KR101005021B1 - 세라믹 부품요소 및 이를 이용한 세라믹 부품 - Google Patents
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Abstract
물리적 충격에 강한 세라믹 부품요소가 개시된다. 상기 부품요소는, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 한 면에 적층되는 탄성 접착제; 및 상기 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트를 포함한다.
세라믹 베이스, 탄성 접착제, 도전 시트, 금속 포일, 경화, FCCL, 물리적 충격
Description
본 발명은 세라믹 부품요소에 관한 것으로, 특히 본 외부로부터 인가되는 물리적 충격에 강한 세라믹 부품요소에 관한 것이다. 또한 경제성 있는 도전 시트와 신뢰성 있는 실링(sealing)이 제공된 세라믹 부품요소에 관련한다.
최근 전자 산업의 발전에 따라 전자기기의 크기는 소형화되고, 처리 속도는 빨라지고 있으며 처리 용량은 점점 커지고 있다. 이러한 전자기기의 고 기능화 요구에 따라 물리적 충격에 강한 세라믹 부품의 중요성이 커지고 있다.
이러한 세라믹 부품은 세라믹 기판의 표면에 금속층을 형성하여 제조된다. 예를 들어, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈 또는 이들이 포함되는 합금 등의 금속재료를 알루미나 기판 등의 표면에 스퍼터링 또는 도금 등의 방식으로 형성하는 방법과, 상기의 금속재료가 포함된 금속 페이스트를 세라믹 기판의 표면에 스크린 인쇄하여 형성하는 방법 또는 상기의 금속재료 구성된 금속 포일을 확산접합 등의 접합기술을 이용해서 세라믹 기판의 표면에 금속층을 형성하는 방법 등이 있다.
그러나, 상기의 방법으로 제조한 세라믹 부품들은 세라믹 기판과 금속층이 탄성적으로 접착되지 못하여 다음과 같은 문제점이 있다.
금속층을 스퍼터링 또는 도금에 의해 형성하는 경우, 금속층이 극히 얇은 두께로 형성되기 때문에 사용범위의 제한이 있고, 금속층을 두껍게 형성하기 위해서는 제조 비용이 증가한다.
또한, 금속층을 금속 페이스트의 인쇄에 의해 형성하는 경우, 전기저항을 낮추기 위해 제조 비용이 증가한다는 단점이 있다.
더욱이, 금속재료로 구성된 금속 포일을 접합하여 금속층을 형성하는 경우, 일정한 압력을 가해서 금속 포일을 세라믹 기판에 접합하기 때문에, 가압 중에 금속과 비교해서 취성(brittleness)이 강한 세라믹 기판이 파손되거나 금속 포일과 세라믹 기판이 분리되는 문제점이 있다.
한편, 종래기술로 공개특허 제2001-0071232호(명칭: 금속박/세라믹 접합재의 제조방법 및 금속박 적층 세라믹기판)에 따르면, 금속박의 피접합표면과 세라믹재의 피접합표면을 이온 에칭에 의해 활성화 및 청정화하고, 금속박의 피접합표면을 세라믹재의 피접합표면에 가압접합해서 금속박/세라믹 접합재를 형성하고 소정 치수로 절단해서 제조되는 금속박 적층 세라믹기판이 제시되어 있다.
이러한 종래의 금속박 적층 세라믹기판은 금속박의 피접합표면과 세라믹재의 피접합표면을 이온 에칭에 의해 활성화 및 청정화하여야 하는 공정을 거쳐야 하기 때문에 제조시간 및 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한 종래의 세라믹 기판과 세라믹 기판의 접착은 에폭시 수지 같은 탄성이 없는 접착제로 접합하여 외부의 충격으로부터 약하고 또한 외부와 실링이 잘 안 된 다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 탄성 접착제의 탄성을 이용하여 외부의 물리적 충격을 흡수할 수 있는 세라믹 부품요소를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 원가가 저렴하고 큰 허용 정격 전류를 가지며 전기전도성이 우수한 세라믹 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 도전 시트가 신뢰성 있게 접착 및 실링된 세라믹 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 세라믹 부품요소를 사용하여 다양한 용도에 적합한 세라믹 부품을 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 한 면에 적층되는 탄성 접착제; 및 상기 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트를 포함하는 세라믹 부품요소에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 세라믹 베이스는 사전에 소성된 세라믹 기판으로 압전 세라믹, 페라이트 등 자성 세라믹, 알루미나, 질화 알루미늄, 마그네시아 또는 저온 소성 세라믹(LTCC) 중의 어느 하나에 의해 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 탄성 접착제는 액상의 내열 실리콘 고무 페이스트가 경화에 의해 접착되어 형성된 내열 실리콘 고무일 수 있으며, 상기 탄성 접착제에는 도 전성 분말, 자성체 분말 또는 압전체 분말 중의 어느 하나가 포함될 수 있다.
