KR20210087643A - 금속 잉크 및 레이저 소결을 이용하여 제조된 방열 기판 구조체, 이를 포함하는 전자 소자, 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

금속 잉크 및 레이저 소결을 이용하여 제조된 방열 기판 구조체, 이를 포함하는 전자 소자, 및 이들의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

방열 기판 구조체의 제조 방법이 제공된다. 상기 방열 기판 구조체의 제조 방법은, 베이스 기판을 준비하는 단계, 상기 베이스 기판 상에, 금속 잉크를 도포하여, 금속 잉크층을 형성하는 단계, 상기 금속 잉크층에 레이저를 조사하여, 전도성 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 전도성 패턴을 갖는 상기 베이스 기판에 도금 공정을 수행하여, 상기 전도성 패턴 상에 도금 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

금속 잉크 및 레이저 소결을 이용하여 제조된 방열 기판 구조체, 이를 포함하는 전자 소자, 및 이들의 제조 방법{Heat radiating substrate structure by using metal ink and laser sintering process, electronic device comprising the same, and method of fabricating of the sames}
본 출원은 방열 기판 구조체, 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 금속 잉크 및 레이저 소결을 이용하여 제조된 방열 기판 구조체, 이를 포함하는 전자 소자, 및 이들의 제조 방법에 관련된 것이다.
최근 자동차, 전기 전자 분야 등에서 사용되고 있는 전자 기기는 경량화, 박형화, 소형화, 다기능화가 추구되고 있다. 이러한 전자 소자가 고집적화 될수록 더욱 많은 열이 발생하는데, 이러한 방출 열은 소자의 기능을 저하시킬 뿐만 아니라 주변 소자의 오작동, 기판 열화 등의 원인이 되고 있어 방출 열을 제어하는 기술에 대해 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다.
LED나 전자기기의 고출력화 고기능화가 급속히 진전되어 반도체소자의 발열량이 증가하는 중에 방열기술에 대해서 상당히 높은 관심이 집중되고 있다. 최근에는 경량화, 전기 절연, 디자인 자유도, 공수저감이라고 하는 기능을 방열과 동시에 만족이라고 하는 요구도 증가하고 있으며, 시장의 일부를 구성하고 있다.
일반적으로 방열판의 재질로서 금속, 주로 알루미늄을 이용하지만, 상기의 기능을 추가/부여할 수 있는 요구사항으로서 열 전도성수지로의 기대가 고조되고 있다. 수지의 열전도성을 향상시키는 수단으로서, 탄소섬유나 질화붕소(boron nitride) 등의 고열전도 필러(Filler)를 고충전하고, 수지복합재료의 열전도율을 향상시키는 방법이 취해지고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허공보 10-1238013(특허권자 네오마루 주식회사)에는 바인더 11.5 내지 20 중량부, 분산제 1.5 내지 15 중량부, 수평으로 배열된 복수개의 플레이크 타입의 전도성 세라믹스를 포함하는 필러 1.5 내지 17 중량부를 포함하며, 전체 두께가 20 내지 40㎛로 구성된 LED 조명용 방열 시트가 개시되어 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고효율의 방열 기판 구조체, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소한 방열 기판 구조체의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 절감된 방열 기판 구조체의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 고신뢰성의 방열 기판 구조체, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 금속 잉크 및 레이저 소결을 이용하여 방열 기판 구조체의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 방열 기판 구조체를 포함하는 전자 소자, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 방열 기판 구조체의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 방열 기판 구조체의 제조 방법은, 베이스 기판을 준비하는 단계, 상기 베이스 기판 상에, 금속 잉크를 도포하여, 금속 잉크층을 형성하는 단계, 상기 금속 잉크층에 레이저를 조사하여, 전도성 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 전도성 패턴을 갖는 상기 베이스 기판에 도금 공정을 수행하여, 상기 전도성 패턴 상에 도금 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판을 준비하는 단계는, 상기 베이스 기판을 표면 처리하여 다공성 절연막을 형성하는 것을 포함하고, 상기 금속 잉크층은 상기 다공성 절연막 상에 형성되는 것을 포함하고, 상기 방열 기판 구조체의 제조 방법은, 상기 금속 잉크층을 형성하기 전, 상기 다공성 절연막의 상부면에 텍스쳐링 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 금속 잉크층은 상기 텍스쳐링 패턴 상에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판은 알루미늄 기판이고, 상기 베이스 기판을 표면 처리하는 것은, 상기 베이스 기판을 양극 산화시키는 것을 포함하고, 상기 다공성 절연막은 알루미나(Al2O3)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판을 준비하는 단계는, 상기 베이스 기판을 표면 처리하여 다공성 절연막을 형성하는 것을 포함하고, 상기 금속 잉크는 스프레이 방법으로 도포되고, 상기 금속 잉크와 상기 다공성 절연막 사이의 표면 에너지 제어를 통해, 상기 금속 잉크가 상기 다공성 절연막의 기공 내에 상기 금속 잉크의 흡착 효율이 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 잉크와 상기 다공성 절연막 사이의 표면 에너지를 제어하는 것은, 상기 다공성 절연막을 UV 및 오존 처리하거나, 대기압에서 산소 플라즈마 오존 처리하거나, 상기 금속 잉크의 표면 에너지 조절제를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 