KR100466162B1 - method of manufacturing an insulated metal substrate - Google Patents

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KR100466162B1
KR100466162B1 KR10-2002-0015534A KR20020015534A KR100466162B1 KR 100466162 B1 KR100466162 B1 KR 100466162B1 KR 20020015534 A KR20020015534 A KR 20020015534A KR 100466162 B1 KR100466162 B1 KR 100466162B1
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Abstract

열전도성 및 기계적인 강도를 좀 더 향상시키고, 절연 물질과 금속판과의 접합성을 획기적으로 향상시켜 지속적인 열 충격에도 쉽게 박리 되지 않는 고성능 금속 절연 기판이 개시된다. 본 발명은 열전도 특성이 우수한 금속, 절연 물질, 그리고 전극 물질을 차례로 적층시킨 후 온도와 압력을 동시에 가할 수 있는 열간 프레스 내에서 성형시켜 금속 절연 기판을 제조한 다음, 이 금속 절연 기판을 열전 반도체 모듈용 기판으로 사용하기 위해 사양에 맞는 크기로 절단하여 패턴의 형성 및 에칭에 의해 열전 반도체 모듈용 기판에 필요한 전극을 형성시킨다. 본 발명은 전기 절연 특성, 열전도성 및 기계적 강도가 대단히 우수하며 가격이 저렴하고, 작업 공정이 복잡하지 않아 생산성이 뛰어나 열전 반도체 모듈용 기판뿐만 아니라 절연 금속 인쇄 회로 기판 (IMPCB, Insulated Metal Printed Circuit Board) 등에도 사용할 수 있어 관련 분야로의 폭발적 활용이 기대된다.A high performance metal insulated substrate is disclosed that further improves thermal conductivity and mechanical strength and significantly improves the bonding between the insulating material and the metal plate so that it is not easily peeled off even under continuous thermal shock. According to the present invention, a metal insulating substrate is manufactured by stacking metal, an insulating material, and an electrode material having excellent thermal conductivity in turn, and then forming a metal insulating substrate in a hot press capable of simultaneously applying temperature and pressure. In order to use it as a substrate for a substrate, it cuts to the size according to a specification, and forms the electrode required for a thermoelectric semiconductor module substrate by formation of a pattern and an etching. The present invention is very excellent in electrical insulation properties, thermal conductivity and mechanical strength, inexpensive price, excellent productivity because the work process is not complicated, not only substrate for thermoelectric semiconductor module but also insulated metal printed circuit board (IMPCB) It can also be used in the field, and it is expected to be used explosively in related fields.

Description

금속 절연 기판의 제조 방법{method of manufacturing an insulated metal substrate}Method of manufacturing an insulated metal substrate

본 발명은 고성능 금속 절연 기판의 제조 방법에 관한 것으로서. 특히 열전 반도체 모듈용 기판으로 열전도율 및 기계적 특성이 우수한 금속 기판을 열간 프레스(hot press)를 이용하여 제조함으로서 열전 반도체 소자에서 발생되는 접합부의 펠티어열 및 주울열을 빠르게 방출할 수 있어서 열전 반도체 모듈의 효율이 개선되고 기계적 충격에도 강한 열전 반도체 모듈을 생산할 수 있으며, 전기적 절연 특성 및 열전도성이 우수하여 절연 금속 인쇄 회로 기판(Insulated Metal Printed Circuit Board; 이하 IMPCB)용 기판으로도 사용 가능한 고성능 금속 절연 기판의 제조 방법에 관한 것 이다.The present invention relates to a method for producing a high performance metal insulating substrate. In particular, by manufacturing a metal substrate with excellent thermal conductivity and mechanical properties using a hot press as a substrate for a thermoelectric semiconductor module, it is possible to quickly release the Peltier heat and Joule heat generated at the junction of the thermoelectric semiconductor device, High-performance metal insulation boards that can be used as substrates for Insulated Metal Printed Circuit Boards (IMPCBs) can be produced with improved efficiency and resistance to mechanical shock, and excellent electrical insulation and thermal conductivity. It is about the manufacturing method of the.

