KR102032419B1

KR102032419B1 - 구리 베이스의 메탈 pcb 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102032419B1
Application number: KR1020190027303A
Authority: KR
Inventors: 황진덕
Original assignee: 주식회사 제이케이테크원
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-10-15

Abstract

본 발명은 구리 베이스의 메탈 PCB 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출력 투광등기구에 배치되는 방열판을 구성하되, 종래 알루미늄에 비해 상대적으로 높은 열전도도를 갖는 구리를 구리 베이스로 구성하여 방열 성능을 개선한 구리 베이스의 메탈 PCB에 관한 것이다.
이를 위해 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
구리 베이스;와
상기 구리 베이스에 적층되는 프리프레그를 포함하고,
상기 구리 베이스는,
열전도도가 400W/M·K인 구리(CU)로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

구리 베이스의 메탈 PCB 및 그 제조방법{Copper based metal PCB}

본 발명은 구리 베이스의 메탈 PCB 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출력 투광등기구에 배치되는 방열판을 구성하되, 종래 알루미늄에 비해 상대적으로 높은 열전도도를 갖는 구리를 구리 베이스로 구성하여 방열 성능을 개선한 구리 베이스의 메탈 PCB 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 조명기술 분야에서는 친환경과 저소비 및 전기적 효율이 뛰어난 LED 조명이 사용되고 있다.

현재 고휘도 조명용 LED 칩은 대부분이 1~3W 급으로, 소형 LED 소자에 큰 전류를 흘러 발광하는 과정에서 발생하는 LED 칩의 후면 고열에 대한 방열처리 문제가 제기되고 있다.

여기서 LED 칩에서 발생하는 열은, 소자에 흐르는 전류와 자체 순전압의 곱으로 결정되며, LED 칩의 온도가 25℃일 때 광출력이 100%이면, LED 칩의 온도가 80℃일 때 광출력은 60%로 급격히 감소하는 경향이 있다. 따라서, LED 패키지에 인가되는 전력은 다른 반도체 소자와 달리 광으로 소비되는 것은 10~30% 수준이기 때문에 열관리를 위한 방열판(히트싱크)의 설계,제작 기술이 요구되는 것이다.

상기 LED 패키지의 기본 구조를 살펴보면, LED 칩, 패키지(Package), PCB(Printed Circuit Board), 계면물질(TIM:Thermal Interface Material), 방열판으로 구성된다. 칩이 내부에 포함된 LED 패키지는 LED 시스템을 구성하기 위한 기본 단위소자로 사용되어 PCB 상에 SMT(Surface Mount Technology)로 실장된다. LED 칩이 실장된PCB는 열전달 테이프(Thermal Transfer Tape)나 열전달 그리스(Thermal Transfer Grease), 방열시트(Hear-resistant Sheet)와 같은 열전달 물질(혹은 열전달 접착제)을 통해 라디에이터(Radiator) 구조인 대형 알루미늄 히트싱크에 부착된다.

이러한 방열방식은 LED 칩에서 고열이 발생한 경우 PCB와 대형 알루미늄 히트싱크를 부착시키는 열전달 접착제가 점차 경화되어 PCB의 동 박막(Copper Thin Film)을 분리시키고, 분리된 동 박막은 접합부분(Junction unit)의 열저항(Thermal Resistance)을 크게 증가시키므로, 결국 LED 패키지 전체의 방열을 방해하여 LED의 수명을 단축시키는 원인이 되고 있다.

한편, LED 패키지의 열 배출을 개선하기 위해 제안된 기술로는, 칩 온 보드(COB, Chip On Board) 패키지 기술이 있는데, 이는 방열 소재 기판 위에 칩을 바로 실장하는 것이다.

즉, 열전도율이 높은 알루미늄이나 플라스틱 기판 위에 바로 칩을 올리면 중간 절연층이 없어져 온도를 떨어뜨릴 수 있게 된다. LED 칩과 리드프레임(Lead Frame)을 보호하기 위해 씌우는 봉지재 역시 실리콘 배합비율을 조절해 방열 기능을 높이고 있다.