레이저가 조사된 상기 금속 잉크층의 일부분은 소결되고, 상기 전도성 패턴을 형성하는 단계는, 소결된 상기 금속 잉크층의 상기 일부분을 잔존시키고, 레이저가 조사되지 않아 소결되지 않은 상기 금속 잉크층의 나머지 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판은, 열전도성 폴리머, 세라믹 복합재료, 금속 및 고분자 복합 재료, 또는 무기물 필러 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 방열 기판 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 방열 기판 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조 방법은, 상술된 실시 예에 따라 상기 방열 기판 구조체를 제조 하는 단계, 및 상기 전도성 패턴을 갖는 상기 방열 기판 구조체 상에 전자 소자를 실장하여, 상기 전도성 패턴과 상기 전자 소자를 전기적으로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 방열 기판 구조체를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 방열 기판 구조체는, 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상의 다공성 절연막, 상기 다공성 절연막 상의 전도성 패턴, 및 상기 전도성 패턴 상에 배치되고, 상기 전도성 패턴을 따라 제공되는 도금 패턴을 포함하되, 상기 전도성 패턴은, 상기 다공성 절연막보다, 높은 밀도 값을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 절연막은, 텍스쳐링 패턴을 갖고, 상기 전도성 패턴 및 상기 도금 패턴은, 상기 베이스 기판의 상기 다공성 절연막의 상기 텍스쳐링 패턴 상에 제공되고, 상기 도금 패턴은, 상기 전도성 패턴의 상부면 및 상기 전도성 패턴의 측벽을 덮을 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 방열 기판 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 방열 기판 구조체를 포함하는 전자 소자는, 상술된 실시 예에 따른 상기 방열 기판 구조체, 및 상기 전도성 패턴 및 상기 도금 패턴을 갖는 상기 방열 기판 구조체 상에 실장되어, 상기 전도성 패턴 및 상기 도금 패턴과 전기적으로 연결된 전자 소자를 포함할 수 있다.
본 출원의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 제조 방법에 따르면, 베이스 기판 상에, 금속 잉크를 도포하여, 금속 잉크층을 형성하고, 상기 금속 잉크층에 레이저를 조사하여, 전도성 패턴을 형성하고, 상기 전도성 패턴을 갖는 상기 베이스 기판에 도금 공정을 수행하여, 상기 전도성 패턴 상에 도금 패턴이 형성될 수 있다. 상기 도금 패턴은, 상기 전도성 패턴을 씨드층으로 이용한 도금 공정으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 방열 기판 구조체의 상기 베이스 기판 상에, 전자 소자와 전기적으로 연결되는 금속 패턴이, 간소한 공정으로 저렴하게 형성되는 것은 물론, 다양한 형태로 사용자의 요구에 따라서 형성될 수 있다.
상기 베이스 기판은 다공성 절연막을 포함할 수 있고, 상기 금속 잉크층은 상기 다공성 절연막 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 잉크층의 일부가 상기 다공성 절연막의 기공으로 침투되어, 상기 금속 잉크층이 레이저에 의해 소결된 상기 전도성 패턴과, 상기 다공성 절연막의 접합력이 향상될 수 있다.
상기 다공성 절연막과 상기 도금 패턴 사이의 열 전달 효과를 향상시키기 위해서는 고밀도 박막을 상기 다공성 절연막 및 상기 도금 패턴 사이에 형성하는 것이 중요하다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이 상기 금속 잉크의 코팅 공정에 의해 상기 전도성 패턴이 형성되어, 상기 다공성 절연막 내로 상기 금속 잉크가 침투되는 것은 물론, 상기 전도성 패턴이 고밀도 특성을 가질 수 있고, 이로 인해, 열 전달 특성이 향상된 상기 도금 패턴이 용이하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 다공성 절연막은, 저렴하고 간소한 양극 산화 공정, 수지계열 물질의 이중 사출, 또는 분사 코팅 방법으로 형성될 수 있다. 이에 따라 방열 기판 구조체의 제조 비용 및 제조 시간이 절약되고, 상기 다공성 절연막에 의해 내식성 및 내산화성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판 및 다공성 절연막의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판 및 다공성 절연막의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 레이저 조사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판 및 다공성 절연막의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 21은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 레이저 조상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴 형성 전후를 촬영한 사진이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 제조 방법에서 레이저 출력에 따른 도금 패턴 형성 전후를 촬영한 사진이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판의 다공성 절연막을 촬영한 사진이다.
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크의 도포량에 따른 금속 잉크층을 촬영한 사진이다.
도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크 도포량에 따른 전도성 패턴을 촬영한 사진이다
도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 열처리 건조 조건에 따른 전도성 패턴을 촬영한 사진이다.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 다공성 절연막에 레이저 텍스쳐링 공정의 수행 전후를 촬영한 사진이다.
