KR101039771B1 - 고방열 금속판을 이용한 피씨비 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 습식세정하는 제 1 단계; 상기 습식세정을 거친 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 플라즈마 챔버 내에 장착한 뒤, 진공으로 배기시키는 제 2 단계; 상기 진공 배기가 종료되면 상기 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물에 플라즈마 세정 가스를 원하는 압력까지 주입하며, 플라즈마를 발생시켜 상기 발생된 플라즈마를 이용해 상기 장착된 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 세정하는 제 3 단계; 상기 표면세정이 종료되면, 진공챔버에 장착된 Sputter Target에 직류전원을 인가하여 원하는 금속기지층을 증착하는 제 4 단계; 상기 금속기지층이 증착되었으면, 열전도도가 높은 금속을 함유한 Metal organic Monomer 증기를 주입하면서, 상기 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물에 RF 전원을 인가하면 플라즈마에 의해 발생된 반응활성종들이 기판표면에서 화학반응을 일으켜 기판 표면에 Polymer 박막이 증착되는 제 5 단계; 상기 Polymer 박막 증착이 종료되면, 상기 진공챔버 내의 압력을 대기압으로 복귀시킨 후, 상기 금속기지층과 상기 Polymer 박막이 증착된 알루미 늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 취출하여, 상기 취출된 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 이용하여 PCB를 제조하는 제 6 단계; 를 포함한다. 이에 의해, 고휘도 LED에서 발생되는 고열을 효과적으로 제거함으로써 LED의 수명 연장 및 성능을 유지하기 고방열 금속판을 제공할 수 있다.
고방열, Al, 알루미늄, 플라즈마
Description
본 발명은 PCB 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 고휘도 LED에서 발생되는 고열을 효과적으로 제거함으로써 LED의 수명 연장 및 성능을 유지하기 위한 고방열 금속판을 이용한 PCB를 제공할 수 있는 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정에 사용되는 플라즈마 세정장치는 플라즈마 방전을 통해 예컨대 피세정물이나 PCB기판 등과 같은 반도체부품을 세척하는 장치로서, 반도체 제조공정마다 설치되어 반도체부품(이하 '피세정물'이라 함)의 표면을 세정하도록 되어 있다.
즉, 피세정물은 그 종류에 따라서 스트립핑-다이본딩-와이어본딩-패키지몰딩-마킹 등의 제조공정을 거치게 되는데, 각 공정마다 이루어지는 물리적 화학적 처리로 인하여 표면이 오염되기 때문에 각 공정의 전 단계에서 오염된 표면을 세정하 기 위한 별도의 세정공정이 요구되는 것이다.
특히 플라즈마를 이용한 세정방법은 피세정물의 세정뿐만 아니라 다이본딩과 와이어본딩시 구리로 이루어진 피세정물의 표면의 세정도 함께 이루어지기 때문에 피세정물의 표면을 은이나 금으로 도금하지 않아도 되므로 반도체의 생산비용과 공정의 단순화에 기여할 수 있다는 장점 때문에 최근에 널리 사용되고 있다.
한편, 메탈 인쇄회로기판(PCB)은 알루미늄·구리·철 등 위에 열전도율이 좋은 절연층 및 구리 배선층을 형성한 제품으로 열전달 특성이 높을수록 제품의 수명 및 신뢰성, 광방출 효율이 좋아진다.
현재, 상기 메탈 인쇄회로기판(PCB) 제조시 알루미늄(AL) 습식공정 후 습식공정된 알루미늄(AL) 판 상면에 절연물질을 도포하여 절연층을 생성한 후 일반 PCB 공정을 통해 메탈 PCB를 제조하고 있다. 상기와 같이 절연층 형성을 위해 절연물질을 습식공정된 메탈의 상면에 도포하여 일련의 PCB 제조공정을 통해 생성된 메탈 PCB는 해당 인쇄회로기판 상에 LED 등의 소자가 위치하게 된다면, LED 등의 소자에 열전달 효과가 떨어져 제품의 수명이 단축되거나 광방출 효율이 저해되는 원인이 되는 것이 현실이다.
