KR101568292B1 - Cabon based metal matrix composite substrate and method of the same - Google Patents

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KR101568292B1 KR1020140054333A KR20140054333A KR101568292B1 KR 101568292 B1 KR101568292 B1 KR 101568292B1 KR 1020140054333 A KR1020140054333 A KR 1020140054333A KR 20140054333 A KR20140054333 A KR 20140054333A KR 101568292 B1 KR101568292 B1 KR 101568292B1
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Abstract

The present invention relates to a carbon based metal matrix composite substrate and a manufacturing method thereof. The method for manufacturing the carbon based metal matrix composite substrate according to one embodiment of the present invention includes the steps of: cutting a body of the carbon based metal matrix composite material according to a preset thickness; integrating a metal layer on the surface of the body; and processing the surface of the body on which the metal layer is formed.

Description

탄소계 금속기지 복합체 기판 및 그 제조방법 {CABON BASED METAL MATRIX COMPOSITE SUBSTRATE AND METHOD OF THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a carbon-based metal matrix composite substrate,

본 발명은 탄소계 금속기지 복합체 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소계 금속기지 복합체에 열 전도성을 부여하면서 동시에 상기 복합체에 강도를 보강시키는 금속층을 복합체 기판과 일체로 구비함에 따라 사용자 작업성이 향상되고, 취성이 저하되면서 강도가 증대되는 탄소계 금속기지 복합체 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon-based metal matrix composite substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a carbon-based metal matrix composite substrate, The present invention relates to a carbon-based metal matrix composite substrate in which the workability of the user is improved and the strength is increased while the brittleness is lowered, and a manufacturing method thereof.

일반적으로 빈번한 On-Off 동작이 일어나는 전력 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 모듈, 통신용 고주파 모듈, 파워 컨트롤 칩(power control chip), 조명용 고출력 LED 등과 같은 다양한 전자부품에서 방열 문제가 매우 중요한 점으로 대두되고 있다. 이러한 방열문제를 해결하기 위하여 열전도성이 높고, 열팽창계수가 낮은 특성을 가진 방열 기판을 제조하기 위한 연구가 진행되어 왔다.Heat dissipation problem is very important in various electronic parts such as power IGBT (insulated gate bipolar mode transistor) module, communication high-frequency module, power control chip, high power LED for lighting, etc., in which frequent on- . In order to solve such a heat dissipation problem, research has been conducted to manufacture a heat dissipation substrate having high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient.

통상적으로, 열전도성이 높고, 열팽창계수가 낮은 방열 기판을 제조하기 위해서 구리-몰리브덴-구리(Cu-Mo-Cu), 구리-텡스텐(Cu-W) 등의 구리계 합금 또는 접합 소재를 모재로 사용하고 있다.In general, a copper-based alloy or a bonding material such as copper-molybdenum-copper (Cu-Mo-Cu) or copper-tungsten (Cu-W) .

이런, 구리계 합금 소재의 방열 기판은 합금 소재 자체의 비중이 높아 기판의 중량이 증대되어 설치되는 장치의 중량을 증대시키고, 대형화하기 어려웠다.Since the weight of the substrate is increased due to the high specific gravity of the alloy material itself, the heat dissipation substrate of the copper-based alloy material has a difficulty in increasing the weight of the installed device and increasing the size thereof.

또한, 기판이 구리계 합금 소재인 금속 재료로 구비되어 있어 후가공 시에 가공 버(Burr)가 형성되어 이를 제거하는 추가 작업이 요구되기 때문에 가공 시간과 비용이 증대되었다.In addition, since the substrate is made of a metal material, which is a copper-based alloy material, a burr is formed at the time of post-processing and an additional work for removing the burr is required.

그리고, 구리계 합금 소재의 기판은 합금하는 소재의 열팽창계수와 열전도도가 정해져 있어 합금을 실시하여도 안정적인 열팽창 계수를 유지하면서 열전도도를 높이기 어려웠다.Further, since the substrate of the copper-based alloy material has the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity of the alloy material, it is difficult to increase the thermal conductivity while maintaining a stable thermal expansion coefficient even when the alloy is applied.

이에 최근에는 구리 합금 기판과 비교하여 가볍고, 제조 시에 열전도율, 열팽창계수를 조절할 수 있는 금속기지 복합재료(metal matrix composite, MMC)가 기판으로 사용되고 있다. 이런, 금속기지 복합재료는 다공성 예비성형체에 용융금속을 함침시키는 것으로, 예비성형체의 공극이 차지하는 비율 등을 통하여 금속기지의 상대적 점유율을 제어함으로써 다양한 제품 특성에 맞게 필요한 열전도율, 열팽창계수 등을 얻을 수 있다는 장점이 있다.Recently, a metal matrix composite (MMC) is used as a substrate which is lighter than a copper alloy substrate, and can control thermal conductivity and thermal expansion coefficient at the time of manufacture. Such a metal matrix composite material is obtained by impregnating a porous preform with a molten metal to control the relative occupancy of the metal matrix through the ratio of the voids of the preform to the thermal conductivity and thermal expansion coefficient necessary for various product characteristics .

