CN104041197B - 金属印刷电路基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属印刷电路基板的制造方法。本发明的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，包括：在脱模薄膜上印刷电路图案的步骤；在所述电路图案上涂敷导热性绝缘层的步骤；在所述导热性绝缘层上设置导热性基底层之后进行热压的步骤；及去除所述脱模薄膜的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属印刷电路基板的制造方法，具体地，涉及一种利用印刷方式，在脱模薄膜上形成电路图案、导热性绝缘层，并将其与导热性基底层进行热压(Hot press)来制造的金属印刷电路基板的制造方法。
背景技术
发光二极管(以下称为LED，Light Emitting Diode)一开始是以点光源方式用多种颜色用作单纯的显示元件，但由于光效率性、长寿命等优点，逐渐使用于笔记本电脑/台式电脑的显示器及大面积显示装置等多种领域。尤其最近，欲在照明和LCD TV背光领域逐渐扩展其使用范围。
在LCD TV背光的情况和LED照明的情况下，由于平均单位面积的高亮度和平面发光的原因等，在基板上由多个发光元件构成阵列来使用。通过这种阵列结构，有效地向基板放出LED产生的热，对于维持LED寿命和品质是非常重要的因素。
LED阵列基板为了顺畅地散热而使用金属芯印刷电路板(MCPCB，metal coreprinted circuit board)来代替以往PCB使用的铜箔层压板(CCL)。通常，这种MCPCB为金属基底层、介电层及铜箔的3层结构。
为了增加导热性，所述介电层有时使用填充有导热性粒子的环氧树脂。电极电路的形成与以往印刷电路基板(PCB)相同，利用光刻技术等来形成抗蚀剂图案并进行蚀刻而制造。但是，用于形成这种电极电路的蚀刻工序存在制造工序非常复杂，且工序中产生大量蚀刻废水。并且，以MCPCB为基础的LED基板由于环氧介电层而具有散热性能严重受限的缺点。
韩国实用新型第20-0404237号中有如下说明：使用MCPCB，通过蚀刻形成电极电路，并在安装LED的部位制造直至绝缘层为止的开口部，在此粘贴散热嵌片，并在其上搭载剩余的LED部件；但这不仅难以彻底地剥掉绝缘层，而且反其道而行于如上所述组装方式的潮流，是一项经济可行性较低的技术。
韩国授权专利第696063号(专利文献1)中公开有一种LED阵列基板，其不使用封装的LED，只是抽取LED芯片，将其安装于构成下陷安装部、绝缘层、接合小片、反射板、电极的另设的基板上。但是，这种基板因其性质而无法统一规格，且伴随各种层的形成、图案的形成、基板上进行的直接模压等复杂的加工，逆行组装方式的潮流，是一项经济可行性较低的技术。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种金属印刷电路基板的制造方法，其与以往的在导热性基底层上涂层绝缘层之后，在绝缘层上印刷电极电路的方式进行制造，因而电性特性及各元件之间的贴合力下降的方法不同，利用印刷方式，在脱模薄膜上形成电路图案及导热性绝缘层，并将其与导热性基底层进行热压(Hot press)，由此使得电性特性及贴合力变得优异。
(二)技术方案
本发明提供一种金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，包括：在脱模薄膜上印刷电路图案的步骤；在所述电路图案上涂敷导热性绝缘层的步骤；将所述导热性基底层置于所述导热性绝缘层上之后进行热压的步骤；及去除所述脱模薄膜的步骤。
(三)有益效果
根据本发明，提供一种金属印刷电路基板的制造方法，其利用印刷方式，在脱模薄膜上形成电路图案及导热性绝缘层，并将其与导热性基底层进行热压(Hot press)，由此电性特性及贴合力优异。具体而言，根据本发明，提供一种如下金属印刷电路基板：在形成电路图案时，能够在维持固化金属膏的优异导电性的状态下形成绝缘层，且能够维持高效率的电导率(conductivity)并提供高贴合力，能够使由原有的个别固化引起的脱模材质间的热膨胀所导致的裂纹(crack)等损坏(Damage)最小化。
