KR20180020472A - Led용 메탈 pcb 및 그 제조방법 - Google Patents

Led용 메탈 pcb 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180020472A
KR20180020472A KR1020160104810A KR20160104810A KR20180020472A KR 20180020472 A KR20180020472 A KR 20180020472A KR 1020160104810 A KR1020160104810 A KR 1020160104810A KR 20160104810 A KR20160104810 A KR 20160104810A KR 20180020472 A KR20180020472 A KR 20180020472A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
forming
circuit
roughness
plating
Prior art date
Application number
KR1020160104810A
Other languages
English (en)
Inventor
백옥기
Original Assignee
주식회사 태우이앤피
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 태우이앤피 filed Critical 주식회사 태우이앤피
Priority to KR1020160104810A priority Critical patent/KR20180020472A/ko
Publication of KR20180020472A publication Critical patent/KR20180020472A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313—Organic insulating material
    • H05K1/0353—Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0366—Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement reinforced, e.g. by fibres, fabrics
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • H05K3/067—Etchants
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
    • H05K3/181—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0137—Materials
    • H05K2201/0154—Polyimide
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03—Metal processing
    • H05K2203/0315—Oxidising metal
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03—Metal processing
    • H05K2203/0323—Working metal substrate or core, e.g. by etching, deforming
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/13—Moulding and encapsulation; Deposition techniques; Protective layers
    • H05K2203/1333—Deposition techniques, e.g. coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

자원절약형 LED용 메탈 PCB 및 그 제조방법을 설명한다. LED용 메탈 PCB는 알루미늄 판으로 형성되고 일 면에 조도형성층이 형성된 베이스층, 알루미늄 호일로 형성되고 일 면에 조도형성층이 형성되고 타 면에 회로 패턴이 형성된 회로층, 상기 베이스층의 조도형성층과 상기 회로층의 조도형성층 사이에 구비되는 에폭시 계열의 수지로 형성된 프리프래그 및 상기 회로 패턴에 형성된 도금층을 포함할 수 있다.

Description

LED용 메탈 PCB 및 그 제조방법{METAL PRINTED CIRCUIT BOARD FOR LED AND MANUFACTURING METHOD FOR THE PRINTED CIRCUIT BOARD}
아래의 설명은 자원절약형 LED용 메탈 PCB 및 그 제조방법을 설명한다.
최근 전자기기들이 고밀도, 고속화, 소형화, 경량화, 박형화 및 다기능화됨으로써, 전자기기들을 위한 부품을 실장하는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB) 역시 고집적 기판(packaging substrate)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 PCB 산업은 부품의 특성을 최적화하는데 중요한 요인인 짧은 선로와 미세 피치(Fine Pitch) 구현에 따른 여러 가지 방법들이 요구되고 있다. 또한, 실장된 부품의 작동시 칩으로부터 발생되는 열을 어떻게 신속히 제거하여 열 손상으로부터 보호하느냐 하는 방열부분에 대한 기판의 설계도 매우 중요한 과제로 떠오르고 있다.
발광다이오드 (light emitting diode, LED)는 친환경, 에너지 효율, 고수명 등의 장점을 바탕으로 기존 광원을 대부분 대체하고 있다. 현재 LED 조명 제품의 트렌드는 고출력화?소형화?경량화?저가화의 4가지 특징으로 정의할 수 있다. 즉, 출력은 더욱 강해지고, 크기는 작고 가벼워지면서, 가격대는 낮아지고 있는 것이다. 이는 LED 조명이 시험적 대체상품 단계에서 주조명으로서 대중화 단계로 진입함에 따라 나타나고 있는 특징이다. 이에 따라 LED 조명에서 발생되는 열의 밀도는 더욱 증가할 수밖에 없다. 즉, 출력은 높아지는데 크기는 작아지기 때문에 열을 방출 할 수 있는 공간은 작아지고 있기 때문이다. LED는 광 반도체 소자로서 형광등, 백열등 등 다른 광원들과는 달리 입력된 전력 중 약 70~80% 이상이 열에너지로 전환되고 있어, 이를 효과적으로 방출하는 기술이 매우 중요하다. 특히, 열에 의한 칩의 온도 상승은 단기적으로는 광효율의 저하와 직접적으로 관계되어 있으며, 장기적으로는 칩의 수명 또한 감소하게 하는 요인이 된다.