상술된 금속기지 복합재료를 기판으로 제조하기 위해서는 반도체, LED 및 전력 소자 등이 기판에 개별적으로 실장(COB, Chip-on-board)되거나 또는 회로 기판 형태로 실장될 수 있도록 기판을 정해진 치수나 표면 조건에 따라 얇고 평평하게 하는 기판화 가공이 필요하다. 또한, 개별 칩이나 회로기판이 납땜(Soldering) 또는 용융접합(Eutectic Bonding)을 통해 기판에 고정될 수 있도록 기판의 최종 표면에는 금속재료로 이루어진 금속층이 구비되는 것이 유리하다.In order to manufacture the above-described metal matrix composite material as a substrate, it is necessary to form the substrate so that the semiconductor, the LED, and the power device can be individually mounted on the substrate (COB, chip-on-board) It is necessary to process the substrate to be thin and flat according to the conditions. It is also advantageous that the final surface of the substrate is provided with a metal layer of a metallic material so that individual chips or circuit boards can be secured to the substrate via soldering or eutectic bonding.

이와 같이, 가볍고, 금속과 비교하여 열전도효율이 향상된 탄소계 금속기지 복합체는 금속 소재와 비교하여 강도가 약하다. 또한, 탄소계 금속기지 복합체는 취성이 높기 때문에, 진동이나 외부 충격에 의해서 파손될 수 있기 때문에 차량용 이동 통신용 제품의 방열 소재로 확대 적용되기 어려웠다.As described above, the carbon-based metal matrix composite, which is lightweight and has improved heat conduction efficiency compared with metal, has a weak strength as compared with a metal material. In addition, since the carbon-based metal matrix composite has high brittleness, it can be damaged by vibration or external impact, and thus it has been difficult to apply the carbon-based metal matrix composite to heat dissipation materials for automotive mobile communication products.

이와 같은 문제점을 해결하고자, 탄소계 금속기지 복합체에 강도를 보강하면서 열전도성을 부여하기 위한 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다. In order to solve such a problem, there is a need to develop a technique for imparting heat conductivity while reinforcing strength to a carbon-based metal matrix composite.

본 발명은 상기한 필요성에 의해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 탄소계 금속기지 복합체에 일체로 형성된 금속층을 형성하여 기판을 제조함에 따라 탄소계 금속기지 복합체의 취성을 저하하고, 강도를 향상시키면서 가공 효율을 향상시킬 수 있는 탄소계 금속기지 복합체 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention The present invention has been made in view of the above-described needs, and an object of the present invention is to provide a carbon-based metal matrix composite which is capable of reducing the brittleness of a carbon- And a method of manufacturing the carbon-based metal matrix composite substrate.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and another technical problem which is not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법은 탄소계 금속기지 복합 소재의 본체를 미리 설정된 소정의 두께에 따라 절단하는 단계; 상기 본체의 표면에 금속층을 일체로 형성하는 단계; 및 상기 금속층이 형성된 상기 본체의 표면을 가공하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon-based metal matrix composite substrate, comprising: cutting a main body of a carbon-based metal matrix composite material according to a predetermined thickness; Forming a metal layer integrally on a surface of the body; And processing the surface of the main body on which the metal layer is formed.

또한, 상기 절단하는 단계에서, 상기 본체의 절단 시 거칠어진 거친면을 유지하고 상기 금속층을 형성하는 단계에서 상기 거친면에 상기 금속층을 형성할 수 있다.Further, in the step of cutting, the metal layer may be formed on the rough surface in the step of forming the metal layer while holding the roughened surface when the main body is cut.

그리고, 상기 금속층을 형성하는 단계에서 상기 금속층은 도금공정에 의해 일체로 형성할 수 있다.In the step of forming the metal layer, the metal layer may be integrally formed by a plating process.

아울러, 상기 금속층을 형성하는 단계에서 상기 금속층은 진공 증착 공정에 의해 일체로 형성할 수 있다.Further, in the step of forming the metal layer, the metal layer may be integrally formed by a vacuum deposition process.

더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판은 탄소계 금속기지 복합 소재로 소정의 두께에 따라 절단하여 구비된 본체; 및 상기 본체의 양면에 일체로 형성된 금속층;을 포함한다.In addition, the carbon-based metal matrix composite substrate according to an embodiment of the present invention includes a body formed by cutting a carbon-based metal matrix composite material according to a predetermined thickness; And a metal layer integrally formed on both surfaces of the main body.

또한, 상기 본체의 표면에는 절단 시에 평균 평면 조도가 높아지는 거친면이 형성되어 상기 금속층이 형성될 때 접합 면적이 확대될 수 있다.Also, the surface of the main body may have a rough surface having a high average plane roughness at the time of cutting, so that the bonding area can be enlarged when the metal layer is formed.

그리고, 상기 금속층은 상기 본체의 양면으로 도금공정에 의해 일체로 형성될 수 있다.The metal layer may be integrally formed on both sides of the main body by a plating process.

아울러, 상기 금속층은 상기 본체의 양면으로 진공 증착 공정에 의해 일체로 형성될 수 있다.In addition, the metal layer may be integrally formed on both sides of the body by a vacuum deposition process.

