KR100939760B1 - Method for generating a substrate used for heat-radiating pcb and the substrate thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 방열 인쇄회로기판용 기판의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of a conventional heat dissipation printed circuit board.
도 2는 본 발명에 따른 방열 인쇄회로기판용 원판(200)을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a heat dissipation printed circuit board
도 3은 본 발명에 따른 방열 인쇄회로기판용 원판(200)을 제조하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a heat dissipation printed circuit board
도 4a 내지 도 4f 는 도 3의 각 제조단계마다 형성된 원판(200)의 상태를 나타내는 도면이다.4A to 4F are views showing a state of the
도 5는 롤링공정을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a rolling process.
도 6은 본 발명의 효과를 나타내는 도면으로서, 본 발명의 원판(200)에 의한 열전도율과 종래의 원판(100)의 열전도율을 비교한 그래프이다.6 is a graph showing the effects of the present invention, which is a graph comparing the thermal conductivity of the
본 발명은 방열 인쇄회로기판용 원판의 제조방법 및 그 원판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뒤틀림현상없이 세라믹층을 형성함으로써 방열 및 전열 특성 을 개선한 방열 인쇄회로기판용 원판의 제조방법 및 그 원판에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a heat dissipation printed circuit board and a disc, and more particularly, to a method for manufacturing a heat dissipation printed circuit board and a disc for improving heat dissipation and heat transfer characteristics by forming a ceramic layer without warping. It is about.
최근 전자기기는 집적화 및 소형화되는 추세이다. 전자기기의 집적화 및 소형화에 따른 문제 중 하나는 발생하는 열의 효과적인 발산이다. 집적화에 따라 발열이 증가되는데 반해 소형화에 따라 발열공간이 감소하기 때문이다. 이러한 대책으로 방열특성이 좋은 방열 인쇄회로기판(heat-radiating Printed Circuit Board)이 널리 사용된다. Recently, electronic devices have been integrated and miniaturized. One of the problems associated with the integration and miniaturization of electronic devices is the effective dissipation of the generated heat. This is because heat generation increases with integration, while heat generation space decreases with miniaturization. As a countermeasure, a heat-radiating printed circuit board having good heat dissipation characteristics is widely used.
종래의 인쇄회로기판에 원판의 재료가 합성수지인 반면, 방열 쇄회로기판은 원판의 지지판을 금속성 재료로 대체하고 일부 구조를 변경함으로써 인쇄회로기판의 방열특성을 증가시킨 것이다. 인쇄회로기판의 방열특성증가는 회로소자의 활동영역의 증가로 인해 더 좋은 소자 특성을 나타내므로 고성능 어플리케이션 분야에 더욱 필요하다.In the conventional printed circuit board, the material of the original plate is synthetic resin, while the heat-dissipated printed circuit board increases the heat dissipation characteristics of the printed circuit board by replacing the supporting plate of the original plate with a metallic material and changing some structures. Increasing the heat dissipation characteristics of printed circuit boards is more necessary for high performance applications because of the better device characteristics due to the increased active area of the circuit elements.
도 1은 종래의 방열 인쇄회로기판용 기판의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of a conventional heat dissipation printed circuit board.
종래의 방열 인쇄회로기판용 원판(100)은 아래로부터 차례로 방열층(101), 절연층(102) 및 전기전도층(403)을 포함한다. 방열층(101)은 방열특성이 좋은 금속성재료로 이루어지며 전기전도층(103)으로부터 발생된 열을 방출하는 기능을 한다. 일반적으로 금속판이 사용된다. 절연층(102)은 전기전도층(103)과 방열층(101)을 전기적으로 절연하는 동시에 두 층을 서로 밀착시키는 역할을 하며 일반적으로 열경화성수지 재료로 이루어진다. 전기전도층(103)은 방열 인쇄회로기판에 구현되는 소자와 연결되는 층이며 소자에 전기전도성을 제공한다. 전기전도층(103)은 전기전도성이 좋은 얇은 금속성 재료로 이루어지며 일반적으로 패턴화되어 구현된다.The conventional heat dissipation printed
그러나, 도 1과 같은 종래의 방열 인쇄회로기판용 원판은 다음과 같은 단점을 가진다.However, the original heat dissipation printed circuit board as shown in Figure 1 has the following disadvantages.
