KR102536636B1 - 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법 - Google Patents

세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브 분말이 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 에폭시 수지를 이용하여 동박적층판을 제조할 수 있도록 함으로써 방열성을 향상시키고, 휨 또는 열팽창으로 인한 치수 변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 소재간 절연저항성을 향상시킴으로써 다층 동박적층판에도 적용될 수 있는 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법{Copper clad laminate manufacturing method using ceramized aluminum oxide powder and carbon nanotube}
본 발명은 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브 분말이 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 에폭시 수지를 이용하여 동박적층판을 제조할 수 있도록 함으로써 방열성을 향상시키고, 휨 또는 열팽창으로 인한 치수 변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 소재간 절연저항성을 향상시킴으로써 다층 동박적층판에도 적용될 수 있는 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 전기, 전자 제품들은 나날이 경박단소(輕薄短小)화 되고 있고, 이러한 전기, 전자 제품들에 반도체, 통신회로, LED, 배터리 등의 부품 사용이 일반화되면서 이러한 부품들에서 발생되는 열로 인해 제품의 수명이 짧아지는 문제점이 대두되고 있다.
또한, 데이터 처리용량의 증가로 인한 발열은 스마트기기와 같은 전기, 전자 제품들의 기능을 저하시키고, OLED, QLED 등 디스플레이 제품의 경우에도 발열문제가 이슈화되고 있어 마이크로프로세서의 발열량을 줄이는 연구와 함께, 흔히 원판이라 불리는 동박적층판(CCL; Copper Clad Laminate)의 내열성 및 방열성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일례로, LED 조명에 주로 사용되는 메탈 원판(MCCL)의 경우, 기존의 에폭시 원판(CCL)에 비해 방열 성능이 우수하다는 장점이 있지만, 열팽창에 따른 치수 변형 문제 및 원판의 두께 방향, 즉 수직 방향으로의 방열성 확보가 어렵다는 단점이 있고, 철로 형성된 원판이므로 쇼트, 합선 발생 문제로 인해 홀속 도금이 불가능하므로 다층 원판(MLB)에는 적용이 불가능하다는 문제점이 있다.
그리고, 열전도도가 높은 금속 소재 중 순동과 알루미늄을 금속판 가공 방식으로 가공하여 여러 형태의 원판(CCL)을 제조하는 방법이 사용되고 있는데, 이와 같은 금속판 성형 기판의 경우 내전압에 대한 보장이 없을 뿐만 아니라, 기판 특성상 작은 충격이 가해지더라도 뒤틀림 또는 휨이 발생되어 원판(CCL)이 쉽게 변형될 수 있는 단점이 있다.
또한, 상기 방식에 의해 제조되는 원판(CCL)은 대부분 중간에 프리프레그층이 삽입되는데, 상기 프리프레그층은 비열의 해소를 방해하므로 단시간 내에 비열이 배출되기 어렵고, 그에 따라 기판 상의 부품 수명이 짧아짐은 물론 변형 등으로 인해 방열성이 저하되는 문제점도 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 최근에는 열전도도가 높은 금속에 탄소나노소재를 코팅시키는 방식에 의해 방열성을 향상시킬 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있는데, 일례로 대한민국 등록특허공보 제10-1704793호에는 에폭시 수지 조성물을 이용한 회로기판과 그 제조방법이 게재되어 있다.
상기 종래기술은 에폭시수지 혼합물, 경화제 및 무기충진제를 포함하는 에폭시수지 조성물을 PET필름 위에 코팅하여 제조한 제1 및 제2방열시트층의 상부에 각각 제1 및 제2유리섬유층을 적층한 후 그 상부에 동박층을 접합하여 회로기판을 제조한 것에 그 특징이 있으나, 동박층으로부터 전달되는 열이 유리섬유층에 의해 차단되므로 방열성이 떨어지게 되는 단점이 있다.
또한, 상기 종래기술은 제2방열시트층에 포함된 알루미늄 분말이 제2유리섬유층의 사이로 통과될 수 있으므로 동박층과 접촉될 경우 전기쇼트가 발생될 위험이 있을 뿐만 아니라, 순수 유리섬유를 사용할 경우 내전압, 즉 절연성이 떨어지므로 다층 원판의 제조에는 사용될 수 없는 단점도 있다.
