KR101288138B1 - A device for sintering a ceramic board and a method of sintering a ceramic board by using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 기판 소성 장치 및 이를 이용한 세라믹 기판 소성 방법에 관한 것으로, 본 발명은 소성 세터; 상기 소성 세터의 주변에 배치되며, 상기 소성 세터의 두께보다 큰 두께를 갖는 미소성 세라믹 지주; 및 상기 소성 세터와 일정 간격을 형성하며, 상기 미소성 세라믹 지주 상에 배치되는 세라믹 기판;을 포함하는 세라믹 기판 소성 장치 및 이를 이용한 세라믹 기판 소성 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 세라믹 기판보다 수축율이 큰 세라믹 지주와 소성 가압판을 사용하여 대형 세라믹 기판을 가압 소성함으로써 휨 없이 소성할 수 있다.The present invention relates to a ceramic substrate firing apparatus and a ceramic substrate firing method using the same, the present invention is a firing setter; An unbaked ceramic post disposed around the firing setter and having a thickness greater than that of the firing setter; And a ceramic substrate formed at a predetermined distance from the firing setter and disposed on the unbaked ceramic support.
According to the present invention, by pressing and firing a large ceramic substrate using a ceramic support and a firing pressing plate having a larger shrinkage than that of the ceramic substrate, it can be baked without bending.
Description
본 발명은 세라믹 기판 소성 장치 및 이를 이용한 세라믹 기판 소성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 세라믹 기판의 탈바인더를 원활하게 할 수 있는 세라믹 기판 소성 장치 및 이를 이용한 세라믹 기판 소성 방법을 제공한다.The present invention relates to a ceramic substrate firing apparatus and a ceramic substrate firing method using the same, and more particularly, to a ceramic substrate firing apparatus capable of smoothing a binder of a large ceramic substrate and a ceramic substrate firing method using the same.
최근, 전자부품 영역에 있어서 점차 소형화 추세가 강화, 지속됨에 따라 전자부품의 정밀화, 미세 패턴화 및 박막화를 통한 소형 모듈 및 기판이 개발되고 있다.
Recently, as the miniaturization trend in the electronic component area is gradually strengthened and continued, small modules and substrates have been developed through precision, fine patterning, and thinning of electronic components.
그러나, 통상 사용되는 인쇄회로기판(Printed circuit board, PCB)을 소형화된 전자부품에 이용할 경우, 사이즈의 소형화, 고주파 영역에서의 신호손실 및 고온 고습시의 신뢰성 저하와 같은 단점이 발생하였다.
However, when a commonly used printed circuit board (PCB) is used in a miniaturized electronic component, there are disadvantages such as miniaturization in size, signal loss in a high frequency region, and reliability deterioration at high temperature and high humidity.
이러한 단점을 극복하기 위하여 PCB 기판이 아닌, 세라믹 및 글라스를 이용한 기판이 사용되고 있다.
In order to overcome these disadvantages, substrates using ceramics and glass, rather than PCB substrates, are used.
세라믹-글래스를 이용한 다층 세라믹 기판은 3차원 구조의 회로 구현 및 캐비티(cavity)의 형성이 가능하므로, 높은 설계 유연성을 가지며, 다양한 기능의 소자를 내장할 수 있다.
Multilayer ceramic substrates using ceramic-glass can implement circuits of three-dimensional structure and form cavities, and thus have high design flexibility and can embed various functional devices.
또한, 희생 구속층 등을 사용하여 평면 방향 무수축 소성이 가능한 장점이 있어, 치수 정밀도가 향상된 대면적 기판 등으로 응용이 확대되어 품질 및 생산 효율을 높이려는 연구가 계속되고 있다.
In addition, there is an advantage that the non-shrinkage plasticity in the planar direction using a sacrificial restraint layer, etc., the application is expanded to a large area substrate with improved dimensional accuracy, etc., and the research to improve the quality and production efficiency continues.
그러나, 대면적 기판은 포함된 바인더의 양 자체가 많을 뿐 아니라, 기판 내부의 바인더가 밖으로 빠져나오기 어렵고 기판 무게에 의해 기판 하부가 세터와 밀착되어 탈바인더를 위한 통로가 부족한 문제가 있다.
However, the large-area substrate has not only a large amount of the binder itself, but also a problem that the binder inside the substrate is hard to come out and the lower part of the substrate is in close contact with the setter due to the weight of the substrate.
탈바인더가 충분히 일어나지 못하면 소성 시 기판에 크랙이 발생할 수 있고, 불균일 수축에 의해 기판이 변형되기 쉽다.
If debinding does not occur sufficiently, cracks may occur in the substrate during firing, and the substrate is likely to be deformed by non-uniform shrinkage.
따라서, 대면적 기판의 소성 시 탈바인더가 원활하게 진행될 수 있도록 하는 공법이 요구되는 실정이다.Therefore, there is a need for a method of allowing a binder to proceed smoothly when firing a large area substrate.
본 발명은 대형 세라믹 기판의 탈바인더를 원활하게 할 수 있는 세라믹 기판 소성 장치 및 이를 이용한 세라믹 기판 소성 방법을 제공한다.The present invention provides a ceramic substrate firing apparatus capable of smoothing the binder removal of a large ceramic substrate, and a ceramic substrate firing method using the same.
