KR20080067853A - 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해제조된 알루미늄절연피막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 절연피막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기절연성은 물론이며 내전압성, 내크랙성이 우수한 새로운 방식의 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄절연피막에 대한 것이다.

본 발명에 따르면, 알루미늄합금에 뵈마이트피막을 형성시키는 과정과, 상기 뵈마이트피막을 에칭하는 과정과, 상기 알루미늄합금을 양극산화하여 산화피막을 형성하는 1차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 바리어층화시키기 위한 2차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 봉공하는 봉공과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄절연피막이 제공된다.

알루미늄합금, 절연피막, 양극산화, 에칭, 봉공

Description

인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄절연피막{Method for making a aluminium insulated coating for printed circuit board and aluminium insulated coating made thereby}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄합금판을 보인 정면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2. 마스킹 4. 알루미늄합금판

6. 분할된 부분

본 발명은 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 절연피막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기절연성은 물론이며 내전압성, 내크랙성이 우수한 새로운 방식의 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄절연피막에 관한 것이다.

알루미늄 양극산화피막에 유기절연막이나 세라믹막을 부착하여 인쇄회로기판이나 히트씽크로 사용하는 기술이 일본 특개평 10-335769, 일본 특개평 2006-24906호 등으로 공개되어 있다. 이와 같이 유기절연막이나 세라믹막이 알루미늄 양극산화피막에 수지접착제로 부착되어 제조된 인쇄회로기판은 수지접착제에 의해 회로기판에서 발생된 열이 효과적으로 방열되지 못하는 단점이 있다.

한편, 알루미늄 양극산화피막을 인쇄회로기판의 절연피막으로 이용하는 기술이 일본 특개평 06-088292호, 일본 특개평 2002-302778호, 일본 특개평 2005-294655호 등으로 공개되어 있다. 인쇄회로기판의 절연피막은 전기절연성은 기본이며, 내전압성과 열에 대한 내크랙성이 요구되나, 전술한 바와 같은 종래 양극산화피막을 사용한 절연기판은 이들 요건을 충분히 만족시키지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전기전열성은 물론이며, 내전압성, 내크랙성이 우수하며, 인쇄회로와의 접합성도 우수하여 인쇄회로기판이 박리될 우려가 없는 새로운 방식의 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 알루미늄절연피막을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 알루미늄합금에 뵈마이트피막을 형성시키는 과정과, 상기 뵈마이트피막을 에칭하는 과정과, 상기 알루미늄합금을 양극산화하여 산화피막을 형성하는 1차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 바리어층화시키기 위한 2차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 봉공하는 봉공과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 봉공과정에서는 파우더링 방지제가 첨가된 봉공액을 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 에칭과정 전에 상기 알루미늄합금의 표면을 마스킹잉크나 마스킹테이프를 사용하여 알루미늄합금의 표면 일부를 마스킹하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 알루미늄합금에 뵈마이트피막을 형성시키는 과정과, 상기 뵈마이트피막을 에칭하는 과정과, 상기 알루미늄합금을 양극산화하여 산화피막을 형성하는 1차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 바리어층화시키기 위한 2차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 봉공하는 봉공과정에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막이 제공된다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 인쇄회로기판용 절연기판의 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명에 의한 제조공정을 보인 것으로서, 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 절연기판의 재료인 알루미늄합금판을 탈지시킨다. 알루미늄합금판으로는 열전도성이 우수한 3000번계 합금이나 6000번계 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 이어서 탈지된 알루미늄합금판에 뵈마이트(boehmite)피막을 형성시킨다. 상기 뵈마이트피막은 고온의 순수에 알루미늄합금판을 침지시킴으로서 얻어진다. 경우에 따라서는 고온의 순수에 소량의 암모니아수나 트리에타놀아민을 첨가하여 뵈마이트 피막을 형성시킬 수도 있다.