한편, 그 밖의 종래의 동박적층판들도 대부분 알루미늄 등의 금속 성분을 포함하고 있는데, 금속 분말과 같은 금속 성분이 포함될 경우 쇼트, 합선 등의 위험이 있으므로, 금속 성분을 사용하지 않고서도 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 동박적층판에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1704793호(2017. 02. 08. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 세라믹화한 산화알루미늄(Al2O3) 분말과 에폭시수지에 탄소나노튜브 분말을 분산 처리한 복합소재를 이용하여 동박적층판(CCL)을 제조할 수 있도록 함으로써 수평 방향은 물론 수직 방향으로의 방열 성능을 향상시키고, 내전압과 소재 간 절연성을 향상시킴으로써, 다층 구조를 포함하는 다양한 동박적층판을 제조할 수 있도록 하는 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 메쉬 구조의 패브릭에 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브 분말 및 에폭시를 함침시킨 방열시트를 사용하여 방열성을 향상시킴은 물론 얇은 두께로도 고열에 의한 휨 또는 열팽창으로 인한 치수변형을 방지할 수 있도록 하는 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
탄소나노튜브가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄(Al2O3) 분말과 에폭시를 포함하는 방열층과, 상기 방열층에 접합되는 동박회로층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 방열층은 절연 및 접착 역할을 동시에 수행하는 열방출성 방열시트로 이루어지고, 상기 동박회로층은 방열층의 상면과 하면에 각각 접합되는 제1 및 제2동박회로층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상면과 하면에 제1 및 제2동박회로층이 각각 접합되는 방열층이 상,하 방향으로 두 개 이상 접합된 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 열방출성 방열시트는 세라믹화한 산화알루미늄 분말 및 탄소나노튜브와 열경화성 수지를 혼합 분산하여 조성한 레진을 패브릭에 함침한 후 이형필름 위에 코팅하여 반경화 시트 형태로 가공한 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법은,
동박적층판의 제조방법에 있어서, 세라믹화한 산화알루미늄 분말, 탄소나노튜브 및 에폭시를 포함하는 레진을 제조하는 레진 제조단계와, 상기 레진을 패브릭에 함침시킨 후 이형필름 위에 코팅시켜 반경화 시트 형태의 방열층을 형성시키는 방열층 제조단계 및 상기 방열층에 동박회로층을 형성시키는 동박회로층 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 레진 제조단계는, 세라믹화한 산화알루미늄 재질을 입도가 20 ~ 25㎛인 분말 형상으로 제조하는 산화알루미늄 분말 제조단계와, 상기 세라믹화한 산화알루미늄 분말에 분말 형태의 탄소나노튜브를 삽입시키는 탄소나노튜브 삽입단계 및 탄소나노튜브가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말을 에폭시 수지와 혼합 분산하여 레진을 형성시키는 혼합분산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레진 제조단계는, 세라믹화한 산화알루미늄 재질을 입도가 20 ~ 25㎛인 분말 형상으로 제조하는 산화알루미늄 분말 제조단계와, 상기 세라믹화한 산화알루미늄 분말에 분말 형태의 탄소나노튜브와 에폭시 수지를 혼합시킨 후 분산처리하는 탄소나노튜브 삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 동박회로층 접합단계에서는 방열층의 상,하면에 각각 동박회로층을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열층 제조단계에서는 두 개 이상의 반경화 시트 형태의 방열층을 형성시키고, 상기 동박회로층 접합단계에서는 각각의 방열층의 상,하면에 각각 동박회로층을 형성시킨 후, 상,하면에 동박회로층에 형성된 방열층을 서로 접합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 탄소나노튜브가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말을 이용하여 동박적층판을 제조할 수 있도록 함으로써 수평 방향은 물론 수직 방향으로의 방열 성능을 향상시키고, 내전압과 소재 간 절연성을 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 패브릭에 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브 분말 및 에폭시를 함침시키는 방식에 의해 방열층을 가공함으로써 얇은 두께로도 고열에 의한 휨 또는 열팽창으로 인한 치수 변형을 방지할 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 금속 분말을 사용하지 않고서도 기존의 프리프레그층, 방열층 및 접착층을 하나로 통합시킨 구조의 동박적층판을 제조할 수 있으므로 전체적인 구조를 간소화시킬 수 있고, 쇼트, 합선 등의 발생 위험을 원천적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 얇은 두께로 인해 초박판 형태의 동박적층판은 물론 양면이나 다층 구조의 동박적층판의 제조에도 사용될 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 본 발명에 사용되는 탄소나노튜브가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말을 개념적으로 나타낸 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판 및 그 제조방법의 다양한 실시예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 동박적층판의 제조과정을 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명에 의해 제조된 동박적층판의 일실시예를 나타낸 부분 확대 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브 분말을 이용한 동박적층판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 사용되는 탄소나노튜브가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 동박적층판의 제조과정을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 6은 도 5에 나타낸 본 발명에 의해 제조된 동박적층판의 일실시예를 나타낸 부분 확대 단면도이다.