첫째, 방열특성이 낮다. 즉 절연특성을 만족시키기 위해 절연층의 합성수지재료를 선택한 결과 방열특성을 증가시키기가 용이하지 않다. 절연층(102)은 전기전도층(103)과 방열층(101)의 사이에서 절연기능 및 열전달기능(방열기능)을 동시에 수행하여야하는데, 재료의 특성상 전열층(102)이 전기소자(104)로부터 열 H 을 전달받아 방열층(101)로 전달하기에는 재료의 열전도율이 너무 낮다. 합성수지재료가 대부분 사용되기 때문이다. First, the heat dissipation characteristics are low. That is, as a result of selecting the synthetic resin material of the insulating layer to satisfy the insulating characteristics, it is not easy to increase the heat dissipation characteristics. The
둘째, 절연층의 절연특성은 절연층의 두께에 비례하고 방열특성 절연층의 두께에 반비례하기 때문에 양자중 어느하나를 증가시키기 위해선 다른 하나를 희생하여야 한다. 만약 고효율 LED등의 특정 적용분야에서는 높은 절연특성과 동시에 높은 방열특성을 요구하는데 이러한 분야에는 도 1의 종래의 기판은 이 분야에 적용되기에 부적합하다. 일반적으로 LED 등의 산업에 요구되는 절연특성을 만족하는 수지로 된 절연층의 두께는 75 내지 200 ㎛ 인데 이 두께로 제공할 수 있는 열전달특성은 상기 산업이 요구하는 기준을 만족시키기에 턱없이 부족하다.Second, since the insulating property of the insulating layer is proportional to the thickness of the insulating layer and inversely proportional to the thickness of the heat dissipating layer, the other one must be sacrificed in order to increase either. If certain applications such as high efficiency LED lamps require high insulation and high heat dissipation at the same time, the conventional substrate of FIG. 1 is not suitable for application in this field. In general, the thickness of the insulating layer made of resin that satisfies the insulating properties required for the industry, such as LED, is 75 to 200 ㎛ thickness, the heat transfer properties that can be provided in this thickness is not enough to meet the standards required by the industry Do.
셋째, 높은 내전압시에 절연층의 파손으로 인해 전기전도층의 균열이 발생할 위험이 높다. 절연층(102)의 재료는 주로 일반 열경화성수지이고 재료의 특성상 발포(foam) 형상을 포함한다. 특히 LED 분야 및 LCD 백라이트분야등 고발열 고전압의 응용분야에 따라 회로소자에 의해 발생된 내전압이 높아지면 열경화성수지층 특유의 발포성분이 발파되어서(터져서), 그 결과 절연층(102)의 상부에 있는 전기전도 층(103)의 크랙 또는 균열을 야기한다. 전기전도층(103)의 균열은 방열 인쇄회로기판자체의 불량화를 야기하기 때문에 매우 심각한 문제이다. 일반적으로 종래의 기판(100)이 발파현상을 발생시키지 않고 견딜 수 있는 내전압은 2 내지 3 kv 인데 이는 고효율 LED 등의 응용분야에 적용하기에는 만족스럽지 못하다. Third, there is a high risk of cracking of the conductive layer due to breakage of the insulating layer at high withstand voltage. The material of the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 방열특성이 증가되고 발파현상의 발생이 방지됨으로써 고효율 LED 등의 응용분야에 사용가능한 방열 인쇄회로기판용 기판을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to increase the heat dissipation characteristics and to prevent the occurrence of blasting phenomenon by using a heat dissipation printed circuit board substrate that can be used in applications such as high efficiency LED To provide.
