KR101380774B1 - Method of preparing conducting layer of metal plate - Google Patents

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나사균
이연승
김동규
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한밭대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a method of forming a conductive layer of a metal substrate using a metal heat dissipation substrate with high heat dissipation. The present invention comprises a step of forming an anodizing film as an insulation layer on at least one surface of one metal heat dissipation board selected from aluminum, aluminum alloys, magnesium, and magnesium alloys by adopting an anodic oxidation method; a step of forming a paste metal layer on the anodizing film with a printing method and solidifying the paste metal layer by heat treatment; a step of forming a cross-section in a thin semi-elliptical shape by using a chemical etching method using a paste washing solution for the irregular cross-section of the solidified paste metal layer; and a step of performing drying after the chemical etching process.

Description

고방열성 금속 방열기판을 사용한 메탈기판의 전도층 형성방법{Method of preparing conducting layer of metal plate}Method for preparing conducting layer of metal plate using high heat radiation metal radiating substrate

본 발명은 고효율 LED용 금속 방열기판 제조 시 메탈기판의 전도층 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 금속 기판의 일면에 아노다이징 처리를 통해 절연층 형성 후 금속인쇄방법을 사용한 페이스트 형 금속층 형성 및 전도층 형성 시 페이스트 형 금속층과 전도층사이에서 나타나는 스트레스로 인한 금속막 박리현상을 개선하기 위해 페이스트 형 금속형성 후 일부 에칭방법을 통해 페이스트 형 금속층의 단면을 조절하고 그 위에 전도층 형성모양을 조절함으로서 두 층간의 스트레스 완화를 통한 접착력을 개선하여 금속막의 박리현상이나 전도층의 갈라짐 현상을 개선한 고방열성 금속 방열기판을 사용한 메탈기판의 전도층 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a conductive layer of a metal substrate when manufacturing a metal heat dissipation substrate for high efficiency LED, and more particularly, to form a paste-type metal layer using a metal printing method after forming an insulating layer through anodizing on one surface of an existing metal substrate; In order to improve the peeling phenomenon of the metal film due to the stress between the paste-type metal layer and the conductive layer during the formation of the conductive layer, after the formation of the paste-type metal, some etching methods are used to control the cross-section of the paste-type metal layer and to control the shape of the conductive layer formed thereon. The present invention relates to a method for forming a conductive layer of a metal substrate using a high heat dissipating metal heat-dissipating substrate which improves the adhesion between the two layers by reducing stress, thereby improving the peeling phenomenon of the metal film or the cracking of the conductive layer.

LED 소자는 얼마 전까지만 해도 주로 인디케이터 용도(표시용도)로 사용되었고, 고방열을 필요로 하지 않았기 때문에 LED를 탑재하는 기판으로는 수수지계(FR-4)기판이 사용되어 왔다. 2000년 이후로는 LED의 고휘도화, 고효율화, 특히 청색 LED소자가 현저히 개량되면서 LCD분야, 가전제품 및 전장(電裝)분야에서의 적용 시도 및 개발이 가속화되었다. 디지털 가전제품 및 평판 디스플레이(FPD)의 가파른 보급률과 LED단독의 비용절감에 힘입어 적용범위를 검토하는 분야도 넓어졌다. 또한 이러한 흐름을 후원이라도 하듯이 LCD분야에서는 유렵연합(EU)의 유해물질 규제지첨(RoHS)으로 인해 CCFL(냉음극관)에서 LED화로 향하는 기술 추이의 큰 흐름이 명확해지고 있으며 게다가 파워 LED계 소자 탑재에 대한 요구도 커지고 있다. Until recently, LED devices were mainly used for indicator purposes (display purposes), and since high heat dissipation was not required, a resin based substrate (FR-4) substrate has been used as a substrate on which LEDs are mounted. Since 2000, LED's high brightness, high efficiency, and especially blue LED devices have been significantly improved, which has accelerated application and development in LCD, home appliances, and electronic fields. The area of reviewing the range of applications has also expanded due to the rapid penetration of digital home appliances and flat panel displays (FPD) and the cost savings of LED alone. In addition, as the company sponsors this trend, the European Union's RoHS ban on harmful substances has made it clear that the trend of technology trend from CCFL (cold cathode tube) to LED is becoming clear. The demand for is also growing.

