KR100568272B1

KR100568272B1 - 절연기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR100568272B1
Application number: KR1020030051043A
Authority: KR
Inventors: 김남열; 안교욱
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2006-04-05
Also published as: KR20050011966A

Abstract

본 발명은 슬러리를 성형시트로 제작한 후, 롤 등을 사용하여 소정의 압하력으로 상기 성형시트를 압연함으로써, 절연기판의 두께를 보다 얇게 만들 수 있는 절연기판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은, 절연재료 분말을 포함하는 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리를 성형시트로 성형하는 단계; 소정의 압하력을 갖는 두 개의 롤 사이로 상기 성형시트를 통과시켜, 상기 성형시트의 두께가 5 내지 50%가 되도록 상기 성형시트를 소정의 압하력으로 압연하는 단계; 상기 압연된 성형시트를 소정의 규격으로 절단하는 단계; 및 절단된 성형시트를 소성하여 절연기판으로 제조하는 단계를 포함하는 절연기판 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 슬러리를 성형시트로 제조한 후 상기 성형시트를 압연함으로써, 소형화된 전기, 전자소자에 적합한 얇은 두께의 절연기판의 구현을 가능하게 하는 효과가 있다.

절연기판, 성형시트, 슬러리, 캠버, 직각도, 평탄도, 압연, 세라믹

Description

절연기판의 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING INSULATION SUBSTRATE}

도 1은 종래의 절연기판 제조방법을 도시한 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 절연기판 제조방법을 도시한 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 일례에 따른 압연과정을 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 4는 종래의 절연기판 제조방법에 따라 제조된 절연기판과 본 발명에 따라 제조된 절연기판을 비교한 비교도이다.

도 5는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

30 : 성형시트 31 : 압연롤

본 발명은 전기, 전자 소자에 사용되는 절연기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 분말 등의 절연재료를 포함하는 슬러리를 성형시트로 제작한 후, 롤 등을 사용하여 소정의 압하력으로 상기 성형시트를 압연함으로써, 절연 기판의 두께를 보다 얇게 만들 수 있으며, 더불어 소성 후에 발생하는 캠버 및 직각도의 저하를 방지할 수 있는 절연기판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 절연기판은 전기, 전자소자에 사용되는 것으로, 도 1a에 도시된 바와 같이 먼저 세라믹분말 등의 원료를 용재와 혼합하여 슬러리를 제조하고(S11), 이어 성형기(coater)를 사용하여 상기 슬러리를 소정의 두께를 갖는 성형시트로 성형한다(S12). 이어 성형된 성형시트를 소정의 규격을 갖는 낱장의 성형시트로 분할한 후(S13), 분할된 성형시트를 적층하여 1000 내지 1500℃의 고온 소성과정을 거쳐 소성기판, 즉 절연기판을 제조하게 된다(S14).

최근, 전기, 전자 부품의 소형화 추세에 따라 보다 두께가 얇은 절연기판이 요구되고 있는 추세이다. 절연기판의 두께는 슬러리를 성형기를 통해 성형시트로 성형하는 과정에서 상기 성형시트의 두께에 의해 결정되므로, 성형시트를 보다 얇게 제조하는 것이 요구된다. 종래에, 상기 성형시트의 두께는 도 1b에 도시된 성형기의 헤드부의 갭(h)과, 상기 헤드부를 통과한 슬러리가 진행하는 속도 및 성형기의 온도 등에 의해 조절될 수 있다. 이러한 종래의 성형시트의 제조 공정에 따르면, 200㎛ 이하의 얇은 성형시트의 제조 시, 성형과정에서 시트의 표면에 크랙이 발생하고, 성형시트의 위치에 따라 두께의 편차가 심각해지는 문제가 있다. 따라서, 종래의 성형시트 제조 공정은 200㎛ 이하의 얇은 성형시트의 성형에는 적합하지 않은 문제가 있다.

