KR101062843B1 - 금속 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

금속 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 금속 인쇄회로기판의 원판은 금속 기판에 스크린 인쇄 등의 방법으로 세라믹 층을 형성하고, 그 세라믹층의 상면에 접착성과 절연성을 향상시키기 위한 세라믹 분말이 포함된 열전 수지층을 형성하며, 열전 수지층상에 전기를 전도하는 전도층인 금속층을 형성함으로써 제작된다. 전기 전도층인 금속층은 물리 기상증착을 위한 스퍼터링 방법, 적층법 또는 습식 도금법 등에 의해 형성된다. 본 발명의 원판 제조방법은 대면적 원판의 제작을 가능하게 하고, 공정시간을 단축하며, 양산성을 높일 수 있다. 원판은 뛰어난 방열특성 및 내전압 특성을 가진다.
금속 인쇄회로기판, 마그네트론 스퍼터링, 스크린 인쇄

Description

금속 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법{Substrate of Metal PCB and Method for Manufacturing thereof}
본 발명은, 금속 기판과 전기 전도 층 사이의 접착과 절연 및 열 전도를 위한 세라믹 층을 형성하고, 세라믹 층 상면에 전기 전도층과 세라믹층의 접착성을 높이고 절연성을 향상시키기 위한 세라믹 분말이 포함된 열전 수지층을 형성하며, 전기 전도 층을 물리기상증착(Physical Vapor Deposition)의 스퍼터링 방법이나 적층법(Laminating) 또는 습식도금 등을 이용하여 형성함으로써 전기 전도층의 두께를 자유롭게 조절하고 뛰어난 방열 특성, 절연성 및 전도 층의 전기적 특성을 가지는 인쇄회로기판의 제조를 가능하게 하는 금속 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근의 디지털 기기를 포함하는 전자기기는 집적화와 소형화 추세를 따르고 있다. 전자 기기의 소형화에 따른 여러가지 문제 중에 하나는 발생하는 열의 효과적인 발산이다. 소형화되고 집적화된 전자 기기 내에서는 보다 많은 에너지가 열로 소모되고, 이러한 열은 다시 내부 전자부품의 열화를 일으켜 오동작, 수명 단축 등의 문제를 야기한다.
전자기기 내에서 발생하는 열을 배출하기 위해, 종래로부터 널리 사용되는 방법으로는, 팬(Fan)을 이용한 기기내의 강제 대류 방법, 열원에 히트 싱크(Heat Sink)를 부착하여 열의 발산을 극대화하는 방법 등이 일반적이었으며, 그 중에서도 최근에 발표되고 있는 금속 인쇄회로기판은 전기적 열 발생이 많은 고전압 전력전자 분야, 엘이디(LED) 조명 및 엘시디 백라이트(LCD Back Light Unit) 등의 분야를 시작으로 주목을 받고 있다.
본 발명의 목적은, 금속 기판과 전기 전도 층 사이의 접착과 절연을 위한 세라믹 층을 형성하고, 세라믹 층 상면에 열전 수지층을 형성하며, 전기 전도 층을 물리기상증착(Physical Vapor Deposition)의 스퍼터링 방법이나 적층법 또는 습식도금법 등을 이용하여 도포하여 형성함으로써 전기 전도층의 두께를 자유롭게 조절하고 뛰어난 방열 특성, 절연성 및 전도 층의 전기적 특성을 가지는 인쇄회로기판의 제조를 가능하게 하는 금속 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 방열용 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법은, 금속 재질의 기판을 마련하는 단계; 상기 기판의 상면에 세라믹 분말을 도포하여 세라믹 층을 형성하는 단계; 상기 세라믹 층의 상면에 세라믹 분말이 포함된 고분자 수지인 열전 수지층을 형성하는 단계; 및 상기 열전 수지층의 상면에 물리기상증착(PVD)을 위한 스퍼터링 방법에 의해 후막의 금속 층(또는 전기 전도층)을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 금속 층을 형성하는 단계 전에, 상기 열전 수지층의 상면에 물리기상증착을 위한 스퍼터링 방법에 의해 전이금속을 증착한 종자층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법은, 금속 층을 스퍼터링 방법에 의하지 않고, 상기 열전 수지층의 상면에 금속박을 열 압착에 의해 적층하는 적층법에 의해 금속 층을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법에 의하면, 금속 층은 상기 열전 수지층의 상면에 물리기상증착(PVD)을 위한 스퍼터링 방법에 의해 전이금속을 증착한 종자층을 형성하는 단계; 및 상기 종자층의 상면에 습식도금에 의한 금속 층을 형성하는 단계를 포함하여 형성할 수 있다.