본 발명의 일 실시형태는 소성 세터; 상기 소성 세터의 주변에 배치되며, 상기 소성 세터의 두께보다 큰 두께를 갖는 미소성 세라믹 지주; 및 상기 소성 세터와 일정 간격을 형성하며, 상기 미소성 세라믹 지주 상에 배치되는 세라믹 기판;을 포함하는 세라믹 기판 소성 장치를 제공한다.
One embodiment of the invention the firing setter; An unbaked ceramic post disposed around the firing setter and having a thickness greater than that of the firing setter; And a ceramic substrate having a predetermined distance from the firing setter and disposed on the unbaked ceramic support.
상기 미소성 세라믹 지주는 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 큰 두께를 가지며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 작은 두께를 가질 수 있다.
The unbaked ceramic support may have a thickness greater than the thickness of the firing setter in a plasticizing step, and may have a thickness smaller than the thickness of the firing setter in a firing process step.
또한, 상기 세라믹 기판은 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터와 서로 이격되어 있으며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터와 접할 수 있다.
In addition, the ceramic substrate may be spaced apart from the firing setter in a plasticization step, and may contact the firing setter in a firing step.
상기 가소 공정 단계는 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행될 수 있으며, 상기 소성 공정 단계는 500℃ 이상의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
The calcining process step may be performed at a temperature range of less than 500 ° C., and the firing process step may be performed at a temperature range of 500 ° C. or more.
상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판과 동일한 재질일 수 있으며, 상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판보다 융점이 낮은 재질일 수 있다.
The unbaked ceramic post may be made of the same material as the ceramic substrate, and the unbaked ceramic post may be made of a material having a lower melting point than the ceramic substrate.
상기 미소성 세라믹 지주는 저온 소성을 유발하는 촉매 및 글라스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
The unbaked ceramic support may include one or more selected from the group consisting of a catalyst and a glass that cause low temperature firing.
상기 미소성 세라믹 지주는 난소결성 분말층을 포함할 수 있다.
The unbaked ceramic post may comprise an sinterable powder layer.
상기 난소결성 분말층은 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면에 배치될 수 있으며, 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면 및 중간에 배치될 수 있다.
The non-sinterable powder layer may be disposed on the upper and lower surfaces of the unbaked ceramic pillars, and may be disposed on the upper and lower surfaces and the middle of the unbaked ceramic pillars.
상기 미소성 세라믹 지주는 두께 방향 수축율이 15% 이상일 수 있으며, 상기 소성 세터는 기공율이 10% 이하일 수 있다.
The unbaked ceramic pillar may have a thickness shrinkage of 15% or more, and the calcining setter may have a porosity of 10% or less.
상기 세라믹 기판 소성 장치는 상기 소성 세터의 하부에 배치되며, 상기 소성 세터보다 큰 면적을 가지는 소성 세터를 더 포함할 수 있다.
The ceramic substrate firing apparatus may further include a firing setter disposed under the firing setter and having a larger area than the firing setter.
한편, 본 발명의 다른 실시형태는 소성 세터 및 세라믹 기판을 마련하는 단계; 상기 소성 세터의 두께보다 두께가 큰 미소성 세라믹 지주를 마련하는 단계; 상기 소성 세터의 주변에 상기 세라믹 기판과 상기 소성 세터가 일정 간격을 갖도록 상기 미소성 세라믹 지주를 위치시키는 단계; 및 상기 세라믹 기판을 상기 미소성 세라믹 지주 상부에 위치시키는 단계;를 포함하는 세라믹 기판 소성 방법을 제공한다.
On the other hand, another embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a firing setter and a ceramic substrate; Providing an unbaked ceramic support having a thickness greater than the thickness of the firing setter; Placing the unbaked ceramic support around the firing setter such that the ceramic substrate and the firing setter have a predetermined distance; And placing the ceramic substrate on the unbaked ceramic support.
상기 미소성 세라믹 지주는 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 큰 두께를 가지며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 작은 두께를 가질 수 있다.
The unbaked ceramic support may have a thickness greater than the thickness of the firing setter in a plasticizing step, and may have a thickness smaller than the thickness of the firing setter in a firing process step.
또한, 상기 세라믹 기판은 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터와 서로 이격되어 있으며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터와 접할 수 있다.
In addition, the ceramic substrate may be spaced apart from the firing setter in a plasticization step, and may contact the firing setter in a firing step.
상기 가소 공정 단계는 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행될 수 있으며, 상기 소성 공정 단계는 500℃ 이상의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
The calcining process step may be performed at a temperature range of less than 500 ° C., and the firing process step may be performed at a temperature range of 500 ° C. or more.
상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판과 동일한 재질일 수 있으며, 상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판보다 융점이 낮은 재질일 수 있다.
The unbaked ceramic post may be made of the same material as the ceramic substrate, and the unbaked ceramic post may be made of a material having a lower melting point than the ceramic substrate.
상기 미소성 세라믹 지주는 저온 소성을 유발하는 촉매 및 글라스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
The unbaked ceramic support may include one or more selected from the group consisting of a catalyst and a glass that cause low temperature firing.
상기 미소성 세라믹 지주는 난소결성 분말층을 포함할 수 있다.