전술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 고방열고전압 전기소자가 사용되는 응용분야에 사용되는 방열 인쇄회로기판용 원판을 제조하는 방법에 있어서, (a)금속기판을 재단함으로써 방열층(210)을 형성하는 단계; (b)상기 방열층(210)의 상부에 절연성(insulation) 및 열전도성(thermal conduction)을 가지는 세라믹계재료를 포함하는 중간층(220)을 형성하는 단계; 및 (c)상기 중간층의 상부에 전기전도성을 가지는 금속성재료를 포함하는 전기전도층(230)을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 (b)중간층(220)을 형성하는 단계는, (b1)상기 방열층의 상부면에 상기 세라믹계재료의 미립자를 이용하여 용사공정(plazma spray coating)을 수행함으로써 상기 금속기판의 상부에 상기 세라믹계재료를 포함하는 세라믹층(222)을 형성하는 단계; (b2)상기 세라믹층이 형성된 상기 금속기판에 대해 롤링공정(rolling)을 수행함으로써 상기 용사공정을 통해 휘어진 상기 금속기판을 평탄화하는(leveling) 단계; (b3)상기 세라믹층의 상부에 상기 열경화성합성수지재료와 상기 세라믹계재료의 혼합물을 적층 및 열융착함으로써, 상기 롤링공정에 의해 발생한 상기 세라믹층의 표면의 크랙을 메우는 보정층(224)을 형성하는 단계; 및 (b4)상기 보정층의 상부에 상기 열경화성합성수지재료를 적층 및 열융착함으로써 상기 전기전도층과 상기 방열층을 전기적으로 절연하는 절연층(226)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention, in the method for manufacturing a heat dissipation printed circuit board disc used in the application field where the high heat dissipation high voltage electric element is used, (a)
일 실시예에 있어서, 상기 세라믹계재료는 산화알루미늄(Al2O3)이고, 상기 열경화성수지재료는 열경화성에폭시수지인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the ceramic-based material is aluminum oxide (Al2O3), the thermosetting resin material is characterized in that the thermosetting epoxy resin.
일 실시예에 있어서, 상기 b3)단계는, 상기 혼합물의 혼합비는 상기 열경화성수지재료의 무게비율이 상기 세라믹계재료의 무게비율의 5배이상 10배이하인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, step b3), the mixing ratio of the mixture is characterized in that the weight ratio of the thermosetting resin material is 5 times or more than 10 times less than the weight ratio of the ceramic material.
일 실시예에서, 상기 b3)단계에서, 상기 혼합물의 혼합비는 상기 열경화성수지재료: 상기 세라믹계재료 = 9 : 1 무게비율인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, in step b3), the mixing ratio of the mixture is characterized in that the thermosetting resin material: the ceramic material = 9: 1 weight ratio.
또한 본 발명은, 고방열고전압 전기소자가 사용되는 응용분야에 사용되는 방열 인쇄회로기판용 원판에 있어서, 전기전도성을 가지는 금속기판으로 형성된 방열층(210); 상기 방열층(210)의 상부에 절연성(insulation) 및 열전도성(thermal conduction)을 가지는 세라믹계재료를 포함하는 중간층(220); 및 상기 중간층의 상부에 전기전도성을 가지는 금속성재료를 포함하는 전기전도층(230)을 포함하고, 상기 (b)중간층(220)은, 상기 방열층의 상부면에 상기 세라믹계재료의 미립자를 이용하여 용사공정(plazma spray coating)을 수행함으로써 상기 금속기판의 상부에 상 기 세라믹계재료를 포함하는 세라믹층(222); 상기 세라믹층의 상부에 상기 열경화성합성수지재료와 상기 세라믹계재료의 혼합물을 적층 및 열융착함으로써 형성된 보정층(224)으로서, 상기 롤링공정에 의해 발생한 상기 세라믹층의 표면의 크랙을 메우는 보정층(224); 및 상기 보정층의 상부에 상기 열경화성합성수지재료를 적층 및 열융착함으로써 상기 전기전도층과 상기 방열층을 전기적으로 절연하는 절연층(226)을 포함하는 것을 특징으로 한다. In another aspect, the present invention, the heat dissipation printed circuit board original plate used in the application field where the high heat radiation high voltage electric element is used, the
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에서의 "원판(substrate)"은 방열 인쇄회로기판에서 사용되는 하부 지지판을 의미한다."Substrate" in the present invention means the lower support plate used in the heat dissipation printed circuit board.