이와 같이 하여 생성된 뵈마이트피막을 에칭시킨다. 에칭에 의해 합금판 표면에 편성되어 있는 Cu, Fe,Mn, Si 등과 같은 합금성분이나 금속간 화합물이 제거되며, 에칭면에는 요철이 형성되어 알루미늄합금판의 표면적이 넓어진다. 알루미늄 합금판의 표면에 편석되어 있는 합금성분이나 금속간 화합물은 양극산화피막의 전기저항을 저하시키는 원인으로 작용되어 절연피막의 전기전열성을 저하시키므로 본 발명에서는 에칭을 통해 표면에 편석되어 있는 합금성분이나 금속간 화합물을 저하시키는 것이다. 또한, 에칭에 의해 합금판의 표면적이 넓어지므로 절연피막의 방열성도 증가된다. 이러한 에칭과정은 공지의 방법으로 이루어진다.

이와 같이 에칭을 한 다음에는 알루미늄합금판을 1차 양극산화시킨다. 양극산화피막이 두꺼우면 산화피막의 내전압이 향상되지만 열에 의한 내크랙성이 저하되어 가열시 크랙발생이 우려되므로, 바람직하게는 산화피막이 15㎛이하로 되도록 양극산화시킨다. 1차 양극산화에 의해 형성된 산화피막은 다공질산화피막이다. 이러한 양극산화처리는 통상의 황산욕, 옥살산욕, 인산욕 등으로 처리한다. 황산욕은 욕관리가 간편하다는 점에서 이점이 있으나, SO₂가 발생되는 단점이 있으므로 옥살산욕으로 양극산화처리하는 것이 바람직하다.

이어서 1차 양극산화처리에 의해 생성된 산화피막을 비다공성인 바리어층(barrier layer)으로 변화시키기 위해 2차 양극산화시킨다. 이 2차 양극산화는 흔히, 포어 필링법(pore filling)이라 불리우는 방법으로 처리되는데, 붕산염, 인산염, 주석산염, 아디피산염 등의 중성 전해액 중에서 1차 양극산화된 알루미늄합금판을 양극산화시킨다. 이와 같이 하면 1차 양극산화에 의해 형성된 다공질 산화피막의 다공이 필링(fillimg)되어 바리어층화되는 것이다. 이와 같이 산화피막이 바리어층화되면 피막의 내전압성이 크게 향상된다.

상기 포어 필링법에서는 인가되는 전압에 비례하여 바리어층의 두께가 두꺼워지나, 전압이 500V 이상인 경우에는 바리어층에 절연파괴가 발생되므로 바람직하게는 전압을 500V 이하로 조절된다.

이와 같이 2차 양극산화처리한 다음에는 산화피막을 봉공처리한다. 봉공처리시에 산화피막표면에 파우더(산화피막에서 떨어져 나온 양극산화물 분말)가 부착되는 파우더링현상이 발생되면, 절연피막에 대한 인쇄회로의 부착성이 저하되어 인쇄회로가 박리될 우려가 있다. 따라서 봉공처리시에는 봉공처리액에 파우더링방지제를 첨가하여 봉공처리한다. 파우더링방지제로는 Al-sealing-clean 2WL(제조원:부림양행)이 사용된다.

이와 같이 인쇄회로기판용 절연피막을 제조하는 경우에는 상대적으로 넓은 알루미늄합금판을 순서대로 처리한 다음, 회로를 일정 간격으로 배열 인쇄한 다음 상기 인쇄회로를 단위로 하여 알루미늄합금판을 절단하여 개별의 인쇄회로기판을 완성한다.

그러나 바람직하게는 알루미늄합금판을 도 2에 도시된 바와 같이, 마스킹잉크로 선상으로 마스킹(2)을 인쇄하여 최종적으로 얻고자 하는 인쇄회로기판의 크기로 합금판(4)을 분할한 다음, 전술한 바와 같이, 에칭, 양극산화 및 봉공처리를 행한다. 그리고 마스킹잉크를 제거하고, 각각의 분할된 부분(6)에 인쇄회로를 인쇄한 다음 마스킹(2) 부분을 따라 알루미늄합금판(4)을 절단하여 개별의 인쇄회로기판을 완성한다.

