KR20130086936A - Ｌｅｄ 용 방열 기판 - Google Patents

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KR20130086936A
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시게야스 야마구치
오사무 나카야마
게이고 나가오
다쿠로 고치야마
아츠시 미즈타레
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우베 고산 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 폴리이미드 필름, 상기 폴리이미드 필름의 한 면에 적층된 구리박 또는 구리 합금박, 및 상기 폴리이미드 필름의 반대측의 면에 적층된 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 포함하는 LED 용 방열 기판으로서, 상기 구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항이 1.8 ℃/W 이하인 LED 용 방열 기판에 관한 것이다.

Description

ＬＥＤ 용 방열 기판 {HEAT DISSIPATION SUBSTRATE FOR LED}
본 발명은 LED 용 방열 기판에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 얇고, 구부러질 수 있고 삼차원 가공가능한 LED 용 방열 기판에 관한 것이다.
최근, 소비 전력이 낮고 수명이 길어진 이유로, LED (발광 다이오드) 를 광원으로서 포함하는 LED 조명 장치의 수요가 급속히 증가하고 있다. 그러나, LED 는 점등시에 발열한다. 그 발열에 의해 LED 가 고온으로 승온되면, LED 의 발광 효율이 현저하게 저하하고 LED 의 수명에도 영향을 미칠 수 있다. 특히, 고출력 고휘도의 LED 의 경우는, 점등시의 발열량이 보다 커지므로, LED 의 열을 방산시켜 LED 의 온도 상승을 방지하는 것이 보다 중요하다.
따라서, LED 를 실장하는 기판으로서, 방열성이 뛰어난 방열 기판이 이용되고 있다. 통상 사용되는 방열 기판은 절연층인 에폭시 수지 필름, 및 상기 에폭시 수지 필름의 한 면에 적층된 구리박, 및 그 반대측의 면에 적층된 알루미늄박을 포함한다. 그러나, 에폭시 수지 필름을 절연층에 사용한 경우, 내전압 면에서, 약 1 mm, 적어도 약 100 μm 이상의 두께의 에폭시 수지를 사용해야 한다. 한편, 이와 같은 두꺼운 에폭시 수지 필름은 열저항이 크기 때문에, 충분한 방열성을 얻으려면, 열전도율이 높은 알루미나 등의 무기 충전제를 다량으로 에폭시 수지 필름에 첨가해 열저항을 저감시켜야 한다. 그러나, 이와 같은 무기 충전제가 다량으로 함유된 LED 용 방열 기판은 가공성이 낮고, 기계처리 (기계 가공) 했을 때에 충전제가 주위에 비산할 수 있어, 문제가 될 수 있다. 또, 이 LED 용 방열 기판은, 구부러질 수 없고 삼차원 가공 (또는 조립) 할 수 없다. LED 용 방열 기판을 삼차원 가공가능할 수 있으면 회로 설계의 자유도가 향상된다. 따라서, 양호한 굽힘성을 갖는 LED 용 방열 기판이 요구되고 있다.
특허문헌 1 에는,
폴리이미드를 포함하는 열가소성 내열 필름을 특정의 삼차원 형태로 형성한 기판 본체,
상기 기판 본체의 소정 위치에 실장된 하나 또는 복수의 표면-실장형 LED, 및
상기 기판 본체의 표면 또는 배면 중 하나에 설치되고, 상기 LED 를 외부 회로에 접속시켜 LED 를 점등시키는 도전 회로를 포함하는 LED 조명 장치로서,
기판 본체의 도전 회로와 반대 면에, 금속으로 이루어지는 방열층이 형성되어 있는 LED 조명 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 2 에는,
저열팽창 계수를 갖는 폴리이미드 (X) 기재 층, 및 상기 폴리이미드 (X) 기재 층의 양면에 특정의 이미드 단위를 포함하는 2 층의 박층 폴리이미드 (Y) 가 함께 적층되어 일체화되어 있는 다층 폴리이미드 필름,
상기 폴리이미드 필름의 한 면에 적층되어 있는 구리박, 및
상기 폴리이미드 필름의 반대측의 면에 적층되어 있는, 두께 5 μm 내지 2 mm 의 알루미늄 판을 비롯한 열전도성이 높은 금속 판 또는 세라믹 판을 포함하는,
열전도성이 높은 동장 판인 방열성을 갖는 동장 판이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3 에는, 기판 상에, 구리 또는 알루미늄 금속 층, 상기 금속 층에 인접하는 폴리이미드 또는 접착제층, 구리박 층, 및 액체 또는 필름 솔더 마스크층을 포함하는, LED 실장 및 상호접속에 사용되는 적층체가 개시되어 있다.
JP-A-2008-293692 JP-A-2003-71982 WO 2009/073670
본 발명의 목적은, 우수한 방열성 및 내전압성을 가지며 얇고, 또한 양호한 굽힘성을 가져, 삼차원 가공가능한 LED 용 방열 기판을 제공하는 것이다.
본 발명은 이하의 사항에 관한 것이다.
(1) 폴리이미드 필름,
상기 폴리이미드 필름의 한 면에 적층된 구리박 또는 구리 합금박, 및
상기 폴리이미드 필름의 반대측의 면에 적층된 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 포함하는 LED 용 방열 기판으로서,
상기 구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항이 1.8 ℃/W 이하인 LED 용 방열 기판.
(2) 상기 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 양극 산화 처리 (알루마이트 처리) 되어 있지 않은, 상기 (1) 에 기재된 LED 용 방열 기판.
(3) 상기 폴리이미드 필름의 두께가 3 μm 내지 25 μm 인, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 LED 용 방열 기판.
(4) 상기 폴리이미드 필름의 구리박 또는 구리 합금박과의 접합면, 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박과의 접합면이, 열압착성의 폴리이미드 층을 포함하는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 LED 용 방열 기판.
(5) 상기 폴리이미드 필름이, 내열성의 폴리이미드 층, 및 상기 내열성의 폴리이미드 층의 양면에 적층된 열압착성의 폴리이미드 층을 포함하는, 상기 (4) 에 기재된 LED 용 방열 기판.
(6) 상기 구리박 또는 구리 합금박의 두께가 9 μm 내지 200 μm 이며, 상기 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 두께가 200 μm 내지 1 mm 인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 LED 용 방열 기판.
(7) 폴리이미드 필름, 구리박 또는 구리 합금박, 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 가압 가열 성형 장치를 이용해 함께 접합되어 있는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 LED 용 방열 기판.
여기서, 구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항 ("구리박과 알루미늄박의 사이의 열저항" 이라고도 말한다) 은, 통상, 폴리이미드 필름의 열저항과 같다.
본 발명에 따른 LED 용 방열 기판은, 얇은 폴리이미드 필름의 한 면에 구리박 또는 구리 합금박이, 반대측의 면에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 각각 적층되어 있으며, 구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항이 1.8 ℃/W 이하이다. 이와 같은 LED 용 방열 기판은 지금껏 없었던 것으로, 얇고, 양호한 굽힘성을 갖고, 우수한 방열성 및 내전압성을 갖는 것이다.
폴리이미드 필름은 절연성이 우수하고, 따라서 폴리이미드 필름의 두께를 얇게 해도 충분한 내전압성이 얻어진다. 폴리이미드 필름을 매우 얇게 할 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 LED 용 방열 기판은 총 두께가 작고, 열저항이 낮고, 우수한 방열성을 가지며, 또한 기계 가공성 (기계성) 이 우수하고, 양호한 굽힙성을 가져, 삼차원 가공이 가능하다. 본 발명에 따른 LED 용 방열 기판은, 양산에 적합한 롤-투-롤 (roll-to-roll) 프로세스로 제조할 수 있다.
알루미늄박 또는 알루미늄 합금박은 일반적으로 밀착성을 향상시키는 목적으로 양극 산화 처리 (알루마이트 처리) 가 실시된다. 그러나, 양극 산화 처리된 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박은 표면에 예를 들어 약 4 μm 두께의 두꺼운 비교적 경질의 산화물 피막을 가진다. 따라서, 이러한 타입의 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 포함하는 LED 용 방열 기판은 굽힙성이 저하될 수 있다. 본 발명에 따르면, 양극 산화 처리되어 있지 않은 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 용 방열 기판은, 폴리이미드 필름의 한 면에 구리박 또는 구리 합금박이, 반대측의 면에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 각각 적층되어 있고, 구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항이 1.8 ℃/W 이하이다. 구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항은 1.2 ℃/W 이하인 것이 바람직하고, 0.8 ℃/W 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.6 ℃/W 이하인 것이 특히 바람직할 수 있다.
