KR20160019612A

KR20160019612A - 금속 동박 적층판

Info

Publication number: KR20160019612A
Application number: KR1020140103847A
Authority: KR
Inventors: 정제승; 정장호; 이정형; 이정윤
Original assignee: 주식회사 푸른산업
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2016-02-22

Abstract

본 발명은 금속 동박 적층판에 관한 것으로; 알루미늄판과, 상기 알루미늄판의 일면에 형성되는 제1 접착층과, 상기 제1 접착층의 상면에 밀착 구비되는 폴리이미드 필름과, 상기 폴리이미드 필름의 상면에 형성되는 제2 접착층과, 상기 제2 접착층의 상면에 밀착 구비되는 동박(copper foil)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 알루미늄판과 구리 호일 사이의 절연층으로 폴이이미드 필름(Polyimide Film)을 적용함으로써 플랙시블(Flexible)한 메탈 PCB를 구현할 수 있고, 따라서 자동차 등의 다양한 산업분야에 적용할 수 있다.

Description

금속 동박 적층판 {Metal Copper Clad Laminate}

본 발명은 금속 동박 적층판에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 알루미늄판의 상부에 동박(copper foil)이 적층되도록 형성되어 자동차의 전조등, 후미등, LED TV, LED 조명등의 경우와 같이 굴곡이 많은 부분에 사용되는 플렉시블한 금속 동박 적층판에 관한 것이다.

최근 금속을 이용한 메탈 PCB(이하, '메탈 인쇄회로기판'이라 한다.)가 개발되어 열 전달률이 높은 금속으로 열을 확산 및 냉각시킬 수 있게 되었다.

이와 같은 메탈 인쇄회로기판의 핵심소재로 금속 동박 적층판(MCCL: Metal Copper Clad Laminate)이 구비된다.

상기 금속 동박 적층판(MCCL)은 알루미늄판의 상부에 절연체(insulating material)와 동박(copper foil)이 순차적으로 적층되어서 이루어진 단면 금속 동박 적층판과, 알루미늄판의 양면에 절연체(insulating material), 동박(copper foil)이 순차적으로 적층되어서 형성되는 양면 금속 동박 적층판으로 나누어진다.

이때, 상기 알루미늄판은 방열기능을 담당하는 것으로, 열 전달률이 우수하며, 절연체는 전류가 흐르는 동박과 알루미늄판의 사이의 전기적인 절연 상태를 유지하는 기능을 한다.

이와 같은 금속 동박 적층판(MCCL)에 관한 예로 공개특허 제10-2013-0128897호가 제시된 바 있다. 이는 금속동박적층판의 제조 방법에 관한 것으로, (a) 알루미늄 코일을 탈지 및 조도 처리한 후 절단하여 시트 형태로 준비하는 단계와; (b) 준비된 알루미늄 시트 위에 에폭시레진을 코팅하는 단계와; (c) 에폭시레진이 코팅된 알루미늄 시트를 반건조시키는 단계; 및 (d) 반건조된 에폭시레진 코팅 알루미늄 시트와, 산화 처리된 동박 및 이형필름을 차례대로 적층한 후 핫프레스 성형하는 단계;를 포함한다. 이에 의하면, 알루미늄 코일에 에폭시레진을 코팅하여 반건조한 후 산화 처리된 동박 및 이형필름과 함께 핫프레스 성형함으로써 종래 RCC의 코팅이나 에폭시레진 필름의 반건조 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 이에 따라 각종 부자재의 원가 절감은 물론 생산성을 향상시킬 수 있다.

그런데, 이와 같은 방법에 의해 제조되는 금속 동박 적층판은 알루미늄 시트 위에 에폭시레진을 주원료로 코팅하므로 플랙시블한 인쇄회로기판을 구현할 수 없어 추후 제조되는 인쇄회로기판의 적용분야에 상당한 제약이 있다.

