KR20220145933A - 방열 코팅제 조성물, 방열 인쇄회로기판 및 방열 인쇄회로기판의 제조 방법 - Google Patents

방열 코팅제 조성물, 방열 인쇄회로기판 및 방열 인쇄회로기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 방열 기능을 부여하기 위한 조성물에 관한 것으로서, 주제부 전체 중량에 대해 SiO2, 헥사메틸디실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 디메틸디실란, 폴리디메틸실록산, 트리메틸클로로실란, 디메틸클로로실란, 옥타데실실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥타데실트리메톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란 및 Ai2o3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합한 코팅제 40~50 중량%, 안료 3~8 중량%, 용매 30~40 중량% 및 경화제 5~10 중량%를 포함할 수 있다.

Description

방열 코팅제 조성물, 방열 인쇄회로기판 및 방열 인쇄회로기판의 제조 방법{COATING COMPOSITION FOR HEAT RADIATION, PRINTED CIRCUIT BOARD COATED THE COMPOSITION AND METHODS FOR MANUFACTURING THE CIRCUIT BOARD}
본 발명은 방열 코팅층이 형성된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 양면에 코팅층을 형성하여 인쇄회로기판에 방열 기능을 부여할 수 있는 방열 코팅제 조성물, 방열 인쇄회로기판 및 방열 인쇄회로기판의 제조 방법 에 관한 것이다.
전자부품의 성능 개선이 점점 빠르게 진행되고 전자회로 기판에 장착되는 부품의 성능이 고도화 되고 있으며 제품의 무게를 줄이기 위해 슬림화가 되고 있다. 그러나 이와 같은 고성능의 기판은 높은 용량의 전자 부품을 사용하기 때문에 급격히 늘어난 전력소비에 의해 심한 열이 발생되고 있다.
반도체 산업의 전자부품, PCB 기판 등, 각종 전자부품에서 발생되는 열은 전자기기 및 전자부품의 변형 및 산화를 초래하여 제품의 수명이 단축되는 문제가 있다.
예를 들면, 테트라에틸오소실리케이트 또는 메틸트리메톡시실란, 규산나트륨 또는 규산칼륨을 가수분해하여 바인더로 사용한 전자부품 방열용 코팅제가 있으나, 가수분해는 물을 사용한 것으로 경도가 약하며, 도막이 얇고 도막에 틈이 많아 절연 성능을 기대하기 어렵다.
또한, 금속 기판을 인쇄회로기판의 코어 부재로 사용할 경우 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 기판들은 밀착력이 불량하여 도막 형성 시 들뜸 현상이 발생하여 회로패턴을 형성하기 어려울 뿐만 아니라, 도막 내에 존재하는 다량의 틈에 의해 크랙이 발생하여 우수한 방열성을 갖기에 어려움이 있다.
복수의의 전자소자들이 배치되는 형태에 따라 회로패턴이 형성되고, 외면에 열전도성 소재가 피막된 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판상에 장착되는 방열판을 구비하는 방열구조가 있지만, 이 경우 일반 PCB 기판의 문제점을 해결하기 위해서 열이 발생되는 전자부품에 기본적으로 알루미늄으로 된 히트 싱크를 부착하여 방열 문제를 해결하거나, 박막으로 된 알루미늄 판재나 그라파이트 시트 또는 알루미늄 압출제에 기능성이 첨가된 도료를 도장하거나 피막 처리하여 부품 위에 열전도성을 갖는 물질이 점착되어 있는 테이프(tape)를 이용하거나 기타 나사를 이용하여 조립함으로 방열 문제를 해결하고 있다.