바람직하게, 상기 도전 시트는 일정한 두께를 갖는 금속 포일 또는 금속 포일이 일체로 형성된 단면 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate: 연성 동박적층필름)일 수 있다.
또한, 상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제; 상기 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트; 및 상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하는 세라믹 부품에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 도전 시트 위에 형성된 커버 시트를 포함할 수 있다. 상기 커버 시트는 도전 시트를 외부 환경으로부터 보호하거나 또는 도전 시트에 부가적인 전기적 성능을 부여한다.
또한, 상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 표면에 적층되는 제 1 탄성 접착제; 상기 제 1 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 1 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 1 도전 시트; 상기 세라믹 베이스의 이면에 적층되는 제 2 탄성 접착제; 및 상기 제 2 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 2 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 2 도전 시트를 포함하는 세라믹 부품요소에 의해 달성된다.
또한, 상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 표면에 적층되는 제 1 탄성 접착제; 상기 제 1 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 1 탄성 접착 제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 1 도전 시트; 상기 세라믹 베이스의 이면에 적층되는 제 2 탄성 접착제; 상기 제 2 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 2 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 2 도전 시트; 및 상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 제 1 및 제 2 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하는 세라믹 부품에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 제 1 도전 시트 또는 제 2 도전 시트 위에 형성된 커버 시트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 도전 시트와 제 2 도전 시트는 동일한 재질로 이루어지고, 상기 제 1 탄성 접착제와 제 2 탄성 접착제는 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 동일한 재질로 이루어져야 열 팽창 계수 등이 동일하여 신뢰성 있는 접착과 실링 효과를 얻을 수 있다.
상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 한 면에 적층되는 제 1 탄성 접착제; 상기 제 1 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 1 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트; 상기 도전 시트 위에 적층되는 제 2 탄성 접착제; 및 상기 제 2 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 2 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 도전 시트에 탄성적으로 접착하는 세라믹 커버를 포함하는 세라믹 부품에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 세라믹 베이스와 세라믹 커버는 동일 재질에 의해 형성될 수 있다. 상기 세라믹 커버는 도전 시트를 물리적 또는 화학적으로 보호해 주는 역 할을 한다.
상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 한 면에 적층되는 탄성 접착제; 및 상기 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트를 포함하며, 상기 도전 시트는 하나 이상의 절연 간극에 의해 분리되는 세라믹 부품요소에 의해 달성된다.
또한, 상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제; 상기 탄성 접착제 위에 적층되고, 하나 이상의 절연 간극에 의해 분리되며, 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트; 상기 도전 시트 위에 적층되는 커버 시트; 및 상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며, 상기 분리된 각 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하는 세라믹 부품에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 절연 간극은 전기 기능성 물질로 채워질 수 있다. 상기 전기 기능성 물질은 자성, 압전 또는 유전 물질 중 선택되어 사용될 수 있다. 또한 바람직하게 폴리머에 혼합된 전기 기능성 파우더가 사용된다.
상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제; 상기 탄성 접착제 위에 적층되고, 하나 이상의 절연 간극에 의해 분리되며, 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트; 상기 도전 시트 위에 적층되는 커버 시트; 상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며, 상기 분리된 각 도전 시 트와 전기적으로 연결되는 외부전극; 및 상기 각 도전 시트를 전기적으로 연결하도록 상기 각 도전 시트에 걸쳐 형성된 보조 도전체를 포함하는 세라믹 부품에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 보조 도전체는 금속 포일, FCCL 또는 본딩 와이어 중의 어느 하나일 수 있다.
상기의 목적은, 세라믹 베이스; 상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제; 상기 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트; 및 상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하며, 상기 도전 시트를 절단하여 상기 도전 시트의 길이방향 중간 부분에 좁은 폭을 가진 브리지를 형성한 세라믹 부품에 의해 달성된다.
바람직하게, 브리지를 가로질러 상기 세라믹 베이스에 홈을 형성할 수 있다.
상기의 구조에 의하면, 탄성 접착제의 탄성에 의해 외부의 물리적 충격을 흡수할 수 있어 세라믹 베이스와 도전 시트가 물리적 충격에 의해 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도전 시트로 금속 포일을 사용함으로 제조 원가가 저렴하고 큰 허용 정격 전류를 가지며 전기전도성이 우수하다.
또한, 도전 시트가 탄성 접착제에 의해 신뢰성 있게 접착 및 실링된다.
