KR102539846B1

KR102539846B1 - 동베이스 기판의 제조방법

Info

Publication number: KR102539846B1
Application number: KR1020220050345A
Authority: KR
Inventors: 박승주
Original assignee: 주식회사 환이테크
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-06-08

Abstract

본 발명의 방열성능이 향상된 차량용 LED 기판의 부품으로 이용되는 동베이스 기판은 구리 베이스(10); 상기 구리 베이스(10)에 적층되는 프리프레그(20)를 포함하고, 상기 구리 베이스(10)는 열전도도가 400W/M·K인 구리(CU)로 형성되며, 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 노출되는 것을 특징으로 한다.

Description

동베이스 기판의 제조방법{Method for manufacturing copper base substrate}

본 발명은 방열성능이 향상된 차량용 LED 기판의 부품으로 이용되는 동베이스 기판에 관한 것이다.

최근 자동차 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.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방열성능이 향상된 차량용 LED 기판의 부품으로 이용되는 동베이스 기판을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판은 구리 베이스(10); 상기 구리 베이스(10)에 적층되는 프리프레그(20)를 포함하고, 상기 구리 베이스(10)는 열전도도가 400W/M·K인 구리(CU)로 형성되며, 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 노출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

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 열전도율이 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.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 동베이스 기판을 나타낸 예시도이고,
도 2는 본 발명의 동베이스 기판의 제조방법을 나타낸 예시도이고,
도 3은 본 발명의 동베이스 기판의 특정 부분을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 동베이스 기판의 구리 베이스가 전처리 작업되는 프레스기의 정면도이고,
도 5는 본 발명의 본 발명의 동베이스 기판의 구리 베이스가 전처리 작업되는 프레스기의 측면도이고,
도 6은 본 발명의 본 발명의 동베이스 기판의 구리 베이스가 전처리 작업되는 프레스기의 가이드블록과 테이블의 확대도이고,
도 7은 본 발명의 본 발명의 동베이스 기판의 구리 베이스가 전처리 작업되는 프레스기의 테이블의 평면도이고,
도 8과 도 9는 본 발명의 본 발명의 동베이스 기판의 구리 베이스가 전처리 작업되는 프레스기의 가이드블록과 테이블 사이에 스프링이 내설된 상태 단면도이다.
도 10은 본 발명의 본 발명의 동베이스 기판의 구리 베이스가 전처리 작업되는 프레스기의 변형례의 작동상태도이다.

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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

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 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

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

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기판의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 동베이스 기판(101)은 구리 베이스(110);와 상기 구리 베이스(110)에 적층되는 프리프레그(120)를 포함한다.

상기 구리 베이스(110)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(110)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(110)에 복수개의 삽입공(111)을 천공하고, 상기 삽입공(111)에 알루미늄 합금으로 형성된 보강재(130)를 배치할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 구리 베이스(110)의 좌우 양측과 중앙에 복수의 삽입공(111)을 천공하고, 상기 삽입공(111)에 알루미늄 합금으로 형성된 막대 형상의 보강재(130)를 삽입한다.

이 때, 상기 삽입공(111)의 단부에는 삽입된 보강재(130)의 이탈을 방지하기 위한 걸림부(112)가 더 형성되는데, 상기 걸림부(112)는 삽입공(111)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 가지도록 형성되고, 상기 보강재(130)의 선단부는 외측으로 돌출된 걸림턱(131)이 형성된다.

상기 보강재(130)는 삽입공(111)에 삽입시 걸림턱(131)이 압축된 상태로 삽입되고, 걸림부(112)에 삽입되면 걸림턱(131)이 복원된 후 단부가 걸림부(112)에 걸쳐짐으로써 외부로 이탈이 방지된다.

또한, 상기 보강재(130)의 선단부는 반구형으로 이루어질 수 있는데, 이를 통해 걸림부(112)와 보강재(130)의 선단부 사이에 공기가 체류하는 공간이 형성되어 전달된 열이 공기와 접촉되도록 함으로써 방열 효과를 상승시킬 수 있다.

