KR20140041454A

KR20140041454A - 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140041454A
Application number: KR1020137025568A
Authority: KR
Inventors: 히로키 히가시야마; 마사타카 사루와타리; 히사나가 가토
Original assignee: 도요 알루미늄 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-04-04
Also published as: JP2013026284A; TWI616123B; WO2013011845A1; CN103650647A; CN103650647B; TW201309137A

Abstract

전자 기기의 경량화와 소형화와 박형화에 대응할 수 있는 것과 함께, 발열량이 큰 전자 소자를 실장해도, 그 전자 소자에서 발생한 열을 보다 효율적으로 방산하는 것이 가능한 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법을 제공한다. 수지 필름(10)의 한쪽 표면에 동층(20)을 고착시키고, 동층(20)을 선택적으로 에칭함으로써 회로 패턴층(21)을 형성하고, 회로 패턴층(21)을 형성한 후에, 수지 필름(10)의 한쪽 표면과는 반대측의 표면에 알루미늄박(30)을 고착시킨다.

Description

실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING HEAT-DISSIPATING MULTILAYER MATERIAL FOR MOUNTING BOARDS}

본 발명은 일반적으로는, 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법에 관한 것이고, 특정적으로는, 발열량이 큰 전자 소자를 실장하기 위한 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법, 예를 들면, 발광 다이오드(LED) 등의 발광 소자를 실장하기 위한 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법에 관한 것이다.

절연층의 일면 또는 양면에 회로를 형성한 실장 기판이 폭넓은 분야에 이용되고 있다. 회로는 동, 알루미늄의 박, 또는 페이스트 조성물로 형성된다. 형성된 회로의 위에 전자 소자가 실장된다. 실장되는 전자 소자로서는, 저항 소자, 콘덴서, 트랜지스터, 각종 파워 소자; MPU, CPU 등의 고밀도 집적 회로; 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드 등의 발광 소자 및 이들의 어레이 소자를 들 수 있다.

최근, 전자 기기에 요구되는 성능은 점점 높아지고, 상기 전자 소자 중에서도 파워 소자나 고밀도 집적 회로의 소비 전력은 증대하는 경향이 있다. 또, 발광 소자는 더욱 고휘도의 것이 개발되고 있다. 그러나 파워 소자나 고밀도 집적 회로의 소비 전력의 증가나 발광 소자의 휘도의 향상에 의한 발열량의 증대는 발열하는 전자 소자 자신이나 다른 전자 소자가 열에 의하여 오작동하는 것, 열에 의하여 성능이 저하하는 것, 열에 의하여 수명이 단축되는 것 등이 생각된다. 따라서, 전자 소자에서 발생한 열을 효율 좋게 제거하여, 방산하기 위한 구조가 여러 가지로 제안되고 있다.

한편, 근래, 휴대 전화, 디지털 카메라, 오디오 플레이어, 보이스 레코더, 게임기 등의 휴대형 전자 기기에서는 경량화와 소형화에 추가하여 박형화가 요구되고 있다. 전자 소자를 실장하기 위한 실장 기판을 휴대형 전자 기기의 지지체나 하우징에 직접 적층할 수 있으면 박형화에 효과적이다. 즉, 실장 기판에 굴곡성이 요구되고 있다.

또, 액정 TV 등의 박형 TV는 최근 점점 대형화하는 경향이 있다. 그러나 박형 TV에서는 화면을 대형화하는 것과 함께, TV본체를 가능한 한 경량화 및 박형화하는 것이 요망되고 있다. 박형화나 소비 전력의 저감을 위해, 액정 백라이트 장치의 광원으로서 LED를 이용하고 있다. LED는 절연 기판에 직접 실장되는 것이다. 이와 같은 기술적인 경향에 대응하기 위해서는, LED로부터 발생한 열은 실장 기판용 적층재를 통하여 LED가 실장되는 면과는 반대측의 면으로 방산할 필요가 있다. 특히, 사이드 에지형의 액정 백라이트 장치는 그 구조상 단위 면적당에 다수의 LED를 실장하기 때문에 실장 기판용 적층재에는 보다 높은 방열성이 요구되고 있다.