더불어, 상기 금속층의 양면은 미리 설정된 소정의 두께에 따라 가공되는 가공면이 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, both surfaces of the metal layer can be formed with a machined surface that is processed according to a predetermined thickness.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판 및 그 제조방법에 따르면, 탄소계 금속기지 복합체에 일체로 금속층을 형성한 후에 가공하여 기판을 제조함에 따라 탄소계 금속기지 복합체의 취성을 저하하고, 강도를 향상시키면서 가공 효율을 향상시킬 수 있다.According to the carbon-based metal matrix composite substrate and the manufacturing method therefor according to an embodiment of the present invention, the substrate is manufactured by integrally forming a metal layer on the carbon-based metal matrix composite, thereby lowering the brittleness of the carbon- And the processing efficiency can be improved while improving the strength.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판 및 그 제조방법에 따르면, 탄소계 금속기지 복합체를 기판으로 제조 시 미리 설정된 소정의 두께로 복합체를 절단한 후에 절단된 면의 별다른 연마 가공 없이 금속층을 형성함에 따라 절단 시에 형성된 상기 절단면에 형성된 거칠기로 인하여 일체로 형성되는 금속층과의 접합되는 면적이 확대되어 접합력이 증대되면서 가공 횟수를 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the carbon-based metal matrix composite substrate and the method of manufacturing the carbon-based metal matrix composite substrate according to an embodiment of the present invention, when the carbon-based metal matrix composite is formed into a substrate, the composite is cut to a predetermined thickness, As the metal layer is formed without processing, the area of the metal layer formed integrally with the metal layer formed by the roughness formed on the cut surface formed at the time of cutting is enlarged, so that the bonding force is increased and the number of processing can be reduced.

그리고, 탄소계 금속기지 복합체에 함침된 금속과 동일한 또는 젖음성이 우수한 금속으로 금속층을 도금 또는 진공 증착을 통하여 일체로 형성함에 따라 합침된 용융금속과 상호 밀착성을 향상시킴으로써, 탄소계 금속기지 복합체의 열전도성과 열팽창계수를 일정 수준으로 유지함과 동시에 강도를 향상시킬 수 있다.By forming the metal layer integrally with a metal having the same or better wettability as the metal impregnated in the carbon-based metal matrix composite through plating or vacuum deposition, the mutual adhesion with the molten metal is improved, whereby the thermal conductivity of the carbon- And the strength and the thermal expansion coefficient can be maintained at a constant level.

아울러, 탄소계 금속기지 복합체에 금속층을 일체로 형성한 후에 기판의 바깥면에 형성된 금속층을 후가공 함에 따라 취성이 높은 탄소계 금속기지 복합체를 가공하지 않고, 탄소계 금속기지 복합체의 바깥 둘레에 형성된 금속층을 가공함에 따라 가공비를 축소하고, 가공 속도가 향상되어 가공 효율을 증대시킬 수 있다.Further, after the metal layer is integrally formed on the carbon-based metal matrix composite and the metal layer formed on the outer surface of the substrate is processed, the carbon-based metal matrix composite having high brittleness is not processed, The machining cost can be reduced, and the machining speed can be increased, thereby improving the machining efficiency.

더불어, 용융금속을 가압 함침한 탄소계 금속기지 복합체의 절단된 거친 면에 함침된 금속과 동일한 또는 젖음성이 우수한 금속으로 금속층을 일체로 구비함에 따라 탄소계 금속기지 복합체의 고유의 열특성인 열전도성과 열팽창계수를 유지하면서 기계적 강도를 향상시키고, 거친 표면에 금속층이 형성되어 표면 개질을 통해 접합성능을 향상시킬 수 있다.In addition, since the metal layer is integrally formed of a metal having the same or excellent wettability as the metal impregnated on the rough surface of the carbon-based metal matrix composite impregnated with the molten metal, the thermal conductivity The mechanical strength can be improved while maintaining the thermal expansion coefficient, and the metal layer can be formed on the rough surface to improve the bonding performance through surface modification.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법 중에서 복합체 절단 단계에서 절단된 탄소계 금속기지 복합체를 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법 중에서 금속층 형성 단계에서 금속층을 탄소계 금속기지 복합체에 형성한 상태를 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법 중에서 표면 가공 단계에서 금속층을 표면 가공한 상태를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판을 나타내는 단면도이다.1 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a carbon-based metal matrix composite substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the carbon-based metal matrix composite cut in the composite cutting step in the method of manufacturing the carbon-based metal matrix composite substrate of FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing a state in which a metal layer is formed on a carbon-based metal matrix composite in a metal layer forming step in the method of manufacturing a carbon-based metal matrix composite substrate of FIG. 1;
FIG. 4 is a configuration diagram showing a state in which a metal layer is surface-processed in the surface processing step in the carbon-based metal matrix composite substrate manufacturing method of FIG. 1;
5 is a cross-sectional view of the carbon-based metal matrix composite substrate of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In the following description of the embodiments of the present invention, descriptions of techniques which are well known in the technical field of the present invention and are not directly related to the present invention will be omitted. This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a carbon-based metal matrix composite substrate manufacturing method according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법을 나타내는 공정도이고, 도 2는 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법 중에서 복합체 절단 단계에서 절단된 탄소계 금속기지 복합체를 나타내는 구성도이며, 도 3은 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법 중에서 금속층 형성 단계에서 금속층을 탄소계 금속기지 복합체에 형성한 상태를 나타내는 구성도이고, 도 4는 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판 제조방법 중에서 표면 가공 단계에서 금속층을 표면 가공한 상태를 나타내는 구성도이다.FIG. 1 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a carbon-based metal matrix composite substrate according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross- FIG. 3 is a view showing a state in which a metal layer is formed on a carbon-based metal matrix composite in a metal layer forming step in the method of manufacturing a carbon-based metal matrix composite substrate of FIG. 1, FIG. 3 is a configuration diagram showing a state in which a metal layer is surface-processed in a surface processing step among metal matrix composite substrate manufacturing methods.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 제조방법은 본체 절단 단계(S110), 금속층 형성단계(S120), 및 표면 가공 단계(S130)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 4, a method of manufacturing a carbon-based metal matrix composite according to an embodiment of the present invention includes a main body cutting step S110, a metal layer forming step S120, and a surface machining step S130.