일반적으로, 열전 반도체 모듈은 열전 효과에 기초하여 열에너지와 전기에너지의 상호 변환이 가능한 재료로서 적외선 센서, 레이저 다이오드 및 CCD 소자의 촛점판 냉각 등 각종 전자기기나 IC 제품의 국부 냉각용으로 응용되고 있으며, 이 외에 의료용이나 과학용 항온장치 및 열전 냉각용 냉장고, 에어컨, 열 교환기, 열전발전기 등에 폭 넓게 적용되고 있다.In general, the thermoelectric semiconductor module is a material capable of mutual conversion of thermal energy and electrical energy based on the thermoelectric effect, and has been applied for local cooling of various electronic devices or IC products such as focusing plate cooling of infrared sensors, laser diodes, and CCD devices. In addition, it is widely applied to medical or scientific thermostats, thermoelectric cooling refrigerators, air conditioners, heat exchangers, and thermoelectric generators.

열전 반도체 모듈에 사용되는 기판은 우수한 전기적 절연 특성, 열전도성 및 기계적 특성을 요구하고 있으며, 금속 기판을 사용할 경우, 전기적 절연 특성이 매우 나빠, 낮은 기계적 특성에도 불구하고 현재까지 세라믹 기판을 사용하고 있는 실정이다.Substrates used in thermoelectric semiconductor modules require excellent electrical insulation properties, thermal conductivity, and mechanical properties. In the case of using metal substrates, electrical insulation properties are very poor, and ceramic substrates have been used so far despite low mechanical properties. It is true.

도 1은 종래의 세라믹 기판을 사용하여 제조된 열전 반도체 모듈 (10)의 단면을 도시한 것으로 각각 전극(13)이 형성되어 있는 상부 및 하부의 세라믹 기판( 16, 17)의 중앙부에 N, P형의 열전 반도체 소자 (14, 15)들이 반복적으로 교차(ㅠ 형태)하여 부착되어 있음을 보여준다. 열전 반도체 모듈 (10)에 사용된 세라믹 기판(16,17)은 기판의 상부에 은(Ag)등의 전도성 물질(11)을 인쇄하여 패턴(pattern)을 형성한 후에, 패턴의 상부에 구리등의 전극(13)을 부착하기 위해 솔더(12)로 인쇄하는 복잡한 공정을 통하여 제조 된다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermoelectric semiconductor module 10 manufactured using a conventional ceramic substrate, in which N, P are formed at the center of upper and lower ceramic substrates 16 and 17 on which electrodes 13 are formed, respectively. Type thermoelectric semiconductor elements 14 and 15 are repeatedly attached to each other. The ceramic substrates 16 and 17 used in the thermoelectric semiconductor module 10 form a pattern by printing a conductive material 11 such as silver (Ag) on the top of the substrate, and then a copper or the like on the top of the pattern. It is manufactured through a complicated process of printing with a solder 12 to attach the electrode 13 of.

세라믹 기판은 기계적 특성이 매우 나빠 취급이 어려우며, 가공시 생산성이 떨어져 가격이 비싼 단점이 있다. 또한 세라믹 기판을 사용하여 열전 반도체 모듈을 생산할 경우, 세라믹 기판 위에 전도성 물질로 패턴을 형성한 후, 솔더링에 의해 전극을 입히고 다시 솔더링에 의해 열전 반도체 소자를 부착하는 복잡한 공정을 필요로 하여 생산성이 떨어지고, 기계적 충격에 약한 단점이 있다.Ceramic substrates are very poor in mechanical properties, difficult to handle, and have disadvantages in that they are expensive due to poor productivity during processing. In addition, when producing a thermoelectric semiconductor module using a ceramic substrate, productivity is reduced by forming a pattern of a conductive material on the ceramic substrate, and then applying a complex process of applying an electrode by soldering and attaching the thermoelectric semiconductor element by soldering again. There is a weak point in mechanical impact.