종래에는 1W 이상의 고출력 LED를 사용하기 위해서 메탈 PCB(Metal PCB)를 주로 사용하고, 0.5W 이하의 직하형 LED BLU(back light uit), LED 신호등, L광등(형광등 대채) 등은 FR4 계열 또는 CEM3 계열의 PCB를 사용하였다.
현재는 종래에 생산되었던 FR4 또는 CEM3 PCB 제품에서 열 변형, 낮은 광효율, 기대수명 단축 등의 신뢰성 문제가 지속적으로 발생되고, 고휘도에 대한 요구가 증대됨에 따라 메탈 PCB로 변경되는 추세에 있다.
그러나 가격적으로 메탈 PCB는 FR4 PCB 대비 약 10배 가까이 차이가 나기 때문에 생산자와 소비자에게 고비용에 대한 압박이 가중되어 대중적인 조명장치로서 LED 광원의 장점이 퇴색되는 실정에 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 제조원가를 낮추고 2W이하의 LED 소자를 사용하는 조명장치에서 사용 가능한 방열성능을 갖는 메탈 PCB의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시 예들에 따르면, LED용 메탈 PCB는, 알루미늄 판으로 형성되고 일 면에 조도형성층이 형성된 베이스층, 알루미늄 호일로 형성되고 일 면에 조도형성층이 형성되고 타 면에 회로 패턴이 형성된 회로층, 상기 베이스층의 조도형성층과 상기 회로층의 조도형성층 사이에 구비되는 에폭시 계열의 수지로 형성된 프리프래그 및 상기 회로 패턴에 형성된 도금층을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 베이스층과 상기 회로층은, 산성 용액 또는 알카리성 용액으로 화학적 에칭하여 조도형성층을 형성할 수 있다. 또는, 상기 베이스층과 상기 회로층은, 양극산화로 기공을 형성하여 조도형성층을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 베이스층과 상기 회로층은 조도형성층에는 티타늄을 포함하는 무기화합물이 증착 또는 도금될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 프리프래그는 에폭시 수지(Epoxy Resin)에 유리섬유(Glass Fiber)를 함침시킨 것이 사용될 수 있다. 또는, 상기 프리프래그는 필름 타입의 폴리이미드(Polyimide) 계열의 수지가 사용될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 도금층은 무전해 주석 도금을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 도금층은 상기 회로 패턴 중 적어도 전자 부품이 실장될 부분에 형성될 수 있다. 그리고 상기 도금층과 상기 회로 패턴 사이의 밀착력을 향상시키기 위해서, 상기 회로 패턴에서 상기 도금층이 형성될 부분에 티타늄을 포함하는 무기화합물이 증착 또는 도금될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시 예들에 따르면, LED용 메탈 PCB 제조방법은, 베이스층을 제공하는 단계, 회로층을 제공하는 단계, 상기 베이스층에서 적어도 일면에 조도형성층을 형성하는 단계, 상기 회로층에서 적어도 일면에 조도형성층을 형성하는 단계, 상기 베이스층에서 조도형성층과 상기 회로층에서 조도형성층 사이에 프리프래그를 개재하여 상기 베이스층과 상기 회로층을 접합하여 메탈 PCB 원판을 형성하는 단계, 상기 회로층에 회로 패턴을 형성하는 단계 및 상기 회로 패턴에 도금층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 베이스층은 알루미늄 판이 사용되고, 상기 회로층은 알루미늄 호일이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 베이스층에 조도형성층을 형성하는 단계와 상기 회로층에 조도형성층을 형성하는 단계는, 산성 용액 또는 알카리성 용액으로 화학 처리하여 에칭할 수 있다. 또한, 상기 베이스층에 조도형성층을 형성하는 단계와 상기 회로층에 조도형성층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층과 상기 회로층에 각각 양극산화로 기공을 형성할 수 있다. 그리고 상기 베이스층에 조도형성층을 형성하는 단계와 상기 회로층에 조도형성층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 조도형성층과 상기 회로층의 조도형성층에 티타늄을 포함하는 무기화합물을 증착 또는 도금시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 프리프래그는 에폭시 계열의 수지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 프리프래그는 에폭시 수지(Epoxy Resin)에 유리섬유(Glass Fiber)를 함침시킨 것을 사용될 수 있다. 