또한, 도 1a를 통해 설명된 종래의 절연기판 제조방법을 통해 제조된 절연기판은 기판표면의 평탄도가 떨어지고, 소성 후 캠버가 발생하거나 직각도가 저하될 수 있다. 기판표면이 평탄하지 않고 굴곡이 있는 경우, 이 후 전기, 전자소자의 제조 시 표면에 페이스트 등을 인쇄할 때, 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 기판 자체가 휘는 캠버가 발생하거나, 직각도가 저하되어 기판의 형태가 직사각형의 형태를 갖추지 못하면, 이 후 전기, 전자소자의 제조 공정에서 기판을 사용할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 당 기술분야에서는 전기, 전자부품의 소형화 추세에 따른 두께가 얇은 기판을 제조하는 동시에, 기판 표면의 평탄도가 우수하고, 소성 이후에도 캠버 발생 및 직각도의 저하가 발생하는 않는 절연기판의 제조방법을 필요로 하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은, 전기, 전자소자의 제작에 사용되는 절연기판의 제조 시, 슬러리를 성형시트로 성형한 후 성형된 성형시트를 롤 등을 사용하여 소정의 압하력으로 압연함으로써, 보다 얇은 두께의 절연기판을 제조하고 더불어 제조되는 절연기판 표면의 평탄도를 증가시키고, 소성 후에도 캠버 및 직각도의 저하가 발생하지 않는 절연기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
절연재료 분말을 포함하는 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리를 성형시트로 성형하는 단계; 소정의 압하력을 갖는 두 개의 롤 사이로 상기 성형시트를 통과시켜, 상기 성형시트의 두께가 5 내지 50%가 되도록 상기 성형시트를 소정의 압하력으로 압연하는 단계; 상기 압연된 성형시트를 소정의 규격으로 절단하는 단계; 및 절단된 성형시트를 소성하여 절연기판으로 제조하는 단계를 포함하는 절연기판 제조방법.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 절연기판의 제조방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 절연기판의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 절연기판의 제조방법은, 먼저 세라믹 분말 등과 같은 절연재료와 이를 용해시키기 위한 용재와 이들의 결합을 위한 바인더 등을 혼합하여 슬러리를 제조한다(S21). 이어, 성형기(coater)를 이용하여 상기 제조된 슬러리를 성형시트로 성형한다(S22). 이 때, 성형기의 헤드부에서 갭 간격 설정을 통해 성형시트가 소정의 두께를 갖게 한 후, 슬러리 내의 용재를 증발시켜 편평한 평판 형태 의 성형시트를 형성한다.

이어, 성형기를 통해 성형된 상기 성형시트를 압연한다(S23). 성형시트를 압연하는 방법에는 여러 가지 방법이 있을 수 있으나, 성형기를 통해 성형된 성형시트는 슬러리의 양에 따라 끊임없이 연속적으로 성형되므로, 하중을 갖는 두 개의 롤 사이를 통과시켜 압연하는 롤압연 방식이 가장 바람직하다. 이와 같이 압연을 통해 두께가 보다 얇은 성형시트를 제조할 수 있게된다. 이어, 압연된 성형시트를 소정의 규격으로 절단한 후(S24), 절단된 복수개의 성형시트를 적재하여 소성하여(S25), 소성기판, 즉 전기, 전자소자에 사용될 수 있는 절연기판이 완성된다(S26).

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 절연기판의 제조방법의 가장 큰 특징은, 성형기를 통해 슬러리를 성형시트로 성형한 후, 압연과정을 통해 성형시트를 압연함으로써 보다 얇은 두께의 성형시트를 제조하는데 있다. 이와 같은 압연과정은 여러 가지 방법을 통해 구현될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 롤을 사용하여 성형시트를 압연하는 방법이 가장 바람직하다. 도 3을 참조하여 롤압연방식을 개략적으로 설명하면, 성형기를 통해 성형된 성형시트(30)는 소정의 압하력으로 회전하는 두 개의 롤(31) 사이를 통과하면서 압연된다. 이 때, 압연된 성형시트는 두루마리 형태로 권취될 수 있다. 상기의 롤을 이용한 롤압연 방식에서는 롤이 통과하는 성형시트에 가하는 압력인 압하력이 중요하다. 본 발명의 일실시형태로 사 용되는 롤압연방식에서, 롤(31)의 압하력은 1 내지 100kgf/cm²인 것이 바람직하다. 상기 범위는 통상적으로 형성되는 모든 종류의 성형시트에 적용될 수 있는 범위이다. 상기 롤(31)의 압하력은, 압연된 후의 성형시트의 두께가 압연되기 전의 성형시트의 두께의 5 내지 50%가 되도록 유지하는 것이 보다 바람직하다. 압연 후의 성형시트의 두께가 압연 전의 성형시트의 두께의 5% 미만인 경우에는 압연에 따른 효과가 작으며, 압연 후의 성형시트의 두께가 압연 전의 성형시트의 두께의 50%를 초과하면, 압연 중에 성형시트의 크랙 또는 찢어짐 등이 발생할 수 있다.