조명 완제품의 히트싱크는 가공성 때문에 알루미늄 함량이 약 80%인 알루미늄 합금을 사용하는 것이 일반적이지만 함량을 대폭 높인 소재 개발과 더불어 알루미늄보다 방열 성능이 높다고 알려진 마그네슘을 사용하는 것도 있다.

또한, 방열판 구조도 최대한 열배출이 용이한 모양으로 개발되고 있는데, 방열판에 통기공(Via-hole)을 천공하여 알루미늄과 공기 접촉면을 넓히고 방열판을 부채살 모양으로 돌려 붙여 크기는 줄이면서도 방열 효과를 높이는 방법도 제안된 바 있다.

여기에 전자의 이동도가 뛰어나고 열전도율이 매우 높은 단일층의 탄소 원자막으로 흑연에서 떼어낼 수 있는 그래핀(Graphene)이 차세대 방열 소재로 제안되고 있고, 이를 활용한 방열시트, 질화알루미늄 구리 베이스 회로기판, 방열 엔지니어링 플라스틱, 열저항 조절을 위한 유기복합 소재화 기술, 방열코팅제 등이 제안된 바 있다.

그러나, 현재 제안된 기술 중 그래핀은 안정성 측면에서 아직 개선의 필요성이 제기되고 있고, 가격이 상대적으로 고가이기 때문에 고가의 제품에 주로 사용되고 있고, 알루미늄 합금을 이용한 방열판은 가격이 저렴한 장점이 있으나 열전도율 현재 보다 향상시킬 수 없기 때문에 사용 수명이 한정적인 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0850666호 대한민국 등록특허 제10-1049887호 대한민국 공개특허 제10-2016-0064829호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 알루미늄을 이용한 방열판에 비해 상대적으로 열전도도가 1.5배 이상 향상된 구리(銅)를 구리 베이스로 한 메탈 PCB를 제공하되, 구리 베이스의 양면이 외부로 노출되도록 하여 LED 베이스에서 발열되는 열을 열 전도율이 높은 구리 베이스를 통해 방열판으로 신속히 전달되어 방열 성능을 향상한 구리 베이스의 메탈 PCB를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 구리 베이스에 복수개의 삽입공을 천공하고, 상기 삽입공에 알루미늄 합금으로 형성된 보강재를 배치하여 외부 충격에 의한 파손을 방지하는데, 그 목적이 있다.

구리 베이스(10);와

상기 구리 베이스(10)에 적층되는 프리프레그(20)를 포함하고,

상기 구리 베이스(10)는,

열전도도가 400W/M·K인 구리(CU)로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 프리프레그(20)는,

상기 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 절연층(21);과,

상기 절연층(21)의 상면에 적층되는 동박(22);과,

상기 동박(22)의 상면에 적층되는 표면저항층(23);을 포함하고,

상기 구리 베이스(10)에 적층된 후 LED 패턴(200)이 배치되는 영역을 제외한 영역의 프리프레그(20)는 파괴하여 상기 구리 베이스(10)가 외부로 노출되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 프리프레그(20)는,

상기 구리 베이스(10)의 일면을 LED 패턴(200)이 배치되는 영역을 따라 에칭(etching)하고,

에칭된 상기 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 절연층(21);과,

상기 절연층(21)의 상면에 적층되는 동박(22);과,

상기 동박(22)의 상면에 적층되는 표면저항층(23);을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 구리 베이스(10)에 복수개의 삽입공(11)을 천공하고, 상기 삽입공(11)에 알루미늄 합금으로 형성된 보강재(30)를 더 배치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 구리 베이스 메탈 PCB 제조방법으로,