구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항의 하한치는 한정되지 않지만, 예를 들어 0.1 ℃/W 이상, 나아가서는 0.15 ℃/W 이상, 특히 0.2 ℃/W 이상인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따르면, 접착제 등을 사용하지 않고, 폴리이미드 필름에 구리박 또는 구리 합금박, 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 직접 적층되어 있는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 폴리이미드 필름의 구리박 또는 구리 합금박과의 접합면, 및 폴리이미드 필름의 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박과의 접합면은, 금속과의 접착성이 우수한 폴리이미드 층이 바람직하고, 보다 바람직하게는 금속과의 접착성이 우수한 열압착성의 폴리이미드 층일 수 있다. 폴리이미드 필름은, 금속과의 접착성이 우수한 단층의 폴리이미드 필름, 특히, 금속과의 접착성이 우수한 단층의 열압착성의 폴리이미드 필름일 수 있거나, 내열성의 폴리이미드 층의 양면에 금속과의 접착성이 우수한 2 개의 폴리이미드 층이 적층되어 있는 폴리이미드 필름, 특히, 내열성의 폴리이미드 층의 양면에 금속과의 접착성이 우수한 2 개의 열압착성의 폴리이미드 층이 적층되어 있는 폴리이미드 필름일 수 있다. 기계적 특성이 우수하다는 점에서, 내열성의 폴리이미드 층의 양면에 금속과의 접착성이 우수한 2 개의 폴리이미드 층, 보다 바람직하게는 열압착성의 폴리이미드 층이 적층되어 있는 폴리이미드 필름이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 폴리이미드 필름은, LED 용 방열 기판의 제조 후에 폴리이미드 필름 형태로 수득될 수 있다. 본 발명에 따른 LED 용 방열 기판은, 폴리이미드 필름, 구리박 또는 구리 합금박, 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 함께 적층시켜 제조한 기판에 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리암산 등의 폴리이미드 전구체의 용액을 구리박 또는 구리 합금박 상에 유연 (flow-casting) 시켜 도포하고; 상기 용액을 가열하여 이미드화함으로써 폴리이미드 필름을 제조하고; 그 후 상기 폴리이미드 필름에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 열압착 등에 의해 적층하여 제조할 수 있다.
폴리이미드 필름 및 LED 용 방열 기판의 제조 방법에 대해서는 후술한다.
본 발명에 사용하는 구리박 또는 구리 합금박은 한정되지 않지만, 구리박이 바람직하고, 특히 압연 구리박 또는 전해 구리박이 바람직할 수 있다.
구리박 또는 구리 합금박의 두께는 9 μm 내지 200 μm 인 것이 바람직하고, 18 μm 내지 200 μm 인 것이 보다 바람직할 수 있다. 어떠한 경우는, 두께가 35 μm 내지 80 μm 인 구리박 또는 구리 합금박이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 구리박 또는 구리 합금박의 두께가 두꺼울수록 고전류 용도에 더 적절할 수 있다.
구리박 또는 구리 합금박으로서는, 표면 조도를 나타내는 Rz 가 바람직하게는 3 μm 이하, 보다 바람직하게는 2 μm 이하, 특히 바람직하게는 0.5 μm 내지 1.5 μm 일 수 있다. Rz 가 작은 경우에는, 구리박 또는 구리 합금박의 표면을 사용 전에 표면 처리할 수 있다.
구리박의 예로는, 압연 구리박 및 전해 구리박, 및 압연 구리 합금박 및 전해 구리 합금박을 포함한다. 특히 압연 구리박이 바람직할 수 있다.
본 발명에 있어서 사용하는 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박은 한정되지 않고, 알루미늄 합금박은 알루미늄을 주성분으로 하여 하나 이상의 다른 금속과의 합금으로 된 임의의 것일 수 있다. 알루미늄 합금박의 예로는, 마그네슘을 주요 첨가물로 함유하는 알루미늄 합금 (Al-Mg 합금), 예를 들어, JIS 5052 합금을 비롯한, JIS 5000 계 알루미늄 합금을 포함한다.
본 발명에 있어서는, 적어도 알루미늄과 마그네슘을 포함한 알루미늄 합금박이 양호한 굽힙성으로 인해 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 임의의 조성을 갖는 Al-Mg 합금을 사용할 수 있지만, 마그네슘 함유량이 1.5 중량% 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 2 중량% 내지 3 중량% 의 것이 강도가 뛰어나기 때문에 바람직할 수 있다.
상기한 바와 같이, 양호한 굽힙성을 갖고, 가공성이 우수한 LED 용 방열 기판이 얻어질 수 있기 때문에, 양극 산화 처리되어 있지 않은 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박, 또는 양극 산화층이 다소 얇은 (예를 들어 두께 4 μm 미만, 더욱 바람직하게는 3 μm 이하, 특히 바람직하게는 2 μm 이하) 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박, 보다 바람직하게는 양극 산화 처리되어 있지 않은 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 양극 산화 처리되어 있지 않은 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박, 또는 양극 산화층이 다소 얇은 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 사용하면, 우수한 굴곡성을 얻을 수 있고 열압착에 의해 폴리이미드 필름에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금막을 접합시키는 경우, 외관 불량이 쉽게 일어나지 않을 수 있다.
또한, 계면활성제를 함유하는 알칼리성 전해액을 사용한 교류 전해 처리 (KO 처리) 를 실시한 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박, 예를 들어, Furukawa-Sky Aluminum Corp. 사제 KO 처리판을 본 발명에서 사용할 수 있지만, KO 처리를 실시하지 않은 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 폴리이미드 필름과의 적층면은, 양극 산화 처리 ("알루마이트 처리", 또는 "황산 양극 산화 처리" 라고도 한다) 또는 KO 처리되어 있을 수 있지만, 내열성 및 굽힘성의 면에서 양극 산화 처리나 KO 처리되어 있지 않은 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 폴리이미드 필름과의 접합면은, 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 제조 과정에서 표면에 부착된 유분을 제거하기 위해서, 유기 용제로 처리하는 것이 바람직할 수 있다.
알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 두께는 200 μm 내지 1 mm 인 것이 바람직하고, 250 μm 내지 500 μm 인 것이 보다 바람직하고, 300 μm 내지 400 μm 인 것이 특히 바람직할 수 있다. 일반적으로, 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 두께가 얇은 것이 굽힘 용도에 보다 적절할 수 있다.
본 발명에 따르면, 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박에 히트 싱크 (heat sink) 를 부착하여 방열성을 향상시킬 수 있다. 땜납가능한 알루미늄박 또는 땜납가능한 알루미늄 합금박, 예를 들어, Toyo Kohan Co., Ltd. 사제의 "SAPlate" 를 사용하는 경우, 히트 싱크를 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박에 직접 납땜할 수 있다.
본 발명에서는, 폴리이미드 필름이 금속박 (구리박, 알루미늄박) 과의 접합면으로서 열압착성 층을 갖는 경우, 그 열압착성 층의 두께가, 금속박의 폴리이미드 필름과의 접합면의 표면 조도 (Rzjis) 이상인 것이 바람직할 수 있다. 열압착성 층의 두께가 금속박의 표면 조도 (Rzjis) 미만의 경우, 얻어지는 LED 용 방열 기판은 폴리이미드 필름과 금속박과의 사이의 박리 강도가 위치에 따라 편차가 클 수 있다.
이제 폴리이미드 필름에 대해 설명한다.
폴리이미드 필름으로서는 한정되지 않지만, 구리박 및 알루미늄박과의 밀착성이 우수하고, 바람직하게는 열압착성이며, 적층한 구리박 등의 금속박을 에칭에 의해 제거할 수 있고, 내열성, 전기 절연성 및 굽힘성이 우수한 폴리이미드 필름일 수 있다. 폴리이미드 필름은 필요에 따라 적층되어 있는 금속박을 충분히 지지할 수 있으며, 필요에 따라 금속 배선을 형성할 때에 사용하는 포토레지스트 층을 제거하기 위한 현상액 또는 박리액의 작용에 의해 크게 열화되지 않는 것일 수 있다.
폴리이미드 필름으로서는, 단층 필름, 시트 또는 판, 또는 2 층 이상의 다층 필름, 시트 또는 판일 수 있다.
폴리이미드 필름의 예로는 Ube Industries, Ltd. 사제의 "UPILEX (VT)" (상품명) 를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
폴리이미드 필름의 두께는 한정되지 않지만, 폴리이미드 필름은 충분한 전기 절연 특성을 갖는 한 그 두께가 얇을수록 더 바람직할 수 있다. 폴리이미드 필름의 두께는 바람직하게는 3 μm 내지 50 μm, 보다 바람직하게는 4 μm 내지 35 μm, 보다 바람직하게는 5 μm 내지 25 μm, 보다 바람직하게는 7 μm 내지 15 μm, 특히 바람직하게는 9 μm 내지 15 μm 일 수 있다.
폴리이미드 필름의 두께는, 내땜납성의 면에서 바람직하게는 4 μm 내지 15 μm, 보다 바람직하게는 7 μm 내지 12.5 μm 일 수 있고, 내땜납성 및 내열성 면에서 9 μm 내지 15 μm 인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 기판의 적어도 한 면이, 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 화학적 조면화 처리, 물리적 조면화 처리, 및 실란 커플링제 등의 표면 처리제로의 표면 처리 등의 표면 처리된 후에 폴리이미드 필름을 사용할 수 있다. 단층의 열압착성의 폴리이미드 필름의 경우, 및 폴리이미드 필름의 열압착성의 폴리이미드 층을 직접 금속과 접합시키는 경우에는, 표면 처리제로의 표면 처리를 실시할 필요가 없다.