또는, 상기 프리프래그는 필름 타입의 폴리이미드(Polyimide) 계열의 수지가 사용될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 도금층을 형성하는 단계는, 무전해 주석 도금을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 도금층을 형성하는 단계는, 상기 회로 패턴 중 적어도 전자 부품이 실장될 부분에 도금층을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 도금층을 형성하기 전에 도금 전처리 단계를 더 수행하고, 상기 도금 전처리 단계는, 티타늄을 포함하는 무기화합물을 증착 또는 도금시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 메탈 PCB 원판을 형성하는 단계는, 상기 베이스층과 상기 프리프래그 및 상기 회로층을 접합하고, 일정 온도에서 일정 크기의 힘을 가하여 접합할 수 있다. 또한, 상기 메탈 PCB 원판을 형성하는 단계는, 진공 상태에서 160℃~200℃의 온도에서 20kg/㎠~50kg/㎠의 힘을 가할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시 예들에 따르면, LED용 메탈 PCB 제조방법은, 베이스층을 제공하는 단계, 2개의 회로층을 제공하는 단계, 상기 베이스층의 양면에 조도형성층을 형성하는 단계, 상기 2개의 회로층에 대해서 각각의 회로층의 적어도 일면에 조도형성층을 형성하는 단계, 상기 베이스층의 양면에 각각 프리프래그와 회로층을 적층하여 메탈 PCB 원판을 형성하는 단계, 상기 2개의 회로층의 타면에 회로 패턴을 형성하는 단계 및 상기 각 회로 패턴에 도금층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 실시 예들에 따르면, 전기회로층의 동을 알루미늄으로 대체하고, 절연층은 세라믹 필러를 에폭시수지 계열의 프리프래그로 대체하고, 부품 실장을 위한 알루미늄 표면도금은 무전해 주석도금으로 처리하여 제조원가를 낮출 수 있다. 또한, 2W이하의 LED 소자를 사용하는 조명장치에서 사용 가능한 방열성능을 갖는 메탈 PCB의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 베이스층을 위한 알루미늄 판과 회로층을 위한 알루미늄 호일의 도면이다.
도 2는 도 1의 베이스층과 회로층에 각각 조도형성층을 형성한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 조도형성층이 형성된 베이스층과 회로층을 접합시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 접합된 상태에서 소정 온도에서 일정 힘을 가하여 접합 시킨 상태의 메탈 PCB 원판의 도면이다.
도 5는 도 4의 메탈 PCB 원판에 에칭 레지스트를 도포한 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 에칭 레지스트에 에칭 패턴을 형성한 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 에칭 패턴을 이용하여 회로 패턴을 형성한 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서 에칭 레지스트를 제거한 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 회로 패턴에 도금층을 형성한 본 발명의 일 실시 예에 따른 메탈 PCB를 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 메탈 PCB에 전자 부품이 실장된 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양면 메탈 PCB를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
우선, 도 9와 도 10을 참고하여, LED용 메탈 PCB(100)에 대해서 설명한다. 참고적으로, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메탈 PCB(100)를 도시한 도면이고, 도 10은 도 9의 메탈 PCB(100)에 전자 부품(10)이 실장된 상태를 도시한 도면이다.
도면을 참고하면, LED용 메탈 PCB(100)는 베이스층(110), 프리프래그(130), 회로층(120) 및 도금층(160)을 포함하여 형성된다.
베이스층(110)은 알루미늄 판으로 형성되고 일 면에 조도형성층(111)이 형성된다. 베이스층(110)은 소정 두께를 갖는 알루미늄 판으로 형성되고, 예를 들어, 1000 계열 또는 5000 계열이 사용된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되지 않고, 베이스층(110)은 금속 중 기계적 특성과, 열전도 특성 및 비용적 측면을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.
여기서, 베이스층(110)은 전신용 비열처리 합금으로 5000 계열의 알루미늄을 주로 사용하지만, 기계적 특성, 열전도 특성, 비용적 측면에서 더 유리한 계열의 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 베이스층(110)의 두께는 LED용 메탈 PCB의 최종 사양을 고려하여 0.5~2.0 mm로 형성될 수 있다.