본체 절단 단계(S110)는 탄소계 금속기지 복합 소재의 본체(110)를 미리 설정된 소정의 두께에 따라 절단하는 단계이다. 본체(110)는 공극을 가지는 탄소계의 재료를 금속에 함침하여 탄소계 금속기지 복합 소재로 제조된다. The main body cutting step S110 is a step of cutting the main body 110 of the carbon-based metal matrix composite material according to a preset thickness. The main body 110 is made of a carbon-based metal matrix composite material by impregnating a carbon-based material having voids with a metal.

예를 들어, 공극을 가지는 원재료인 그라파이트(Graphite), 카본(carbon), 탄화 규소(silicon carbide) 등의 탄소계의 공극을 가지는 탄소계 소재를 예비 성형체로 제조한다. 예비성형체를 용탕에 설치한 후에 용융된 함침 금속을 투입한 상태에서 가압하면 용융된 함침 금속이 함침되면서 탄소계 금속기지 복합소재로 제조한다. 여기서, 함침 금속은 알루미늄, 구리 등을 사용할 수 있다.For example, a carbon-based material having carbon-based pores such as graphite, carbon, and silicon carbide, which is a raw material having voids, is manufactured as a preform. When the molten impregnated metal is put in a molten state after the preform is placed in the molten metal, the impregnated molten metal is impregnated and pressed into a carbon-based metal matrix composite material. Here, the impregnated metal may be aluminum, copper, or the like.

이런, 탄소계 금속기지 복합 소재는 금속 함침에 의해 가압 제조하는 것은 설명의 편의를 위한 하나의 예로 설명한 것으로, 이에 제한되거나 한정되지 않는다.Such a carbon-based metal matrix composite material is produced by pressure-impregnation by metal impregnation, which is described as an example for convenience of description, and is not limited thereto.

탄소계 복합 소재를 제조한 후에 미리 설정된 기판의 두께에 따라 절단한다. After the carbon-based composite material is produced, the carbon-based composite material is cut according to a predetermined thickness of the substrate.

예를 들어, 기판(100)의 사용되는 분야에 따라 다양한 크기와 0.2~10.0mm 정도의 다양한 두께로 다이아몬드 또는 스틸와이어를 사용하는 멀티와이어쏘, 및 멀티 스틸 벤드쏘 등과 같은 멀티 블레이드 다이싱 장비를 통해 본체(110)에 절단 가공을 실시하는 단계이다.For example, multi-blade dicing equipment such as multi-wire saws and multi-steel bend saws using diamond or steel wires of various sizes and various thicknesses of about 0.2 to 10.0 mm depending on the field of use of the substrate 100 And the main body 110 is cut through.

이런, 복합체 절단 단계(S110)에서 본체(110)의 절단 시 거칠어진 거친면(111)을 유지하여 접합 면적이 확대된 상태로 금속층 형성단계(S120)를 통해서 금속층(120)을 형성할 수 있다.The metal layer 120 may be formed through the metal layer forming step S120 in a state in which the roughened surface 111 is kept at the time of cutting the main body 110 in the complex cutting step S110 and the bonding area is enlarged .

여기서, 거친면(111)의 적절한 거칠기는 평균 표면 조도(Ra) 0.1~3.00um로 구비되어 본체(110)와 금속층(120)간의 접합 면적의 증대로 인해 접합력이 증대될 수 있다.Here, the roughness of the rough surface 111 has an average surface roughness (Ra) of 0.1 to 3.00 μm, and the bonding force can be increased due to an increase in the bonding area between the main body 110 and the metal layer 120.

또한, 복합체 절단에 의해 발생되는 거친면(111)이 금속층(120)의 거칠기가 일체로 금속층(120)을 형성할 정도보다 부족할 경우에는 추가적인 거칠기를 확보하기 위해 표면 에칭 등의 화학적 방법 또는 물리적으로 표면 샌드블라스트 방법 등을 사용하여 거칠기 가공을 더 수행 할 수 있다. If the rough surface 111 generated by cutting the composite is insufficient in the degree of roughness of the metal layer 120 to form the metal layer 120 as a whole, it may be chemically or physically A surface sandblasting method, or the like.