구리를 이용하여 형성된 베이스를 소정 크기 및 길이로 재단하여 준비하는 단계(S101)와,

준비된 구리 베이스에 LED(회로) 패턴 또는 기구용 홀을 가공하는 드릴 공정 단계(S102)와,

상기 구리 베이스의 상면에 LED 패턴 이미지를 형성하는 단계(S103)와,

상기 구리 베이스의 상면에 프리프레그를 적층(인쇄)하는 단계(S104)와,

상기 구리 베이스의 상면에 적층된 프리프레그를 정해진 열과 압력으로 압착 도포하는 라미네이트 단계(S105)와,

상기 LED 패턴 이미지가 형성된 영역을 제외한 다른 영역의 프리프레그층을 파괴하는 단계(S106)와,

빛을 받지 않은 부분인 Monomer(미경화 단량체)부분을 벗겨내는 현상 단계(S107)와,

기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 외형 가공단계(S108)와,

BBT(Bare Board Test)검사 방법을 통해 품질을 검사하는 단계(S109)와,

산화방지 및 SMT 용이성을 위해 활용영역 표면을 코팅하는 표면처리 단계(S110)를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 구리 베이스 메탈 PCB 제조방법의 다른 실시예로서,

구리 베이스를 소정 크기 및 길이로 재단하여 준비하는 단계(S201)와,

준비된 구리 베이스에 LED(회로) 패턴 또는 기구용 홀을 가공하는 드릴 공정 단계(S202)와,

상기 구리 베이스의 일면을 LED 패턴이 배치되는 영역을 따라 에칭하는 단계(S203)와,

상기 구리 베이스의 상면에 LED 패턴 이미지를 형성하는 단계(S204)와,

상기 구리 베이스의 상면에 프리프레그를 적층(인쇄)하는 단계(S205)와,

상기 구리 베이스의 상면에 적층된 프리프레그를 정해진 열과 압력으로 압착 도포하는 라미네이트 단계(S206)와,

빛을 받지 않은 부분인 Monomer(미경화 단량체)부분을 벗겨내는 현상 단계(S207)와,

기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 외형 가공단계(S208)와,

BBT(Bare Board Test)검사 방법을 통해 품질을 검사하는 단계(S209)와,

산화방지 및 SMT 용이성을 위해 활용영역 표면을 코팅하는 표면처리 단계(S210)를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 종래 알루미늄 합금을 이용한 방열판에 비해 1.5배 이상 향상된 열전도도를 갖는 구리를 구리 베이스로 하여 LED 베이스에서 발열되는 열을 열 전도율이 높은 구리 베이스를 통해 방열판으로 신속히 전달되게 함으로써, 방열 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구리 베이스의 양면이 외부로 노출되도록 함으로써 공기와 접촉되는 면을 넓혀 방열 성능을 개선한 효과가 있다.

본 발명은 구리 베이스에 복수개의 삽입공을 천공하고, 상기 삽입공에 알루미늄 합금으로 형성된 보강재를 배치하여 외부 충격에 의한 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB의 제조 방법을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB를 도시한 예시도.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB의 제조 방법을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 구리 베이스의 다른 실시예를 도시한 예시도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB(1)(1')는,

구리 베이스(10);와

상기 구리 베이스(10)에 적층되는 프리프레그(20)를 포함한다.

상기 구리 베이스(10)는,

열전도도가 400W/M·K인 구리(CU)로 형성된 것으로, 도시된 도면은 일부의 형태만 도시한 것이며 하부에 복수개의 방열핀이 배치될 수 있다.

상기 구리 베이스(10)를 형성하는 구리는, 전기 전도성이 높고, 전성과 연성이 뛰어나 가공이 용이하며, 산성이나 염기성에 대한 내성도 높은 장점이 있으나 알루미늄 합금에 비해 상대적으로 가격은 높은 편이다.

이러한 구리는 쿨러의 히트 파이프나 열 교환 촉매로 사용되는데, 외부로부터의 충격에 의해 쉽게 파손되는 단점이 있었다.