회로층(120)은 알루미늄 호일로 형성되고 일 면에 조도형성층(121)이 형성되며, 타 면에는 소정의 회로 패턴(122)이 형성된다. 회로층(120)은 소정 두께를 갖고 비교적 두께가 얇은 알루미늄 호일이 사용되며, 예를 들어, 전기적, 열적 특성이 우수한 1000 계열을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 1000계열의 알루미늄 호일은 101 계열 구리 호일 대비 1.8~1.9 배의 낮은 열 전도도와 낮은 전기 전도도를 가지므로, 이러한 특성을 감안하여 회로층(120)의 알루미늄 호일 두께를 결정한다. 예를 들어, 회로층(120)은, 35㎛ 두께의 구리 호일을 대체하는 경우, 알루미늄 호일은 최소 63㎛ 의 두께를 갖는다.
베이스층(110)과 회로층(120)은 각각 적어도 일 면에 조도형성층(111, 121)이 형성된다.
상세하게는, 베이스층(110)과 회로층(120)은 에칭을 이용하여 조도형성층(111, 121)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110) 및 회로층(120)에 황산과 과산화수소를 포함하는 산성 용액을 사용하거나, 가성소다를 포함하는 알칼리성 용액으로 화학처리하여 에칭할 수 있다. 또는 화학적 에칭 이외에도 다른 방법을 이용하여 베이스층(110)과 회로층(120)에 조도형성층(111, 121)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 양극산화법을 이용하여 베이스층(110)과 회로층(120)에 조도형성층(111, 121)을 형성할 수 있다. 한편, 도면에서는 베이스층(110)과 회로층(120)에 일 면에만 조도형성층(111, 121)을 형성한 것으로 예시하였으나, 양면에 모두 조도형성층(111, 121)을 형성하는 것도 가능하다.
한편, 베이스층(110)과 회로층(120)에서 조도형성층(111, 121)에 프리프래그(130)와의 밀착력을 향상시키기 위해서 무기화합물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110)과 회로층(120)에서 조도형성층(111, 121)에 티타늄을 증착하거나 도금할 수 있다.
프리프래그(130)는 베이스층(110)과 회로층(120)을 결합시키며, 베이스층(110)과 회로층(120)에서 조도형성층(111, 121) 사이에 구비된다. 또한, 프리프래그(130)는 베이스층(110)과 회로층(120)을 절연시키는 절연층이다.
프리프래그(130)는 에폭시 계열의 수지로 형성된다. 예를 들어, 프리프래그(130)는 에폭시 수지(Epoxy Resin)에 유리섬유(Glass Fiber)를 함침시킨 것으로, 유리전이온도(Glass Transition Temperature: Tg)가 130 ~180℃이고, B-스테이지의 반경화성 상태를 특성으로 가질 수 있다. 여기서, 프리프래그(130)는 파괴전압에 비례하여 유리전이온도가 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 프리프래그(130)의 두께는 70 ~ 130㎛로 형성되며, 그 두께는 전기 절연성과, 열전도 효율을 고려하여 결정된다. 예를 들어, 1W급 LED 소자에는 Tg가 140℃이고, 110㎛의 두께를 갖는 프리프래그(130)가 사용된다.
한편, 고열에 의해서 프리프래그(130)의 변색을 방지하기 위해서, 프리프래그(130)는 필름 타입의 폴리이미드(Polyimide) 계열의 수지를 사용할 수 있다.
회로층(120)에서 프리프래그(130)와 결합되는 면의 타면에 회로 패턴(122)이 형성된다. 회로 패턴(122)은 염산이 함유된 염화 제2동 또는 염화 제2철을 이용하여 회로층(120)을 에칭함으로써 형성된다.
도금층(160)은 회로층(120)의 회로 패턴(122) 상에 형성된다. 상세하게는, 도금층(160)은 회로 패턴(122)의 전부 또는 일부에 형성되며, 적어도 전자 부품(10)이 실장되는 부분에 형성된다. 또한, 도금층(160)은 무전해 주석도금(Immersion Tin)을 이용하여 형성된다. 한편, 주석과 알루미늄의 밀착력을 향상시키기 위해서 회로층(120)의 표면에 무기화합물을 형성할 수 있다. 여기서, 도금층(160)을 형성하기 전에 도금 전처리로서, 티타늄을 포함하는 무기화합물을 증착 또는 도금의 방법으로 형성될 수 있다. 그리고 회로 패턴(122)에서 도금층(160)이 형성될 부분에 무기화합물을 형성할 수 있다.
