KR101435451B1 - 메탈 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메탈 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상기 메탈 인쇄회로기판은, 절연층, 상기 절연층의 상면에 형성된 회로층, 및 상기 절연층의 하면에 형성된 메탈층을 포함하고, 상기 메탈층의 하면에는 절곡 또는 프레싱과 같은 기구 성형을 위한 홈이 가공되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 홈의 가공은 리소그래피, 레이저 가공 또는 절삭 중 어느 하나의 방식으로 수행될 수 있다. 상기 메탈 인쇄회로기판은 LED 실장용으로 이용하는 경우, 메탈 인쇄회로기판을 제공하는 단계; 상기 메탈층의 하면에 홈을 가공하는 단계; 상기 홈 위치에서 절곡 또는 프레싱과 같은 기구 성형하는 단계; 및 기구 성형된 위치에서의 절연층으로 레진을 도포하여 건조하는 단계를 통해 메탈 인쇄회로기판을 성형할 수 있다. 본 발명에 따른 메탈 인쇄회로기판은, 인쇄회로기판의 구조적인, 기능적인 손상을 수반하지 않으면서도 절곡 또는 프레싱 성형이 가능하여, 특히 이러한 기구적인 성형이 가능한 LED 실장용 메탈 인쇄회로기판에 대한 시장 수요를 효과적으로 만족시킬 수 있다.

Description

메탈 인쇄회로기판 및 그 제조방법{metal printed circuit board and manufacturing method thereof}

본 발명은 메탈 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 LED 실장용 메탈 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)은 인쇄배선기판(Printed Wiring Board: PWB)이라고도 불리며, 전자부품을 탑재하여 부품간 또는 신호선 간을 전기적으로 접속해주는 배선기판을 말한다. PCB는 페놀수지 및 에폭시 수지 등의 절연판 한쪽 면 또는 양쪽 면에 동박(Copper foil)을 압착시킨 후에 회로에 따른 도전 패턴을 형성하고, 불필요한 부분은 부식시켜 동박을 제거하여 회로를 구성한다.

이러한 PCB에 전자부품의 리드하우징의 관통을 위한 구멍(through hole) 또는 윗면과 아랫면 사이의 배선간을 연결하기 위한 구멍(Via)을 뚫어 도금을 하고, 윗면과 아랫면을 Photo Solder Resist(PSR) 잉크로 도포함으로써, PCB가 완성된다. PCB는 단면 또는 양면의 노멀(Normal) PCB, 카본(Carbon) PCB, 메탈(Metal) PCB, 다층(Multi layer) PCB 및 플렉시블(Flexible) PCB 등이 있다.

최근 발광다이오드(LED)뿐 아니라 다양한 부품에 사용되는 PCB가 방열 효과가 낮다는 지적이 제기되자, 이를 해결하기 위해 알루미늄이나 동합금 등의 메탈 소재를 채용한 메탈 인쇄회로기판이 시장에서 각광받고 있다.

특히, 최근에는 LED 실장용 메탈 인쇄회로기판에 대한 수요와 관련하여, 절곡 또는 프레싱 등의 기구적인 성형이 가능한 LED 실장용 메탈 인쇄회로기판에 대한 수요가 대두되고 있다.

예컨대, TV 백라이트유닛(BLU)에서 LED 광원 실장용으로 사용되는 메탈 인쇄회로기판의 경우, 측면 조사형 LED 칩을 실장하는 대신에 직하형 LED 칩을 실장한 상태로 메탈 인쇄회로기판을 절곡 성형함으로써 도광판에 대한 측면조사를 가능케 하는 방식이 검토되고 있다. 또한, COB(Chip on Board)형 LED 조명에 사용되는 메탈 인쇄회로기판의 경우 메탈 인쇄회로기판을 프레싱 성형하고 프레싱 성형하여 함몰된 위치에 LED 칩을 실장하는 방안이 검토되고 있다.