附图说明
图1是表示本发明的金属印刷电路基板的制造工序的图。
具体实施方式
本发明的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，包括：在脱模薄膜上印刷电路图案的步骤；在所述电路图案上涂敷导热性绝缘层的步骤；将所述导热性基底层置于所述导热性绝缘层上之后进行热压的步骤；及去除所述脱模薄膜的步骤。例如，如图1所示，在脱模薄膜上印刷电路图案，并在其上涂敷导热性绝缘层之后，在其上层压导热性基底层并进行热加压之后，去除脱模薄膜，由此能够制造本发明的金属印刷电路基板。
作为所述脱模薄膜，可使用已调节脱模力的脱模涂层薄膜，在此，脱模涂层薄膜可在耐热性薄膜上涂敷脱模剂而制造。
所述耐热性薄膜可为由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)或铝(Al)形成的薄膜，但并不限定于此，还可使用本领域中公知的各种材质的耐热性薄膜。
作为所述脱模剂可使用硅酮或丙烯酸类脱模剂，在所述硅酮脱模剂的情况下，存在具有在热压工序中不会严重收缩的耐热特性且能够容易地调节脱模力的优点。此外，还可使用本领域中公知的各种脱模剂。
在所述脱模剂的情况下，可利用微凹版、凹版、狭缝模具(slot die)、逆转舔涂(reverse kiss)或轮转丝网涂敷法进行涂敷。此外，当然也可适用该领域中能够涂敷脱模剂的各种方法。
所述电路图案为利用印刷法印刷金属膏而形成的导电性印刷电路图案，可利用凹版印刷法、柔性版印刷法、胶版印刷法、丝网印刷法、轮转丝网印刷法或喷墨印刷法进行印刷，但并不限于此，当然可使用本领域的各种方法进行印刷。
所述电路图案可利用金属膏形成。更具体而言，可利用导电性优异的银(Ag)、铜(Cu)、银/铜(Ag/Cu)、锡(Sn)、银/铜/锡(Ag/Cu/Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铝(Al)等金属或使用所述金属的掺杂(doping)、涂层或合金等而制作的油墨形成。
作为具体的一例，可使用作为Ag透明电子油墨的银复合物(Ag complex)、银盐(Agsalts)、银-酸/碱复合物(Ag-acid/base complex)等来印刷电路图案并进行热处理而形成。另外，作为另一例，也可使用银纳米膏(Ag Nano paste)、银碎片膏(Ag Flake paste)、银颗粒膏(Ag Granule paste)来印刷电路图案并进行热处理而形成。在此，除通过热处理的固化以外，还可UV固化或使用电子束(e-beam)。
所述形成电路图案的油墨并不限定于前述的例子，只要是本发明所属技术领域中带导电性且能够利用印刷法进行印刷的物质均可适用。
在形成所述电路图案时，作为又一例子，还可包括印刷所述第一电路图案的第一印刷步骤及在所述第一图案上印刷第二电路图案的第二印刷步骤，并控制位置的同时印刷电路图案。具体而言，通过依次进行第一、第二电路图案，能够更精密地实现图案。
所述电路图案除前述的方法以外还可利用掩模图案，通过蒸镀或溅射导电性金属Al、Ag、Cu、Ni等来形成。
另一方面，在印刷所述电路图案的步骤与在所述电路图案上涂敷所述导热性绝缘层的步骤之间，还可包括在所述电路图案上进行镀金的步骤，在所述镀金步骤中，可实施电解镀金或无电解镀金。
如前所述，所述电路图案可单独用作电路图案，还可以根据所施加的电流量调节为镀金的铜的镀金厚度，因此只要维持晶种层(seed layer)特性即可。
在此，所述电路图案也可将含有胶体钯(Pd colloid)、氯化钯(PdCl2)等催化剂的油墨按照电路图案进行印刷之后，进行无电解铜镀或镍镀，从而制造印刷电路基板的电路。并且，当使用电流消耗量较多的高容量发光二极管(LED)的情况下，镀金铜可以根据电流消耗量镀金成适当的镀金厚度。
如前面所说明，作为镀金方法，可使用无电解镀金、电镀、浸涂(deep coat)等来提高电导率，用于镀金的金属没有限制，但优选铜。在处理锡(Sn)、锌(Zn)等时优选浸涂(deepcoat)方法。除铜(Cu)以外，当然可适用镍(Ni)、锡(Sn)、钯(Pd)，锌(Zn)、银(Ag)及金(Au)等各种金属。