이처럼 각종 장치에 고출력, 고휘도 LED가 전개됨에 따라 LED를 실장한 제품에 대한 방열대책이 크게 부각되고 있다. 가격대 성능비가 뛰어난 고방열성 기판이 파워 LED용 기판으로서 주목을 받고 있으며 선진국을 중심으로 많은 검토가 이루어지고 있다.As high power and high brightness LEDs are deployed in various devices as described above, heat dissipation measures for products mounted with LEDs are being highlighted. High heat dissipation substrates with excellent price / performance ratios have attracted attention as substrates for power LEDs, and many studies have been conducted in advanced countries.

일반적으로 LED가 실장 되는 기판은 수지 기판과 세라믹 기판 및 금속 기판 등으로 나눌 수 있다. 에폭시수지(FR-4)계 기판의 경우 고방열성 기판으로서는 적합하지 않으며, 열전도율이 높은 고방열성LED가 실장 되는 기판으로는 세라믹 기판 또는 금속 기판(metal PCB)이 주목을 받고 있다. 세라믹 기판(예, SiC의 경우 열전도도 170W/m?)의 경우 방열효과 면에서는 대단히 유리하다고 할 수 있지만 제작이 어렵고 생산성이 낮고 단가가 높은 단점이 있다. 따라서 세라믹 기판보다는 저가이면서 리사이클성과 열전도가 양호한 알루미늄(합금) 금속 기판(예, 순Al의 열전도도 230W/m?)이 파워 LED용 기판으로 일반적으로 사용되고 있다. In general, the substrate on which the LED is mounted may be divided into a resin substrate, a ceramic substrate, and a metal substrate. Epoxy resin (FR-4) -based substrates are not suitable as a high heat dissipation substrate, and a ceramic substrate or a metal PCB has attracted attention as a substrate on which high heat dissipation LEDs having high thermal conductivity are mounted. In the case of a ceramic substrate (eg, SiC, thermal conductivity is 170W / m?), It can be said to be very advantageous in terms of heat dissipation effect, but it is difficult to manufacture, has low productivity, and high unit cost. Therefore, an aluminum (alloy) metal substrate (eg, a thermal conductivity of pure Al of 230 W / m?), Which is cheaper than a ceramic substrate and has good recycling and thermal conductivity, is generally used as a power LED substrate.

도 1은 종래 파워 LED 분야에서 가장 많이 사용되는 금속 PCB 구조이다. 방열층으로는 금속 소재인 알루미늄(합금)(1)이 사용되며 그 위에 절연층(2)으로 합성수지재료가 사용된다. 절연층 위에는 전기전도층(3)이 형성되는데, 전기전도층(3)으로는 일반적으로 전기전도성이 좋은 Cu 포일(Copper foil)이 사용된다. 상기 구조의 문제점은 절연층(2)에 있는데, 방열층과 전기전도층이 금속이라서 방열 성능이 좋지만 그 중간에 위치한 절연층이 합성수지재료가 사용되기 때문에 방열 성능에 그 한계가 있다. 따라서 현재 상품화된 합성수지재료의 열전도도(1.8W/m?, 일본 파나소닉일렉트랙디바이스製)는 금속보다 매우 낮기 때문에 금속 방열층의 능력을 십분 발휘하지 못하는 실정이다. 1 is a metal PCB structure most used in the conventional power LED field. Aluminum (alloy) 1, which is a metal material, is used as the heat dissipation layer, and synthetic resin material is used as the insulating layer 2 thereon. An electrically conductive layer 3 is formed on the insulating layer, and as the electrically conductive layer 3, generally a copper foil having good electrical conductivity is used. The problem of the above structure is in the insulating layer 2, since the heat dissipation layer and the electrically conductive layer are metal, the heat dissipation performance is good, but there is a limit to the heat dissipation performance because the insulating layer located in the middle is made of synthetic resin material. Therefore, the current thermal conductivity (1.8W / m ?, Panasonic Electro-Lac Devices, Japan) of commercially available synthetic resin material is much lower than that of the metal, so the ability of the metal heat dissipation layer is not fully utilized.