도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 다공성 절연막의 레이저 텍스쳐링 여부에 따른 전도성 패턴의 접합력 차이를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판 및 다공성 절연막의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체 및 그 제조 방법이 설명된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 베이스 기판(100)이 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판(100)은 금속 기판일 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 베이스 기판(100)은 알루미늄 기판, 구리 기판, 니켈 기판일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판(100)은 열전도성 폴리머, 세라믹 복합재료, 금속 및 고분자 복합 재료, 또는 무기물 필러 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 베이스 기판(100)은 폴리아마이드, 폴리카보네이트 리퀴드 크리스탈 폴리머에 구리, 알루미늄, 니켈, 은 등의 필러가 충진된 것을 포함하거나, AlN, Al2O3, Bn, SiC, BeO 등을 포함하거나, 그라파이트, 탄소나토뷰트, 탄소섬유, 그래핀 등과 같은 탄소계 필러를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 기판은, 무기물 세라믹 입자가 용사 코팅된 금속 기판, 세라믹 페이스트가 스크린 프린팅된 금속 기판, 또는 세라믹 기판일 수 있다, 즉, 상기 베이스 기판(100)의 구체적인 종류 및 물질에, 본 발명의 기술적 사상이 제한되지 않는다.
도 3을 참조하면, 상기 베이스 기판(100)이 표면 처리되어, 상기 베이스 기판(100)의 상부면 상에 다공성 절연막(110)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(100)이 알루미늄 기판인 경우, 상기 베이스 기판(100)을 양극 산화시켜, 상기 다공성 절연막(110)이 형성될 수 있다.
상기 다공성 절연막(110)은, 후술되는 공정에서 전자 소자와 상기 베이스 기판(100)의 절연성을 확보하는 동시에, 열전도율이 높아 방열 특성을 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여, 상기 다공성 절연막(110)에 대한 전도성 패턴의 접합력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 상기 다공성 절연막은(110)은 저렴하고 간소한 양극 산화 공정으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 제조 비용 및 제조 시간이 절약될 수 있다. 또한, 상기 다공성 절연막(110)에 의해, 내식성 및 내산화성이 향상될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 베이스 기판(100) 상에 금속 잉크를 도포하여, 금속 잉크층(120)이 형성될 수 있다(S120). 일 실시 예에 따르면, 상기 금속 잉크는 유기금속 구리 잉크일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 금속 잉크는, 금 잉크, 은 잉크 등 다양한 종류의 유기금속잉크를 포함할 수 있다. 상기 금속 잉크층(120)은 유기 금속박막층일 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 금속 잉크는, 스프레이 코팅, 바 코팅, 딥 코팅, 그라비아 코팅 등 다양한 방법으로, 상기 베이스 기판(100) 상에 도포되어, 상기 금속 잉크층(120)을 형성할 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 베이스 기판(100)이 표면 처리되어, 상기 베이스 기판(100)의 상부면 상에 상기 다공성 절연막(110)이 형성되는 경우, 상기 금속 잉크층(120)은 상기 다공성 절연막(110) 상에 형성될 수 있다.
상기 금속 잉크층(120)이 형성된 후, 상기 베이스 기판(100)이 열처리될 수 있다. 예를 들어, 80~150℃ 온도에서 30분~1시간 열처리되어, 상기 금속 잉크층(120)을 안정화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 유기 금속박막층은 열처리를 통하여 레이저를 이용한 광소결 혹은 열소결 등의 기술 적용이 용이하도록 박막의 상(결정질 또는 비정질)이 제어될 수 있으며, 유기 금속박막의 광 흡수 계수를 변화시켜 광 소결용 에너지 흡수를 용이해 질 수 있다. 이후, 상온으로 냉각될 수 있다.
도 1, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 상기 금속 잉크층(120)에 레이저를 조사하여, 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다(S130). 구체적으로, 레이저가 조사된 상기 금속 잉크층(120)의 일부분은 소결되고, 레이저가 조사된 이후, 세척 공정을 진행하여, 레이저가 조사되어 소결된 상기 금속 잉크층(120)의 상기 일부분이 잔존되어 상기 전도성 패턴(122)이 형성되고, 레이저가 조사되지 않은 상기 금속 잉크층(120)의 나머지 부분이 제거될 수 있다.
예를 들어, 세척 공정은, 물 또는 알코올 계열 용매를 이용하여, 2~3회 가량 수행될 수 있다. 또한, 예를 들어, CO2를 매질로 사용하는 9000~11000nm 파장 대역의 레이저를 상기 금속 잉크층(120)에 조사하여, 상기 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 베이스 기판(100)의 상부면 상에 상기 다공성 절연막(110)이 형성될 수 있고, 상기 다공성 절연막(110) 상의 상기 금속 잉크층(120)에 레이저가 조사되어 상기 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 다공성 절연막(110) 내의 기공으로 상기 금속 잉크층(120)의 일부가 침투될 수 있고, 레이저가 조사되는 경우 상기 다공성 절연막(110)의 기공 내에 침투된 상기 금속 잉크층(120)의 일부가 소결될 수 있다. 다시 말하면, 레이저가 조사되어 상기 금속 잉크층(120)이 소결된 상기 전도성 패턴(122)의 하부는 상기 다공성 절연막(110)의 기공 내에 삽입 고정된 상태일 수 있다. 이로 인해, 상기 전도성 패턴(122)과 상기 다공성 절연막(110)의 접합력이 향상될 수 있다.