그리고, 상기 보강재(130)의 외면은 연속적인 요철부(132)가 형성될 수 있는데, 상기 요철부(132)를 통해 열전도도를 유지함과 동시에 공기와 접촉되는 공간을 형성함으로써 방열 효과를 상승시킬 수 있다.

한편, 상기 구리 베이스(110)는 하부 또는 측면에 복수개의 방열핀(미도시됨)이 배치될 수 있는 것으로, 상기 방열핀을 구리 베이스(110)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(110)에 결합하는 것이 바람직하다.

상기 방열핀의 결합을 위해 상기 구리 베이스(110)에는 일정 간격으로 다수개의 결합홈(미도시됨)이 형성되며, 상기 결합홈은 구리 베이스(110)에 길이 방향으로 연장 형성되고, 상기 방열핀의 일측 단부가 결합홈에 슬라이드 형태로 결합할 수 있다.

상기 프리프레그(120)는, 상기 구리 베이스(10)의 일면에 적층되는 것으로, 상기 구리 베이스(110)의 상면에 적층되는 절연층(121);과, 상기 절연층(121)의 상면에 적층되는 동박(122);과, 상기 동박(122)의 상면에 적층되는 표면저항층(123);을 포함한다.

상기 절연층(121)은 구리 베이스(10)의 상면에 적층되는 것으로, 상기 구리 베이스(110)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(121)을 제공한다.

이 때, 상기 절연층(121)은 상기 구리 베이스(110)의 두께가 1.4~1.6t일 때 0.160~0.070t로 형성되고, 동박(122)은 0.030~0.040t이며, 표면저항층(123)은 0.010~0.020t이다.

바람직하게는 구리 베이스(110)의 두께가 1.5t이고, 절연층(121)은 0.065t이며, 동박(122)은 0.035t이고, 표면저항층(123)은 0.015t로 형성된다.

여기서 t의 단위는 mm이다.

이러한 절연층(121)의 두께는 구리 베이스(110)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(122)은 구리를 얇은 플레이트 형태로 형성한 것으로, 바람직하게는 상기 구리 베이스(110)의 두께가 1.5t일 때 상기 동박의 두께는 0.035t로 형성한다.

여기서 동박(122)은 절연층(121)을 통해 전달되는 열을 외부로 방출하며, 상기 절연층(121)과 표면저항층(123) 사이에 배치되어 이들이 양면에 각각 결합되는 결합용 판재로 활용될 수 있다. 이를 위해 상기 동박(122)에는 다수개의 구멍이 천공되어 양면에 각각 결합되는 절연층(121)과 표면저항층(123)이 구멍을 통해 상호 접합되도록 함으로써 결합력을 향상시키고, 사용 중 발열에 의해 절연층(121)과 표면저항층(123)이 동박(122)으로부터 이격되더라도 상기 구멍을 통해 상호 접합된 부위는 결합이 유지될 수 있도록 한다.

상기 표면저항층(123)은 상기 동박(122)의 상면에 적층되는 것으로, 본 발명에서 상기 표면저항층(123)은 PSR(Photo Solder Resist)로 구성되며, 잉크 형태의 PSR을 상기 동박(122)의 상면에 도포한 후 경화시켜 형성한다.

여기서 표면저항층(123)을 도포하는 방법은 롤러를 이용한 롤링 방법 또는 분사노즐을 통해 분무 형태로 도포하는 방법 등 다양하게 구현될 수 있다.

본 발명의 동베이스 기판(101)에서는 상기 구리 베이스(110)의 상면에 적층되는 절연층(121);과, 상기 절연층(121)의 상면에 적층되는 동박(122);과, 상기 동박(122)의 상면에 적층되는 표면저항층(123);을 포함하고, 상기 구리 베이스(110)에 적층된 후 LED 패턴(200)이 배치되는 영역을 제외한 영역의 프리프레그(120)는 파괴하여 상기 구리 베이스(110)가 외부로 노출되도록 한다.