그러나 이와 같은 방법들은 현재 또는 미래에 지향하고자 하는 제품의 슬림화와 원가절감, 그리고 생산 공정이 많아지는 등의 측면에서 어려운 점이 있어 미래에는 기존 PCB 기판에 별도의 방열부품이나 장치가 필요 없이 실장된 부품에서 발생되는 열을 PCB 기판에서 방출할 수 있는 고도의 PCB 기판이 요구되고 있는 것이 현실이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 인쇄회로기판의 양면에 코팅층을 형성하여 인쇄회로기판에 방열 기능을 부여할 수 있는 방열 코팅제 조성물, 방열 인쇄회로기판 및 방열 인쇄회로기판의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따른 방열 코팅제 조성물은 주제부 전체 중량에 대해 SiO2, 헥사메틸디실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 디메틸디실란, 폴리디메틸실록산, 트리메틸클로로실란, 디메틸클로로실란, 옥타데실실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥타데실트리메톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란 및 Ai2o3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합한 코팅제 40~50 중량%, 안료 3~8 중량%, 용매 30~40 중량% 및 경화제 5~10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 용매는, 이소프로필알콜, 디이소프로필알콜, 메탄올, 메틸알코올, 에탄올(C2H5OH), 메틸에틸케톤, Mineral spirit, 시클로헥산, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜다이에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 증류수, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 정제수, 글리세롤, 물, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 중 적어도 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 경화제는, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 및 산무수물계 경화제 중 어느 하나일 수 있다.
상기 아민계 경화제는, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸 테트라아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸아미노에탄올 중 어느 하나일 수 있다.
상기 이미다졸계 경화제는, 이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸, 1-비닐-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸 및 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 중 어느 하나일 수 있다.
상기 산무수물계 경화제는, 프탈릭 무수물, 말레익 무수물, 트리멜리틱 무수물, 파이로멜리틱 무수물, 헥사하이드로프탈릭 무수물, 테트라하이드로프탈릭 무수물, 메틸나딕 무수물, 나딕 무수물 및 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 것일 수 있다.
상기 방열 코팅제 조성물로 이루어진 코팅층이 형성된 인쇄회로기판은 인쇄회로기판과 상기 코팅층 사이에는 절연층이 형성될 수 있다.
상기 절연층은, 유기바인더 화합물 중에서 폴리비닐알콜, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸니트로셀룰로오스, 에틸니트로셀룰로오스, 아크릴-우레탄 공중합체 및 수용성 우레탄 수지 중 적어도 하나 이상의 혼합물을 코팅시켜 형성될 수 있다.
제2 측면에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법은 인쇄회로기판의 탈지 및 세척하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 적어도 일면에 코팅제 40~50 중량%, 용매 30~40 중량%, 경화제 5~10 중량% 및 안료 3~8 중량%가 혼합된 코팅층을 형성하는 단계; 및 인쇄회로기판을 100~120℃에서 10~20분 가열하고 건조시켜 완료하는 단계를 포함하고, 상기 코팅제는 SiO2, 헥사메틸디실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 디메틸디실란, 폴리디메틸실록산, 트리메틸클로로실란, 디메틸클로로실란, 옥타데실실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥타데실트리메톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란 및 Ai2o3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합할 수 있다.
상기 용매는, 이소프로필알콜, 디이소프로필알콜, 메탄올, 메틸알코올, 에탄올(C2H5OH), 메틸에틸케톤, Mineral spirit, 시클로헥산, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜다이에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 증류수, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 정제수, 글리세롤, 물, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 중 적어도 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 경화제는, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 및 산무수물계 경화제 중 어느 하나일 수 있다.
상기 아민계 경화제는, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸 테트라아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸아미노에탄올 중 어느 하나일 수 있다.
상기 이미다졸계 경화제는, 이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸, 1-비닐-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸 및 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 중 어느 하나일 수 있다.
상기 산무수물계 경화제는, 프탈릭 무수물, 말레익 무수물, 트리멜리틱 무수물, 파이로멜리틱 무수물, 헥사하이드로프탈릭 무수물, 테트라하이드로프탈릭 무수물, 메틸나딕 무수물, 나딕 무수물 및 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 인쇄회로기판은, 페놀수지 기판, 에폭시수지 기판, 컴퍼지트 기판, 폴리이미드수지 기판 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 의하면, 인쇄회로기판에 코팅층을 및 절연층을 형성하여 전기 또는 열이 통하지 않게 함으로써, 인쇄회로 기판의 수명을 연장하고 또한, 신속한 경화가 가능하여 공정 시간을 단축할 수 있는 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 코팅층이 형성된 인쇄회로기판을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 실시예의 코팅제 조성물의 제조예 및 비교예에 대한 측정 결과를 나타낸 표이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 모듈(MODULE)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합을 의미할 수 있다.