도 2는 본 발명에 따른 방열 인쇄회로기판용 원판(200)을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 방열 인쇄회로기판용 원판(200)을 제조하는 방법을 나타내는 플로우차트이고, 도 4a 내지 도 4f 는 도 3의 각 제조단계마다 형성된 원판(200)의 상태를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view showing a heat dissipation printed
도 2에서, 본 발명에 따른 방열 인쇄회로기판용 원판(200)은 아래로부터 방열층(210), 중간층(220) 및 전기전도층(230)을 포함하고, 중간층(220)은 아래로부터 세라믹층(222), 보정층(224) 및 절연층(226)을 포함한다.In Figure 2, the heat dissipation printed circuit board
방열층(210)은 금속기판으로 이루어지고 전기전도층(230)의 전기소자로부터 발생된 열을 외부로 방출하는 기능을 한다. The
중간층(220)은 전기전도층(230)으로부터의 열을 방열층(210)으로 전달하는 동시에 전기전도층(230)과 방열층(210)을 전기적으로 절연시키는 기능을 한다. 따라서 중간층(220)은 절연성과 열전도성을 가지는 물질로 이루어진다.The
전기전도층(230)은 상부에 전기소자와 연결되며 전기소자사이의 패턴에 따라 전기적 도통성을 제공한다. 따라서 전기전도층은 전기전도율이 높은 물질로 이루어진다.The
중간층(220)은 세라믹층(222), 보정층(224) 및 절연층(226)을 포함한다. 세라믹층(222)은 산화알루미늄(Al2O3)의 세라믹계재료로 이루어지며 절연성과 열전도성을 동시에 가진다. 즉 전기적으로는 도통불가능하고 열은 도통가능한 재료로 이루어진다. 보정층(224)은 제조과정에서 발생된 세라믹층의 크랙을 메우는 역할을 하며 전기절연성이 높은 열경화성합성수지 바람직하게는 열경화성에폭시수지로 이루어진다. 열전도층(226)은 전기전도층과 중간층사이의 밀착도를 증가시키는 동시에 전기전도층과 중간층을 전기적으로 절연시키는 기능을 한다.The
이하 도 4a 내지 4f 및 도 5를 참조하여 도 2의 원판(200)을 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the
단계 310에서, 도 4a 에 나타난 바와 같이, 금속기판을 재단함으로써 방열층(210)을 형성한다. 금속기판으로는 주로 알루미늄 기판이 사용되며, 일반적인 재단 규격은 폭*너비 = 510*510 내지 610*610 mm이며 두께는 0.6 내지 2.0 mm 이다. 알루미늄기판이 사용되는 이유는 열전도성이 높기 때문이다.In
단계 320에서, 방열층 즉 금속기판의 상부면에 절연성 및 열전도성을 가지는 세라믹계재료를 포함하는 중간층을 형성한다. 이 단계는 단계 322 내지 단계 326 으로 나뉜다.In
단계 322에서, 방열층의 상부면에 세라믹계재료의 미립자를 이용하여 용사공정(Thermal Spray, 溶射)을 수행함으로써 금속기판의 상부에 세라믹층(222)를 형성한다. 세라믹계재료는 절연성 및 열전도성을 함께 가지는 재료로서 산화알루미늄 미립자 성분(Al2O3)을 포함한다(도 4b 참고). 이 미립자 P 는 세라믹층(222)을 형성하여 금속기판(310)의 상부에 부착되게 된다. 일반적으로 세라믹층의 두께는 45 내지 60㎛ 정도로 형성하는 것이 바람직하다.In
용사(Thermal Spray, 溶射)란 분말 혹은, 선형재료를 고온열원으로부터 용융액적으로 변화시켜 고속으로 기재에 충돌시킨후 급냉응고함으로써 적층피막을 형성하는 코팅 기술로서 당업계에 널리 알려져 있다. 이 방법은 재료의 가열, 용융을 위해 에너지 밀도가 높은 연소화염, 아크(Arc) 및 플라즈마 등의 열원을 필요로 한다. 용사는 성질이 다른 재료로 기재표면에 피막을 형성하는 기술은 기재가 보유하고 있는 특성을 살리고, 결함을 보완할 수 있으며, 재료기능의 다양화 및 고도화를 가능하게 하는 표면처리법의 하나이다. 용사법에서는 금속, 세라믹, 유리 플라스틱 등의 재료를 표면처리할수 있으며, 특히 재료의 종류 및 용사공정의 독자적 특징을 잘 이용하면 다른 방법을 이용해서 얻을 수 없는 표면층을 만들어 낼 수 있기 때문에 본 발명에 세라믹층을 형성하는데 적합하다. Thermal spray (溶 射) is widely known in the art as a coating technology for forming a laminated film by rapidly changing a powder or a linear material from a high temperature heat source into a molten liquid to impinge on the substrate at high speed and then solidified rapidly. This method requires heat sources such as high-density combustion flames, arcs and plasmas for heating and melting of the material. The technique of forming a film on the surface of the substrate by using different materials for thermal spraying is one of the surface treatment methods that make use of the characteristics possessed by the substrate, to compensate for defects, and to diversify and enhance material functions. In the thermal spraying method, materials such as metals, ceramics, glass plastics, and the like can be surface-treated, and in particular, if the material type and the unique characteristics of the thermal spraying process are used well, the surface layer that cannot be obtained by other methods can be produced. It is suitable for forming a layer.