즉, 본 발명의 동베이스 기판(101)에서는 구리 베이스(110)의 상면에 절연층(121)과, 동박(122)과, 표면저항층(123)을 순서대로 적층하여 형성한 후 LED 패턴(200)이 배치될 영역을 제외한 부분의 프리프레그(120)는 파괴하여 구리 베이스(110)가 노출되도록 한다.

이를 통해, LED 패턴(200)이 배치된 영역은 표면저항층(123)과, 동박(122)과, 절연층(121)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.

본 발명의 구리 베이스의 메탈 PCB의 제조 단계는 도 2에 도시된 바와 같다.

먼저, 구리 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 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 Bit는 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.

여기서 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 베이스의메탈 PCB가 제조된다.

한편, 본 발명의 동베이스 기판(101)의 구리 베이스(110)는 상술한 단계 전에 아래의 프레스기에 의해 전처리 작업될 수 있다. 즉, 구리 베이스(110)는 구리플레이트 원자재가 아래의 프레스기에 의해 프레스 작업된 성형품일 수 있다.

프레스기는 정,역회전되는 작동모터(1)에 벨트(2)로 연결되어 상,하로 상부테이블(9)을 작동시키는 작동샤프트(4) 사이의 상부바디(3) 저면에 내부로 요홈(6)이 형성된 고정봉(5)을 착설하고 요홈(6)에 스프링(7)으로 넉아웃샤프트(8)를 탄지시켜 넉아웃샤프트(8)의 끝단이 상부테이블(9) 중앙의 관통공(10)에 관통되게 하고, 상부테이블(9)의 저면 후단 양측에 가이드포스트(11)를 고착시키고 가이드홈(12a)이 형성된 가이드(12)를 테이블(13)의 상면 후단 양측에 고착시켜 가이드포스트(11)가 가이드(12)의 가이드홈(12a)에 삽탈되게 하며, 가이드블록(15) 상면과 가이드블록(15) 위치의 테이블(13) 저면 4곳에 스프링홈(16a)과 스프링홈(16b)을 각각 형성하여 스프링(16)을 삽입 설치하여서 된 것이다.

이와 같이 된 프레스기는 작동모터(1)가 정,역회전되어 벨트(2)로 연결된 작동샤프트(4)가 하향 작동하면 저면에 상부금형(14a)이 장착된 상부테이블(9)이 하부로 이동되면서 상부금형(14a)이 테이블(13)장착된 하부금형(14b)과 접속되면서 프레스 작업이 이루어지면서 성형품이 성형된 후, 상부테이블(9)은 상부로 이동되는데 이때, 성형된 성형품은 상부금형(14a)에 붙은 상태로 상승하게 되고 일정 높이까지 상승되면 상부바디(3)의 고정봉(5)에 스프링(7)으로 탄지된 넉아웃샤프트(8)의 끝단이 상부테이블(9)의 관통공(10)을 관통하면서 상부금형(14a)에 붙은 성형품을 타발하여 성형품을 상부금형(14a)에서 분리하게 되는 것이다.

또한, 상부테이블(9)이 프레스작업을 위해 하부로 이동시 상부테이블(9)저면 후방 양측에 고착된 가이드포스트(11)는 하부금형(14b)이 장착된 테이블(13)의 상면 후단 양측에 고착된 가이드(12)의 가이드홈(12a)에 삽입되면서 상부테이블(9)이 정확하게 테이블(13)과 접속되게 되어 상부금형(14a)이 하부금형(14b)과 항상 정확하게 접속되며 프레스 작업이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상부테이블(9)이 하향하여 상부금형(14a)이 하부금형(14b)과 프레스 작업 시 상부금형(14a)에 의해 프레스작업이 이루어지며 상부금형(14a)의 압력이 하부금형(14b)이 장착된 테이블(13)에 전달되는데 이때 전달되는 압력은 베드(17)에서 충격을 흡수하고 스프링(7)힘에 의해 가이드샤프트(18)를 따라 테이블(13)이 다시 복원된다. 이 때, 테이블(13)과 베드(17)의 간격은 0.5mm이고 테이블(13)과 가이드블럭(15)과의 간격은 1mm이므로 테이블(13)은 0.5mm만큼 눌려져 베드(17)가 압력을 흡수하게 되는 것이다.

