KR20210158134A - Substrate structure and electronic device including the same - Google Patents
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Abstract
절연층 및 배선층을 포함하는 배선기판; 및 상기 배선기판의 적어도 일 측면에 배치된 방열부재; 를 포함하며, 상기 방열부재는 상기 배선기판의 상면 및 하면 중 적어도 하나로 연장되어 배치되는, 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.a wiring board including an insulating layer and a wiring layer; and a heat dissipation member disposed on at least one side surface of the wiring board. It relates to a substrate structure and an electronic device including the same, wherein the heat dissipation member is disposed to extend to at least one of an upper surface and a lower surface of the wiring board.
Description
본 개시는 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기, 예를 들면, 디핑(Dipping)공법을 이용하여 측면에 방열부재를 배치한 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.The present disclosure relates to a substrate structure and an electronic device including the same, for example, a substrate structure in which a heat dissipation member is disposed on a side using a dipping method, and an electronic device including the same.
5세대(5G) 통신 기술의 확대와 반도체의 고집적, 고성능화로 패키지 기판 신뢰성에 대한 중요성이 증폭되고 있다. 특히 모바일 부문에서 애플리케이션프로세서(AP), 무선주파수집적회로(RFIC), 전력관리반도체(PMIC)를 안정적으로 구동하기 위해서, 높은 방열, 집적, 차폐 특성을 가진 패키지 기판이 요구되고 있다. 다양한 IT 기기에 필수적으로 사용되는 반도체에서는 칩의 열을 외부로 배출하는 방열기술이 반드시 필요하다. 부품의 수명, 성능저하와 같은 기계적 문제만 아니라, 신체에 가까이 소지하는 휴대기기의 특성 상 안전문제에도 연관되어 있기 때문에 그 중요성이 더욱 부각된다. 또한 모바일 기기의 동작 주파수가 고주파 대역으로 증가되고 있으며, 노이즈에 따른 오작동과 신호품질 저하를 막기 위해서 전자파 간섭(EMI, Electromagnetic Interference) 차폐기술의 중요성이 높아지고 있다.With the expansion of 5G (5G) communication technology and the high integration and high performance of semiconductors, the importance of package substrate reliability is increasing. In particular, in order to stably drive an application processor (AP), a radio frequency integrated circuit (RFIC), and a power management semiconductor (PMIC) in the mobile sector, a package substrate with high heat dissipation, integration, and shielding characteristics is required. In semiconductors, which are essential for various IT devices, heat dissipation technology that discharges the heat of the chip to the outside is essential. Its importance is further emphasized because it is related not only to mechanical problems such as component lifespan and performance degradation, but also to safety problems due to the characteristics of portable devices that are kept close to the body. In addition, the operating frequency of mobile devices is increasing to a high frequency band, and the importance of electromagnetic interference (EMI) shielding technology is increasing in order to prevent malfunction and signal quality degradation due to noise.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 기판의 측면에 구비된 방열부재를 통해 열을 외부로 방출하도록 함으로써 방열 성능이 우수한 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기를 제공하는 것이다.One of several objects of the present disclosure is to provide a substrate structure excellent in heat dissipation performance by dissipating heat to the outside through a heat dissipation member provided on a side surface of a substrate, and an electronic device including the same.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 기판의 측면에 배치되어 기판의 상면 및 하면 중 적어도 하나로 연장되어 배치된 방열부재를 통해 열 방출 방향을 다양화 하여 방열 성능이 우수한 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기를 제공하는 것이다.One of several objects of the present disclosure is to diversify the direction of heat dissipation through a heat dissipation member disposed on the side surface of the substrate and extending to at least one of the upper and lower surfaces of the substrate, thereby providing a substrate structure having excellent heat dissipation performance and an electronic device including the same will provide
본 개시의 여러 목적 중 하나는 EMI(Electromagnetic Interference) 차폐 효과가 향상된 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기를 제공하는 것이다.One of several objects of the present disclosure is to provide a substrate structure having an improved EMI (Electromagnetic Interference) shielding effect, and an electronic device including the same.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 기판의 측부에 배치되어 페이스트로 도포된 방열부재를 통하여 방열 성능을 향상시키고, 페이스트의 구성에 따라 EMI(Electromagnetic Interference)를 차폐할 수 있는 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기를 구현하는 것이다.One of the various solutions proposed through the present disclosure is a substrate structure that is disposed on the side of the substrate to improve heat dissipation performance through a heat dissipation member coated with paste, and can shield EMI (Electromagnetic Interference) according to the composition of the paste; It is to implement an electronic device including this.
예를 들면, 본 개시에서 제안하는 일례에 따른 기판구조체는 절연층 및 배선층을 포함하는 배선기판; 및 상기 배선기판의 적어도 일 측면에 배치된 방열부재; 를 포함하며, 상기 방열부재는 상기 배선기판의 상면 및 하면 중 적어도 하나로 연장되어 배치되고, 상기 방열부재는 도전성 분말 및 열경화성 수지를 포함하는 것일 수 있다.For example, a substrate structure according to an example proposed by the present disclosure may include a wiring board including an insulating layer and a wiring layer; and a heat dissipation member disposed on at least one side surface of the wiring board. Including, wherein the heat dissipation member is disposed to extend to at least one of the upper surface and the lower surface of the wiring board, the heat dissipation member may include a conductive powder and a thermosetting resin.