The unbaked ceramic post may comprise an sinterable powder layer.
상기 난소결성 분말층은 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면에 배치될 수 있으며, 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면 및 중간에 배치될 수 있다.
The non-sinterable powder layer may be disposed on the upper and lower surfaces of the unbaked ceramic pillars, and may be disposed on the upper and lower surfaces and the middle of the unbaked ceramic pillars.
상기 미소성 세라믹 지주는 두께 방향 수축율이 15% 이상일 수 있으며, 상기 소성 세터는 기공율이 10% 이하일 수 있다.
The unbaked ceramic pillar may have a thickness shrinkage of 15% or more, and the calcining setter may have a porosity of 10% or less.
상기 세라믹 기판 소성 장치는 상기 소성 세터의 하부에 배치되며, 상기 소성 세터보다 큰 면적을 가지는 소성 세터를 더 포함할 수 있다.The ceramic substrate firing apparatus may further include a firing setter disposed under the firing setter and having a larger area than the firing setter.
본 발명에 따르면 대면적의 두꺼운 세라믹 기판의 소성 시 상하 및 좌우 전면을 통해 탈바인더가 가능하므로 세라믹 기판의 소성 후 품질이 향상될 수 있다.
According to the present invention, since the binder can be removed through upper, lower, left and right fronts when firing a large-area thick ceramic substrate, the quality after firing the ceramic substrate can be improved.
특히, 본 발명에 따르면 소성 전에는 세라믹 기판의 하부와 소성 세터가 접촉하지 않도록 하여 가소 시 탈바인더의 통로를 확보하고, 소성 과정에서는 소성 지주가 소성 세터보다 높이가 낮아짐으로써 세라믹 기판이 소성 세터 위에 안착된 채 소결되도록 함으로써, 세라믹 기판의 품질이 향상될 수 있다. Particularly, according to the present invention, the lower part of the ceramic substrate does not come into contact with the firing setter before firing, thereby securing a passage of the debinder during firing, and in the firing process, the firing post is lower than the firing setter so that the ceramic substrate is seated on the firing setter. By being sintered, the quality of the ceramic substrate can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 장치 중 미소성 세라믹 지주를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 공정 중 가소 공정을 나타내는 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 공정 중 소성 공정을 나타내는 단면도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 공정의 플로우 차트이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 장치의 배치도이다.1 is a perspective view schematically showing a ceramic substrate firing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are perspective views schematically showing an unbaked ceramic support in a ceramic substrate firing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A is a cross-sectional view showing a calcination step in a ceramic substrate firing step according to another embodiment of the present invention.
3B is a cross-sectional view showing a firing step in a ceramic substrate firing step according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a ceramic substrate firing process according to another embodiment of the present invention.
5A to 5C are layout views of the ceramic substrate firing apparatus according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Furthermore, embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view schematically showing a ceramic substrate firing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 장치 중 미소성 세라믹 지주를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
2A and 2B are perspective views schematically showing an unbaked ceramic support in a ceramic substrate firing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성용 장치(10)는 소성 세터(1); 상기 소성 세터(1)의 주변에 배치되며, 상기 소성 세터(1)의 두께보다 큰 두께를 갖는 미소성 세라믹 지주(3); 및 상기 소성 세터(1)와 일정 간격을 형성하며, 상기 미소성 세라믹 지주(3) 상에 배치되는 세라믹 기판(2);을 포함할 수 있다.
1, 2A and 2B, an
종래 세라믹-글래스를 이용한 대면적 다층 세라믹 기판은 소성 시 기판의 불균일 수축에 의해 기판이 변형되기 쉽다는 문제점이 있었다.A large-area multilayer ceramic substrate using a conventional ceramic-glass has a problem in that the substrate is easily deformed by non-uniform shrinkage of the substrate during firing.
상기의 문제점은 대면적 기판이 많은 양의 바인더를 포함하고 있으며, 기판 내부의 바인더가 밖으로 빠져나오기 어렵고 기판 무게에 의해 기판 하부가 세터와 밀착되어 탈바인더를 위한 통로가 부족하여 더 심해질 수 있었다.
The problem is that the large-area substrate contains a large amount of binder, the binder inside the substrate is difficult to escape out, and the lower part of the substrate is in close contact with the setter by the weight of the substrate, which can be worsened because of the lack of a passage for the binder.
이를 개선하기 위해, 다층 세라믹 기판을 표리면을 관통하는 관통공이 다수 개 형성되어 있는 다공질 세라믹 소성체 사이에 끼워 소성하는 방법이 사용되었다.
In order to improve this, a method of sandwiching and firing a multilayer ceramic substrate between porous ceramic fired bodies having a plurality of through holes penetrating the front and back surfaces is used.
그러나, 상기의 방법으로 다층 세라믹 기판을 소성할 경우, 관통공의 형성에도 불구하고 세라믹 기판의 표면을 덮은 영역이 15 내지 70% 정도 존재하므로 탈바인더를 방해하게 되며, 이는 세라믹 기판의 두께가 증가할수록 더 악화되었다.
However, when the multilayer ceramic substrate is fired by the above method, despite the formation of the through-holes, since the area covering the surface of the ceramic substrate is about 15 to 70%, the binder is hindered, which increases the thickness of the ceramic substrate. The worse it worsened.