이와 달리, 상기 금속 잉크층(120)이 상기 다공성 절연막(110) 상에 형성되지 않고 상기 베이스 기판(100) 상에 직접 형성되는 경우, 후술되는 전자 소자와 상기 베이스 기판(100)의 절연성을 확보하는 것이 용이하지 않은 것은 물론, 레이저 조사에 의해 형성된 상기 전도성 패턴(122)과 상기 베이스 기판(100)의 접합력이 낮아, 상기 전도성 패턴(122)이 상기 베이스 기판(100)으로부터 용이하게 이탈될 수 있다. 이로 인해, 후술되는 전자 소자의 전기적 연결에 대한 신뢰도 및 수명이 저하되거나, 또한, 후술되는 도금 공정에서 불량률이 증가하여, 방열 기판 구조체의 제조 수율이 감소할 수 있다.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 금속 잉크층(120)은 상기 다공성 절연막(110) 상에 형성될 수 있고, 상기 금속 잉크층(120)의 일부가 상기 다공성 절연막(110)의 기공으로 침투되어, 상기 금속 잉크층(120)이 레이저에 의해 소결된 상기 전도성 패턴(122)과, 상기 다공성 절연막(110)의 접합력이 향상될 수 있다. 이에 따라, 제조 수율이 향상된 고신뢰성의 방열 기판 구조체가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 잉크와 상기 다공성 절연막(110) 사이의 표면 에너지 제어를 통해, 상기 금속 잉크가 상기 다공성 절연막(110)의 기공 내에 상기 금속 잉크의 흡착 효율이 향상될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 잉크와 상기 다공성 절연막(110) 사이의 표면 에너지를 제어하는 것은, 상기 다공성 절연막(110)을 UV 및 오존 처리하거나, 대기압에서 산소 플라즈마 오존 처리하거나, 상기 금속 잉크의 표면 에너지 조절제를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
계속해서, 도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 전도성 패턴(122)을 갖는 상기 베이스 기판(100)에 도금 공정을 수행하여, 상기 전도성 패턴(122) 상에 도금 패턴(124)이 형성될 수 있다(S140).
상기 전도성 패턴(122)을 갖는 상기 베이스 기판(100)에 도금 공정이 수행되어, 상기 도금 패턴(124)은, 상기 전도성 패턴(122) 상에 형성되되, 상기 전도성 패턴(122)을 따라서 형성될 수 있다. 즉, 상기 전도성 패턴(122)을 씨드층(seed layer)로 사용하여, 상기 도금 패턴(124)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 도금 패턴(124)은 무전해 도금 또는 전해 도금 공정으로 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 도금 패턴(124)은 무전해 도금 공정 및 전해 도금 공정을 순차적으로 수행하여 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전도성 패턴(122)은 상술된 바와 같이 상기 베이스 기판(100) 상에 형성된 상기 금속 잉크층(120)에 레이저를 조사하여 형성될 수 있고, 상기 도금 패턴(124)은 도금 공정으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 전도성 패턴(122)과 상기 도금 패턴(124)의 막질은 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 전도성 패턴(122)은 상술된 바와 같이 상기 도금 패턴(124)의 형성을 위한 씨드층 역할을 수행하므로, 상기 전도성 패턴(122)의 두께는 상기 도금 패턴(124)의 두께보다 얇을 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 상기 전도성 패턴(122)은 상기 도금 패턴(124) 형성을 위한 씨드층 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 전도성 패턴(122)이 생략되는 경우, 상기 다공성 절연막(110) 상에 직접 결정성의 도금박막을 형성하는 것이 용이하지 않다. 하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 다공성 절연막(110) 상에 상기 전도성 패턴(122)이 레이저 소결 공정으로 형성될 수 있고, 상기 전도성 패턴(122)을 씨드층 및 격자 매칭(lattice matching) 기능을 수행하여, 상기 도금 패턴(124)이 용이하게 형성될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 도금 패턴(124)은 상기 전도성 패턴(122)과 동일한 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 패턴(122) 및 상기 도금 패턴(124)은 구리로 형성될 수 있다.
또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 도금 패턴(124) 및 상기 전도성 패턴(122)은 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 패턴(122)은 구리로 형성되고, 상기 도금 패턴(124)은 니켈, 크롬, 아연 등으로 형성될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 도금 패턴(124)은 상기 전도성 패턴(122)의 상부면에만 한정적으로 형성되지 않고, 상기 전도성 패턴(122)을 덮는 형태로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 도금 패턴(124)은 상기 전도성 패턴(122)의 상부면 및 측벽을 모두 덮을 수 있다.