금속층 형성단계(S120)는 본체(110)의 표면에 금속층(120)을 일체로 형성하는 단계이다. 본체의 표면인 상하면으로 탄소계 금속기지 복합 소재에 강도를 향상시키면서 전도성을 부가하는 일체의 금속층을 형성한다. The metal layer forming step (S120) is a step of integrally forming the metal layer 120 on the surface of the main body 110. As the upper and lower surfaces, which are the surfaces of the main body, all of the metal layers that impart conductivity while improving the strength of the carbon-based metal matrix composite material are formed.

예를 들어, 금속층(120)이 본체(110)의 형성되는 두께는 단면 기준 10um ~ 300um로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 금속층(120)의 본체(110)에 형성된 두께가 10um 미만이 되면 본체(110)의 강도를 강화하는 효율이 저하될 수 있고, 300um를 초과하게 되면 본체(110)의 열전도와 열팽창 특성을 유지하기 어려움에 따라 금속층(120)의 두께는 10um ~ 300um로 형성되는 것이 바람직하다. For example, the thickness of the metal layer 120 formed on the main body 110 is preferably in the range of 10 mu m to 300 mu m. That is, if the thickness of the metal layer 120 formed on the main body 110 is less than 10 μm, the efficiency of strengthening the main body 110 may be reduced. If the thickness exceeds 300 μm, the thermal conductivity and thermal expansion characteristics of the main body 110 It is preferable that the thickness of the metal layer 120 is formed to be in the range of 10 [mu] m to 300 [mu] m.

상술된, 금속층(120)은 본체(110)에 상하면에 형성되어 본체(110)의 강도를 보강하면서 열전도 및 열 팽창 기능을 유지하도록 형성하는 것이 바람직하다. The metal layer 120 may be formed on the upper and lower surfaces of the main body 110 to maintain the heat conduction and thermal expansion functions while reinforcing the strength of the main body 110.

여기서, 본체(110)가 금속이 함침된 탄소계 금속기지 복합 소재인 경우에는 함침된 금속의 종류에 따라 동일한 금속 또는 밀착성이나 젖음성이 뛰어난 금속을 선정하여 금속층(120)을 형성할 수 있다. 즉, 구리 또는 알루미늄으로 함침되어 있는 경우 함침된 금속과 구리와 알루미늄과 동일한 금속 또는 각 금속과 밀착성과 젖음성이 뛰어난 금속을 선정하고, 선정된 금속으로 금속층(120)을 본체(110)에 일체로 형성하여 본체(110)의 고유 열특성은 최대한 유지하면서, 추가의 기계적 강도 개선을 가능하게 할 수 있다.Here, when the main body 110 is a carbon-based metal matrix composite material impregnated with a metal, the metal layer 120 may be formed of the same metal or a metal having excellent adhesiveness or wettability depending on the type of the impregnated metal. That is, when impregnated with copper or aluminum, the impregnated metal, the same metal as copper and aluminum, or a metal having excellent adhesion and wettability with each metal are selected, and the metal layer 120 is integrally formed with the main body 110 So that it is possible to further improve the mechanical strength while maintaining the inherent thermal properties of the main body 110 as much as possible.

상술된, 금속층 형성단계(S120)에서 본체(110)에 금속층(120)을 일체로 형성하기 위해서는 도금 방법, 및 진공 증착 방법이 사용될 수 있다. In order to integrally form the metal layer 120 on the main body 110 in the metal layer forming step S120 described above, a plating method and a vacuum deposition method may be used.

이런, 금속층 형성단계(S120)의 일 실시예인 도금 방법을 사용하게 되면, 본체(110)의 절단된 거친면(111)에 함침 금속의 종류에 따라 도금에 적합한 금속을 선정하여 용융 도금 또는 전해도금공정을 거쳐서 금속층(120)을 일체로 형성할 수 있다.If a plating method is used as one embodiment of the metal layer forming step (S120), a metal suitable for plating may be selected on the rough surface 111 of the main body 110 according to the type of the impregnating metal, The metal layer 120 can be integrally formed.

즉, 본체(110)에 가압 함침된 금속인 알루미늄과 구리의 특성을 고려하여 도금에 따른 밀착성 또는 젖음성(Wettability)을 극대화하기 위한 금속인 무전해 또는 전해성 구리, 니켈, 크롬, 아연, 주석 및 기타 합금 중에 도금되는 금속을 선정하고, 선정된 금속을 거친면(111)을 가지는 본체(110)의 표면에 도금을 실시하여 금속층(120)을 형성함으로써, 본체(110)와 금속층(120)이 일체화되어 접합 효율이 향상될 수 있다.Electrolytic or electrolytic copper, nickel, chromium, zinc, tin and other metals which are metals to maximize adhesion or wettability due to plating in consideration of the characteristics of aluminum and copper which are metals impregnated in the main body 110 The main body 110 and the metal layer 120 are integrated with each other by selecting the metal to be plated in the alloy and plating the surface of the main body 110 having the surface 111 with the selected metal to form the metal layer 120, So that the bonding efficiency can be improved.