본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성용 장치(10)는 상기의 문제점을 해결하기 위해, 상기 소성 세터(1)의 주변에 배치되며, 상기 소성 세터(1)의 두께보다 큰 두께를 갖는 미소성 세라믹 지주(3)을 포함할 수 있다.
The
상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께가 상기 소성 세터(1)의 두께보다 크게 형성됨으로써, 상기 미소성 세라믹 지주(3)에 배치되는 세라믹 기판(2)은 가소 단계에서 상기 소성 세터(1)와 일정 간격을 형성할 수 있다.
Since the thickness of the unbaked
즉, 상기 세라믹 기판(2)이 상기 소성 세터(1)와 접하지 않고, 일정 간격을 가짐으로써, 가소 단계에서 탈바인더 공정이 상기 세라믹 기판(2)의 좌측 및 우측뿐 아니라, 상하 전면을 통해 수행될 수 있다.That is, the
이로 인하여, 상기 세라믹 기판(2)의 탈바인더 공정이 원활히 수행되어, 상기 세라믹 기판의 소성 후 품질이 향상될 수 있다.
As a result, the binder removal process of the
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 가소 단계에서는 원활한 탈바인더 공정의 수행을 위해, 상기 세라믹 기판(2)이 상기 소성 세터(1)와 접하지 않고, 일정 간격을 가지나 소성 단계에서는 안정적인 소성을 위하여, 상기 세라믹 기판(2)은 상기 소성 세터(1) 상에 안착될 수 있다.
On the other hand, according to one embodiment of the present invention, in order to perform a smooth debinder process in the calcining step, the
구체적으로, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터(1)의 두께보다 더 큰 두께를 가지며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터(1)의 두께보다 더 작은 두께를 가질 수 있다.Specifically, the unbaked
즉, 소성 단계에서 상기 세라믹 기판(2)이 상기 소성 세터(1) 상에 안착되도록 하기 위하여, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 상기 소성 세터(1)의 두께보다 더 작은 두께를 가질 수 있다.That is, in order to allow the
상기 미소성 세라믹 지주(3)가 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터(1)의 두께보다 더 작은 두께를 갖도록 하기 위하여, 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께 방향 소성 수축률을 조절할 수 있다.
In order for the unbaked
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께 방향 소성 수축률을 조절하기 위하여, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 저온 소성을 유발하는 촉매 및 글라스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, in order to control the thickness direction plastic shrinkage ratio of the unbaked
상기 미소성 세라믹 지주(3)가 상기 저온 소성을 유발할 수 있는 촉매 및 저온동시 소성용 글라스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함함으로써, 소성 공정 단계에서 상기 세라믹 기판(2)의 소성 전에 두께 방향 수축이 일어날 수 있다.The unbaked
이로 인하여, 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께가 상기 소성 세터(1)의 두께보다 작아져서, 상기 세라믹 기판(2)은 상기 소성 세터(1) 상부와 접하게 되어 안정적으로 소성이 진행될 수 있는 것이다.
As a result, the thickness of the unbaked
또한, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 난소결성 분말층(3a)을 포함할 수 있다.In addition, the unbaked
즉, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 저온 소성을 유발하는 촉매 및 글라스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 세라믹 지주 몸체(3b)와 상기 난소결성 분말층(3a)을 포함할 수 있다.
That is, the unbaked
상기 난소결성 분말층(3a)은 상기 세라믹 기판(2)의 소성 온도에서 소성되지 않는 분말로 이루어진 층이라면 특별히 제한되지 않는다.
The hardly
도 2a를 참조하면, 상기 난소결성 분말층(3a)은 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 상하면에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 2A, the
상기 난소결성 분말층(3a)이 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 상하면에 배치됨으로써, 상기 세라믹 기판(2)의 소성 과정에서 상기 세라믹 지주(3)와 반응하지 않을 수 있는 효과가 있다.Since the
또한, 상기 난소결성 분말층(3a)이 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 상하면에 배치됨으로써, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 두께 방향 수축율이 15% 이상일 수 있다.In addition, since the
이로써, 소성 공정 단계에서 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께가 상기 소성 세터(1)의 두께보다 작아져서, 상기 세라믹 기판(2)은 상기 소성 세터(1) 상부와 접하게 되어 안정적으로 소성이 진행될 수 있다.
As a result, the thickness of the unbaked ceramic struts 3 becomes smaller than the thickness of the firing
도 2b를 참조하면, 상기 난소결성 분말층(3a)은 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 상하면 및 중간에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2B, the
상기 난소결성 분말층(3a)이 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 상하면 뿐만 아니라 중간에도 배치되도록 함으로써, 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께 방향 수축률은 더욱 커질 수 있으며, 예를 들어 37%에 이를 수 있다.By arranging the
상기와 같이, 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께 방향 수축률이 더욱 커질 경우 소성 전단계에서 상기 미소성 세라믹 지주(3)의 두께를 더욱 크게 할 수 있어 상기 세라믹 기판(2) 하부의 탈바인더 통로를 더욱 확보할 수 있다.As described above, when the shrinkage ratio in the thickness direction of the unbaked
즉, 상기 세라믹 기판(2)의 탈바인더가 더욱 원활히 수행됨으로써, 대면적의 세라믹 기판의 소성 후 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
That is, since the binder removal of the
상기 소성 세터(1)는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 기공율이 10% 이하일 수 있다. The firing
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 가소 공정 단계에서 상기 세라믹 기판(2)이 상기 소성 세터(1)와 접하지 않고, 일정 간격을 가지므로, 탈바인더 공정이 상기 세라믹 기판(2)의 좌측 및 우측뿐 아니라, 상하 전면을 통해 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the
이로 인하여, 상기 소성 세터(1)의 기공율이 10% 이하인 경우에도 상기 세라믹 기판(2)의 탈바인더 공정이 원활히 수행되어, 상기 세라믹 기판의 소성 후 품질이 향상될 수 있다.