한편, 압연을 통해 성형시트의 폭이 증가할 수 있음을 고려하여, 롤(31)의 길이는 압연되기 전 성형시트의 폭의 2 내지 10배인 것이 바람직하다. 또한, 롤(31) 단면의 진원도는 3 내지 5㎛의 수준으로서, 압연 후 성형시트의 두께의 편차를 2㎛ 이하로 유지시킬 수 있는 정도가 바람직하다.

도 4는 종래의 절연기판 제조방법에 따라 제조된 절연기판과 본 발명에 따라 제조된 절연기판을 비교한 비교도이다. 기본적으로, 본 발명에 따른 절연기판의 제조방법에서 성형시트를 압연하는 공정에 의하면, 종래의 절연기판 제조방법에서 제조되는 성형시트보다 얇은 두께의 성형시트를 형성할 수 있으므로 보다 얇은 두께의 절연기판을 제조할 수 있게되어, 결과적으로 보다 소형화된 전기, 전자소자에 적합한 절연기판을 제공할 수 있다. 한편, 성형시트의 압연은 부가적으로, 절연기판 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있으며, 성형시트를 소성한 후 발생하는 캠버 및 직각도의 저하를 방지할 수 있다.

도 4a는 압연 전의 성형시트 단면의 입자 구조와 압연 후의 성형시트 단면의 입자구조를 비교한 것으로, 도 4a에 도시된 바와 같이 압연 전의 성형시트(41a) 단면의 입자 구조는 입자 사이의 간격이 큰 반면, 압연 후의 성형시트(41b) 단면의 입자 구조는 입자 사이의 간격이 매우 조밀하다. 이와 같이, 조밀한 구조의 입자구조를 갖는 성형시트는 소성공정을 거쳐 바인더 성분을 번 아웃 시킨 후에도 입자구조를 그대로 유지할 수 있기 때문에 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 캠버 또는 직각도의 저하가 발생하지 않는다.

도 4b를 참조하면, 종래의 절연기판 제조방법에 의해 제조된 절연기판(42a)은 내부의 입자 사이 간격이 크기 때문에, 소성 공정을 통해 입자 사이의 바인더 성분 등이 번 아웃되면 수축 작용에 의해 휨 현상 즉, 캠버가 발생하는 반면, 본 발명에 따라 제조된 절연기판(42b)은 입자 사이 간격이 조밀하기 때문에 수축 작용이 거의 발생하지 않아 캠버가 발생하지 않는다. 또한 도 4c를 참조하면, 종래의 절연기판 제조방법에 의해 제조된 절연기판(43a)은 상기한 수축작용에 의해, 단면에서 볼 때는 상기 캠버가 발생하고, 상부에서 볼 때에는 직각도가 저하되어 정확한 직사각형 형태가 유지되지 못한다. 반면, 본 발명에 의해 제조된 절연기판(43b)은 입자 사이 간격이 조밀하기 때문에 수축 작용이 거의 발생하지 않아 직사각형의 기판 형태를 유지할 수 있다.