따라서, 이런 PCB 기판상에 메탈 일체에 절연층 형성을 위해 세정시 플라즈마 세정장치를 이용하여 세정하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 고휘도 LED에서 발생되는 고열을 효과적으로 제거함으로써 LED의 수명 연장 및 성능을 유지하기 위한 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 열전도가 높고, 전기전도도가 매우 낮은 박막을 증착한 알루미늄판 PCB를 제공하기 위한 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법은, 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 습식세정하는 제 1 단계; 상기 습식세정을 거친 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 플라즈마 챔버 내에 장착한 뒤, 진공으로 배기시키는 제 2 단계; 상기 진공 배기가 종료되면 상기 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물에 플라즈마 세정 가스를 원하는 압력까지 주입하며, 플라즈마를 발생시켜 상기 발생된 플 라즈마를 이용해 상기 장착된 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물 표면을 세정하는 제 3 단계; 상기 표면세정이 종료되면, 진공챔버에 장착된 Sputter Target에 직류전원을 인가하여 원하는 금속기지층을 증착하는 제 4 단계; 상기 금속기지층이 증착되었으면, 열전도도가 높은 금속을 함유한 Metal organic Monomer 증기를 주입하면서, 상기 알루미늄 기판에 RF 전원을 인가하면 플라즈마에 의해 발생된 반응활성종들이 기판표면에서 화학반응을 일으켜 기판 표면에 Polymer 박막이 증착되는 제 5 단계; 및 상기 Polymer 박막 증착이 종료되면, 상기 진공챔버 내의 압력을 대기압으로 복귀시킨 후, 상기 금속기지층과 상기 Polymer 박막이 증착된 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 취출하여, 상기 취출된 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 이용하여 PCB를 제조하는 제 6 단계; 를 포함한다.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제 2 단계는, 상기 진공펌프를 이용하여 10-5 Torr까지 진공으로 배기시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제 3 단계는, 상기 플라즈마 세정가스가 미리 설정된 압력까지 주입시, 13.56Mhz의 주파수를 갖는 RF 전원을 켜 전극에 상기 플라즈마를 발생시켜 상기 발생된 플라즈마를 이용해 장착된 알루미 늄(Al), 구리, 철 등의 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물 표면을 세정하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제 4 단계는, 상기 금속기지층이 Ti, Si, W, Mo 중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제 5 단계의 상기 열전도도가 높은 금속은, Si, Al, Ti 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법에 의하면, 고휘도 LED에서 발생되는 고열을 효과적으로 제거함으로써 LED의 수명 연장 및 성능을 유지하기 고방열 금속판을 제공할 수 있는 효과를 제공한다.
또한 본 발명의 실시예에 의한 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법에 의하면, 열전도가 높고, 전기전도도가 없는 박막을 증착한 알루미늄판, 구리, 철 등의 금속 PCB를 제공할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법은 알루미늄(Al), 구리, 철 등의 원판을 선택적으로 사용하거나, 상기 알루미늄(Al), 구리, 철의 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형을 사용하거나, 상기 상기 알루미늄(Al), 구리, 철의 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 다이케스팅 구조물을 금속판의 구성물로 선택적으로 사용할 수 있어 PCB 제조상의 용도에 따라 금속의 종류, 다양한 크기 및 형상의 금속의 금형 및 다이케이팅 구조물을 선택적으로 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명에 따른 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe)의 원판 또는 당업자의 용도에 따라 일정크기로 쇄절된 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe)의 금형 또는 다이케스팅 구조물을 이용하여 고방열 PCB를 제조하는 것으로서, 이하, 본 발명에 따른 세부적인 기술은 알루미늄(Al)의 원판을 이용하여 PCB를 제조절차에 따라 설명하고자 한다.
따라서, 구리, 철의 원판 또는 일정크기로 쇄절된 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe)의 금형 또는 일정크기로 쇄절된 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe)의 다이케스팅 구조물을 이용한 금속 PCB 제조 공정은 상기 알루미늄(Al)의 원판에 제조 절차와 동일한 절차에 의해 진행할 수 있다.
또한, 일반적으로 방열이 우수한 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe)의 금속판 을 이용하여 PCB 제조시 금속판을 일정크기로 쇄절하거나, 원판상에 절연층의 적층하고, 인쇄회로기판을 제조하게 되는데, 이로인해 적층된 절연층에 따라 상기 금속판의 방열상의 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기의 절연층을 적층하는 형태가 아니라 원판 또는 일정크기로 쇄절된 금형, 다이케스팅 구조물에 플라즈마를 이용하여 절연층을 형성하도록 방열을 최대한 보장하고, 이것으로 인해 제조된 PCB와 PCB 상의 LED 수명을 보장하고, LED 방열로 인한 열전달을 원할하게 제공할 수 있는 점을 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.
도 1은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고방열 알루미늄 판을 이용한 PCB 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 알루미늄(Al) 원판에 초음파 습식세정을 수행한다(S110 단계참조).