여기서, 종자층과 습식도금에 의한 금속 층은 동일한 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 금속 층이 구리인 경우, 상기 종자층을 형성하는 단계는, 상기 열전 수지층의 상면에 물리기상증착을 위한 스퍼터링 방법에 의해 구리가 아닌 전이금속을 증착한 제1 종자층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 종자층 상에 물리기상증착을 위한 스퍼터링 방법에 의해 구리(Cu)의 제2 종자층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 금속 층은 상기 제2 종자층 상에 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 세라믹 층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판의 상면에 물리기상증착을 위한 스퍼터링 방법에 의해 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘( Si3N4) 중에서 선택된 어느 하나의 세라믹 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판이 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg)인 경우, 상기 세라믹 코팅층은 상기 기판의 외면을 산화시킴으로써 형성할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 열전 수지층에 포함된 세라믹 분말은,이산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 산화베릴륨(BeO), 산화바륨(BaO) 및 질화실리콘(Si3N4)들 중에서 선택된 하나이거나 이들 중에서 선택된 복수 재료의 혼합분말인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속 인쇄회로기판의 원판은, 금속 재질의 기판; 상기 기판의 상면에 형성된 세라믹 층; 상기 세라믹 층의 상면에 형성되고, 세라믹 분말이 포함된 고분자 수지인 열전 수지층; 및 금속 층(또는 전기 전도층)을 포함한다. 금속 층은 앞서 설명된 스퍼터링 방법, 적층법 또는 습식도금 방법 등에 의해 형성된다.
본 발명에 따른 제조방법은 금속 기판과 세라믹 층이 적층됨으로써 뛰어난 방열 및 절연 특성을 가지며, 전기 전도 층이 물리기상증착(Physical Vapor Deposition)의 스퍼터링 방법이나 적층법 또는 습식 도금법 등에 의해 형성됨으로써 다양한 두께의 구리 후막을 가능하게 하여 뛰어난 전기적 특성의 인쇄회로기판의 원판 제작을 가능하게 한다.
나노미터 내지 마이크로미터 크기의 세라믹 분말이 포함된 열전 수지층이 세라믹 층과 전기 전도층 사이에 마련되어, 세라믹 층과 전기 전도층 사이의 열전도 및 접착력을 극대화 한다. 이러한 열전 수지층은 층간 접착성의 향상뿐만 아니라, 전기 전도층의 열 축적이 완화되어 공정의 효율성이 높아지게 되어, 원판 제조시의 공정시간의 단축 및 양산성의 제고를 통한 생산단가의 절감을 가능하게 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 개선된 금속 인쇄회로기판의 원판의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 2는 도 1의 금속 인쇄회로기판의 원판의 제조방법의 설명에 제공되는 제조공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 금속 인쇄회로기판의 원판(100)은 기판(110), 기판(110)상에 형성된 세라믹 층(130), 열전수지층(150) 및 열전수지층(150)의 상면에 형성된 금속 층인 전기 전도 층(170)(이하 간단히 '전도 층' 또는 '금속 층'이라 함)을 포함한다. 세라믹 층(130)은 전도 층(170)에서 기판(110)으로의 열 전도 및 전기 절연체의 역할을 수행하는 중간층이면서, 기판(110)과 전도 층(170)의 잔류응력의 차이를 상쇄시키는 역할을 한다. 열전수지층(150)은 세라믹 층(130)과 전기 전도 층(170) 사이의 접착성을 향상 시키고, 전기 전도 층(170)과 세라믹 층(130) 사이의 열 전도 효율을 높인다. 실시 예에 따라, 기판(110)과 세라믹 층(130) 사이에 세라믹 코팅층(111)이 추가적으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 필수적인 구성요소는 아니다.
도 2를 참조하여 본 발명의 금속 인쇄회로기판의 원판(100)의 제조방법을 설명한다.