도 2는 도 1의 성능 개선을 위해 개발된 종래의 또 다른 금속 PCB의 구조이다. 도 2에서는 도 1과는 달리 절연층으로 합성수지재료를 사용하지 않고 알루미늄(Aluminium) 표면(5)을 양극산화(아노다이징) 처리하여 절연층(6)으로 사용하고 있다. 양극산화 처리를 이용해 확보된 절연층(6)은 열전도도가 약 70W/m? 정도로 합성수지재료보다 방열성능이 매우 우수한 편이며, 세라믹기판에 비해서는 가격이 저렴하여 생산성 측면에서 매우 우수한 편이다. 전기전도층으로 사용되는 금속층(7)이 페이스트 형(Paste type)으로 형성되기 때문에 단일 금속(Cu foil)보다 저항 값이 매우 높아 다시 이 위에 무전해도금을 통해 전도층(니켈보론(Ni-B) 혹은 Cu 층)(8)을 형성하게 된다. 하지만 동 전도층 형성 후 도 4에서 볼 수 있듯이 패턴의 끝 부분에 페이스트층과 전도층 사이의 스트레스로 인해 전도층의 박리현상이나 갈라짐현상이 발생되어 전도도에 불량이 생겨 생산기술로 구축하기 어려운 실정이다. Figure 2 is a structure of another conventional metal PCB developed for improving the performance of FIG. In FIG. 2, unlike the case of FIG. 1, the aluminum surface 5 is anodized and used as the insulating layer 6 without using a synthetic resin material as the insulating layer. The insulating layer 6 secured by anodizing has a thermal conductivity of about 70 W / m? The heat dissipation performance is much better than that of synthetic resin materials, and the price is cheaper than that of ceramic substrates. Since the metal layer 7 used as an electrically conductive layer is formed in a paste type, the resistance value is much higher than that of a single Cu foil, and thus the conductive layer (Ni-B is formed by electroless plating thereon). Or Cu layer) (8). However, after the copper conductive layer is formed, as shown in FIG. 4, the peeling or cracking of the conductive layer occurs due to the stress between the paste layer and the conductive layer at the end of the pattern, resulting in poor conductivity, which makes it difficult to construct a production technology. to be.

종래 기술에 따른 인쇄방식으로 형성한 은 페이스트형 금속층(12)은 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄층(10)과 아노다이즈된 알루미늄층(11)의 상부에 형성되는데, 상기 은 페이스트 금속층(12)은 인쇄방법에 의해 생기는 문제점인 단면 끝 부분의 각진 형태로 형성되거나 일부 인쇄잔류물(13)을 남기게 된다. The silver paste metal layer 12 formed by the printing method according to the prior art is formed on the aluminum layer 10 and the anodized aluminum layer 11, as shown in Figure 3, the silver paste metal layer (12) is formed in the angular form of the end of the cross section, which is a problem caused by the printing method, or leaves some printed residue 13.

그러나, 이러한 단면 끝 부분의 각진 형태나 인쇄잔류물(13)은 도 4에 도시된 바와 같이, 이후에 형성되는 전도층(14)과의 형성 및 이후 있을 공정에서 스트레스를 유발시켜 아노다이즈막과의 박리현상(15) 또는 각진 부분의 전도층(14)의 갈라짐 현상(16) 등을 유발할 수 있다.However, as shown in FIG. 4, the angular shape or the print residue 13 at the end of the cross section causes the formation of the conductive layer 14 to be formed later, and the stress in the subsequent process. Peeling phenomenon 15 or cracking phenomenon 16 of the conductive layer 14 of the angled portion may be caused.

LED 패키지에서 방열성능은 가장 중요한 문제이기 때문에 현재 파워 LED계 패키지에서는 일반적으로 세라믹이 사용된다. 그러나 질화알루미늄계(AlN) 패키지에는 고가의 원재료가 사용되어 제품 가격 상승으로 이어지고 따라서 조명 및 가전 분야에서는 세라믹 기판으로 가격 경쟁력을 구축하기는 어려운 것이 현실이다. Since heat dissipation is the most important issue in LED packages, ceramics are commonly used in current LED packages. However, expensive raw materials are used in aluminum nitride (AlN) packages, leading to higher product prices. Therefore, it is difficult to build a price competitiveness with ceramic substrates in lighting and home appliances.

LED의 원조로 알려져 있는 일본의 경우도 고효율 LED제품군에 대한 수요가 매년 20%이상 신장되고 있다. 2009년에는 LCD TV분야에서 LED화가 진행되었고, 2010년에는 LED 조명도 본격적으로 전개되기 시작해 조명회사에서는 LED조명을 활발하게 제품화하고 있다. LED화에 있어서 일본 역시 커다란 기술적 과제로서 고파워(High power) LED를 실장한 제품의 방열 대책이다. 특히 발열로 인한 LED의 수명 저하 및 휘도 저하는 중요한 과제로 이를 위해 고(高) 방열성 기판에 대한 요구가 높아지고 있다. In Japan, which is known as the originator of LEDs, the demand for high-efficiency LED products is increasing by more than 20% every year. In 2009, LED was developed in the LCD TV field, and in 2010, LED lighting began to develop in earnest, and lighting companies are actively producing LED lighting. Japan is also a major technical issue in LED development, which is a heat dissipation measure for products equipped with high power LEDs. In particular, the deterioration of the lifespan and luminance of the LEDs due to heat generation are important tasks. Therefore, the demand for high heat dissipation substrates is increasing.

