KR101878377B1

KR101878377B1 - Mccl용 적층판 제작 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101878377B1
Application number: KR1020170092722A
Authority: KR
Inventors: 전형일; 황세연
Original assignee: 주식회사 씨알콤
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2018-07-16
Also published as: KR20170087852A

Abstract

MCCL용 적층판 제작 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 장치는, 금속판을 하부에서 지지하며, 진공홀을 포함하는 지지 모듈; 상기 금속판을 측부에서 고정하며, 상기 금속판의 상면에 토출되는 절연 접착액을 수용하는 고정 모듈; 상기 진공홀을 통해 상기 금속판을 흡착하는 흡착 모듈; 및 상기 절연 접착액을 경화시키는 경화 모듈을 포함한다.

Description

MCCL용 적층판 제작 장치 및 방법{LAMINATE PLATES MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD FOR METAL COPPER CLAD LAMINATE}

본 발명은 MCCL용 적층판 제작 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수지 도포 동박(RCC)을 사용하지 않고 직접 절연 수지를 금속판에 도포함으로써 절연 수지의 두께 및 열전도를 조절 할 수 있는 MCCL용 적층판 제작 장치 및 방법에 관한 것이다.

발열량이 큰 전자 부품을 기판에 실장하는 경우, 전자 부품의 발열을 기판을 통해 효율적으로 방열시키기 위해 금속 기판(Metal Printed Circuit Board)이 일반적으로 이용된다.

이러한 금속 기판은 금속 동박 적층판(Metal Copper Clad Laminate, MCCL)의 동박을 에칭 가공해 제작된다. 금속을 베이스로 제작되는 금속 동박 적층판(MCCL)은 금속 플레이트 위에 절연층과, 회로로 사용될 구리를 적층하여 제작한다. 이때, 금속 플레이트와 구리간 전기적 절연과, 금속과 금속의 접착을 위해 절연층이 사용된다.

구체적으로, 금속 동박 적층판(MCCL)은 금속 플레이트 위에 RCC(Resin Coated Copper; 수지 도포 동박)를 적층한 후, Hot Press로 열 압착하여 MCCL을 제작하고 있다. 이때, RCC는 Copper 상에 접착제가 도포되어 후속 금속과의 합착을 위한 접착제로 사용된다.

그러나, 이는 고가의 RCC를 사용함과 동시에 접착층의 두께를 임의대로 조정하기 어려운 단점을 가지고 있다.

대한민국 공개특허 2013-0120008호 (2013.11.04. 공개) 대한민국 등록특허 1332507호 (2013.11.18. 등록)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속판 위에 절연 접착제로서 기능 할 수 있는 용액을 주입한 후 경화의 과정을 거쳐 절연 접착층을 형성할 수 있는 MCCL용 적층판 제작 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 장치는, 금속판을 하부에서 지지하며, 진공홀을 포함하는 지지 모듈; 상기 금속판을 측부에서 고정하며, 상기 금속판의 상면에 토출되는 절연 접착액을 수용하는 고정 모듈; 상기 진공홀을 통해 상기 금속판을 흡착하는 흡착 모듈; 및 상기 절연 접착액을 경화시키는 경화 모듈을 포함한다.

또한, 상기 절연 접착액을 상기 금속판으로 토출시키는 토출 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 토출 모듈을 이동시키는 이동 모듈; 및 상기 토출 모듈 및 이동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 경화 모듈은, 상기 고정 모듈에 설치되어 상기 절연 접착액을 가열하여 경화시키거나, 또는 상기 금속판의 상부에 설치되어 상기 절연 접착액에 광을 조사하여 경화시킬 수 있다.

그리고, 상기 절연 접착액이 경화되어 생성되는 절연 접착층의 상면에 동박을 적층하며, 상기 적층된 동박을 압착하는 적층 압착 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 방법은, 금속판을 하부에서 진공 흡착하고, 측부에서 고정하는 단계; 상기 금속판의 상면에 절연 접착액을 토출하는 단계; 및 상기 절연 접착액을 경화시켜 상기 금속판의 상면에 절연 접착층을 형성하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 절연 접착층의 상면에 동박을 적층하는 단계; 및 상기 적층된 동박을 압착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따르면, 값비싼 RCC(Resin Coated Copper)를 사용하지 않고 직접 절연수지를 금속판에 도포함으로써 용도에 맞게 절연 수지의 두께와 열전도를 조절 할 수 있다.

