KR20130120008A - 플라즈마 용사 방식의 금속 베이스 동박적층판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 금속 베이스 동박적층판 - Google Patents

플라즈마 용사 방식의 금속 베이스 동박적층판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 금속 베이스 동박적층판 Download PDF

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Abstract

플라즈마 용사 방식의 금속 베이스 동박적층판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 금속 베이스 동박적층판이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용사 방식의 금속 베이스 동박적층판 제조방법은 알루미늄 기판 상에 세라믹 층을 적층하는 단계; 및 상기 적층된 세라믹 층 상에 구리 층을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따르면, 세라믹을 MCCL 절연층으로 사용한다. 이로써, 에폭시 수지 기반의 MCCL에 비하여 개선된 열전도도를 갖는다. 또한, 에폭시 수지 등을 사용하지 않으므로, 절연층 등의 적층 공정이 자동화되어, 공정 시간이 단축된다. 더 나아가, 절연층과 Cu층을 용사 코팅하는 경우, 동일 공정 장치로서 절연층 및 동박 형성을 연속적으로 진행할 수 있으며, MCCL 제조가 간단하고, 경제적이다.

Description

플라즈마 용사 방식의 금속 베이스 동박적층판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 금속 베이스 동박적층판{Method for manufacturing MCCL using plasma spray and MCCL manufactured by the same}
본 발명은 플라즈마 용사 방식의 금속 베이스 동박적층판 제조방법으로, 보다 상세하게는 용사 공정을 사용함으로써, 수지 기반의 접착층 도포 공정을 생략하여, 제조공정의 경제성을 향상시킬 수 있고, 아울러 에폭시 등과 같은 접착 바인더를 사용하지 않음으로써, 우수한 열전도를 달성할 수 있는, 플라즈마 용사 방식의 금속 베이스 동박적층판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 금속 베이스 동박적층판에 관한 것이다.
동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, [0002] PCB)의 원자재로서, 주로 페놀 수지, 에폭시 수지 등을 유리섬유, 그래프트지(graft paper)등의 절연체에 함침시키고, 이러한 절연제를 한겹 이상 적층하여 가열가압 처리하여 얻는다. 동박적층판은 절연층의 보강기재 및 소재에 따라, 종이 베이스 페놀수지 동박적층판, 유리 베이스 에폭시 수지 동박적층판, 종이 베이스 폴리에스테르 수지 동박적층판, 복합 동박적층판, 플렉시블 동박적층판, 금속 베이스 동박적층판, 다층 프린트 배선판용 동박적층판, 고주파용 동박적층판 등으로 다양하게 제조된다.
이러한 동박 적층판 중에서 금속 베이스 동박적층판, 즉 MCCL(Metal Copper Clad Laminate)은 LED TV의 백라이트 유닛용 PCB 또는 조명용 LED 패키지의 PCB 기판으로 각광을 받고 있다.
도 1 및 2는 종래 기술에 따른 MCCL의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 금속 베이스 동박적층판은 알루미늄 판(40)과 동박(10) 사이에 절연 접착층으로서 기존의 동박적층판(CCL)에서 사용하는 FR-4의 프리프레그(prepreg)(20)를 사용한다. 여기서, 프리프레그(20)는 절연 수지와 함께 유리 섬유가 포함되어 있기 때문에, 열전달 특성에서 매우 불리하여 열압착 또는 고온프레스 방식으로 프리프레그(20)를 사이에 두고 알루미늄 판(40)과 동박(10)을 균일하게 접합하기 어려운 문제가 있다. 한편, 도 2에 도시한 종래 기술에 따른 금속 베이스 동박적층판은 알루미늄 판(40)과 동박(10) 사이에 절연 접착층으로서 에폭시계 수지에 알루미나 분말을 혼합한 접착제(21)를 사용하여, 절연성과 열전도성을 높이도록 한다. 하지만, 도 2에 도시한 금속 베이스 동박적층판은 또한 에폭시계 절연 접착제(21)를 중간에 두고 알루미늄 판(40)과 동박(10)을 전체적으로 균일하게 접합하기 어려운 문제점이 있다.
이와 같이 종래 기술에 따르면, 에폭시 수지 등을 사용하는 경우, 열전도가 열화되는 문제가 있고, 더 나아가, 이러한 수지 기반으로 절연층을 도포하는 경우, 균일한 두께로 절연층을 적층하는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우수한 열전도 특성과 함께, 개선된 제조공정을 갖는 MCCL 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 금속 베이스 동박적층판 제조방법으로, 알루미늄 기판 상에 세라믹 층을 적층하는 단계; 및 상기 적층된 세라믹 층 상에 구리 층을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 베이스 동박적층판 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 세라믹 층은 플라즈마 용사 방식으로 적층되며, 상기 구리 층 또한 플라즈마 용사 방식으로 적층된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 세라믹 층에는 에폭시가 함유되지 않는다.