따라서 고 파워 LED 시장이 지속적으로 성장함에 따라 고(高) 방열성 기판에 대한 수요가 증가하기 때문에 방열성도 우수하고 가격경쟁력을 갖춘 고방열 LED용 기판의 지속적인 제품개발이 필요한 시점이다.Therefore, as the high power LED market continues to grow, the demand for high heat dissipation substrates increases, so it is time for continuous product development of high heat dissipation LED substrates with excellent heat dissipation and cost competitiveness.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고효율 LED용 금속 방열기판 제조 시 메탈기판의 인쇄금속층(페이스트형 금속층)과 전도층 사이에서 나타나는 스트레스로 인한 금속막 박리현상을 방지할 수 있도록 한 고방열성 금속 방열기판을 사용한 메탈기판의 전도층 형성방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, to prevent the peeling phenomenon of the metal film due to the stress appearing between the printed metal layer (paste-type metal layer) and the conductive layer of the metal substrate when manufacturing a high-efficiency LED metal radiating substrate. The present invention provides a method for forming a conductive layer of a metal substrate using a high heat dissipating metal heat dissipation substrate.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고방열성 금속 방열기판을 사용한 메탈기판의 전도층 형성방법은, In order to achieve the above object, a method of forming a conductive layer of a metal substrate using a high heat-radiating metal heat dissipation substrate according to the present invention,

알루미늄, 알루미늄합금, 마그네슘 및 마그네슘합금 중에서 선택되는 어느 하나의 금속방열판 판재의 적어도 일면에, 양극산화 방법을 도입하여 절연층으로서 아노다이징 피막을 형성시키는 단계;Forming an anodizing film as an insulating layer by introducing an anodization method on at least one surface of a metal heat sink plate selected from aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy;

상기 아노다이징 피막에 페이스트 금속층을 인쇄기법으로 형성시키고 열처리하여 페이스트 금속층을 고상화시키는 단계;Forming a paste metal layer on the anodizing film by a printing method and performing heat treatment to solidify the paste metal layer;

상기 고상화된 페이스트 금속층의 불규칙한 단면을 페이스트 세정용액을 사용하는 화학에칭방법을 이용하여 얇은 반타원 형상의 단면으로 형성하는 단계; 및Forming an irregular cross section of the solidified paste metal layer into a thin semi-elliptic cross section using a chemical etching method using a paste cleaning solution; And

상기 화학에칭 공정을 마친 후에는 건조를 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
After the chemical etching process is completed, performing a drying; characterized in that it comprises a.

상기 페이스트 금속층은 은(Ag) 페이스트 또는 동(Cu) 페이스트를 사용하는 것을 특징으로 한다.
The paste metal layer may be formed of silver (Ag) paste or copper (Cu) paste.

상기 페이스트 세정용액은 물, 계면활성제 및 성능향상제가 함유된 화학용액으로 5∼9pH의 수소이온지수를 갖는 것을 특징으로 한다.
The paste cleaning solution is a chemical solution containing water, a surfactant, and a performance enhancer, and has a hydrogen ion index of 5 to 9 pH.

상기 화학에칭방법의 공정조건에서, 온도는 0∼90℃이고, 시간은 24시간 이내에서 진행하는 것을 특징으로 한다.In the process conditions of the chemical etching method, the temperature is 0 ~ 90 ℃, the time is characterized in that proceeding within 24 hours.

본 발명에 의하면, 인쇄방법으로 진행한 금속층(페이스트 금속층)의 경우 불규칙한 단면이 나타나게 되는데 이를 페이스트 세정용액을 사용한 화학 에칭방법을 이용하여 일부 불규칙하게 남아있는 페이스트 금속층을 제거함과 동시에 페이스트 금속층의 전체 단면을 반타원 형태로 형성함으로써, 이후 형성되는 전도층(예 :무전해도금층)과의 스트레스를 줄여 두 금속층 간의 박리현상이나 전도층에 나타나는 갈라짐 현상을 제거하여, 고출력 LED의 수명과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.According to the present invention, in the case of the metal layer (paste metal layer) proceeded by the printing method, an irregular cross section appears, which is removed by using a chemical etching method using a paste cleaning solution, and at the same time the entire cross section of the paste metal layer is removed. Is formed in a semi-ellipse shape to reduce stress with a subsequent conductive layer (e.g., electroless plating layer), thereby eliminating delamination between two metal layers and cracking in the conductive layer, thereby greatly improving the lifetime and reliability of a high-power LED. You will get the effect you can get.