또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
[제1 실시예]
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 코팅층(110)이 형성된 인쇄회로기판(100)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 코팅층(110)이 형성된 인쇄회로기판(100)을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 방열 코팅제 조성물로 이루어진 코팅층(110)은 인쇄회로기판(100)의 양 면에 형성되어 인쇄회로기판(100)에 전기(電氣) 또는 열(熱)이 통하지 않게 하여 인쇄회로기판(100)의 수명을 연장하고, 또한 신속한 경화를 가능하게 하여 제조 공정을 단축시키는 것을 특징으로 한다. 이하에서 사용되는 인쇄회로기판(100)은 페놀수지 기판, 에폭시수지 기판, 컴퍼지트 기판, 폴리이미드수지 기판 중 어느 하나 일 수 있으며, 인쇄회로기판(100)의 종류는 어느 하나로 한정하지 않는다.
인쇄회로기판(100)의 코팅층(110)을 이루는 방열 코팅제 조성물은 주제부 전체 중량부에 대해 코팅제 40~50 중량%, 안료 3~8 중량%, 용매 30~40 중량% 및 경화제 5~10 중량%를 포함한다.
코팅제는 인쇄회로기판(100)에서 발산되는 열을 방열하는 것이다. 코팅제는 주제부 전체 중량에 대해 SiO2, 헥사메틸디실록산(C6H18OSi2), 데카메틸시클로펜타실록산(C10H30O5Si5), 옥타메틸시클로테트라실록산(C8H24O4Si4), 디메틸디실란, 폴리디메틸실록산(C2H6OSi)n, 트리메틸클로로실란((CH3)3SiCl), 디메틸클로로실란((CH3)2SiCl2), 옥타데실실란(C18), 옥타데실트리클로로실란(CH3(CH2)17SiCl3), 옥타데실트리메톡시실란(CH3(CH2)17Si(OCH3)3), 페닐디메틸에톡시실란 및 Ai2o3(Aluminium Oxide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 형성된다.
코팅제 사용량이 40 중량% 미만으로 사용되는 경우, 인쇄회로기판(100)에 형성되는 코팅층(110)의 두께가 얇아져 인쇄회로기판(100)의 방열 기능이 저하될 수 있으며, 코팅제의 사용량이 50 중량%를 초과할 경우 다른 혼합물에 비해 사용량 과다로 코팅제 조성물의 점성이 높아져 코팅층(110)의 표면이 균일하지 않게 형성될 수 있다.
안료는 인쇄회로기판(100)에 색상을 나타내기 위한 것이다. 안료의 사용량은 주제부 전체 중량에 대하여 3~8 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
안료의 사용량이 3 중량% 미만일 경우 사용량의 저하로 요구하는 색상이 나타나지 않을 우려가 있고, 안료의 사용량이 8 중량%를 초과할 경우 기타 혼합물의 사용량이 작아 요구하는 색상이 변질될 우려가 있다. 본 실시예에서 안료의 종류는 어느 하나로 한정하지 않지만 무기안료 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용하는 것이 적합하다.
용매는 코팅제와 안료를 용해시키는 역할을 한다.
용매는 이소프로필알콜((CH3)2CHOH)(아이소프로판올), 디이소프로필알콜, 메탄올(CH3OH), 메틸알코올(methyl alcohol, Methylalkohol), 에탄올(C2H5OH), 메틸에틸케톤(MEK), Mineral spirit, 시클로헥산(C6H12), 에틸렌글리콜모노에틸에테르(2-Ethoxyethanol), 에틸렌글리콜에틸에테르(C2H5OCH2CH2OH), 에틸렌글리콜다이에틸에테르(1,2-Diethoxyethane), 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트(2-Ethoxyethyl acetate), 증류수, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 정제수, 글리세롤(C8H8O3), 용매의 균일한 분산성을 위한 것으로 물, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용한다.