所述导热性绝缘层可用热固性涂层树脂油墨来形成导热性绝缘层涂层液。在此，除热固性树脂以外，还可使用UV涂层树脂进行UV固化，除此以外还能够进行各种交联反应，对树脂组成没有限制。但是，优选具有耐热性和耐候性特性的组成。并且，当使用导电性较高的特性的金属片(Metal flake)的情况下，优选通过表面处理赋予电绝缘性并使其只具有导热性特性。
例如，作为用于导热性绝缘层的树脂，可使用环氧树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、密胺树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚酯树脂、聚苯硫醚树脂等，但并不限于此，优选使用热交联性树脂。
也可使用UV固化型树脂或自由基聚合型树脂，只要是耐热特性和耐候性良好的树脂则均可使用，还可由选自这些树脂的改性物中的1种以上形成。
优选地，除所述树脂以外，还一同包括选自二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、硫酸钡(BaSO4)、碳酸钙(CaCO3)、Al片(flake)、Ag片(flake)、氧化石墨烯、氧化石墨、氧化碳纳米管、氧化铟锡(ITO)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)及氧化镁(MgO)中的填充剂。在此，在Al或Ag片的情况下，优选涂敷有绝缘树脂的片。但填充剂并不限于此。
作为所述导热性绝缘层的涂层液的一例，可将改性双酚A型环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、六氢苯酐(hexahydrophthalic anhydride)、季铵盐、氧化铝、分散剂、溶剂(MEK)混合分散来制造，但并不限定于组成。
所述导热性绝缘层可利用S-knife、凹版、柔性版、丝网、轮转丝网、狭缝模具或微凹版涂敷法进行涂敷。
在此，导热性绝缘层可以形成为单一层，也可以分第一次及第二次形成。
具体而言，可以包括在所述电路图案上涂敷第一导热性绝缘层的第一涂敷步骤及在所述第一导热性绝缘层上涂敷第二导热性绝缘层的第二涂敷步骤来形成。
在此，在第一涂敷步骤的情况下，可利用选自微凹版、S-knife、凹版、柔性版、丝网及轮转丝网中的方法进行涂敷。
在第二涂敷步骤的情况下，可利用选自狭缝模具、S-knife及微凹版中的方法进行涂敷。但是，并不限于此。
具体而言，在第一涂敷步骤的情况下，可利用微凹版、柔性版、丝网、轮转丝网等印刷法进行整面涂层。并且，在已镀铜的印刷电路基板的情况下，由于表面产生大的高低差，因此在第二涂敷中使用狭缝模具涂敷器或S-knife涂敷器(coater)有助于使表面粗糙度变得均匀，故优选。在此，当导热性绝缘层即使通过第一涂敷也未能确保表面的均匀性或需要将导热性绝缘层的厚度制造成较厚时，对导热性绝缘层进行的第二涂敷，优选使用狭缝模具、S-knife、微凹版方法等。并且，为了使散热特性和绝缘特性变得最佳，如前所述，优选通过2步骤进行。
作为所述导热性基底层，可使用热轧钢板、冷轧钢板、铝板、镀锌板、铜板、不锈钢板、镀锡板、黄铜板或树脂涂层钢板，但并不限于此，可适用本发明所属领域中使用的各种材质的散热板。
例如，为了与如铝板(Al plate)等导热性基底层粘合，优选所述导热性绝缘层优选制造成半固化状态(B-stage)之后与所述导热性基底层粘合。
在所述导热性绝缘层上层压所述导热性基底层之后进行热压的步骤可在120～200℃的温度条件下实施，优选在140～175℃的温度条件下实施。
另一方面，如前所述，本发明的金属印刷电路基板的制造方法的各步骤能够通过卷-对-卷(roll to roll)的连续工序执行，在该情况下，生产速度能够大幅增加而使生产效率增大，故优选。
以下，通过实施例及比较例对本发明进行具体说明，但本发明的范围并不限定于此。
实施例1
利用丝网印刷法(Tokai-seiki公司，SFA-RR350)，在作为脱模薄膜的耐热硅酮脱模涂层薄膜(Bio Vision chem公司，MR-50)上用Ag膏(InkTec，TEC-PF-021)印刷电路图案之后，在150℃下干燥5分钟，从而以1μm的厚度形成电路图案。