도 1은 종래의 금속 PCB 구조도이다.
도 2는 종래의 또 다른 금속 PCB 구조도이다.
도 3은 기존의 인쇄금속층 단면 모식도이다.
도 4는 기존 인쇄금속층을 사용하여 형성한 전체 금속층 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄금속층 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄금속층을 사용하여 형성한 전체 금속층 단면 모식도이다.
도 7은 SEM사진 단면으로서, 종래의 금속 PCB 구조에서 나타나는 페이스트 인쇄금속층과 전도층에서 나타나는 따른 금속 갈라짐 현상을 촬영한 사진이다.
도 8는 SEM사진 단면으로서, 종래의 금속 PCB 구조에서 나타나는 페이스트 인쇄금속층과 전도층에서 나타나는 스트레스에 의한 박리현상을 촬영한 사진이다.
도 9는 SEM사진 단면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 금속 PCB 구조에서 나타나는 페이스트 인쇄 금속층과 전도층에서 나타나는 금속 단면 형상을 촬영한 사진이다.
1 is a structural diagram of a conventional metal PCB.
Figure 2 is another conventional metal PCB structure diagram.
3 is a schematic cross-sectional view of a conventional printed metal layer.
Figure 4 is a schematic cross-sectional view of the entire metal layer formed using a conventional printed metal layer.
5 is a schematic cross-sectional view of the printed metal layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic cross-sectional view of the entire metal layer formed using a printed metal layer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a SEM photograph cross section showing photographs of metal cracking occurring in a paste-printed metal layer and a conductive layer in a conventional metal PCB structure.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a SEM photograph, in which a peeling phenomenon due to stress appearing in a paste-printed metal layer and a conductive layer in a conventional metal PCB structure is taken.
FIG. 9 is a cross-sectional SEM photograph showing photographs of a cross-sectional shape of a paste printed metal layer and a conductive layer in a metal PCB structure according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and examples. The following examples are intended to be easily described by those of ordinary skill in the art, but the present invention is not limited thereto.

본 발명은 메탈과 열전도성이 우수한 부도체가 형성된 메탈기판을 형성한 다음 전도성 물질의 패터닝을 위해 금속인쇄방법으로 페이스트 금속층을 형성한 후 에칭용액을 사용하는 에칭공정을 추가하여 상기 페이스트 금속층의 단면 형상을 조절함으로써, 이후 진행되는 무전해도금 방법으로 전도층을 형성하는 과정 혹은 이후 진행되는 공정조건(열처리 혹은 화학처리공정)에서 나타나는 페이스트 금속층과 무전해도금 전도층, 또는 절연층(아노다이징 판막)과 상기 무전해도금층과의 박리현상이나, 무전해도금층의 갈라짐 현상(도 4참조)을 제거할 수 있다.
The present invention forms a metal substrate having a metal and a non-conductor having excellent thermal conductivity, and then forms a paste metal layer by a metal printing method for patterning a conductive material, and then adds an etching process using an etching solution to form a cross-sectional shape of the paste metal layer. By controlling the pressure, the paste metal layer, the electroless plated conductive layer, or the insulating layer (anodizing valve) formed in the process of forming the conductive layer by the subsequent electroless plating method or in the subsequent process conditions (heat treatment or chemical treatment process) and The peeling phenomenon with the electroless plating layer and the cracking phenomenon of the electroless plating layer (see FIG. 4) can be eliminated.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명은 알루미늄, 알루미늄합금, 마그네슘, 마그네슘합금 중에서 선택되는 어느 하나의 금속방열판 판재(20)의 적어도 일면에, 양극산화 방법을 도입하여 절연층으로서 아노다이징 피막(21)을 형성시킨다.Referring to FIG. 5, the present invention provides an anodizing film 21 as an insulating layer by introducing an anodization method on at least one surface of a metal heat sink plate member 20 selected from aluminum, aluminum alloy, magnesium, and magnesium alloy. ).

상기 아노다이징 피막(21) 페이스트 금속층을 인쇄기법으로 형성시키고 열처리하여 페이스트 금속층(22)을 고상화시킨다. 상기 페이스트 금속층(22)은 은(Ag) 페이스트 또는 동(Cu) 페이스트 등을 사용한다.The anodizing film 21 paste metal layer is formed by a printing method and heat treated to solidify the paste metal layer 22. The paste metal layer 22 uses silver (Ag) paste, copper (Cu) paste, or the like.