또한, 상·하면의 구별이 가능하여 진공 픽업을 위한 릴 테이핑(Reel taping)이 용이하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
제 1
실시예
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세라믹 부품요소의 사시도이고, 도 2는 도 1에 표시된 A-A'선의 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 세라믹 부품요소(100)는 세라믹 베이스(10), 세라믹 베이스(10)의 표면에 적층되는 탄성 접착제(20), 및 탄성 접착제(20)를 개재하여 그 위에 접착되는 도전 시트(30)로 이루어진다.
(1) 세라믹 베이스(10)
세라믹 베이스(10)는, 예를 들어, 기판 형태로 성형되고 사전에 소성된 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 세라믹 베이스(10)는 저온 소성 세라믹(LTCC)기판, 알루미나 기판, 질화 알루미늄 기판, 페라이트 세라믹 기판 또는 압전 세라믹 기판 중 어느 하나일 수 있으며, 이들 중 충분한 기계적 강도 및 경제성을 고려하여 알루미나 기판이 사용되는 것이 바람직하다.
알루미나 기판의 세라믹 베이스(10)는 열전도율이 좋아 열에 의한 변형이 작고, 높은 기계적 강도를 가진다.
한편, 세라믹 베이스(10)는 세라믹 부품(100)의 사용목적에 따라 선택될 수 있는데, 가령 열전도율을 높이기 위해서는 질화 알루미늄 기판을, 전자파 노이즈를 감쇄시키기 위해서는 자성을 갖는 페라이트 세라믹 기판을, 그리고 압전 효과를 갖도록 하기 위해서는 압전 세라믹 기판을 선택하여 사용할 수 있다. 일 실시 예로서 세라믹 베이스(10)를 Ni-Mn 이 주성분인 페라이트 기판을 사용하면 도전 시트(30)에 흐르는 전류의 노이즈의 일부를 감쇄시켜 줄 수 있다.
세라믹 베이스(10)의 두께는 외부 전극을 갖고 표면 실장용 (SMD) 소형 칩 부품인 경우 0.2 내지 0.5㎜ 사이가 바람직하나, 정전 척과 같이 크기가 크거나 높은 기계적 강도가 요구되는 경우 이보다 더 두꺼워질 수 있다.
(2) 탄성 접착제(20)
탄성 접착제(20)는 탄성을 가지며 경화된 후 열에 의해 용융되지 않는 경화성 탄성 접착제로서, 액상의 탄성 접착제를 세라믹 베이스(10)의 표면에 캐스팅(casting) 또는 스크린 인쇄(screen printing) 등의 방법에 의해 일정한 두께로 도포한 후, 열 또는 습기에 의해 경화하여 형성한다. 한번 경화된 후 열에 의해 다시 용융되지 않으므로 솔더링 등의 높은 온도에서도 신뢰성 있는 접착을 유지한다.
탄성 접착제(20)의 두께는 0.03 내지 0.2㎜ 사이에서 형성될 수 있으며, 경화 후 경도가, 예를 들어, shore A 10 내지 50일 수 있다.
탄성 접착제(20)는 고유의 탄성에 의해 외부의 물리적 충격을 흡수할 수 있기 때문에, 외부의 물리적 충격에 의해 세라믹 베이스(10)와 도전 시트(30)가 분리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 탄성 접착제(20)는 방습 및 방수의 실링(sealing) 효과가 뛰어나며, 경화에 의해 탄성 접착하므로 신뢰성 있는 접착과 실링을 제공한다. 바람직하게 탄성 접착제(20)는 액상의 실리콘 고무 페이스트가 경화에 의해 접착 및 형성된 실리콘 고무 접착제일 수 있다. 따라서, 세라믹 베이스(10)와 도전 시트(30) 사이로 수분 및 기타 이물질이 침투되는 것을 확실하게 방지함으로써, 이로 인한 세라믹 베이스(10)와 도전 시트(30)의 분리를 방지할 수 있다. 더욱이, 도 8의 세라믹 커버(60)와 접착 시 신뢰성 있는 접착 및 실링을 경제성 있게 제공한다.
한편, 탄성 접착제(20)에는 선택적으로 도전성 분말이나 자성체 분말 또는 압전체 분말 중의 어느 하나 또는 두 가지 이상이 분산 혼합될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 분산 혼합된 기능성 분말에 의한 고유의 특성을 가질 수 있는바, 가령 전기적 또는 자기적 특성을 구비하도록 하거나 압전 특성을 구비하도록 할 수 있다.
(3) 도전 시트(30)
도전 시트(30)는 탄성 접착제(20)를 개재하여 그 위에 적층되며, 탄성 접착제(20)의 경화에 의해 세라믹 베이스(10)에 접착된다.