본 발명은 탄소나노튜브 분말이 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 에폭시 수지를 이용하여 동박적층판을 제조할 수 있도록 함으로써 방열성을 향상시키고, 휨 또는 열팽창으로 인한 치수 변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 소재간 절연저항성을 향상시킴으로써 다층 동박적층판에도 적용될 수 있는 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 세락믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판(100)(이하, '동박적층판(100)'이라 한다)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 방열층(110)과 동박회로층(120)을 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 방열층(110)은 동박적층판(100)에 강성을 부여하는 역할을 함과 동시에 동박적층판(100)에서 발생하는 열을 방출시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 방열층(110)으로는 도 에 나타낸 바와 같이, 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄(Al2O3) 분말(10)이 사용될 수 있다.
즉, 기존의 탄소나노튜브가 부착된 알루미늄 분말의 경우, 열전도도가 우수하여 방열성을 향상시킬 수는 있으나, 내전압 및 절연성이 떨어지므로 양면 동박적층판(100')이나 다층 동박적층판(100")의 제조에는 사용이 어렵고, 금속인 알루미늄 분말이 떨어져 동박회로층과 접촉될 경우 쇼트나 합선 등이 발생될 위험이 있는 등의 단점이 있는 것임에 비해, 본 발명에서는 분말 형태의 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)을 사용하여 함으로써 방열성을 향상시킴은 물론, 내전압 및 전열성도 확보할 수 있도록 한 것에 그 특징이 있다.
이때, 상기 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)은 비금속이므로, 종래의 쇼트나 합선 등의 발생 위험을 원천적으로 방지할 수 있는 효과를 보일 수 있다.
상기 방열층(110)은 탄소나노튜브(20)가 삽입된 형태의 입도가 약 20 ~ 25㎛인 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)을 열경화성 수지와 혼합 분산하여 레진의 형태로 조성하고, 이를 패브릭(fabric)에 함침시킨 후 콤마코터를 이용하여 이형필름 상에 약 0.05 ~ 0.15mm의 두께로 코팅시킴으로써 반경화 시트 형태로 형성될 수 있는데, 이와 같이 형성된 방열층(110)은 메쉬 구조의 패브릭 격자 사이로 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)이 포함되어 방열성이 향상될 수 있다.
이때, 상기 방열층(110)의 두께가 0.05mm 미만이 되면 방열층(110)의 두께가 너무 얇아 방열성 및 강성 등이 떨어지게 되고, 방열층(110)의 두께가 0.15mm를 초과하는 경우에는 전체적인 동박적층판(100)의 두께가 두꺼워질 수 있으므로 다층 원판의 제조가 어렵게 되는 단점이 있다.
상기와 같이 시트 형상으로 이루어지는 방열층(110)은 방열 기능은 물론 절연 및 접착 기능을 동시에 수행할 수 있는데, 이는 접착성이 우수한 에폭시수지와 방열성 및 절연성이 우수한 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)을 포함하고 있기 때문이다.