본 발명에서는 열원으로서 플라즈마를 사용하여, 플라즈마를 이용한 용사법(plazma spraying)을 이용한다. 플라즈마 용사는 대기 플라즈마용사 (Atmospheric Plasma Spraying) 으로도 불린다. 이 용사법은 Ar, He, N2 등의 가스 를 아크로 플라즈마화 하고, 이것을 노즐로부터 배출시켜 초고온, 고속의 플라즈마 제트를 열원으로 하는 피막형성 기술이다. 플라즈마 발생장치는 Cu로 된 원형의 양극과 W로 된 음극으로 구성되며, 발생장치에서 전기 아크 방전이 작동가스를 플라즈마화 하여 제트를 형성한다. 화염온도는 10,000~15,000 K, 화염속도는 150∼300 m/s, Enthalpy는 16,000 ~ 20,000 J/l 이다.In the present invention, plasma is used as a heat source, and plasma spraying using plasma is used. Plasma spray is also called Atmospheric Plasma Spraying. This thermal spraying method is a film forming technique in which gases such as Ar, He, N2, etc. are plasma-made by an arc, discharged from a nozzle, and a high-temperature, high-speed plasma jet is used as a heat source. The plasma generator is composed of a circular anode made of Cu and a cathode made of W, in which the electric arc discharge turns the working gas into plasma to form a jet. The flame temperature is 10,000-15,000 K, the flame speed is 150-300 m / s, and the Enthalpy is 16,000-20,000 J / l.
이 용사법은, 첫째 고융점의 W, Mo 같은 금속과 세라믹 코팅에 매우 용이하며 오히려 필수적인 용사기법이다. 또한 둘째, 금속, 세라믹스 등 안정한 용융현상을 수반하는 물질이라면 용사가 가능하기 때문에 피막재료의 선택 영역이 높아서 본원과 같이 세라믹계재료를 금속기판에 적층막을 형성할 때 더욱 적합하다. 셋째, Plasma jet의 속도가 크므로 용사재료가 고속으로 피처리물에 충돌하고 이로 인해 고밀착강도, 고밀도의 피막 제조가 가능하다. 넷째, 대출력화가 용이하므로 단위시간당 용사량이 커서 작업성이 좋고 경제성이 높다. 다섯째, 무산소, 무탄소이며 청정, 열화학적 활성인 열원이기 때문에 용사재료의 오염 및 변화가 적다. This spraying method is, firstly, a very easy and rather essential spraying technique for metal and ceramic coatings such as high melting point W and Mo. Second, if the material is accompanied by a stable melting phenomenon, such as metal, ceramics, the thermal spraying is possible, so the selection area of the coating material is high, which is more suitable for forming a ceramic film on a metal substrate as described herein. Third, because the speed of the plasma jet is large, the thermal spraying material collides with the workpiece at high speed, and thus it is possible to manufacture a coating film having high adhesion strength and high density. Fourth, because the large output is easy, the thermal spraying amount per unit time is large, workability is good and economical. Fifth, because it is oxygen-free, carbon-free and clean, thermochemically active heat source, there is little contamination and change of thermal spray material.
단계 324에서, 단계 322에서 세라믹층이 형성된 상기 금속기판에 대해 롤링공정(rolling)을 수행함으로써 상기 용사공정을 통해 휘어진 상기 금속기판을 평탄화(leveling)한다. In
단계 322의 용사공정에는 매우 높은 열원을 사용하기 때문에 용사공정후에는 재료의 변형이 발생하기 쉽다. 특히 본 발명에서는 금속기판의 상부면에 세라믹계재료를 밀착하는 것을 목표로 하였는데 금속기판의 열전도율과 세라믹계재료의 열전도율의 매우 큰 차이 때문에, 도 4b 에 나타난 바와 같이, 재료의 휨 현상이 발 생한다. 따라서 휘어진 금속기판을 평탄화하는 작업이 필요하며, 본 발명에서는 롤링공정을 통해 휘어진 금속기판을 평탄화한다. Since a very high heat source is used in the
도 5는 롤링공정을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a rolling process.
