KR101332802B1 - 금속 동박 적층기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 동박 적층기판 제조방법에 관한 것으로서, 베이스 금속기판 상에 전기적 절연소재를 도포한 후 경화시켜 절연소재막을 형성하는 단계와; 상기 절연소재막의 상면을 표면처리하여 표면에 요철을 형성시키는 단계와; 상기 절연소재막의 상부에 본딩 시트를 배치하고, 상기 본딩 시트의 상면에 동박을 배치하는 단계와; 열과 압력을 가하는 핫프레스 공정에 의해 상기 절연소재막의 요철면과 상기 본딩 시트 사이에 제1접합면을 형성하고, 상기 본딩시트와 상기 동박 사이에 제2접합면이 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속 동박 적층기판 제조방법{METHOD FOR MANAFACTURING METAL-COPPER CLAD LAMINATED SUBSTRATE}

본 발명은 금속 동박 적층기판 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 금속 동박 적층기판을 구성하는 접합면의 박리현상을 최대한 줄일 수 있는 금속 동박 적층기판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 조명과 디스플레이를 필두로 LED 산업이 급속히 발전하고 있으며, 또한 IC 등 기판소자들의 급속한 발달로 인해 기판의 집적화가 신속히 이루어지고 있다. LED 발광소자는 저전력으로 높은 조도를 얻을 수 있는 첨단의 광학소자이나 발광이 될 때 발생되는 에너지 손실로 발생되는 열이 매우 높고 FR4와 같은 기존의 플라스틱 기판으로는 발생되는 열을 방출시키는 것이 어려우므로 그 발생되는 열로 인해 기판 위 LED소자 뿐만 아니라 다른 인접한 소자들의 기능 및 성능에도 악영향이 미치게 되며, 기판의 기능 열화와 성능 저하와 같은 심각한 신뢰성의 저하와 관련된 여러 부작용이 발생되게 된다.

또한, 기판의 고도 집적화가 이루어짐에 따라 기판 위 일부 소자 또는 전체 기판에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시키지 못할 경우에도 다른 인접한 소자 또는 기판 전체의 기능 또는 성능을 저하시키게 되므로 근래 들어 기판에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시키기 위한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있고, 이는 기판 설계 및 적용에 있어 중요한 핵심적인 고려 사항이 되고 있다.

LED의 적용 분야에 있어 발열은 필수적인 기판 설계 요소가 되며 높은 발열량으로 인해 빠르고 효율적인 방열이 요구되고 이러한 요구를 충족하기 위하여 베이스 기판 자체를 열전도도가 우수한 알루미늄이나 동과 같은 비철 금속은 물론, 다소간 열전도도가 떨어지지만 얇고 강도가 우수한 철 합금을 사용하여 회로를 제작하는 기술이 개발되었고, 이렇게 베이스 기판으로 금속을 사용하고 동박을 입힌 회로기판 소재판을 금속 동박 적층기판이라 한다.

종래의 금속 동박 적층기판(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 철 또는 비철의 금속판으로 이루어지는 베이스 금속기판(11)과, 베이스 기판(11) 상에 구비되는 최소 1개의 절연층(13)과, 절연층(13)의 상부에 배치되는 동박(15)을 포함한다.

종래의 금속 동박 적층기판(10)은 베이스 금속기판(11)을 표면처리한 후 절연층(13)을 배치하고, 절연층(13) 상에 동박(15)을 배치한 후, 핫프레스를 이용하여 열압착하여 제조가 완료된다.

그런데, 종래의 금속 동박 적층기판(10)은 절연층(13)과 동박(15)의 접합면 사이의 접합력을 개선하기 위한 별도의 공정 없이 제조가 완료되므로, 동박(15)과 절연층(13) 사이의 접합면에 의도하지 않은 접촉열저항이 발생되어 동박(15)과 절연층(13) 간의 열량 흐름을 방해하여 낮은 열전도도를 나타내거나, 동박(15)과 절연층(13) 사이의 박리 가능성이 높아지는 문제가 야기되었다.