본 발명에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여, 상기 구리 베이스(10)에 복수개의 삽입공(11)을 천공하고, 상기 삽입공(11)에 알루미늄 합금으로 형성된 보강재(30)를 배치할 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 구리 베이스(10)의 좌우 양측과 중앙에 복수의 삽입공(11)을 천공하고, 상기 삽입공(11)에 알루미늄 합금으로 형성된 막대 형상의 보강재(30)를 삽입한다.

이때, 상기 삽입공(11)의 단부에는 삽입된 보강재(30)의 이탈을 방지하기 위한 걸림부(12)가 더 형성되는데, 상기 걸림부(12)는 삽입공(11)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 가지도록 형성되고, 상기 보강재(30)의 선단부는 외측으로 돌출된 걸림턱(31)이 형성된다.

상기 보강재(30)는 삽입공(11)에 삽입시 걸림턱(31)이 압축된 상태로 삽입되고, 걸림부(12)에 삽입되면 걸림턱(31)이 복원된 후 단부가 걸림부(12)에 걸쳐짐으로써 외부로 이탈이 방지된다.

또한, 상기 보강재(30)의 선단부는 반구형으로 이루어질 수 있는데, 이를 통해 걸림부(12)와 보강재(30)의 선단부 사이에 공기가 체류하는 공간이 형성되어 전달된 열이 공기와 접촉되도록 함으로써 방열 효과를 상승시킬 수 있다.

그리고, 상기 보강재(30)의 외면은 연속적인 요철부(32)가 형성될 수 있는데, 상기 요철부(32)를 통해 열전도도를 유지함과 동시에 공기와 접촉되는 공간을 형성함으로써 방열 효과를 상승시킬 수 있다.

한편, 상기 구리 베이스(10)는 하부 또는 측면에 복수개의 방열핀(미도시됨)이 배치될 수 있는 것으로, 상기 방열핀을 구리 베이스(10)와 동일하게 구리로 형성할 수 있으나, 상술한 바와 같이 구리는 외부 충격에 의해 쉽게 절곡 또는 파손되기 때문에 구리와 알루미늄을 혼합한 구리 합성금속 또는 알루미늄 합성금속으로 방열핀을 성형한 후 구리 베이스(10)에 결합하는 것이 바람직하다.

상기 방열핀의 결합을 위해 상기 구리 베이스(10)에는 일정 간격으로 다수개의 결합홈(미도시됨)이 형성되며, 상기 결합홈은 구리 베이스(10)에 길이 방향으로 연장 형성되고, 상기 방열핀의 일측 단부가 결합홈에 슬라이드 형태로 결합할 수 있다.

상기 프리프레그(20)는, 상기 구리 베이스(10)의 일면에 적층되는 것으로,

상기 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 절연층(21);과,

상기 절연층(21)의 상면에 적층되는 동박(22);과,

상기 동박(22)의 상면에 적층되는 표면저항층(23);을 포함한다.

상기 절연층(21)은 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 것으로, 상기 구리 베이스(10)에 점착되도록 소정의 점착층을 구비한 것으로, 흑연시트, 세라믹-고분자 복합시트, 다층 코팅 금속 박막시트 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

여기서 흑연시트는 수평 방향의 열 방출 특성은 뛰어나지만 수직 방향의 열 방출 특성이 낮고, 세라믹-고분자 복합시트는 고분자 소재의 낮은 열전도도에 기인하여 낮은 방열 성능을 보이며, 다층 코팅 금속 박막시트는 수평 방향으로 열 방출 효율이 낮은 단점이 있다. 따라서 수평 방향뿐 아니라 수직 방향으로도 열 방출 성능이 우수하고 내구성이 향상된 절연층을 사용하는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 금속 호일 위에 탄소를 함유하는 유무기물 전구체를 증착시킨 후 일정한 조건하에서 고온 가열 처리하여 형성한 것을 사용하여, 수평 방향뿐 아니라 수직 방향으로 빠르게 열을 방출할 수 있고, 내구성이 뛰어난 절연층(21)을 제공한다.