또한, IMPCB는 기존의 에폭시계 PCB에 비해 열전도 특성 즉 방열 특성이 우수하기 때문에 무정전 전원 장치(UPS), 세정 기계(washing machine), 전원 장치(power device), 배터리 충전기(battery charger), 미끄럼 방지 브레이크 시스템(ABS)등 발열량이 많은 전자 분야에 폭 넓게 적용되고 있으며, 고성능, 고집적화 추세에 따라 점점 더 우수한 전기적 절연 특성 및 열전도 특성이 요구되고 있다. 따라서 종래의 IMPCB용 금속 절연 기판을 대체할 우수한 전기적 절연 특성 및 열전도 특성을 나타내는 고성능 금속 절연 기판의 개발이 요구되어지고 있는 실정이다.In addition, IMPCB has better thermal conductivity, that is, heat dissipation, than conventional epoxy PCBs, so it can be used for UPS, washing machine, power device, battery charger and anti-slip. It is widely applied to electronic fields with high heat generation such as brake system (ABS), and according to the trend of high performance and high integration, more and more excellent electrical insulation characteristics and thermal conductivity characteristics are required. Therefore, there is a demand for the development of a high-performance metal insulation substrate exhibiting excellent electrical insulation properties and thermal conductivity properties to replace the conventional metal insulation substrate for IMPCB.

본 발명은 상기의 필요성에 부응하기 위하여 발명된 것으로서, 열간 프레스(hot press)내에서 금속판, 절연 물질, 전극 물질을 순차적으로 적층한 후 일정 온도와 압력을 동시에 가하는 방법에 의하여 금속 절연 기판을 제조함으로써, 공정이 단순하고 생산성이 뛰어나 값이 싸고, 기계적 특성 및 열전도성, 전기적 절연 특성이 우수한 고성능 금속 절연 기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented in order to meet the above necessity, and a metal insulating substrate is manufactured by a method of applying a predetermined temperature and pressure simultaneously after sequentially laminating a metal plate, an insulating material, and an electrode material in a hot press. It is an object of the present invention to provide a method for producing a high-performance metal insulation substrate having a simple process, excellent productivity, low cost, and excellent mechanical, thermal conductivity, and electrical insulation properties.

도 1은 종래의 세라믹 기판을 사용하여 제조된 열전 반도체 모듈의 단면을 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view of a thermoelectric semiconductor module manufactured using a conventional ceramic substrate.

도 2는 본 발명에 따른 열간 프레스를 이용하여 고성능 금속 절연 기판을 제조하는 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a schematic view of a system for producing a high performance metal insulated substrate using a hot press in accordance with the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 고성능 금속 절연 기판을 제조하기 위한 열간 프레스 내의 온도 및 압력 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing a temperature and pressure distribution in a hot press for producing the high performance metal insulated substrate shown in FIG. 2.

도 4는 본 발명에 의한 고성능 금속 절연 기판의 단면 사시도이다.4 is a cross-sectional perspective view of a high performance metal insulated substrate according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의해 제조된 고성능 금속 절연 기판의 상부에 P, N형 각각의 열전 반도체 소자가 교차(ㅠ 형태)하여 부착된 모습을 보여주기 위한 도면이다.FIG. 5 is a view for showing a state in which P and N type thermoelectric semiconductor elements are alternately attached to an upper portion of a high-performance metal insulation substrate manufactured by the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>

110 : 열간 프레스 시스템 112, 114 : 압력판110: hot press system 112, 114: pressure plate

120 : 열원 122 : 보강판120: heat source 122: reinforcement plate

123 : 금속판 124 : 절연 물질123: metal plate 124: insulating material

125 : 전극 물질 160, 170 : 상부 및 하부 기판125: electrode material 160, 170: upper and lower substrates