그래서 예를 들면, 일본국 특개2010―98246호 공보(특허 문헌 1)에는 LED 등의 전자 부품으로부터 발생하는 열을 효율 좋게 방출하고, 박형, 경량에 뛰어나며, 또한, 소성 가공에 의해 원하는 입체 구조로 형성 가능한 금속 기판으로서, 스테인레스박의 일면에 형성한 동을 주성분으로 하는 층이, 절연층을 개재시켜서 회로 형성용의 동박에 접착되어 있는 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특개2010―98246호 공보

그런데 상기와 같은 금속 기판의 실장면에 회로를 형성하는 방법으로서, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 동박을 선택적으로 에칭하는 방법이 일반적으로 채용된다. 이 경우, 금속박(특허 문헌 1에서는 스테인레스박)에 동박을 부착한 후에 동박이 선택적으로 에칭된다.

그러나 실장면측과는 반대측의 금속박의 강도가 낮고, 두께가 얇은 경우, 실장면에 형성된 회로의 요철이 실장면측과는 반대측의 금속박측으로 밀어 넣어지고, 금속박의 표면에 전사되어 요철이 부상해서 평활성이 저하된다. 또한, 요철이 붙은 금속박의 면을 휴대형 전자 기기의 지지체나 하우징에 부착하여 사용하면, 공극이 발생하여 열 전도율을 저하시켜 버린다는 문제가 있다.

그래서 본 발명의 목적은 전자 기기의 경량화와 소형화와 박형화에 대응할 수 있는 것과 함께, 발열량이 큰 전자 소자를 실장해도, 그 전자 소자에서 발생한 열을 보다 효율적으로 방산하는 것이 가능한 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법은 이하의 공정을 구비한다.

(A) 절연성 필름의 한쪽 표면에 도전층을 고착하는 공정

(B) 도전층을 선택적으로 에칭함으로써 회로 패턴층을 형성하는 공정

(C) 회로 패턴층을 형성한 후에, 절연성 필름의 한쪽 표면과는 반대측의 표면에 알루미늄박을 고착하는 공정

본 발명의 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법에 있어서, 알루미늄박이 망간을 0. 5질량％ 이상 3. 0질량％ 이하, 크롬을 0. 0001질량％ 이상 0. 2질량％ 미만, 마그네슘을 0. 2질량％ 이상 1. 8질량％ 이하, 티탄을 0. 0001질량％ 이상 0. 6질량％ 이하, 동을 0질량％ 초과 0. 005질량％ 이하, 실리콘을 0질량％ 초과 0. 1질량％ 이하, 철을 0질량％ 초과 0. 2질량％ 이하 포함하고, 잔부가 알루미늄과 불가피적 불순물로 이루어진다.

또, 본 발명의 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법에 있어서, 절연성 필름은 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하여 제조된 실장 기판용 방열 적층재가 경량성과 방열성(열 전도성)과 굴곡성이 우수한 알루미늄박을 구비하고 있기 때문에 전자 기기의 경량화와 소형화와 박형화에 대응할 수 있다. 또, 본 발명에 따르면, 회로 패턴층을 형성한 후에, 절연성 필름의 한쪽 표면과는 반대측의 표면에 소정의 강도와 경도를 갖는 알루미늄박을 고착하기 때문에 알루미늄박의 표면에 요철이 발생하지 않는다. 이에 따라, 본 발명에서 제조된 실장 기판용 방열 적층재를 휴대형 전자 기기의 지지체나 하우징에 부착하여 사용해도 공극이 발생하여 열 전도율을 저하시켜 버리는 일이 없다. 따라서, 발열량이 큰 전자 소자를 실장해도, 그 전자 소자에서 발생한 열을 보다 효율적으로 방산하는 것이 가능한 실장 기판용 방열 적층재를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태로서, 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법의 제 1 공정의 개략적인 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태로서, 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법의 제 2 공정의 개략적인 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태로서, 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법의 제 3 공정의 개략적인 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예로서, 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법의 제 1 공정의 개략적인 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 비교예로서, 실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법의 제 2 공정의 개략적인 단면 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 하나의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 절연성 필름의 일례인 수지 필름(10)의 한쪽 표면에 접착제층(도시하지 않음)을 개재시켜서 도전층의 일례인 동(copper)층(20)을 고착시킨다.