이때, 상기 절연층(21)은 상기 구리 베이스(10)의 두께가 1.4~1.6t일 때 0.160~0.070t로 형성되고, 동박(22)은 0.030~0.040t이며, 표면저항층(23)은 0.010~0.020t이다.

바람직하게는 구리 베이스(10)의 두게가 1.5t이고, 절연층(21)은 0.065t이며, 동박(22)은 0.035t이고, 표면저항층(23)은 0.015t로 형성된다.

여기서 t의 단위는 mm이다.

이러한 절연층(21)의 두께는 구리 베이스(10)에 칩온보드 형태로 실장되는 LED 패키지를 실장할 때 방해하지 않으면서도 LED 패키지와 구리 베이스가 맞닿는 부위를 감싸서 외부로부터의 이물질, 습기의 유입을 방지할 수 있도록 한다.

상기 동박(22)은, 구리를 얇은 플레이트 형태로 형성한 것으로, 바람직하게는 상기 구리 베이스(10)의 두께가 1.5t일 때 상기 동박의 두께는 0.035t로 형성한다.

여기서 동박(22)은 절연층(21)을 통해 전달되는 열을 외부로 방출하며, 상기 절연층(21)과 표면저항층(23) 사이에 배치되어 이들이 양면에 각각 결합되는 결합용 판재로 활용될 수 있다. 이를 위해 상기 동박(22)에는 다수개의 구멍이 천공되어 양면에 각각 결합되는 절연층(21)과 표면저항층(23)이 구멍을 통해 상호 접합되도록 함으로써 결합력을 향상시키고, 사용 중 발열에 의해 절연층(21)과 표면저항층(23)이 동박(22)으로부터 이격되더라도 상기 구멍을 통해 상호 접합된 부위는 결합이 유지될 수 있도록 한다.

상기 표면저항층(23)은 상기 동박(22)의 상면에 적층되는 것으로, 본 발명에서 상기 표면저항층(23)은 PSR(Photo Solder Resist)로 구성되며, 잉크 형태의 PSR을 상기 동박(22)의 상면에 도포한 후 경화시켜 형성한다.

여기서 표면저항층(23)을 도포하는 방법은 롤러를 이용한 롤링 방법 또는 분사노즐을 통해 분무 형태로 도포하는 방법 등 다양하게 구현될 수 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 다음의 실시예들을 통해 구현되는 것으로

먼저, 제1실시예에서는,

상기 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 절연층(21);과,

상기 절연층(21)의 상면에 적층되는 동박(22);과,

상기 구리 베이스(10)에 적층된 후 LED 패턴(200)이 배치되는 영역을 제외한 영역의 프리프레그(20)는 파괴하여 상기 구리 베이스(10)가 외부로 노출되도록 한다.

즉, 제1실시예에서는 구리 베이스(10)의 상면에 절연층(21)과, 동박(22)과, 표면저항층(23)을 순서대로 적층하여 형성한 후 LED 패턴(200)이 배치될 영역을 제외한 부분의 프리프레그(20)는 파괴하여 구리 베이스(10)가 노출되도록 한다.

이를 통해 LED 패턴(200)이 배치된 영역은 표면저항층(23)과, 동박(22)과, 절연층(21)을 통과한 후 열이 방출되도록 하고, 그 이외의 영역에서는 LED 패턴(200)으로부터 발생한 열이 직접 전달되어 이를 구리 베이스를 통해 외부로 방출되도록 함으로써 보다 효율적인 방열 성능을 기대할 수 있다.

상기 제1실시예에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB의 제조 단계는 도 2에 도시된 바와 같다.

먼저, 구리 베이스를 소정 크기 및 길이로 재단하여 준비하는 단계(S101)와,

기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 외형 가공단계(S108)와,

산화방지 및 SMT 용이성을 위해 활용영역 표면을 코팅하는 표면처리 단계(S110)를 포함한다.