더불어, 도 4d와 같이 종래의 방법에 의해 제조된 절연기판(44a)의 상하면은 굴곡 등에 의해 평탄하지 못한 반면, 본 발명에 의해 제조된 절연기판(44b)은 압연 을 통해 절연기판의 상하면의 굴곡 등을 제거하여 평탄한 상하면을 갖는다. 즉, 본 발명에 의해 제조된 절연기판은 우수한 평탄도를 갖게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 절연기판의 제조방법의 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 5a는 종래의 절연기판 제조방법에 따른 성형시트의 두께와 본 발명에 따른 성형시트의 두께를 비교한 그래프이다. 도 5a에 도시된 바와 같이 종래의 성형시트의 두께(51a)는 150 내지 200㎛가 그 최소 한계이나, 본 발명에 따른 성형시트의 두께(51b)는 50㎛까지 가능하여, 전기, 전자 소자의 소형화에 적합하다. 도 5b는 슬릿팅(slitting)된 각각의 성형시트로 제조된 절연기판의 평탄도를 비교한 그래프이다. 슬릿팅이란, 압연된 성형시트(종래에는 성형기를 통해 성형된 성형시트)를 소정의 규격으로 절단하는 단계에서 성형시트의 길이방향으로 먼저 절단하는 것을 말한다. 종래의 절연기판의 평탄도(52a)는 절연기판의 상하면에 굴곡이 많이 형성되어 평탄도가 높은 반면, 본 발명에 따른 절연기판(52b)은 압연을 통해 절연기판의 상하면이 평탄하게 압하되어 평탄도가 낮다. 이는 이후 절연기판을 사용하여 제조되는 전기, 전자소자의 특성을 향상시킬 수 있다.

도 5c는 슬릿팅된 각각의 성형시트로 제조된 절연기판의 캠버를 비교한 그래프이다. 종래의 절연기판의 캠버(53a)는 슬릿팅된 각각의 성형시트로 제조된 절연기판 모두 100㎛ 대의 캠버가 발생한 반면, 본 발명에 따른 절연기판의 캠버(53b)는 20 내지 30㎛로 종래에 비해 매우 향상되었음을 알 수 있다. 도 5d는 슬릿팅된 각각의 성형시트로 제조된 절연기판의 직각도를 비교한 그래프이다. 종래의 절연기판의 직각도(54a)는 슬릿팅된 각각의 성형시트로 제조된 절연기판 모두 약 60㎛ 내지 100㎛의 직각도 저하가 발생한 반면, 본 발명에 따른 절연기판의 캠버(53b)는 약 20㎛ 대의 직각도 저하로 종래에 비해 매우 향상되었다.

이와 같이, 본 발명에 따른 절연기판의 제조방법은, 소형 전기, 전자소자에 적합한 보다 얇은 절연기판을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 절연기판의 캠버 발생을 방지하고, 직각도의 저하를 감소시키며, 절연기판 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 슬러리를 성형시트로 제조한 후 상기 성형시트를 압연함으로써, 소형화된 전기, 전자소자에 적합한 얇은 두께의 절연기판의 구현을 가능하게 하는 효과가 있다. 더불어, 성형시트의 압연을 통해 성형시트 상하면에 발생하는 굴곡 등을 제거하여 제조되는 절연기판의 표면 평탄도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 성형시트의 압연을 통해 성형시트를 이루는 입자 사이의 간격을 조밀하게 함으로써 성형시트의 소성 이후 발생하는 캠버의 발생 및 직각도의 저하를 감소시키는 효과가 있다. 나아가, 이러한 평탄도의 향상, 캠버의 발생 감소 및 직각도의 저하 감소는 이후 절연기판을 이용하여 제조되는 전기, 전자소자의 특성을 향상시키는 우수한 효과가 있다.

Claims

절연재료 분말을 포함하는 슬러리를 제조하는 단계;

상기 슬러리를 성형시트로 성형하는 단계;

소정의 압하력을 갖는 두 개의 롤 사이로 상기 성형시트를 통과시켜, 상기 성형시트의 두께가 5 내지 50%가 되도록 상기 성형시트를 소정의 압하력으로 압연하는 단계;

상기 압연된 성형시트를 소정의 규격으로 절단하는 단계; 및

절단된 성형시트를 소성하여 절연기판으로 제조하는 단계를 포함하는 절연기판 제조방법.
삭제
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제1항에 있어서, 상기 롤의 압하력은,

1 내지 100kgf/cm²임을 특징으로 하는 절연기판 제조방법.