가열에 의한 알루미늄 양극산화피막에서의 크랙발생은 피할 수 없는 현상이 다. 그러나 전술한 바와 같이, 마스킹잉크 또는 마스킹테이프로 알루미늄합금의 표면을 작은 면으로 분할하여 양극산화를 행하면 마스킹된 부분은 피막이 형성되지 않는데, 피막이 형성되지 않은 부분은 피막이 형성된 부분에 비해 방열성이 높아서 알루미늄합금판의 전체적인 방열성이 향상되며, 이에 따라 알루미늄합금판의 크랙발생이 저하되는 장점이 있다. 이상과 같은 본 발명은 히트씽크에도 적용이 가능하다.

실시예 1

두께가 1.2㎜인 알루미늄 합금판 3003을 30ㅧ21㎝로 절단한 시편을 다음과 같은 방법으로 처리하였다.

① 시편을 75℃ 15% 황산용액에 3분간 침지시켜 탈지한 후 건조시켰다.

② 순수에 트리에타놀아민 3%가 첨가된 95℃ 용액에 상기 시편을 5분간 침지시켜 Boehmite피막을 형성시킨 다음, 수세하여 건조시켰다.

③ 상기 시편을 60℃ 가성소다 5% 용액에서 2분간 에칭하였다.

④ 상기 시편을 30℃ 옥살산 5% 수용액에서 전류밀도 1.5A/dm²로 하여 DC전원으로 30분간 양극산화한 다음, 수세하였다.

⑤ 상기 시편을 65℃ 아디피산암모늄 150g/ℓ에서 전류밀도 0.05A/dm²로 하여 DC전원으로 5분간 포어 필링을 한 다음, 수세하였다.

⑥ 순수에 파우더링 방지제로 Al-sealing-clean 2WL(제조원:부림양행)을 0.5% 첨가한 90℃ 봉공처리액에 상기 시편을 20분간 침지시켜 봉공처리하였다.

이와 같은 방법으로 제조된 시편에 Ag 페이스트 잉크로 회로를 일정 간격으로 다수개 배열되도록 인쇄한 다음, 인쇄회로를 건조시키기 위해 시편을 300℃에서 열처리하였다. 열처리 후 크랙발생여부를 확인한 결과 크랙이 거의 발생되지 않았다. 그리고 내전압을 측정한 결과, DC 2000V까지 내전압을 가지는 것으로 측정되었다.

실시예 2

두께가 1.2㎜인 알루미늄 합금판 6061을 30ㅧ21㎝로 절단한 시편을 다음과 같은 방법으로 처리하였다.

① 시편을 75℃ 15% 황산용액에 3분간 침지시켜 탈지한 후 건조시켰다.

② 순수에 트리에타놀아민 3%가 첨가된 95℃ 용액에 상기 시편을 5분간 침지시켜 Boehmite피막을 형성시킨 다음, 수세하여 건조시켰다.

③ 상표명 MAR 705인 내산성 및 내알칼리 레지스트잉크(제조원: 부림양행)로 도 2에 도시된 바와 같이, 가로, 세로 일정간격으로 선폭이 5㎜가 되도록 마스킹을 인쇄한 후, 130℃에서 10분 간 열처리하여 레지스트 잉크를 건조시켰다.

④ 상기 시편을 60℃인 가성소다 5% 용액에서 2분간 에칭처리하였다.

⑤ 상기 시편을 30℃ 옥살산 5% 수용액에서 전류밀도 1.5A/dm²로 DC전원으로 30분간 양극산화한 다음, 수세하였다.

⑥ 상기 시편을 65℃ 아디피산암모늄 150g/ℓ에서 전류밀도 0.05A/dm²로 하여 DC전원으로 5분간 포어 필링을 한 다음, 수세하였다.

⑦ 순수에 파우더링 방지제로 Al-sealing-clean 2WL(제조원:부림양행)을 0.5% 첨가한 90℃ 봉공처리액에 상기 시편을 20분간 침지시켜 봉공처리하였다.

⑧ 상기 시편에 인쇄된 마스킹 잉크를 용제로 제거하고 건조시켰다.