롤링공정(rolling process)은 연성을 가진 판상의 재료를 나란하게 배열된 두 개 이상의 롤러사이를 통과시킴으로써 재료의 연성을 이용하여 휘어진 판상재료를 평탄화하는 공정이며, 이는 당업계에 널리 알려져 있다. 본 발명에서 금속기판은 금속재료로서 연성을 가지기 때문에 롤링공정을 수행하기에 적합하다. Rolling process (rolling process) is a process of flattening the curved plate material using the ductility of the material by passing the flexible plate-like material between two or more rollers arranged side by side, which is well known in the art. In the present invention, since the metal substrate has a ductility as the metal material, it is suitable for performing the rolling process.
단계 326에서, 상기 세라믹층의 상부에 상기 열경화성합성수지재료와 상기 세라믹계재료의 혼합물을 적층 및 열융착함으로써 상기 롤링공정에 의해 발생한 세라믹층의 표면의 크랙을 메우는 보정층(224)을 형성한다.In
도 4d에 나타난 바와 같이, 도 5의 롤링공정을 거치면 세라믹층의 표면에는 크랙 c 이 발생한다. 이 크랙 c 는 도 4b의 휘어진 금속기판이 도 5의 롤러 R를 통과해서 펴질 때 금속에 비해 상대적으로 연성이 적은 세라믹층의 표면 균열에 의해 발생한다. 이 크랙 c 은 전기전도층(230)에 의해 높은 내전압이 발생할 때 금속기판(210)으로 전기가 전도되게 되는 문제점을 발생시킨다. 크랙 c 부분은 상대적으로 전열성이 매우 낮아지기 때문이다. 보통 이 크랙 c 의 깊이는 10 내지 20 ㎛ 정도 된다.As shown in FIG. 4D, crack c is generated on the surface of the ceramic layer after the rolling process of FIG. 5. This crack c is caused by the surface crack of the ceramic layer, which is relatively less ductile than the metal, when the curved metal substrate of FIG. 4B is unrolled through the roller R of FIG. This crack c causes a problem that electricity is conducted to the
따라서, 도 4d에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 보정층(224)을 크랙이 발생한 세라믹층(222)의 상부표면에 다시 적층함으로써 크랙을 메운다. 보정층(224)의 재료는 열경화성합성수지재료 M1 와 세라믹계재료 M2 의 혼합물이기 때문에 메 워진 크랙은 전기절연성이 제공되며, 세라믹층에 높은 밀착성을 제공한다. Therefore, as shown in FIG. 4D, the crack is filled by re-laminating the
본 실시예에서, 열경화성합성수지로는 열경화성에폭시수지가 널리 사용되며, 세라믹계재료는 상기 세라믹층과 동일한 재료 즉 산화알루미늄(Al2O3)가 널리 사용된다. In this embodiment, a thermosetting epoxy resin is widely used as the thermosetting synthetic resin, and the same material as the ceramic layer, that is, aluminum oxide (Al 2 O 3) is widely used as the ceramic material.
또한 본 실시예에서, 열경화성합성수지와 세라믹계재료의 무게비율은 상기 열경화성합성수지재료의 무게비율이 상기 세라믹계재료의 무게비율의 5배 내지 10인 것이 바람직하며, 특히 열경화성합성수지재료: 세라믹계재료 = 9:1 인 것이 가장 바람직하다. Further, in the present embodiment, the weight ratio of the thermosetting resin and the ceramic material is preferably 5 to 10 times the weight ratio of the thermosetting synthetic resin material, in particular, the thermosetting synthetic resin material: ceramic material = Most preferred is 9: 1.
본 실시예에서, 보정층의 두께는 크랙부분을 제외하고 12.5ㅁ 3 ㎛인 것이 바람직하다. 보정층은 크랙 c를 보정하면 충분하기 때문이다.In this embodiment, it is preferable that the thickness of the correction layer is 12.5 W 3 µm except for the crack portion. This is because the correction layer is enough to correct the crack c.