예를 들면, 본 개시에서 제안하는 일례에 따른 전자기기는 절연층 및 배선층을 포함하는 배선기판, 상기 배선기판의 적어도 일 측면에 배치된 방열부재, 상기 배선기판의 상면 상에 배치된 전자부품, 상기 배선기판의 상면 상에 배치되어 상기 전자부품의 적어도 일부를 덮는 몰딩재 및 상기 몰딩재의 외면 중 적어도 일 영역에 배치되는 금속층을 포함하는 기판구조체; 및 상기 배선기판의 하면에 연결되는 메인보드; 를 포함하며, 상기 방열부재는 상기 배선기판의 상면 및 하면 중 적어도 하나로 연장되어 배치되고, 상기 방열부재는 도전성 분말 및 열경화성 수지를 포함하는 것일 수 있다.For example, the electronic device according to an example proposed in the present disclosure includes a wiring board including an insulating layer and a wiring layer, a heat dissipation member disposed on at least one side of the wiring board, an electronic component disposed on the upper surface of the wiring board, a substrate structure including a molding material disposed on an upper surface of the wiring board to cover at least a portion of the electronic component, and a metal layer disposed on at least one region of an outer surface of the molding material; and a main board connected to a lower surface of the wiring board. Including, wherein the heat dissipation member is disposed to extend to at least one of the upper surface and the lower surface of the wiring board, the heat dissipation member may include a conductive powder and a thermosetting resin.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 방열 성능이 우수하며, 전 방향으로 방열이 가능한 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기를 제공할 수 있다.As one effect of the various effects of the present disclosure, it is possible to provide a substrate structure having excellent heat dissipation performance and capable of dissipating heat in all directions, and an electronic device including the same.
본 개시의 여러 효과 중 다른 일 효과로서 공정 구현에 유리하며, 기판의 워피지(Warpage) 문제를 발생시키지 않는 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기를 제공할 수 있다.As another effect of the present disclosure, it is possible to provide a substrate structure that is advantageous for process implementation and does not cause a warpage problem of the substrate and an electronic device including the same.
본 개시의 여러 효과 중 다른 일 효과로서 EMI(Electromagnetic Interference) 차폐 효과가 향상된 기판구조체 및 이를 포함하는 전자기기를 제공할 수 있다.As another effect of the various effects of the present disclosure, it is possible to provide a substrate structure having an improved electromagnetic interference (EMI) shielding effect, and an electronic device including the same.
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.
도 3은 배선기판의 측면에 방열부재가 배치된 본 발명에 따른 기판구조체를 나타내는 단면도다.
도 4는 방열부재의 내부 구성을 나타내는 도 3의 A의 부분 확대 단면도다.
도 5는 방열부재가 배치된 배선기판의 상면에 전자부품이 실장되어 몰딩 처리된 기판구조체를 나타내는 단면도다.
도 6은 도 5의 기판구조체의 하부에 메인보드가 결합된 전자기기를 나타내는 단면도다.
도 7은 도 6의 방열부재와 메인보드가 연결된 전자기기를 나타내는 단면도다.
도 8은 배선기판의 상면에 전자부품이 실장되어 몰딩 처리되고, 몰딩재의 측면과 금속층의 상면까지 방열부재가 연장되어 배치된 기판구조체의 구조를 나타내는 단면도다.
도 9는 도 8의 기판구조체의 하부에 메인보드가 결합된 전자기기의 구조를 나타내는 단면도다.
도 10은 도 9의 방열부재와 메인보드가 연결된 전자기기를 나타내는 단면도다.
도 11a 내지 11d는 배선기판의 적어도 일 측면에 방열부재가 도포된 후 전자부품이 실장된 상태의 기판구조체를 상면에서 바라본 단면도다.
도 12는 통상적인 디핑(Dipping) 공법을 이용하여 대상물의 측면에 재료를 도포하는 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도다.
도 13a 내지 13d는 디핑(Dippiing) 공법을 이용하여 배선기판의 일 측면에 방열부재를 도포하는 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도다.1 is a block diagram schematically showing an example of an electronic device system.
2 is a perspective view schematically illustrating an example of an electronic device.
3 is a cross-sectional view illustrating a substrate structure according to the present invention in which a heat dissipation member is disposed on a side surface of a wiring board.
4 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 3A showing the internal configuration of the heat dissipation member.
5 is a cross-sectional view illustrating a substrate structure in which electronic components are mounted and molded on an upper surface of a wiring board on which a heat dissipation member is disposed.
6 is a cross-sectional view illustrating an electronic device in which a main board is coupled to a lower portion of the substrate structure of FIG. 5 .
7 is a cross-sectional view illustrating an electronic device in which the heat dissipation member of FIG. 6 and the main board are connected.
8 is a cross-sectional view showing the structure of a substrate structure in which electronic components are mounted on the upper surface of the wiring board and subjected to molding, and the heat dissipation member is extended to the side surface of the molding material and the upper surface of the metal layer.
9 is a cross-sectional view illustrating a structure of an electronic device in which a main board is coupled to a lower portion of the substrate structure of FIG. 8 .
10 is a cross-sectional view illustrating an electronic device in which the heat dissipation member of FIG. 9 and the main board are connected.
11A to 11D are cross-sectional views viewed from the top of a substrate structure in a state in which an electronic component is mounted after a heat dissipation member is applied to at least one side surface of the wiring board.