이와 같은 방법으로 제조된 시편에 상기 마스킹잉크로 분할된 부분에 Ag 페이스트 잉크를 사용하여 회로를 인쇄한 다음, 인쇄회로를 건조시키기 위해 시편을 300℃에서 열처리하였다. 열처리 후에 크랙발생여부를 확인한 결과 크랙이 전무하였다. 그리고 내전압을 측정한 결과, DC 2000V까지 내전압을 가지는 것으로 측정되었다.

실시예 3

두께가 1.2㎜인 알루미늄 합금판 3004를 30ㅧ21㎝로 절단한 시편을 다음과 같은 방법으로 처리하였다.

① 시편을 75℃ 15% 황산용액에 3분간 침지시켜 탈지한 후 건조시켰다.

② 순수에 트리에타놀아민 3%가 첨가된 95℃ 용액에 상기 시편을 5분간 침지시켜 Boehmite피막을 형성시킨 다음, 수세하여 건조시켰다.

③ 상표명 MAR 705인 내산성 및 내알칼리 레지스트잉크(제조원:부림양행)로 가로, 세로 일정간격으로 선폭이 5㎜가 되도록 마스킹을 인쇄한 후, 130℃에서 10분 간 열처리하여 레지스트 잉크를 건조시켰다.

④ 상기 시편을 60℃ 가성소다 5% 용액에서 2분간 에칭처리하였다.

⑤ 상기 시편을 18℃ 황산 180g/ℓ용액에서 전류밀도 1.2A/dm²로 DC전원으로 40분간 양극산화한 다음, 수세하였다.

⑥ 상기 시편을 붕산과 붕산암모늄이 각각 120g/ℓ, 0.8g/ℓ로 첨가된 용액에서 전류밀도 0.05A/dm², 온도 65℃ 로 하여 DC전원으로 5분간 포어 필링을 한 다음, 수세하였다.

⑦ 순수에 파우더링 방지제로 Al-sealing-clean 2WL(제조원:부림양행)을 0.5% 첨가한 90℃ 봉공처리액에 상기 시편을 20분간 침지시켜 봉공처리하였다.

⑧ 상기 시편에 인쇄된 마스킹 잉크를 용제로 제거하고 건조시킨다.

이와 같은 방법으로 제조된 시편에 상기 마스킹잉크로 분할된 부분에 Ag 페이스트 잉크를 사용하여 회로를 인쇄한 다음, 인쇄회로를 건조시키기 위해 시편을 300℃에서 열처리하였다. 열처리 후에 크랙발생여부를 확인한 결과 크랙이 전무하였다. 그리고 내전압을 측정한 결과, DC 2000V까지 내전압을 가지는 것으로 측정되었다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 에칭하여 기재의 표면에 편석된 합금성분과 금속간 화합물을 제거하며, 기재의 표면적을 확장시킨 다음, 1,2차에 걸친 양극산화처리에 의해 산화피막을 형성하고, 이 산화피막을 봉공하는 일련의 과정에 의해 이루어지는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법 및 알루미늄절연피막이 제공된다. 이러한 본 발명에 의한 절연피막은 전기절연성 및 내전압성, 내크랙성이 우수하므로 인쇄회로기판용 절연기판으로 사용이 적합하다.

기재인 알루미늄합금판을 마스킹하여 에칭 및 양극산화, 봉공의 일렬의 공정을 행하면, 가열에 의한 크랙발생이 저하되며, 또한, 봉공시 파우더링방지제를 첨가한 봉공액으로 봉공을 행하면, 파우더링현상에 의해 절연피막에 대해 인쇄회로의 부착성이 저하되는 것이 방지되어 인쇄회로와 절연피막의 부착성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 알루미늄합금에 뵈마이트피막을 형성시키는 과정과, 상기 뵈마이트피막을 에칭하는 과정과, 상기 알루미늄합금을 양극산화하여 산화피막을 형성하는 1차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 바리어층화시키기 위한 2차 양극산화과정과, 상기 산화피막을 봉공하는 봉공과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 봉공과정에서는 파우더링 방지제가 첨가된 봉공액을 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 에칭과정 전에 상기 알루미늄합금의 표면을 마스킹잉크나 마스킹테이프를 사용하여 알루미늄합금의 표면 일부를 마스킹하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막의 제조방법.
4. 청구항1의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 알루미늄절연피막.

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