프레스기의 변형례에서는 스프링(7)이 이방향성 형상기억합금으로 형성될 수 있으며, 고정봉(5)의 내부에는 후술하는 접촉센서로부터 신호를 전달받아 스프링(7)의 온도를 변화시키는 온도조절장치(20, 일 예로, 가열기 또는 냉각기 또는 가열냉각기)가 내장될 수 있으며, 상부금형(14a)에는 상부테이블(9)이 상부로 이동된 다음 성형된 성형품의 접촉 여부를 감지하는 접촉센서(30, 일 예로, 로드셀 등)가 배치될 수 있다.

스프링(7)을 형성하는 형상기억합금은 이방향성 형상기억합금 스프링으로서 냉각 시 수축하였다가 가열 시 원래의 형상(상대적 팽창)으로 되돌아가도록 설정될 수 있다. 일 예로, 스프링(7)은 제1온도 미만에서 수축 상태를 가지고, 제1온도보다 높은 제2온도 이상에서 원래의 형상(상대적 팽창)으로 되돌아갈 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 프레스기의 변형례에서는 프레스기 작동 시 기본적으로 온도조절장치(20)가 스프링(7)을 냉각시켜 제1온도 미만의 수축 상태로 작동하게 된다. 즉, 작동모터(1)의 정회전으로 작동샤프트(4)가 하향 작동하여 상부금형(14a)이 하부금형(14b)가 접속되어 프레스 작업이 이루어진 다음 작동모터(1)의 역회전으로 작동샤프트(4)가 상향 작동하여 상부테이블(9)이 상부로 이동되는 제1단계에서 온도조절장치가 스프링(7)을 냉각시켜 수축 상태를 유지하도록 한다.

이 경우, 스프링(7)은 형상기억합금의 특성에 의한 냉각 수축 상태에서 상부테이블(9)의 상부 이동에 의한 물리적 수축으로 다시 한번 수축되며, 이에 따라, 넉아웃샤프트(8)의 끝단은 스프링(7)의 물리적 수축한 거리만큼 상부테이블(9)의 관통공(10)을 관통하여 상부금형(14a)에 붙은 성형품을 타발하게 되지만, 성형품이 상부금형(14a)에 강하게 밀착된 경우 타발되지 않을 수도 있다.

이에 따라, 본 발명의 프레스기의 변형례에서는 제1단계가 끝난 다음, 접촉센서(30)가 상부금형(14a)에 성형품이 접촉되어 있는지 판단하여 1) 성형품이 접촉되어 있지 않은 경우, 즉, 스프링(7)의 물리적 수축에 의한 넉아웃샤프트(8)의 관통공(10) 노출로 성형품이 타발된 경우, 온도조절장치(20)가 스프링(7)을 냉각시키도록 유지하며, 2) 성형품이 접촉되어 있는 경우, 즉, 스프링(7)의 물리적 수축에 의한 넉아웃샤프트(8)의 관통공(10) 노출로 성형품이 타발되지 않은 경우, 온도 조절장치(20)가 스프링(7)을 가열시켜 제2온도 이상에서 원래의 형상(상대적 팽창)을 가지도록 제어함으로써, 스프링(7)의 형상기억합금의 특성에 의한 가열 팽창 상태에서 스프링(7)의 가열 팽창된 거리함큼 넉아웃샤프트(8)가 추가 노출되도록 조작하는 제2단계를 수행할 수 있다(스프링의 물리적 수축에 의한 1차 타발 및 스프링의 형상기억합금의 특성에 의한 가열 팽창에 의한 2차 타발로 타발의 정확도 향상). 본 발명의 프레스기의 변형례에서는 제2단계를 수행한 다음 제1단계를 다시 진행하여 연속적인 프레스작업이 수행될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 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, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