폴리이미드 필름의 표면 처리에 사용하는 실란 커플링제의 예로서는, 가장 일반적으로 사용하는 아미노 관능성 실란 커플링제 및 에폭시 관능성 실란 커플링제, 및 메르캅토 관능성 실란 커플링제, 올레핀 관능성 실란 커플링제, 및 아크릴 관능성 실란 커플링제 등, 여러 실란 커플링제를 포함한다.
실란 커플링제의 구체예로는, 비닐 트리메톡시 실란, 비닐 트리스(2-메톡시 에톡시)실란, 비닐 페닐 트리메톡시 실란, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시독시프로필 트리메톡시 실란, 4-글리시딜 부틸 트리메톡시 실란, γ-아미노프로필 트리에톡시 실란, N-β(아미노에틸)-γ-아미노프로필 트리메톡시 실란, N-3-(4-(3-아미노프로폭시)부톡시)프로필-3-아미노프로필 트리메톡시 실란, 이미다졸 실란, 트리아진 실란, 및 γ-메르캅토프로필 트리메톡시 실란을 포함한다. 폴리이미드 필름의 표면 처리제는 아미노 실란 커플링제 및 에폭시 실란 커플링제 등의 실란 커플링제가 바람직할 수 있다.
실란 커플링제 대신에, 티타네이트계 커플링제, 또는 지르코네이트계 커플링제로 폴리이미드 필름의 표면을 처리한 경우에도 유사한 효과가 달성될 수 있다.
실란 커플링제로의 표면 처리는 임의의 공지된 방법에 따라 실시할 수 있다.
"실란 커플링제 등의 표면 처리제로의 처리 (표면 처리)" 란 것에는, 폴리이미드 필름의 표면에 표면 처리제가 변화 없이 포함되어 있는 경우, 및 폴리이미드 필름에 포함된 표면 처리제에 대해, 폴리이미드 또는 폴리이미드 전구체, 또는 이들의 유기 용액 중에서 예를 들어 320 ℃ 내지 550 ℃ 의 온도에서 가열 처리에 의해 화학적 변화 등의 변화를 일으킨 경우를 포함한다.
폴리이미드 필름은 기판의 강성이 낮은 것 등 취급이 부적절한 경우, 기판의 배면에 후공정에서 박리 가능한 강성의 필름 또는 판을 접합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서, 폴리이미드 필름은 내열성 층 (Sa1) 및 상기 내열성 층의 양면에 접착제 층을 포함한 열압착성 및/또는 접착성 층 (Sa2) 포함하는, 2 층 이상의 다층의 열압착성 및/또는 접착성 폴리이미드 필름일 수 있다. 상기 층 구성의 예로는 Sa2/Sa1/Sa2, 및 Sa2/Sa1/Sa2/Sa1/Sa2 를 포함한다. 다르게는, 폴리이미드 필름은 단층의 열압착성 층 (Sa2) 으로 이루어질 수 있다.
폴리이미드 필름의 열압착성 및/또는 접착성 층 (Sa2) 은, 금속박과 접합되어 사용된다. 상기 열압착성 및/또는 접착성 층 (Sa2) 은 임의의 열압착성 층 및 임의의 접착성 층으로부터 선택될 수 있다.
2 층 이상의 열압착성 및/또는 접착성의 다층의 폴리이미드 필름에 있어서, 내열성 층 (Sa1) 과 열압착성 및/또는 접착성 층 (Sa2) 의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 상기와 같이, 최외층 (표면층) 인 열압착성 및/또는 접착성 층 (Sa2) 의 두께가, 금속박의 폴리이미드 필름과의 접합면의 표면 조도 (Rzjis) 이상인 것이 바람직하고, 바람직하게는 0.5 μm 이상, 보다 바람직하게는 1 μm 이상, 특히 바람직하게는 2 μm 이상일 수 있다. 또한, 열압착성 및/또는 접착성 층 (Sa2) 의 두께는 3 μm 이하인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 LED 용 방열 기판은, 구리박 또는 구리 합금박, 폴리이미드 필름 (폴리이미드 층), 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 함께 적층되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 그 제조 방법에 의해 한정되어서는 안 된다.
LED 용 방열 기판은, 예를 들어, 폴리이미드 필름의 한 면에 구리박 또는 구리 합금박을, 반대측의 면에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 직접, 또는 접착제 (열압착성 재료) 를 개재하여, 가열 및/또는 가압에 의해 적층한 적층체일 수 있다. 다르게는, 구리박 또는 구리 합금박, 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박에, 열압착성 폴리이미드 층으로 전환되는 폴리이미드 또는 폴리이미드 전구체의 용액 (예, 폴리암산 용액) 을 각각 도포한 후, 필요에 따라 가열, 건조 및 이미드화하고; 이 후, 수득한 적층체에 폴리이미드 필름을 가열 및/또는 가압에 의해 적층하여 제조할 수 있다. 다르게는, 구리박 또는 구리 합금박에, 열압착성 폴리이미드 층으로 전환되는 폴리이미드 또는 폴리이미드 전구체의 용액 (예, 폴리암산 용액) 을 도포한 후, 필요에 따라 가열, 건조 및 이미드화하고; 이 후, 수득한 적층체에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 가열 및/또는 가압에 의해 적층하여 제조할 수 있다.
폴리이미드 필름에 금속박 (구리박, 알루미늄박) 이 직접 적층되어 있는 것이 바람직하다. 폴리이미드 필름의 표면과 금속박 간의 밀착성이 가압, 가열 또는 가압 가열에 의해서 충분히 달성되지 않는 경우에는, 폴리이미드 필름에 접착제를 개재하여 금속박을 적층하는 것이 바람직하다.
폴리이미드 필름 및/또는 금속박에 접착성 또는 열압착성의 유기 재료 또는 수지, 또는 폴리이미드 필름으로 전환되는 수지를 도포하는 것은, 예를 들어, 롤 코터, 슬릿 코터, 또는 콤마 코터에 의해 실시할 수 있다.
접착성 층 또는 열압착성 수지층을 갖는 금속박과 폴리이미드 필름을 함께 적층하는 경우, 또는 다르게는 금속박과 접착성 층 또는 열압착성 수지층을 갖는 폴리이미드 필름을 함께 적층하는 데에는, 가열 장치, 가압 장치 또는 가압 가열 장치를 이용할 수 있다. 가열 조건 및 가압 조건은 사용하는 재료에 따라 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 금속박과 폴리이미드 필름의 적층 방법은, 연속 또는 배치로 실시할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 롤 라미네이터, 더블 벨트 프레스 등을 이용해 연속적으로 실시하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에서는 내열성 및 전기 절연성이 우수한 폴리이미드 필름을 사용하는 것이 적합할 수 있다.
폴리이미드 필름은 단층의 폴리이미드 필름, 또는 2 층 이상의 폴리이미드 층이 적층되어 있는 다층의 폴리이미드 필름일 수 있다. 폴리이미드의 종류에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
폴리이미드 필름은 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 단층의 폴리이미드 필름은, 예를 들어,
(1) 폴리이미드 전구체인 폴리암산 용액을 지지체 상에 유연 또는 도포한 후; 폴리암산을 이미드화하는 것; 또는
(2) 폴리이미드 용액을 지지체 상에 유연 또는 도포한 후; 필요에 따라 폴리이미드 용액을 가열하는 것에 의해 제조할 수 있다.
2 층 이상의 폴리이미드 층을 갖는 다층 폴리이미드 필름은, 예를 들어,
(3) 폴리이미드 전구체인 폴리암산 용액을 지지체 상에 유연 또는 도포하고; 폴리암산 층 상에, 폴리이미드 전구체인 폴리암산 용액을 순차적으로 유연 또는 도포하여, 2 층의 폴리암산 층을 형성하고; 이 후, 폴리암산을 이미드화하는 것;
(4) 폴리이미드 전구체인 2 개 이상의 폴리암산 용액을 동시에 지지체 상에 유연 또는 도포하여, 2 층 이상의 폴리암산 층을 형성하고; 이 후 폴리암산을 이미드화하는 것;
(5) 폴리이미드 용액을 지지체 상에 유연 또는 도포하고; 폴리이미드 층 상에 폴리이미드 용액을 유연 또는 도포하고, 상기 절차를 순차적으로 반복하여 2 층 이상의 폴리이미드 층을 형성하고; 이 후, 필요에 따라 폴리이미드 용액을 가열하는 것;
(6) 2 개 이상의 폴리이미드 용액을 동시에 지지체 상에 유연 또는 도포하여, 2 층 이상의 폴리이미드 층을 형성하고; 이 후, 필요에 따라 폴리이미드 용액을 가열하는 것; 또는
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 2 개 이상의 폴리이미드 필름을 직접 또는 접착제를 개재하여 적층하는 것에 의해 제조할 수 있다.