이를 통해, MCCL을 간단히 제조할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 장치의 개념도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 MCCL용 적층판 제작 장치의 상세 개념도이다.
도 5는 도 1의 MCCL용 적층판 제작 장치에 의해 제조되는 MCCL의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 방법의 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 장치의 개념도이다. 또한, 도 2 내지 도 4는 도 1의 MCCL용 적층판 제작 장치의 상세 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 장치(100)는 지지 모듈(110), 고정 모듈(120), 흡착 모듈(130), 경화 모듈(140)을 포함할 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 장치(100)는 토출 모듈(150), 이동 모듈(160), 제어 모듈(170), 적층 압착 모듈(180) 등을 더 포함할 수 있다.

지지 모듈(110)은 금속판(M)을 하부에서 지지한다. 여기에서, 금속판(M)은 소정의 크기(예를 들어, 500mm × 600mm)를 가지며, 열전도율이 우수한 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu) 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 금속판(M)의 크기와 재질은 이에 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 이러한 금속판(M)의 두께는 0.1~200mm 정도인 것이 일반적이나, 이에만 제한되지 않고 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

또한, 지지 모듈(110)은 진공홀(112)을 포함한다. 진공홀(112)을 통해 금속판(M)을 하부에서 흡착하여 상기 금속판(M)의 미끄러짐 등을 방지한다. 진공홀(112)은 도 1에 도시한 바와 같이, 지지 모듈(110)의 내부 빈 공간이 연결된 하나일 수도 있고, 도면에는 도시하지 않았으나 복수개가 형성될 수도 있다. 진공홀(112)의 일측에는 흡착 모듈(130)이 연결되어 상기 진공홀(112)을 통해 지지 모듈(110)에 의해 지지되는 금속판(M) 하부의 평탄도를 유지할 수 있다. 특히, 금속판(M)의 상면에 절연 접착액(S)이 토출되는 동안이나 상기 절연 접착액(S)을 경화시키는 동안에 발생할 수 있는 금속판(M)의 미끄러짐 및 뒤틀림을 방지하고자 진공 흡착 등에 의해 상기 금속판(M)을 고정시킨다.

고정 모듈(120)은 금속판(M)을 측부에서 고정한다. 즉, 고정 모듈(120)은 금속판(M)을 기계적으로 정밀하게 고정시키는 역할을 한다. 또한, 고정 모듈(120)은 금속판(M)의 상면에 토출되는 절연 접착액(S)을 수용하는 역할을 한다. 이때, 절연 및 접착의 용도로 사용되는 절연 접착액(S)은 열전도를 증대하며 절연성을 유지할 수 있는 세라믹 분말(Al2O3, SiO2, BN, AlN 등)을 10 ~ 90%까지 포함 할 수 있다. 또한, 절연 접착액(S)의 경화로 생성되는 절연 접착층(I)의 원하는 도포 두께(예를 들어, 10 ~ 200 ㎛) 및 도포 두께의 평탄도(< ±10%)를 유지하기 위해 절연 접착액(S)의 농도 및 유동성을 포함한 조성을 조절할 수 있다.

흡착 모듈(130)은 지지 모듈(110)의 진공홀(112)을 통해 금속판(M)을 흡착한다. 이러한 흡착 모듈(130)로 진공 펌프 등 금속판(M)의 하부를 흡착할 수 있는 여러 기기가 사용될 수 있다. 특히, 흡착 모듈(130)은 금속판(M)의 상면에 절연 접착액(S)이 토출되는 동안이나 상기 절연 접착액(S)을 경화시키는 동안에 작동함으로써, 금속판(M)의 미끄러짐 및 뒤틀림을 방지할 수 있다.

경화 모듈(140)은 절연 접착액(S)을 경화시킨다. 경화 모듈(140)이 절연 접착액(S)을 경화시켜 절연 접착층(I)을 형성하게 된다. 구체적으로, 경화 모듈(140)은 고정 모듈(120)에 의해 금속판(M)의 상면에 수용된 절연 접착액(S)을 열 경화 또는 광 경화의 과정을 거쳐, 후속 Cu Foil 혹은 Cu Film으로 대변되는 전기 배선을 위한 배선 Metal을 형성할 수 있도록 절연 접착층(I)을 형성할 수 있다.

이에, 경화 모듈(140)은 고정 모듈(120)에 설치되어 절연 접착액(S)을 가열하여 경화시키거나, 또는 금속판(M)의 상부에 설치되어 상기 절연 접착액(S)에 광을 조사하여 경화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 고정 모듈(120)에 경화 모듈(140)로써 가열 기기(142)가 설치되고, 가열 기기(142)에서 절연 접착액(S)으로 열을 전달하여 절연 접착액(S)을 경화시킬 수 있다. 또는, 도 2에 도시한 바와 같이, 금속판(M)의 상부에 적어도 하나 이상의 발광 소자를 구비한 광조사 기기(144)가 설치되고, 발광 소자에서 하부의 절연 접착액(S)으로 광을 조사하여 절연 접착액(S)을 경화시킬 수 있다.