상기 전도성 패턴(122) 및 상기 도금 패턴(124)을 갖는 상기 방열 기판 구조체 상에, 전자 소자가 실장될 수 있다. 상기 전자 소자는, LED 모듈, 또는 자동차용 파워 소자 등일 수 있다. 상기 전자 소자의 종류는 한정되지 않는다. 상기 방열 기판 구조체 상에 실장된 상기 전자 소자는, 상기 전도성 패턴(122) 및 상기 도금 패턴(124)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체, 및 그 제조 방벙이 설명된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판 및 다공성 절연막의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 베이스 기판(100)이 준비되고, 상기 베이스 기판(100) 상에 다공성 절연막(110)이 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 상기 다공성 절연막(110)의 상부면은 텍스쳐링(texturing)되어, 상기 다공성 절연막(110)은 텍스쳐링 패턴(112)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 절연막(110)은 레이저 텍스쳐링 공정을 이용하여 텍스쳐링될 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 다공성 절연막(110)은 식각 용액을 이용하여 텍스쳐링될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 텍스쳐링 패턴(112)은 상기 다공성 절연막(110)의 상부면의 전면 상에 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 텍스쳐링 패턴(112)을 갖는 상기 다공성 절연막(110) 상에, 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 금속 잉크층(120)이 형성될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 금속 잉크층(110)에 레이저를 조사하여 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 레이저가 조사된 상기 금속 잉크층(120)의 일부분이 경화되어 상기 전도성 패턴(122)으로 형성되고, 레이저가 조사되지 않은 상기 금속 잉크층(120)의 나머지 부분은 제거될 수 있다.
도 13을 참조하여, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 전도성 패턴(122) 상에 도금 패턴(124)이 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 상기 다공성 절연막(110)은 상기 텍스쳐링 패턴(112)을 가질 수 있고, 상기 텍스쳐링 패턴(112) 상에 레이저에 의해 상기 금속 잉크층(120)이 경화된 상기 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 전도성 패턴(122)과 상기 다공성 절연막(110)의 접촉 면적이 증가하고, 상기 전도성 패턴(122)과 상기 다공성 절연막(110)의 잡합력이 향상되어, 제조 수율이 향상된 고신뢰성의 방열 기판 구조체가 제공될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방열 기판 구조체 및 그 제조 방법이 설명된다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 15 및 도 16은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 레이저 조사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에서 상술된 바와 같이, 베이스 기판(100) 상에 텍스쳐링 패턴(112)을 갖는 다공성 절연막(110)이 형성될 수 있다.
이후, 상기 다공성 절연막(110)의 상기 텍스쳐링 패턴(112) 상에 금속 잉크층(120)이 형성되되, 상기 다공성 절연막(110)의 상부면 전면에 형성되지 않고, 일부분에만 선택적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속 잉크를 이용한 잉크젯 프린팅 공정으로, 상기 다공성 절연막(110)의 상기 텍스쳐링 패턴(112) 상에 패턴 형태로 형성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 이후, 레이저를 전면에 조사하는 방법으로, 상기 금속 잉크층(120)을 경화시켜, 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다.
또는, 도 16을 참조하면, 레이저를 패턴 형태의 상기 금속 잉크층(120)에 선택적으로 조사하는 방법으로, 상기 금속 잉크층(120)을 경화시켜, 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다.
이하, 도 17 내지 도 21을 참조하여, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체, 및 그 제조 방법이 설명된다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판 및 다공성 절연막의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 19 및 도 20은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이고, 도 21은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 베이스 기판(100)이 준비되고, 상기 베이스 기판(100) 상에 다공성 절연막(110)이 형성될 수 있다.
본 발명의 제4 실시 예에 따르면, 상기 다공성 절연막(110)의 상부면은 텍스쳐링(texturing)되어, 상기 다공성 절연막(110)은 텍스쳐링 패턴(112)을 갖되, 상기 텍스쳐링 패턴(112)은 상기 다공성 절연막(110)의 상부면의 전면 상에 형성되지 않고, 일부분에 한해서 선택적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 레이저 텍스쳐링 공정으로, 상기 텍스쳐링 패턴(112)이 형성될 수 있다.
도 18을 참조하면, 상기 텍스쳐링 패턴(112)을 갖는 상기 다공성 절연막(110) 상에, 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 금속 잉크층(120)이 형성될 수 있다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 금속 잉크층(110)에 레이저를 조사하여 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 레이저가 조사된 상기 금속 잉크층(120)의 일부분이 경화되어 상기 전도성 패턴(122)으로 형성되고, 레이저가 조사되지 않은 상기 금속 잉크층(120)의 나머지 부분은 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 레이저는, 상기 텍스쳐링 패턴(112)과 접촉하는 상기 금속 잉크층(120)의 일부분에만 선택적으로 조사되고, 상기 텍스쳐링 패턴(112)과 접촉하지 않는 상기 금속 잉크층(120)의 나머지 부분에는 조사되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 전도성 패턴(122)은 상기 텍스쳐링 패턴(112) 상에 배치되고, 상기 텍스쳐링 패턴(112)과 직접적으로 접촉할 수 있다. 이로 인해, 상술된 바와 같이, 상기 전도성 패턴(122)과 상기 다공성 절연막(110) 사이의 접합력이 향상될 수 있다.
도 21을 참조하면, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 전도성 패턴(122) 상에 도금 패턴(124)이 형성될 수 있다.
이하, 도 22를 참조하여 본 발명의 제5 실시 예에 따른 방열 기판 구조체, 및 그 제조 방법이 설명된다.
도 22는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 레이저 조상 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 전도성 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 상술된 본 발명의 제4 실시 예와 같이, 베이스 기판(100) 상에 텍스쳐링 패턴(112)을 갖는 다공성 절연막(110)이 형성되고, 이후, 금속 잉크층(120)이 형성될 수 있다.