Thus, even when the porosity of the firing
상기 세라믹 기판 소성 장치(10)는 상기 소성 세터의 하부에 배치되며, 상기 소성 세터보다 큰 면적을 가지는 소성 세터(4)를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The ceramic
상기 가소 공정 단계는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행될 수 있으며, 상기 소성 공정 단계 역시 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 500℃ 이상의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
The calcination process step is not particularly limited, but may be performed, for example, at a temperature range of less than 500 ° C., and the calcination process step is not particularly limited, and may be performed, for example, at a temperature range of 500 ° C. or more.
상기 미소성 세라믹 지주(3)는 상기 세라믹 기판과 동일한 재질일 수 있으며, 수축율을 더욱 크게 하기 위하여 상기 세라믹 기판(2)보다 융점이 낮은 재질일 수 있다.The unbaked
즉, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 상기 세라믹 기판(2)보다 소성 개시 온도가 낮은 성분으로서, 유리 전이 온도가 낮은 유리 성분을 포함함으로써, 상기 세라믹 기판(2)의 소성 전에 큰 수축율을 나타내며 수축이 일어날 수 있다.That is, the unbaked
이로써, 가소 공정 단계에서 이격되어 있던 상기 소성 세터(1)와 상기 세라믹 기판(3)은 서로 접하게 되고 상기 세라믹 기판(3)은 상기 소성 세터(1) 상에 안착되어 안정적으로 소성될 수 있다.
As a result, the firing
본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판은 원활한 탈바인더 공정을 거쳐 안정적으로 소성이 수행됨으로써, 기판의 불균일 수축에 의한 변형의 문제가 없어 품질 향상의 효과가 있다.
The ceramic substrate according to the embodiment of the present invention is stably fired through a smooth debinder process, and thus there is no problem of deformation due to non-uniform shrinkage of the substrate, thereby improving quality.
도 3a는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 공정 중 가소 공정을 나타내는 단면도이다.3A is a cross-sectional view showing a calcination step in a ceramic substrate firing step according to another embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 공정 중 소성 공정을 나타내는 단면도이다.3B is a cross-sectional view showing a firing step in a ceramic substrate firing step according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성 공정의 플로우 차트이다.
4 is a flowchart of a ceramic substrate firing process according to another embodiment of the present invention.
도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판의 소성방법은 소성 세터(1) 및 세라믹 기판(2)을 마련하는 단계; 상기 소성 세터(1)의 두께보다 두께가 큰 미소성 세라믹 지주(3)를 마련하는 단계; 상기 소성 세터(1)의 주변에 상기 세라믹 기판(2)과 상기 소성 세터(1)가 일정 간격을 갖도록 상기 미소성 세라믹 지주(3)를 위치시키는 단계; 및 상기 세라믹 기판(2)을 상기 미소성 세라믹 지주(3) 상부에 위치시키는 단계;를 포함할 수 있다.
3A, 3B and 4, a method of firing a ceramic substrate according to another embodiment of the present invention includes providing a firing
본 발명의 다른 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성방법은 우선 소성 세터(1) 및 세라믹 기판(2)을 마련할 수 있다.
In the ceramic substrate firing method according to another embodiment of the present invention, first, the firing
상기 세라믹 기판(2)은 면적이 넓고 두꺼운 대형 저온 동시 소성용 세라믹 기판이며, 상기 소성 세터(1)는 특별히 제한되지 않으나, 기공율이 10% 이하일 수 있다.
The
다음으로, 상기 소성 세터(1)의 두께보다 두께가 큰 미소성 세라믹 지주(3)를 마련할 수 있다.
Next, the unbaked
상기 미소성 세라믹 지주(3)는 세라믹 기판(2)과 동일한 재질로 마련할 수 있으며, 두께 수축율을 더욱 크게 하기 위하여 상기 세라믹 기판(2)보다 융점이 낮은 재질로 마련할 수 있다.
The unbaked
또한, 상기 미소성 세라믹 지주(3)는 소성 전 가소 공정에서 세라믹 기판(2)으로부터 탈바인더 통로를 확보하기 위하여 상기 소성 세터(1)의 두께보다 두꺼운 두께를 갖도록 마련될 수 있다.
In addition, the unbaked
다음으로, 상기 소성 세터(1)의 주변에 상기 세라믹 기판(2)과 상기 소성 세터(1)가 일정 간격을 갖도록 상기 미소성 세라믹 지주(3)를 위치시킬 수 있다.