12 is a flowchart schematically illustrating a process of applying a material to the side of an object using a conventional dipping method.
13A to 13D are flowcharts schematically illustrating a process of applying a heat dissipation member to one side of a wiring board using a dipping method.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.Hereinafter, the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated or reduced for clearer description.
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.1 is a block diagram schematically showing an example of an electronic device system.
도면을 참조하면, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)를 수용한다. 메인보드(1010)에는 칩 관련부품(1020), 네트워크 관련부품(1030), 및 기타부품(1040) 등이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 이들은 후술하는 다른 전자부품과도 결합되어 다양한 신호라인(1090)을 형성한다.Referring to the drawings, the
칩 관련부품(1020)으로는 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 등이 포함된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이러한 칩 외에도 기타 다른 형태의 칩 관련부품이 포함될 수도 있다. 또한, 이들 칩 관련부품이 서로 조합될 수도 있다. 칩 관련부품(1020)은 상술한 칩을 포함하는 패키지 형태일 수도 있다.The chip-
네트워크 관련부품(1030)으로는, Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다수의 무선 또는 유선 표준들이나 프로토콜들 중의 임의의 것이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크 관련부품(1030)이 칩 관련부품(1020)과 조합되어 패키지 형태로 제공될 수도 있다.The network-
기타부품(1040)으로는, 고주파 인덕터, 페라이트 인덕터, 파워 인덕터, 페라이트 비즈, LTCC(low Temperature Co-Firing Ceramics), EMI(Electro Magnetic Interference) filter, MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser) 등이 포함된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다양한 용도를 위하여 사용되는 칩 부품 형태의 수동소자 등이 포함될 수 있다. 또한, 기타부품(1040)이 칩 관련부품(1020) 및/또는 네트워크 관련부품(1030)과 조합되어 패키지 형태로 제공될 수도 있다.The
전자기기(1000)의 종류에 따라, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 전자부품을 포함할 수 있다. 다른 전자부품의 예를 들면, 카메라 모듈(1050), 안테나 모듈(1060), 디스플레이(1070), 배터리(1080) 등이 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 오디오 코덱, 비디오 코덱, 전력 증폭기, 나침반, 가속도계, 자이로스코프, 스피커, 대량 저장 장치(예컨대, 하드디스크 드라이브), CD(compact disk), DVD(digital versatile disk) 등일 수도 있다. 이 외에도 전자기기(1000)의 종류에 따라 다양한 용도를 위하여 사용되는 기타 전자부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다.Depending on the type of the
전자기기(1000)는, 스마트폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 외에도 데이터를 처리하는 임의의 다른 전자기기일 수 있음은 물론이다.The
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.2 is a perspective view schematically illustrating an example of an electronic device.
도면을 참조하면, 전자기기는, 예를 들면, 스마트폰(1100)일 수 있다. 스마트폰(1100)의 내부에는 마더보드(1110)가 수용되어 있으며, 이러한 마더보드(1110)에는 다양한 전자부품(1120)들이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 카메라 모듈(1130) 및/또는 스피커(1140) 등이 내부에 수용되어 있다. 전자부품(1120) 중 일부는 상술한 칩 관련부품일 수 있으며, 예를 들면, 전자부품 내장기판 (1121)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자부품 내장기판(1121)은 다층 인쇄회로기판 내에 전자부품이 내장된 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 전자기기는 반드시 스마트폰(1100)에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 다른 전자기기일 수도 있음은 물론이다.Referring to the drawings, the electronic device may be, for example, a
도 3은 배선기판의 측면에 방열부재가 배치된 본 발명에 따른 기판구조체를 나타내는 단면도다.3 is a cross-sectional view illustrating a substrate structure according to the present invention in which a heat dissipation member is disposed on a side surface of a wiring board.
도면을 참조하면, 배선기판(10)은 절연재 및 배선층(110)을 포함하고, 절연재는 다시 코어절연층(11)과 절연층(100)으로 구성될 수 있으며, 배선층(100)을 연결하는 비아(120)가 배선기판(10) 내부에 배치될 수 있다, 도 3은 상기 배선기판(10) 및 방열부재(200)를 포함하는 기판구조체(500)를 개시한다. 적층된 상기 절연층(100), 배선층(110) 및 비아(120)의 개수는 예시적으로 나타낸 것일 뿐, 일반적인 기판구조체에서 사용될 수 있는 구조라면 모두 적용 가능하다고 할 것이다.Referring to the drawings, the
상기 비아(120)는 열전도성이 높은 바-비아(Bar-via)형태의 비아를 포함할 수 있으며, 도 3에 나타난 바와 같이, 배선층(110)은 방열부재(200)와 전기적으로 연결되어, 배선기판(10)의 열을 방열부재(200)가 도포된 측면, 상면 및 하면으로 전도시켜 외부로 직접 방출할 수 있다. 따라서, 측면에만 방열부재가 배치된 기판구조체 구조보다 상하 방향으로의 방열 성능까지 향상시켜, 더욱 확대된 방향으로의 방열 성능 향상효과를 달성시킬 수 있다.The via 120 may include a bar-via type via having high thermal conductivity, and as shown in FIG. 3 , the
방열부재(200)은 상기 배선기판(10)의 적어도 일 측면에 배치되며, 측면에서부터 배선기판(10)의 상면 또는 하면 중 적어도 일면으로 연장되어 배치된다. 방열부재(200)는 후술할 디핑(Dipping) 공법을 이용하여 배선기판(10)의 외면 또는 엣지(Edge)부분에 배치될 수 있다. MLCC(Multilayer Ceramic Capacitors)의 외부 전극 도포 시 주로 사용되는 디핑 공법에 의할 경우, 페이스트 된 재료의 성질에 따라 배선기판(10)의 상면 또는 하면까지 방열부재(200)가 연장되어 배치될 수 있고, 보다 넓은 범위에 배치되는 방열부재로 인해 방열 효과의 상승을 기대할 수 있다.The
디핑(Dipping) 공법이란, 일정 두께의 페이스트(Paste)가 도포된 정반에 기판이 탑재된 캐리어를 담그는 과정을 거쳐 페이스트의 점성 및 표면장력으로 기판 외부에 페이스트를 도포하는 공법을 말한다.The dipping method refers to a method in which the paste is applied to the outside of the substrate by the viscosity and surface tension of the paste through the process of dipping the carrier on which the substrate is mounted on a surface plate coated with paste of a certain thickness.