그러나, 종래 LED 실장용 메탈 인쇄회로기판은 그 구조적인 한계로 인하여 절곡 또는 프레스 등의 기구적인 성형시 표면층이 손상될 뿐만 아니라 절연층도 파괴됨으로써 내전압 불량의 문제가 발생되고 또한 제품 제작 후 회로가 단락되는 문제가 발생하는 문제가 있다.

현재, 이러한 기구적인 성형이 가능한 LED 실장용 메탈 인쇄회로기판에 대한 시장 수요에도 불구하고, 아직까지는 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 방안에 대한 개발 및 시도는 미흡한 실정이다.

본 발명의 목적은, 인쇄회로기판의 구조적인, 기능적인 손상을 수반하지 않으면서도 절곡이 가능한 메탈 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 해결과제와 관련된 본 발명의 요지는 아래와 같다.

(1) 절연층, 상기 절연층의 상면에 형성된 회로층과, 및 상기 절연층의 하면에 형성된 메탈층을 포함하며,
상기 회로층의 상면 일측에는 엘이디 칩이 배치되고, 타측에는 백라이트 유닛의 도광판을 위한 회로패턴이 배치되고,
상기 엘이디칩과 도광판이 배치되는 경계구역과 대응되는 메탈층의 하면에는 기판 절곡을 위한 홈이 선형가공됨으로써,
홈의 위치와 반대방향으로 절곡할 때, 홈의 일측에 배치된 엘이디칩은 도광판의 측면을 조사하고, 홈의 타측에 배치된 회로패턴은 도광판과 나란하게 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 메탈 인쇄회로기판을 제공한다.
(2) 절연층, 상기 절연층의 상면에 형성된 회로층, 및 상기 절연층의 하면에 형성된 메탈층, 회로층의 상면 일측에 엘이디 칩이 배치되고, 타측에는 백라이트 유닛의 도광판을 위한 회로패턴을 포함하는 메탈 인쇄회로기판을 제공하는 단계;
상기 엘이디칩과 도광판이 배치되는 경계구역과 대응되는 메탈층의 하면에는 기판 절곡을 위한 홈을 가공하는 단계를 포함하며;
상기 홈의 위치와 반대방향으로 절곡할 때, 홈의 일측에 배치된 엘이디칩은 도광판의 측면을 조사하고, 홈의 타측에 배치된 회로패턴은 도광판과 나란하게 형성될 수 있는 메탈 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

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(3) 상기 홈의 가공은 리소그래피, 레이저 가공 또는 절삭 중 어느 하나의 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 메탈 인쇄회로기판 제조방법.

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(4) 기구 성형된 위치에서의 절연층에 레진을 도포하여 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈 인쇄회로기판의 성형방법.

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본 발명에 따른 메탈 인쇄회로기판은, 인쇄회로기판의 구조적인, 기능적인 손상을 수반하지 않으면서도 절곡 또는 프레싱 성형이 가능하여, 특히 이러한 기구적인 성형이 가능한 LED 실장용 메탈 인쇄회로기판에 대한 시장 수요를 효과적으로 만족시킬 수 있다.
그리고, 회로층의 상면 일측에는 엘이디 칩이 배치되고, 타측에는 도광판의 백라이트 유닛을 위한 회로패턴이 배치되고, 엘이디칩과 도광판이 배치되는 경계구역과 대응되는 메탈층의 하면에 기판 절곡을 위한 홈을 선형가공함으로써, 홈의 위치와 반대방향으로 절곡할 때, 홈의 일측에 배치된 엘이디칩은 도광판의 측면을 조사하고, 홈의 타측에 배치된 백라이트 유닛을 위한 회로패턴은 도광판과 나란하게 배치될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 단면도.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 저면도.
도 3은, 상기 제 1 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판을 절곡 성형하고 LED 칩을 실장하는 방식에 관한 공정 개념도.
도 4는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 단면도.
도 5는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 저면도.
도 6은, 상기 제 2 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판을 프레스 성형하고 LED 칩을 실장하는 방식에 관한 공정 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소가 "선택적으로" 제공, 구비 또는 포함된다고 할 때, 이는 본 발명의 해결과제를 위한 필수적으로 채택되는 구성요소는 아니나 그러한 해결과제와 견련성을 가지고 임의적으로 채택될 수 있음을 의미한다.

