KR20090070117A - 아노다이징을 이용한 금속 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아노다이징을 이용하여 제조되는 금속 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법은, 판형의 금속 코어를 준비하는 단계; 상기 금속 코어의 양면에 아노다이징(anodizing)에 의한 상, 하부 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층에 산화 방지막(passivation)을 형성하는 단계; 상기 절연층을 에칭하는 단계; 및 상기 산화 방지막을 제거하는 단계;를 포함하며, 기판 제조 공정을 간략화하여 제작 단가를 현저히 절감할 수 있는 장점이 있으며, 금속 코어에 배선이 형성된 절연층의 적층만으로 금속 기판 자체만으로 독립적인 기판 역할이 가능함에 따라 고방열 소자의 실장시 열방출 효율이 현저하게 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

금속 기판, 금속 코어, 절연층, 배선, 아노다이징

Description

아노다이징을 이용한 금속 기판 및 이의 제조방법{Anodized metal board its preparation manufacturing method}

본 발명은 아노다이징을 이용하여 제조되는 금속 기판에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 알루미늄 등의 금속 코어 양면에 아노디이징에 의한 절연층을 형성하고, 패턴 형성을 위한 에칭 공정시 금속 코어가 분리 가능함에 따라 별도의 비아 가공없이도 패턴의 전기적 연결이 가능하도록 함과 아울러 금속 기판에 직접 칩 실장이 가능하도록 한 아노다이징을 이용한 금속 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 기판은 여러 종류의 많은 부품을 페놀 수지 또는 에폭시 수지로 된 평판위에 밀집하여 탑재하고, 각 부품을 전기적으로 연결하는 회로를 수지평판의 표면에 밀집시켜 고정시킨 회로기판으로서, 페놀수지 절연판 또는 에폭시 수지 절연판 등의 일면에 구리 등의 박판을 적층시킨 후 회로의 배선 패턴에 따라 식각하여 필요한 회로를 구성하고 부품들을 부착 탑재시키기 위한 구멍을 뚫어 각 층을 전기적으로 연결하여 제조한다.

최근, 전자제품이 경박단소화되고, 고밀도화, 패키지(package)화 및 개인 휴대화되는 추세에 따라 집적도가 향상된 다층인쇄회로기판이 출현되고 있으며, 상기 다층 인쇄회로기판에 있어서도 미세패턴(fine pattern)화, 소형화 및 패키지화가 동시에 진행되고 있다.

이와 같은 종래의 기판은 사용 용도에 따라 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board)과 연성인쇄회로기판(FPCB:Flexible Printed Circuit Board)로 구분된다.

상기 인쇄회로기판은 도전성 동박층이 절연층 상, 하면에 형성되어 도전성 동박층에 배선을 형성하고, 상기 도전성 동박층에 절연층을 관통하는 비아를 형성하여 전기적 연결이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 연성인쇄회로기판은 폴리머 재질의 상, 하 절연층 사이에 도전성 동박층이 개재된 구조를 기본으로 한다.

여기서, 상기 인쇄회로기판(PCB)의 제조방법을 도 1을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보면, 먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 절연층(103)을 개재하여 양면에 박막의 동박(102)이 형성된 동박적층원판(CCL;Copper Clad Laminate)(101)이 제공된다.

여기서, 동박적층원판(101)은 일반적으로 인쇄회로기판이 제조되는 원판으로 절연층에 얇게 구리를 입힌 얇은 적층판으로서, 그 용도에 따라 유리/에폭시 동박적층판, 내열수지 동박적층판, 종이/페놀 동박적층판, 고주파용 동박적층판, 플렉 시블 동박적층판(폴리이미드 필름) 및 복합 동박적층판 등 여러 가지가 있으나, 양면 PCB 및 다층 PCB 제작에는 주로 유리/에폭시 동박 적층판이 사용된다.

이후, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 동박적층원판(101)에 드릴링 가공에 의해 층간 접속을 위한 비아홀(104)을 형성한 후, 상기 동박층 및 비아홀에 대한 무전해 동도금 및 전해 동도금을 수행하여 동도금층(105)을 형성한다.

여기서, 무전해 동도금을 먼저 행하고 그 다음 전해 동도금을 행하는 이유는 절연층 위에서는 전기가 필요한 전해 동도금을 실시할 수 없기 때문이다. 즉, 전해 동도금에 필요한 도전성 막을 형성시켜주기 위해서 그 전처리로서 얇게 무전해 동도금을 한다. 무전해 동도금은 처리가 어렵고 경제적이지 못한 단점이 있기 때문에 회로 패턴의 도전성 부분은 전해 동도금으로 형성하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 무전해 및 전해 동도금을 수행한 후, 도 1d에 도시된 바와 같이, 비아홀(104)의 내벽에 형성된 무전해 및 전해 동도금층(105)을 보호하기 위해 상기 비아홀의 내부 영역에 페이스트(106)를 충진한다.