<기판, S201 단계>
본 발명의 원판(100) 제조를 위해, 금속 소재의 기판(110)이 준비된다. 기판(110)의 재료는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 및 마그네슘(Mg) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 그 합금이 바람직하나, 이에 한정될 필요는 없다. 이러한 금속 기판(110)은 내구성 및 방열 특성이 우수하여 인쇄회로 기판에 실장된 기계, 전기 또는 전자 소자에서 발생하는 열의 배출에 탁월한 성능을 보인다. 금속 기판(110)은 0.1mm 내지 2mm의 두께를 가지는 것이 바람직할 것이나 이에 한정되지 아니한다.
<세라믹 코팅층 형성, S203 단계>
기판(110)의 상면 또는 외면 전체에 대해 세라믹 코팅층(111)이 형성될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 필수적인 구성이 아니다. 세라믹 코팅층(111)은 기판(110)과 세라믹 층(130)의 밀착력을 향상시키고 절연성을 높이기 위해 추가적으로 형성되는 것으로, 물리기상증착(Physical Vapor Deposition)을 위한 스퍼터링(Sputtering) 방법 또는 플라즈마 전해 산화(PEO: Plasma Electrolytic Oxidation)법 등의 피막처리법에 의해 형성될 수 있다. 세라믹 코팅층(111)의 두께는 0.5 V 내지 7 ㎸의 전압에서 지속시간이 대략 60초이상의 내전압 특성을 가질 수 있도록 고려되는 것이 바람직하며, 대략 1㎛ 내지 10㎛의 두께가 바람직하다.
스퍼터링 방법에 의한 세라믹 코팅층(111)은, 산화실리콘(SiO2), 산화알루미 늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘( Si3N4) 등을 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 기판(110)상에 증착함으로써 형성한다. 스퍼터링 방법은 아래에서 설명될 전도 층(170)의 형성을 위한 스퍼터링 방법을 적용할 수 있다.
PEO 피막처리법에 의한 세라믹 코팅층(111)은 기판(110)의 재질이 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg)인 경우에 적용될 수 있으며, 스퍼터링 방법에 의한 것보다 빠른 속도로 기판(110)의 외면에 형성된다. PEO 공법은, 금속의 표면에 산화막을 형성하는 피막처리기술로서 미세방전(MAO: Micro Arc Oxidation)피막처리법으로도 불리는 것으로, 고전압을 사용하여 알카리 전해액에서 플라즈마 방전(Micro Arc)에 의해 금속 기판(110)을 순간적으로 용융시켜 전해액에 들어 있는 산소와 함께 산화시킴으로써 세라믹 코팅층(111)을 형성한다.
PEO 피막처리법을 대신하여 양극 산화(Anodizing)법에 의해 세라믹 코팅층(111)이 형성될 수도 있다. 이러한 방법에 의한 세라믹 코팅층(111)은 내전압 특성 등이 다소 떨어지므로, 요구되는 내전압특성을 갖기 위해서는 PEO 피막처리법에 의한 것보다 두꺼워질 수 있다.
<세라믹 층의 형성, S205 또는 S207 단계>
세라믹 층(130)은 스크린 인쇄(Screen Printing), 제트 분사(Jet Injection) 또는 정전도장의 방법으로 기판(110)상에 형성되어, 전도 층(170)에서 열전수지층(150)을 거쳐 기판(110)으로의 열 전도 및 전기 절연체의 역할을 수행한다. 세라 믹 층(130)의 두께는, 0.5 V 내지 7 kV의 전압에서 지속시간이 대략 60초이상의 내전압 특성을 가질 수 있도록 고려되는 것이 바람직하며, 대략 10㎛ ~ 70㎛의 두께가 바람직하다.
정전도장의 경우, 세라믹 층(130)은 졸 상태의 세라믹 분말을 정전도장에 의해 기판(110)상에 형성한다. 이 경우에 사용되는 세라믹 분말은, 10nm 내지 10㎛ 크기의 이산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 이산화지르코늄(ZrO2), 무기안료(RO로 대표)들의 분말인 것이 바람직하다. 정전도장은, 정전기를 이용하여 도장하는 방법으로, 수만 볼트의 음 전압을 가하여 졸 상태의 세라믹 분말이 정전기에 의해 기판(110)상에 흡착시키는 방법이다(S205).
또한, 세라믹 층(130)은 세라믹 분말을 페이스트 상태로 기판(110) 상에 스크린 인쇄 또는 제트(Jet)분사하여 형성할 수 있다. 이 경우, 세라믹 분말은 10nm 내지 10㎛ 크기의 이산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화베릴륨(BeO), 산화바륨(BaO) 중에서 적어도 하나를 포함하는 혼합 분말인 것이 바람직하다(S207).