토출 모듈(150)은 절연 접착액(S)을 금속판(M)으로 토출시킨다. 이러한 토출 모듈(150)은 절연 접착액(S)을 내부에 저장하는 저장 탱크(152), 상기 저장 탱크(152)로부터 절연 접착액(S)을 외부로 토출시키는 토출구(154) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 절연 접착액(S)의 토출량 등을 정밀하게 제어하기 위해, 상기 토출구(154)는 스핀들 노즐(미도시) 등이 사용될 수도 있다. 토출 모듈(150)은 토출 압력 및 토출량을 제어할 수 있는 수동 또는 자동 토출기가 쓰일 수 있으며, 토출 형태는 Corn-Type, Bar-Type 등 절연 접착액(S)의 특성에 맞는 토출기가 장착되고, 토출 위치도 원하는 위치로 수동 또는 자동으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 토출 모듈(150)에는 이동 모듈(160) 및 제어 모듈(170)이 연결될 수 있다.

이동 모듈(160)은 토출 모듈(150)을 이동시킨다. 예를 들어, 이동 모듈(160)은 토출 모듈(150)을 이동시키는 구동력을 제공하는 구동 모터(미도시) 및 상기 구동 모터와 상기 토출 모듈(150)을 연결시키는 연결 구조 등을 포함할 수 있다. 일례로, 구동 모터와 토출 모듈(150)을 연결시키는 연결 구조는 토출 모듈(150)을 3차원 공간 상에서 이동시킬 수 있도록 설계할 수 있으며, 구동 모터도 3차원 공간 상에서 토출 모듈(150)을 이동시킬 수 있도록 X축 구동 모터, Y축 구동 모터, Z축 구동 모터 등 적어도 3개의 모터를 포함할 수 있다.

제어 모듈(170)은 토출 모듈(150) 및 이동 모듈(160)을 제어한다. 예를 들어, 제어 모듈(170)은 이동 모듈(160)의 구동 모터를 제어하여 토출 모듈(150)의 이동을 제어할 수 있고, 토출 모듈(150)의 토출구(154)나 토출 노즐 등에서 토출되는 절연 접착액(S)의 토출량, 토출 압력 등을 제어할 수 있다. 이러한 제어 모듈(170)은 작업자 등의 사용자 입력 장치(예를 들어, 컴퓨터 등)와 연결되어 작업자 등이 토출량을 제어하여 절연 접착제의 두께 및 도포 두께의 평탄도 등을 정밀하게 작업할 수 있다.

적층 압착 모듈(180)은 절연 접착액(S)이 경화되어 생성되는 절연 접착층(I)의 상면에 동박(C)을 적층하며, 상기 적층된 동박(C)을 압착한다. 예를 들어, 적층 압착 모듈(180)은 동박(C)을 진공 흡착하여 절연 접착층(I) 측으로 이동한 후, 동박(C)을 절연 접착층(I)의 상면에 적층시킬 수 있고, 적층된 동박(C)을 Hot Press로 열 압착할 수 있다. 적층 압착 모듈(180)에 의해 절연 접착층(I)의 상면에 동박(C)이 압착되어 적층됨으로써, 금속 기판(MPCB)의 원판인 MCCL이 완성되며, 기존의 MCCL의 잘 정립된 공정을 사용함과 동시에 단점으로 지적된 고가의 제작 단가와 절연 접착층의 두께 조절의 어려움을 극복할 수 있다.

도 5는 도 1의 MCCL용 적층판 제작 장치에 의해 제조되는 MCCL의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 지지 모듈(110), 고정 모듈(120), 흡착 모듈(130) 등에 의해 고정 지지되는 금속판(M)의 상면에 있는 절연 접착액(S)을 경화 모듈(140)로 경화시켜 절연 접착층(I)을 형성한 후, 적층 압착 모듈(180)에 의해 절연 접착층(I)의 상면에 동박(C)을 압착 적층할 수 있다. 이에, MCCL용 적층판 제작 장치(100)에 의해 제조된 MCCL(10)은 금속판(M), 절연 접착층(I), 동박(C)의 적층 공정을 자동화할 수 있고, 절연 접착층(I), 동박(C) 형성을 연속적으로 진행할 수 있다.