즉, 알루미늄(Al) 원판을 세정용 액체 속에 침적시켜 세정액체와의 화학반응에 의해 그 표면을 세정하는 습식세정 방법이 이용된다. 이러한 습식세정 방법은 세정액체가 여러 종류의 화학약품으로 이루어진다.
특히, 본 발명에서는 습식세정의 방법은 초음파 세정, 제트 세정, 스프레이/샤워 세정, 진공 세정, Deteriorating 세정, 솔벤트 세정, 배럴/진동/브러시 세정, 침지/블라스팅/버블 세정, 마이크로 버블링, 2유체 제트, 극저온 에어로졸, 열풍건조(Hot-air Drying), 진공 건조, 증기(Steam/Vapor) 건조 시스템, 감압 건조, 흡인 건조, 배럴, 스핀 건조 중 초음파 습식세정을 통해 알루미늄(Al) 원판을 세정한다.
습식세정을 거친 알루미늄(Al) 원판을 플라즈마 챔버 내에 창작된다(S120 단 계참조). 장착이 끝나면, 진공펌프를 이용하여 10-5Torr까지 진공 배기시킨다. PCB 제품을 양산하는 공장은 대부분 세척장비를 가지고 있다. 이 세척 장비는 고객에게 인도될 PCB에 뭍어있는 화학약품과 납들을 깨끗히 씻어내서 미관상만 좋게 만드는 것이다. 세척 장비의 원리는 그다지 어렵지 않으며, 아주 고운 금속 분말를 액체에 타서 고속으로 기판에 뿌려서 씻어내는 것이다. 보통 분말은 알루미늄인 경우가 많고, 액체는 90년대 중반까지는 CFC(에어콘이나 냉장고의 냉매)를 썼다. CFC는 전도성이 없고 휘발성이 강해서 애용되어 왔지만 환경에 미치는 영향이 너무 안좋아서 금지된 이후로는 주로 물로 세척하고 잘 건조하는 방향으로 세척기들이 바뀌었다.
진공배기가 종료되면 플라즈마 세정 가스를 원하는 압력까지 주입한다. 원하는 압력에 도달하면, 13.56Mhz의 주파수를 갖는 RF 전원을 켜 전극에 플라즈마를 발생시켜 발생된 플라즈마를 이용해 장착된 알루미늄(Al) 판 표면을 세정한다(S130 단계참조).
일 실시예로, 대기압 RF 저온 Glow 방식 플라즈마 세정 시스템에 의해 알루미늄(Al) 판 표면을 세정할 수 있다. 고주파(RF)에서 폭과 길이 방향 증가에 의한 이동식 플라즈마 발생을 가능하게 하는 고밀도 대면적 플라즈마의 기술에 의해 진공 플라즈마의 장점들을 대기압하에서 구현한 방식에 의해서 세정한다. 본 플라즈마 세정의 장점은 시료전체가 플라즈마에 잠기며, 다이렉트 플라즈마 컨택트에 의해 강력한 처리효과를 갖으며, 균일도가 90%이상, 낮은 파워 구동의 장점을 갖는다.
플라즈마 처리는 비교적 저온들(예, 700℃ 아래)에서 이산화 실리콘 절연층을 형성하는데 사용될 수 있다. 구체적으로는, 산소 가스로 형성된 플라즈마는 알루미늄 기판의 노출 부분들상에 알루미늄 산화물을 성장시켜서 절연층을 형성하도록 할 수 있다. 그러나, 오염물들은 플라즈마에 들어갈 수 있고, 챔버 압력이 너무 높은 경우 절연층에서 결함들을 초래할 수 있다. 이러한 문제를 없애는 한가지 방법은 플라즈마에서 오염물 입자 카운트가 현저히 낮을 때까지 챔버 압력을 감소시키는 것이다. 즉, 챔버 압력이 감소됨에 따라 플라즈마에서의 오염물 입자 카운트가 감소된다. 챔버 압력이 감소됨에 따라 산화물 성장율이 증가되기 때문에, 챔버 압력의 감소는 생산성을 증가시킨다. 따라서, 절연층에서 오염물-유도 결함들을 제거하고 생산성을 향상시키기 위해, 감소된 챔버 압력에서 플라즈마 산화물 성장 프로세스를 수행하는 것이 바람직한 것으로 보인다.
플라즈마에 의한 표면세정이 종료되면, 진공챔버에 장착된 Sputter Target에 직류전원을 인가하여 원하는 금속기지층을 먼저 증착한다. 이때, 금속기지층은 Ti, Si, W, Mo 중 한 개 또는 그 이상의 금속이 될 수 있다(S140 단계참조).