상기 고상화된 페이스트 금속층(22)의 불규칙한 단면을 페이스트 세정용액을 사용하는 화학에칭방법을 이용하여 얇은 반타원 형상의 단면으로 형성한다.An irregular cross section of the solidified paste metal layer 22 is formed into a thin semi-elliptic cross section using a chemical etching method using a paste cleaning solution.

상기 페이스트 세정용액은 물, 계면활성제 및 성능향상제가 함유된 화학용액으로 5∼9pH의 수소이온지수를 갖는 것이 바람직하다. 만약에 이 범위를 벗어나면 기판으로 사용하는 알루미늄(합금) 또는 마그네슘(합금)에 손상을 줄 수 있다.The paste cleaning solution is preferably a chemical solution containing water, a surfactant, and a performance improving agent, and has a hydrogen ion index of 5 to 9 pH. If it is out of this range, the aluminum (alloy) or magnesium (alloy) used as the substrate may be damaged.

또한, 화학에칭방법의 공정조건에서, 온도는 0∼90℃이고, 시간은 24시간 이내에서 진행하는 것이 바람직하다. In addition, in the process conditions of a chemical etching method, it is preferable that temperature is 0-90 degreeC and time advances within 24 hours.

만약에 온도가 높거나 시간이 길어지게 되면, 페이스트 세정제가 절연층으로 사용되는 아노다이징 피막(21)에 손상을 주어 상기 피막(21)과 은 페이스트 층(22) 사이에 박리현상을 일으킬 수 있다.If the temperature is high or the time becomes long, the paste cleaner may damage the anodizing film 21 used as the insulating layer and may cause peeling between the film 21 and the silver paste layer 22.

상기 화학에칭 공정을 마친 후에는 건조를 실시한다.
After the chemical etching step is completed, drying is performed.

본 발명에서 말하는 금속 방열판은 알루미늄이나 알루미늄합금(이하 알루미늄), 또는 마그네슘이나 마그네슘합금(이하 마그네슘) 판재를 사용한다. The metal heat sink referred to in the present invention uses aluminum, an aluminum alloy (hereinafter aluminum), or a magnesium or magnesium alloy (hereinafter magnesium) plate material.

알루미늄이나 마그네슘은 합금 형태에 따라 그 종류가 다양하며 본 발명에서는 그 종류에 경계를 두지 않는다. 판재의 두께는 0.4∼10mm 정도로 사용자가 원하는 방열기판 사양에 따라 그 두께를 선택할 수 있으며 두께에 대한 경계는 두지 않는다. Aluminum and magnesium vary depending on the type of alloy, and the present invention is not bound to the type. The thickness of the plate is about 0.4 to 10mm, the user can select the thickness according to the heat radiation board specifications desired by the user, there is no boundary for the thickness.

본 발명은 기존 금속 방열기판 제조 공정 중 인쇄방식으로 형성하는 페이스트형 금속층(혹은 전도층) 형성공정과 관련된 것으로 그 기술적 특징이 있다. 인쇄금속층과 상기 금속층 위에 형성 전/후 진행되는 공정들은 기존 제조공정들로 진행할 수 있으며 본 발명에서는 그 방법들에 제한을 두지 않는다. 본 발명에서는 인쇄방법으로 형성하는 페이스트형 금속층 피막 형성 후 그 금속층의 단면을 에칭방법을 통해 페이스트 형 금속층의 단면을 도 5의 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 인쇄금속층 단면 모식도와 같이 반타원형의 단면을 가지도록 하는 공정에 그 기술적 특징이 있다. The present invention relates to a paste-type metal layer (or conductive layer) forming process to be formed by a printing method of the existing metal radiating substrate manufacturing process has its technical features. The printing metal layer and the processes proceeding before / after formation on the metal layer may proceed to existing manufacturing processes, and the present invention does not limit the methods. In the present invention, after forming the paste-type metal layer film formed by the printing method, the cross-section of the metal layer is etched through the etching method, so that the cross-section of the paste-type metal layer according to the embodiment of the present invention shown in FIG. The technical features of the process to have a.