도 4는 방열부재의 내부 구성을 나타내는 도 3의 A의 부분 확대 단면도다.4 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 3A showing the internal configuration of the heat dissipation member.
방열부재(200)는 경화된 도전성 페이스트(230)로 구성될 수 있으며, 페이스트 내 도전성 분말(Micro-particle, 220)로서의 구형 구리(Cu) 0.1 ~ 5um, 열경화성 아크릴 수지, 용매(Solvent) 등이 포함될 수 있으며, 때로 세라믹 분말 등이 포함될 수 있고, 구리를 대신하기 위해 알루미늄(Al) 입자를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 추가적인 방열 특성 향상을 위해 그래핀(Graphene), 그래파이트 화합물(Graphite composite)의 첨가도 가능하다. 도전성 분말(220)의 넓은 표면적으로 인해 본 발명의 기판구조체는 열 교환이 빠르게 이뤄질 수 있고, 도전성 페이스트(230) 구성 물질의 변경에 따라서 전자차폐와 자성차폐 성질을 변화시킬 수 있다.The
구체적으로, 도전성 페이스트(230)의 조성물은 도전성 분말(220)과 유리프릿(frit), 바인더수지, 폴리아민아마이드(PAA) 및 용제 등을 포함하는 열경화성 수지(210)으로 구성될 수 있다. 본 발명에서의 도전성 분말(220)은 Cu, Ag, Pd, Pt, Ni, Ag-Cu, Ag-Pd 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 사용될 수 있으나, 상기의 것 외에도 사용 가능하며 도전성 분말의 종류에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되지는 아니한다. 이와 같이 방열부재(200)가 고열전도성 분말(Micro-particle)을 포함하므로, 더욱 빠른 열 교환이 가능하다.Specifically, the composition of the
열경화성 수지(210)의 유리프릿(frit)은 디핑 공법에 있어서 페이스트 조성물의 소결시 결합력을 제공하기 위한 것으로, 특별히 소재가 한정되지는 않는다. 바인더 수지 또한 디핑 방법에 있어서 배선기판과 도전성 페이스트(230) 조성물 간의 결합력을 증대시키기 위해 첨가되는 것으로, 특별히 소재를 한정할 필요는 없다. 열경화성 수지(210) 내 폴리아민아마이드(Polyamine amide; PAA)는 아민기와 아마이드기를 동시에 갖는 3차원적 분산구조를 형성하게 해주는 것으로, 이는 도전성 분말(220)에 친화력을 가진 그룹이 아민기와 아마이드기를 동시에 갖는 고분자의 한 부분에 국한되지 않고, 고분자의 여러 곳에 분포하게 해주어 도전성 분말(220) 입자간에 연결고리를 형성시켜 줄 수 있다. 이러한 3차원적 분산구조 때문에 페이스트 상태에서는 흐름성과 침강을 방지시켜 주고, 도전성 페이스트(230)가 건조된 후에는 도전성 분말(220) 입자간에 연결고리로 작용하여 건조막의 강도를 향상시켜 주게 된다. 폴리아민아마이드(Polyamine amide; PAA)는 바인더 수지로 사용되는 아크릴계 또는 메타크릴계 수지와의 친화력이 우수하기 때문에 방열부재용 도전성 페이스트(230)에 사용되는 경우, 강도를 증가함에 있어서 매우 탁월한 효과를 얻을 수 있다.The glass frit of the
또한, 도전성 페이스트(230) 내 금속의 종류, 크기 변경에 따라 EMI 차폐 효과가 발생하여 기판 측면 및 하면을 보호 가능하며, 고유전 물질을 통한 자기차폐가 가능하다.In addition, an EMI shielding effect is generated according to a change in the type and size of the metal in the
상기 열경화성 수지(210)와 도전성 분말(220)을 포함하는 도전성 페이스트(230)는 경화처리 후 방열부재(200)로서 기판구조체(500) 또는 후술할 몰딩부(330)의 적어도 일면에 배치될 수 있으며, 경화 처리 후에도 열경화성 수지(210)는 바인더로서 도전성 분말(220) 간에 잔존하여 방열부재(220)에 포함되어 있을 수 있다.The
도 5는 방열부재가 배치된 배선기판의 상면에 전자부품이 실장되어 몰딩 처리된 기판구조체를 나타내는 단면도다.5 is a cross-sectional view illustrating a substrate structure in which electronic components are mounted and molded on an upper surface of a wiring board on which a heat dissipation member is disposed.