180, 190 : P, N형 열전 반도체 소자180, 190: P, N type thermoelectric semiconductor device

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving such an object,

상부나 하부의 어느 일측 또는 상부 및 하부의 양측에서 압력을 가할 수 있도록 설계된 열간 프레스의 내부에 열간 구배를 최소화 하기 위하여 다수개의 열원을 각 층마다 설치하고, 20 ~ 50℃범위내의 온도범위 내에서 열간 프레스를 예열한 후, 보강판 사이에 금속판, 절연 물질, 전극 물질을 적층한 후 열간 프레스내의 열원들 사이에 장입하는 단계;In order to minimize the thermal gradient inside the hot press designed to apply pressure from one side of the top or bottom, or both sides of the top and bottom, a plurality of heat sources are installed in each layer, within a temperature range of 20 to 50 ° C. After preheating the hot press, laminating a metal plate, an insulating material, and an electrode material between the reinforcing plates, and then charging it between the heat sources in the hot press;

상기 단계후에 1 ~ 50 Kgf/㎠범위의 압력을 인가한 상태에서 10분 ~ 1시간을 유지한 다음 50 ~ 150 Kgf/㎠범위의 압력의 압력을 가하면서 동시에 50 ~ 400℃의 범위내의 온도까지 상승시켜 30분 ~ 5시간 동안 유지시키는 단계; 그리고,After the above step, the pressure is maintained in the range of 1 to 50 Kgf / cm 2 and maintained for 10 minutes to 1 hour, and then the pressure in the range of 50 to 150 Kgf / cm 2 is applied to the temperature within the range of 50 to 400 ° C. Raise to hold for 30 minutes to 5 hours; And,

상기 단계후에 50 ~ 150 Kgf/㎠범위의 압력을 유지하면서 30 ~ 50℃까지 간접 수냉을 실시한 후 압력을 제거하여 대기압의 상온에서 30분 ~ 1시간 정도 유지시키는 단계를 포함한다.After the step is carried out indirect water cooling to 30 ~ 50 ℃ while maintaining a pressure in the range of 50 ~ 150 Kgf / ㎠ includes the step of maintaining the pressure at room temperature for 30 minutes to 1 hour by removing the pressure.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면중 도 2는 본 발명에 따른 열간 프레스를 이용하여 고성능 금속 절연 기판을 제조하는 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시한 고성능 금속 절연 기판을 제조하기 위한 열간 프레스 내의 온도 및 압력 분포를 나타낸 그래프이다.Figure 2 of the accompanying drawings is a schematic view showing a system for manufacturing a high performance metal insulation substrate using a hot press according to the present invention, Figure 3 is a hot press for manufacturing a high performance metal insulation substrate shown in FIG. A graph showing temperature and pressure distributions.

또한, 도 4는 본 발명에 의한 고성능 금속 절연 기판의 단면 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의해 제조된 고성능 금속 절연 기판의 상부에 P, N형 각각의 열전 반도체 소자가 교차적(ㅠ 형태)으로 부착된 모습을 보여주기 위한 도면이다.4 is a cross-sectional perspective view of a high performance metal insulation substrate according to the present invention, and FIG. 5 is a P and N type thermoelectric semiconductor element intersecting on top of the high performance metal insulation substrate manufactured according to the present invention. The figure to show the attached state.