금속 방열판으로 알루미늄 또는 마그네슘 판재를 준비하고 양극산화를 통해 적어도 일면에 아노다이징 피막(21)을 형성시킨다. 양극산화 방법은 통상의 공지기술로 진행하며 본 발명에서는 그 방법에 제한을 두지 않는다. 이후 인쇄방식으로 페이스트형 금속층을 형성한다. 상기 페이스트형 금속층 역시 본 발명에서는 그 방법에 제한을 두지 않는다. 동 금속층 형성만으로는 원하는 전도도를 얻을 수 없어 새로운 전도층을 동 전도층 위에만 선택적인 생성이 요구된다.
An aluminum or magnesium plate is prepared as a metal heat sink and anodizing film 21 is formed on at least one surface through anodization. The anodization method proceeds with a conventional well-known technique, and the present invention does not limit the method. Thereafter, a paste-type metal layer is formed by a printing method. The paste-type metal layer is also not limited to the method in the present invention. Forming a copper metal layer alone does not yield the desired conductivity, requiring the selective production of a new conductive layer only on the copper conductive layer.

본 발명은 상기 인쇄방법으로 형성한 페이스트 금속층의 단면을 화학에칭 방법으로 반타원형 형태의 단면을 가지도록 함으로써 이후 형성되는 조절하여 이후 형성되는 전도층(23: 무전해도금층)과의 스트레스를 줄여 두 금속층간의 박리현상이나 전도층에 나타나는 갈라짐 현상을 제거하여 전도층의 수명과 신뢰성을 대폭 개선하고자 하는 것이다.According to the present invention, the cross section of the paste metal layer formed by the printing method has a semi-elliptic cross section by a chemical etching method, thereby reducing the stress of the conductive layer (23: electroless plated layer) formed thereafter. The purpose of the present invention is to greatly improve the service life and reliability of the conductive layer by eliminating the peeling phenomenon between the metal layers and cracking in the conductive layer.

페이스트 금속층의 화학에칭에 사용하는 액체로는 기판으로 사용하는 알루미늄이나 아노다이즈드 알루미늄 층에 데미지를 주지않도록 되도록 중성(5∼9pH)인 화학용액을 사용한다.As a liquid used for chemical etching of the paste metal layer, a neutral chemical solution (5 to 9 pH) is used so as not to damage the aluminum or anodized aluminum layer used as the substrate.

이때의 화학에칭의 공정조건은 역시 기판으로 사용하는 알루미늄이나 아노다이즈드 알루미늄 층에 손상을 주지않도록 비교적 낮은 온도인 90℃이하에서 그리고 시간은 24시간 이내로 진행한다. 이는 앞서 기술한 바와 같이 온도가 높거나 장시간 사용했을 경우 기판으로 사용하는 알루미늄, 알루미늄합금, 마그네슘, 마그네슘합금 등에 손상을 줄 수 있기 때문이다.The process of chemical etching at this time is carried out under a relatively low temperature of 90 ° C. and within 24 hours so as not to damage the aluminum or anodized aluminum layer used as the substrate. This is because, as described above, if the temperature is high or used for a long time, the aluminum, aluminum alloy, magnesium, and magnesium alloy used as the substrate may be damaged.

상기한 바와 같이 화학에칭 공정을 마친 후 건조 후 나머지 공정을 진행하여 금속 인쇄기판을 완성한다. 이후 공정은 도 6에 도시된 바와 같이 무전해 도금 기술을 이용하는 방법일 수 있지만, 필요에 따라서 진공 설비를 이용한 건식 코팅 기술을 이용하는 방법, 수지계 접착층을 이용해 동박(RCC)을 적층하는 방법 등이 사용될 수도 있다. 이러한 전기전도층 형성 방법은 기존에 발명되거나 상용화된 기술로서 본 발명에서는 제한을 두지 않는다.
After completing the chemical etching process as described above, the rest of the process proceeds to complete the metal printed board. The process may be a method using an electroless plating technique as shown in FIG. 6, but if necessary, a method of using a dry coating technique using a vacuum installation, a method of laminating a copper foil (RCC) using a resin adhesive layer, or the like may be used. It may be. Such a conductive layer forming method is not limited in the present invention as a conventionally invented or commercialized technology.