즉, 종래의 동박적층판에 사용되는 접착층은 금속분말 사이의 전기적 간섭으로 인해 충분한 절연저항 및 내전압을 확보할 수 없어 양면 동박적층판(100')이나 다층 동박적층판(100")을 제조할 수 없었던 문제점이 있던 것임에 비해, 본 발명에서는 기존의 접착층으로 사용되던 에폭시와 방열성은 물론 절연성 및 내전압이 우수한 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)을 혼합 분산하여 패브릭에 함침시킨 후 반경화 시트 형태의 방열층(110)을 형성시킴으로써 기존의 동박적층판에 포함되어 있던 프리프레그층과 방열층 및 접착층의 역할을 하나의 방열층(110)에서 모두 수행할 수 있도록 함으로써 기본적인 강성 확보는 물론, 방열, 전열 및 접착 역할을 동시에 수행할 수 있도록 구성된 것이다.
상기와 같이 반경화 시트 형태로 가공된 약 0.05 ~ 0.15mm 두께의 방열층(110)은 약 3W/mK 정도의 수직방향 열전도율을 갖게 되는데, 그에 따라 전체적인 동박적층판(100)의 두께를 보다 얇게 할 수 있음은 물론 다층 원판의 제조에도 사용될 수 있게 된다.
다음, 상기 동박회로층(120)은 회로 역할을 하는 것으로, 동박을 방열층(110)의 상면 또는 하면에 접합시키는 방식에 의해 형성되는데, 방열층(110)과 동박회로층(120)을 적층시킨 상태에서 열압착 경화시키는 방식에 의해 형성될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 동박적층판(100)은 양면 동박적층판(100') 또는 다층 동박적층판(100")으로도 사용될 수 있는데, 먼저 상기 양면 동박적층판(100')은 도 3에 나타낸 바와 같이, 방열층(110)의 상면과 하면에 각각 제1 및 제2동박회로층(122,124)이 접합되는 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2동박회로층(122,124)은 전술한 동박회로층과 동일한 구성으로, 배선면이 제1동박회로층(122)과 제2동박회로층(124)의 두 면, 즉 방열층(110)의 상면과 하면에 모두 형성된 것에 그 특징이 있다.
또한, 상기 다층 동박적층판(100")은 상면과 하면에 제1 및 제2동박회로층(122,124)이 각각 접합되는 방열층(110)이 상,하 방향으로 두 개 이상 접합된 다층 구조로 이루어진 것으로, 일례로 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2방열층(112,114)과, 제1 내지 제3동박회로층(122,124,126)을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제1방열층(112)의 상면과 하면에 각각 제1 및 제2동박회로층(122,124)이 접합 형성되고, 상기 제1동박회로층(122)의 상부 또는 제2동박회로층(124)의 하부에 구비되는 제2방열층(114)이 접합 형성되며, 상기 제2방열층(114)의 상부 또는 하부에는 제3동박회로층(126)이 접합 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2방열층(112,114)과, 제1 내지 제3동박회로층(122,124,126)은 전술한 방열층(110)과 동박회로층(120)의 구성과 동일할 수 있으며, 마찬가지 방식으로 3개 이상의 방열층(110)과 4개 이상의 동박회로층(120) 즉, 배선면을 갖는 다층 동박적층판(100")을 제조할 수도 있다.
즉, 전술한 바와 같이 프리프레그층, 방열층 및 접착층을 포함하는 종래의 동박적층판의 경우, 전체적인 제조 공정이 복잡함은 물론 각 층의 두께로 인해 다층 원판의 제조가 어려웠던 것에 비해, 본 발명에서는 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)과 에폭시를 포함하는 방열층(110)의 구성으로 인해 단일층으로 방열성은 물론 각 층간의 절연저항성을 확보할 수 있으면서도 두께를 최소화할 수 있으므로 상기와 같은 다층 동박적층판(100")의 제조가 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 동박적층판의 제조방법은 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 동박적층판(100)을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 레진 제조단계(S10), 방열층 제조단계(S20) 및 동박회로층 접합단계(S30)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 레진 제조단계(S10)는 분말 형태의 세라믹화한 산화알루미늄과 탄소나노튜브(20) 및 에폭시 수지를 포함하는 레진(resin)을 제조하는 단계로, 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 탄소나노튜브(20)를 삽입시킨 후 에폭시와 혼합 분산하는 과정을 통해 이루어질 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 레진 제조단계(S10)는 산화알루미늄 분말 제조단계(S12), 탄소나노튜브 삽입단계(S14) 및 혼합분산단계(S16)를 포함할 수 있는데, 상기 산화알루미늄 분말 제조단계(S12)는 세라믹화한 산화알루미늄 재질을 분말 형태로 제조하는 단계로, 세라믹화한 산화알루미늄을 볼밀 등의 분쇄기를 이용하여 입도가 약 20 ~ 25㎛인 분말 형상으로 제조함으로써 동박적층판(100) 내부의 충진율을 향상시킬 수 있도록 한다.