본 발명에 따른 고성능 금속 절연 기판은 도 2에서 보는 바와 같이, 열간 프레스(110)내에서 압력을 가하는 상부 및 하부 압력판(112, 114)의 사이에 다수개의 열원(120)을 병렬로 배치하고, 열원(120)들 사이에 Fe계 합금으로 이루어진 보강판 (122)을 다수개 병렬로 배치한다. 보강판(122)들 사이에는 금속판 (123), 절연 물질 (124), 전극 물질(125)을 순차적으로 적층한다.In the high-performance metal insulation substrate according to the present invention, as shown in FIG. 2, a plurality of heat sources 120 are arranged in parallel between the upper and lower pressure plates 112 and 114 that apply pressure in the hot press 110, and A plurality of reinforcing plates 122 made of an Fe-based alloy are disposed in parallel between the heat sources 120. The metal plate 123, the insulating material 124, and the electrode material 125 are sequentially stacked between the reinforcing plates 122.

금속판(123)은 열전도 특성 및 기계적 특성이 우수한 알루미늄(Al), 구리(Cu )또는 그들의 합금 혹은 두랄류민 등을 이용하였으며, 이러한 금속판(123)은 절연 물질(124)과의 접합성을 높이기 위하여 기계적으로 흠집(scratch)을 내는 정면 공정을 실시하였으며 정면 공정 도중 발생한 측면의 거친 부분(burr)을 제거하기 위하여 브러싱(brushing)작업 후 세척을 하게 된다. 금속판(123)의 두께는 열전 반도체 모듈 및 IMPCB의 사양에 따라 달라지므로, 그 사용 목적에 맞게 1 ~ 20 mm 두께의 다양한 제조가 가능하도록 열간 프레스 시스템을 설계한다.The metal plate 123 is made of aluminum (Al), copper (Cu), alloys thereof, or duralumin, which are excellent in thermal conductivity and mechanical properties. The metal plate 123 is mechanically formed to increase adhesion to the insulating material 124. In order to remove the scratch (front) process was carried out and after the brushing (brushing) to remove the burrs of the side occurred during the front process (washing) is performed. Since the thickness of the metal plate 123 depends on the specifications of the thermoelectric semiconductor module and the IMPCB, the hot press system is designed to enable various manufactures having a thickness of 1 to 20 mm according to the purpose of use.

절연 물질(124)은 우수한 전기 절연 특성, 전기전도 특성 및 금속판 (123)과의 접합특성이 요구되어지는데, 에폭시(epoxy)계통의 레진(resin(FR-4)), 프레프레그(prepreg), 회로 재료 라미네이트(Circuit Material Laminate), 멀티-퍼포우즈(Multi-purpose; MP), 저열임피던스(low thermal impedance; LPI), 하이 템퍼레이튜어(High Temperature)등이 많이 사용되고 있다. 일반적으로 절연 물질이 두꺼워짐에 따라 열전도 특성이 저하되며 절연 물질의 종류에 따라서도 열전도 특성 및 전기절연 특성이 다르므로 사용하고자 하는 열전 반도체 모듈 및 IMPCB 사양에 따라 40 ~ 300㎛ 정도의 범위에서 다양하게 선택 가능하도록 설계하였다.The insulating material 124 is required to have excellent electrical insulation properties, electrical conductivity properties and bonding properties with the metal plate 123, such as epoxy (resin (FR-4)), prepreg (prepreg) Circuit material laminates, multi-purpose (MP), low thermal impedance (LPI), high tempera- ture (High Temperature), etc. are widely used. Generally, the thicker the insulating material, the lower the thermal conductivity. The thermal conductivity and electrical insulation characteristics are different depending on the type of insulating material. Therefore, it varies in the range of 40 ~ 300㎛ depending on the specifications of the thermoelectric semiconductor module and IMPCB. It is designed to be selectable.

본 발명에 사용된 전극 물질(125)은 구리, 은, 백금등을 사용하였으며, 100 ~ 500㎛ 정도의 두께로 압착하였다.As the electrode material 125 used in the present invention, copper, silver, platinum, etc. were used, and the electrode material 125 was pressed to a thickness of about 100 to 500 μm.