使用狭缝模具涂敷机(Pactive公司)，在电路图案上以50μm的干燥厚度涂敷作为热固性涂层树脂油墨的导热性绝缘层涂层液(表1)，来形成导热性绝缘层。
在此，导热性绝缘层涂层液的组成如[表1]所示。
[表1]
在导热性绝缘层上层压作为导热性基底层的厚度1.5mm的铝板(SejongMaterials公司，AL5052)，在170℃的温度下，利用热压机(hot press)热压60分钟之后，去除耐热硅酮脱模涂层薄膜，来制造金属印刷电路基板。
实施例2
利用丝网印刷法(Tokai-seiki公司，SFA-RR350)，在作为脱模薄膜的耐热硅酮脱模涂层薄膜(Bio Vision chem公司，MR-50)上用Ag膏(InkTec，TEC-PF-021)印刷电路图案之后，在150℃下干燥5分钟，从而以1μm的厚度形成电路图案。
使用狭缝模具涂敷机(Pactive公司)，在电路图案上以100μm的干燥厚度涂敷作为热固性涂层树脂油墨的导热性绝缘层涂层液(表1)，来形成导热性绝缘层。
在导热性绝缘层上层压作为导热性基底层的厚度1.5mm的铝板(SejongMaterials公司，AL5052)，在170℃的温度下利用热压机(hot press)热压90分钟之后，去除耐热硅酮脱模涂层薄膜，来制造金属印刷电路基板。
实施例3
利用丝网印刷法(Tokai-seiki公司，SFA-RR350)，在作为脱模薄膜的耐热硅酮脱模涂层薄膜(Bio Vision chem公司，MR-50)上用Ag膏(InkTec，TEC-PF-021)印刷电路图案之后，在150℃下干燥5分钟，从而以2μm的厚度形成电路图案。
使用狭缝模具涂敷机(Pactive公司)，在电路图案上以100μm的干燥厚度涂敷作为热固性涂层树脂油墨的导热性绝缘层涂层液(表1)，来形成导热性绝缘层。
在导热性绝缘层上层压作为导热性基底层的厚度1.5mm的铝板(SejongMaterials公司，AL5052)，在170℃的温度下利用热压机(hot press)热压90分钟之后，去除耐热硅酮脱模剂涂层薄膜，来制造金属印刷电路基板。
比较例1
使用狭缝模具涂敷机(Pactive公司)，在作为导热性基底层的厚度1.5mm的铝板(Sejong Materials公司，AL5052)上，以50μm的干燥厚度涂敷作为热固性涂层树脂油墨的导热性绝缘层涂层液(表1)，来形成导热性绝缘层。
接着，利用丝网印刷法(Tokai-seiki公司，SFA-RR350)，用Ag膏(InkTec，TEC-PF-021)印刷电路图案之后，在150℃下干燥5分钟，从而以1μm的厚度形成电路图案，并层压作为脱模薄膜的耐热硅酮脱模涂层薄膜(Bio Vision chem公司，MR-50)，在170℃的温度下利用热压机(hot press)热压60分钟之后，去除耐热硅酮脱模涂层薄膜，来制造金属印刷电路基板。
比较例2
使用狭缝模具涂敷机(Pactive公司)，在作为导热性基底层的厚度1.5mm的铝板(Sejong Materials公司，AL5052)上，以100μm的干燥厚度涂敷作为热固性涂层树脂油墨的导热性绝缘层涂层液(表1)，来形成导热性绝缘层。
接着，利用丝网印刷法(Tokai-seiki公司，SFA-RR350)，用Ag膏(InkTec，TEC-PF-021)印刷电路图案之后，在150℃下干燥20分钟，从而以2μm的厚度形成电路图案，并层压作为脱模薄膜的耐热硅酮脱模涂层薄膜(Bio Vision chem公司，MR-50)，在170℃的温度下利用热压机(hot press)热压90分钟之后，去除耐热硅酮脱模涂层薄膜，来制造金属印刷电路基板。
实验例
1)测定方法
对于根据实施例及比较例制造的金属印刷电路基板，使用非接触三维测定仪(NANO SYSTEM公司，NV-P1010)，测定电路图案及导热性绝缘层的干燥后厚度，并利用表面电阻测试仪[MITSUBISHI CHEMICAL ANALYTECH公司，Laresta-GP MCP-610(4probe Type)]进行测定而计算出平均值来表示电导率，使用横向裁断机(Cross-Cutter)(YOSHIMITSU公司，MR-YCC1)裁断(Cutting)成100EA/1cm2之后，使用粘合胶带(3M公司，810)测定掉落在胶布带上的量，以这种方法测定附着力，将其结果示于表2。