다음, 상기 탄소나노튜브 삽입단계(S14)는 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 분말 형태의 탄소나노튜브(20)를 삽입시키는 단계로, 상기 탄소나노튜브(20)는 열팽창을 흡수하는 동시에 열을 전도하여 열팽창으로 인한 치수 변형을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 온도 상승에 의한 치수 변형을 방지하기 위하여 TG점, 즉 유리전이온도가 850℃인 나노백색수지 2.3%를 첨가하고, 접착력을 강화하기 위한 촉매제 0.5%를 가미하며, 핫프레스를 통한 완전경화상태를 형성하기 위한 반건조형태에서 촉기(반건조상태) 형성을 위한 분말형 수지 0.22%를 첨가할 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브(20)를 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 삽입시키는 방법으로는 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)의 표면에 분말 형태의 탄소나노튜브(20)를 분산하여 볼밀로 삽입시키는 방법을 사용할 수 있는데, 이와 같은 방법은 공지된 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음, 상기 혼합분산단계(S16)는 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)을 에폭시 수지와 혼합 분산하여 레진을 조성하는 단계로, 상기 에폭시 수지는 전술한 바와 같이 절연성 및 접착성을 부여하는 역할을 할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 레진 제조단계(S10)를 단순화시킴으로써 공정에 소요되는 시간을 보다 단축시킬 수 있는데, 이러한 레진 제조단계(S10)는 산화알루미늄 분말 제조단계(S12')와 탄소나노튜브 삽입단계(S14')의 두 단계로 이루어질 수 있다.
먼저, 상기 산화알루미늄 분말 제조단계(S12')는 전술한 실시예와 동일한 것으로, 동박적층판(100) 내부의 충진율 향상을 위해 세라믹화한 산화알루미늄 재질을 볼밀 등의 분쇄기를 이용하여 입도가 20 ~ 25㎛인 분말로 제조한다.
다음, 상기 탄소나노튜브 삽입단계(S14') 또한 전술한 실시예와 마찬가지로 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 분말 형태의 탄소나노튜브(20)를 삽입시키기 위한 과정으로, 본 실시예에서는 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 분말 형태의 탄소나노튜브(20)와 에폭시 수지를 혼합시킨 후 약 2시간 동안 분산시킴으로써 탄소나노튜브(20)가 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 삽입될 수 있도록 함으로써 전술한 실시예에서의 혼합분산단계(S16)를 생략할 수 있다.
이때, 상기 에폭시 수지는 탄소나노튜브(20)가 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 삽입될 수 있는 역할을 함과 동시에 희석제로도 사용되어 탄소나노튜브(20)를 분산시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)과 에폭시 수지 및 탄소나노튜브(20)의 혼합비는 약 7~7.5 : 2 : 0.5~1.0 정도이고, 상기 혼합비로 혼합된 혼합물을 약 2시간 동안 분산시키면 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)을 얻을 수 있게 된다.
상기와 같이 상기 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)과 에폭시 수지 및 탄소나노튜브(20)의 혼합비를 한정한 이유는, 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)의 함량이 모자라면 강성과 방열성이 저하되고, 함량이 상기 범위를 초과하는 경우 다른 성분들의 함량이 줄어들어 원하는 특성, 즉 접합성 및 절연성 등의 특성이 나타나지 않을 수 있기 때문이다.
또한, 상기 에폭시 수지의 함량이 상기 함량에 미달되는 경우 접합성 및 탄소나노튜브(20)의 분산성이 저하되어 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)에 탄소나노튜브(30)의 삽입이 잘 이루어지지 않을 수 있고, 상기 탄소나노튜브(20)의 함량이 상기 범위에 미달되는 경우 열전도성과 절연성 및 방열성이 저하될 우려가 있다.