도전 시트(30)는 은이나 금, 구리, 알루미늄, 니켈, 철 또는 이들이 포함되는 합금 중 어느 하나로 형성된 금속 포일이거나, 또는 폴리이미드 필름의 일면에 금속 포일이 일체로 형성된 단면 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate: 연성 동박 적층필름)일 수 있다. 단면 FCCL 인 경우 금속 포일 대신에 도금 등에 의해 금속 층이 형성될 수 있다.
특히, 도전 시트(30)가 금속 포일인 경우, 금속 포일의 재료와 두께를 선택적으로 적용함으로써, 다양한 규격의 세라믹 부품(100)을 경제성 있게 제조할 수 있다. 또한, 금속 포일은 조직이 치밀하고 밀도가 높기 때문에 전기 전도도가 우수하며, 가격이 저렴하므로 세라믹 부품(100)을 저렴하게 제조할 수 있다.
바람직하게, 도전 시트(30)는 화학적 방법인 에칭에 의해 또는 기계적인 방법인 레이저 등에 의해 절연 이격을 갖도록 도전 패턴을 형성할 수 있다. 특히 도전 시트(30)가 FCCL인 경우 더 미세한 도전 패턴을 갖는데 용이하다.
또한, 도전 시트(30)의 두께는 허용 정격 전류 또는 열 팽창 계수 등을 고려하여 선택되며, 예를 들어, 0.003 내지 0.2㎜일 수 있다.
이 경우, 열 팽창 계수는 세라믹 베이스(10)가 제일 낮고 탄성 접착제(20)가 제일 높으나 탄성 접착제(20)는 탄성을 갖고 접착하므로 주변 환경 변화에 대응하여 신뢰성 있는 접착을 제공할 수 있다. 더욱이 탄성 접착제(20)에 열 전도성 파우더를 혼합하여 사용하는 경우 열 팽창 계수는 낮아진다.
한편, 도전시트(30) 위에는 내 부식성을 위하여 다른 금속층이 도금될 수 있다.
도 3은 도 1의 제 1 실시 예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 세라믹 부품(110)은 세라믹 부품요소(100)의 적어도 도전 시트(30)와 전기적으로 연결되도록 대향되는 양측에 형성된 외부전극(40)을 포함한다. 외부전극(40)은 니켈, 주석 등의 금속 페이스트를 사용한 디핑 공정에 의해 이루어지고 이는 통상의 기술이다.
이러한 구조에 의하면, 외부전극(40)을 솔더링함으로써 표면 실장이 가능한 세라믹 칩 부품으로 사용할 수 있다.
도 3a는 도 3의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 도전 시트(30)는 에칭 등에 의해 길이방향 중간 부분에 좁은 폭을 가진 브리지(32)를 형성한다. 이러한 구조에 의하면, 브리지(32)가 퓨즈 역할을 함으로써 과전류가 유입될 때 폭이 좁은 브리지(32)가 열에 의해 용융되어 끊어진다. 바람직하게, 브리지(32)를 가로질러 세라믹 베이스(10)에 홈(12)을 형성하여 용융된 브리지(32)가 홈(12)으로 낙하하도록 할 수 있다. 여기서, 도시되지는 않았지만, 도전 시트(30) 위에는 절연 보호막이 적층된다.
도 4는 도 3의 세라믹 부품의 다른 변형 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 세라믹 부품(120)은 세라믹 부품요소(100)의 도전 시트(30) 위에 적층되는 커버 시트(50)를 포함한다. 여기서, 커버 시트(50)는 도전 시트(30)의 표면상에 형성된다.
커버 시트(50)의 재질은 세라믹 부품(120)의 용도에 맞게 선택되어 사용될 수 있다. 즉, 커버 시트(50)는 도전 시트(30)를 외부 환경으로부터 보호할 목적으로 사용하거나 또는 도전 시트(30)에 추가적인 전기 기능을 부여하기 위해 사용된다. 예를 들어, 세라믹 부품(120)이 전류 센서용 칩 부품 또는 칩 퓨즈로 사용되는 경우, 커버 시트(50)는 에폭시 수지 같은 내열 폴리머 수지로 형성될 수 있고, 세라믹 부품(120)이 탄성 전기접촉단자로 사용되는 경우, 커버 시트(50)는 전기 전도성 고무 같은 일정한 두께를 갖는 전기전도성 내열 탄성고무로 형성될 수 있다. 또한, 세라믹 부품(120)이 노이즈를 감쇄시키는 전류 센서용 부품으로 사용되는 경우, 페라이트 분말이 섞인 내열 폴리머 수지로 형성될 수 있다. 상기 커버 시트(50)는 인쇄 또는 디스펜싱 공정에 의해 형성될 수 있다.