이와 같이 열간 프레스(110)의 상부 및 하부 압력판(112, 114)의 사이에 병렬로 배치된 다수개의 열원(120)들 사이에 Fe계 합금으로 이루어진 다수의 보강판(122)을 병렬로 배열하고 이 보강판(122)들 사이에 금속판(123), 절연 물질(124), 전극 물질 (125)을 차례로 동시에 최대 60개까지 적층한 다음 온도와 압력을 동시에 가하여 금속 절연 기판을 제조한다.As such, a plurality of reinforcing plates 122 made of an Fe-based alloy are arranged in parallel between the plurality of heat sources 120 arranged in parallel between the upper and lower pressure plates 112 and 114 of the hot press 110. The metal plate 123, the insulating material 124, and the electrode material 125 are sequentially stacked up to 60 simultaneously between the reinforcing plates 122, and then a temperature and pressure are simultaneously applied to manufacture a metal insulating substrate.

금속 절연 기판의 제조는 불활성 가스 분위기 (아르곤, 질소 혹은 수소 분위기), 진공 혹은 대기 중에서 수행하며, 각 층에 대한 온도 구배를 최소화 하기 위하여 열간 프레스(110)에서 열원(120)을 각 층마다 설치하였고, 압력은 상부 또는 하부 혹은 상,하부 양측에서 가할 수 있도록 설계하였다.Fabrication of the metal insulation substrate is performed in an inert gas atmosphere (argon, nitrogen or hydrogen atmosphere), vacuum or atmosphere, and the heat source 120 is installed in each layer in the hot press 110 to minimize the temperature gradient for each layer. The pressure was designed to be applied at the top or bottom or both sides.

열간 프레스 시스템에 의해 금속 절연 기판은 도 3에서 보는 바와 같이 먼저 20 ~ 50℃범위내의 온도(T1)로 열간 프레스(110)를 예열한 후, 보강판(122) 사이에 금속판(123), 절연 물질(124), 전극 물질(125)을 적층한 후 열간 프레스 시스템 내의 각 층에 장입한다.As shown in FIG. 3, the metal insulation substrate is preheated by the hot press system to preheat the hot press 110 to a temperature T1 within a range of 20 to 50 ° C., and then the metal plate 123 is insulated between the reinforcing plates 122. The material 124 and the electrode material 125 are stacked and loaded into each layer in the hot press system.

장입이 끝난 후 1 ~ 50 Kgf/㎠범위의 압력(P1)을 인가한 상태에서 10분 ~ 1시간의 범위의 특정시간(t1)동안 유지한 다음 50 ~ 150 Kgf/㎠범위의 압력(P2)의 압력을 가하면서 동시에 50 ~ 400℃의 범위내의 온도(T2)까지 상승시켜 약 30분 ~ 5시간 동안 유지한다. 그런 다음, 압력은 P2 그대로 유지하면서 약 30 ~ 50℃까지 간접 수냉을 실시한 후 압력을 제거하여 대기압의 상온에서 약 30 분 ~ 1시간 정도 유지시킴으로써 금속 절연 기판을 완성시킨다.After charging is completed, the pressure (P1) in the range of 1 to 50 Kgf / cm2 is applied and maintained for a specific time (t1) in the range of 10 minutes to 1 hour, and then the pressure (P2) in the range of 50 to 150 Kgf / cm2. At the same time increasing the temperature (T2) in the range of 50 ~ 400 ℃ while maintaining the pressure for about 30 minutes to 5 hours. Then, after the indirect water cooling to about 30 ~ 50 ℃ while maintaining the pressure P2 is removed, the pressure is removed to maintain the metal insulation substrate by maintaining at about 30 minutes to 1 hour at room temperature of atmospheric pressure.