용매의 사용량은 코팅제 조성물 100 중량%에 대하여 30~40 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 용매의 사용량이 30 중량% 미만일 경우 코팅제와 안료의 혼합량에 비해 용매의 사용량이 작아 혼합물이 용해되지 않을 우려가 있고, 상기 용매의 사용량이 40 중량%를 초과할 경우 코팅제와 안료의 혼합량에 비해 용매의 사용량이 많아 혼합물은 용해될 수 있으나, 인쇄회로기판(100)에 코팅시 요구하는 두께로 코팅되지 않을 우려가 있다.
경화제는 방열 코팅제 조성물의 신속한 경화를 위해 첨가하는 것이다. 경화제의 사용량은 주제부 전체 중량에 대해 5~10%를 사용하는 것이 바람직하다. 경화제의 사용량이 5 중량% 미만일 경우 코팅 두께가 얇게 형성돼 방열 기능이 저하될 수 있고, 경화제의 사용량이 10중량%를 초과할 경우 경화시간이 증가할 수 있다.
경화제는 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 및 산무수물계 경화제 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
아민계 경화제는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸 테트라아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸아미노에탄올 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
이미다졸계 경화제는 이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸, 1-비닐-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸 및 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
산무수물계 경화제는 프탈릭 무수물, 말레익 무수물, 트리멜리틱 무수물, 파이로멜리틱 무수물, 헥사하이드로프탈릭 무수물, 테트라하이드로프탈릭 무수물, 메틸나딕 무수물, 나딕 무수물 및 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기와 같이 코팅제 40~50 중량%, 안료 3~8 중량%, 용매 30~40 중량% 및 경화제 5~10 중량%로 이루어진 방열 코팅제 조성물은 인쇄회로기판(100)에 도포되어 코팅층(110)을 형성하고 인쇄회로기판(100)에 방열 기능을 부여한다.
한편, 인쇄회로기판(100)과 코팅층(110) 사이에는 절연층(120)이 형성된다. 절연층(120)은 인쇄회로기판(100)에 발산되는 열을 억제하는 부도체로서 인쇄회로기판(100)에 절연 기능을 부여한다. 절연층(120)은 인쇄회로기판(100)의 일면 또는 양면 모두에 형성될 수 있다.
절연층(120)은 유기바인더 화합물 중에서 폴리비닐알콜, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸니트로셀룰로오스, 에틸니트로셀룰로오스, 아크릴-우레탄 공중합체 및 수용성 우레탄 수지 중 적어도 하나 이상의 혼합물을 코팅시켜 형성된다.
도 2는 본 실시예의 방열 코팅제 조성물의 제조예 및 비교예에 대한 시험방법에 따라 측정한 결과를 나타낸 표이다.
제조예1,2 및 비교예1,2의 제조 방법은 아래와 같다.
제조예1은 에폭시수지기판에 구리로 동박 회로 패턴층을 형성한 다음 탈지를 한 후, 이를 에어로 세척하였다. 이후, 에폭시수지기판 상에 폴리디메틸실록산, SiO2, 탄소나노튜브를 균등하게 혼합한 코팅제 40 중량%와, 이소프로필알콜((CH3)2CHOH)(아이소프로판올)과 이소프로판올을 혼합한 용매 30 중량%와, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제와 산무수물계 경화제 8 중량%와, 안료 5 중량%를 첨가한 혼합물을 스크린 인쇄 방법을 사용하여 에폭시수지기판의 양면에 코팅층을 형성하였다. 그리고 이를 100℃ 내지 120℃에서 20분 동안 가열 건조하여 시편을 제조하였다.