제 2
실시예
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소(200)의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소(200)는 세라믹 베이스(10)와 세라믹 베이스(10)의 표면에 적층되는 제 1 탄성 접착제(20)와, 제 1 탄성 접착제(20) 위에 접착되는 제 1 도전 시트(30)와, 세라믹 베이스(10)의 이면에 적층되는 제 2 탄성 접착제(21) 및 제 2 탄성 접착제(21) 아래에 접착되는 제 2 도전 시트(31)로 구성된다.
이때, 제 1 및 제 2 탄성 접착제(20, 21)는 실리콘 고무 접착제일 수 있으며, 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 및 제 2 도전시트(30, 31)는 금속 포일 또는 FCCL이 선택적으로 사용될 수 있으며, 동일한 것으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 도 5의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 세라믹 부품(210)은 세라믹 부품요소(200)의 적어도 제 1 및 제 2 도전 시트(30, 31)와 전기적으로 연결되도록 대향되는 양측에 형성된 외부전극(40)을 포함한다.
도 7은 도 6의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 세라믹 부품(220)은 세라믹 부품요소(200)의 제 1 도전 시트(30) 위에 적층되는 커버 시트(50)를 포함한다. 이 예에서는 커버 시트(50)가 제 1 도전 시트(30) 위에 적층되는 것을 나타낸다. 여기서, 커버 시트(50)는 도전 시트(30)의 표면상에 접합되어 형성된다.
상기와 같이, 커버 시트(50)의 재료는 세라믹 부품(220)의 용도에 맞게 선택되어 사용될 수 있다.
제 3
실시예
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세라믹 부품요소(300)의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세라믹 부품요소(300)는 세라믹 베이스(10)와 세라믹 베이스(10)의 표면에 적층되는 제1 탄성 접착제(20)와, 제 1 탄성 접착제(20) 위에 접착되는 도전 시트(30)와, 도전 시트(30) 위에 적층되는 제 2 탄성 접착제(23) 및 제 2 탄성 접착제(23) 위에 접착되는 세라믹 커버(60)로 이루어진다.
바람직하게, 세라믹 베이스(10)와 세라믹 커버(60)의 가장자리에 인접하는 부분에는 도전 시트(30)가 존재하지 않아 세라믹 베이스(10)와 세라믹 커버(60)가 제 1 또는 제 2 탄성 접착제(20)에 의해 직접 접착되어 도전 시트(30)를 외부 환경으로부터 보호하게끔 실링된다.
이때 내부에 위치한 도전 시트(30)는 세라믹 베이스(10) 또는 세라믹 커버(60)에 형성된 구멍(미도시) 이나 관통공(미도시)에 의해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 제 1 및 제 2 탄성 접착제(20, 23)는 실리콘 고무 접착제일 수 있으며, 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 즉 동일한 재료를 사용해야 열 팽창 계수 등이 동일하여 신뢰성 있는 접착과 실링이 가능하다.
또한, 세라믹 베이스(10)와 세라믹 커버(60)는 저온 소성 세라믹(LTCC)기판, 알루미나 기판, 질화 알루미늄 기판, 페라이트 세라믹 기판 또는 압전 세라믹 기판 중 어느 하나일 수 있으며, 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 동일한 재료를 사용해야 열 팽창 계수 등이 동일하여 신뢰성 있는 전기적 성능을 갖는다.
제 4
실시예
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)는 세라믹 베이스(10)와 세라믹 베이스(10)의 표면에 적층되는 탄성 접착제(25)와, 탄성 접착제(25) 위에 접착되며 하나 이상의 절연 간극(36)에 의해 분리되는 도전 시트(35)로 이루어진다.
탄성 접착제(25)는 탄성을 가지며 경화된 후 또 다시 열에 의해 용융되지 않 는 경화성 탄성 접착제로서, 액상의 탄성 접착제가 세라믹 베이스(10)의 표면에 캐스팅 또는 스크린 인쇄 등의 방법에 의해 일정한 두께로 도포된 후, 열 또는 습기에 의해 경화되어 형성된다. 바람직하게 작업 속도를 향상시키기 위하여 열 경화성이다.
탄성 접착제(25)는 접착 및 실링(sealing) 효과가 뛰어나며, 탄성 및 내열성을 갖는 내열 실리콘 고무 접착제일 수 있다. 탄성 접착제(25)의 두께는 0.03 내지 0.2㎜ 사이에서 형성될 수 있다.
한편, 탄성 접착제(25)에는 선택적으로 도전성 분말이나 자성체 분말 또는 압전체 분말 중의 어느 하나 또는 두 가지 이상을 분산 혼합할 수 있다.
도전 시트(35)는 탄성 접착제(25)의 상부에 적층되고 탄성 접착제(25)의 경화에 의해 접착되며, 하나 이상의 절연 간극(36)에 의해 분리될 수 있다.