또한, LED 용 방열 기판의 구리박 또는 구리 합금박, 또는 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 지지체로 하여 그 위에 폴리이미드 필름을 직접 형성할 수 있다.
폴리이미드 필름으로는, 바람직하게는 내열성 폴리이미드 층 (S1) 및 상기 내열성 폴리이미드 층 (S1) 의 양면에 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 을 포함하는, 3 층 이상의 열압착성 폴리이미드 필름일 수 있다. 상기 다층 폴리이미드 필름의 층 구성의 예로서는, S2/S1/S2, 및 S2/S1/S2/S1/S2 를 포함한다. 다르게는, 폴리이미드 필름은 단층의 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 으로 이루어질 수 있다.
열압착성의 폴리이미드 필름에 있어서, 내열성 폴리이미드 층 (S1) 과 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 상기와 같이, 최외층 (표면층) 인 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 두께가, 금속박의 폴리이미드 필름과의 접합면의 표면 조도 (Rzjis) 이상인 것이 바람직하다. 내열성 폴리이미드 층 (S1) 의 양면에 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 을 갖는 폴리이미드 필름의 경우, 최외층인 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 두께는, 구리박 또는 알루미늄박과 열압착에 의해 충분한 밀착성을 얻을 수 있는 것이어야 한다. 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 두께는 바람직하게는 0.5 μm 내지 10 μm, 보다 바람직하게는 1 μm 내지 7 μm, 더욱 바람직하게는 2 μm 내지 5 μm 일 수 있다. 또한, 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 두께는 3 μm 이하인 것이 바람직할 수 있다.
내열성 폴리이미드 층 (S1) 의 양면에 두께가 거의 동일한 2 개의 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 을 형성하면, 폴리이미드 필름의 컬링을 저하시킬 수 있다.
열압착성의 폴리이미드 필름에 있어서, 내열성 폴리이미드 층 (S1) 의 내열성 폴리이미드로서는, 하기의 특징 (1) 내지 (4) 중 적어도 1 개, 특히 하기의 특징 (1) 내지 (4) 중 적어도 2 개 [(1) 과 (2), (1) 과 (3), (2) 와 (3) 의 조합 등] 를 가질 수 있으며, 특히 바람직하게는 하기의 특징들을 모두 갖는 것이다.
(1) 단독의 폴리이미드 필름 형태의 경우에, 유리 전이 온도가 300 ℃ 이상, 바람직하게는 330 ℃ 이상이며, 더욱 바람직하게는 유리 전이 온도가 확인 불가능한 것이다.
(2) 단독의 폴리이미드 필름 형태의 경우에, 열팽창 계수 (50 ℃ 내지 200 ℃)(MD) 가, 폴리이미드 필름에 적층되는 구리박 등의 금속박의 열팽창 계수에 가까운 것이다. 구체적으로는, 폴리이미드 필름의 열팽창 계수는 5×10-6 cm/cm/℃ 내지 28×10-6 cm/cm/℃ 인 것이 바람직하고, 9×10-6 cm/cm/℃ 내지 20×10-6 cm/cm/℃ 인 것이 보다 바람직하고, 12×10-6 cm/cm/℃ 내지 18×10-6 cm/cm/℃ 인 것이 더욱 바람직하다.
(3) 단독의 폴리이미드 필름 형태의 경우에, 인장 탄성율 (MD, ASTM-D882) 이 300 kg/mm2 이상, 바람직하게는 500 kg/mm2 이상, 더욱 바람직하게는 700 kg/mm2 이상이다.
(4) 바람직하게는 열수축율이 0.05% 이하이다.
내열성 폴리이미드 층 (S1) 에는, 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA), 피로멜리트산 2 무수물 (PMDA) 및 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실산 2 무수물 (BTDA) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 주성분으로 포함하는 산 성분, 및 p-페닐렌디아민 (PPD) 및 4,4'-디아미노디페닐 에테르 (DADE) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 주성분으로 포함하는 디아민 성분으로부터 제조되는 폴리이미드를 사용할 수 있다. 4,4'-디아미노디페닐에테르 (DADE) 중 일부 또는 전부를 3,4'-디아미노디페닐 에테르 (DADE) 로 대체할 수 있다.
내열성 폴리이미드 층 (S1) 에는, 예를 들어, 다음의 폴리이미드를 적절히 사용할 수 있다.
(1) 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA), 및 p-페닐렌디아민 (PPD) 및 경우에 따라 4,4'-디아미노디페닐 에테르 (DADE) 로부터 제조된 폴리이미드. 이 폴리이미드의 경우, PPD/DADE 의 비 (몰비) 는 100/0 내지 85/15 인 것이 바람직하다.
(2) 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA) 및 피로멜리트산 2 무수물 (PMDA), 및 p-페닐렌디아민 (PPD) 및 4,4'-디아미노디페닐 에테르 (DADE) 로부터 제조된 폴리이미드. 이 폴리이미드의 경우, BPDA/PMDA 의 비 (몰비) 는 15/85 내지 85/15 인 것이 바람직하고, PPD/DADE 의 비 (몰비) 는 90/10 내지 10/90 인 것이 바람직하다.
(3) 피로멜리트산 2 무수물 (PMDA), 및 p-페닐렌디아민 (PPD) 및 4,4'-디아미노디페닐 에테르 (DADE) 로부터 제조된 폴리이미드. 이 폴리이미드의 경우, DADE/PPD 의 비 (몰비) 는 90/10 내지 10/90 인 것이 바람직하다.
(4) 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실산 2 무수물 (BTDA) 및 피로멜리트산 2 무수물 (PMDA), 및 p-페닐렌디아민 (PPD) 및 4,4'-디아미노디페닐 에테르 (DADE) 로부터 제조되는 폴리이미드. 이 폴리이미드의 경우, BTDA/PMDA 의 비 (몰비) 가 20/80 내지 90/10 인 것이 바람직하고, PPD/DADE 의 비 (몰비) 가 30/70 내지 90/10 인 것이 바람직하다.
내열성 폴리이미드의 특성을 해치지 않는 범위에서, 다른 테트라카르복실산 2 무수물 및 다른 디아민도 사용할 수 있다.
내열성 폴리이미드 층 (S1 층) 의 내열성 폴리이미드는, 최종 조성이 모두 상기 범위 내인 산 성분과 디아민 성분의 랜덤 중합 또는 블록 중합에 의해 합성할 수 있다. 또한, 내열성 폴리이미드 층 (S1 층) 의 내열성 폴리이미드는 2 종의 폴리암산을 합성한 후, 이들 폴리암산 용액을 반응 조건 하에서 혼합하여 균일한 용액을 형성하여 합성할 수 있다.
내열성 폴리이미드는 다음과 같이 제조할 수 있다. 먼저, 상기한 디아민 성분과 산 성분 (테트라카르복실산 2 무수물) 의 실질적으로 등몰량을 유기 용매 중에서 반응시켜, 폴리암산 용액을 제조한다. 폴리암산의 용액에서, 폴리암산 용액이 균일한 상태를 유지하는 한 일부 이미드화가 진행될 수 있다. 이 후, 폴리암산 용액을 도프액으로서 사용하고, 그 도프액의 박막을 형성한 후, 가열하여 박막으로부터 용매를 증발 제거하고 폴리암산을 이미드화함으로써, 내열성 폴리이미드를 제조한다.
본 발명에 따르면, 내열성 폴리이미드의 도프액의 박막에 열압착성 폴리이미드의 도프액의 박막을 적층 후에, 이들 도프액을 동시에 이미드화할 수 있다. 본 발명에 따르면, 내열성 폴리이미드의 도프액과 열압착성 폴리이미드의 도프액을 공압출하여, 내열성 폴리이미드의 도프액의 박막과 열압착성 폴리이미드의 도프액의 박막의 적층체를 형성한 후, 이들 도프액을 동시에 이미드화할 수 있다. 상기 방법에 대해서는 후술한다.
열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 열압착성 폴리이미드는, (1) 금속박과의 열압착이 가능할 수 있는 폴리이미드이다. 상기 열압착성 폴리이미드는 바람직하게는 열압착성 폴리이미드의 유리 전이 온도부터 400 ℃ 까지의 온도에서 금속박과 적층할 수 있다.
게다가, 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 열압착성 폴리이미드는 이하의 특징 (2) 내지 (5) 중 적어도 1 개를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
(2) 금속박과 폴리이미드 (S2) 와의 사이의 박리 강도가 0.7 N/mm 이상이며, 150 ℃ 에서 168 시간 가열 처리 후에도 박리 강도의 유지율이 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상, 특히 바람직하게는 100% 이상이다.
(3) 유리 전이 온도가 130 ℃ 내지 330 ℃ 범위내이다.
(4) 인장 탄성율이 100 Kg/mm2 내지 700 Kg/mm2 범위내이다.