다음으로, 동층(20)을 선택적으로 에칭함으로써 도 2에 도시된 바와 같이 회로 패턴층(21)을 형성한다.

그리고 회로 패턴층(21)을 형성한 후에, 수지 필름(10)의 한쪽 표면과는 반대측의 표면에 접착제층(도시하지 않음)을 개재시켜서 알루미늄박(30)을 고착시킨다.

여기에서, 알루미늄박(30)이 망간을 0. 5질량％ 이상 3. 0질량％ 이하, 크롬을 0. 0001질량％ 이상 0. 2질량％ 미만, 마그네슘을 0. 2질량％ 이상 1. 8질량％ 이하, 티탄을 0. 0001질량％ 이상 0. 6질량％ 이하, 동을 0질량％ 초과 0. 005질량％ 이하, 실리콘을 0질량％ 초과 0. 1질량％ 이하, 철을 0질량％ 초과 0. 2질량％ 이하 포함하고, 잔부가 알루미늄과 불가피적 불순물로 이루어진다. 이 알루미늄박(30)은 상기의 조성을 가짐으로써 높은 강도와 높은 경도를 나타내며, 예를 들면, 170Hv의 경도를 나타낸다.

이상과 같이 하여 제조된 본 발명의 실장 기판용 방열 적층재는 경량성과 방열성(열 전도성)과 굴곡성이 우수한 알루미늄박(30)을 구비하고 있기 때문에 전자 기기의 경량화와 소형화와 박형화에 대응할 수 있다. 또, 회로 패턴층(21)을 형성한 후에, 수지 필름(10)의 한쪽 표면과는 반대측의 표면에 소정의 강도와 경도를 갖는 알루미늄박(30)을 고착하기 때문에 알루미늄박(30)의 표면에 요철이 발생하지 않는다. 이에 따라, 본 발명에서 제조된 실장 기판용 방열 적층재를 휴대형 전자 기기의 지지체나 하우징에 부착하여 사용해도 공극이 발생하여 열 전도율을 저하시켜 버리는 일이 없다. 따라서, 발열량이 큰 전자 소자를 실장해도, 그 전자 소자에서 발생한 열을 보다 효율적으로 방산하는 것이 가능한 실장 기판용 방열 적층재를 제조할 수 있다.

(수지 필름)

수지 필름(10)은 약 250℃의 땜납에 의한 전자 소자의 실장에 견딜 수 있도록 유리 전이 온도(Tg)가 250℃ 이상인 것이 바람직하다. 또, 수지 필름(10)은 절연성을 담보하기 위해, 절연 파괴 전압이 5㎸ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 수지 필름(10)은 열 수축이 대략 없는 것, 즉, 열 수축률이 0. 1％ 이하인 것이 바람직하다.

수지 필름(10)은 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 필름으로 형성되는 것이 바람직하고, 수지 필름(10)의 재료로서는 특히 폴리이미드 필름이 적합하게 사용된다.

수지 필름(10)의 두께는 안정된 절연성과 방열성을 발휘하기 위해서, 10㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10∼50㎛이다. 수지 필름(10)의 두께가 10㎛ 미만에서는 안정된 절연성의 효과를 얻을 수 없다. 수지 필름(10)의 두께가 100㎛를 넘으면, 방열성 저하의 원인으로 된다.

(동층)

동층(20)은 실장 기판용 방열 적층재의 위에 실장되는 전자 소자를 배선하기 위한 회로를 에칭 등에 의해 형성하기 위해 설치된다. 수지 필름(10)으로서의 폴리이미드 수지층의 위에 동층(20)으로서의 동막을 증착함으로써 구성되어도 좋지만, 수지 필름(10)의 위에 접착제층을 개재하여 동층(20)으로서의 전해 동박을 적층하여 구성되는 것이 바람직하다.

동층(20)의 두께는 에칭에 의해 용이하게 회로를 형성하고, 수지 필름(10)의 위에 밀착하도록 적층하기 위해서는, 5㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10∼70㎛이다. 동층(20)의 두께가 5㎛ 미만에서는 깨끗하게(주름 등이 발생하지 않도록) 수지 필름(10)의 위에 밀착하여 적층하는 것이 곤란해진다. 동층(20)의 두께가 100㎛를 넘으면, 에칭에 의한 정밀한 회로 형성이 곤란해진다.