이하의 설명에서, 메탈 인쇄회로기판을 구성하는 각 층의 상하관계는, 도면 도시에 불구하고 설명의 편의상 회로층을 최상층으로 하여 하부로 절연층, 메탈층이 적층된 것으로 하여 설명한다. 또한, 도면에서 회로층에 대한 패턴 형상은 별도로 도시하지 않았다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 단면도, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 저면도를 나타낸다.

도 1을 참조할 때, 상기 메탈 인쇄회로기판(10)은, 절연층(120), 상기 절연층(120)의 상면에 형성된 회로층(110), 및 상기 절연층(120)의 하면에 형성된 메탈층(130)을 포함한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 특징은, 상기 메탈층(130)의 하면에는 선형의 홈(132)이 가공되어 있다. 상기 홈(132)은 메탈층(130)의 두께를 조절하여 메탈 인쇄회로기판(10)에 대한 절곡과 같은 기구 성형시 재료 내부의 변형 스트레인(Deformation Strain)을 감소시킴으로써 메탈 인쇄회로기판(10)이 의도하지 않고 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 홈(132)은 선형 가공되어 있고, 이러한 형태의 홈(132)은 도 3에 도시된 바와 같이 메탈 인쇄회로기판(10)을 상기 홈을 따라 절곡 성형하는 경우에 특히 유리하다.

도 3은 상기 제 1 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판(10)을 절곡 성형하고 LED 칩(40)을 실장하는 방식에 관한 공정 개념도를 나타낸다.

먼저, 회로층(110), 절연층(120), 메탈층(130)을 포함하는 메탈 인쇄회로기판(10)이 제공된다(도 3의 (a)).

다음으로, 상기 메탈층(130)의 하면에는 선형의 홈(132)이 가공된다(도 3의 (b)). 이러한 홈(132)은, 예컨대 리소그래피, 레이저 가공, 절삭, 에칭 등의 가공 방식으로 가공될 수 있다. 특히, 고도의 가공 정밀도를 요하는 경우 리소그래피 공정이 유리하게 채택될 수 있다.

다음으로, 상기 회로층(110)의 상면에는 LED 칩(30)이 실장된다(도 3의 (c)). 상기 LED 칩(30)이 TV와 같은 디스플레이 소자의 백라이트유닛(BLU)의 광원으로 사용되는 경에, 후술하는 바와 같이 특히 직하형의 LED 칩(30)을 실장할 수 있다.

계속하여, 성형 다이(die)를 이용하여 상기 홈(132)이 형성된 위치의 반대방향에서 메탈 인쇄회로기판(10)을 절곡 성형한다(도 3의 (d)). 이 경우, 메탈 인쇄회로기판(10)의 외측면에는 인장력이, 내측면에는 압축력이 각각 작용하게 되는데, 상기 홈(132)에 의해 절곡 부위에서의 메탈층(130)의 두께 및 볼륨이 감소된 상태이기 때문에 절곡성형 부위의 변형 스트레인은 효과적으로 감소될 수 있고, 결과적으로 메탈 인쇄회로기판(10)의 외관의 손상에 따른 내전압 불량 및 회로단락의 위험성은 현저히 감소될 수 있다.

한편, 메탈 인쇄회로기판(10)을 절곡 성형한 이후에 상기 절연층(120)에 대해 레진을 도포하여 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는, 메탈 인쇄회로기판(10)의 절곡 성형에 수반되어 미세하게 발생될 수도 있는 절연층(120) 내부의 크랙(crack)을 레진으로 충진하여 복원함으로써 내전압 불량 문제를 해소하기 위함이다. 이 경우, 상기 레진은 상온 건조가 가능한 휘발성 물질, 예컨대 에폭시 혹은 폴리에스테르 계열 상온 건조 타입 수지로 하는 것이 적절하다.