따라서, 이와 같이 에폭시레진을 주원료로 사용하는 금속 동박 적층판은 플렉시블한 메탈 PCB(Printed Circuit Board)의 제작이 불가능하므로 자동차의 전조등, 후미등, LED TV, LED 조명등의 경우와 같이 굴곡이 많은 제품의 굴곡 부분에서는 사용에 어려움이 있다.

참고문헌 1 : 공개특허 제10-2013-0128897호

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 금속 동박 적층판을 제조시에 에폭시수지와 폴리이미드 필름(Polyimide film)을 혼용하여 플렉시블한 메탈 PCB를 제작할 수 있는 금속 동박 적층판을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 에폭시수지에 세라믹 등이 함유되어 있어 플렉시블하며, 방열효과도 우수한 절연 특성을 갖는 금속 동박 적층판을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

알루미늄판과, 상기 알루미늄판의 일면에 형성되는 제1 접착층과, 상기 제1 접착층의 상면에 밀착 구비되는 폴리이미드 필름과, 상기 폴리이미드 필름의 상면에 형성되는 제2 접착층과, 상기 제2 접착층의 상면에 밀착 구비되는 동박(copper foil)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층판을 제공한다.

이때, 상기 알루미늄판은 0.1T ~ 5.0T 범위인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 알루미늄판은 표면에 2 ~ 10 ㎛ 깊이의 조도가 형성된 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층판.

또한, 상기 제1 및 제2 접착층은 에폭시수지(epoxy resin) 또는 에폭시에 세라믹 및 필러가 함유된 수지를 10㎛ ~ 50㎛ 두께로 형성한 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 동박(copper foil)은 0.5 oz ~ 4 oz의 두께인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 알루미늄판과 동박 사이의 절연층으로 폴이이미드 필름(Polyimide Film)을 적용함으로써 플랙시블(Flexible)한 메탈(Metal) PCB(FM-PCB)를 구현할 수 있어 기존 금속 동박 적층판을 사용한 메탈 PCB(M-PCB)에서는 구현이 불가능한 자동차, TV, 조명 등의 방열을 요하며 굴곡을 필요로 하는 다양한 산업분야에 적용할 수 있다.

더욱이 본 발명은 방열 효과가 우수하여 기존에 FPCB와 알루미늄판을 접착하는 제품에 비해 품질이 우수하며 안정적일 뿐만 아니라, 절연층 두께에 의한 타발 공정이 우수해 종래의 레진을 이용하는 금속 동박 적층판보다 생산성이 뛰어나며, 원가 절감 효과 역시 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 동박 적층판의 단면도이다.

본 발명에 따른 금속 동박 적층판을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 금속 동박 적층판(100)은 알루미늄판(110)과, 그 알루미늄판(110)의 일면에 형성되는 제1 접착층(120)과, 상기 제1 접착층(120)의 상면에 밀착 구비되는 절연층(insulating layer)인 폴리이미드 필름(130)과, 상기 폴리이미드 필름(130)의 상면에 형성되는 제2 접착층(140)과, 상기 제2 접착층(140)의 상면에 밀착 구비되는 동박(copper foil)(150)으로 이루어진다.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

알루미늄판(110)은 0.1T ~ 5.0T 범위의 것을 사용할 수 있다.

이때, 알루미늄판(110)의 두께가 0.1T 이하이면 동박적층판 전체의 두께가 얇아져 방열효과의 저하를 유발하고 제조공정상의 가공성이 떨어져 생산성이 저하되며, 알루미늄판(110)의 두께가 5.0T 이상이면 플렉시블한 메탈 PCB(Printed Circuit Board)을 구현하는 굴곡 가공이 어려워 생산성 저하를 유발하며 원가가 상승되는 문제점이 있다.

이와 같은 알루미늄판(110)은 무전해 방식으로 표면을 에칭(etching) 처리함으로써 표면에 거친 형태의 조도(112)를 형성함으로써 제1 접착층(120), 폴리이미드 필름(130), 제2 접착층(140), 동박(copper foil)(150)을 밀착하고 핫프레싱을 하는 경우 제1 접착층(120)이 거친 형태의 표면 조도(112)의 사이로 침투되어 강한 결합상태를 유지할 수 있고 내열성을 높일 수 있다.