절연 간극(36)은, 가령 도전 시트(35)가 탄성 접착제(25)의 경화에 의해 접착된 후 다이싱 쏘(dicing saw)와 같은 기계적 가공에 의해 형성되거나, 에칭과 같은 화학적 가공에 의해 형성될 수 있다. 또한 FCCL 인 경우 사전에 에칭 등에 의해 절연 간극을 형성할 수 있다.
이와 같은 도전 시트(35)는 은이나 금, 구리, 알루미늄, 니켈, 철 또는 이들이 포함되는 합금 중 어느 하나로 형성된 금속 포일 또는 폴리이미드 필름의 일면에 금속층이 일체로 형성된 FCCL이 선택적으로 사용될 수 있으며, 그 두께는 허용 전류 용량 및 열 팽창 계수 등에 맞게 선택되며 작업성을 고려하여 예를 들어, 0.003 내지 0.20㎜일 수 있다.
도 10은 도 9의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 세라믹 부품(410)은 세라믹 부품요소(400)의 분리된 도전 시트(35)와 각각 전기적으로 연결되도록 대향되는 양측에 형성된 외부전극(40)과, 도전 시트(35)에 적층되는 커버 시트(50)를 포함한다.
또한, 분리된 도전 시트(35) 사이의 절연 간극(36)의 내부는 폴리머 수지와 전기 기능성 파우더가 혼합된 전기 기능성 물질(37)로 채워질 수 있다. 이 경우 세라믹 부품(410)의 전기적 특성은 전기 기능성 물질(37)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 액상의 에폭시에 전도성 파우더를 혼합한 전기 저항을 갖는 전기 기능성 물질(37)을 절연 간극(36)에 인쇄 또는 디스펜싱 방식에 의해 형성하는 경우 발열 세라믹 부품을 제조할 수 있다.
도 11은 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 다른 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 세라믹 부품(420)은 세라믹 부품요소(400)의 분리된 도전 시트(35)와 각각 전기적으로 연결되도록 대향되는 양측에 형성된 외부전극(40)과, 도전 시트(35)에 적층되는 커버 시트(50)를 포함한다.
또한, 각 도전 시트(35)를 전기적으로 연결하도록 각 도전 시트(35)에 걸쳐 형성된 보조 도전체(38)를 포함한다.
여기서, 보조 도전체(38)는 도전 시트(35)보다 융점이 낮은 재질 또는 얇은 두께를 갖는 금속 포일, FCCL 또는 본딩 와이어가 사용될 수 있다. 또는 보조 도전 체(38)로는 전기 저항이 높아 발열을 하는 금속 포일이 사용될 수 있다.
일 예로, 이와 같은 구조에 의하면, 세라믹 부품(420)은 인쇄회로기판(PCB) 등에 솔더 크림에 의해 표면 실장된 경우, 세라믹 부품(420)으로 과전압 및 과전류가 유입되면 보조 도전체(38)가 녹으면서 전기적으로 단락된다. 따라서, 과전압 및 과전류의 유입을 차단하여 회로를 보호할 수 있는 세라믹 퓨즈로 사용이 가능하다.
세라믹 부품의 제조
이하, 본 발명에 따른 세라믹 부품의 제조방법에 대해 설명한다. 설명의 편의상 도 3의 세라믹 부품(110)을 참조하여 설명한다.
폭과 길이 및 두께가, 예를 들어, 80㎜ × 80㎜ × 0.03㎜인 사전에 소성된 세라믹 베이스(10)인 알루미나 기판 위에 사전에 준비한 액상의 탄성고무 페이스트, 즉 경화 후 탄성 접착제(20)를 캐스팅 또는 스크린 인쇄에 의해 약 0.1㎜ 두께로 도포한다.
여기서, 세라믹 베이스(10)의 두께가 너무 두꺼우면 이후의 절단 공정에서 절단하기 어렵고 너무 얇으면 이후 공정에서 부러질 수 있다. 또한, 탄성 접착제(20)의 도포 두께가 너무 두꺼우면 경화시간이 길어질 수 있으며, 너무 얇으면 외부의 물리적 충격에 약하고 외부와 실링이 불안전하며 또한 도전 시트와의 접착력 약해질 수 있다.
바람직하게, 액상의 탄성고무 페이스트는 액상의 내열 실리콘고무 페이스트이고 필요에 의해 압전, 자성 또는 유전체 파우더가 혼합된 실리콘고무 페이스트 일 수 있다.
다음, 세라믹 베이스(10) 위에 도포된 탄성고무 페이스트(20) 위에 도전 시트(30)를 적층하고 일정하고 균일한 힘을 가하면서 접착시킨다. 이때, 도전 시트(30)는 탄성 고무 페이스트(20)가 도포되는 즉시 적층되는 것이 바람직하다.