도 3의 (e)를 참조할 때, 절곡 성형된 메탈 인쇄회로기판(10)의 회로층(110) 상면에는 직하형 LED 칩(30)이 실장되어 있다. 이러한 형태의 메탈 인쇄회로기판(10)은, TV와 같은 디스플레이 소자의 백라이트유닛(BLU)에서 종래 측면 조사형 LED 칩을 실장하는 대신에 직하형 LED 칩(30)의 실장을 가능케 하는 구조이다.

종래 메탈 인쇄회로기판의 절곡 성형이 곤란한 경우에는 백라이트유닛 기능을 수행하기 위하여 측면 조사형 LED 칩을 사용하는 것이 일반적이며, 이 경우 측면 조사형 LED 칩은, 직하형 LED 칩 대비 가격이 상대적으로 고가이고, 구조상으로 방열성능이 열악한 한편 메탈 인쇄회로기판과의 결합 강도도 상대적으로 떨어져 내구성에 문제가 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판(10)은, 직하형 LED 칩(30)을 실장한 상태로 메탈 인쇄회로기판(10)을 절곡 성형하고 직학형 LED 칩(30)과 동일한 면상에 도광판(LGP;40)을 배치하여 백라이트유닛 기능을 수행하게 된다. 따라서, 종래 LED 광원을 이용한 백라이트유닛에서 측면 조사형 LED 칩을 실장하는 것에 수반되는 제반 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 단면도, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판의 저면도를 나타낸다.

도 4를 참조할 때, 메탈 인쇄회로기판(20)은, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 절연층(220), 상기 절연층(220)의 상면에 형성된 회로층(210), 및 상기 절연층(220)의 하면에 형성된 메탈층(230)을 포함한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 특징은, 상기 메탈층(230)의 하면에는 점형의 홈(232)이 가공되어 있다. 상기 홈(232)은, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 메탈층(230)의 두께를 조절하여 메탈 인쇄회로기판(20)에 대한 프레싱과 같은 기구 성형시 재료 내부의 변형 스트레인(Deformation Strain)을 감소시킴으로써 메탈 인쇄회로기판(20)이 의도하지 않고 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 홈(232)은 점형 가공되어 있고, 이러한 형태의 홈(232)은 도 6에 도시된 바와 같이 메탈 인쇄회로기판(20)을 상기 홈(232) 의 위치에서 메탈 인쇄회로기판(20)을 프레스 성형하는 경우에 특히 유리하다.

도 6은 상기 제 2 실시예에 따른 메탈 인쇄회로기판(20)을 절곡 성형하고 LED 칩(40)을 실장하는 방식에 관한 공정 개념도를 나타낸다.

먼저, 회로층(210), 절연층(220), 메탈층(230)을 포함하는 메탈 인쇄회로기판(20)이 제공된다(도 6의 (a)).

다음으로, 상기 메탈층(230)의 하면에는 점형의 홈(232)이 가공된다(도 6의 (b)). 이러한 홈(132)은, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 예컨대 리소그래피, 레이저 가공, 절삭, 에칭 등의 가공 방식으로 가공될 수 있다. 특히, 고도의 가공 정밀도를 요하는 경우 리소그래피 공정이 유리하게 채택될 수 있다.

다음으로, 프레스(50)를 이용하여 상기 홈(232)이 형성된 위치에서 수직 방향으로 메탈 인쇄회로기판(20)을 프레스 성형한다(도 6의 (c)). 이 경우, 상기 프레스(50)의 가공 방향 하부에는 홈(232)에 의해 두께 및 볼륨이 감소된 상태이기 때문에 프레스 성형 부위의 변형 스트레인은 홈의 원상 복귀 변형으로 보상되어 완화될 수 있고, 상기 실시예 1과 마찬가지로 메탈 인쇄회로기판(10)의 외관, 특히 절연층(120) 손상에 따른 내전압 불량 및 회로단락의 위험성은 현저히 감소될 수 있다.