제조예2는 에폭시수지기판에 구리로 동박 회로 패턴층을 형성한 다음 탈지를 한 후, 이를 에어로 세척하였다. 이후, 에폭시수지기판 상에 폴리디메틸실록산, SiO2, 탄소나노튜브를 균등하게 혼합한 코팅제 50 중량%와, 이소프로필알콜((CH3)2CHOH)(아이소프로판올)과 이소프로판올을 혼합한 용매 40 중량%와, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제와 산무수물계 경화제 5 중량%와, 안료 5 중량%를 첨가한 혼합물을 스크린 인쇄 방법을 사용하여 에폭시수지기판의 양면에 코팅층을 형성하였다. 그리고 이를 100℃ 내지 120℃에서 20분 동안 가열 건조하여 시편을 제조하였다.
비교예1은 에폭시수지기판에 구리로 동박 회로 패턴층을 형성한 다음 탈지를 한 후, 이를 에어로 세척하였다. 이후, 에폭시수지기판 상에 폴리디메틸실록산, SiO2, 탄소나노튜브를 균등하게 혼합한 코팅제 70 중량%와, 이소프로필알콜((CH3)2CHOH)(아이소프로판올)과 이소프로판올을 혼합한 용매 60 중량%와, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제와 산무수물계 경화제 15 중량%와, 안료 1 중량%를 첨가한 혼합물을 스크린 인쇄 방법을 사용하여 에폭시수지기판의 양면에 코팅층을 형성하였다. 그리고 이를 100℃ 내지 120℃에서 20분 동안 가열 건조하여 시편을 제조하였다.
비교예2는 에폭시수지기판에 구리로 동박 회로 패턴층을 형성한 다음 탈지를 한 후, 이를 에어로 세척하였다. 이후, 에폭시수지기판 상에 폴리디메틸실록산, SiO2, 탄소나노튜브를 균등하게 혼합한 코팅제 20 중량%와, 이소프로필알콜((CH3)2CHOH)(아이소프로판올)과 이소프로판올을 혼합한 용매 10 중량%와, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제와 산무수물계 경화제 3 중량%와, 안료 10 중량%를 첨가한 혼합물을 스크린 인쇄 방법을 사용하여 에폭시수지기판의 양면에 코팅층을 형성하였다. 그리고 이를 100℃ 내지 120℃에서 20분 동안 가열 건조하여 시편을 제조하였다.
제조예1,2 및 비교예1,2의 측정 방법은 아래와 같다.
열전도율은 열전도도 테스터기(모델명: Thermal conductivity(close) 및 QTM-710, LM305-500)를 이용하여 열전도도를 측정하였다.
절연저항은 HIOKI의 IR4033-10에 의거하여 측정하였다.
부착성은 부착성 테이프를 사용하여 시편 표면에 붙여서 2초에 한번씩 때어내 표면을 점착성 테이프를 부착한 후, 때어내는 과정에서 시편 표면에 상처가 난 상태를 육안으로 판별하는 것을 5회 측정하여 상처의 수치가 평균 2개 이내인 경우 매우 좋음, 3~4개인 경우 좋음, 5~7개인 경우 보통, 8~9개인 경우 나쁨, 10이상인 경우 매우 나쁨으로 나타내었다.
부착력은 완성된 시편을 열처리 사이클로 처리한 뒤 상온 24시간 방치 후 0.2mm 간격의 바둑목법으로 부착력을 측정하였다. 열처리 사이클: 120℃ × 20분, 20분 상온 방치의 과정을 3번 반복하고, 그 결과 부착력이 우수에서 열세한 순서로 매우좋음, 좋음, 나쁨, 매우나쁨으로 표기하였다.
내용제성은 시편에 시험용 용제(XYLENE)을 묻힌 면포를 올려둔 뒤 매 1분마다 손톱으로 2Kg 힘으로 4회 긁어 하층 도막면이 나타난 시간을 기록하였다.
비점착성은 각 도장면에 도포 후 실외에서 한달간 경과를 육안으로 지켜보고(미세먼지, 오염물질 등의 접착성 테스트) 그 결과 부착력이 우수에서 열세한 순서로 매우좋음, 좋음, 나쁨, 매우나쁨으로 표기하였다.