(5) 열팽창 계수 (50 ℃ 내지 200 ℃)(MD) 가 13×10-6 cm/cm/℃ 내지 30×10-6 cm/cm/℃ 범위내이다.
열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 열압착성 폴리이미드로서는 여러 가지의 공지된 열가소성 폴리이미드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 사용하는 열압착성 폴리이미드는,
예를 들어, 2,3,3',4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (a-BPDA), 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA), 피로멜리트산 2 무수물 (PMDA), 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실산 2 무수물 (BTDA), 3,3',4,4'-디페닐 술폰 테트라카르복실산 2 무수물, 4,4'-옥시디프탈산 2 무수물 (ODPA), p-페닐렌 비스(트리멜리트산 모노에스테르 무수물), 및 3,3',4,4'-에틸렌 글리콜 디벤조에이트 테트라카르복실산 2 무수물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 산 성분, 바람직하게는 그것들을 주성분으로서 포함하는 산 성분, 및
예를 들어, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]프로판, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 및 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 주사슬에 벤젠 고리를 3 개 이상 갖는 1 종 이상의 디아민을 포함하는 디아민 성분, 바람직하게는 그것들을 주성분으로서 포함하며, 필요에 따라 주사슬에 벤젠 고리를 1 개 또는 2 개 갖는 디아민을 포함할 수 있는 디아민 성분으로부터 제조되는 폴리이미드를 사용할 수 있다.
열압착성 폴리이미드로서는 2,3,3',4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (a-BPDA), 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA), 피로멜리트산 2 무수물 (PMDA) 및 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실산 2 무수물 (BTDA) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 산 성분, 및 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠 및 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판으로 이루어진 군으부터 선택되는 디아민 성분으로부터 제조되는 폴리이미드를 적절히 사용할 수 있다. 이 열압착성 폴리이미드는, 필요에 따라, 주사슬에 벤젠 고리를 1 개 또는 2 개 갖는 디아민, 및/또는 다른 디아민 성분 및/또는 다른 산 성분을 포함할 수 있다.
특히 바람직한 열압착성 폴리이미드는, 1,3-비스(4-아미노페녹시 벤젠)(이하, "TPER" 로 약기하기도 함) 을 80 몰% 이상 포함하는 디아민 성분, 및 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA) 및/또는 2,3,3',4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (a-BPDA) 로부터 제조되는 폴리이미드일 수 있다. 이 폴리이미드의 경우, s-BPDA/a-BPDA 의 비 (몰비) 는 100/0 내지 5/95 인 것이 바람직하다. 열압착성 폴리이미드의 특성을 해치지 않는 범위에서, 다른 테트라카르복실산 2 무수물, 예를 들어 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판 2 무수물 및 2,3,6,7-나프탈렌 테트라카르복실산 2 무수물도 사용할 수 있다.
열압착성 폴리이미드는 다음과 같이 제조할 수 있다. 먼저, 상기한 디아민 성분과 산 성분, 및 경우에 따라서는 다른 테트라카르복실산 2 무수물과 다른 디아민 성분을, 유기 용매 중에서, 약 100 ℃ 이하, 특히 20 ℃ 내지 60 ℃ 의 온도에서 반응시켜 폴리암산 용액을 제조한다. 이 후, 상기 폴리암산의 용액을 도프액으로서 사용하고, 그 도프액의 박막을 형성한 후, 가열하여 박막으로부터 용매를 증발 제거하여 폴리암산을 이미드화함으로써 열압착성 폴리이미드를 제조한다.
열압착성 폴리이미드의 유기 용매 중의 용액은 후술하는 바와 같이 제조할 수 있다. 먼저, 상기한 바와 같이 제조한 폴리암산 용액을 150 ℃ 내지 250 ℃ 의 온도에서 가열하여 이미드화한다. 다르게는, 이미드화제를 폴리암산 용액에 첨가한 후, 폴리암산 용액을 150 ℃ 이하, 특히 15 ℃ 내지 50 ℃ 의 온도에서 반응시켜 이미드화한다. 그 후, 용매를 증발시키거나 또는 다르게는 빈용매 중에 열압착성 폴리이미드를 석출시켜, 열압착성 폴리이미드 분말을 수득한다. 이 후, 그 분말을 유기 용매에 용해함으로써 열압착성 폴리이미드의 유기 용매 중의 용액을 제조한다.
열압착성 폴리이미드를 제조에 있어서는, 상기한 유기 용매 중, 디아민 (아미노기의 몰수로서) 의 산 무수물 (테트라카르복실산 2 무수물과 디카르복실산 2 무수물의 산 무수물기의 전체 몰수로서) 에 대한 비가 0.95 내지 1.0, 특히 0.98 내지 1.0, 나아가서는 0.99 내지 1.0 인 것이 바람직할 수 있다. 디카르복실산 무수물을 사용해 반응시키는 경우, 디카르복실산 무수물은 테트라카르복실산 2 무수물의 산 무수물기의 몰수에 대해 0.05 이하의 비로 사용할 수 있다.
열압착성 폴리이미드의 제조에서 얻어지는 폴리암산의 분자량이 작은 경우, 폴리이미드 필름과 금속박과의 적층체, 즉 본 발명의 LED 용 방열 기판의 접착 강도가 저하할 수 있다.
폴리암산의 겔화를 방지하는 목적으로, 상기 용액에, 인-함유 안정제, 예를 들어 아인산트리페닐 및 인산트리페닐을 폴리암산 중합시에 고체 (중합체) 함유량에 대해 0.01 중량% 내지 1 중량% 의 양으로 첨가할 수 있다.
이미드화 촉진의 목적으로, 도프액에 염기성 유기 화합물을 첨가할 수 있다. 예를 들어, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 벤즈이미다졸, 이소퀴놀린, 치환 피리딘 등을 폴리암산에 대해 0.05 중량% 내지 10 중량%, 특히 0.1 중량% 내지 2 중량% 의 양으로 첨가할 수 있다. 이들 화합물은 이미드화가 불충분하게 되는 것을 회피하기 위해 사용되어, 비교적 저온에서 폴리이미드 필름을 형성할 수 있다.
또한, 밀착성의 안정화를 목적으로, 열압착성 폴리이미드용 폴리암산 용액에 유기 알루미늄 화합물, 무기 알루미늄 화합물 또는 유기 주석 화합물을 첨가할 수 있다. 예를 들어, 폴리암산 용액에 수산화알루미늄, 알루미늄 트리아세틸아세토네이트 등을 폴리암산에 대해 알루미늄 금속으로서 1 ppm 이상, 특히 1 ppm 내지 1000 ppm 의 양으로 첨가할 수 있다.
내열성 폴리이미드 및 열압착성 폴리이미드 모두에 대해, 산 성분 및 디아민 성분으로부터 폴리암산을 제조하는데 사용되는 유기 용매의 예로는, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드, 디메틸 술폭시드, 헥사메틸 포스포르아미드, N-메틸카프로락탐, 및 크레졸을 포함한다. 이들의 유기 용매는 단독으로 이용하거나 또는 2 종 이상을 병용할 수 있다.
내열성 폴리이미드 및 열압착성 폴리이미드의 제조에 있어서, 아민 말단을 봉쇄하기 위해 디카르복실산 무수물, 예를 들어, 프탈산 무수물 및 그 치환 유도체, 헥사히드로프탈산 무수물 및 그 치환 유도체, 및 숙신산 무수물 및 그 치환 유도체, 특히 프탈산 무수물을 사용할 수 있다.
내열성 폴리이미드 층 (S1) 의 한 면 또는 양면에 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 을 갖는 열압착성 폴리이미드 필름은, 적절하게는,
(i) 공압출-유연 법 ("공압출법" 이라고도 함) 에 의해, 내열성 폴리이미드 (S1) 의 도프액과 열압착성 폴리이미드 (S2) 의 도프액을 박막 적층체 형태로 지지체 상에 유연시킨 후, 그 도프액을 건조 및 이미드화함으로써 다층 폴리이미드 필름을 형성하는 방법; 또는
(ii) 내열성 폴리이미드 (S1) 의 도프액을 지지체 상에 유연시켜 그 도프액을 건조하여 제조한 자기 지지성 필름 (겔 필름) 의 한 면 또는 양면에 열압착성 폴리이미드 (S2) 의 도프액을 도포한 후, 그 도프액을 건조 및 이미드화함으로써 다층 폴리이미드 필름을 형성하는 방법
에 의해 제조할 수 있다.
공압출법은 JP-A-1991-180343 (JP-B-1995-102661) 에 기재되어 있는 방법을 적용할 수 있다.
양면이 열압착성인 3 층의 폴리이미드 필름의 제조 방법의 일례를 설명한다.