도 5에 개시된 바와 같이, 적어도 일 측면에 방열부재(200)가 배치된 배선기판(10) 상에, 전자부품(300), 예를 들면 IC칩(Integrated Circuit) 등이 실장될 수 있다. 본 발명에 따른 기판구조체(600A)는 전자부품(300)에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위한 목적으로서, 전자부품(300)과 연결된 배선층(110) 및 비아(120)가 고전도 도전성 분말(220)을 포함하는 방열부재(200)와 연결된 구조를 개시하여, 빠른 열 교환이 일어나게 할 수 있다.As shown in FIG. 5 , an
전자부품(300)이 실장된 이후, 상기 전자부품(300)의 보호를 위하여 에폭시수지(Epoxy resin)를 이용하여 몰딩 처리하는 과정을 통해 전자부품(300)의 적어도 일부를 덮는 몰딩재(310)가 형성될 수 있으며, 몰딩재(310) 외면 중 적어도 일면에 금속층(320)이 배치될 수 있다.After the
상기 에폭시 수지는 방열을 위한 빌드-업 다층 회로기판의 제조 시, 방열 기판의 층간 절연 재료로 사용되는 절연 물질일 수 있다. 이를 위해, 상기 에폭시 수지는 내열성, 내약품성, 그리고 전기적 특성이 우수한 것이 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노블락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 그리고 트리글리시딜 이소시아네이트 중 적어도 어느 하나의 복소환식 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 또는, 상기 에폭시 수지는 브롬 치환된 에폭시 수지를 포함할 수 있다.The epoxy resin may be an insulating material used as an interlayer insulating material of a heat dissipation substrate when manufacturing a build-up multilayer circuit board for heat dissipation. To this end, it may be preferable to use the epoxy resin having excellent heat resistance, chemical resistance, and electrical properties. For example, the epoxy resin may include at least one heterocyclic epoxy resin of bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, and triglycidyl isocyanate. have. Alternatively, the epoxy resin may include a bromine-substituted epoxy resin.
몰딩재(310) 개재 후, 몰딩재(310)의 외면 중 노출된 영역에는 금속층(320)이 배치될 수 있다. 몰딩부(330)는 상기 몰딩재(310)과 몰딩재(310)와 금속층(320)을 통틀어 일컫는다. 상기 금속층(320)으로 인해 전자부품(300)에 관하여 EMI(Electromagnetic Interference) 차폐 기능이 향상될 수 있고, 상기 금속층(320)은 스퍼터링 또는 도금에 의하여 배치될 수 있다. 한편, 배선기판(10)의 측면에 배치되는 방열부재(200) 역시 EMI(Electromagnetic Interference) 차폐에 기여하여 전자기파의 간섭을 제한할 수 있다.After the
배선기판(10)의 상면 또는 하면으로 방열부재(200)가 연장되어 배치된 이후 전자부품(300) 및 몰딩재(310)가 배치되므로, 도 5에 개시된 바와 같이 몰딩재(310) 또는 금속층(320)의 일부 영역은 방열부재(200)의 상면 상에 배치될 수 있다.Since the
도 6은 도 5의 기판구조체의 하부에 메인보드가 결합된 전자기기를 나타내는 단면도이며, 도 7은 도 6의 방열부재와 메인보드가 연결된 전자기기를 나타내는 단면도다.6 is a cross-sectional view illustrating an electronic device in which a main board is coupled to a lower portion of the substrate structure of FIG. 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an electronic device in which the heat dissipation member and the main board of FIG.
*도 6와 같이, 배선기판(10)의 측면에 방열부재(200)가 배치된 기판구조체(600A)의 하부에 메인보드(400)가 결합되어, 배선기판(10)의 배선층(110)과 연결되어, 전자기기(600B)를 구성할 수 있다. 이와 같이 메인보드(400)에 기판구조체(600A)가 결합된 구성은 도 1 및 도 2에서 설명한 전자기기에 적용될 수 있다.* As shown in FIG. 6 , the
전자부품(300)에서 발생한 열은 배선층(110) 및 비아(120) 뿐 아니라, 메인보드(300) 상의 연결부(430) 및 메인보드(400) 내부의 방열비아(420)를 통해 효과적으로 전달될 수 있다. 또한, 메인보드(400)에 더 많은 통로로 열을 전달하므로, 전자기기(600B)의 내부 열 포화(Heat Saturation) 현상을 방지할 수 있다.The heat generated in the
도 7은, 메인보드(400)와 기판구조체(600A)의 방열부재(200)가 연결된 전자기기(600C)의 구조를 개시한다. 방열부재(200)와 메인보드(400)의 연결은 선택사항이나, 연결될 경우, 방열비아(420)를 통하여 방열부재(200)의 방열 특성이 더욱 향상될 수 있다.7 discloses a structure of an
도 8은 배선기판의 상면에 전자부품이 실장되어 몰딩 처리되고, 몰딩재의 측면과 금속층의 상면까지 방열부재가 연장되어 배치된 기판구조체의 구조를 나타내는 단면도다.8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a substrate structure in which electronic components are mounted on the upper surface of a wiring board and subjected to molding, and a heat dissipation member is extended to a side surface of a molding material and an upper surface of a metal layer.