상기의 단계를 좀 더 상세히 살펴보면,

구리 베이스를 소정 크기 및 길이로 재단하여 준비하는 단계(S101)는,

구리 베이스로 활용되는 구리를 소정 두께 및 크기로 절단하여 준비하는 단계로서, 본 발명에서는 열전도도가 400W/M·K인 구리(CU)를 1.5T의 두께를 가지도록 절단하며, 폭과 길이는 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다.

다음, 준비된 구리 베이스에 LED(회로) 패턴 또는 기구용 홀을 가공하는 드릴 공정 단계(S102)는, LED 패턴 또는 기구용 홀 또는 중간 접속을 위한 홀을 가공하는 것으로, 여기에서 사용하는 Bit 는 홀 직경에 따라 선택하여 사용하고, 홀 가공시 발생하는 칩(chip)의 제거가 동반되고, 1회 관통, Step 드릴, Dubble 드릴 방법 등 다양한 방법을 통해 구현될 수 있다.

다음, 상기 구리 베이스의 상면에 LED 패턴 이미지를 형성하는 단계(S103)는,

구리 베이스의 상면에 사진인쇄법 또는 스크린 인쇄법 등을 통해 LED 패턴을 인쇄하는 단계이다.

일 예로 사진인쇄법의 경우 패턴을 사진촬영 방법에 의해 형성하는 방법으로 감광성이 있는 드라이 필름을 열과 압력으로 내층용 동박적층 원재료의 표면에 밀착 도포한 후 회로가 나타나 있는 마스터 필름을 이용하여 빛을 조사한 후 현상을 거쳐 회로를 형성하는 방법이다.

그리고, 스크린 인쇄법의 경우 드라이 필름 대신 회로가 나타나 있는 실크스크린에 의해 잉크를 제품의 표면에 회로부분만 인쇄하는 방법이다.

본 발명에서는 사진인쇄법 또는 스크린 인쇄법을 포함한 PCB 패턴 인쇄 방법 중 어느 하나를 사용하는 것으로, 사용하는 방법에 대해서 특별한 제한은 없다.

다음, 상기 구리 베이스의 상면에 프리프레그를 적층(인쇄)하는 단계(S104)는,

상기 구리 베이스의 상면에 프리프레그를 구성하는 절연층, 동박을 적층하는 단계이다.

여기서 상술한 바와 같이, 상기 절연층은 상기 구리 베이스의 두께가 1.5t일 때 0.065t로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 동박은 상기 구리 베이스(10)의 두께가 1.5t일 때 상기 동박의 두께는 0.035t로 형성하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 구리 베이스의 상면에 적층된 프리프레그를 정해진 열과 압력으로 압착 도포하는 라미네이트 단계(S105)는,

구리 베이스의 상면에 적층된 프리프레그 즉, 절연층과 동박을 정해진 열과 압력으로 압착하는 단계로서, 여기서 정해진 열과 압력은 일 예로 150℃온도로 3~6시간으로서 이러한 열과 압력의 조건은 필요에 따라 변경 가능하다.

다음, 상기 LED 패턴 이미지가 형성된 영역을 제외한 다른 영역의 프리프레그층을 파괴하는 단계(S106)는,

구리 베이스의 상면에 형성된 프리프레그층에서 LED 패턴 이미지가 형성된 영역을 제외한 다른 영역을 파괴하는 것으로, 샌드 블라스트를 이용하여 해당 영역을 절삭하여 파괴하는 단계이다.

여리서 샌드 블라스트는 노즐에서 연마재를 분사하여 소재 표면을 다듬거나 절삭하는 가공 방법으로서, 사용하는 연마재는 종래에는 주로 모래를 사용하였으나, 알루미나(산화 알루미늄), 탄화 규서 등의 세라믹 분말, 글래스 비드, 플라스틱 파우더 등 다양한 연마재를 사용할 수 있다.