Next, the unbaked
상기 미소성 세라믹 지주(3)의 위치는 상기 소성 세터(1)의 주변이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 상기 소성 세터(1)의 각 모서리부에 각각 위치할 수 있다.
The position of the unbaked
다음으로, 상기 세라믹 기판(2)을 상기 미소성 세라믹 지주(3) 상부에 위치시킬 수 있다.
Next, the
이로써, 상기 소성 세터(1)는 그 주위에 위치하는 미소성 세라믹 지주(3)에 의해 그 상부에 있는 세라믹 기판(2)과 일정 간격으로 이격될 수 있다.
As a result, the firing
상기의 배치 상태에서, 가소 및 소성 공정이 진행될 수 있다.
In the above arrangement, the calcination and firing process can proceed.
가소 공정 동안은 소성 세터(1)보다 두께가 더 두꺼운 미소성 세라믹 지주(3)가 상기 소성 세터(1) 주변에 위치하고 있으므로, 상기 미소성 세라믹 지주(3) 상에 위치하는 세라믹 기판(2)과 상기 소성 세터(1)가 일정 간격으로 이격되어 있어, 가소 완료 구간인 500℃ 이전에는 세라믹 기판(2)의 탈바인더 통로를 충분히 확보하게 된다.
During the calcination process, since the unbaked
상기 가소 공정이 완료된 후 미소성 세라믹 지주(3)가 수축되어, 상기 소성 세터(1)의 두께보다 작게 됨으로써, 상기 세라믹 기판(2)은 상기 소성 세터(1) 상에 안착된 상태로 소성이 시작될 수 있다.
After the calcining process is completed, the unbaked
본 발명의 다른 실시형태인 세라믹 기판 소성 방법에 의해 소성된 세라믹 기판은 휨 없이 소성될 수 있다.
The ceramic substrate fired by the ceramic substrate firing method which is another embodiment of the present invention can be fired without bending.
이하, 비교예 및 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to comparative examples and examples, but the present invention is not limited thereto.
하기의 표 1은 본 발명의 적용 결과를 비교하기 위한 실험의 조합 및 그 결과를 나타내고 있다.
Table 1 below shows a combination of experiments and results for comparing the application results of the present invention.
실시예 1은 나소결성 분말층을 미소성 세라믹 지주 몸체의 상하면에만 배치하여 제작한 경우이고, 실시예 2는 난소결성 분말층을 미소성 세라믹 지주 몸체의 상하면 및 중간에 배치한 경우이다.
Example 1 is the case where the sinterable powder layer is arrange | positioned only to the upper and lower surfaces of the unbaked ceramic support body, and Example 2 is the case where the non-sinterable powder layer is arrange | positioned on the upper and lower surfaces and the middle of the unfired ceramic support body.
Strut thickness before firing (mm)
Strut thickness after firing (mm)
Thickness shrinkage of ceramic struts (%)
Ceramic Shore Thickness-Thickness of the firing setter (mm)
상기 [표 1]을 참조하면, 수축 이방성을 높여 두께 방향 소성 수축율을 높인 실시예 2는 증가한 수축율만큼 소성 전 지주 두께를 늘릴 수 있으므로, 세라믹 기판 하부의 탈바인더 통로를 더욱 넓게 확보할 수 있다.Referring to Table 1, since the shrinkage anisotropy is increased in the thickness direction plastic shrinkage rate, the second embodiment can increase the post thickness before firing by the increased shrinkage rate, thereby securing a wider binder path under the ceramic substrate.
또한, 소성 후에는 실시예 1 및 2 모두 소성 세터보다 세라믹 지주의 두께가 낮아지므로 세라믹 기판이 소성 세터에 안착되어 소성이 진행될 수 있다.
In addition, after firing, since the thickness of the ceramic posts is lower in both Examples 1 and 2 than the firing setter, the ceramic substrate may be seated on the firing setter, and the firing may proceed.
하기의 표 2는 상기 표 1에 따른 본 발명의 적용 결과와 비교예를 비교하기 위한 실험의 조합 및 그 결과를 나타내고 있다.
Table 2 below shows the combination of the results for comparing the application results and the comparative example of the present invention according to Table 1 and the results.
실험 1은 가로X세로X두께가 250㎜×250㎜×2㎜인 세라믹 기판을 사용하였으며, 실험 2는 가로X세로X두께가 250㎜×250㎜×10㎜인 세라믹 기판을 사용하였다.
In
비교예 1 및 2는 기공율이 각각 10% 및 30%인 실리콘카바이드(SiC) 세터를 사용하여 종래 방식대로 소성하였으며, 실시예 1 및 2는 기공율이 10%인 실리콘카바이드(SiC) 세터를 사용하였다.
Comparative Examples 1 and 2 were calcined according to the conventional method using silicon carbide (SiC) setters having porosities of 10% and 30%, respectively, and Examples 1 and 2 used silicon carbide (SiC) setters having 10% porosity. .
[표 2]를 참조하면, 실험 1에서 비교예와 실시예의 기판 잔탄량과 곡강도에 있어 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다. Referring to [Table 2], it can be seen that in
이는 기판의 두께가 비교적 얇아서 세라믹 기판 하부의 탈바인더 통로 여부에 관계없이 유사한 정도의 탈바인더 특성을 나타내었기 때문인 것으로 판단된다.