도 5의 기판구조체(600A)와 달리, 도 8의 기판구조체(700A)는, 방열부재(200)의 배치 이전에, 배선기판(10)에 먼저 전자부품(300)이 배선기판(10)의 상면에 실장되어 배선기판(10)과 연결되고, 이후 몰딩 처리를 통하여 몰딩재(310)가 형성되며, 몰딩재(310) 외면 중 일부 영역에 금속층(320)이 배치될 수 있다. 이후에 방열부재(200)가 몰딩부(330) 측면에 배치되어, 기판구조체(700A)를 형성하는 구조를 개시한다. 또한, 방열부재(200)는 몰딩부(310)의 측면 또는 금속층(320)의 상면까지 연장되어 배치될 수 있다.Unlike the
도 8의 구조를 통해, 방열부재(200)를 더욱 넓은 면적으로 도포할 수 있고, 몰딩부(330)의 측면뿐만 아니라 몰딩부(330) 상면에도 방열부재(200)가 연장되어 배치되어, EMI(Electromagnetic Interference) 차폐 효과가 더욱 향상될 수 있다. 한편, 금속층(320)은 몰딩재(310) 상면 및 측면 중 적어도 일 영역에 스퍼터링 또는 도금 공정을 통해 배치되어 EMI 차폐 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.Through the structure of FIG. 8, the
이 때, 방열부재(200)은 금속층(320)이 배치된 영역에서 금속층(320)의 적어도 일 영역과 접촉하도록 연장되어 배치되어, EMI(Electromagnetic Interference) 차폐 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.In this case, the
또한, 방열부재(200)는 도 8에 개시된 바와 같이 금속층(320)의 상면의 일부를 덮도록 몰딩재(310) 측면을 따라 연장되어 금속층(320)까지 연장되어 배치될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 8 , the
또한, 방열부재(200)를 구성하는 도전성 페이스트(230) 구성 물질의 변경에 따라서 전자차폐와 자성차폐 성질을 용도에 맞게 변화시킬 수 있다.In addition, according to a change in the material of the
도 9는 도 8의 기판구조체의 하부에 메인보드가 결합된 전자기기의 구조를 나타내는 단면도이며, 도 10은 도 9의 방열부재와 메인보드가 연결된 전자기기를 나타내는 단면도다.9 is a cross-sectional view illustrating a structure of an electronic device in which a main board is coupled to a lower portion of the substrate structure of FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an electronic device in which the heat dissipation member of FIG.
도 9와 같이, 배선기판(10) 몰딩부(330)의 측면에 방열부재(200)가 배치된 기판구조체(700A)의 하부에 메인보드(400)가 결합되어, 배선기판(10)의 배선층(110)과 연결된 전자기기(700B)의 구조를 개시할 수 있다. 이와 같이 메인보드(400)에 기판구조체(700A)가 결합된 구성 또한 도 1 및 도 2에서 설명한 전자기기에 적용될 수 있음은 물론이다.As shown in FIG. 9 , the
따라서, 전자부품(300)에서 발생한 열은 배선층(110) 및 비아(120) 뿐 아니라, 메인보드(400) 상의 연결부(430) 및 메인보드(400) 내부의 방열비아(420)를 통해 효과적으로 전달될 수 있다. 또한, 메인보드(400)에 더 많은 통로로 열을 전달하므로, 전자기기(700B)의 내부 열 포화(Heat Saturation) 현상을 방지할 수 있다.Accordingly, heat generated from the
도 10은, 메인보드(400)와 기판구조체(600A)의 방열부재(200)가 연결된 전자기기(700C)의 구조를 개시한다. 방열부재(200)와 메인보드(400)의 연결은 선택사항이나, 연결될 경우, 방열부재(200)의 방열 특성이 향상될 수 있다.FIG. 10 discloses a structure of an
도 11a 내지 11d는 배선기판의 적어도 일 측면에 방열부재가 도포된 후 전자부품이 실장된 상태의 기판구조체를 상면에서 바라본 단면도다.11A to 11D are cross-sectional views viewed from the top of the substrate structure in a state in which an electronic component is mounted after a heat dissipation member is applied to at least one side surface of the wiring board.
몰딩 처리 전 상면의 단면을 볼 때, 배선기판(10)의 적어도 일 측면과 그에 대응하는 상면 또는 하면에 도전성 분말(220)을 포함하는 방열부재(200)가 배치된다. 방열부재(200) 내부는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 그래핀(Graphene), 그래파이트(Graphite), 탄소 나노튜브(Carbon nanotube) 등 열전도도가 높은 물질의 화합물로 구성이 가능하며, 방열부재 외부에 추가적인 방열판이 부착 가능하다. 이와 같이 방열부재(200)가 열전도성 분말(Micro-particle)을 포함하므로, 더욱 빠른 열 교환이 가능하다. 방열부재(200)가 배치되지 않은 측면에는, 내부 배선층(110)과는 연결되지 않도록 추가적인 금속층(320)이 배치되어, EMI 차폐 기능을 수행할 수 있다.When viewing the cross-section of the upper surface before the molding process, the
도 12는 통상적인 디핑(Dipping) 공법을 이용하여 대상물의 측면에 재료를 도포하는 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도다.12 is a flowchart schematically illustrating a process of applying a material to the side of an object using a conventional dipping method.