여기서, 페이스트(106)는 절연성의 잉크재질을 사용하는 것이 일반적이나, 인쇄회로기판의 사용 목적에 따라 도전성 페이스트도 사용될 수 있다. 도전성 페이스트는 주성분이 Cu, Ag, Au, Sn, Pb 등의 금속을 단독 또는 합금 형식으로 유기 접착제와 함께 혼합한 것이다.

이후, 도 1e 및 도 1f에 도시된 바와 같이, 소정의 회로패턴이 형성된 아트워크 필름에 대한 자외선 조사를 수행하여 소정의 회로패턴을 감광성 드라이 필름에 전사하여 내층 회로패턴 형성을 위한 에칭 레지스트 패턴(107)을 형성한 후, 소 정의 에칭액을 이용하여 에칭처리를 수행함으로써 에칭 레지스트 패턴(107)이 형성되지 않은 영역의 동박층(105)이 제거되어 소정의 회로 패턴이 형성된다.

상술한 바와 같이 회로패턴을 형성한 후, 도1g 및 도 1h에 도시된 바와 같이, 기판의 양면에 RCC(Resin Coated Copper) 또는 코어리스(coreless) 자재를 사용하여 적층한 후 내층과 외층간의 전기적 접속을 수행하는 비아홀(110)을 가공한다.

이와 같이, 종래의 인쇄회로기판은 절연층(103) 상, 하면에 동박에 의한 동박적층원판(101)을 에칭하여 배선을 형성하고, 상기 동박적층원판(101)의 전기적 연결은 드릴 또는 레이져 등의 기계적 가공을 통해 비아홀(110)이 형성되어야 하기 때문에 다수의 적층 공정이 수반되어야 함에 따라 그 제조 공정이 복잡하고, 여러 공정을 거치기 때문에 제작 단가가 높아지는 단점이 있다.

또한, 종래의 기판은 동박적층원판(101) 사이에 개재된 절연층(103)의 열전달 효율이 낮기 때문에 PAM이나 LED 등의 하이 파워(high power) 소자와 같이 고방열 소자의 발생열을 외부로 쉽게 방출시키지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 인쇄회로기판에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 금속 코어 양면에 아노다이징에 의한 절연층을 형성시키고, 상기 절연층의 에칭에 의해서 별도의 비아 가공없이 배선 형성이 가능하도록 함으로써, 제조 공정을 간략화하여 제조 단가가 절감되고, 금속 코어를 이용함에 따라 열방출 효율이 향상된 아노다이징을 이용한 금속 기판 및 이의 제조방법이 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 판형의 금속 코어를 준비하는 단계와, 상기 금속 코어의 양면에 아노다이징(anodizing)에 의한 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층에 산화 방지막(passivation)을 적층시키고 배선 패턴을 패터닝하는 단계와, 상기 절연층을 에칭하는 단계와, 상기 산화 방지막을 제거하는 단계를 포함하는 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법이 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 금속 코어는 알루미늄, 마그네슘 및 티타늄 등의 금속 재질로 구성되나, 이에 한정하지 않고 절연층 형성이 가능한 금속으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 금속 코어의 상, 하면에 형성되는 절연층은 금속 코어를 황산 등의 특정 용액 내에서 양극으로 작용하게 하여 금속 코어의 표면에 산화 작용을 촉진시켜 균일한 두께로 인위적인 산화막이 생성되도록 한 것이다.

또한, 상기 금속 코어의 양면에 형성된 절연층 상면에는 배선 패턴이 설계된 산화 방지막이 형성되고, 상기 절연층이 배선 패턴에 따라 에칭됨에 의해서 절연층에 배선이 형성된다.

이때, 상기 절연층의 배선은 습식 에칭, 건식 에칭 및 레이져 드릴 가공 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 에칭 방법에 국한되지 않고 배선 형성 가능한 다양한 방식이 적용될 수 있다.

한편, 상기 절연층의 에칭 단계에서, 에칭 조건을 달리하여 에칭 깊이가 조절 가능함에 따라 상부 절연층과 금속 코어를 동시에 에칭할 수 있으며, 하부 절연층 상에 금속 코어의 일부만이 형성되도록 할 수 있다.

이때, 하부 절연층 상에 금속 코어의 일부만이 남아 있을 경우에는 금속 코어 상면에 직접 수동소자가 실장 가능하다.