이때, 상기 알루미늄판(110)의 표면 조도(112)의 깊이는 알루미늄판(110)의 표면에서 2 ~ 10 ㎛ 정도 형성함이 바람직하다.

여기서, 알루미늄판(110)의 표면 조도(112)가 2 ㎛ 이하인 경우에는 표면 거칠기가 미미하여 접착력이 저하될 염려가 있고, 알루미늄판(110)의 표면 조도(112)가 10 ㎛ 이상이면 가공상의 어려움이 있으며, 불필요하게 거칠기가 커서 폴리이미드 필름(130)과의 접착력에도 문제가 발생하게 된다.

한편, 상기 제1 접착층(Adhesive Layer)(120)은 알루미늄판(110)의 일면 특히 조도(112)가 형성된 면에 형성되는 것으로, 상기 알루미늄판(110)과 폴리이미드 필름(130) 사이에 위치하여 접착력을 제공한다.

이때, 상기 제1 접착층(120)은 에폭시수지(epoxy resin) 또는 에폭시에 세라믹 및 필러가 함유된 수지로 이루어지며, 코팅 등의 방법으로 10㎛ ~ 50㎛로 형성함이 바람직하다.

여기서, 제1 접착층(120)의 두께가 10㎛ 이하인 경우에는 알루미늄판(110) 자체의 표면 조도가 있어 그 밀착면이 얇아져 내전압 및 알루미늄판(110)과 제1 접착층(120) 사이에 합선(short)이 발생될 염려가 있으며, 제1 접착층(120)의 두께가 50㎛ 이상이면 플렉시블한 메탈 PCB를 구현하는 굴곡 가공 중 제1 접착층(120)의 깨짐현상(crack)이 발생하여 내전압 및 알루미늄판(110)과 제1 접착층(120) 사이에 합선(short)이 발생될 염려가 있다.

이와 같은 제1 접착층(120)의 상면에 밀착 구비되는 절연체(insulating material)로서 폴리이미드 필름(Polyimide Film)(130)을 밀착시킨다. 이때, 상기 폴리이미드 필름(130)은 우수한 절연 특성을 갖는 것으로, 절연층 두께에 의한 타발 공정이 우수해 생산성을 확대할 수 있다.

이때, 상기 폴리이미드 필름(Polyimide Film)(130)은 10㎛ ~ 50㎛ 범위의 두께를 갖는 것을 사용함이 바람직하다.

한편, 상기 폴리이미드 필름(Polyimide Film)(130)의 상면에는 제2 접착층(140)이 형성된다.

상기 제2접착층(140)은 폴리이미드 필름(130)과 동박(copper foil)(150) 사이에 위치하여 접착력을 제공하는 것으로, 상기 제1 접착층(120)과 동일하게 에폭시수지(epoxy resin) 또는 에폭시에 세라믹 및 필러가 함유된 수지로 이루어지며, 코팅 등의 방법으로 10㎛ ~ 50㎛ 형성함이 바람직하다.

여기서, 제2 접착층(140)의 두께가 10㎛ 이하인 경우에는 동박(copper foil) 자체에 형성된 표면조도가 있어 그 밀착면이 얇아져 내전압 및 동박(150)과 제2 접착층(140) 사이에 합선(short)이 발생될 염려가 있으며, 제2 접착층(120)의 두께가 50㎛ 이상이면 플렉시블한 메탈 PCB를 구현하는 굴곡 가공 중 제2 접착층(140)의 깨짐현상(crack)이 발생하여 내전압 및 동박(150)과 제2 접착층(140) 사이에 합선(short)이 발생될 염려가 있다.

한편, 상기 제2접착층(140)의 상면에는 동박(copper foil)(150)이 밀착된다. 이와 같은 동박(copper foil)(150)은 0.5 oz ~ 4 oz(약 18㎛ ~ 150㎛) 범위의 두께를 갖는 것을 사용함이 바람직하다.