상술한 바와 같이, 디핑(Dipping) 공법이란, 일정 두께의 페이스트(Paste)가 도포된 정반에 기판이 탑재된 캐리어를 담그는 과정을 거쳐 페이스트의 점성 및 표면장력을 이용하여 기판 외부에 페이스트를 도포하는 공법을 말한다.As described above, the dipping method is a process of dipping a carrier on which a substrate is mounted on a surface plate coated with paste of a certain thickness, and then applying the paste to the outside of the substrate using the viscosity and surface tension of the paste. say the technique
도 13a 내지 13d는 디핑(Dippiing) 공법을 이용하여 배선기판의 일 측면에 방열부재를 도포하는 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도다.13A to 13D are flowcharts schematically illustrating a process of applying a heat dissipation member to one side of a wiring board using a dipping method.
주변 부품과의 배치 및 방열 방향을 고려하여, 설계에 따라 그에 대응되는 배선기판(10)의 적어도 일 측면에 디핑 공법을 이용하여 방열부재(200)를 배치할 수 있으며, 방열부재(200)가 배치된 방향으로의 방열특성 향상 및 전자파 간섭 차폐 효과의 향상을 기대할 수 있다.In consideration of the arrangement with the surrounding components and the direction of heat dissipation, the
상기 디핑(Dipping) 공정 이후, 방열부재(200)를 구성하는 도전성 페이스트(230)의 두께 산포 조절 및 평탄화를 위하여 블로팅(Blotting) 공정이 추가로 수행될 수 있다. 블로팅(Blotting)이란, 도전성 페이스트(230)가 소량 담긴 정반에 디핑(Dipping)에 의하여 방열부재(200)가 형성된 배선기판(10) 혹은 기판구조체(700A)를 다시 디핑 하여 배선기판 혹은 기판의 측면에 묻어 있는 방열부재 형성용 도전성 페이스트(230)를 덜어내는 것을 의미한다. 예를 들어, 방열부재(200)는 3초 이상 20초 이하의 시간 이내에 블로팅(Blotting)하여 형성되는 것일 수 있고, 정반에 담긴 방열부재(200) 형성용 상기 도전성 페이스트(230)의 높이는 30㎛ 이상 100㎛ 이하인 것일 수 있다.After the dipping process, a blotting process may be additionally performed to control and planarize the thickness distribution of the
이를 통하여, 방열부재 형성용 도전성 페이스트(230)의 점도가 묽은 경우 편평도가 나빠지는 것을 방지하고, 페이스트 점도에 의해 기존 공법을 사용하더라도 편평도 유지가 가능도록 할 수 있다.Through this, when the viscosity of the
디핑(Dipping) 및 블로팅(Blotting) 공정 이후, 열경화성 수지(210)의 경화 공정을 통해 외부의 방열부재(200)가 완성될 수 있으며, 이는 내부 방열 선을 통해 배선층(110) 및 비아(120) 등 내부와 연결되어 열 전달의 방향이 X, Y, Z 방향 전체로 이뤄지게 한다. 또한 도전성 분말(220)의 넓은 표면적으로 인해 열 교환이 빠르게 이뤄질 수 있으며, 도전성 페이스트(230) 구성 물질의 변경에 따라서 전자차폐와 자성차폐 성질을 변화시킬 수 있고, 외부 방열부재(200)는 공기와 접촉되어 열을 전달하거나, 하부 메인보드(400)에 솔더링(Soldering) 되어 열을 전달할 수 있다. 또한, 방열부재(200)로 인해 이후 공정에서의 액 침투를 억제하여 우수한 신뢰성을 기대할 수 있다.After the dipping and blotting process, the external
본 개시에서 측부, 측면 등의 표현은 편의상 X 또는 Y 방향을 향하는 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였고, 상측, 상부, 상면 등의 표현은 편의상 Z 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였으며, 하측, 하부, 하면 등은 편의상 Z 방향의 반대 방향을 향하는 방향, 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였다. 더불어, 측부, 상측, 상부, 하측, 또는 하부에 위치한다는 것은 대상 구성요소가 기준이 되는 구성요소와 해당 방향으로 직접 접촉하는 것뿐만 아니라, 해당 방향으로 위치하되 직접 접촉하지는 않는 경우도 포함하는 개념으로 사용하였다. 다만, 이는 설명의 편의상 방향을 정의한 것으로, 특허청구범위의 권리범위가 이러한 방향에 대한 기재에 의하여 특별히 한정되는 것이 아니며, 상/하의 개념 등은 언제든지 바뀔 수 있다.In the present disclosure, expressions such as side, side, etc. are used to mean a direction or a plane in the direction toward the X or Y direction for convenience, and expressions such as upper side, upper side, upper surface, etc. are used for convenience in the Z direction or a plane in the direction It was used as meaning, and the lower side, lower side, lower surface, etc. were used to mean a direction facing the direction opposite to the Z direction for convenience, or a surface in that direction. In addition, to be positioned on the side, upper, upper, lower, or lower side means that the target component not only directly contacts the reference component in the corresponding direction, but also includes a case where the target component is positioned in the corresponding direction but does not directly contact was used as However, this is a definition of the direction for convenience of explanation, and the scope of the claims is not particularly limited by the description of this direction, and the concept of upper/lower, etc. may be changed at any time.