이러한 MCCL(10)을 이용하여 제작되는 인쇄회로기판은 방열성, 내열성 및 내부식성이 뛰어나고, 발광소자인 LED나 LED 패키지를 적용할 경우에 발광소자에서 발생하는 열을 빠르고 효과적으로 분산시켜 발광소자의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라, 값비싼 수지 도포 동박(RCC)를 사용하지 않고 직접 절연수지를 금속판에 도포함으로써 용도에 맞게 절연 수지의 두께와 열전도를 조절 할 수 있어 고객의 요구 사항에 적절히 대응할 수 있음과 동시에 제조 단가를 낮출 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 방법의 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL용 적층판 제작 방법은, 금속판을 하부에서 진공 흡착하고, 측부에서 고정하며(S10), 상기 금속판의 상면에 절연 접착액을 토출한 후(S20), 상기 절연 접착액을 경화시켜 상기 금속판의 상면에 절연 접착층을 형성한다(S30). 그런 후에, 절연 접착층의 상면에 동박을 적층하고(S40), 상기 적층된 동박을 압착한다(S50).

즉, 금속판에 용액인 절연 접착액을 주입한 후, 열 경화 또는 광 경화의 과정을 거쳐 절연접착층을 형성함으로써, MCCL용 적층판을 제작할 수 있다. 이러한 과정을 거친 후에, Cu Foil 또는 Cu Film 등의 동박을 압착하여 적층함으로써 Metal PCB를 제작하기 위한 MCCL을 형성할 수 있다.

금속판에 직접 절연 접착제가 도포됨으로써, 용도에 맞게 절연 수지의 두께와 열전도를 조절 할 수 있어 고객의 요구 사항에 맞춘 MCCL을 제조할 수 있고, 제조 비용, 제조 시간 등을 절감할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: MCCL용 적층판 제작 장치
110: 지지 모듈 120: 고정 모듈
130: 흡착 모듈 140: 경화 모듈
150: 토출 모듈 160: 이동 모듈
170: 제어 모듈 180: 적층 압착 모듈

Claims

수지 도포 동박(RCC)을 사용하지 않도록 금속판, 절연 접착층, 동박의 순서로 적층되는 MCCL용 적층판을 제작할 수 있으며, 상기 금속판에 액상의 절연 접착액을 직접 도포하여 두께 및 평탄도를 조절할 수 있는 MCCL용 적층판 제작 장치에 있어서,
알루미늄으로 이루어진 0.1mm 두께의 상기 금속판을 하부에서 지지하며, 상기 금속판 하부의 평탄도를 유지하기 위해 내부 빈 공간이 서로 연결되어 형성되는 하나의 진공홀을 포함하는 지지 모듈;
상기 금속판을 측부에서 고정하며, 상기 금속판의 상면에 토출되는 열전도를 증대하며 절연성을 유지할 수 있는 세라믹 분말 AlN이 용해된 상기 절연 접착액을 수용하는 고정 모듈;
상기 절연 접착액을 저장하는 저장 탱크와, 상기 저장 탱크로부터 상기 절연 접착액을 상기 금속판으로 토출시키는 토출구를 포함하는 토출 모듈;
상기 토출 모듈에 연결되며, X축 구동 모터, Y축 구동 모터, Z축 구동 모터를 구비하여 상기 토출 모듈을 이동시키는 이동 모듈;
상기 토출 모듈을 제어하고, 상기 X축 구동 모터, Y축 구동 모터, Z축 구동 모터 중 적어도 하나를 제어하여 상기 이동 모듈을 3차원 공간 상에서 이동하도록 제어하는 제어 모듈;
상기 하나의 진공홀의 일측에 연결되며, 상기 하나의 진공홀을 통해 상기 금속판을 흡착하는 흡착 모듈;
상기 고정 모듈에 설치되어 상기 절연 접착액을 가열하는 가열 기기를 포함하며, 상기 가열 기기에서 상기 절연 접착액으로 열을 전달하여 상기 절연 접착액을 경화시켜 상기 금속판의 상면에 바로 상기 절연 접착층을 형성시키는 경화 모듈; 및
상기 동박을 진공 흡착하여 상기 절연 접착층의 상면에 상기 동박을 적층하며, 상기 적층된 동박을 열 압착하는 적층 압착 모듈을 포함하며,
상기 흡착 모듈은, 상기 토출 모듈에 의해 상기 금속판의 상면에 상기 절연 접착액이 토출되는 동안 및 상기 경화 모듈에 의해 상기 절연 접착액을 경화 시키는 동안에만 작동하여 진공 흡착에 의해 상기 하나의 진공홀을 통해 상기 금속판을 고정시켜 상기 금속판 하부의 평탄도를 유지시키고,
상기 제어 모듈은, 상기 이동 모듈을 제어하여 상기 토출 모듈의 이동을 제어함과 동시에 상기 토출구에서 토출되는 상기 절연 접착액의 토출량을 제어하여 상기 경화 모듈에 의해 경화되어 형성되는 상기 절연 접착층의 도포 두께 및 상기 도포 두께의 평탄도를 조정하되, 상기 도포 두께 10 ㎛ 및 상기 도포 두께의 평탄도±10%로 조정하는, MCCL용 적층판 제작 장치.