여기서, 탄성 접착제(20)의 두께 균일성 및 신뢰성 있는 접착 등을 위하여 일정한 무게와 평탄도를 갖는 지그(zig)를 탄성고무 페이스트(20)가 경화하는 과정 동안 도전 시트(30) 위에 올려놓는다. 가해지는 압력과 경화 조건은 탄성고무 페이스트의 재료, 점도 등에 의해 조정된다.
만일 도전 시트(30)가 단면 FCCL인 경우 금속층이 형성된 부위가 외부로 노출되게 한다.
상기한 바와 같이, 탄성 접착제(20)의 경화는 열, 습기 또는 자외선에 의해 이루어질 수 있으나 경제성을 고려하여 열 경화가 바람직하다.
바람직하게 상기 경화 공정은 등온 등수압에서 이루어진다
가령, 탄성고무 페이스트(20)를 160℃ 내지 260℃의 경화로(curing oven)에 넣어 약 5분 동안 열 경화시키면, 탄성고무 페이스트(20)가 경화되면서 세라믹 베이스(10)와 도전 시트(30)가 신뢰성 있게 접착되면서 고상의 탄성 접착층(20)으로 된다.
이와 같이 경화에 의해 접착되고 형성된 탄성 접착제(20)는 세라믹 베이스(10)와 도전 시트(30) 또는 세라믹 베이스(10)와 세라믹 커버(60)를 탄성 접착시키고, 더욱이 이후 공정에서 제공되는 열에 의해 다시 용융되지 않으므로 보다 신 뢰성 있는 접착을 제공해 준다.
이후, 도 9의 절연 이격(36)을 레이저나 다이싱 소(dicing saw) 등을 이용하거나 에칭 공정을 통하여 형성할 수 있다.
다음, 도전 시트(30) 위에 커버 시트(50)를 형성한다.
커버 시트(50)는 절연 내열 폴리머 수지, 전기 전도성 내열 탄성고무 또는 절연 내열 폴리머 수지에 전기전도성 금속분말 또는 페라이트 분말이 혼합된 전기 기능성 내열 폴리머 수지에 의해 형성될 수 있으며, 상기한 바와 같이, 도전 시트(30)의 표면에 커버 시트(50)를 형성한 후 경화에 의해 접착하여 형성한다.
이어, 도전 시트(30)를 외부와 전기적으로 연결하기 위해 세라믹 베이스(10)의 대향되는 양측에 외부전극(40)을 니켈이나 은 페이스트를 사용하여 디핑(dipping) 공정을 통해 형성한다. 이는 통상의 외부전극(40) 형성 공정이다.
상기한 바와 같이, 커버 시트(50)와 외부전극(40)은 세라믹 부품(110)의 용도에 따라 선택될 수 있다.
이후, 칩 절단기(chip cutter)나 레이저 등을 이용하여 가로 방향 및 세로 방향으로 원하는 치수로 절단한다. 예를 들어 칼날 자동절단기를 사용하여 폭과 길이가 2㎜ ×1.2㎜로 절단할 수 있다.
이와 같이 제조된 외부전극(40)을 갖는 표면실장(SMT)가 가능한 세라믹 부품(110)은 매우 낮은 전기저항을 갖는 전류센서(Current sensor)로 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세라믹 부품요소(100)의 사시도이다.
도 2는 도 1에 표시된 A-A'선의 단면도이다.
도 3은 도 1의 제 1 실시예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.
도 3a는 도 3의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.
도 4는 도 3의 세라믹 부품의 다른 변형 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소(200)의 단면도이다.
도 6은 도 5의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.
도 7은 도 6의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세라믹 부품요소(300)의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)의 단면도이다.
도 10은 도 9의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.
도 11은 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 다른 예를 나타낸다.