<열전 수지층의 형성, S209 단계>
열전수지층(150)은 10nm 내지 10㎛ 크기의 세라믹 분말이 포함된 고분자 수지(Resin)를 세라믹 층(130)에 가열 또는 열압착(Hot Press)하여 형성하거나 접착제를 이용하여 접착함으로써 형성될 수 있다. 세라믹 분말은 열전도 특성이 우수한 세라믹 분말인 이산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 산화 베릴륨(BeO), 산화바륨(BaO) 및 질화실리콘(Si3N4)들 중에서 선택된 하나이거나 이들 중에서 선택된 복수 재료의 혼합분말인 것이 바람직하다. 접착방법에 의할 경우, 열전 수지는 표면에 접착제가 형성된 시트(Sheet)의 형태로 마련될 수 있다.
전도 층(170)은 물리기상증착을 위한 스퍼터링 방법, 적층법(Laminating) 또는 습식도금법 방법 중에서 선택된 적어도 하나의 방법을 단독적으로 사용하여 단일 금속 층을 형성하거나, 복합적으로 사용하여 여러 층의 금속으로 된 전기 전도층을 형성할 수 있다.
<스퍼터링 방법에 의한 전도 층, S211 단계>
전도 층은 소정의 전도성 도전체 금속을 스퍼터링 방법에 의해 세라믹 층(130)에 증착함으로써 형성될 수 있다. 물리기상증착 중에서도 발명자들의 특허 출원 제10-2008-0031279호에서 제시한 고속/고밀도 증착을 위한 마그네트론 스퍼터링 방법이 바람직하다.
도 3은 스퍼터링 방법에 의한 전도 층을 구비한 원판의 구조를 도시한 단면도이다.
특허 출원 제10-2008-0031279호에 의하면, 불활성 가스인 아르곤(Ar) 등이 플라즈마화하면서 발생하는 아르곤 양이온이 음으로 대전된 구리(Cu) 등의 타겟에 충돌하면서, 타겟 원자 또는 원자 클러스터들이 타겟으로부터 스퍼터링된다. 스퍼터링된 원자들이 세라믹 층(130)에 증착함으로써 도 3의 전도 층(171)을 형성하게 된다.
스퍼터링에 의한 전도 층(171)은 대략 5㎛ ~ 300㎛의 두께의 후막으로 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 두께의 후막 형성은 특허 출원 제10-2008-0031279호에 의해 제시되는 바와 같이, 1 나노미터 내지 10 마이크로 미터 두께의 제1박막 형성 및 제2박막을 잔류응력에 따라 교번적으로 반복 증착함으로써 이루어질 수 있다.
제1 박막은 인장 잔류 응력의 특성을 갖는 막으로서, 마그네트론 스퍼터 증착원에는 직류 펄스 또는 교류가 공급되어 발생하는 직류 펄스 또는 교류 플라즈마에 의하여 스퍼터링이 이루어짐으로써 형성된다. 제2 박막은 압축 잔류응력의 특성을 갖는 막으로서, 직류 전원이 스퍼터 증착원에 공급되어 발생하는 직류 플라즈마에 의하여 스퍼터링이 이루어짐으로써 형성된다.
스퍼터링에 의한 전도 층(171)은 고밀도로 형성되어 뛰어난 전기적 특성 및 열전달 특성이 가지게 된다. 이때, 스퍼터 링에 의한 전도 층(171)의 소재가 되는 금속은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 텅스텐(W) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 그 중에서도 구리(Cu)를 타겟으로 사용한 구리 후막으로 형성되는 것이 바람직하다.
스퍼터링 방법에 의한 전도 층(171) 형성의 다른 방법으로, 니켈크롬(NiCr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 기타 전이금속 중 어느 하나를 스퍼터링 방법으로 먼저 증착하여 종자층을 형성한 다음, 종자층 상에 원하는 전도성 도전체로 스 퍼터링 하여 후막을 형성할 수 있다. 이때 종자층은 20 나노미터 내지 5 마이크로미터 두께의 막으로 형성할 수 있다.