도금층(160) 상에는 전자 부품(10)이 실장된다. 예를 들어, 전자 부품(10)은 LED 소자(11), IC 소자(12), L, R, C 등의 전자 소자(13)들을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 10을 참고하여 LED용 메탈 PCB(100)의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1을 참고하면, 베이스층(110)과 회로층(120)을 제공한다. 참고적으로, 도 1은 베이스층(110)을 위한 알루미늄 판과 회로층(120)을 위한 알루미늄 호일의 도면이다.
베이스층(110)은 소정 두께를 갖는 알루미늄 판이 사용되고, 전신용 비열처리 합금으로 5000 계열의 알루미늄이 주로 사용하지만, 기계적 특성, 열전도 특성, 비용적 측면에서 더 유리한 계열의 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 베이스층(110)의 두께는 0.5~2.0 mm로 형성될 수 있다.
회로층(120)은 소정 두께를 갖고 비교적 두께가 얇은 알루미늄 호일이 사용되며, 예를 들어, 전기적, 열적 특성이 우수한 1000 계열을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 회로층(120)은, 35㎛ 두께의 구리 호일을 대체하는 경우, 알루미늄 호일은 최소 63㎛ 의 두께를 갖는다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 베이스층(110)과 회로층(120)의 적어도 일 면에 조도형성층(111, 121)을 형성한다. 여기서, 도 2는 도 1의 베이스층(110)과 회로층(120)에 각각 조도형성층(111, 121)을 형성한 상태를 도시한 도면이다.
상세하게는, 베이스층(110)과 회로층(120)에 황산과 과산화수소를 포함하는 산성 용액을 사용하거나, 가성소다를 포함하는 알칼리성 용액으로 화학적으로 에칭할 수 있다. 또는 화학적 에칭 이외에도 양극산화법을 이용하여 베이스층(110)과 회로층(120)에 조도형성층(111, 121)을 형성할 수 있다. 여기서, 양극산화법을 이용함으로써, 베이스층(110)과 회로층(120)의 표면에 다수의 기공을 형성하고 표면적을 증대시킬 수 있다.
한편, 도면에서는 베이스층(110)과 회로층(120)에 일 면에만 조도형성층(111, 121)을 형성한 것으로 예시하였으나, 양면에 모두 조도형성층(111, 121)을 형성하는 것도 가능하다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 베이스층(110)과 회로층(120)을 사이에 프리프래그(130)를 개재하여 메탈 PCB 원판(140)을 형성한다. 참고적으로, 도 3은 도 2의 조도형성층(111, 121)이 형성된 베이스층(110)과 회로층(120)을 접합시킨 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3과 같이 접합된 상태에서 소정 온도에서 일정 힘을 가하여 접합 시킨 상태의 메탈 PCB 원판(140)의 도면이다.
상세하게는, 베이스층(110)의 조도형성층(111)과 회로층(120)의 조도형성층(121) 사이에 프리프래그(130)가 삽입되어서 적층된다.
프리프래그(130)는 에폭시 계열의 수지로 형성되며, 예를 들어, 에폭시 수지(Epoxy Resin)에 유리섬유(Glass Fiber)를 함침시킨 것이 사용된다. 또한, 프리프래그(130)는, 유리전이온도(Glass Transition Temperature: Tg)가 130 ~180℃이고, B-스테이지의 반경화성 상태 특성을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 또한, 프리프래그(130)의 두께는 70 ~ 130㎛로 형성되며, 예를 들어, 1W급 LED 소자에는 Tg가 140℃이고, 110㎛의 두께를 갖는 프리프래그(130)가 사용될 수 있다.
또는, 고열에 의해서 프리프래그(130)의 변색을 방지하기 위해서, 필름 타입의 폴리이미드(Polyimide) 계열의 수지가 프리프래그(130)로 사용될 수 있다.
베이스층(110)과 프리프래그(130) 및 회로층(120)이 적층된 상태에서 진공 핫프레스(Hot Press)로 고온에서 소정의 힘을 가함으로써 단면 메탈 PCB 원판(140)이 형성된다. 예를 들어, 메탈 PCB 원판(140)을 형성하기 위해서, 진공 상태에서 160℃~200℃의 온도에서 20kg/㎠~50kg/㎠의 힘을 가하게 된다.