또한, 연마재와 물을 혼합한 뒤 노즐에서 분사하여 가공하는 습식 샌드블라스트와 에어를 이용해 연마재만 노즐에서 분사하여 가공하는 건식 샌드블라스트가 있고, 본 발명에서는 사용 중 정전기가 발생하지 않고 상대적으로 표면이 매끄럽게 다듬어지는 장점을 갖는 습식 샌드블라스트를 사용할 수 있다.

다음, 빛을 받지 않은 부분인 Monomer(미경화 단량체)부분을 벗겨내는 현상 단계(S107)는, 상기 구리 베이스에 남아 있는 LED 패턴 영역의 프리프레그에서 Monomer 부분을 제거하는 단계이다.

그리고, 다음의 외형 가공단계(S108)는, 기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 단계로서, 테두리나 일부를 절개하는 등의 가공이 진행된다.

다음, 완성된 제품의 품질을 검사하는 단계(S110)는, PCB를 검사하는 단계로서, 제품의 Solder mask open 회로에 동일한 위치로 배열된 도전금속 핀들을 접점시킨 상태에서 각각의 핀에 전류를 통하여 해당 제품의 회로결손 여부를 테스트하는 BBT(Bare Board Test)방법이 사용된다.

다음으로 표면에 산화방지 및 SMT 용이성을 위해 활용영역 표면을 코팅하여 표면저항층을 형성하는 표면처리 단계()를 통해 본 발명의 제1실시예에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB가 제조된다.

한편, 제2실시예에서는,

상기 절연층(21)의 상면에 적층되는 동박(22);과,

상기 제2실시예에서는 구리 베이스(10)의 일면에 LED 패턴(200)이 배치되는 영역을 따라 에칭하는 단계(S201)가 구비되는데, 여기서 에칭은 금속의 표면에 화학 약품을 도포하여 그 표면을 처리하는 것이다. 이러한 에칭 즉 구리의 표면을 에칭하는 방법 및 에칭용 용액은 대한민국 등록특허 제10-1752945호(구리 및 구리 합금의 에칭 방법) 등에 공개되어 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 4는 상기 제2실시예에 따른 구리 베이스의 메탈 PCB의 제조 단계를 도시한 것으로,

기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 외형 가공단계(S208)와,

산화방지 및 SMT 용이성을 위해 활용영역 표면을 코팅하는 표면처리 단계(S210)를 포함한다.

이러한 제2실시예는 제1실시예에 비해 구리 베이스의 표면을 에칭하는 단계(S203)가 선행되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 에칭된 영역은 프리프레그가 적층되는 높이만큼 산화되기 때문에 에칭 영역 위에 LED 패턴(200)이 배치되면 LED 패턴(200)의 저면이 프리프레그(20)와 노출된 구리 베이스(10)에 직접 맞닿아 방열 효율이 상승하는 효과가 있다.

상기 제2실시예에서 제1실시예와 중복되는 단계에 대한 설명은 생략하였다.

상기 제1실시예와 제2실시예는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 서로 다른 형태가 되는데, 제1실시예의 경우 프리프레그가 구리 베이스로부터 상방으로 돌출된 형태가 되고, 제2실시예는 구리 베이스에 프리프레그가 안치되는 요홈이 형성되어 프리프레그의 상면과 구리 베이스의 상면이 동일한 높이를 가지도록 형성된다.

이러한 차이는 본 발명에 결합되는 LED 패턴의 종류에 따라 선택적으로 사용 가능한 것으로, LED 패턴의 저면이 돌출된 형태이면 제1실시예가 사용되고, LED 패턴의 저면이 편평한 형태이면 제2실시예가 사용될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1, 1' : 구리 베이스를 활용한 메탈 PCB
10 : 구리 베이스
11 : 삽입공 12 : 걸림부
20 : 프리프레그
21 : 절연층 22 : 동박
23 : 표면저항층
30 : 보강재
31 : 걸림턱