본 발명은 또한 상술한 방법에 의하여 제조된 금속 베이스 동박적층판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 세라믹을 MCCL 절연층으로 사용한다. 이로써, 에폭시 수지 기반의 MCCL에 비하여 개선된 열전도도를 갖는다. 또한, 에폭시 수지 등을 사용하지 않으므로, 절연층 등의 적층 공정이 자동화되어, 공정 시간이 단축된다. 더 나아가, 절연층과 Cu층을 용사 코팅하는 경우, 동일 공정 장치로서 절연층 및 동박 형성을 연속적으로 진행할 수 있으며, MCCL 제조가 간단하고, 경제적이다.
도 1 및 2는 종래 기술에 따른 MCCL의 단면도이다.
도 3 및 4는 본 발명에 MCCL 제조방법의 단계별 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 에폭시 수지 등을 사용하지 않는 세라믹을, MCCL의 절연층으로 사용한다. 에폭시와 Al2O3를 혼합하여 절연층을 형성하는 종래 기술의 경우, MCCL이 사용되는 금속 PCB의 열 전도도를 떨어뜨려, 최대 4W/mk 수준의 열 전도도를 가지게 된다. 하지만, 동박의 접착을 위하여, 불가피하게 에폭시 수지를 사용할 수 밖에 없는 상황이다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여, 플라즈마 용사 방식으로, 세라믹을 알루미늄 기판상에 절연층으로 코팅한다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MCCL 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 알루미늄 기판(110) 상에 플라즈마 용사 방식으로 세라믹 층(120)을 적층한다. 여기에서 플라즈마 용사(plasma spraying)는 플라즈마 아크 중에 세라믹 분말을 분사하여, 수행되는 용사이다. 이 경우, 본 발명의 경우, 이러한 플라즈마 용사 방식으로 세라믹을 절연층으로 알루미늄 기판(110) 상에 적층하는 경우, 별도의 접합 수지(에폭시)의 사용 없이 이온화된 분말 표면에 의하여 기판(110) 상에 세라믹층이 효과적으로 접합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 세라믹 층(120) 상에 다시 구리 층(130)이 플라즈마 용사 방식으로 적층된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 구리 층(130) 또한 하부 기재인 세라믹 층(120)과 동일한 플라즈마 용사 방식으로 적층되며, 이로써 플라즈마에 의하여 이온화된 구리 분말 표면으로 인하여, 세라믹 층(120) 상에 구리 층(130)이 효과적으로 접합될 수 있다.
이후, 상기 적층된 MCCL에 대하여, PCB 제조공정이 진행된다.
본 발명에 따른 PCB 제조공정은 도 3 및 4와 같이 플라즈마 용사 코팅 방식으로 제조된 MCCL로부터 출발하며, 상기 적층된 MCCL을 드릴링하고, PSR(Photo Imageable Solder Resist Mask Ink)를 인쇄하고, 마킹 후 2차 드릴을 진행하고, ㅇ이후 통상의 PCB 제조공정이 진행된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 세라믹-구리 층을 플라즈마 용사 방식으로 코팅함으로써, 에폭시 등과 같이 열 전도를 떨어뜨리는 접착 수지 사용을 피할 수 있으며, 아울러 도포 공정에 의한 공정 시간 소요를 피할 수 있다. 더 나아가, 구리 층의 플라즈마 용사 코팅시 마스크를 이용하여 회로가 형성되는 부분에만 구리 층을 코팅시킴으로써 종래 PCB 공정에서의 회로 패터닝 공정을 생략할 수 있다. 즉, 본 발명은 플라즈마 용사 코팅을 통하여 PCB의 열 전도 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 공정상 경제성을 확보할 수 있다. 이후 진행되는 PCB 진행공정은 종래 기술에 따르므로, 이에 대한 상세한 설명은 이하 생략한다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 금속 베이스 동박적층판 제조방법으로,
    알루미늄 기판 상에 세라믹 층을 적층하는 단계; 및
    상기 적층된 세라믹 층 상에 구리 층을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 베이스 동박적층판 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 층은 플라즈마 용사 방식으로 적층되는 것을 특징으로 하는 금속 베이스 동박적층판 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구리 층은 플라즈마 용사 방식으로 적층되는 것을 특징으로 하는 금속 베이스 동박적층판 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 층에는 에폭시가 함유되지 않은 것을 특징으로 하는 금속 베이스 동박적층판 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 금속 베이스 동박적층판.
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