레이저가 상기 금속 잉크층(120)에 조사되되, 상술된 본 발명의 제4 실시 예와 달리, 전면에 레이저가 조사될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 잉크층(120) 전체가 경화될 수 있다.
도 23을 참조하면, 레이저가 조사된 이후, 경화된 상기 금속 잉크층(120), 상기 다공성 절연막(110), 및 상기 베이스 기판(100)의 적층 구조체는, 세척될 수 있다. 예를 들어, 초음파 세척 공정으로 세척될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 텍스쳐링 패턴(112)과 접촉되는 경화된 상기 금속 잉크층(120)의 일부분은 상기 다공성 절연막(110)과 접합력이 상대적으로 높고, 상기 텍스쳐링 패턴(112)과 접촉하지 않는 경화된 상기 금속 잉크층(120)의 나머지 부분은 상기 다공성 절연막(110)과 접합력이 상대적으로 낮을 수 있다. 이에 따라, 세척 공정에서, 상기 텍스쳐링 패턴(112)과 접촉된 경화된 상기 금속 잉크층(120)의 일부분은 잔존되고, 상기 텍스쳐링 패턴(112)과 접촉하지 않는 경화된 상기 금속 잉크층(120)의 나머지 부분은 제거되어, 전도성 패턴(122)이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 특성 평가 결과가 설명된다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 도금 패턴 형성 전후를 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 24의 (a)는 도금 패턴이 형성되기 전에 촬영한 것이고, 도 24의 (b)는 도금 패턴이 형성된 후를 촬영한 것이다.
도 24를 참조하면, 베이스 기판으로 알루미늄 기판을 준비하고, 알루미늄 기판에 양극 산화 공정을 수행하여, 다공성 절연막으로 양극산화층을 형성하였다.
양극산화층 상에 구리 잉크를 스프레이 코팅 방법으로 도포하고 레이저를 조사하여 전도성 패턴을 제조하고, 도 24의 (a)의 사진을 촬영하였다.
이후, 전도성 패턴을 씨드층으로 사용하여 도금 공정을 진행하여, 도금 패턴을 형성하고, 도 24의 (b)의 사진을 촬영하였다.
도 24의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 레이저 조사에 의해 형성된 전도성 패턴을 씨드층으로 이용하여 도금 공정이 수행되어, 레이저 패터닝된 전도성 패턴의 형태를 따라서 도금 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 25은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 제조 방법에서 레이저 출력에 따른 도금 패턴 형성 전후를 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 25의 (a) 및 (b)는 도금 패턴이 형성되기 전에 촬영한 것이고, 도 25의 (c) 및 (d)는 도금 패턴이 형성된 후를 촬영한 것이고, 도 25의 (a) 및 (c)는 레이저 출력이 과대한 경우를 촬영한 것이고, 도 25의 (b) 및 (d)는 레이저 출력이 적정한 경우를 촬영한 것이다.
도 25을 참조하면, 베이스 기판으로 알루미늄 기판을 준비하고, 알루미늄 기판에 양극 산화 공정을 수행하여, 양극산화층을 형성하고, 양극산화층 상에 구리 잉크를 스프레이 코팅 방법으로 도포하고 레이저를 조사하되, 레이저 출력의 크기를 조정하였다.
도 25의 (a) 및 (c)에서 알 수 있듯이, 레이저 출력이 과대한 경우, 전도성 패턴이 양극산화층 상에 충분히 형성되지 않고, 이에 따라 전도성 패턴을 씨드층으로 사용한 도금 패턴 역시 충분히 형성되지 않은 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 25의 (b) 및 (d)에서 알 수 있듯이, 레이저 출력이 적정한 경우, 전도성 패턴이 양극산화층 상에 충분히 형성되고, 도금 패턴 역시 충분히 형성된 것을 확인할 수 있다.
결론적으로, 구리 잉크층으로부터 전도성 패턴을 형성하기 위한 레이저 조사 시, 레이저의 출력에 따라서 후속 도금 패턴이 영향을 받는 것을 확인할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 베이스 기판의 다공성 절연막을 촬영한 사진이고, 도 27는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크의 도포량에 따른 금속 잉크층을 촬영한 사진이고, 도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크 도포량에 따른 전도성 패턴을 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 27의 (a) 및 도 28의 (a)는 금속 잉크 도포량이 적정한 경우를 촬영한 것이고, 도 27의 (b) 및 도 28의 (b)는 금속 잉크 도포량이 과다한 경우를 촬영한 것이다.
도 26 내지 도 28을 참조하면, 베이스 기판으로 알루미늄 기판을 준비하고, 알루미늄 기판에 양극 산화 공정을 수행하여, 양극산화층을 형성하고, 도 26과 같이 사진을 촬영하였다.
양극산화층 상에 구리 잉크를 스프레이 코팅 방법으로 도포하여 구리 잉크층을 형성하였다. 도 27의 (a)에 도시된 바와 같이, 구리 잉크가 적정하게 도포된 경우, 양극산화층 상이 구리 잉크층이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다. 반면, 구리 잉크를 과도하게 도포한 후, 도 27의 (b)와 같이 사진을 촬영하였다.
이후, 양극산화층 상에 형성된 구리 잉크층에 레이저를 조사하여, 전도성 패턴을 형성하였다.