또한, 금속층 형성단계(S140)의 다른 실시예인 진공 증착 방법을 사용하게 되면, 본체(110)의 절단된 거친면에 함침 금속에 용융된 후에 진공 증착에 적합한 금속을 선정하여 용융한 후 진공 증착 공정을 거쳐서 금속층(120)을 일체로 형성할 수 있다.In addition, when the vacuum deposition method, which is another embodiment of the metal layer forming step (S140), is used, a metal suitable for vacuum deposition is melted in impregnated metal on the rough surface of the main body 110, melted, The metal layer 120 can be integrally formed.

즉, 진공 중에 본체(110)를 지지한 상태에서 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄 텅스텐/텅스텐(TiW/W) 등의 증착 금속을 용융하여 증발시키고, 증발된 금속이 본체(110)에 부착되면서 응축에 의해 금속층(120)이 형성될 수 있다. 여기서, 진공 증착 방법은 E-Beam 또는 스퍼터링 공법을 사용할 수 있다. That is, the evaporated metal is melted and vaporized such as copper, aluminum, nickel, chromium, molybdenum, titanium tungsten / tungsten (TiW / W) The metal layer 120 can be formed by condensation. Here, E-Beam or sputtering method can be used for the vacuum deposition method.

표면 가공 단계(S130)는 금속층(120)이 형성된 본체(110)가 기판(100)의 크기와 두께에 맞도록 표면을 가공하는 단계이다. 즉, 본체(110)의 상하부에 금속층(120)을 형성한 후에 사용자가 원하는 두께가 되도록 표면 가공을 실시한다. The surface machining step S130 is a step of machining the surface of the main body 110 in which the metal layer 120 is formed to match the size and thickness of the substrate 100. That is, after the metal layer 120 is formed on the upper and lower portions of the main body 110, the surface is processed to have a desired thickness.

다시 말해서, 금속층(120)이 형성된 본체(110)는 원하는 두께를 맞추기 위해서 표면 가공되는 가공면(121)이 형성된다. 예를 들어, 연마 및 폴리싱 가공을 통해서 표면을 가공한다. 즉, 탄화규소, 다이아몬드, 실리카, 세륨, 알루미나 계열의 연마재를 사용하는 습식/건식 및 양면/단면 연마 공정을 적용하여 최종 요구 두께를 맞추게 된다. In other words, the body 110 having the metal layer 120 formed thereon is formed with the machined surface 121 to be machined to have a desired thickness. For example, the surface is processed through polishing and polishing. That is, wet / dry and both sides / end face polishing processes using silicon carbide, diamond, silica, cerium and alumina type abrasives are applied to meet the final required thickness.

이런, 가공을 거친 금속층(120) 두께는 원하는 최종 강도 및 열적 신뢰성 요구에 따라 최초 금속층(120) 두께의 10~80%의 두께로 최종 가공될 수 있으며, 표면은 Ra 0.05~3um 정도의 평균조도 및 필요시 격면을 형성할 수도 있다.The thickness of the processed metal layer 120 may be final processed to a thickness of 10 to 80% of the thickness of the initial metal layer 120 in accordance with the desired final strength and thermal reliability requirements. The surface may have an average roughness Ra of about 0.05 to 3 um And may form a flying surface if necessary.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings illustrating a carbon-based metal matrix composite substrate according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 탄소계 금속기지 복합체 기판을 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the carbon-based metal matrix composite substrate of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 금속기지 복합체 기판(100)은 탄소계 금속기지 복합 소재의 본체(110) 및 금속층(120)을 포함한다.Referring to FIG. 5, a carbon-based metal matrix composite substrate 100 according to an embodiment of the present invention includes a main body 110 of a carbon-based metal matrix composite material and a metal layer 120.

본체(110)는 탄소계 금속기지 복합 소재를 기판의 두께에 따라 절단하여 구비된다. The main body 110 is formed by cutting a carbon-based metal matrix composite material according to the thickness of the substrate.

예를 들어, 기판(100) 형태의 판형으로 그라파이트, 카본, 탄화 규소질 소재의 예비성형체에 알루미늄 또는 구리 등의 금속을 가압 합침하여 본체(110)를 구비할 수 있다.For example, the body 110 may be provided by pressing a metal such as aluminum or copper onto a preform of graphite, carbon, or silicon carbide as a plate in the form of a substrate 100.

여기서, 본체(110)의 표면에는 일체로 금속층(120)을 구비하기 위해서 접합 면적을 확대시키도록 평균 평면 조도가 높아지는 거친면(111)이 형성된다. 거친면(111)은 본체(110)를 기판의 크기와 두께에 적합하도록 절단 시에 발생되는 것으로, 가공 없이 절단된 면을 그대로 사용함에 따라 다른 가공 없이 접합 면적을 확대시킬 수 있다. Here, in order to provide the metal layer 120 integrally on the surface of the main body 110, the rough surface 111 having an increased average plane roughness is formed so as to enlarge the bonding area. The rough surface 111 is generated when the main body 110 is cut so as to conform to the size and thickness of the substrate. As the cut surface is used as it is without processing, the joining area can be enlarged without any other processing.

