同図に基づいて、本実施例による放熱基板の製造方法について説明する。
【００５７】
まず、図７に示すように、アルミニウム基板３１０を準備する。この際、前記アルミニウム基板３１０は、陽極酸化工法でアルミナ層３２０を形成するための部材で、後に前記アルミナ層３２０に銅基板３３０が形成された後の工程で、全体的にあるいは選択的に除去されるものである。
【００５８】
ついで、図８に示すように、アルミニウム基板３１０を陽極酸化することで、アルミナ層３２０が形成された陽極酸化基板３１１を形成する。ここで、アルミナ層３２０は、絶縁層で、前記第１回路層３４０と銅基板３３０（後続の工程で形成されるものである）が電気的に短絡しないように絶縁させる役目をする。
【００５９】
アルミナ層３２０を形成する工程を具体的に説明すれば、アルミニウム基板３１０を直流電源の陽極に接続して酸性溶液（電解質溶液）に浸漬することで、アルミニウム基板３１０の表面にアルミナ層３２０でなった絶縁層を形成することができる。アルミニウム基板３１０の表面が電解質溶液と反応することにより、境界面にアルミニウムイオン（Ａｌ３＋）が形成され、アルミニウム基板３１０に印加される電圧によって、アルミニウム基板３１０の表面に電流密度が集中して局所的に熱が発生し、この熱によって、さらに多いアルミニウムイオンが形成される。その結果、アルミニウム基板３１０の表面に複数の穴が形成され、酸素イオン（Ｏ２−）が電場力によって、前記穴に移動して電解質アルミニウムイオンと反応することにより、アルミナ層３２０を形成することができる。
【００６０】
ここで、アルミナ層３２０は、他の絶縁部材に比べて熱伝導率が高いので、アルミナ層３２０がアルミニウム基板３１０の全面に形成されても、アルミニウム基板３１０の熱放出がなだらかになされる。
【００６１】
ついで、図９に示すように、前記陽極酸化基板３１１の一面に、銅基板３３０を形成する。銅基板３３０は、スパッタリング工法によって蒸着されるかあるいはメッキによって形成される。
【００６２】
ここで、スパッタリング工程とは、金属粒子を対象面に噴射して金属となった薄膜を蒸着する方式であり、金、銀、銅などの薄膜を形成することができる。
【００６３】
一方、図８において、アルミナ層３２０を形成した後、電解メッキで銅基板を形成するために、シード層３８０を先に形成することができる。この際、シード層３８０は、無電解メッキまたはスパッタリング工法によって、アルミナ層３２０に形成された金属薄層で、電解メッキに適した厚さを持つように形成され、電解メッキによって、銅基板３３０を形成するための引込線の役目をする。
【００６４】
ついで、図１０に示すように、前記陽極酸化基板３１１の他面から前記銅基板３３０に接した前記アルミナ層３２０の前まで、陽極酸化基板３１１を除去する。また、この段階をより具体的に説明すれば、銅基板３３０が形成された陽極酸化基板３１１をエッチング溶液に浸漬し、エッチング溶液の組成、エッチング時間を調節することで、陽極酸化基板３１１の他面から銅基板３３０に接したアルミナ層３２０の前まで不要なアルミナ層３２０及びアルミニウム基板３１０を除去する。結局、アルミナ層３２０を形成するのに用いたアルミニウム基板３１０が全部除去され、銅基板３３０の一面にアルミナ層３２０が備えられる。
【００６５】
ついで、図１１に示すように、前記銅基板３３０に接したアルミナ層３２０の露出面に第１回路層３４０を形成する。第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含む。
【００６６】
具体的に、前記アルミナ層３２０にドライフィルムを塗布し、マスクでブロッキングした状態で、紫外線を照射する。その後、ドライフィルムを現像液で作用させれば、紫外線の照射によって硬化した部分はそのまま残るが、硬化しなかった部分は除去されることにより、メッキレジストパターンが形成される。メッキ工法によって、前記メッキレジストパターンから露出されたアルミナ層３２０に第１回路層３４０を形成し、メッキパターンを除去する。
【００６７】
図１２〜図１９は、本発明の好適な第２実施例による放熱基板を製造する方法を説明するための工程断面図である。以下、同図に基づいて、本実施例による放熱基板の製造方法について説明する。
【００６８】
まず、図１２〜図１４に示す製造工程は、前記本発明の好適な第１実施例による放熱基板の図７〜図９に示す製造工程と同様である。
【００６９】
ついで、図１５に示すように、前記陽極酸化基板３１１の他面から前記アルミニウム基板３１０の前まで前記アルミナ層３２０を除去した後、前記アルミニウム基板３１０を一定厚さだけ残して選択的に除去する。ここで、一定厚さとは、後述する工程で残るアルミニウム基板３１０で形成される第１回路層３４０の厚さを意味する。
【００７０】
銅基板３３０が形成された陽極酸化基板３１１をエッチング溶液に浸漬し、エッチング溶液の組成、エッチング時間を調節して所望領域まで部分エッチングが可能である。
【００７１】
ついで、図１６に示すように、前記残ったアルミニウム基板３１０上に、ドライフィルムを塗布し、これをパターニングしてエッチングレジストパターン３２５を形成する。形成方法は、以上に説明したものと同様である。
【００７２】
ついで、図１７及び図１８に示すように、エッチングレジストパターン３２５から露出されたアルミニウム基板３１０の露出部を、エッチングして選択的に除去し（図１７参照）、前記エッチングレジストパターン３２５を剥離することで、第１回路層３４０を形成する（図１８参照）。ここで、第１回路層３４０は、第１回路パターン３４０ａ及び第１パッド部３４０ｂを含む。
【００７３】
ついで、図１９に示すように、前記第１回路層３４０に第２回路層３５０を形成する。ここで、第２回路層３５０は、第２回路パターン３５０ａ及び第２パッド部３５０ｂを含み、前記第２回路パターン３５０ａは、前記第１回路パターン３４０ａに対応し、前記第２パッド部３５０ｂは、前記第１パッド部３４０ｂに対応するように形成される。
【００７４】
この際、前記第２回路層３５０は、銅で形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。一方、第２回路層３５０を形成する工程は、前記本発明の好適な第１実施例による放熱基板３００の製造方法において、メッキレジストで第１回路層３４０を形成する工程と同様である。
【００７５】
さらに、本発明の好適な第１実施例または第２実施例による放熱基板は、発熱素子から発生する熱を空気中に放出する。以下、発熱素子が放熱基板に実装された構造について説明する。
【００７６】
図２０は、本発明の第２実施例による放熱基板に発熱素子が実装された構造の断面図である。
【００７７】
本発明の好適な第２実施例による放熱基板４００において、発熱素子６００は、第２回路層３５０に含まれた第２パッド部３５０ｂに実装できる。第１パッド部３４０ｂは、アルミニウムで形成され、第２パッド部３５０ｂは、銅で形成される場合、高い熱伝導度を持つ銅の物理的特性上、発熱素子６００から発生する熱を効果的に放出することができる。また、第１パッド部３４０ｂがアルミニウムで形成されるとき、第１パッド部３４０ｂは、発熱素子６００との接着性が良くないので、これを改善するために、前記第２パッド部３５０ｂは、接着層でなることができる。
【００７８】