또한, 상기 절연층의 에칭 단계에서, 금속 코어 상, 하면의 절연층 에칭에 의해서 비아홀을 형성하지 않고도 기판 상, 하면의 전기적 연결이 이루어지도록 함으로써, 별도의 회로 패턴을 형성할 필요가 없음에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 금속 코어와, 상기 금속 코어의 양면에 아노다이징에 의해 형성되고, 배선 패턴 부위의 에칭에 의해서 배선이 형성된 절연층을 포함하는 아노다이징을 이용한 금속 기판이 제공됨에 있다.

상기 절연층의 에칭은 배선 패턴이 형성된 산화 방지막의 형성 후, 건식 에칭, 습식 에칭 및 레이져 가공 등에 의해서 형성된다.

또한, 상기 절연층은 금속 코어를 사이에 두고 인접한 부위가 동시에 에칭됨에 의해서 상기 금속 코어를 매개체로 하여 상호 전기적 연결이 이루어지도록 한다.

이와 같이 구성된 금속 기판은 절연층의 에칭만으로 전기적 연결이 가능하도록 하는 배선 형성이 가능하고, 미소 패턴을 갖는 수동소자의 플립 칩 실장을 위한 재분배가 가능한 중간 기판으로 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 아노다이징을 이용한 금속 기판은 금속 코어 양면에 아노다이징에 의해 형성된 절연층의 에칭만으로 배선이 형성된 금속 기판이 제작됨으로써, 기판 제조 공정을 간략화하여 제작 단가를 현저히 절감할 수 있는 장점이 있으며, 금속 코어에 배선이 형성된 절연층의 적층만으로 금속 기판 자체만으로 독립적인 기판 역할이 가능함에 따라 고방열 소자의 실장시 열방출 효율이 현저하게 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 아노다이징을 이용한 금속 기판의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 아노다이징을 이용한 금속 기판의 단면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 금속 기판(100)은 금속 코어(110)와 상기 금속 코어(110)의 상, 하면에 아노다이징에 의해 형성된 상, 하부 절연층(121)(122)으로 구성된다.

상기 절연층(121, 122)은 기설계된 배선 패턴에 따라 에칭에 의한 배선(130)이 형성된다.

이때, 상기 금속 코어(110)는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 중 어느 하나의 금속 재질로 구성될 수 있다.

상기 배선(130)의 형성은 에칭에 의해서 이루어지며, 습식 에칭, 건식 에칭을 포함한 레이져 드릴링 공법 등에 의해서 형성될 수 있다.

또한, 도 3은 본 발명의 금속 기판에 적용될 수 있는 배선 형태가 도시된 단면도로서, 도시된 바와 같이 금속 코어(110)의 상, 하면에 아노다이징에 의해 형성된 절연층(121,122)을 동시에 에칭함에 있어, 상기 금속 코어(110)를 매개체로 전기적 연결이 가능한 배선(130)이 형성되도록 한 것이다.

이와 같이 구성된 금속 기판(100)은 금속 코어(110) 상, 하면에 형성된 절연층(121,122)의 에칭만으로 비아홀과 같이 기판 상, 하면의 전기적 연결이 가능한 배선이 형성됨으로써, 금속 기판의 절연층 상면에 별도의 도금층과 전기적 연결을 위한 비아홀 가공 없이도 자체적으로 독립적인 기판으로 사용 가능하다.

따라서, 상기 금속 기판(100)은 금속 코어(110)의 양면에 아노다이징에 의한 절연층(121,122)이 형성되고, 상기 절연층(121,122)의 에칭에 의한 배선 형성만으 로 수동소자를 비롯한 반도체 칩 등이 직접 실장 가능한 열전도 효율이 향상된 금속 기판(100)으로 제작됨에 기술적 특징이 있다.

이와 같은 기술적 구성을 갖는 본 발명의 금속 기판의 제조 공정을 아래 도시된 도 3에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조 공정이 도시된 단면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법은 먼저, 판형의 금속 코어(110)를 준비하고(도 3a 참조), 상기 금속 코어(110) 양면에 아노다이징에 의한 절연층(121,122)을 형성(도 3b 참조)한다.

다음, 상기 절연층(121,122) 상에 산화 방지막(125)을 적층하고, 상기 산화 방지막(125)을 패터닝(도 3c 참조)한 후, 상기 절연층(121,122)을 에칭한다.(도 3d 참조) 이때, 상기 절연층(121,122)은 비아의 형태로 금속 코어(110)와 동시에 에칭 가능하며, 하부 절연층(122)상에 금속 코어(110)의 일부만을 남겨지도록 에칭이 이루어질 수 있다.