이때, 동박(copper foil)(150)이 0.5 oz 이하인 경우에는 동박 호일(150)의 두께가 너무 얇아서 동박이 손상될 우려가 크게 되고, 동박 호일(150)의 두께가 4 oz 이상인 경우에는 , 플렉시블한 메탈 PCB(Printed Circuit Board)을 구현하는 굴곡 가공이 어려워 생산성 저하 및 동박(150) 두께에 따른 생산비가 상승되는 문제가 있다.

이하, 도 1을 참고로 본 발명에 따른 금속 동박 적층판의 제조 과정을 설명한다.

먼저, 0.1T ~ 5.0T의 알루미늄판(110)을 탈지 및 조도 처리하여 표면을 개질하고, 이러한 알루미늄 코일을 원하는 사양으로 재단한다.

이 경우, 알루미늄판(110)을 무전해 방식으로 표면을 에칭(etching) 처리함으로써 표면에 2 ~ 10 ㎛ 정도의 깊이를 갖는 거친 형태의 조도(112)를 일면에 형성한다.

이후, 알루미늄판(110)에 조도(112)가 형성된 일면에 에폭시수지(epoxy resin) 또는 에폭시에 세라믹 및 필러가 함유된 수지를 실크스크린 인쇄 또는 코팅 등의 방법으로 10㎛ ~ 50㎛ 두께를 갖는 제1 접착층(120)을 형성한다.

그리고, 상기 제1 접착층(120)의 상면에 10㎛ ~ 50㎛ 두께의 폴리이미드 필름(Polyimide Film)(130)을 밀착시킨다.

이후, 상기 폴리이미드 필름(Polyimide Film)(130) 상면에 에폭시수지(epoxy resin) 또는 에폭시에 세라믹 및 필러가 함유된 수지를 실크스크린 인쇄 또는 코팅 등의 방법으로 10㎛ ~ 50㎛ 두께를 갖는 제2 접착층(140)을 형성하고, 0.5 oz ~ 4 oz 두께의 동박(copper foil)(150)을 밀착시킨다.

이와 같이, 알루미늄판(110), 제1 접착층(120), 폴리이미드 필름(130), 제2 접착층(140), 동박(copper foil)(150)을 차례대로 적층한 후 핫프레스 성형을 한다.

이 경우 핫프레스 공정은 일 예로 챔버 내에서 약 150℃ ~ 200℃에서 진공상태 및 고압으로 가압하여 알루미늄판(110)과 폴리이미드 필름(130) 및 동박(copper foil)(150)을 일체로 접착시켜 주게 된다.

물론, 이상의 핫프레싱 공정을 수행한 후, 동박(copper foil)(150)의 표면에 별도의 이형필름(미도시됨)을 부착하는 별도의 공정을 더 수행할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 금속 동박 적층판 110: 알루미늄판
112: 조도 120: 제1 접착층
130: 폴리이미드 필름 140: 제2 접착층
150: 동박 호일

Claims

알루미늄판과, 상기 알루미늄판의 일면에 형성되는 제1 접착층과, 상기 제1 접착층의 상면에 밀착 구비되는 폴리이미드 필름과, 상기 폴리이미드 필름의 상면에 형성되는 제2 접착층과, 상기 제2 접착층의 상면에 밀착 구비되는 동박(copper foil)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층판.
제 1항에 있어서,
상기 알루미늄판은 0.1T ~ 5.0T 범위인 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층판.
제 1항에 있어서,
상기 알루미늄판은 표면에 2 ~ 10 ㎛ 깊이의 조도가 형성된 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층판.
제 1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 접착층은 에폭시수지(epoxy resin) 또는 에폭시에 세라믹 및 필러가 함유된 수지를 10㎛ ~ 50㎛ 두께로 형성한 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층판.
제 1항에 있어서,
상기 동박(copper foil)은 0.5 oz ~ 4 oz의 두께인 것을 특징으로 하는 금속 동박 적층판.