단계 328에서, 도 4e 에 나타난 바와 같이, 상기 보정층(224)의 상부에 상기 열경화성합성수지재료를 적층 및 열융착함으로써 전기전도층(230)과 금속기판 즉 발열층(210)을 전기적으로 절연하는 절연층(226)을 형성한다.In
절연층(226)은 열경화성합성수지재료만으로 형성되는데 열경화성에폭시수지인 것이 바람직하다. 이는 절연층(226)과 밀착하는 보정층(224)이 열경화성수지가 포함된 혼합물로 구성되어 있기 때문에 서로 밀착성을 증가시키기 위함이다. 절연층(226)은 두가지 기능을 한다. 하나는 전기전도층(230)과 발열층(220)의 전기적 절연기능이며, 다른 하나는 보정층(224)과 전기전도층(230)의 밀착기능이다. 보통 세라믹계재료는 점성 및 밀착성이 감소되어 전기전도층(230)을 형성하는 금속 동박 공정이 원활하게 수행되지 않는다. 따라서 전기전도층을 형성하기 전에 열경화성합 성수지재료만으로 이루어진 절연층을 형성함으로써 전기전도층과의 밀착성을 증가시킨다.The insulating
도 4e에 나타난 바와 같이, 세라믹층(222), 보정층(224) 및 절연층(226)은 함께 중간층(220)을 형성한다. 중간층(220)은 세라믹계재료를 포함함으로써 전기전도층(230)과 방열층(210)사이에 위치하여 전기적절연성과 열전도성을 제공한다.As shown in FIG. 4E, the
단계 330에서, 도 4f 에 나타난 바와 같이, 상기 중간층(220) 즉 절연층(226)의 상부에 전기전도성을 가지는 재료 바람직하게는 금속재료 더욱바람직하게는 구리 Cu 의 박막을 형성함으로써 전기전도층(230)을 형성한다. 전기전도층(230)을 형성하는 방법은 종래의 어떤한 방법도 가능하나 바람직하게는 열융착(hot press)법이 널리 사용된다. 전기전도층은 35ㅁ 1 ㎛ 인 것이 바람직하다.In
본 발명에 의하면, 열전도성이 높은 세라믹계재료를 이용하여 방열층과 전기전도층사이에 중간층을 형성하였기 때문에 종래의 합성수지만으로 이루어진 절연층보다 방열특성이 향상된다. 또한 동일한 세라믹층은 절연기능도 수행하므로 절연층의 높이가 감소될 수 있고, 그 결과 절연층으로 인해 절연도성이 감소되는 문제점을 방지할 수 있다. 또한 세라믹층의 구현의 어려움은 보정층을 통해 해결된다. According to the present invention, since the intermediate layer is formed between the heat dissipating layer and the electric conductive layer using a ceramic material having high thermal conductivity, the heat dissipation characteristics are improved compared to the insulating layer made of conventional synthetic resins only. In addition, since the same ceramic layer also performs an insulating function, the height of the insulating layer can be reduced, and as a result, a problem of reducing the insulating property due to the insulating layer can be prevented. In addition, the difficulty of implementing the ceramic layer is solved through the correction layer.
또한 본 발명에 의하면, 본 발명에서 절연성을 제공하는 층은 세라믹층과 절연층으로 이분되어 있고, 특히 대부분의 절연기능은 세라믹층이 제공한다. 이로 인해 절연층은 절연기능보다는 밀착기능으로만 기능해도 되고 그 결과 절연층의 두께를 매우 작게 설계할 수 있기 때문에, 종래와 같이 합성수지재료로 이루어진 절연층의 발포성분의 발파현상이 방지될 수 있다. 더 나아가 이러한 발포성분의 발파현 상이 방지되므로 전기전도층의 파손현상도 방지되어 제품의 수명이 증가되고 단가가 감소할 수 있다.In addition, according to the present invention, in the present invention, the insulating layer is divided into a ceramic layer and an insulating layer, and most of the insulating functions are provided by the ceramic layer. As a result, the insulating layer may function only as an adhesive function rather than an insulating function, and as a result, the thickness of the insulating layer may be designed to be very small, thereby preventing the blasting phenomenon of the foam component of the insulating layer made of synthetic resin as in the prior art. . Furthermore, since the blasting phenomenon of the foaming component is prevented, breakage of the electrically conductive layer is also prevented, thereby increasing the life of the product and reducing the unit cost.