본 개시에서 연결된다는 의미는 직접 연결된 것뿐만 아니라, 접착제 층 등을 통하여 간접적으로 연결된 것을 포함하는 개념이다. 또한, 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제1, 제2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.The meaning of being connected in the present disclosure is a concept including not only directly connected, but also indirectly connected through an adhesive layer or the like. In addition, the meaning of being electrically connected is a concept including both the case of being physically connected and the case of not being connected. In addition, expressions such as first, second, etc. are used to distinguish one component from another, and do not limit the order and/or importance of the corresponding components. In some cases, without departing from the scope of rights, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may be referred to as the first component.
본 개시에서 사용된 일례 라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. The expression “an example” used in the present disclosure does not mean the same embodiment, and is provided to emphasize and explain different unique features. However, the examples presented above are not excluded from being implemented in combination with features of other examples. For example, even if a matter described in one specific example is not described in another example, it may be understood as a description related to another example unless a description contradicts or contradicts the matter in another example.
본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in the present disclosure is used to describe an example only, and is not intended to limit the present disclosure. In this case, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise.
1000: 전자기기
1110: 마더보드
10: 배선기판
11: 코어절연층
100: 절연층
110: 배선층
120: 비아
200: 방열부재
210: 열경화성 수지
220: 도전성 분말
230: 도전성 페이스트
300: 전자부품
310: 몰딩재
320: 금속층
330: 몰딩부
400: 메인보드
410: 회로층
420: 방열비아
430: 연결부
500, 600A, 700A: 기판구조체
600B, 600C, 700B, 700C: 전자기기1000: electronic device
1110: motherboard
10: wiring board
11: Core insulating layer
100: insulating layer
110: wiring layer
120: via
200: heat dissipation member
210: thermosetting resin
220: conductive powder
230: conductive paste
300: electronic component
310: molding material
320: metal layer
330: molding unit
400: main board
410: circuit layer
420: heat dissipation via
430: connection
500, 600A, 700A: substrate structure
600B, 600C, 700B, 700C: Electronic devices
Claims (10)
상기 배선기판의 적어도 일 측면에 배치된 방열부재; 를 포함하며,
상기 방열부재는 상기 배선기판의 상면 및 하면 중 적어도 하나로 연장되어 배치되는, 기판구조체.
a wiring board including an insulating layer and a wiring layer; and
a heat dissipation member disposed on at least one side surface of the wiring board; includes,
The heat dissipation member is disposed to extend to at least one of an upper surface and a lower surface of the wiring board.
상기 배선기판의 상면 상에 배치된 전자부품;
상기 배선기판의 상면 상에 배치되어 상기 전자부품의 적어도 일부를 덮는 몰딩재; 및
상기 몰딩재의 외면 중 적어도 일 영역에 배치되는 금속층; 을 더 포함하는, 기판구조체.
According to claim 1,
an electronic component disposed on the upper surface of the wiring board;
a molding material disposed on the upper surface of the wiring board to cover at least a portion of the electronic component; and
a metal layer disposed on at least one region of an outer surface of the molding material; Further comprising, the substrate structure.
상기 방열부재는 상기 몰딩재의 적어도 일 측면으로 연장되어 배치되는, 기판구조체.
3. The method of claim 2,
The heat dissipation member is disposed to extend to at least one side surface of the molding material, the substrate structure.
상기 방열부재는 상기 금속층의 적어도 일 영역과 접촉하도록 연장되어 배치되는, 기판구조체.
3. The method of claim 2,
The heat dissipation member is arranged to extend to contact at least one region of the metal layer, the substrate structure.
상기 방열부재는 상기 금속층의 상면의 일부를 덮도록 연장되어 배치되는 기판구조체.
3. The method of claim 2,
The heat dissipation member is disposed to extend to cover a portion of the upper surface of the metal layer.
상기 배선층의 적어도 일부는 상기 방열부재와 연결되는, 기판구조체.
According to claim 1,
At least a portion of the wiring layer is connected to the heat dissipation member, the substrate structure.
상기 방열부재는 도전성 분말 및 열경화성 수지를 포함하는 기판구조체.
According to claim 1,
The heat dissipation member is a substrate structure comprising a conductive powder and a thermosetting resin.
상기 배선기판의 하면에 배치되어 전기적으로 상기 배선기판과 연결되는 메인보드;
를 포함하며, 상기 방열부재는 상기 배선기판의 상면 및 하면 중 적어도 하나로 연장되어 배치되는, 전자기기.
A wiring board including an insulating layer and a wiring layer, a heat dissipation member disposed on at least one side of the wiring board, an electronic component disposed on an upper surface of the wiring board, and at least a portion of the electronic component disposed on the upper surface of the wiring board a substrate structure including a molding material covering the molding material and a metal layer disposed on at least one region of an outer surface of the molding material; and
a main board disposed on a lower surface of the wiring board and electrically connected to the wiring board;
including, wherein the heat dissipation member is disposed to extend to at least one of an upper surface and a lower surface of the wiring board.
상기 방열부재는, 상기 금속층의 적어도 일 영역과 접촉하도록 연장되어 배치되는, 전자기기.
9. The method of claim 8,
The heat dissipation member is arranged to extend to contact at least one region of the metal layer, the electronic device.
상기 메인보드는 방열비아를 포함하며,
상기 방열비아와 상기 방열부재가 전기적으로 연결되는, 전자기기.
9. The method of claim 8,
The main board includes a heat dissipation via,
The electronic device, wherein the heat dissipation via and the heat dissipation member are electrically connected.
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2020
- 2020-06-23 KR KR1020200076525A patent/KR102894863B1/en active Active
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