2)测定结果
[表2]
如上述表2可知，当根据比较例1、2进行制造时，由于电极形成液剂浸渍在导热性绝缘层中，因此效率减少约75％，但当根据本发明利用印刷方式在脱模薄膜上形成电路图案及导热性绝缘层，并将其与导热性基底层进行热压(Hot press)而进行制造时，能够将电极电路的基本电特性维持在90％以上。并且，能够确保高的粘着力。
如此，根据本发明，能够提供一种如下金属印刷电路基板，即利用印刷方式，在脱模薄膜上形成电路图案及导热性绝缘层，并将其与导热性基底层进行热压(Hot press)，由此使得电性特性及粘着力变得优异。具体而言，根据本发明提供一种如下金属印刷电路基板，即在形成电路图案时，能够在维持固化金属膏的优异导电性的状态下形成绝缘层，且能够提供高效率的电导率(conductivity)及高的贴合力，从而能够将由原有的个别固化引起的脱模材质间的热膨胀所导致的裂纹(crack)等损坏(Damage)最小化。
Claims (7)
1.一种金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，包括：
在通过在耐热性薄膜上涂敷脱模剂而制造的脱模薄膜上印刷具有1或2μm厚度的电路图案的步骤；
在所述电路图案上涂敷导热性绝缘层的涂层液的步骤；
干燥所述涂层液以形成所述导热性绝缘层；
将导热性基底层置于所述导热性绝缘层上之后进行热压的步骤；及
去除所述脱模薄膜的步骤；
其中，通过凹版印刷法、柔性版印刷法、胶版印刷法、丝网印刷法或喷墨印刷法印刷金属膏来形成所述电路图案，
涂敷所述导热性绝缘层的涂层液的步骤包括在所述电路图案上涂敷第一导热性绝缘层的第一涂敷及在所述第一导热性绝缘层上涂敷第二导热性绝缘层的第二涂敷，
其中，所述第一涂敷利用S-knife、凹版、柔性版或丝网涂敷法进行涂敷，并且第二涂敷通过狭缝模具、S-knife或微凹版涂敷方法进行涂敷。
2.根据权利要求1所述的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，在印刷所述电路图案的步骤与在所述电路图案上涂敷所述导热性绝缘层的涂层液的步骤之间，还包括在所述电路图案上进行镀金的步骤。
3.根据权利要求2所述的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，在所述镀金步骤中，实施电解镀金或无电解镀金。
4.根据权利要求1所述的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，所述导热性绝缘层包括环氧树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、密胺树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚酯树脂或聚苯硫醚树脂作为树脂。
5.根据权利要求1所述的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，所述导热性绝缘层包括选自二氧化硅SiO2、二氧化钛TiO2、氧化铝Al2O3、硫酸钡BaSO4、碳酸钙CaCO3、Al片、Ag片、氧化石墨烯、氧化石墨、氧化碳纳米管、氧化铟锡ITO、氮化铝AlN、氮化硼BN及氧化镁MgO中的1种或2种以上的填充剂作为填充剂。
6.根据权利要求1所述的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，作为所述导热性基底层使用热轧钢板、冷轧钢板、铝板、镀锌板、铜板、不锈钢板、镀锡板、黄铜板或树脂涂层钢板。
7.根据权利要求1所述的金属印刷电路基板的制造方法，其特征在于，在所述导热性绝缘层上层压所述导热性基底层之后进行热压的步骤在120～200℃的温度条件下实施。
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