一方、本発明の好適な第１実施例による放熱基板３００において、発熱素子６００は、第１回路層３４０に含まれた第１パッド部３４０ｂに実装できる。すなわち、図２０に示す第２回路層３５０は、選択的に省略することができる。第１パッド部３４０ｂが銅で形成された場合、高い熱伝導度を持つ銅の物理的特性上、発熱素子６００から発生する熱を効果的に放出することができる。
【００７９】
図２１は、本発明の第１または第２実施例による放熱基板において、銅基板３３０に発熱素子６００が直接実装された構造の断面図である。
【００８０】
具体的に、前記第１実施例による放熱基板３００または第２実施例による放熱基板４００において、アルミナ層３２０を貫くように開口部３９０を形成し、前記開口部３９０を通じてアルミナ層３２０から露出された銅基板３３０にソルダパッド６１０を付着した後、これに発熱素子６００を実装することができる。熱伝導率が銅より相対的に低いアルミナ層３２０が除去され、発熱素子６００が銅基板３３０に直接連結されるので、熱放出効果を一層向上させることができる。また、既存にエポキシ樹脂を絶縁層として使用したパッケージ構造（図４を参照）においては、エポキシ樹脂を基板から除去することが容易でなくて基板に発熱素子６００を直接実装することができなかったが、本発明の第１または第２実施例による放熱基板は、このような問題点を解決してパッケージ７００の放熱効果を極大化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、アルミニウム基板にアルミナ層が形成された放熱基板に対し、前記アルミニウム基板を高熱伝導度の銅基板に取り替えて放熱基板の熱放出特性を改善し、その過程で陽極酸化工法を適用し、また絶縁層としてエポキシ樹脂層の代わりにアルミナ層を使うことで、高温で絶縁層が剥離される問題を解決し、さらに放熱基板にパッケージを具現するとき、銅基板に形成されたアルミナ層の一部を除去して開口部を形成し、銅基板の露出部に発熱素子を直接実装することにより、放熱特性が向上した放熱基板及びその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１１１ 陽極酸化基板
１１０ アルミニウム基板
１２０ アルミナ層
１３０ 回路層
１４０ 発熱素子
２１０ ベース基板
２２０ エポキシ樹脂層
２３０ 回路層
２４０ パッド部
２５０ 熱拡散器
２６０ 発熱素子
２７０ アルミニウムワイヤ
３００、４００ 放熱基板
３１０ アルミニウム基板
３２０ アルミナ層
３２５ エッチングレジストパターン
３１１ 陽極酸化基板
３３０ 銅基板
３４０ 第１回路層
２００、５００、７００ パッケージ（発熱素子実装型放熱基板）
３４０ａ 第１回路パターン
３４０ｂ 第１パッド部
３５０ 第２回路層
３５０ａ 第２回路パターン
３５０ｂ 第２パッド部
３６０ モールディング部
３７０ ワイヤ
３８０ シード層
３９０ 開口部
６００ 発熱素子
６１０ ソルダパッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅基板；
前記銅基板の一面に形成されたアルミナ層；及び
前記アルミナ層に形成され、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層；
を含むことを特徴とする、放熱基板。
【請求項２】
前記第１回路パターンに対応するように形成された第２回路パターン；及び
前記第１パッド部に対応するように形成された第２パッド部；
を含む第２回路層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項３】
前記第１パッド部に発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項４】
前記第２パッド部に発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項２に記載の放熱基板。
【請求項５】
前記アルミナ層を貫くように形成された開口部をさらに含み、
前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項６】
前記アルミナ層を貫くように形成された開口部をさらに含み、
前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項２に記載の放熱基板。
【請求項７】
前記第１回路層は銅またはアルミニウムで形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項８】
前記第１回路層はアルミニウムで形成され、前記第２回路層は銅で形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の放熱基板。
【請求項９】
前記銅基板と前記アルミナ層の間にシード層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項１０】
（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階；
（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階；
（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記銅基板に接した前記アルミナ層の前まで前記陽極酸化基板を除去する段階；
（Ｄ）前記銅基板に接したアルミナ層の露出面に第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階；
を含むことを特徴とする、放熱基板の製造方法。
【請求項１１】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階；及び
（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子を実装する段階；をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１２】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｇ）前記第１パッドに発熱素子を実装することを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１３】
前記第１回路層は銅で形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１４】
前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、
（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１５】
（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階；
（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階；
（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記アルミニウム基板の前まで前記アルミナ層を除去し、前記アルミニウム基板を選択的に除去することで、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階；及び