내열성 폴리이미드 (S1) 의 폴리암산 용액과 열압착성 폴리이미드 (S2) 의 폴리암산 용액을, 3 층 공압출법에 의해, 내열성 폴리이미드 층 (S1 층) 의 두께가 4 μm 내지 45 μm 의 범위내가 되고, 그 내열성 폴리이미드 층 (S1 층) 의 양면의 열압착성 폴리이미드 층 (S2 층) 의 총 두께가 1 μm 내지 20 μm 의 범위내가 되도록, 3 층 압출 다이에 공급하고, 스테인리스 경면 및 스테인레스 벨트면 등의 지지체 상에 유연시킨다. 그 후, 상기 유연 필름을 100 ℃ 내지 200 ℃ 의 온도로 건조함으로써, 반경화 상태 또는 그 이전의 건조 상태인 자기 지지성 필름으로서의 폴리이미드 필름 (A) 을 제조한다.
열압착성 폴리이미드 필름의 제조에 있어서, 200 ℃ 초과의 고온에서 유연 필름을 가열하면, 예를 들어, 밀착성이 저하할 수 있다. "반경화 상태 또는 그 이전 상태" 란 용어는 가열 및/또는 화학 이미드화에 의해 필름이 자기 지지성 상태에 있는 것을 의미한다.
자기 지지성 필름의 폴리이미드 필름 (A) 은, 용매 및 반응에 의해 형성된 물을, 바람직하게는 약 25 중량% 내지 약 60 중량%, 특히 바람직하게는 30 중량% 내지 50 중량% 의 양으로 함유할 수 있다. 상기 자기 지지성 필름을 건조/이미드화 온도까지 비교적 단시간에 가열하는 것이 바람직하고; 예를 들어, 자기 지지성 필름을 10 ℃/분 이상의 승온 속도로 가열하는 것이 바람직할 수 있다.
건조/이미드화할 때에 자기 지지성 필름에 더 높은 장력을 가하는 경우, 최종적으로 얻어지는 폴리이미드 필름 (A) 의 열팽창 계수는 작아질 수 있다.
예를 들어, 상기한 바와 같은 자기 지지성 필름의 제조를 위한 건조 공정에 이어서, 연속적으로 또는 비연속적으로, 자기 지지성 필름의 적어도 1 쌍의 가장자리를 그와 함께 이동가능한 고정 장치 등으로 고정하면서, 예를 들어 자기 지지성 필름을 상기한 건조 온도보다 높은 고온에서, 바람직하게는 200 ℃ 내지 550 ℃ 에서, 특히 바람직하게는 300 ℃ 내지 500 ℃ 에서 바람직하게는 약 1 분 내지 100 분 동안, 특히 바람직하게는 1 분 내지 10 분 동안 건조 및 가열한다. 최종적으로 얻어지는 폴리이미드 필름이 휘발물 함유량 (유기 용매 및 반응에 의해 형성된 물 등의 휘발 성분의 양) 이 바람직하게는 1 중량% 이하가 되도록, 자기 지지성 필름으로부터 용매 등을 충분히 제거하고 상기 필름을 구성하고 있는 중합체를 충분히 이미드화함으로써, 양면이 열압착성인 폴리이미드 필름을 형성한다.
상기한 자기 지지성 필름을 고정시키는 바람직한 장치는, 예를 들어, 다수의 핀 또는 그리퍼 (gripper) 를 등간격으로 구비한 한 쌍의 벨트 또는 체인을, 연속적 또는 비연속적으로 공급되는 자기 지지성 필름의 길이 방향의 양 가장자리를 따라 설치하고, 자기 지지성 필름을 고정시키면서 연속적 또는 비연속적으로 이동시키는 장치일 수 있다. 또한, 상기한 자기 지지성 필름의 고정 장치는, 열 처리 중의 필름을 폭 방향 또는 길이 방향으로 적절한 신장율 또는 수축율 (특히 바람직하게는 약 0.5% 내지 약 5%) 로 신장 및/또는 수축할 수 있는 장치일 수 있다.
또한, 상기의 공정에 있어서 제조된, 양면이 열압착성인 폴리이미드 필름을, 다시, 무장력 하에 또는 저장력 하에, 바람직하게는 4 N 이하, 특히 바람직하게는 3 N 이하의 저장력 하에, 100 ℃ 내지 400 ℃ 의 온도로, 바람직하게는 0.1 분 내지 30 분 동안 가열하여, 특히 치수 안정성이 향상된 양면이 열압착성인 폴리이미드 필름을 수득할 수 있다.
이렇게 제조된 길이가 긴 양면이 열압착성인 폴리이미드 필름은 적당한 공지된 방법으로 롤상으로 권취할 수 있다.
유연 도프액이 지지체와 접하는 폴리이미드 필름 표면을 B 측으로 하고, 유연 도프액이 지지체와 접하지 않는 폴리이미드 필름 표면 (공기 측) 을 A 측으로 하였다.
특히, 내열성 폴리이미드 층 (S1) 및 상기한 내열성 폴리이미드 층 (S1) 의 양면에 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 을 갖는 폴리이미드 필름을 포함하는, LED 용 방열 기판의 제조 방법의 일례를 설명한다.
LED 용 방열 기판은, 예를 들어, 상기한 내열성 폴리이미드 (S1) 의 양면에, 직접 또는 접착제를 개재하여, 금속박, 즉 구리박 또는 구리 합금박, 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 적층하여 제조할 수 있다.
LED 용 방열 기판은, 바람직하게는, 상기한 양면에 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 을 갖는 폴리이미드 필름을 이용해, 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 에 금속박, 즉 구리박 또는 구리 합금박 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 직접 적층해 제조할 수 있다.
박리 강도의 면에서, LED 용 방열 기판은, 더욱 바람직하게는, 상기의 양면에 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 을 갖는 폴리이미드 필름을 이용해, 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 필름 표면 (A 측) 에 구리박 또는 구리 합금박을, 열압착성 폴리이미드 층 (S2) 의 필름 표면 (B 측) 에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 직접 적층해 제조할 수 있다.
열압착성 폴리이미드 필름의 양면에 금속박을 적층한 LED 용 방열 기판의 제조 방법의 일례로서 다음의 방법을 포함한다.
1) 길이가 긴 금속박 (구리박 또는 구리 합금박), 길이가 긴 열압착성 폴리이미드 필름, 및 길이가 긴 금속박 (알루미늄박 또는 알루미늄 합금박) 을 이 순서로 적층하고, 열압착 장치 (가열 가압 장치) 에 공급한다. 열풍 공급 장치 및 적외선 가열기 등의 예열기를 이용해, 바람직하게는 열압착 장치에 도입하기 직전 인-라인으로 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃, 특히 바람직하게는 150 ℃ 초과 250 ℃ 이하의 온도로 약 2 초 내지 약 120 초 동안 금속박과 열압착성 폴리이미드 필름을 예열하는 것이 바람직할 수 있다.
2) 1 쌍의 압착 롤 또는 더블 벨트 프레스를 이용해, 열압착 존에서, 폴리이미드 (S2) 의 유리 전이 온도보다 20 ℃ 이상 높은 온도에서부터 400 ℃ 이하에서, 특히 유리 전이 온도보다 30 ℃ 이상 높은 온도에서부터 400 ℃ 이하에서, 3 층 적층체 (금속박/폴리이미드/금속박) 를 가압하에 열압착한다.
3) 더블 벨트 프레스의 경우에는, 특히, 열압착에 이어서, 냉각 존에서, 가압하에, 바람직하게는 폴리이미드 (S2) 의 유리 전이 온도보다 20 ℃ 이상 낮은 온도, 특히 30 ℃ 이상 낮은 온도까지 적층체를 냉각하여, 폴리이미드 필름의 양면에 금속박을 적층시킨 후, 그 적층체를 롤상으로 권취한다.
이로써, 롤상의 LED 용 방열 기판을 제조할 수 있다.
상기 방법에서는, 열압착 전에 예열함으로써, 폴리이미드 내의 물 등에 의해 생긴 발포로 인해, 열압착 후 수득된 적층체의 외관 불량을 방지할 수 있고, 전자 회로 형성시의 땜납욕 침지시의 발포를 방지할 수 있어, 그 결과 제품 수율의 저하를 방지할 수 있다. 열압착 장치 전체를 가열로에 설치하는 것은, 사용하는 열압착 장치가 컴팩트한 것에 실질적으로 한정되어 LED 용 방열 기판의 형상에 제한을 받게 되기 때문에 실용적이지 않다. 아웃-라인 예열을 실시하면, 적층 전 폴리이미드가 물을 흡수할 수 있고, 따라서 열압착 후에 수득된 적층체의 발포에 의한 외관 불량, 및 땜납 내열성의 저하를 방지하는 것이 곤란할 수 있다.
더블 벨트 프레스는, 가압하에 고온 가열/냉각을 실시할 수 있는 것이며, 열 매체를 사용한 수압식이 바람직할 수 있다.