This may be because the thickness of the substrate is relatively thin and thus exhibits a similar degree of binder removal regardless of whether or not the binder passage under the ceramic substrate is present.
반면, 실험 2의 결과를 보면, 상기 기판 잔탄량 및 곡강도에 있어서 비교예와 실시예 사이에서 큰 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. On the other hand, looking at the results of
미소성 세라믹 지주가 가소 완료 후까지 세라믹 기판을 소성 세터로부터 이격시켰기 때문에 탈바인더 통로를 확보함으로써, 비교예 1 및 2보다 잔탄량 및 곡강도에 있어 모두 개선된 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.Since the unbaked ceramic strut spaced the ceramic substrate from the firing setter until the completion of the calcination, it was found that securing a debinder passage showed improved values in both residual carbon amount and bending strength than Comparative Examples 1 and 2.
특히, 비교예 2는 기공율이 30%인 실리콘카바이드(SiC) 세터를 사용하였음에도 실시예 1 및 2가 상기 비교예 2보다 잔탄량 및 곡강도에 있어 모두 개선된 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.In particular, it can be seen that in Comparative Example 2 Examples 1 and 2 are both improved in the residual coal amount and bending strength than Comparative Example 2, even if a silicon carbide (SiC) setter having a porosity of 30% is used.
또한, 상기 실시예 2는 실시예 1보다 미소성 세라믹 지주의 수축율이 높아 가소 구간에서 세라믹 기판과 소성 세터 사이의 간격이 더 클 수 있어서, 실시예 1보다 더 개선된 결과를 나타냄을 알 수 있다.
In addition, in Example 2, since the shrinkage rate of the unbaked ceramic strut is higher than that of Example 1, the gap between the ceramic substrate and the firing setter may be greater in the calcining section, which results in more improved results than Example 1. .
따라서 본 발명의 세라믹 지주에 의한 탈바인더 통로 확보 및 기판 평탄화 효과는 세라믹 기판이 두꺼울수록 더 효과적일 수 있다.
Therefore, the binder removal path securing and substrate planarization effects by the ceramic support of the present invention may be more effective as the ceramic substrate is thicker.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세라믹 기판 소성용 장치의 배치도이다.
5A to 5C are layout views of an apparatus for firing ceramic substrates according to one embodiment of the present invention.
세라믹 지주(4)의 가로X세로X두께 및 그 배치 방법은 소성 세터(1) 및 세라믹 기판(2)의 크기에 따라 자유롭게 변경할 수 있으며, 그 몇 가지 예가 도 5a 내지 도 5c에 도시되어 있다.
The width X length X thickness of the
도 5a에 도시된 바와 같이, 세라믹 지주(4)는 소성 세터(1)의 각 변을 따라 각각 위치할 수 있으며, 도 5b에 도시된 바와 같이, 소성 세터(1)의 각 모서리부에 각각 위치할 수 있다.
As shown in FIG. 5A, the ceramic struts 4 may be located along each side of the firing
또한, 도 5c에 도시된 바와 같이, 세라믹 지주(4)는 소성 세터(1)의 마주보는 변에 각각 위치할 수 있고, 둘 이상의 세라믹 기판(2)의 사이에 각각 하나가 더 위치할 수도 있다.
In addition, as shown in FIG. 5C, the ceramic struts 4 may be located on opposite sides of the firing
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited only by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.
1: 소성 세터 2: 세라믹 기판
3: 미소성 세라믹 지주 3a: 세라믹 지주 몸체
3b: 난소결성 분말층 4: 면적이 큰 소성 세터
10: 세라믹 기판 소성 장치1: firing setter 2: ceramic substrate
3: unbaked
3b: incombustible powder layer 4: large-area plastic setter
10: ceramic substrate firing device
Claims (28)
상기 소성 세터의 주변에 배치되는 미소성 세라믹 지주; 및
상기 소성 세터와 일정 간격을 형성하며, 상기 미소성 세라믹 지주 상에 배치되는 세라믹 기판;
을 포함하는 세라믹 기판 소성 장치.
Firing setter;
An unbaked ceramic post disposed around the firing setter; And
A ceramic substrate having a predetermined distance from the firing setter and disposed on the unbaked ceramic support;
Ceramic substrate firing apparatus comprising a.
상기 미소성 세라믹 지주는 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 큰 두께를 가지며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 작은 두께를 갖는 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
And wherein the unfired ceramic support has a thickness greater than the thickness of the firing setter in a sintering process step, and has a thickness smaller than the thickness of the firing setter in a firing process step.
상기 세라믹 기판은 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터와 서로 이격되어 있으며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터와 접하는 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
Wherein the ceramic substrate is spaced apart from the firing setter in a sintering step, and is in contact with the firing setter in a firing step.
상기 가소 공정 단계는 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행되는 세라믹 기판 소성 장치.
The method according to claim 2 or 3,
The firing process step is a ceramic substrate firing apparatus is carried out in a temperature range of less than 500 ℃.
상기 소성 공정 단계는 500℃ 이상의 온도 범위에서 수행되는 세라믹 기판 소성 장치.