이러한 과정을 거쳐 완성된 금속 절연 기판은 도 4에서 보는 바와 같이, 열간 프레스 시스템에 의해 다양한 크기 (10 ~ 100 cm x 10 ~ 100 cm x 1 ~ 15 mm)로 제조 가능하며, 열전 반도체 모듈 및 IMPCB의 사양에 따라 쉽게 절단하여 사용할 수 있다.The metal insulation substrate completed through this process can be manufactured in various sizes (10-100 cm x 10-100 cm x 1-15 mm) by a hot press system, and a thermoelectric semiconductor module and an IMPCB. Can be easily cut and used according to the specifications.

이와 같이 제조된 금속 절연기판은 도 5에서 보는 바와 같이, 열전 반도체 모듈 사양에 맞게 절단하여 에칭에 의해 패턴을 형성한 금속 절연 기판 상,하판(160, 170)의 상부에 다수의 P, N형 열전 반도체 소자(180, 190)을 부착시켜 열전 반도체 모듈을 제조하는 것이다.As shown in FIG. 5, the metal insulation substrate manufactured as described above has a plurality of P and N types on the upper and lower plates 160 and 170 of the upper and lower metal insulation substrates formed by etching by cutting according to the thermoelectric semiconductor module specifications. A thermoelectric semiconductor module is manufactured by attaching the thermoelectric semiconductor elements 180 and 190.

본 발명에 의해 제조된 금속 절연 기판은 열간 프레스 시스템에 의해 대량생산이 용이하며, 열전 반도체 모듈용 기판으로 사용할 경우, 에칭(etching)에 의해쉽게 패턴을 형성할 수 있기 때문에 열전 반도체 모듈의 사양에 따라 다양한 크기의 절단 및 패턴의 형성이 용이한 장점이 있다.The metal insulated substrate manufactured by the present invention can be easily mass-produced by a hot press system, and when used as a substrate for thermoelectric semiconductor modules, a pattern can be easily formed by etching, so that the specifications of a thermoelectric semiconductor module can be met. Accordingly, there is an advantage in that the cutting and the formation of patterns of various sizes are easy.

상술한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 고성능 금속 절연 기판은 종래의 세라믹 기판에 비해 열전도 특성이 우수하여 열전 반도체 모듈용으로 사용할 경우, 열전 반도체 모듈에서 발생되는 주울열을 빨리 방출시킴으로서 열전 반도체 모듈의 동작 특성을 향상시킬 수 있으며, 기계적 특성이 세라믹 기판에 비해 월등히 우수하여 취급이 용이하고 생산성이 획기적으로 향상된다. 또한 세라믹 기판에 비해 값이 싼 금속판을 사용함으로서 생산 단가를 낮출 수 있으며, 열간 프레스 시스템에 의해 쉽게 제조가 가능하고, 다양한 크기의 금속 절연 기판을 에칭에 의해 쉽게 패턴을 형성할 수 있어 열전 반도체 모듈의 사양에 따른 적절한 사용 선택이 가능한 장점이 있다.As described above, the high-performance metal insulation substrate manufactured according to the present invention has superior thermal conductivity than a conventional ceramic substrate, and thus, when used for a thermoelectric semiconductor module, it rapidly releases Joule heat generated from the thermoelectric semiconductor module. The operating characteristics can be improved, and the mechanical properties are much better than that of the ceramic substrate, so that it is easy to handle and the productivity is dramatically improved. In addition, it is possible to reduce the production cost by using a metal plate which is cheaper than the ceramic substrate, can be easily manufactured by a hot press system, and a pattern can be easily formed by etching metal insulating substrates of various sizes. There is an advantage that can be selected appropriately according to the specifications of the.