양면이 열압착성인 폴리이미드 필름에 금속박을, 더블 벨트 프레스를 이용해 가압하에 열압착/냉각함으로써 적층시키는 경우, 떼어내는 속도는 바람직하게는 1 m/분 이상일 수 있고, 폭이 약 400 mm 이상, 특히 약 500 mm 이상인 폭넓고 길이가 길며 접착 강도가 크고 (즉, 금속박과 폴리이미드 층 간의 박리 강도가 크고), 게다가 금속박 표면에 주름이 실질적으로 관찰되지 않을 정도로 외관이 양호한 금속박 적층 폴리이미드 필름 (LED 용 방열 기판) 을 얻을 수 있다.
양호한 외관을 갖는 LED 용 방열 기판을 양산하기 위해, 열압착성 폴리이미드 필름과 금속박과의 조합을 1 개 이상 공급함과 함께, 각각 최외층과 벨트 사이에 놓인 보호막 (즉, 2 장의 보호막) 을 개재하여, 가압하에 열압착/냉각하여 적층하는 것이 바람직하다. 보호막은 비열압착성이고 표면 평활성이 우수한 것이라면 재료에 상관없이 어떠한 것이든 사용할 수 있다. 바람직한 보호막의 예로는, 금속박, 특히 구리박, 스테인리스박 또는 알루미늄박, 및 고내열성 폴리이미드 필름 (Ube Industries, Ltd. 제의 UPILEX S) 로 두께 약 5 μm 내지 약 125 μm 의 것을 포함한다.
이와 같이 하여 얻어진 LED 용 방열 기판은, 임의의 공지된 방법에 따라, 구리박 또는 구리 합금박을 에칭에 의해 부분적으로 제거하여 금속 배선을 형성하고, 금속 배선 측에 LED 칩을 실장할 수 있다. 본 발명에 따른 LED 용 방열 기판은 방열성이 우수하고, 따라서 LED 조명 장치 또는 LED 백라이트용으로, 기판에 수많은 LED 를 실장하는 경우라도 LED 의 온도 상승 및 LED 의 발광 효율의 저하를 저감시킬 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 한층 더 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(평가 방법)
(1) 박리 강도: 폴리이미드 필름과 알루미늄박과의 사이의 박리 강도를, JIS C5016 에 준해 90° 및 폭 5 mm 의 조건으로 측정한다. 측정 시료는, 구리박을 LED 용 방열 기판으로부터 박리하여 제조한 폴리이미드/알루미늄박의 적층체이다. 박리 강도의 측정은, 어떠한 처리도 하지 않는 초기에, 습열 처리 후에 (85 ℃ 및 85%Rh 에서 1000 시간 처리 후), 및 260 ℃ 에서 30 초 동안 땜납 가열 처리 후의 3 개의 시점에서 실시한다.
(2) 땜납 내열성: JIS C6481 에 준해 땜납 내열성을 평가한다. 측정 시료는, 구리박을 에칭에 의해 LED 용 방열 기판으로부터 제거하여 제조한 폴리이미드/알루미늄박의 적층체이다. 땜납 내열성의 평가에 대해서는, 250 ℃ 또는 270 ℃ 에서 30 초 동안 땜납 가열 처리 후에 적층체의 폴리이미드 필름의 발포 유무를 육안으로 관찰한다.
○: 발포가 관찰되지 않음.
×: 발포가 관찰됨.
(3) 굽힘 가공성: 측정 시료는 구리박/폴리이미드/알루미늄박의 적층체이다. 적층체가 외경 약 1.0 mm 및 내경 약 0.6 mm 를 갖도록 적층체를 구부린다. 그 후, 구부린 부분을 초기 상태로 되돌리고, 알루미늄박의 구부린 부분의 크랙 발생 유무를 육안으로 관찰한다. 적층체를 구부리는 것은, 구리박이 외측이 되도록 구부리는 것과 구리박이 내측이 되도록 구부리는 2 가지 방법으로 실시한다.
○: 크랙이 관찰되지 않음.
×: 크랙이 관찰됨.
(참고예 1: 내열성 폴리이미드 S1 용 도프액의 제조)
N-메틸-2-피롤리돈에 p-페닐렌디아민 (PPD) 및 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA) 을 1000:998 의 몰비로 모노머 농도가 18% (중량%, 이하 동일) 가 되도록 첨가하였다. 그 후, 혼합물을 50 ℃ 에서 3 시간 동안 반응시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 폴리암산 용액의 25 ℃ 에 있어서의 용액 점도는 약 1680 포이즈였다.
(참고예 2: 열압착성 폴리이미드 S2 용 도프액의 제조)
N-메틸-2-피롤리돈에 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠 (TPE-R), 2,3,3',4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (a-BPDA) 및 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실산 2 무수물 (s-BPDA) 을 1000:200:800 의 몰비로 모노머 농도가 18% 가 되도록 첨가하였다. 그 후, 트리페닐 포스테이트를 모노머 중량에 대해 0.5 중량% 의 양으로 첨가한 후, 혼합물을 40 ℃ 에서 3 시간 동안 반응시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 폴리암산 용액의 25 ℃ 에 있어서의 용액 점도는 약 1680 포이즈였다.
(참고예 3, 4: 열압착성 다층 폴리이미드 필름 A1, A2 의 제조)
3 층 압출 다이 (멀티 매니폴드형 다이) 를 구비한 막 형성 장치를 사용해, 참고예 1 및 2 에서 제조한 폴리암산 용액을 3 층 압출 다이의 두께를 바꾸어 금속 지지체 상에 유연시킨 후, 140 ℃ 의 열풍으로 연속적으로 건조하고 지지체로부터 박리하여 자기 지지성 필름을 형성했다. 상기 지지체로부터 박리한 자기 지지성 필름을 가열로에서 150 ℃ 에서 450 ℃ 까지 서서히 가열하여 용매를 제거하고 이미드화했다. 이에 의해, 두께가 상이한 2 종류의 길이가 긴 3 층 폴리이미드 필름을 제조하여 롤상으로 권취하였다.
이와 같이 하여 얻어진 3 층 폴리이미드 필름 (층 구성: S2/S1/S2) 의 특성을 평가하였으며 그 결과는 다음과 같다.
(열압착성 다층 폴리이미드 필름 A1)
· 두께 구성: 2.5 μm/7.5 μm/2.5 μm (합계: 12.5 μm)
· S2 층의 유리 전이 온도: 240 ℃
· S1 층의 유리 전이 온도:
온도 300 ℃ 이상에서는 Tg 가 명확히 확인되지 않음.
· 열팽창 계수 (50 ℃ 내지 200 ℃):
MD 19 ppm/℃, TD 18 ppm/℃,
· 기계적 특성 (시험 방법: ASTM-D882)
1) 인장 강도: MD, TD 520 MPa (각각)
2) 신장율: MD, TD 90% (각각)
3) 인장 탄성율: MD, TD 7200 MPa (각각)
· 전기적 특성 (시험 방법: ASTM-D149)
1) 절연 파괴 전압: 4.9 kV
(열압착성 다층 폴리이미드 필름 A2)
· 두께 구성: 4 μm/17 μm/4 μm (합계: 25 μm)
· S2 층의 유리 전이 온도: 240 ℃.
· S1 층의 유리 전이 온도:
온도 300 ℃ 이상에서는 Tg 가 명확히 확인되지 않음.
· 열팽창 계수 (50 ℃ 내지 200 ℃):
MD 19 ppm/℃, TD 18 ppm/℃,
· 기계적 특성 (시험 방법: ASTM-D882)
1) 인장 강도: MD, TD 520 MPa (각각)
2) 신장율: MD, TD 100% (각각)
3) 인장 탄성율: MD, TD 7200 MPa (각각)
· 전기적 특성 (시험 방법: ASTM-D149)
1) 절연 파괴 전압: 7.1 kV
상기 열압착성 다층 폴리이미드 필름 A1 및 A2 는 각각 두께가 12.5 μm 및 25 μm 이며, 종래의 가장 일반적인 LED 용 방열 기판에 사용되는 에폭시 수지 필름 (두께: 1.2 mm) 보다 얇으면서 전기적인 절연성은 그 에폭시 수지 필름과 동등했다.
이하의 실시예에서는, 폴리이미드 필름의 A 측에 구리박을 적층하고, 폴리이미드 필름의 B 측에 알루미늄박을 적층했다.
알루미늄박은, 표면에 부착한 유분을 제거하기 위해서 유기 용제로 처리한 후에 사용하였다.
(실시예 1 내지 3)
(LED 용 방열 기판의 제조)
더블 벨트 프레스 공급 직전에 인-라인으로 200 ℃ 의 열풍에 의해 30 초 동안 3 층 폴리이미드 필름 A2 를 예열하였다. 그 폴리이미드 필름 A2 의 한 면 (A 측) 에 전해 구리박 (두께: 18 μm, Rz: 0.6 μm) 을 적층하고, 폴리이미드 필름 A2 의 반대측의 면 (B 측) 에 표 1 에 나타낸 바와 같이 무처리 또는 표면 처리된 Al-Mg 합금박 (A5052-H34, Furukawa-Sky Aluminum Corp. 사제, 두께: 300 μm) 을 적층했다. 그 후, 적층체를 가열 존 (최고 가열 온도: 330 ℃) 으로 보낸 후, 냉각 존 (최저 냉각 온도: 180 ℃) 으로 보내어, 열압착 압력을 3.9 MPa, 열압착 시간을 2 분으로 하여 연속적으로 열압착 및 냉각을 실시하였다. 이에 의해, LED 용 방열 기판 (폭: 540 mm, 길이: 30 m) 을 제조하여 롤상으로 권취하였다. 이와 같이 하여 얻어진 LED 용 방열 기판의 박리 강도, 땜납 내열성 및 굽힘 가공성을 평가했다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 땜납 내열성의 평가는 250 ℃ 의 온도에서 실시하였다.