Claims (21)
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- 세라믹 베이스;상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제;상기 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트; 및상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하며,상기 탄성 접착제에 의해 상기 세라믹 베이스와 상기 도전 시트가 외부로부터의 물리적 충격에 의해 분리되는 것이 방지되고, 상기 외부전극에 의해 표면실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 청구항 6에 있어서,상기 도전 시트 위에 형성된 커버 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 세라믹 베이스;상기 세라믹 베이스의 표면에 적층되는 제 1 탄성 접착제;상기 제 1 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 1 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 1 도전 시트;상기 세라믹 베이스의 이면에 적층되는 제 2 탄성 접착제; 및상기 제 2 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 2 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 2 도전 시트를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 탄성 접착제에 의해 상기 세라믹 베이스와 상기 제 1 및 제 2 도전 시트가 외부로부터의 물리적 충격에 의해 분리되는 것이 방지되고, 상기 제 1 도전 시트와 제 2 도전 시트는 동일한 재질로 이루어지고, 상기 제 1 탄성 접착제와 제 2 탄성 접착제는 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 세라믹 베이스;상기 세라믹 베이스의 표면에 적층되는 제 1 탄성 접착제;상기 제 1 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 1 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 1 도전 시트;상기 세라믹 베이스의 이면에 적층되는 제 2 탄성 접착제;상기 제 2 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 2 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 제 2 도전 시트; 및상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 제 1 및 제 2 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하며,상기 제 1 및 제 2 탄성 접착제에 의해 상기 세라믹 베이스와 상기 제 1 및 제 2 도전 시트가 외부로부터의 물리적 충격에 의해 분리되는 것이 방지되고, 상기 외부전극에 의해 표면실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 청구항 9에 있어서,상기 제 1 도전 시트 위에 형성된 커버 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 삭제
- 세라믹 베이스;상기 세라믹 베이스의 한 면에 적층되는 제 1 탄성 접착제;상기 제 1 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 1 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트;상기 도전 시트 위에 적층되는 제 2 탄성 접착제; 및상기 제 2 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 제 2 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 도전 시트에 탄성적으로 접착하는 세라믹 커버를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 탄성 접착제에 의해 상기 세라믹 베이스와 상기 제 1 및 제 2 도전 시트가 외부로부터의 물리적 충격에 의해 분리되는 것이 방지되고,상기 세라믹 베이스와 세라믹 커버는 동일 재질이며, 압전 세라믹, 자성 제라믹, 알루미나, 질화 알루미늄, 마그네시아 또는 저온 소성 세라믹(LTCC) 중의 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 삭제
- 삭제
- 세라믹 베이스;상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제;상기 탄성 접착제 위에 적층되고, 하나 이상의 절연 간극에 의해 분리되며, 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트;상기 도전 시트 위에 형성된 커버 시트; 및상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며, 상기 분리된 각 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하며,상기 탄성 접착제에 의해 상기 세라믹 베이스와 상기 도전 시트가 외부로부터의 물리적 충격에 의해 분리되는 것이 방지되고, 상기 외부전극에 의해 표면실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 청구항 15에 있어서,상기 절연 간극은 폴리머 수지에 혼합된 전기 기능성 파우더로 채워지는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 세라믹 베이스;상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제;상기 탄성 접착제 위에 적층되고, 하나 이상의 절연 간극에 의해 분리되며, 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트;상기 도전 시트 위에 적층되는 커버 시트;상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며, 상기 분리된 각 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극; 및상기 각 도전 시트를 전기적으로 연결하도록 상기 각 도전 시트에 걸쳐 형성되는 보조 도전체를 포함하며,상기 탄성 접착제에 의해 상기 세라믹 베이스와 상기 도전 시트가 외부로부터의 물리적 충격에 의해 분리되는 것이 방지되고, 상기 외부전극에 의해 표면실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 청구항 17에 있어서,상기 보조 도전체는 금속 포일, FCCL(Flexible Copper Clad Laminate: 연성 동박 적층필름) 또는 본딩 와이어 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 세라믹 베이스;상기 세라믹 베이스의 표면 또는 이면 중 적어도 어느 한 면에 적층되는 탄성 접착제;상기 탄성 접착제 위에 적층되며 상기 탄성 접착제의 경화에 의해 상기 세라믹 베이스와 탄성적으로 접착하는 도전 시트;상기 도전 시트 위에 형성된 절연 보호막; 및상기 세라믹 베이스의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하며,상기 탄성 접착제에 의해 상기 세라믹 베이스와 상기 도전 시트가 외부로부터의 물리적 충격에 의해 분리되는 것이 방지되고,상기 도전 시트를 절단하여 상기 도전 시트의 길이방향 중간 부분에 좁은 폭을 가진 브리지가 형성되며,상기 외부전극에 의해 표면실장에 의한 리플로우 솔더링이 가능한 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
- 청구항 19에 있어서,상기 브리지를 가로질러 상기 세라믹 베이스에 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
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| KR20170109315A (ko) * | 2016-03-21 | 2017-09-29 | 조인셋 주식회사 | 탄성을 갖는 서미스터 어셈블리 |
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| KR200400977Y1 (ko) * | 2005-06-25 | 2005-11-15 | 조인셋 주식회사 | 열경화 이방 도전성 접착필름 |
| JP2006049671A (ja) | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nec Tokin Corp | 圧電トランス部品 |
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2008
- 2008-08-22 KR KR1020080082424A patent/KR101005021B1/ko active IP Right Grant
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