한편, 베이스층(110)과 회로층(120)이 프리프래그(130)와의 밀착력을 향상시키기 위해서 조도형성층(111, 121)에 무기화합물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110)과 회로층(120)에서 조도형성층(111, 121)에 티타늄을 포함하는 무기화합물을 증착하거나 도금할 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 에칭 레지스트(150)를 이용하여 회로 패턴(122)을 형성한다. 참고적으로, 도 5는 도 4의 메탈 PCB 원판(140)에 에칭 레지스트(150)를 도포한 상태를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 에칭 레지스트(150)에 에칭 패턴(151)을 형성한 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 에칭 패턴(151)을 이용하여 회로 패턴(122)을 형성한 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에서 에칭 레지스트(150)를 제거한 상태를 도시한 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 회로층(120) 상에 에칭 레지스트(150)를 도포하고, 도 6에 도시한 바와 같이 에칭 레지스트(150) 상에 음각용 필름을 정합하여 맞춘 후 정해진 시간 동안 노광하고, 현상함으로써 소정의 에칭 패턴(151)을 형성한다. 예를 들어, 에칭 레지스트(150)는 탄산나트륨 계열의 현상액으로 현상할 수 있다.
그리고 도 7에 도시한 바와 같이, 에칭 패턴(151)을 이용하여 회로층(120)을 에칭한다. 에칭 패턴(151)을 이용하여 염산계열의 염화 제2철 또는 염화 제2동으로 회로층(120)을 에칭함으로써 회로 패턴(122)이 형성된다. 여기서, 회로 패턴(122)을 형성하기 위한 에칭 단계에서는, 회로층(120) 및 조도형성층(121)까지 제거된다.
그리고 도 8에 도시한 바와 같이, 에칭 레지스트(150)를 제거하면 사용자가 원하는 회로 패턴(122)이 형성된다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 회로 패턴(122) 상에 도금층(160)을 형성한다. 참고적으로, 도 9는 도 8의 회로 패턴(122) 상에 도금층(160)을 형성한 본 발명의 일 실시 예에 따른 메탈 PCB(100)를 도시한 도면이다.
도금층(160)은 회로 패턴(122)의 전부 또는 일부에 형성되며, 적어도 전자 부품(10)이 실장되는 부분에 형성된다. 또한, 도금층(160)은 무전해 주석도금(Immersion Tin)을 이용하여 형성된다.
한편, 도금층(160)과 회로 패턴(122)의 밀착력을 향상시키기 위해서 회로층(120)의 표면에, 도금층(160)을 형성하기 전에 도금 전처리로서, 티타늄을 포함하는 무기화합물을 증착 또는 도금할 수 있다.
다음으로, 메탈 PCB(100)에서 회로 패턴(122)의 도금층(160) 상에는 전자 부품(10)이 실장된다. 예를 들어, 전자 부품(10)은 LED 소자(11), IC 소자(12), L, R, C 등의 전자 소자(13)들을 포함할 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양면 메탈 PCB(200)를 도시한 도면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 베이스층(210)의 양면에 회로층(220, 230)이 형성되는 양면 메탈 PCB(200)를 형성할 수 있다. 여기서, 도 11 기재의 양면 메탈 PCB(200)는 도 1 내지 도 10에서 설명한 단면 메탈 PCB(100)의 제조방법을 베이스층(210)의 양면에 대해서 동시에 진행함으로써 제조할 수 있다.
도 11 기재의 양면 메탈 PCB(200)는 상술한 도 1 기재의 메탈 PCB(100)와 달리, 베이스층(210)의 양면에 회로층(220, 230)이 형성되는 점에서만 차이가 있으므로, 이하에서는 차이점 위주로 간략하게 설명한다.
도 11을 참조하면, 양면 메탈 PCB(200)는 알루미늄 판으로 형성된 베이스층(210)의 양면에 조도형성층(211, 212)이 형성되고, 조도형성층(211, 212) 상에 프리프래그(240, 250)를 통해 알루미늄 호일의 회로층(220, 230)이 결합된다. 회로층(220, 230)에는 각각 적어도 일 면에 조도형성층(221, 231)이 형성되고, 타 면에 회로 패턴(222, 232)이 형성된다. 그리고 회로 패턴(222, 232)에는 전자 부품(10)이 실장될 수 있도록 주석도금의 도금층(260, 270)이 형성된다.