<적층법에 의한 전도층, S213 단계>
전도 층(170)은 소정의 전도성 도전체 금속 박을 적층(Laminating) 방법에 의해 열전수지층(150)에 열압착(Hot Press)함으로써 형성될 수 있다. 도 4는 적층법에 의한 전도층을 구비한 원판의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4와 같이 적층법에 의해 전도 층(173)을 형성되는 전도성 도전체의 두께는 10 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 두께로 형성됨이 바람직하며, 적층법에 의한 전도 층(173)의 재료는 전도성 금속이면 가능하다.
적층법에 의한 도 4의 금속 인쇄회로기판의 원판(400)에서, 세라믹 층(130)이 금속 기판(110)과 전도 층(173) 사이의 전기적 절연 및 열전달의 기능의 대부분을 수행하고, 열전수지층(150)은 접착의 기능만을 수행하게 되므로 그 두께를 충분히 줄일 수 있다. 따라서, 기판(110)과 더불어 세라믹 층(130)이 원판(400)의 방열 효율을 극대화 한다.
<습식도금법에 의한 전도층, S215 및 S217 단계>
다른 방법으로, 전도 층(170)은 습식도금 방법에 의해 형성될 수 있다. 도 5는 습식도금법에 의한 전도층을 구비한 원판의 구조를 도시한 단면도이다.
먼저, 열전수지층(150)의 상면에 습식도금을 위한 종자층(Seed Layer)을 형 성하고(S215), 종자층에 습식도금법에 따라 전도성 도전체의 습식도금층을 형성한다(S217).
종자층은 니켈크롬(NiCr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 기타 전이금속 중 어느 하나를 앞에서 설명한 스퍼터링 방법으로 증착하여 형성한다. 종자층은 각각 20 나노미터 내지 5 마이크로미터 두께의 막으로 형성한다. 종자층은 습식도금으로 최종 형성될 습식도금층과 동일한 금속으로 형성되어, 습식도금이 효율적으로 이루어지도록 한다.
다만, 도 5의 실시 예와 같이, 습식도금층으로 형성되는 금속이 일반적으로 사용되는 구리인 경우, 구리 종자층을 열전 수지층(150)에 직접 형성하는 공정의 어려움을 고려하여, 구리가 아닌 다른 전이금속의 제1 종자층(501)을 형성한 다음, 구리의 제2 종자층(503)을 형성하고, 그 구리의 제2 종자층(503) 상에 습식도금에 의한 구리의 습식도금층(505)을 형성함으로써 전도 층(175)을 형성할 수 있다.
마찬가지로, 제1 종자층(501)과 제2 종자층(503)은 앞서 설명한 스퍼터링 방법에 의해 형성되나, 제1 종자층(501)은 니켈크롬(NiCr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 기타 구리가 아닌 전이금속 중 어느 하나를 타깃으로 하여 증착한다. 제1 종자층(501) 및 제2 종자층(503)은 각각 20 나노미터 내지 5 마이크로미터 두께의 막으로 형성한다.
습식도금층은 종자층 또는 제2 종자층(503) 상에 습식도금방법으로 10 마이크로 미터 내지 300 마이크로 미터의 두께의 후막으로 형성한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속 인쇄회로기판의 원판의 구조를 도시한 단면도로서, 양면 회로구성이 가능하도록 제조된 원판의 예이다.
도 6의 인쇄회로기판의 원판(600)은 도 2의 원판(100)에 더하여, 금속 기판(110) 아랫면에 형성된 제2 세라믹 층(191)과, 제2 세라믹 층(191)의 아랫면에 형성된 제2 열전 수지층(193)과, 제2 열전 수지층(193)의 아랫면에 형성된 제2 전기 전도 층(195)(이하 간단히 '제2 전도 층'이라 함)을 포함한다. 구분을 위해, 이하에서는 기판(110)의 상면에 형성된 세라믹 층을 제1 세라믹 층(130)이라 하고, 제1 세라믹 층(130)의 상면에 형성된 열전수지층(150)을 제1 열전수지층(150), 제1 열전수지층(150)의 상면에 형성된 전도 층을 제1 전도 층(170)이라 한다.
이 경우에도, 세라믹 코팅층이 선택적으로 적용될 수 있다. 다만, 스퍼터링에 의한 세라믹 코팅층은 기판(110)의 아랫면에 별도 공정으로 형성하여야 한다.