도 28의 (a)에서 알 수 있듯이, 구리 잉크가 적당량 도포되어 구리 잉크층이 균일하게 형성된 경우, 전도성 패턴의 선폭이 균일하고 형태가 일정한 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 28의 (b)에서 알 수 있듯이, 구리 잉크가 과도하게 도포된 경우, 레이저에 의해 소결된 구리가 뭉쳐, 전도성 패턴의 선폭 및 두께가 일정하지 않은 것을 확인할 수 있다.
결론적으로, 구리 잉크의 도포량에 따라서, 레이저 조사에 의해 형성되는 전도성 패턴이 영향을 받는 것을 확인할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 금속 잉크층의 열처리 건조 조건에 따른 전도성 패턴을 촬영한 사진이다. 구체적으로 도 29의 (a)는 80℃에서 30분 건조한 경우를 촬영한 것이고, 도 29의 (b)는 150℃에서 60분 건조한 경우를 촬영한 것이다.
도 29를 참조하면, 베이스 기판으로 알루미늄 기판을 준비하고, 알루미늄 기판에 양극 산화 공정을 수행하여, 양극산화층을 형성하고, 양극산화층 상에 구리 잉크를 스프레이 코팅 방법으로 도포하여 구리 잉크층을 형성한 후, 80℃에서 30분간 건조하고, 150℃에서 60분간 건조하였다. 이후, 건조된 구리 잉크층에 레이저를 조사하여, 전도성 패턴을 형성하였다.
도 29의 (a)에 도시된 바와 같이, 80℃에서 30분간 건조한 후 형성된 전도성 패턴과 비교하여, 도 29의 (b)에 도시된 바와 같이, 150℃에서 60분간 건조한 후 형성된 전도성 패턴의 경우 해상도가 증가하고 더 치밀하게 형성된 것을 확인할 수 있다.
결론적으로, 구리 잉크층의 건조 조건에 따라서, 레이저 조사에 의해 형성되는 전도성 패턴이 영향을 받는 것을 확인할 수 있다.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 다공성 절연막에 레이저 텍스쳐링 공정의 수행 전후를 촬영한 사진이고, 도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 구조체의 다공성 절연막의 레이저 텍스쳐링 여부에 따른 전도성 패턴의 접합력 차이를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 30의 (a) 및 도 31의 (a)는 다공성 절연막에 레이저 텍스처링이 수행된 것을 촬영한 것이고, 도 30의 (b) 및 도 31의 (b)는 다공성 절연막에 레이저 텍스쳐링이 생략된 것을 촬영한 것이다.
도 30을 참조하면, 베이스 기판으로 알루미늄 기판을 준비하고, 알루미늄 기판에 양극 산화 공정을 수행하여, 다공성 절연막으로 양극산화층을 형성하였다. 도 30의 (a)에서 알 수 있듯이, 레이저 텍스쳐링이 수행되기 전에는, 광택이 있고 상대적으로 거칠기가 낮지만, 도 30의 (b)에서 알 수 있듯이, 레이저 텍스쳐링 공정이 수행된 양극산화층의 경우, 광택이 없고 거칠기가 상대적으로 증가한 것을 확인할 수 있다.
도 31을 참조하면, 양극산화층 상에 구리 잉크를 스프레이 코팅 방법으로 도포하고 레이저를 조사하여 전도성 패턴을 제조하고, 도금 공정으로 도금 패턴을 형성하였다. 도 31의 (a)에서 알 수 있듯이, 레이저 텍스쳐링이 생략된 경우, 전도성 패턴이 양극산화층과 접합력이 상대적으로 낮아 전도성 패턴이 양극산화층에서 탈락한 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 31의 (b)에서 알 수 있듯이, 양극산화층에 레이저 텍스쳐링이 수행되어 양극 산화층이 텍스쳐링 패턴을 갖는 경우 전도성 패턴과 양극산화층의 접합력이 향상된 것을 확인할 수 있다.
결론저긍로, 구리 잉크를 도포하기 전, 다공성 절연막에 텍스쳐링 패턴을 형성하는 것이, 전도성 패턴과 다공성 절연막 사이의 접합력 향상시키는 효율적인 방법인 것을 확인할 수 있다.