다음으로, 상기 에칭 공정이 완료되면 산화 방지막(125)을 제거(도 3e)하여 절연층 상에 배선이 형성된 금속 기판(100) 제작이 완료된다.

상기 금속 코어(110)는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄을 비롯한 아노다이징에 의해 절연층 형성이 가능한 금속 재질 중 어느 하나로 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 금속 코어(110)의 양면에 형성된 절연층(121,122)은 습식 에칭, 건식 에칭 및 레이져 가공에 의해서 형성되며, 산화 방지막(125) 형성 후 에칭 조 건을 달리하여 다양한 형태의 배선이 형성되도록 한다.

즉, 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이 상부 절연층(121)과 그 하부의 금속 코어(110)를 동시에 에칭하여 상부 절연층(121)이 고립된 형상으로 배선(130)을 형성할 수 있으며, 하부 절연층(122)을 옥사이드층으로 활용하기 위하여 하부 절연층(122) 상에 금속 코어(110)의 일부만이 남도록 에칭하여 상기 금속 코어(110)가 배선층으로 활용될 수 있도록 할 수 있다.

이때, 하부 절연층(122) 상에 금속 코어(110)의 일부만이 형성되어 있을 경우에는 그 상부에 수동소자를 직접 실장할 수 있다.

이와 같이 제작되는 본 발명의 아노다이징을 이용한 금속 기판(100)은 금속 코어(110) 상, 하면의 절연층 에칭에 의해서 별도의 비아홀을 형성하지 않고도 기판 상, 하면의 전기적 연결이 가능하도록 함과 아울러 미소 패턴을 갖는 소자의 플립칩 본딩 결합을 위한 재분배 가능한 중간 기판으로 사용 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 종래 기판의 제조 공정이 도시된 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 아노다이징을 이용한 금속 기판의 단면도.

도 3은 본 발명의 금속 기판에 적용될 수 있는 배선 형태가 도시된 단면도.

도 4는 본 발명의 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조 공정이 도시된 단면도.

도 5는 본 발명에 따라 제조된 금속 기판의 평면도와 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100. 금속 기판 110. 금속 코어

121,122. 절연층 130. 배선

Claims (10)

1. 판형의 금속 코어를 준비하는 단계;

   상기 금속 코어의 양면에 아노다이징(anodizing)에 의한 상, 하부 절연층을 형성하는 단계;

   상기 절연층에 산화 방지막(passivation)을 적층하고, 배선 패턴을 패터닝하는 단계;

   상기 절연층을 산화 방지막의 배선 패턴에 의해 에칭하는 단계; 및

   상기 산화 방지막을 제거하는 단계;

   를 포함하는 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 금속 코어는, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄을 비롯한 금속 재질 중 어느 하나의 금속 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 절연층을 에칭하는 단계에서, 상기 절연층은 습식 에칭, 건식 에칭 또 는 레이져 드릴 가공 등으로 에칭되는 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 절연층의 에칭 단계에서, 에칭 조건을 달리하여 에칭 깊이가 조절 가능함에 따라 상부 절연층과 금속 코어가 동시에 에칭되거나, 상기 하부 절연층 상에 금속 코어의 일부만이 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 하부 절연층 상에 금속 코어의 일부만이 남아 있을 경우, 상기 금속 코어 상면에 수동소자가 실장 가능한 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 절연층의 에칭 단계에서, 상기 금속 코어 상, 하면의 절연층 에칭에 의해 비아홀을 형성하지 않고 상기 금속 코어 상, 하면의 전기적 연결이 이루어지도 록 한 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판의 제조방법.
7. 판 상의 금속 코어; 및

   상기 금속 코어의 양면에 아노다이징에 의해 형성되고, 배선 패턴 부위의 에칭에 의해서 배선이 형성된 절연층;

   을 포함하는 아노다이징을 이용한 금속 기판.
8. 제7항에 있어서,

   사기 절연층은, 산화 방지막의 형성 후, 건식 에칭, 습식 에칭 및 레이져 가공 등에 의해서 소정 패턴의 배선이 형성된 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판.
9. 제7항에 있어서,

   상기 절연층은, 상기 금속 코어를 사이에 두고 인접한 부위가 동시에 에칭됨에 의해서 상기 금속 코어를 매개체로 하여 상호 전기적으로 연결된 배선이 형성된 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판.
10. 제7항에 있어서,

    상기 금속 기판은, 미소 패턴을 갖는 수동소자의 플립 칩 실장을 위한 재분배가 가능한 중간 기판으로 사용되는 것을 특징으로 하는 아노다이징을 이용한 금속 기판.

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