제2 세라믹 층(191), 제2 열전 수지층(193) 및 제2 전기 전도 층(195)의 형성방법은 제1 세라믹 층(130), 제1 열전 수지층(150) 및 제1 전도 층(170)의 형성 방법과 동일하다. 제2 전기 전도 층(195)도 제1 전도 층(170)과 마찬가지로 스퍼터링 방법, 적층법 또는 습식도금법을 사용하여 형성할 수 있다.
도 6을 통해 제조되는 금속 인쇄회로기판의 원판(600)은 제1 전도 층(170)과 제2 전기 전도 층(195) 모두에 인쇄회로를 형성할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속 인쇄회로기판의 원판의 구조를 도시한 단면도로서, 원판의 방열 특성을 더 높인 예이다.
도 7의 인쇄회로기판의 원판(700)은 도 1의 원판(100)에 더하여, 금속 기판(110) 아랫면에 형성된 제3 전도 층(710)을 포함한다. 제3 전도 층(710)은 전기 전도 목적의 인쇄회로를 위한 것이 아니라 열 전도를 위해 마련된 것으로, 기판(110)의 방열 특성을 높인다.
제3 전도 층(710)의 형성방법은 제1 전도 층(170)의 형성 방법과 동일하다. 제3 전도 층(710)도 제1 전도 층(170)과 마찬가지로 스퍼터링 방법 등으로 형성할 수 있다.
이상에서 열전수지층(150)이 세라믹 층(130)과 전도 층(170) 사이에 마련된 금속 인쇄회로기판을 설명하였다. 열전수지층(150)은 세라믹 층(130)과 전도 층(170)의 접착력 및 열전도 특성을 향상시킨다. 열전수지층(150)은 층간 접착성의 향상뿐만 아니라, 전기 전도 층(170)의 열 축적이 완화되어 공정의 효율성이 높아지게 되어, 원판 제조시의 공정시간의 단축 및 양산성의 제고를 통한 생산단가의 절감을 가능하게 한다.
<다른 실시 예>
실시 예에 따라, 금속 인쇄회로기판은 열전수지층(150)을 포함하지 아니할 수 있다. 이 경우, 세라믹 층(130) 상에 전기 전도층이 바로 형성된다. 이 경우, 전기 전도층은 소성 온도가 높아 열전 수지층과 함께 사용할 수 없었던 스크린 인쇄 또는 제트 분사에 의한 방법, 그리고 S211 단계의 스퍼터링에 의한 방법을 단독 적 또는 복합적으로 사용하여 형성할 수 있다.
스크린 인쇄나 제트 분사에 의할 경우, 스크린 인쇄나 제트 분사의 방법으로 금속 분말을 도포하고 소성함으로써 전도층이 형성된다. 스크린 인쇄나 제트 분사에 사용되는 금속 분말은 10nm 내지 10㎛ 크기의 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 페러디엄(Pd), 및 루테니엄(Ru) 중에서 선택된 적어도 하나를 단독 또는 혼합 페이스트 상태로 제조한 것으로서, 유리 분말을 포함하는 분말유리접착제(Glass Frit)와 함께 사용할 수 있다.
스크린 인쇄 또는 제트분사에 의해 형성되는 전도 층은 대략 5㎛ ~ 300㎛의 두께의 후막으로 형성되는 것이 바람직하다.