특히 본 발명에서는, 세라믹층의 형성시 필수발생하는 크랙 c을 메우는 보정층(224)이 추가되어 크랙으로 인한 내전압의 감소가 방지된다. 본 출원인이 실시한 실험에 의하면, 종래의 원판(100)의 경우 원판이 견딜 수 있는 내전압이 2 내지 3 kv 인 반면, 본 발명에 의해 세라믹층이 형성되고 크랙이 보정된 원판(200)의 경우 견딜수 있는 내전압은 4~ 내지 4.5kv 로서 약 30 내지 50% 이상 내전압이 증가되었다. In particular, in the present invention, a
도 6은 본 발명의 효과를 나타내는 도면으로서, 본 발명의 원판(200)에 의한 열전도율과 종래의 원판(100)의 열전도율을 비교한 그래프이다.6 is a graph showing the effects of the present invention, which is a graph comparing the thermal conductivity of the
본 출원인은 다양한 종래 기술과비교하여 본 발명의 열전도율을 측정하였으며 이를 도 6에 첨부하였다. 이 실험은 2009년 3월 5일 한국과학기술원 KAIST(Korea Advanced Institute of Science and Technology) 에서 수행되었다. Applicant measured the thermal conductivity of the present invention in comparison with various prior art and attached to FIG. This experiment was performed at the Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) on March 5, 2009.
도 6에서, x 축은 온도(섭씨)를 나타내고, y 축은 열전도율(watt/m*K)을 나타낸다. 한편, 도 6에서 각각의 선이 의미하는 바는 다음 표와 같다.In FIG. 6, the x axis represents temperature (in degrees Celsius) and the y axis represents thermal conductivity (watt / m * K). Meanwhile, in FIG. 6, each line means the following table.
다이아몬드선은 본 발명에 따른 층의 구조를 가지는 중간층 76㎛ (세라믹층 60㎛ + 전열층 16㎛)이 형성되었을 때의 열전도율의 그래프이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 구조에 의한 열전도율은 온도의 전영역에 대해 종래기술 A, B, C 보다 20% 내지 70%의 열전도율의 향상을 나타냄을 알 수 있다. 특히 종래기술 C 와 비교해보면, 방열층의 성분용량이 두 배인 경우와 거의 동일한 것으로서 방열효과가 2배정도나 차이가 나는 것을 알 수 있다. The diamond wire is a graph of thermal conductivity when an intermediate layer 76 µm (
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 절연성과 열전도성을 함께 가지는 세라믹계재료를 포함하는 중간층을 적용함으로써, 고효율 LED 등의 고방열전기소자사업에 사용가능한 방열 인쇄회로기판용 원판의 방열효과를 증가시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by applying an intermediate layer containing a ceramic-based material having both insulation and thermal conductivity, it is possible to increase the heat dissipation effect of the heat dissipation printed circuit board original plate that can be used for high heat dissipation electric element business such as high efficiency LED. Can be.
또한 본 발명에 의하면, 세라믹층에 의해 방열효과 및 전열효과가 달성되므로 합성수지재료가 포함된 층이 대폭 감소함으로써, 발포성분의 발파현상이 방지된다. Further, according to the present invention, since the heat dissipation effect and the heat transfer effect are achieved by the ceramic layer, the layer containing the synthetic resin material is greatly reduced, thereby preventing the blasting phenomenon of the foaming component.
또한 본 발명에 의하면, 세라믹층은 보정층 및 롤링공정에 의해 평탄화되므로, 크랙발생으로 인한 내전압감소등의 문제가 방지된다.In addition, according to the present invention, since the ceramic layer is flattened by the correction layer and the rolling process, problems such as a decrease in breakdown voltage due to cracks are prevented.
또한 본 발명에 의하면, 절연효과를 감소시키지 않으면서 방열효과를 증가시킬 수 있기 때문에, 고효율 LED 등의 고방열고전압의 전기소자가 적용되는 산업분야를 만족시키는 방열 인쇄회로기판의 제작이 가능하다. In addition, according to the present invention, since the heat dissipation effect can be increased without reducing the insulation effect, it is possible to manufacture a heat dissipation printed circuit board that satisfies the industrial field to which a high heat dissipation high voltage electric element such as a high efficiency LED is applied.
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