(알루미늄박)

알루미늄박(30)은 실장 기판용 방열 적층재의 회로 패턴층(21)의 위에 실장되는 전자 소자로부터 발생하는 열을 방산하기 위해 설치된다. 알루미늄박(30)의 하면(수지 필름(10)과 고착되는 측의 면과는 반대측의 면)을 전자 기기의 지지체나 하우징을 따라서 적층하여 고착하도록 실장 기판용 방열 적층재를 배치해도 좋다.

알루미늄박(30)은 열 전도율이 높은 알루미늄재로 형성되는 것이 바람직하다. 실장 기판용 방열 적층재를 전자 기기의 지지체나 하우징을 따라서 적층할 때에는 굴곡성이 양호한 것이 요구되기 때문에 알루미늄박(30)은 적절히 조질(調質)된 알루미늄재를 이용하는 것이 바람직하다.

알루미늄박(30)의 두께는 전자 기기의 경량성, 소형화, 박형화에 기여하는 것과 함께, 가공을 용이하게 하고, 안정된 방열성을 발휘하기 위해서, 20㎛ 이상 350㎛ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80㎛ 이상 300㎛ 이하, 보다 바람직하게는 100㎛ 이상 250㎛ 이하이다. 알루미늄박(30)의 두께가 20㎛ 미만에서는 안정된 방열성의 효과를 얻을 수 없다. 알루미늄박(30)의 두께가 350㎛를 넘으면, 가공이 곤란해지고, 또한, 경량ㆍ소형ㆍ박형화가 방해된다.

(접착제층)

접착제층은 내열성을 담보하기 위해 범용의 에폭시계 접착제로 형성되는 것이 바람직하다. 도전성 필러는 방열성을 높이지만, 절연성을 저하시키기 때문에 접착제층에는 도전성 필러를 포함시키지 않는다.

접착제층의 두께는 양호한 밀착성을 발휘하고, 방열의 방해로 되지 않도록 하기 위해, 3㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 접착제층의 두께가 3㎛ 미만에서는 밀착 부족이나 밀착 얼룩이 일어나기 쉽기 때문에 방열성 저하의 원인으로 된다. 접착제층의 두께가 30㎛를 넘으면, 알루미늄박(30)과 수지 필름(10), 수지 필름(10)과 동층(20)을 적층하기 어려워지기 때문에 방열성 저하의 원인으로 된다.

다음으로, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 설명된실시예는 일례이고, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

도 1∼도 3에 도시된 공정에 따라서 실장 기판용 방열 적층재의 실시예의 시료를 제작했다. 또, 비교를 위해, 본 발명에서 이용되는 알루미늄박보다도 낮은 경도의 알루미늄박을 이용하여 도 1∼도 3에 도시된 공정에 따라서 실장 기판용 방열 적층재의 비교예 1의 시료를 제작했다. 또한, 도 4∼도 5에 도시된 공정에 따라서 실장 기판용 방열 적층재의 비교예 2의 시료를 제작했다.

(실시예)

도 1에 도시된 바와 같이, 수지 필름(10)으로서 두께가 25㎛인 폴리이미드 필름을 이용하여, 이 필름의 일면에 에폭시계 접착제를 개재시켜서 동층(20)으로서 두께가 35㎛인 전해 동박을 드라이 라미네이션법에 의해 접착했다. 접착제층의 두께는 15㎛이었다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피법을 이용하여 동층(20)을 선택적으로 에칭함으로써 임의의 회로 형상을 갖는 회로 패턴층(21)을 형성했다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 수지 필름(10)의 다른 한쪽 면에 에폭시계 접착제를 개재시켜서 망간을 0. 5질량％ 이상 3. 0질량％ 이하, 크롬을 0. 0001질량％ 이상 0. 2질량％ 미만, 마그네슘을 0. 2질량％ 이상 1. 8질량％ 이하, 티탄을 0. 0001질량％ 이상 0. 6질량％ 이하, 동을 0질량％ 초과 0. 005질량％ 이하, 실리콘을 0질량％ 초과 0. 1질량％ 이하, 철을 0질량％ 초과 0. 2질량％ 이하 포함하고, 잔부가 알루미늄과 불가피적 불순물로 이루어지고, 두께가 100㎛인 알루미늄박(30)(경도 170Hv)을 드라이 라미네이션법에 의해 접착했다. 접착제층의 두께는 15㎛이었다.