다음, 상기 방열층 제조단계(S20)는 레진 제조단계(S10)에서 제조된 레진 조성물을 이용하여 반경화 시트 형상의 방열층(110)을 제조하는 단계로, 상기 레진 조성물을 패브릭에 함침시킨 후 이를 콤마코터를 이용하여 이형필름 위에 약 0.05 ~ 0.15mm의 두께로 코팅시킴으로써 반경화 시트 형상의 방열층(110)을 제조할 수 있다.
이에 따라, 에폭시 수지와 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)이 메쉬 구조를 이루는 패브릭의 격자 사이로 포함되어, 방열층(110)의 방열성은 물론 절연성 및 내전압을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 방열층(110)에 기존의 접착층으로 사용되던 에폭시 수지가 포함되어 있어 방열층(110)이 접착층의 기능을 동시에 수행할 수 있게 되고, 종래 동박적층판의 프리프레그층, 방열층 및 접착층의 기능을 동시에 수행하는 방열층(110)을 약 0.05 ~ 0.15mm의 얇은 두께로 제조할 수 있으므로 다층 동박적층판(100")의 제조가 가능하게 된다.
다음, 상기 동박회로층 접합단계(S30)는, 전술한 단계들에서 제조된 방열층(110)에 회로로 사용될 동박회로층(120)을 형성시키는 단계로, 방열층(110)에 동박을 회로의 형상으로 적층한 후 접합시킴으로써 동박적층판(100)을 제조할 수 있다.
이때, 상기 동박회로층(120)의 접합 형성에는 핫 프레스(hot press) 등의 열압착 경화방법이 사용될 수 있다.
또한, 상기 동박회로층 접합단계(S30)에서는 방열층(110)의 상면과 하면에 각각 동박회로층(120)을 형성시킬 수도 있는데, 방열층(110)의 상면과 하면에 각각 제1 및 제2동박회로층(122,124)을 적층시킨 상태에서 열압착 경화시킴으로써 양면 동박적층판(100')을 형성시킬 수 있다.
즉, 도 6은 상기와 같은 방식에 의해 제조된 양면 동박적층판(100')의 단면을 확대하여 나타낸 것으로, 방열층(110)의 내부에 탄소나노튜브(20)가 삽입되어 있는 상태를 확인할 수 있다.
그리고, 상기 방열층 제조단계(S20)에서는 두 개 이상의 반경화 시트 형태의 방열층(110)을 형성시키고, 상기 동박회로층 접합단계(S30)에서는 각각의 방열층(110)의 상,하면에 각각 동박회로층(120)을 형성시킨 후, 상,하면에 동박회로판이 형성된 방열층(110)들을 열압착 경화에 의해 상,하 방향으로 서로 접합시키는 방식에 의해 다층 동박적층판(100")을 제조할 수도 있다.
예를 들면, 상기 방열층 제조단계(S20)에서는 제1 및 제2방열층(112,114)을 제조하고, 상기 동박회로층 접합단계(S30)에서는 하부로부터, 제2동박회로층(124), 제1방열층(112), 제1동박회로층(122), 제2방열층(114) 및 제3동박회로층(126)을 순서대로 적층시킨 상태에서 열압착 경화시킴으로써 도 4에 나타낸 바와 같은 다층 동박적층판(100")을 제조할 수 있다.
이때, 한 번의 열압착 경화에 의해 전체 층을 접합시키기가 어려운 경우에는 전술한 바와 같이 동박회로층(120)을 방열층(110)에 먼저 접합시킨 상태에서 열압착 경화를 진행하거나 두 번 이상의 열압착 경화 과정을 통해 전체 층을 접합시킬 수도 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판(100) 및 그 제조방법에 의하면, 탄소나노튜브(20)가 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)을 이용하여 동박적층판(100)을 제조할 수 있도록 함으로써 수평 방향은 물론 수직 방향으로의 방열 성능을 향상시키고, 내전압과 소재 간 절연성을 향상시킬 수 있고, 패브릭에 세라믹화한 산화알루미늄 분말(10)과 탄소나노튜브(20) 분말 및 에폭시를 함침시키는 방식에 의해 방열층(110)을 가공함으로써 얇은 두께로도 고열에 의한 휨 또는 열팽창으로 인한 치수 변형을 방지할 수 있으며, 금속 분말을 사용하지 않고서도 기존의 프리프레그층, 방열층 및 접착층을 하나로 통합시킨 구조의 동박적층판(100)을 제조할 수 있으므로 전체적인 구조를 간소화시킬 수 있고, 쇼트, 합선 등의 발생 위험을 원천적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 얇은 두께로 인해 초박판 형태의 동박적층판(100)은 물론 양면이나 다층 구조의 동박적층판(100',100")의 제조에도 사용될 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브 분말이 삽입된 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 에폭시 수지를 이용하여 동박적층판을 제조할 수 있도록 함으로써 방열성을 향상시키고, 휨 또는 열팽창으로 인한 치수 변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 소재간 절연저항성을 향상시킴으로써 다층 동박적층판에도 적용될 수 있는 세라믹화 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법에 관한 것이다.