도 7은 SEM사진 단면으로서, 종래의 금속 PCB 구조에서 나타나는 페이스트 인쇄금속층과 전도층에서 나타나는 따른 금속 갈라짐 현상을 촬영한 사진이고, 도 8는 SEM사진 단면으로서, 종래의 금속 PCB 구조에서 나타나는 페이스트 인쇄금속층과 전도층에서 나타나는 스트레스에 의한 박리현상을 촬영한 사진이다.FIG. 7 is a SEM photograph cross section, which is a photograph of a metal split phenomenon occurring in a paste printed metal layer and a conductive layer in a conventional metal PCB structure, and FIG. 8 is a SEM photograph cross section, in which a paste print appears in a conventional metal PCB structure This is a photograph of peeling phenomenon caused by stress in the metal layer and the conductive layer.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 단면 끝부분의 각진 형태는 이후 형성되는 전도층과의 형성 및 이후 있을 공정에서 스트레스 유발로 일부는 아노다이즈막과의 박리현상 또는 각진부분의 전도층의 갈라짐 현상등을 유발하게 된다.
As shown in Fig. 7 and 8, the angular shape of the end of the cross-section is part of the delamination of the anodized film or the conductive layer of the angular portion due to the formation of the conductive layer formed later and the stress caused in the subsequent process This may cause cracking.

본 발명에 따라 인쇄방법으로 형성한 페이스트 금속층의 단면을 화학에칭 방법으로 반타원형 형태의 단면을 가지도록 함으로써 이후 형성되는 조절하여 이후 형성되는 전도층(23)과의 스트레스를 줄여 도 9에 나타낸 바와 같이 두 금속층간의 박리현상이나 전도층에 나타나는 갈라짐 현상을 제거하여 전도층의 수명과 신뢰성을 대폭 개선하였다.By adjusting the cross-section of the paste metal layer formed by the printing method according to the present invention to have a semi-elliptic cross-section by chemical etching method, the stress formed with the conductive layer 23 formed thereafter is reduced as shown in FIG. 9. As a result, the peeling phenomenon between the two metal layers and the cracking phenomenon in the conductive layer are eliminated, thereby greatly improving the lifetime and reliability of the conductive layer.

20: 금속방열판 판재 21: 아노다이징 피막
22: 페이스트 금속층 23: 전도층
20: metal heat sink plate 21: anodizing film
22: paste metal layer 23: conductive layer

Claims (4)

알루미늄, 알루미늄합금, 마그네슘 및 마그네슘합금 중에서 선택되는 어느 하나의 금속방열판 판재의 적어도 일면에, 양극산화 방법을 도입하여 절연층으로서 아노다이징 피막을 형성시키는 단계;
상기 아노다이징 피막에 페이스트 금속층을 인쇄기법으로 형성시키고 열처리하여 페이스트 금속층을 고상화시키는 단계;
상기 고상화된 페이스트 금속층의 불규칙한 단면을 페이스트 세정용액을 사용하는 화학에칭방법을 이용하여 얇은 반타원 형상의 단면으로 형성하는 단계; 및
상기 화학에칭방법을 마친 후에는 건조를 실시하는 단계;를 포함하며,
상기 화학에칭방법에서, 상기 페이스트 세정용액은 물, 계면활성제 및 성능향상제가 함유된 화학용액으로 5∼9pH의 수소이온지수를 갖는 것을 특징으로 하는 고방열성 금속 방열기판을 사용한 메탈기판의 전도층 형성방법.
Forming an anodizing film as an insulating layer by introducing an anodization method on at least one surface of a metal heat sink plate selected from aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy;
Forming a paste metal layer on the anodizing film by a printing method and performing heat treatment to solidify the paste metal layer;
Forming an irregular cross section of the solidified paste metal layer into a thin semi-elliptic cross section using a chemical etching method using a paste cleaning solution; And
After finishing the chemical etching method comprising the step of performing a drying;
In the chemical etching method, the paste cleaning solution is a chemical solution containing water, a surfactant, and a performance enhancer, and has a hydrogen ion index of 5 to 9 pH. Way.
제 1항에 있어서,
상기 페이스트 금속층은 은(Ag) 페이스트 또는 동(Cu) 페이스트를 사용하는 것을 특징으로 하는 고방열성 금속 방열기판을 사용한 메탈기판의 전도층 형성방법.
The method of claim 1,
The paste metal layer comprises a silver (Ag) paste or a copper (Cu) paste, the method of forming a conductive layer of a metal substrate using a high heat-radiating metal heat dissipation substrate, characterized in that.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 화학에칭방법의 공정조건에서, 온도는 0∼90℃이고, 시간은 24시간 이내에서 진행하는 것을 특징으로 하는 고방열성 금속 방열기판을 사용한 메탈기판의 전도층 형성방법.
The method of claim 1,
In the process conditions of the chemical etching method, the temperature is 0 ~ 90 ℃, the time is carried out within 24 hours, the method of forming a conductive layer of a metal substrate using a high heat-radiating metal heat dissipation substrate.
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