실시 예들에 따르면, 동을 대체하여 알루미늄 호일로 전기 회로층(120)을 구현하고, 세라믹 필러를 대체하여 프리프래그로 절연층을 형성하고, 전자 부품 실장을 위한 표면 도금층을 주석으로 처리함으로써, 기존의 FR4 PCB 또는 CEM3 PCB에 비해 높은 열 전도율과 높은 파괴 전압을 가지는 메탈 PCB(100)를 제조할 수 있다. 또한, 실시 예들에 따른 메탈 PCB(100)의 제조 비용은 FR4 PCB 또는 CEM3 PCB에 비해 증가하지 않으므로, 대량 생산 시 가격 경쟁력이 우수하다. 또한, 메탈 PCB(100)는 높은 열 방출 효율이 높아서 중 휘도급인 2W이하의 LED 소자를 사용하는 PCB에 확대 적용할 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
10: 전자 부품
101: LED 소자
102: IC 소자
103: 전자 소자
100: 단면 메탈 PCB
110: 베이스층
111: 조도형성층
120: 회로층
121: 조도형성층
122: 회로 패턴
130: 프리프래그
140: 메탈 PCB 원판
150: 에칭 레지스트
151: 에칭 패턴
160: 도금층
200: 양면 메탈 PCB
210: 베이스층
211, 212: 조도형성층
220, 230: 회로층
221, 231: 조도형성층
222, 232: 회로 패턴
240, 250: 프리프래그
260, 270: 도금층

Claims (21)

  1. 알루미늄 판으로 형성되고 일 면에 조도형성층이 형성된 베이스층;
    알루미늄 호일로 형성되고 일 면에 조도형성층이 형성되고 타 면에 회로 패턴이 형성된 회로층;
    상기 베이스층의 조도형성층과 상기 회로층의 조도형성층 사이에 구비되는 에폭시 계열의 수지로 형성된 프리프래그; 및
    상기 회로 패턴에 형성된 도금층;
    을 포함하는 LED용 메탈 PCB.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층과 상기 회로층은, 산성 용액 또는 알카리성 용액으로 화학적 에칭하여 조도형성층을 형성하는 LED용 메탈 PCB.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층과 상기 회로층은, 양극산화로 기공을 형성하여 조도형성층을 형성하는 LED용 메탈 PCB.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층과 상기 회로층은 조도형성층에 티타늄을 포함하는 무기화합물이 증착 또는 도금되는 LED용 메탈 PCB.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프리프래그는 에폭시 수지(Epoxy Resin)에 유리섬유(Glass Fiber)를 함침시킨 것을 사용되는 LED용 메탈 PCB.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프리프래그는 필름 타입의 폴리이미드(Polyimide) 계열의 수지가 사용되는 LED용 메탈 PCB.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도금층은 무전해 주석 도금을 이용하여 형성되는 LED용 메탈 PCB.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도금층은 상기 회로 패턴 중 적어도 전자 부품이 실장될 부분에 형성되는 LED용 메탈 PCB.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 도금층과 상기 회로 패턴 사이의 밀착력을 향상시키기 위해서, 상기 회로 패턴에서 상기 도금층이 형성될 부분에 티타늄을 포함하는 무기화합물이 증착 또는 도금되는 LED용 메탈 PCB.