실시예 2에서도, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 메탈 인쇄회로기판(20)를 프레스 성형한 이후에 상기 절연층(220)에 레진을 도포하여 건조하는 단계를 선택적으로 포함함으로써, 프레스 성형 과정에 미세하게 발생될 수 있는 내부 크랙에 의한 내전압 및 회로 단락의 문제를 해소할 수 있다. 도포되는 레진의 종류는 실시예 1과 동일하다.

다음으로, 상기 회로층(110)의 상면에는 LED 칩(30)이 실장함으로써(도 6의 (d)), 프레스 가공 및 LED 칩(30)이 실장된 형태의 메탈 인쇄회로기판(20)에 대한 성형 과정을 완료한다. 이러한 구조의 메탈 인쇄회로기판(20)은, 종래 통상적인 메탈 인쇄회로기판과는 달리 프레스 가공에 따른 구조 및 기능적인 손상 없이도 COB(COB(Chip on Board)형 LED 조명용 메탈 인쇄회로기판으로 활용될 수 있다.

이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이나 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 개시된 실시예에 대해 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 상기 홈에 대한 가공 방식은 가공 대상 메탈 인쇄회로기판의 용도 구조 등을 고려하여 예시된 방식 외의 방식도 가능하며, 또한 상기 메탈 인쇄회로기판에 대한 절곡 또는 프레스 성형은 예시적인 의미를 갖고 제한적으로 해석되지는 않는다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.

10,20: 메탈 인쇄회로기판 110,210: 회로층
120,220: 절연층 130,230: 메탈층
132, 232: 홈 30: LED 칩
40: 도광판 50: 프레스

Claims (14)

1. 절연층, 상기 절연층의 상면에 형성된 회로층과, 및 상기 절연층의 하면에 형성된 메탈층을 포함하며,
   상기 회로층의 상면 일측에는 엘이디 칩이 배치되고, 타측에는 백라이트 유닛의 도광판을 위한 회로패턴이 배치되고,
   상기 엘이디칩과 도광판이 배치되는 경계구역과 대응되는 메탈층의 하면에는 기판 절곡을 위한 홈이 선형가공됨으로써,
   홈의 위치와 반대방향으로 절곡할 때, 홈의 일측에 배치된 엘이디칩은 도광판의 측면을 조사하고, 홈의 타측에 배치된 회로패턴은 도광판과 나란하게 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 메탈 인쇄회로기판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 절연층, 상기 절연층의 상면에 형성된 회로층, 및 상기 절연층의 하면에 형성된 메탈층, 회로층의 상면 일측에 엘이디 칩이 배치되고, 타측에는 백라이트 유닛의 도광판을 위한 회로패턴을 포함하는 메탈 인쇄회로기판을 제공하는 단계;
   상기 엘이디칩과 도광판이 배치되는 경계구역과 대응되는 메탈층의 하면에는 기판 절곡을 위한 홈을 가공하는 단계를 포함하며;
   상기 홈의 위치와 반대방향으로 절곡할 때, 홈의 일측에 배치된 엘이디칩은 도광판의 측면을 조사하고, 홈의 타측에 배치된 회로패턴은 도광판과 나란하게 배치될 수 있는 메탈 인쇄회로기판의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 홈의 가공은 리소그래피, 레이저 가공 또는 절삭 중 어느 하나의 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 메탈 인쇄회로기판 제조방법.
   
8. 삭제
9. 제 6 항에 있어서, 기구 성형된 위치에서의 절연층에 레진을 도포하여 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 메탈 인쇄회로기판의 제조방법.
10. 삭제
11. 삭제
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14. 삭제

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