구리 베이스를 프레스기를 이용하여 전처리하는 단계;
상기 구리 베이스에 LED 패턴과 기구용 홀을 가공하는 드릴 공정 단계;
상기 구리 베이스의 상면에 LED 패턴 이미지를 형성하는 단계;
상기 구리 베이스의 상면에 프리프레그를 적층하는 단계;
상기 구리 베이스의 상면에 적층된 프리프레그를 가열과 가압하여 압착 도포하는 라미네이트 단계;
상기 구리 베이스에서 상기 LED 패턴 이미지가 형성된 영역을 제외한 다른 영역의 프리프레그층을 파괴하는 단계;
상기 구리 베이스에서 상기 LED 패턴 이미지가 형성된 영역 상의 프리프레그층에서 미경화 단량체를 벗겨내는 단계; 및
상기 구리 베이스를 기 설정된 형태의 외형으로 가공하는 외형 가공단계를 포함하고,
상기 프레스기는,
상부바디(3);
정역회전되는 작동모터(1)에 벨트(2)로 연결되며, 상기 상부바디(3)에 설치되는 한 쌍의 작동샤프트(4);
상기 한 쌍의 작동샤프트(4)에 의해 상하로 작동되며, 중앙에 관통공(10)이 형성되어 있는 상부테이블(9);
상기 상부바디(3)에 상기 한 쌍의 작동샤프트(4)의 사이에 배치되며, 요홈(6)이 형성된 고정봉(5);
상기 고정봉(5)의 요홈(6)에 배치되는 스프링(7);
상단이 상기 스프링(7)에 의해 탄성지지되며, 하단이 상기 상부테이블(9)의 관통공(10)에 배치되는 넉아웃샤프트(8);
상기 상부테이블(9)에 장착된 상부금형(14a);
상기 상부테이블(9)의 아래에 배치되는 테이블(13); 및
상기 테이블(13)에 장착된 하부금형(14b)을 포함하고,
상기 스프링(7)은 이방향성 형상기억합금으로 형성되고, 상기 고정봉(5)의 내부에는 상기 스프링(7)의 온도를 변화시키는 온도조절장치(20)가 내장되고, 상기 상부금형(14a)에는 상기 상부테이블(9)이 상부로 이동된 다음 상기 구리 베이스(10)의 접촉 여부를 감지하는 접촉센서(30)가 배치되고,
상기 스프링(7)을 형성하는 이방향성 형상기억합금은 제1온도 미만에서 수축 상태를 가지고, 제1온도보다 높은 제2온도 이상에서 원래의 형상으로 되돌아가고,
상기 작동모터(1)의 정회전으로 상기 작동샤프트(4)가 하향 작동하여 상기 상부금형(14a)이 상기 하부금형(14b)가 접속되어 프레스 작업이 이루어진 다음 상기 작동모터(1)의 역회전으로 상기 작동샤프트(4)가 상향 작동하여 상기 상부테이블(9)이 상부로 이동되는 제1단계에서 상기 온도조절장치가 스프링(7)을 냉각시켜 수축 상태를 유지하도록 하고, 상기 넉아웃샤프트(8)의 하단은 상기 스프링(7)이 물리적 수축한 거리만큼 상기 상부테이블(9)의 상기 관통공(10)을 관통하여 상기 상부금형(14a)에 붙은 상기 구리 베이스(10)를 타발하고,
제1단계가 끝난 다음, 상기 접촉센서(30)가 상기 상부금형(14a)에 상기 구리 베이스(10)가 접촉되어 있는지 판단하여, 상기 구리 베이스(10)가 접촉되어 있지 않은 경우 상기 온도조절장치(20)가 상기 스프링(7)을 냉각시키도록 유지하며, 상기 구리 베이스(10)가 접촉되어 있는 경우 상기 온도 조절장치(20)가 상기 스프링(7)을 가열시켜 제2온도 이상에서 원래의 형상을 가지도록 제어함으로써 상기 스프링(7)의 이방향성 형상기억합금의 특성에 의해 상기 넉아웃샤프트(8)가 추가 노출되도록 조작하는 제2단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 동베이스 기판의 제조방법.