또한, 접합력을 높이기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 별도의 본딩층(17)을 형성한 금속 동박 적층기판(10a)도 베이스 금속기판(11)을 아노다이징 방법에 의해 표면처리하므로, 아노다이징된 표면이 너무 부드러워 동박(15)과의 사이에 접합력이 약하게 되어 박리에 취약한 문제점이 여전히 존재하였다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베이스 금속기판과 절연층 사이와 절연층과 동박 사이의 접합면의 접합력을 높여 박리현상을 줄임으로써 사용의 신뢰성을 높일 수 있는 금속 동박 적층 회로기판을 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 금속 동박 적층기판 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 금속 동박 적층기판 제조방법은, 베이스 금속기판 상에 전기적 절연소재를 도포한 후 경화시켜 절연소재막을 형성하는 단계와; 상기 절연소재막의 상면을 표면처리하여 표면에 요철을 형성시키는 단계와; 상기 절연소재막의 상부에 본딩 시트를 배치하고, 상기 본딩 시트의 상면에 동박을 배치하는 단계와; 열과 압력을 가하는 핫프레스 공정에 의해 상기 절연소재막의 요철면과 상기 본딩 시트 사이에 제1접합면을 형성하고, 상기 본딩시트와 상기 동박 사이에 제2접합면이 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 절연소재막의 상면을 표면처리하는 단계는, 표면을 기계적, 화학적, 전기적 가공에 의해 부식, 연마, 입자 충돌에 의해 요철을 형성한다.

한편, 본 발명의 다른 일면에 따른 금속 동박 적층기판 제조방법은, 금속기판 상에 전기적 절연소재를 도포한 후 경화시켜 절연소재막을 형성하는 단계와; 상기 절연소재막의 상면을 표면처리하여 표면에 요철을 형성시키는 단계와; 상기 절연소재막에 상면의 이형지를 분리시키지 않은 본딩시트를 배치하는 단계와; 1차 핫프레스 공정을 통해 열과 압력을 가하여 상기 본딩시트를 상기 절연소재막에 결합시키는 단계와; 상기 이형지를 분리한 상기 본딩시트의 상면에 동박을 적층한 후 2차 핫프레스 공정을 통해 상기 동박을 상기 본딩시트에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 본딩시트는, 상기 절연소재막의 절연소재보다 유리 전이온도가 낮은 것으로 구비된다.

본 발명에 따라, 절연소재면에 요철면을 형성한 후 핫프레스로 접합 제조되는 금속 동박 적층기판은 각 층간의 접착력이 우수하여 PC 제조 공정상 또는 기판 부품 납땜 등에 의하여 발생 가능한 동박 또는 층간의 박리를 줄일 수 있다.

또한, 각 층간의 접촉 저항이 최소화됨으로써 효율적인 열전달이 가능하게 된다.

또한, 내부에 두 개의 밀착된 절연층을 갖게 되어 동박과 베이스 금속기판 사이의 쇼트와 같은 현상을 최대한 방지할 수 있고, 안정된 내전압 특성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 금속 동박 적층기판 제조방법은 1회의 핫프레스 공정을 통하여 동박과 본딩시트 및 베이스 금속기판과 절연소재막을 접합하게 되므로 복수회의 접합 시 발생 가능한 본딩시트 부위의 기포 발생이나 접히거나 주름 잡히는 것과 같은 접합 불량으로 인한 손실을 최소화할 수 있다.

도 1과 도 2는 종래의 금속 동박 적층기판의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 3 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 동박 적층기판 제조방법의 각 제조과정을 도시한 단면도,
도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 동박 적층기판 제조방법의 제조과정을 도시한 단면도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 금속 동박 적층기판(100)을 제조하는 각 과정을 개략적으로 도시한 단면구성이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 동박 적층기판(100)의 제조방법은 먼저 베이스 금속기판(110)을 준비하고, 상면을 표면처리하기 전에 전처리공정을 진행한다.

베이스 금속기판(110)은 원가 대비 높은 열전도성을 갖는 소재로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 절연소재막(120)과 동박(140)과의 열적인 특성 변화율의 조화성을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다. 이에 알루미늄 5052 또는 3000 계열의 소재가 바람직하게 사용될 수 있다.

베이스 금속기판(110)의 소재표면에는 압연류, 이형재, 부유물 등의 이물질이나 산화막이 존재한다. 이러한 이물질이나 산화막을 제거하지 않으면 표면처리 시에 있어서 균일한 처리가 이루어지지 않는 문제가 있으며, 피막의 밀착성이 떨어진다. 따라서, 이물질이나 산화막을 제거하는 탈지 등의 전처리 공정이 표면처리 전에 필수적으로 진행된다.