나아가, 스크린 인쇄(또는 제트분사)와 스퍼터링 방법을 복합적으로 사용할 수 있다. 먼저, 세라믹 층(130)에 스크린 인쇄 또는 제트분사의 방법으로 금속 분말을 도포하고 소성하여 금속 층을 형성하고, 그 금속 층에 S211 단계의 스퍼터링 방법에 의한 금속 층을 형성하여 전도 층을 형성할 수 있다. 이 경우의 전도 층도, 적층된 2층의 금속 층이 전체로서 대략 5㎛ ~ 300㎛의 두께의 후막으로 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 개선된 금속 인쇄회로기판의 원판의 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1의 금속 인쇄회로기판의 원판의 제조방법의 설명에 제공되는 제조공정도,
도 3은 스퍼터링 방법에 의한 전도 층을 구비한 원판의 구조를 도시한 단면도,
도 4는 적층법에 의한 전도층을 구비한 원판의 구조를 도시한 단면도,
도 5는 습식 도금법에 의한 전도 층을 구비한 원판의 구조를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속 인쇄회로기판의 원판의 구조를 도시한 단면도, 그리고
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 금속 인쇄회로기판의 원판의 구조를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 금속 인쇄회로기판의 원판 110: 금속 기판
111: 세라믹 코팅층 130: 세라믹 층, 제1세라믹 층
150: 열전 수지층, 제1 열전 수지층
170: 전도 층(금속층), 제1전도층
171: 스퍼터링에 의해 형성된 전도 층
173: 적층법에 의해 형성된 전도 층
175: 습식도금법에 의해 형성된 전도층
191: 제2 세라믹 층 193: 제2 열전 수지층
195: 제2 전도층(금속층) 501: 제1 종자층
503: 제2 종자층(구리) 505: 습식도금층(구리)
710: 제3 전도층(금속층)

Claims (16)

  1. 금속 재질의 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판의 상면에 세라믹 분말을 도포하여 세라믹 층을 형성하는 단계;
    상기 세라믹 층의 상면에 세라믹 분말이 포함된 고분자 수지인 열전 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 열전 수지층의 상면에 물리기상증착(PVD)을 위한 스퍼터링 방법에 따라, 전도성 금속으로 이루어지고 인장 잔류응력을 가지는 제1박막과 압축 잔류응력을 가지는 제2 박막을 반복 증착하여 전체 잔류 응력이 기 설정된 범위 내로 제어된 후막의 금속 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층을 형성하는 단계 전에, 상기 열전 수지층의 상면에 물리기상증착을 위한 스퍼터링 방법에 의해 전이금속을 증착한 종자층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 세라믹 층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판의 상면에 물리기상증착을 위한 스퍼터링 방법에 의해 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘( Si3N4) 중에서 선택된 어느 하나의 세라믹 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판이 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg)인 경우, 상기 세라믹 층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판의 외면을 산화시킴으로써 세라믹 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전 수지층에 포함된 세라믹 분말은, 이산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 산화베릴륨(BeO), 산화바륨(BaO) 및 질화실리콘(Si3N4)들 중에서 선택된 하나이거나 이들 중에서 선택된 복수 재료의 혼합분말인 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판 제조방법.
  9. 금속 재질의 기판;
    상기 기판의 상면에 형성된 세라믹 층;
    상기 세라믹 층의 상면에 형성되고, 세라믹 분말이 포함된 고분자 수지인 열전 수지층; 및
    상기 열전 수지층의 상면에, 인장 잔류 응력을 가지는 전도성 금속의 제1박막과 압축 잔류응력을 가지는 제2 박막이 상호 교번적으로 반복 증착되어 전체 잔류 응력이 기 설정된 범위 내로 제어된 금속 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열전 수지층과 상기 금속 층 사이에 형성되고, 상기 열전 수지층의 상면에 물리 기상 증착된 전이금속의 종자층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기판과 세라믹 층 사이에, 상기 기판의 상면에 물리 기상 증착된 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘( Si3N4) 중에서 선택된 어느 하나의 세라믹 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기판이 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg)인 경우, 상기 기판의 상면이 산화되어 상기 기판과 세라믹 층 사이에 형성된 세라믹 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 열전 수지층에 포함된 세라믹 분말은, 이산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 산화베릴륨(BeO), 산화바륨(BaO) 및 질화실리콘(Si3N4)들 중에서 선택된 하나이거나 이들 중에서 선택된 복수 재료의 혼합분말인 것을 특징으로 하는 금속 인쇄회로기판의 원판.
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CN108323020A (zh) * 2018-02-02 2018-07-24 廊坊市高瓷新材料科技有限公司 陶瓷铝基板的生产方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404562B1 (ko) * 2000-09-22 2003-11-05 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 열전도 기판 및 이를 이용한 반도체 모듈
KR100860533B1 (ko) * 2007-03-23 2008-09-26 (주)웨이브닉스이에스피 금속 인쇄회로기판 제조방법
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404562B1 (ko) * 2000-09-22 2003-11-05 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 열전도 기판 및 이를 이용한 반도체 모듈
KR100860533B1 (ko) * 2007-03-23 2008-09-26 (주)웨이브닉스이에스피 금속 인쇄회로기판 제조방법
KR100867756B1 (ko) * 2008-04-03 2008-11-10 주식회사 케이아이자이맥스 고속/고밀도 마그네트론 스퍼터링 법을 이용한 세라믹인쇄회로기판의 원판 제조 방법

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