도 31의 (a)에서 알 수 있듯이, 레이저 텍쳐링이 생략된 경우 전도성 패턴과 양극산화층의 접합력이 상대적으로 낮아, 전도성 패턴이
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 베이스 기판
110: 다공성 절연막
120: 금속 잉크층
122: 전도성 패턴
124: 도금 패턴

Claims (10)

  1. 베이스 기판을 준비하는 단계;
    상기 베이스 기판 상에, 금속 잉크를 도포하여, 금속 잉크층을 형성하는 단계;
    상기 금속 잉크층에 레이저를 조사하여, 전도성 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 전도성 패턴을 갖는 상기 베이스 기판에 도금 공정을 수행하여, 상기 전도성 패턴 상에 도금 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방열 기판 구조체의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 기판을 준비하는 단계는,
    상기 베이스 기판을 표면 처리하여 다공성 절연막을 형성하는 것을 포함하고,
    상기 금속 잉크층은 상기 다공성 절연막 상에 형성되는 것을 포함하고,
    상기 금속 잉크층을 형성하기 전, 상기 다공성 절연막의 상부면에 텍스쳐링 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 금속 잉크층은 상기 텍스쳐링 패턴 상에 형성되는 것을 포함하는 방열 기판 구조체의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 알루미늄 기판이고,
    상기 베이스 기판을 표면 처리하는 것은, 상기 베이스 기판을 양극 산화시키는 것을 포함하고,
    상기 다공성 절연막은 알루미나(Al2O3)를 포함하는 방열 기판 구조체의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 기판을 준비하는 단계는,
    상기 베이스 기판을 표면 처리하여 다공성 절연막을 형성하는 것을 포함하고,
    상기 금속 잉크는 스프레이 방법으로 도포되고,
    상기 금속 잉크와 상기 다공성 절연막 사이의 표면 에너지 제어를 통해, 상기 금속 잉크가 상기 다공성 절연막의 기공 내에 상기 금속 잉크의 흡착 효율이 향상되는 것을 포함하는 방열 기판 구조체의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 금속 잉크와 상기 다공성 절연막 사이의 표면 에너지를 제어하는 것은, 상기 다공성 절연막을 UV 및 오존 처리하거나, 대기압에서 산소 플라즈마 오존 처리하거나, 상기 금속 잉크의 표면 에너지 조절제를 사용하는 것을 포함하는 방열 기판 구조체의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    레이저가 조사된 상기 금속 잉크층의 일부분은 소결되고,
    상기 전도성 패턴을 형성하는 단계는,
    소결된 상기 금속 잉크층의 상기 일부분을 잔존시키고, 레이저가 조사되지 않아 소결되지 않은 상기 금속 잉크층의 나머지 부분을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 베이스 기판은, 열전도성 폴리머, 세라믹 복합재료, 금속 및 고분자 복합 재료, 또는 무기물 필러 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 방열 기판 구조체의 제조 방법.
  7. 제1 항에 따라 상기 방열 기판 구조체를 제조 하는 단계; 및
    상기 전도성 패턴을 갖는 상기 방열 기판 구조체 상에 전자 소자를 실장하여, 상기 전도성 패턴과 상기 전자 소자를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 방열 기판 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
  8. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상의 다공성 절연막;
    상기 다공성 절연막 상의 전도성 패턴; 및
    상기 전도성 패턴 상에 배치되고, 상기 전도성 패턴을 따라 제공되는 도금 패턴을 포함하되,
    상기 전도성 패턴은, 상기 다공성 절연막보다, 높은 밀도 값을 갖는 것을 포함하는 방열 기판 구조체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 다공성 절연막은, 텍스쳐링 패턴을 갖고,
    상기 전도성 패턴 및 상기 도금 패턴은, 상기 베이스 기판의 상기 다공성 절연막의 상기 텍스쳐링 패턴 상에 제공되고,
    상기 도금 패턴은, 상기 전도성 패턴의 상부면 및 상기 전도성 패턴의 측벽을 덮는 것을 포함하는 방열 기판 구조체.
  10. 제8 항에 따른 상기 방열 기판 구조체; 및
    상기 전도성 패턴 및 상기 도금 패턴을 갖는 상기 방열 기판 구조체 상에 실장되어, 상기 전도성 패턴 및 상기 도금 패턴과 전기적으로 연결된 전자 소자를 포함하는 방열 기판 구조체를 포함하는 전자 소자.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007033746A (ja) * 2005-07-26 2007-02-08 Seiko Epson Corp 光学素子の製造方法、光学素子、投射型表示装置
JP2008283012A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Daicel Chem Ind Ltd 複合材料の製造方法
JP2011249744A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd プリント基板およびその製造方法
KR20120113045A (ko) * 2011-04-04 2012-10-12 한국원자력연구원 이온빔 믹싱층을 포함하는 금속 인쇄 배선 회로기판 및 이의 제조방법
KR101399835B1 (ko) * 2013-07-09 2014-05-27 박상인 무선통신기기 케이스의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무선통신기기 케이스
JP2015030127A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 大日本印刷株式会社 積層材、タッチパネルセンサ、電磁波遮蔽材、及び、画像表示装置
KR20170086554A (ko) * 2014-11-19 2017-07-26 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오 마이크로 필라 어레이를 제조하기 위한 시스템 및 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007033746A (ja) * 2005-07-26 2007-02-08 Seiko Epson Corp 光学素子の製造方法、光学素子、投射型表示装置
JP2008283012A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Daicel Chem Ind Ltd 複合材料の製造方法
JP2011249744A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd プリント基板およびその製造方法
KR20120113045A (ko) * 2011-04-04 2012-10-12 한국원자력연구원 이온빔 믹싱층을 포함하는 금속 인쇄 배선 회로기판 및 이의 제조방법
KR101399835B1 (ko) * 2013-07-09 2014-05-27 박상인 무선통신기기 케이스의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 무선통신기기 케이스
JP2015030127A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 大日本印刷株式会社 積層材、タッチパネルセンサ、電磁波遮蔽材、及び、画像表示装置
KR20170086554A (ko) * 2014-11-19 2017-07-26 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오 마이크로 필라 어레이를 제조하기 위한 시스템 및 방법

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