금속 기지층이 증착되었으면, 열전도도가 높은 금속(Si, Al, Ti 등)을 함유한 Metal organic Monomer 증기를 주입하면서, 기판에 RF 전원을 인가하면 플라즈마에 의해 발생된 반응활성종들이 기판표면에서 화학반응을 일으켜 기판 표면에 Polymer 박막이 증착된다(S150 단계참조). 상기 과정에 의해 얻어진 Polymer 박막을 Plasma Polymerization이라고 한다.
진공 기술의 눈부신 발달은 진공을 이용한 각종 첨단 기술들의 실용화에 박 차를 가하고 있다. 그 중에서도 특히 플라스마 공정은 괄목할만한 성장을 보이면서 산업 전반에 걸쳐 각종 소재들의 제조 및 가공에 광범위하게 이용되어 가고 있다. 본플라스마 중합(plasma polymerization)은 이러한 플라스마 공정의 하나로서 기체 및 유기 증기들이 저압 상태에서 플라스마로 전환될 때 고분자 물질이 생성되면서 주위의 고체 표면에 박막의 형태로 입혀지는 현상을 이용하는 기술이다.
플라즈마 중합법(Plasma Polymerization)는 화학 공업 분야들에 플라즈마 기술이 도입되어 상용화된 사례로는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 이용한 무기/유기 박막 코팅공정이 있다. CVD법은 기체상태의 화합물을 가열된 모재표면에서 반응시키고, 생성물을 모재표면에 증착시키는 방법이다. CVD법은 기체상태의 화합물을 가열된 모재표면에서 반응시키고, 생성물을 모재표면에 증착시키는 방법이다. CVD법의 장점으로는, 융점이 높아서 제조하기 어려운 재료를 융점보다 낮은 온도에서 용이하게 제조가능하고, 순도가 높고, 대량생산이 가능하며, 경제적이라는 것이다. 또한, 여러 가지 종류의 원소 및 화합물의 증착이 가능하고, 공정조건의 제어범위가 매우 넓어서 다양한 특성의 박막을 쉽게 얻을 수 있다.
최종적으로 플라즈마에 의해 Polymer 박막 증착이 종료되었으면, 진공챔버 내의 압력을 대기압으로 복귀시킨 후, 금속기지층과 Polymer 박막이 증착된 알루미늄(Al) 박막이 증착된 알루미늄(Al) 판을 취출한다(S160 단계참조).
이후, 단계(S160)에 의해 취출된 알루미늄판을 이용하여 PCB를 제조한다(S170 단계참조).
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1는 본 발명에 따른 일실시예로서 고방열 알루미늄 판을 이용한 PCB 제조방법을 나타내는 흐름도
Claims (5)
- 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 습식세정하는 제 1 단계;상기 습식세정을 거친 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 플라즈마 챔버 내에 장착한 뒤, 진공으로 배기시키는 제 2 단계;상기 진공 배기가 종료되면 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 플라즈마 가스로 세정하기 위해, 플라즈마를 발생시켜 상기 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물 표면을 세정하는 제 3 단계;상기 표면세정이 종료되면, 진공챔버에 장착된 Sputter Target에 직류전원을 인가하여 Ti, Si, W, Mo 중 적어도 하나 이상을 포함하여 형성된 금속기지층을 증착하는 제 4 단계;상기 금속기지층이 증착되었으면, Si, Al, Ti 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도도가 높은 금속을 함유한 Metal organic Monomer 증기를 주입하면서, 상기 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물에 RF 전원을 인가하면 플라즈마에 의해 발생된 반응활성종들이 기판표면에서 화학반응을 일으켜 기판 표면에 Polymer 박막이 증착되는 제 5 단계;상기 Polymer 박막 증착이 종료되면, 상기 진공챔버 내의 압력을 대기압으로 복귀시킨 후, 상기 금속기지층과 상기 Polymer 박막이 증착된 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 취출하여, 상기 취출된 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물을 이용하여 PCB를 제조하는 제 6 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,진공펌프를 이용하여 10-5 Torr까지 진공으로 배기시키는 것을 특징으로 하는 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,상기 플라즈마 세정가스가 미리 설정된 압력까지 주입시, 13.56Mhz의 주파수를 갖는 RF 전원을 켜 전극에 상기 플라즈마를 발생시켜 상기 발생된 플라즈마를 이용해 장착된 알루미늄(Al), 구리, 철 중 어느 하나로 구성된 원판 또는 상기 원판을 일정 크기로 쇄절하여 형성된 금형 또는 다이케스팅 구조물 표면을 세정하는 것을 특징으로 하는 고방열 금속판을 이용한 PCB 제조방법.
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