또한, 복합체 절단에 의해 발생되는 거친면(111)이 금속층(120)의 거칠기가 일체로 금속층(120)을 형성할 정도보다 부족할 경우에는 추가적인 거칠기를 확보하기 위해 표면 에칭 등의 화학적 방법 또는 물리적으로 표면 샌드블라스트 방법 등을 사용하여 거칠기 가공을 더 수행 할 수 있다. If the rough surface 111 generated by cutting the composite is insufficient in the degree of roughness of the metal layer 120 to form the metal layer 120 as a whole, it may be chemically or physically A surface sandblasting method, or the like.

바람직하기로, 거친면(111)의 적절한 거칠기는 평균 표면 조도(Ra) 0.1~23.00um로 구비되어 본체(110)와 금속층(120)간의 접합 면적의 증대로 인해 접합력이 증대될 수 있다.Preferably, the roughness of the rough surface 111 has an average surface roughness (Ra) of 0.1 to 23.00 μm, so that the bonding force can be increased due to an increase in the bonding area between the main body 110 and the metal layer 120.

금속층(120)은 본체(110)의 바깥 면에 구비되어 있으며, 본체의 양면에 일체로 구비된다. 예를 들어, 본체(110)가 금속을 가압 함침한 탄소계 금속기지 복합 소재로 구비되면 함침된 금속과 동일한 입자를 가지는 금속으로 금속층(120)을 일체로 형성된다. The metal layer 120 is provided on the outer surface of the body 110 and is integrally formed on both surfaces of the body. For example, if the main body 110 is made of a carbon-based metal matrix composite material impregnated with a metal, the metal layer 120 is integrally formed of a metal having the same particle as the impregnated metal.

상술된, 금속층(120)은 본체(110)에 상하면에 형성되는 두께를 본체(110)의 강도를 보강하면서 열전도 및 열 팽창 기능을 유지하도록 형성하는 것이 바람직하다. It is preferable that the metal layer 120 is formed so as to maintain the heat conduction and the thermal expansion function while reinforcing the strength of the body 110 to the thickness formed on the upper and lower surfaces of the body 110.

바람직 하기로, 금속층(120)이 본체(110)의 형성되는 두께는 단면 기준 10um ~ 300um로 형성될 수 있다. 즉, 금속층(120)의 본체(110)에 형성된 두께가 10um 미만이 되면 본체(110)의 강도를 강화하는 효율이 저하될 수 있고, 300um를 초과하게 되면 본체(110)의 열전도와 열팽창 특성을 유지하기 어려움에 따라 금속층(120)의 두께는 10um ~ 300um로 형성될 수 있다. Preferably, the thickness of the metal layer 120 formed on the body 110 may be about 10 탆 to about 300 탆. That is, if the thickness of the metal layer 120 formed on the main body 110 is less than 10 μm, the efficiency of strengthening the main body 110 may be reduced. If the thickness exceeds 300 μm, the thermal conductivity and thermal expansion characteristics of the main body 110 The thickness of the metal layer 120 may be set to 10 to 300 [mu] m.

상술된 예와 같이, 구리 또는 알루미늄 합금이 함침된 탄소계 금속기지 복합 소재의 본체(110)가 사용되는 경우에는 함침된 금속이 구리 또는 알루미늄 입자와 동질의 금속층(120)을 형성하여 본체(110)의 고유 열특성은 최대한 유지하면서, 추가의 기계적 강도 개선을 가능하게 할 수 있다.When the main body 110 of the carbon-based metal matrix composite material impregnated with copper or aluminum alloy is used, the impregnated metal forms a metal layer 120 which is the same as the copper or aluminum particles, ) Can be made possible to further improve the mechanical strength while maintaining the inherent thermal properties as high as possible.

이런, 금속층(120)은 본체(110)에 함침 금속과 일체로 도금되는 금속을 용융하여 도금에 의해 일체로 구비될 수 있다.The metal layer 120 may be formed integrally with the body 110 by melting the metal that is plated with the impregnated metal.

즉, 본체(110)에 가압 함침된 금속인 알루미늄과 구리의 특성을 고려하여 도금에 따른 밀착성 또는 젖음성(Wettability)을 극대화하기 위한 금속인 무전해 또는 전해성 구리, 니켈, 크롬, 아연, 주석 및 기타 합금 중에 도금되는 금속을 선정하고, 선정된 금속을 거친면(111)을 가지는 본체(110)의 표면에 도금을 실시하여 금속층(120)을 형성함으로써, 본체(110)와 금속층(120)이 일체화되어 접합 효율이 향상될 수 있다.Electrolytic or electrolytic copper, nickel, chromium, zinc, tin and other metals which are metals to maximize adhesion or wettability due to plating in consideration of the characteristics of aluminum and copper which are metals impregnated in the main body 110 The main body 110 and the metal layer 120 are integrated with each other by selecting the metal to be plated in the alloy and plating the surface of the main body 110 having the surface 111 with the selected metal to form the metal layer 120, So that the bonding efficiency can be improved.

또한, 금속층(120)은 본체(110)에 함침 금속과 일체로 진공 증착되는 금속을 용융하여 진공 증착에 의해 일체로 구비될 수 있다.In addition, the metal layer 120 may be integrally formed by vacuum evaporation of metal that is vacuum-deposited on the main body 110 together with the impregnated metal.