아울러, 세라믹 기판에 비해 우수한 열전도 특성 및 전기적 절연 특성을 갖는 고성능 금속 절연 기판을 제조함으로서 IMPCB 등의 기판에도 활용 가능하여 관련 산업 전반으로의 폭 넓은 적용이 가능할 것으로 기대된다.In addition, by manufacturing a high-performance metal insulating substrate having excellent thermal conductivity and electrical insulation properties compared to the ceramic substrate can be used in a substrate such as IMPCB, it is expected that a wide range of applications to the related industries.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (4)

ⅰ)상부나 하부의 어느 일측 또는 상부 및 하부의 양측에서 압력을 가할 수 있도록 설계된 열간 프레스(110)의 내부에 열간 구배를 최소화 하기 위하여 다수개의 열원(120)을 각 층마다 설치하고, 20 ~ 50℃범위내의 온도범위내에서 열간 프레스(110)를 예열한 후, 보강판(122) 사이에 금속판(123), 절연 물질(124), 전극 물질(125)을 적층한 후 열간 프레스(110)내의 열원(120)들 사이애 장입하는 단계;Iii) a plurality of heat sources 120 are installed in each layer in order to minimize the thermal gradient in the inside of the hot press 110 designed to apply pressure from one side of the upper part or the lower part or both sides of the upper part and the lower part. After preheating the hot press 110 within a temperature range of 50 ° C., the metal plate 123, the insulating material 124, and the electrode material 125 are laminated between the reinforcing plates 122 and then the hot press 110. Charging between heat sources 120 in the chamber; ⅱ)상기 단계에서, 1 ~ 50 Kgf/㎠범위의 압력을 인가한 상태에서 10분 ~ 1시간을 유지한 다음 50 ~ 150 Kgf/㎠범위의 압력의 압력을 가하면서 동시에 50 ~ 400℃의 범위내의 온도까지 상승시켜 30분 ~ 5시간 동안 유지시키는 단계; 그리고,Ii) In the above step, while maintaining a pressure of 1 ~ 50 Kgf / ㎠ ranged from 10 minutes to 1 hour while applying a pressure of 50 ~ 150 Kgf / ㎠ range of 50 ~ 400 ℃ at the same time Raising to an internal temperature and maintaining for 30 minutes to 5 hours; And, ⅲ)상기 단계후에 50 ~ 150 Kgf/㎠범위의 압력을 유지하면서 30 ~ 50℃까지 간접 수냉을 실시한 후 압력을 제거하여 대기압의 상온에서 30분 ~ 1시간 정도 유지시키는 단계를 포함하는 금속 절연 기판의 제조방법.Iii) a metal insulation substrate comprising the step of indirect water cooling to 30 ~ 50 ℃ while maintaining the pressure in the range of 50 ~ 150 Kgf / ㎠ after the step to maintain the pressure at room temperature for 30 minutes ~ 1 hour Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 ⅰ단계는 아르곤, 질소 또는 수소등 불활성 가스 분위기나 진공 또는 대기 중에서 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 절연 기판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the step (f) is performed in an inert gas atmosphere such as argon, nitrogen, or hydrogen, vacuum, or air. 제 1 항에 있어서, 상기 금속판(123)은 상기 절연 물질(124)과의 접합성을 높이기 위하여 기계적으로 흠집을 생성하는 정면 공정을 수행한 열전도 특성 및 기계적 특성이 우수한 알루미늄(Al), 구리(Cu ), 그들의 합금, 또는 두랄루민으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 절연 기판의 제조방법.According to claim 1, The metal plate 123 is aluminum (Al), copper (Cu) excellent in thermal conductivity and mechanical properties of performing a front surface process to mechanically create a scratch to increase the bonding with the insulating material 124 ), Alloys thereof, or duralumin. 제 1 항에 있어서, 상기 절연물질은 에폭시(epoxy)계통의 레진(resin(FR-4)), 프레프레그(prepreg), 회로 재료 라미네이트(Circuit Material Laminate), 멀티-퍼포우즈(Multi-purpose; MP), 저열임피던스(low thermal impedance; LPI), 하이 템퍼레이튜어(High Temperature)중에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 금속 절연 기판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the insulating material is epoxy-based resin (FR-4), prepreg, circuit material laminate (Multi-purpose), multi-purpose MP), low thermal impedance (LPI), and high temperature (High Temperature).
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