전처리 공정이 완료되면, 절연소재막(120)을 형성하기 위하여 준비된 베이스 금속기판(110)의 상부 표면에 표면거칠기(111)가 형성되도록 표면처리가 진행된다. 표면처리 공정은 상부에 배치될 절연소재막(120)과의 부착이 용이하도록 헤어라인 등의 적절한 표면 거칠기를 형성한다.

표면처리 공정이 완료되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 금속기판(110) 상면에 절연소재막(120)을 형성한다. 절연소재막(120)은 베이스 금속기판(110) 상에 절연소재를 인쇄, 스프레이 등의 방법을 통해 도포하여 형성된다.

이때, 사용되는 절연소재는 전기절연성이 우수하고 외부의 온도 및 환경 변화에 따른 절연 내구성이 우수한 것으로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 절연소재는 베이스 금속기판(110)에서 발생된 열을 빠르게 외부로 전달시킬 수 있도록 열전도도가 높은 것으로 구비되는 것이 바람직하다. 이에 절연소재는 세라믹 필러를 적용한 에폭시 수지가 사용될 수 있다.

도포된 절연소재막(120)의 경화를 위하여 절연소재가 경화 온도에서 완전 경화가 가능한 시간까지 절연소재 경화 공정을 거치게 되고, 이때 경화를 위하여 차폐된 전기로나 터널 방식의 전기로를 사용할 수 있다.

절연소재막(120)의 경화가 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 경화된 절연소재의 표면에 요철면(121)을 형성한다. 요철면(121)은 브러시나 벨트샌더 또는 샌드블라스팅 등의 방법을 통해 표면에 산과 골을 형성할 수 있도록 연마하여 형성된다.

요철면(121)은 그에 대해 부착되는 본딩시트(130)와의 접촉 면적을 키움으로써 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 연마된 절연소재막(120)의 요철면(121)은 용제 또는 물 등의 세척액을 사용하여 수동으로 세척하고 건조시키거나 용제 또는 물 등의 세척액이 담긴 초음파 세척조에 투입하여 초음파 세척을 한 후 건조과정을 거친다. 경우에 따라 이러한 세척과정과 건조과정을 수회 반복하여 세척 후에 표면에 연마 잔여물 또는 이물이 잔류하는 것을 방지한다.

절연소재막(120)에 요철면(121)의 형성이 완료되면, 본딩시트(130) 및 동박(140)을 접합한다. 본딩시트(130)는 절연소재막(120)과의 접착 친화력이 우수함과 아울러, 금속인 동박(140)과의 접착력도 우수한 소재로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 본딩시트(130)는 연마된 절연소재막(120)보다 유리전이온도가 낮고 경화시 우수한 절연성을 갖는 것으로 선택되는 것이 바람직하다. 이에 본딩시트(130)는 에폭시 또는 다른 소재가 사용되거나 열전도성 절연 점착 시트인 프리프래그가 사용될 수 있다.

동박(140)은 압연 동박 또는 전해 동박이 사용될 수 있으며, 원가 대비 효율을 고려할 때 전해 동박을 사용하는 것이 바람직하다.

본딩시트(130)와 동박(140)의 접합과정은 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 금속기판(110) 위의 경화된 절연소재막(120) 위에 이형지를 제거한 본딩시트(130)와 동박(140)을 차례대로 배치시킨다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 적층적으로 배치된 베이스 금속기판(110), 절연소재막(120), 본딩시트(130) 및 동박(140)을 핫프레스(미도시) 내에 투입한다.

본딩시트(130)가 녹아 동박(140)과 절연소재막(120)의 요철면(121)에 완전히 밀착되고 경화될 수 있도록 핫프레스(미도시)의 시간에 따른 온도와 가해지는 압력을 조절하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상호 밀착 접합된 금속 동박 적층기판(100)을 얻을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 절연소재면에 요철면을 형성한 후 핫프레스로 접합제조되는 금속 동박 적층기판은 접합면적이 증가되어 층간의 접착력이 향상되므로 PC 제조 공정상 또는 기판 부품 납땜 등에 의하여 발생 가능한 동박 또는 층간의 박리를 줄일 수 있다.

또한, 각 층간의 접촉 저항이 최소화됨으로써 효율적인 열전달이 가능하게 된다.