(비교예 1)

실시예에서 이용한 두께가 100㎛인 알루미늄박(30) 대신에, 두께가 150㎛인 알루미늄박(재질: 1N30, H, 경도: 50Hv)을 이용한 이외는, 실시예와 마찬가지로 도 1∼도 3에 도시된 공정에 따라서 실장 기판용 방열 적층재를 제작했다.

(비교예 2)

도 4에 도시된 바와 같이, 수지 필름(10)으로서 두께가 25㎛인 폴리이미드 필름을 이용하여, 이 필름의 일면에 에폭시계 접착제를 개재시켜서 동층(20)으로서 두께가 35㎛인 전해 동박을 드라이 라미네이션법에 의해 접착했다. 접착제층의 두께는 15㎛이었다. 또, 수지 필름(10)의 다른 한쪽 면에 에폭시계 접착제를 개재시켜서 두께가 150㎛인 알루미늄박(재질: 1N30, H, 경도: 50Hv)을 드라이 라미네이션법에 의해 접착했다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피법을 이용하여 동층(20)을 선택적으로 에칭함으로써 실시예와 마찬가지로 임의의 회로 형상을 갖는 회로 패턴층(21)을 형성했다.

얻어진 실시예, 비교예 1 및 비교예 2의 실장 기판용 방열 적층재에 있어서 알루미늄박(30)의 면의 요철의 유무를 육안으로 확인했다.

요철의 평가는 알루미늄박(30)측으로부터 육안으로 관찰하고, 회로 패턴층(21)에 형성한 회로 패턴의 윤곽의 일부가 엠보스 형상으로 부상해 있는 것을 요철 있음으로 하고, 회로 패턴의 윤곽이 부상하지 않고 평탄한 것을 요철 없음으로 평가했다.

실시예에서는 요철이 알루미늄박(30)의 면에 발생하지 않은 것에 비해, 비교예 1, 2에서는 알루미늄박(30)의 면에 요철이 발생했다.

이번에 개시된 실시 형태와 실시예는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 이상의 실시 형태와 실시예는 아니고, 청구 범위에 의하여 나타내어지며, 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 수정과 변형을 포함하는 것인 것이 의도된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 따르면, 전자 기기의 경량화와 소형화와 박형화에 대응할 수 있는 것과 함께, 발열량이 큰 전자 소자를 실장해도, 그 전자 소자에서 발생한 열을 보다 효율적으로 방산하는 것이 가능한 실장 기판용 방열 적층재를 제조할 수 있다.

10: 수지 필름
20: 동층
21: 회로 패턴층
30: 알루미늄박

Claims

절연성 필름(10)의 한쪽 표면에 도전층(20)을 고착하는 공정과,
상기 도전층(20)을 선택적으로 에칭함으로써 회로 패턴층(21)을 형성하는 공정과,
회로 패턴층(21)을 형성한 후에, 상기 절연성 필름(10)의 한쪽 표면과는 반대측의 표면에 알루미늄박(30)을 고착하는 공정을 구비하고,
상기 알루미늄박(30)이 망간을 0. 5질량％ 이상 3. 0질량％ 이하, 크롬을 0. 0001질량％ 이상 0. 2질량％ 미만, 마그네슘을 0. 2질량％ 이상 1. 8질량％ 이하, 티탄을 0. 0001질량％ 이상 0. 6질량％ 이하, 동을 0질량％ 초과 0. 005질량％ 이하, 실리콘을 0질량％ 초과 0. 1질량％ 이하, 철을 0질량％ 초과 0. 2질량％ 이하 포함하고, 잔부가 알루미늄과 불가피적 불순물로 이루어지는
실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 절연성 필름(10)은 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종을 포함하는
실장 기판용 방열 적층재의 제조 방법.