상기 측정 방법에 따른 제조예1,2 및 비교예1,2의 측정 결과 및 평가는 아래와 같다.
제조예 1, 2는 비교예 1, 2에 비해 조성물의 혼합비를 기준 조건 내로 첨가함에 따라 열전도율 및 절연저항 값이 우수한 것으로 나타났다. 그리고 인쇄회로기판(100)에 형성되는 코팅층이 균일하여, 인쇄회로기판(100)에서 발생되는 열이 발열되지 않았으며, 혼합물들이 잘 용해 되어 인쇄회로기판(100)에 요구되는 두께로 코팅이 되었다. 또한, 경화제가 골고루 균일하게 코팅이 되어 신속한 경화가 진행됐으며, 방열이 잘 이루어지고 또한, 안료의 적합한 비율로 색상 변질이 일어나지 않았다.
비교예1, 2는 열 전도율 및 절연저항값이 낮았다. 비교예1은 코팅제의 점성이 높았으며, 두께의 불균형으로 인쇄회로기판(100)에 형성되는 코팅층이 균일하지 않았다. 또한, 비교예1, 2는 경화가 신속하게 이루어지지 않았다.
비교예2는 두께가 얇아 인쇄회로기판(100)에서 발생되는 열이 방출되지 않았으며, 용매의 혼합량이 작게 첨가되어 혼합물이 완전히 용해되지 않아 제작된 시편의 표면이 균일하지 않았다. 또한, 비교예2는 변색이 되어 변질이 되었다.
결론적으로 제조예1, 2에서 열전도율 및 절연저항 값이 우수한 것으로 나타났으며, 제조예와 유사한 혼합비로 구성지어야 사용이 가능하다는 것을 알 수 있다.
[제2 실시예]
도 3은 제2 실시예에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 제조 방법은 탈지 및 세척하는 단계(S100), 코팅층을 형성하는 단계(S200) 및 완료하는 단계(S300)를 포함한다.
제2 실시예의 코팅제 조성물 즉, 코팅제, 용매, 안료 및 경화제는 제1 실시예의 코팅제 조성물과 동일하므로 중복된 설명을 생략한다. 또한 제2 실시예의 코팅층 및 절연체는 제1 실시예의 코팅층 및 절연체와 동일하므로 중복된 설명을 생략한다.
탈지 및 세척하는 단계(S100)는 페놀수지기판, 절연체인 에폭시수지기판, 컴퍼지트기판, 유리, 폴리이미드수지로 이루어진 폴리이미드수지 기판으로부터 선택된 1종의 인쇄회로기판에 구리(Cu)로 동박 회로 패턴층(5)을 형성한 다음 탈지한다.
그리고 탈지 처리한 인쇄회로기판에 압축공기 즉, 에어를 분사하여 표면에 부착된 이물질을 세척 및 제거한다.
코팅층을 형성하는 단계(S200)는 코팅제 조성물을 스크린 인쇄, 패드 인쇄, 그라비아 인쇄 등의 인쇄 방법을 이용하여 인쇄회로기판에 코팅층을 형성한다. 본 실시예에서 인쇄회로기판에 코팅층을 형성하는 인쇄 방법은 어느 하나로 한정하지 않는다.
완료하는 단계(S300)는 코팅층이 형성된 인쇄회로 기판을 가열한 뒤 건조시켜 제조를 완료하는 단계(S300)이다.
완료하는 단계(S300)는 코팅층이 형성된 인쇄회로기판을 100~120℃에서 10~20분 가열 건조시켜 절연 및 방열 특성이 우수한 인쇄회로기판을 제조한다.
가열건조 온도가 100℃ 미만이거나 건조시간이 10분 미만일 경우 코팅층이 조밀하게 형성되지 않을 우려가 있고, 가열건조 온도가 120℃를 초과하거나 건조시간이 20분을 초과할 경우 코팅층은 조밀하게 형성되지만 에너지 사용량에 비해 효과가 미약하여 에너지 낭비가 발생할 수 있다.