즉, 진공 중에 본체(110)를 지지한 상태에서 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄 텅스텐/텅스텐(TiW/W) 등의 증착 금속을 용융하여 증발시키고, 증발된 금속이 본체(110)에 부착되면서 응축에 의해 금속층(120)이 형성될 수 있다. 여기서, 진공 증착 방법은 E-Beam 또는 스퍼터링 공법을 사용할 수 있다. That is, the evaporated metal is melted and vaporized such as copper, aluminum, nickel, chromium, molybdenum, titanium tungsten / tungsten (TiW / W) The metal layer 120 can be formed by condensation. Here, E-Beam or sputtering method can be used for the vacuum deposition method.

금속층(120)의 바깥면에는 기판(100)의 크기와 두께에 따라 가공되는 가공면(121)을 형성할 수도 있다. 즉, 금속층(120)이 형성된 본체(110)는 원하는 두께를 맞추기 위해서 예를 들어, 연마 및 폴리싱 가공을 통해서 표면을 가공한다. 즉, 탄화규소, 다이아몬드, 실리카, 세륨, 알루미나 계열의 연마재를 사용하는 습식/건식 및 양면/단면 연마 공정을 적용하여 최종 요구 두께를 맞추게 된다. The machined surface 121 may be formed on the outer surface of the metal layer 120 according to the size and thickness of the substrate 100. That is, the main body 110 on which the metal layer 120 is formed is processed by, for example, polishing and polishing to adjust the thickness to a desired thickness. That is, wet / dry and both sides / end face polishing processes using silicon carbide, diamond, silica, cerium and alumina type abrasives are applied to meet the final required thickness.

이런, 가공을 거친 금속층(120) 두께는 원하는 최종 강도 요구에 따라 최초 금속층 두께의 10~80%의 두께로 최종 가공될 수 있으며, 표면은 Ra 0.05~3um 정도의 평균조도 및 필요시 격면을 형성할 수도 있다.The thickness of the machined metal layer 120 can be finalized to a thickness of 10 to 80% of the initial metal layer thickness according to the desired final strength requirements, and the surface has an average roughness of about 0.05 to 3 um Ra, You may.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And is not intended to limit the scope of the invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 110 : 본체
111 : 거친면 120 : 금속층
121 : 가공면Description of the Related Art
100: substrate 110:
111: rough surface 120: metal layer
121:

Claims (9)

탄소계 금속기지 복합 소재의 본체를 미리 설정된 소정의 두께에 따라 절단하는 단계;
상기 절단 시에 형성된 상기 본체의 거칠어진 거친면을 유지한 상태에서 상기 거친면에 금속층을 일체로 형성하는 단계; 및
상기 금속층이 형성된 상기 본체의 표면을 가공하는 단계;를 포함하는
탄소계 금속기지 복합체 기판 제조 방법.
Cutting the main body of the carbon-based metal matrix composite material according to a predetermined thickness;
Forming a metal layer integrally on the rough surface while maintaining the rough surface of the main body formed at the time of cutting; And
And processing the surface of the main body on which the metal layer is formed
(METHOD FOR MANUFACTURING CARBON METAL MATERIAL COMPOSITE COMPOUND)
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 금속층을 형성하는 단계에서
상기 금속층은 도금공정에 의해 일체로 형성하는
탄소계 금속기지 복합체 기판 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step of forming the metal layer
The metal layer is integrally formed by a plating process
(METHOD FOR MANUFACTURING CARBON METAL MATERIAL COMPOSITE COMPOUND)
제 1 항에 있어서,
상기 금속층을 형성하는 단계에서
상기 금속층은 진공 증착 공정에 의해 일체로 형성하는
탄소계 금속기지 복합체 기판 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step of forming the metal layer
The metal layer is integrally formed by a vacuum deposition process
(METHOD FOR MANUFACTURING CARBON METAL MATERIAL COMPOSITE COMPOUND)
탄소계 금속기지 복합 소재로 소정의 두께에 따라 절단하여 구비되고, 표면에는 절단 시에 평균 평면 조도가 높아지는 거친면이 형성된 본체; 및
상기 본체의 양면에 일체로 형성된 금속층;을 포함하는
탄소계 금속기지 복합체 기판.
A carbon-based metal matrix composite material cut according to a predetermined thickness, the surface of which is formed with a rough surface having a high average plane roughness at the time of cutting; And
And a metal layer integrally formed on both surfaces of the main body
Carbon based metal matrix composite substrate.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 금속층은 상기 본체의 양면으로 도금공정에 의해 일체로 형성되는
탄소계 금속기지 복합체 기판.
6. The method of claim 5,
The metal layer is integrally formed on both sides of the main body by a plating process
Carbon based metal matrix composite substrate.
제 5 항에 있어서,
상기 금속층은 상기 본체의 양면으로 진공 증착 공정에 의해 일체로 형성되는
탄소계 금속기지 복합체 기판.
6. The method of claim 5,
The metal layer is integrally formed on both sides of the body by a vacuum deposition process
Carbon based metal matrix composite substrate.
제 5 항에 있어서,
상기 금속층의 양면은 미리 설정된 소정의 두께에 따라 가공되는 가공면이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소계 금속기지 복합체 기판.
6. The method of claim 5,
Wherein both surfaces of the metal layer are formed with a machined surface to be machined according to a predetermined thickness.
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