The method according to claim 2 or 3,
The firing process step is a ceramic substrate firing apparatus is performed at a temperature range of 500 ℃ or more.
상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판과 동일한 재질인 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
And the unfired ceramic post is made of the same material as the ceramic substrate.
상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판보다 융점이 낮은 재질인 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
And the unfired ceramic support is a material having a lower melting point than the ceramic substrate.
상기 미소성 세라믹 지주는 저온 소성을 유발하는 촉매 및 글라스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
And the unbaked ceramic support includes at least one selected from the group consisting of a catalyst and glass causing low temperature firing.
상기 미소성 세라믹 지주는 난소결성 분말층을 포함하는 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
And the unfired ceramic post comprises a flame retardant powder layer.
상기 난소결성 분말층은 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면에 배치되는 세라믹 기판 소성 장치.
10. The method of claim 9,
And the non-sinterable powder layer is disposed on upper and lower surfaces of the unbaked ceramic support.
상기 난소결성 분말층은 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면 및 중간에 배치되는 세라믹 기판 소성 장치.
10. The method of claim 9,
And the non-sinterable powder layer is disposed above and below and in the middle of the unbaked ceramic support.
상기 미소성 세라믹 지주는 두께 방향 수축율이 15% 이상인 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
The unbaked ceramic post has a ceramic substrate firing apparatus having a thickness direction shrinkage of 15% or more.
상기 소성 세터는 기공율이 10% 이하인 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
And the firing setter has a porosity of 10% or less.
상기 소성 세터의 하부에 배치되며, 상기 소성 세터보다 큰 면적을 가지는 소성 세터를 더 포함하는 세라믹 기판 소성 장치.
The method of claim 1,
And a firing setter disposed under the firing setter and having a larger area than the firing setter.
상기 소성 세터의 주변에 상기 세라믹 기판과 상기 소성 세터가 일정 간격을 갖도록 미소성 세라믹 지주를 위치시키는 단계; 및
상기 세라믹 기판을 상기 미소성 세라믹 지주 상부에 위치시키는 단계;
를 포함하는 세라믹 기판 소성 방법.
Preparing a firing setter and a ceramic substrate;
Placing an unbaked ceramic strut around the firing setter such that the ceramic substrate and the firing setter have a predetermined distance; And
Positioning the ceramic substrate on top of the unbaked ceramic support;
Ceramic substrate firing method comprising a.
상기 미소성 세라믹 지주는 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 큰 두께를 가지며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터의 두께보다 더 작은 두께를 갖는 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
And wherein the unfired ceramic post has a thickness greater than the thickness of the firing setter in a sintering process step and has a thickness smaller than the thickness of the firing setter in a firing process step.
상기 세라믹 기판은 가소 공정 단계에서 상기 소성 세터와 서로 이격되어 있으며, 소성 공정 단계에서 상기 소성 세터와 접하는 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the ceramic substrate is spaced apart from the firing setter in a plasticizing step, and is in contact with the firing setter in a firing step.
상기 가소 공정 단계는 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행되는 세라믹 기판 소성 방법.
18. The method according to claim 16 or 17,
The calcining step is carried out in a temperature range of less than 500 ℃ ceramic substrate firing method.
상기 소성 공정 단계는 500℃ 이상의 온도 범위에서 수행되는 세라믹 기판 소성 방법.
18. The method according to claim 16 or 17,
The firing process step is a ceramic substrate firing method is performed at a temperature range of 500 ℃ or more.
상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판과 동일한 재질인 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
And the unbaked ceramic post is made of the same material as the ceramic substrate.
상기 미소성 세라믹 지주는 상기 세라믹 기판보다 융점이 낮은 재질인 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
And the unfired ceramic support is a material having a lower melting point than the ceramic substrate.
상기 미소성 세라믹 지주는 저온 소성을 유발하는 촉매 및 글라스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
And wherein the unbaked ceramic support comprises at least one selected from the group consisting of a catalyst and a glass causing low temperature firing.
상기 미소성 세라믹 지주는 난소결성 분말층을 포함하는 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
And wherein the unfired ceramic post comprises a sinterable powder layer.
상기 난소결성 분말층은 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면에 배치되는 세라믹 기판 소성 방법.
24. The method of claim 23,
And the non-sinterable powder layer is disposed on upper and lower surfaces of the unbaked ceramic support.
상기 난소결성 분말층은 상기 미소성 세라믹 지주의 상하면 및 중간에 배치되는 세라믹 기판 소성 방법.
24. The method of claim 23,
And the non-sinterable powder layer is disposed above and below and in the middle of the unbaked ceramic support.
상기 미소성 세라믹 지주는 두께 방향 수축율이 15% 이상인 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
And the unbaked ceramic post has a thickness shrinkage of 15% or more.
상기 소성 세터는 기공율이 10% 이하인 세라믹 기판 소성 방법.
16. The method of claim 15,
The firing setter has a porosity of 10% or less ceramic substrate firing method.
상기 소성 세터의 하부에 배치되며, 상기 소성 세터보다 큰 면적을 가지는 소성 세터를 더 포함하는 세라믹 기판 소성 방법.16. The method of claim 15,
And a firing setter disposed under the firing setter and having a larger area than the firing setter.
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