또한, 내부에 두 개의 밀착된 절연층을 갖게 되어 동박과 베이스 금속기판 사이의 쇼트와 같은 현상을 최대한 방지할 수 있고, 안정된 내전압 특성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 금속 동박 적층기판 제조방법은 1회의 핫프레스 공정을 통해 동박과 본딩시트 및 베이스 금속기판과 절연소재막을 접합하게 되므로 복수회의 접합 시 발생가능한 본딩시트 부위의 기포 발생이나 접히거나 주름 잡히는 것과 같은 접합 불량으로 인한 손실을 최소화할 수 있다.

한편, 도 7과 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 동박 적층기판 제조방법을 도시한 단면도이다.

앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 동박 적층기판 제조방법은 본딩시트(130)와 동박(140)을 미리 결합시킨 후 절연소재막(120) 상에 접합시켜 1번의 핫프레스(미도시) 공정으로 금속 동박 적층기판 제조가 완료되었다.

반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 동박 적층기판 제조방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 본딩시트(130)의 상하면의 이형지 중 하부의 이형지만 제거하고 상부의 이형지(131)는 남겨둔 상태로 절연소재막(120)에 정합시킨다. 이 상태로 핫프레스(미도시)에 투입하여 본딩시트(130)와 절연소재막(120)을 접착시킨다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 본딩시트(130)와 절연소재막(120)이 접착된 상태에서 본딩시트(130)의 상부 이형지(131)를 제거하고 동박(140)을 정합시킨 후 핫프레스(미도시)에 재투입하여 본딩시트(130)와 동박(140)을 접합시켜 금속 동박 적층기판(100) 제조과정을 완료한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 동박 적층기판 제조방법은 본딩시트와 절연소재막과의 접합 및 본딩시트와 동박과의 접합을 구분하여 제조 관리함으로써 앞서 설명한 바람직한 실시예에 의한 제조방법에 비해 전체적인 양품율을 향상시키고 불량으로 인한 손실을 최소화할 수 있게 되는 장점을 가질 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 금속 동박 적층기판 제조방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 금속 동박 적층기판 110 : 베이스 금속기판
120 : 절연소재막 121 : 요철면
130 : 본딩시트 140 : 동박

Claims (5)

1. 금속 동박 적층기판 제조방법에 있어서,
   베이스 금속기판 상에 전기적 절연소재를 도포한 후 경화시켜 절연소재막을 형성하는 단계와;
   상기 절연소재막의 상면을 표면처리하여 표면에 요철을 형성시키는 단계와;
   상기 절연소재막의 상부에 본딩 시트를 배치하고, 상기 본딩 시트의 상면에 동박을 배치하는 단계와;
   열과 압력을 가하는 핫프레스 공정에 의해 상기 절연소재막의 요철면과 상기 본딩 시트 사이에 제1접합면을 형성하고, 상기 본딩시트와 상기 동박 사이에 제2접합면이 형성되도록 하는 단계를 포함하며,
   상기 절연소재막의 상면을 표면처리하는 단계는, 표면을 기계적, 화학적, 전기적 가공에 의해 부식, 연마, 입자 충돌에 의해 요철을 형성하고,
   상기 본딩시트는, 상기 절연소재막의 절연소재보다 유리 전이온도가 낮은 것으로 구비되는 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층기판 제조방법.
   
2. 삭제
3. 금속 동박 적층기판 제조방법에 있어서,
   베이스 금속기판 상에 전기적 절연소재를 도포한 후 경화시켜 절연소재막을 형성하는 단계와;
   상기 절연소재막의 상면을 표면처리하여 표면에 요철을 형성시키는 단계와;
   상기 절연소재막에 상면의 이형지를 분리시키지 않은 본딩시트를 배치하는 단계와;
   1차 핫프레스 공정을 통해 열과 압력을 가하여 상기 본딩시트를 상기 절연소재막에 결합시키는 단계와;
   상기 이형지를 분리한 상기 본딩시트의 상면에 동박을 적층한 후 2차 핫프레스 공정을 통해 상기 동박을 상기 본딩시트에 결합시키는 단계를 포함하며,
   상기 본딩시트는, 상기 절연소재막의 절연소재보다 유리 전이온도가 낮은 것으로 구비되고,
   상기 절연소재막의 상면을 표면처리하는 단계는, 표면을 기계적, 화학적, 전기적 가공에 의해 부식, 연마, 입자 충돌에 의해 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층기판 제조방법.
   
4. 삭제
5. 제1항 또는 제3항의 금속 동박 적층기판 제조방법에 의해 제조된 금속 동박 적층기판.
   

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