폴리이미드 필름의 B 측에 적층되는 알루미늄박의 표면 처리
실시예 1 무처리
실시예 2 황산 양극 산화 처리
실시예 3 KO 처리 (처리층: 약 1.5 μm)

박리 강도 (N/mm)
(Al 박/폴리이미드 사이)		 땜납
내열성 (250 ℃)		 굽힘 가공성
초기 습열 처리 후 땜납 가열 처리 후 구리박이 외측이 되도록 구부림 구리박이 내측이 되도록 구부림
실시예 1 2.7 2.9 3.1 ○ ○ ○
실시예 2 3.1 4< 3.6 × ○ ×
실시예 3 4< 4< 4< × ○ ×
(실시예 4 내지 5)
(LED 용 방열 기판의 제조)
더블 벨트 프레스 공급 직전에 인-라인으로 200 ℃ 의 열풍에 의해 30 초 동안 표 3 에 나타낸 바와 같은 3 층 폴리이미드 필름을 예열하였다. 그 폴리이미드 필름의 한 면 (A 측) 에 압연 구리박 (두께: 35 μm, 조면화 그레이드, Rz: 1.2 μm) 을 적층하고, 폴리이미드 필름의 반대측의 면 (B 측) 에 무처리 Al-Mg 합금박 (A5052-H34, Furukawa-Sky Aluminum Corp. 사제, 두께: 300 μm) 을 적층했다. 그 후, 적층체를 가열 존 (최고 가열 온도: 330 ℃) 으로 보낸 후, 냉각 존 (최저 냉각 온도: 180 ℃) 으로 보내어, 열압착 압력을 3.9 MPa, 열압착 시간을 2 분으로 하여 연속적으로 열압착 및 냉각을 실시하였다. 이에 의해, LED 용 방열 기판 (폭: 540 mm, 길이: 30 m) 을 제조하여 롤상으로 권취하였다. 이와 같이 하여 얻어진 LED 용 방열 기판의 박리 강도, 땜납 내열성 및 굽힘 가공성을 측정했다. 결과를 표 3 에 나타낸다. 땜납 내열성의 평가는 250 ℃ 내지 270 ℃ 의 온도에서 실시하였다.

 폴리이미드 필름 박리 강도 (N/mm)
(Al 박/폴리이미드 사이)		 땜납 내열성 굽힘 가공성
초기 습열 처리 후 땜납 가열 처리 후 250 ℃ 270 ℃ 구리박이 외측이 되도록 구부림 구리박이 내측이 되도록 구부림
실시예 4 A1 1.7 1.6 1.7 ○ ○ ○ ○
실시예 5 A2 3.1 3.3 3.5 ○ × ○ ○
(열저항 평가)
실시예 4 및 5 에서 제조한 LED 용 방열 기판의 열저항을 이하의 방법으로 평가했다.
먼저, 제조한 LED 용 방열 기판을 1 cm×1.5 cm 의 크기로 절단하였다. 그 후, 10 cm×10 cm 의 크기 (면적) 를 갖는 구리제의 수냉판과, LED 용 방열 기판의 알루미늄박에 열전도성 그리스를 얇게 도포한 후, 양자를 서로 접합시켰다. 다음으로, LED 용 방열 기판의 구리박과, 한 측면의 크기가 1 cm×1.5 cm 인 트랜지스터 (2SC3258) 에 열전도성 그리스를 얇게 도포한 후, 양자를 서로 접합시켰다. 트랜지스터와 LED 용 방열 기판과의 계면의 트랜지스터 측의 온도 (Th), 및 수냉판과 LED 용 방열 기판의 구리박과의 계면의 수냉판 측의 온도 (Tl) 를 측정하기 위해서, 미리 트랜지스터의 표면과 수냉판의 표면에 가느다란 열전쌍을 삽입하기 위한 홈을 형성하였다.
상기와 같이, 제조한 LED 용 방열 기판을 이용해, 트랜지스터/구리박/폴리이미드 필름/Al-Mg 합금박/수냉판의 적층체와 가느다란 열전쌍을 설치했다.
그 후, 트랜지스터에 5 W 내지 35 W 의 전력 (P) 을 인가하여, 열전쌍이 일정한 값을 나타낸 후에 Th 및 Tl 을 측정했다.
열저항 (Rth) 을 이하의 식으로부터 산출했다.
Rth = (Th - Tl) / P - 2 × Rg
(식 중, Rg 는 1 층의 열전도성 그리스의 열저항 (0.35 ℃/W) 을 나타냄)
상기와 같이 하여, 실시예 4 에서 제조한 LED 용 방열 기판의 열저항을 구하였으며, 0.22 ℃/W 로 산출되었다. 상기 LED 용 방열 기판의 열저항은 매우 양호하였다. 게다가, 실시예 5 에서 제조한 LED 용 방열 기판의 열저항을 구하였으며, 0.58 ℃/W 로 산출되었다. 상기 LED 용 방열 기판의 열저항은 양호하였다.
(실시예 6)
(LED 용 방열 기판의 제조)
더블 벨트 프레스 공급 직전에 인-라인으로 200 ℃ 의 열풍에 의해 30 초 동안 3 층의 폴리이미드 필름 A1 을 예열하였다. 그 폴리이미드 필름 A1 의 한 면에 전해 구리박 (두께: 18 μm) 을 적층하고, 폴리이미드 필름 A1 의 반대측의 면에 Al-Mg 합금박 (JIS 5052-H32 (A5052-H32), Furukawa-Sky Aluminum Corp. 사제, 두께: 300 μm) 을 적층했다. 그 후, 적층체를 가열 존 (최고 가열 온도: 330 ℃) 으로 보낸 후, 냉각 존 (최저 냉각 온도: 180 ℃) 으로 보내어, 열압착 압력을 3.9 MPa, 열압착 시간을 2 분으로 하여 연속적으로 열압착 및 냉각을 실시하였다. 이에 의해, LED 용 방열 기판 (폭: 540 mm, 길이: 30 m) 을 제조하여 롤상으로 권취하였다. 이와 같이 하여 얻어진 LED 용 방열 기판은 구리박/폴리이미드 필름 A1/Al-Mg 합금박의 양면 금속박 적층체이며, 종래의 가장 통상적인 LED 용 방열 기판은 구부러지지 않는 것에 반해, 구부러질 수 있고 양호한 굽힘성을 가진 것이었다.
(열저항의 평가)
실시예 6 에서 제조한 LED 용 방열 기판의 열저항을 실시예 4 에서와 같은 방식으로 평가했다. 열저항은 0.24 ℃/W 이었으며, LED 용 방열 기판의 열저항은 양호하였다.
산업상 이용가능성
상기와 같이, 본 발명에 따르면, 우수한 방열성 및 내전압성을 갖고 얇으면서 또한 양호한 굽힙성을 가져, 예를 들어 내측으로 구부러질 수 있고 외측으로 구부러질 수 있어 삼차원 가공이 가능한 LED 용 방열 기판을 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 폴리이미드 필름,
    상기 폴리이미드 필름의 한 면에 적층된 구리박 또는 구리 합금박, 및
    상기 폴리이미드 필름의 반대측의 면에 적층된 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 포함하는 LED 용 방열 기판으로서;
    상기 구리박 또는 구리 합금박의 표면과 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 표면과의 사이의 열저항이 1.8 ℃/W 이하인 LED 용 방열 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 양극 산화 처리 (알루마이트 처리) 되어 있지 않은 LED 용 방열 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폴리이미드 필름의 두께가 3 μm 내지 25 μm 인 LED 용 방열 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리이미드 필름의 구리박 또는 구리 합금박과의 접합면, 및 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박과의 접합면이, 열압착성의 폴리이미드 층을 포함하는 LED 용 방열 기판.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리이미드 필름이, 내열성의 폴리이미드 층, 및 상기 내열성의 폴리이미드 층의 양면에 적층된 열압착성의 폴리이미드 층을 포함하는 LED 용 방열 기판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리박 또는 구리 합금박의 두께가 9 μm 내지 200 μm 이며, 상기 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박의 두께가 200 μm 내지 1 mm 인 LED 용 방열 기판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리이미드 필름, 구리박 또는 구리 합금박, 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박이 가압 가열 성형 장치를 이용해 함께 접합되어 있는 LED 용 방열 기판.
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