Claims

구리 베이스(10);와
상기 구리 베이스(10)에 적층되는 프리프레그(20)를 포함하고,
상기 구리 베이스(10)는,
열전도도가 400W/M·K인 구리(CU)로 형성되며,
상기 구리 베이스(10)에 복수개의 삽입공(11)을 천공하고, 상기 삽입공(11)에 알루미늄 합금으로 형성된 보강재(30)를 더 배치하는 것을 특징으로 하는 구리 베이스의 메탈 PCB.
청구항 1에 있어서,
상기 프리프레그(20)는,
상기 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 절연층(21);과,
상기 절연층(21)의 상면에 적층되는 동박(22);과,
상기 동박(22)의 상면에 적층되는 표면저항층(23);을 포함하고,
상기 구리 베이스(10)에 적층된 후 LED 패턴(200)이 배치되는 영역을 제외한 영역의 프리프레그(20)는 파괴하여 상기 구리 베이스(10)가 외부로 노출되도록 한 것을 특징으로 하는 구리 베이스의 메탈 PCB.
청구항 1에 있어서,
상기 프리프레그(20)는,
상기 구리 베이스(10)의 일면을 LED 패턴(200)이 배치되는 영역을 따라 에칭(etching)하고,
에칭된 상기 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 절연층(21);과,
상기 절연층(21)의 상면에 적층되는 동박(22);과,
상기 동박(22)의 상면에 적층되는 표면저항층(23);을 포함한 것을 특징으로 하는 구리 베이스의 메탈 PCB.
삭제
구리를 이용하여 형성된 베이스를 소정 크기 및 길이로 재단하여 준비하는 단계(S101)와,
준비된 구리 베이스에 LED(회로) 패턴 또는 기구용 홀을 가공하는 드릴 공정 단계(S102)와,
상기 구리 베이스의 상면에 LED 패턴 이미지를 형성하는 단계(S103)와,
상기 구리 베이스의 상면에 프리프레그를 적층(인쇄)하는 단계(S104)와,
상기 구리 베이스의 상면에 적층된 프리프레그를 정해진 열과 압력으로 압착 도포하는 라미네이트 단계(S105)와,
상기 LED 패턴 이미지가 형성된 영역을 제외한 다른 영역의 프리프레그층을 파괴하는 단계(S106)와,
빛을 받지 않은 부분인 Monomer(미경화 단량체)부분을 벗겨내는 현상 단계(S107)와,
기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 외형 가공단계(S108)와,
BBT(Bare Board Test)검사 방법을 통해 품질을 검사하는 단계(S109)와,
산화방지 및 SMT 용이성을 위해 활용영역 표면을 코팅하는 표면처리 단계(S110)를 포함한 것을 특징으로 하는 구리 베이스의 메탈 PCB 제조방법.
구리 베이스를 소정 크기 및 길이로 재단하여 준비하는 단계(S201)와,
준비된 구리 베이스에 LED(회로) 패턴 또는 기구용 홀을 가공하는 드릴 공정 단계(S202)와,
상기 구리 베이스의 일면을 LED 패턴이 배치되는 영역을 따라 에칭하는 단계(S203)와,
상기 구리 베이스의 상면에 LED 패턴 이미지를 형성하는 단계(S204)와,
상기 구리 베이스의 상면에 프리프레그를 적층(인쇄)하는 단계(S205)와,
상기 구리 베이스의 상면에 적층된 프리프레그를 정해진 열과 압력으로 압착 도포하는 라미네이트 단계(S206)와,
빛을 받지 않은 부분인 Monomer(미경화 단량체)부분을 벗겨내는 현상 단계(S207)와,
기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 외형 가공단계(S208)와,
BBT(Bare Board Test)검사 방법을 통해 품질을 검사하는 단계(S209)와,
산화방지 및 SMT 용이성을 위해 활용영역 표면을 코팅하는 표면처리 단계(S210)를 포함한 것을 특징으로 하는 구리 베이스의 메탈 PCB 제조방법.