  10. 베이스층을 제공하는 단계;
    회로층을 제공하는 단계;
    상기 베이스층에서 적어도 일면에 조도형성층을 형성하는 단계;
    상기 회로층에서 적어도 일면에 조도형성층을 형성하는 단계;
    상기 베이스층에서 조도형성층과 상기 회로층에서 조도형성층 사이에 프리프래그를 개재하여 상기 베이스층과 상기 회로층을 접합하여 메탈 PCB 원판을 형성하는 단계;
    상기 회로층에 회로 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 회로 패턴에 도금층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 베이스층은 알루미늄 판이 사용되고, 상기 회로층은 알루미늄 호일이 사용되는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베이스층에 조도형성층을 형성하는 단계와 상기 회로층에 조도형성층을 형성하는 단계는, 산성 용액 또는 알카리성 용액으로 화학 처리하여 에칭하는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 베이스층에 조도형성층을 형성하는 단계와 상기 회로층에 조도형성층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층과 상기 회로층에 각각 양극산화로 기공을 형성하는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 베이스층에 조도형성층을 형성하는 단계와 상기 회로층에 조도형성층을 형성하는 단계는, 상기 베이스층의 조도형성층과 상기 회로층의 조도형성층에 티타늄을 포함하는 무기화합물을 증착 또는 도금시키는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 프리프래그는 에폭시 수지(Epoxy Resin)에 유리섬유(Glass Fiber)를 함침시킨 것을 사용되는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 프리프래그는 필름 타입의 폴리이미드(Polyimide) 계열의 수지가 사용되는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 도금층을 형성하는 단계는, 무전해 주석 도금을 이용하여 형성되는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 도금층을 형성하는 단계는, 상기 회로 패턴 중 적어도 전자 부품이 실장될 부분에 도금층을 형성하는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 도금층을 형성하기 전에 도금 전처리 단계를 더 수행하고,
    상기 도금 전처리 단계는, 티타늄을 포함하는 무기화합물을 증착 또는 도금시키는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 메탈 PCB 원판을 형성하는 단계는, 상기 베이스층과 상기 프리프래그 및 상기 회로층을 접합하고,
    진공 상태에서 160℃~200℃의 온도에서 20kg/㎠~50kg/㎠의 힘을 가하는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
  21. 베이스층을 제공하는 단계;
    2개의 회로층을 제공하는 단계;
    상기 베이스층의 양면에 조도형성층을 형성하는 단계;
    상기 2개의 회로층에 대해서 각각의 회로층의 적어도 일면에 조도형성층을 형성하는 단계;
    상기 베이스층의 양면에 각각 프리프래그와 회로층을 적층하여 메탈 PCB 원판을 형성하는 단계;
    상기 2개의 회로층의 타면에 회로 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 각 회로 패턴에 도금층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 LED용 메탈 PCB 제조방법.
KR1020160104810A 2016-08-18 2016-08-18 Led용 메탈 pcb 및 그 제조방법 KR20180020472A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160104810A KR20180020472A (ko) 2016-08-18 2016-08-18 Led용 메탈 pcb 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160104810A KR20180020472A (ko) 2016-08-18 2016-08-18 Led용 메탈 pcb 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180020472A true KR20180020472A (ko) 2018-02-28

Family

ID=61401180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160104810A KR20180020472A (ko) 2016-08-18 2016-08-18 Led용 메탈 pcb 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180020472A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1498013B1 (en) Flexible interconnect structures for electrical devices and light sources incorporating the same
US20100149823A1 (en) Lamp unit, circuit board, and method of manufaturing circuit board
EP2658356B1 (en) Manufacturing method for printed circuit board with insulated micro radiator
JP2011139008A (ja) 熱と電気の伝導経路を分離させたチップオンボード用金属基板構造
KR100955451B1 (ko) 방열 ｆｐｃｂ 및 이의 제조 방법
WO2012145237A1 (en) Led array having embedded led and method therefor
KR20150073041A (ko) 절연 기판에 도전성 트레이스를 형성하는 방법
KR20100049841A (ko) 방열 기판 및 그 제조방법
US7935971B2 (en) Light emitting diode module
WO2007105880A1 (en) Manufacturing method of radiant heat circuit board
JP6830583B2 (ja) 配線部品の製造方法
US20120160546A1 (en) Heat radiation board formed using electro-deposition coating and method of manufacturing the same
KR20120100303A (ko) 인쇄회로기판, 이를 구비한 발광모듈, 발광모듈을 구비하는 조명유닛 및 발광모듈 제조방법
US20200404791A1 (en) Electronic arrangement and method of manufacturing the same
KR20180020472A (ko) Led용 메탈 pcb 및 그 제조방법
KR101125752B1 (ko) 인쇄 회로 기판 및 그 제조 방법
KR101867499B1 (ko) 조명 장치를 제조하기 위한 방법 및 조명 장치
GB2480428A (en) PCB with metal core having extended heatsink bosses for mounting LEDs
KR20110085121A (ko) 발광 장치
KR101765906B1 (ko) 아노다이징을 이용한 회로기판 및 그 제조 방법
KR102657028B1 (ko) Led조명에 적용되는 고방열, 고기능성, 고집적 방열기판
KR102603297B1 (ko) 고방열, 고기능성, 고집적 led조명을 위한 양면 방열기판및 이를 제조하는 방법
KR102663820B1 (ko) 고방열, 고기능성, 고집적 led 방열기판 및 이를 제조하는 방법
KR101205431B1 (ko) 구리 코어 구조의 방열 인쇄회로기판 제조방법
JP5549393B2 (ja) フレキシブルプリント配線板

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application