（Ｄ）前記第１回路層の第１回路パターンに対応する第２回路パターン及び前記第１回路層の第１パッド部に対応する第２パッド部を形成する段階；
を含むことを特徴とする、放熱基板の製造方法。
【請求項１６】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階；
（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子を実装する段階；をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１７】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｇ）前記第２パッドに発熱素子を実装することを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１８】
前記第２回路層は銅で形成されたことを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１９】
前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、
（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１】
銅基板；
前記銅基板の一面に形成されたアルミナ層；及び
前記アルミナ層に形成され、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層；
を含むことを特徴とする、放熱基板。
【請求項２】
前記第１回路パターンに対応するように形成された第２回路パターン；及び
前記第１パッド部に対応するように形成された第２パッド部；
を含む第２回路層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項３】
前記第１パッド部に発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項４】
前記第２パッド部に発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項２に記載の放熱基板。
【請求項５】
前記アルミナ層を貫くように形成された開口部をさらに含み、
前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項６】
前記アルミナ層を貫くように形成された開口部をさらに含み、
前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子が実装されたことを特徴とする、請求項２に記載の放熱基板。
【請求項７】
前記第１回路層は銅またはアルミニウムで形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項８】
前記第１回路層はアルミニウムで形成され、前記第２回路層は銅で形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の放熱基板。
【請求項９】
前記銅基板と前記アルミナ層の間にシード層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の放熱基板。
【請求項１０】
（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階；
（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階；
（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記銅基板に接した前記アルミナ層の前まで前記陽極酸化基板を除去する段階；
（Ｄ）前記銅基板に接したアルミナ層の露出面に第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階；
を含むことを特徴とする、放熱基板の製造方法。
【請求項１１】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階；及び
（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子を実装する段階；をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１２】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｇ）前記第１パッドに発熱素子を実装することを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１３】
前記第１回路層は銅で形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１４】
前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、
（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１５】
（Ａ）アルミニウム基板の全面にアルミナ層が形成された陽極酸化基板を準備する段階；
（Ｂ）前記陽極酸化基板の一面に銅基板を形成する段階；
（Ｃ）前記陽極酸化基板の他面から前記アルミニウム基板の前まで前記アルミナ層を除去し、前記アルミニウム基板を選択的に除去することで、第１回路パターン及び第１パッド部を含む第１回路層を形成する段階；及び
（Ｄ）前記第１回路層の第１回路パターンに対応する第２回路パターン及び前記第１回路層の第１パッド部に対応する第２パッド部を形成する段階；
を含むことを特徴とする、放熱基板の製造方法。
【請求項１６】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｅ）前記アルミナ層を貫く開口部を形成する段階；
（Ｆ）前記開口部を通じて露出された前記銅基板にソルダパッドを介して発熱素子を実装する段階；をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１７】
前記（Ｄ）段階の後に、
（Ｇ）前記第２パッドに発熱素子を実装することを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１８】
前記第２回路層は銅で形成されたことを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１９】
前記（Ａ）段階と前記（Ｂ）段階の間に、
（Ａ’）陽極酸化基板の一面にシード層を形成する段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の放熱基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−６４９１４（Ｐ２０１２−６４９１４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０７６６（Ｐ２０１０−２７０７６６）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]