10 : 세라믹화 산화알루미늄 분말 20 : 탄소나노튜브
100 : 동박적층판 100' : 양면 동박적층판
100" : 다층 동박적층판 110 : 방열층
112 : 제1방열층 114 : 제2방열층
120 : 동박회로층 122 : 제1동박회로층
124 : 제2동박회로층 126 : 제3동박회로층
S10 : 레진 제조단계 S12,S12': 산화알루미늄분말 제조단계
S14, S14 : 탄소나노튜브 삽입단계 S16 : 혼합분산단계
S20 : 방열층 제조단계 S30 : 동박회로층 접합단계

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 동박적층판의 제조방법에 있어서,
    세라믹화한 산화알루미늄 분말, 탄소나노튜브 및 에폭시를 포함하는 레진을 제조하는 레진 제조단계와,
    상기 레진을 패브릭에 함침시킨 후 이형필름 위에 코팅시켜 반경화 시트 형태의 방열층을 형성시키는 방열층 제조단계 및
    상기 방열층에 동박회로층을 형성시키는 동박회로층 접합단계를 포함하고,
    상기 레진 제조단계는,
    세라믹화한 산화알루미늄 재질을 입도가 20 ~ 25㎛인 분말 형상으로 제조하는 산화알루미늄 분말 제조단계와,
    상기 세라믹화한 산화알루미늄 분말에 분말 형태의 탄소나노튜브와 에폭시 수지를 혼합시킨 후 분산처리하는 탄소나노튜브 삽입단계를 포함하되,
    상기 탄소나노튜브 삽입단계에서는 온도 상승에 의한 치수 변형을 방지하기 위한 유리전이온도가 850℃인 나노백색수지와, 접착력 강화를 위한 촉매제 및 반건조형태에서의 촉기 형성을 위한 분말형 수지가 첨가되는 것을 특징으로 하는 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 동박회로층 접합단계에서는 방열층의 상,하면에 각각 동박회로층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 방열층 제조단계에서는 두 개 이상의 반경화 시트 형태의 방열층을 형성시키고,
    상기 동박회로층 접합단계에서는 각각의 방열층의 상,하면에 각각 동박회로층을 형성시킨 후, 상,하면에 동박회로층에 형성된 방열층을 서로 접합시키는 것을 특징으로 하는 세라믹화한 산화알루미늄 분말과 탄소나노튜브를 이용한 동박적층판의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101704793B1 (ko) * 2016-07-12 2017-02-08 김인섭 에폭시 수지 조성물을 이용한 회로기판과 그 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100925189B1 (ko) * 2007-07-09 2009-11-06 삼성전기주식회사 방열 인쇄회로기판 및 그 제조방법
KR100985849B1 (ko) * 2008-11-18 2010-10-08 한점열 세라믹 인쇄회로기판의 원판 및 그 제조방법
KR101205503B1 (ko) * 2010-04-27 2012-11-27 나노캠텍주식회사 열전도성 방열시트용 수지 조성물, 이를 이용한 방열시트 및 동박적층판
KR102277004B1 (ko) * 2019-08-16 2021-07-14 임홍재 산화 피막 알루미늄 분말을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101704793B1 (ko) * 2016-07-12 2017-02-08 김인섭 에폭시 수지 조성물을 이용한 회로기판과 그 제조방법

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