한편, 코팅층을 형성하는 단계(S200) 이전에 절연층을 형성하는 단계(미도시)가 더 포함될 수 있다.
절연층을 형성하는 단계는 탈지 및 세척이 완료된 인쇄회로기판에 스크린 인쇄, 패드 인쇄, 그라비아 인쇄 등의 인쇄 방법을 이용하여 양면 즉, 인쇄회로기판과 코팅층 사이에 절연층을 형성한다. 그리고 절연층이 형성된 인쇄회로기판에 100~120℃에서 10~20분 동안 가열 건조시켜 절연층의 제조를 완료할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 관한 몇 가지 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 인쇄회로기판
110: 코팅층
120: 절연층

Claims (16)

  1. 주제부 전체 중량에 대해 SiO2, 헥사메틸디실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 디메틸디실란, 폴리디메틸실록산, 트리메틸클로로실란, 디메틸클로로실란, 옥타데실실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥타데실트리메톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란 및 Ai2o3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합한 코팅제 40~50 중량%, 안료 3~8 중량%, 용매 30~40 중량% 및 경화제 5~10 중량%
    를 포함하는 방열 코팅제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용매는,
    이소프로필알콜, 디이소프로필알콜, 메탄올, 메틸알코올, 에탄올(C2H5OH), 메틸에틸케톤, Mineral spirit, 시클로헥산, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜다이에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 증류수, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 정제수, 글리세롤, 물, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 중 적어도 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 방열 코팅제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는,
    아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 및 산무수물계 경화제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 코팅제 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아민계 경화제는,
    벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸 테트라아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸아미노에탄올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 코팅제 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제는,
    이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸, 1-비닐-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸 및 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 코팅제 조성물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 산무수물계 경화제는,
    프탈릭 무수물, 말레익 무수물, 트리멜리틱 무수물, 파이로멜리틱 무수물, 헥사하이드로프탈릭 무수물, 테트라하이드로프탈릭 무수물, 메틸나딕 무수물, 나딕 무수물 및 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 방열 코팅제 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방열 코팅제 조성물로 이루어진 코팅층이 형성된 인쇄회로기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 상기 코팅층 사이에는 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은,
    유기바인더 화합물 중에서 폴리비닐알콜, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸니트로셀룰로오스, 에틸니트로셀룰로오스, 아크릴-우레탄 공중합체 및 수용성 우레탄 수지 중 적어도 하나 이상의 혼합물을 코팅시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  10. 인쇄회로기판의 탈지 및 세척하는 단계;
    상기 인쇄회로기판의 적어도 일면에 코팅제 40~50 중량%, 용매 30~40 중량%, 경화제 5~10 중량% 및 안료 3~8 중량%가 혼합된 코팅층을 형성하는 단계; 및
    인쇄회로기판을 100~120℃에서 10~20분 가열하고 건조시켜 완료하는 단계를 포함하고,
    상기 코팅제는 SiO2, 헥사메틸디실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 디메틸디실란, 폴리디메틸실록산, 트리메틸클로로실란, 디메틸클로로실란, 옥타데실실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥타데실트리메톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란 및 Ai2o3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것을 특징으로 하는
    방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 용매는,
    이소프로필알콜, 디이소프로필알콜, 메탄올, 메틸알코올, 에탄올(C2H5OH), 메틸에틸케톤, Mineral spirit, 시클로헥산, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜다이에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 증류수, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 정제수, 글리세롤, 물, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 중 적어도 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 경화제는,
    아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 및 산무수물계 경화제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 아민계 경화제는,
    벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸 테트라아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸아미노에탄올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제는,
    이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸, 1-비닐-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸 및 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 산무수물계 경화제는,
    프탈릭 무수물, 말레익 무수물, 트리멜리틱 무수물, 파이로멜리틱 무수물, 헥사하이드로프탈릭 무수물, 테트라하이드로프탈릭 무수물, 메틸나딕 무수물, 나딕 무수물 및 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 페놀수지 기판, 에폭시수지 기판, 컴퍼지트 기판, 폴리이미드수지 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
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