KR101409909B1 - 저온·건조형 전도성 페이스트 및 이를 이용한 에스엠디 초소형-퓨즈의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 간단한 구조의 전기적 접촉을 목적으로 형성된 퓨즈기판(1)에 은(Ag)전도성 페이스트{플레이크 형태의 은(Ag)분말수지+폴리에스테르 바인더 수지+용제(2-(2-에톡시에톡시)에틸 이세테이트)} 가용체(3)의 건조 조건을 변화시켜 100℃~300℃이하에서 견디는 저온·건조형 전도성 페이스트를 제조하고 메탈마스크 위에 인쇄기법을 이용하여 도포하는 방식으로 기존의 납과 석면사용으로 인한 환경 문제를 해소시킬 수 있으며, 반도체 제조공정에서 사용되는 와이어 본딩(Wire Bonding)과는 차별화된 기법으로 와이어(Wire)가 아닌 전도성 페이스트 가용체(3)(Fuse-Element)를 이용함으로써 설비비용의 최소화, 가용체(3)(Fuse-Element)의 크기를 조절하여 전기적인 특성을 규격화할 수 있으며 생산성 향상과 대량생산이 용이한 저온·건조형 전도성 페이스트 및 이를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 저온·건조형 전도성 페이스트 및 이를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 간단한 구조의 전기적 접촉을 목적으로 형성 된 퓨즈기판에 은(Ag)전도성 페이스트(플레이크 형태의 은(Ag)분말수지+폴리에스테르 바인더 수지+용제(2-(2-에톡시에톡시)에틸 아세테이트(Fuse-Element)를 건조 조건을 변화하여 100℃~300℃ 이하에서 견디는 저온·건조형 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)를 규격화하여 소형화, 경량화, 대량생산이 가능한 저온·건조형 전도성 페이스트 및 이를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전도성 페이스트는 전도성 금속분말과 바인더 고분자수지, 용제 그 밖의 첨가제 등이 구성된 복합재료이다.
최근 전도성 페이스트는 전자제품의 고밀도화에 따라 휴대용 회로인 칩(Chip)부품과 한 기판 위에 부품에서 배선까지를 일관해서 제조한 것으로 회로 자신이 집약된 하나의 부품 즉, 회로 집적도 IC을 이용한 반도체, TV, 라디오, 카메라 등에 사용되고 있다.
하지만 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈 내부의 가용체(Fuse-Element)는 외부회로와 연결하는 과정에서 과다한 납 사용으로 인한 환경적인 문제가 심각하여 유럽연합(EU)에서는 특정위험물질 사용제한지침 (RoHS Restriction of Hazardous Substances)과 신화학물질 관리제도 (REACH - Registration, Evaluation, Authorisation& Restriction of Chemicals)를 요구하고 있어 요즘에는 반도체 제조공정에서 적용하는 와이어 본딩(Wire Bonding)방법을 사용하고 있다.
그러나 가용체(Fuse-Element)의 크기가 제한적이라 규격화와 제조하는데 자동시스템의 한계가 있어 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈시장 요구에 부응하는 재료기술이 필요하며 세계적으로 환경규제가 늘어가는 추세에서 환경에 대한 관심 및 보전하는 차원에서 친환경 에코재료가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것이다.
구체적으로 본 발명은 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 전기적 특성을 유지하면서 생산자동화 및 대량 생산이 가능한 저온·건조형 전도성 페이스트 및 이를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조하는 것이 목적이다.
아울러, 저온·건조형 전도성 페이스트를 외부로부터 영향을 받을 수 있는 열, 압력 등의 손상을 방지하기 위해서 내열성과 전기절연성이 좋은 열경화성 에폭시수지 잉크(Ink)를 도포함으로써 슬림화 및 단순화한 저온·건조형 전도성 페이스트 및 이를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조하는 것이 목적이다.
또한, 기존의 방식인 와이어 본딩(Wire Bonding)방법과는 다른 저온·건조형 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)를 메탈마스크 위에 인쇄기법을 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조하는 것이 목적이다.
또한, 저온·건조형 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)의 크기를 제어함으로써 다양한 전기적 특성을 가진 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조하는 것이 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 저온·건조형 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)의 제조방법은, 전도성 금속+바인더 수지 및 용제를 혼합한 후 NIR 건조기에서 1차 건조시킨 후 다시 Reflow 건조기에서 건조시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 목적은 퓨즈 기판에 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)를 메탈 마스크를 이용하여 도포한 후, 열경화성 에폭시수지 잉크(Ink)를 도포하여 건조한 후 절단기를 이용하여 절단하는 것을 특징으로 하는 SMD(Surface Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명은 기존의 반도체 제조공정에서 사용되던 주석필름에칭(Tin film etching) 방법 및 와이어 본딩(Wire Bonding)방법과 다른 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈용 저온·건조형 전도성 페이스트를 가용체로 사용함으로써 고가장비가 불필요하여 투자비용이 적게 들며 제품의 크기에 따른 재료비 증가비율을 상대적으로 낮출 수 있다.
아울러, 원하는 규격의 제품제조가 가능하여 품질의 가치를 높일 수 있으며 또한, 친환경적인 재료를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈용 저온·건조형 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)를 사용하여 특정위험물질 사용제한지침(RoHS - Restriction of Hazardous Substances)과 신화학물질 관리제도 (REACH - Registration, Evaluation, Authorisation & Restriction of Chemicals)을 만족하여 유럽 수출확대에 기여할 수 있다.
마지막으로 제조방법이 어렵지 않아 생산성과 작업성 향상의 효과와 저온·건조형 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)의 크기를 조절함으로써 원하는 전기적 특성을 가진 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 최적의 건조조건으로 제조된 저온·건조형 전도성 페이스트를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 평면도를 나타내었다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 저온·건조형 전도성 페이스트를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조 순서도를 나타내었다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 저온·건조형 전도성 페이스트를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조 순서도를 나타내었다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
하기의 실시 예는 본 발명의 구체적 일례로서, 비록 단정적, 제한적 표현이 있더라도 이에 한정되지 않는다.
설명하는 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기와 모양들은 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 구성요소의 용어들도 발명자의 의도에 따라 달라질 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 간단한 구조의 전기적 접촉을 목적으로 형성된 퓨즈기판, 시판되는 은(Ag)전도성 페이스트, 외부로부터 손상을 방지하기 위해서 내열성 및 전기 절연성이 좋은 열경화성 에폭시 잉크(Ink)를 완비한다.
그리고 은(Ag)금속 분말을 이용한 전도성 페이스트를 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈 가용체(Fuse-Element)로 사용하기 위해서는 온도변화 즉, 건조 조건을 변화시켜 100℃~300℃이하에서 견딜 수 있는 저온·건조형 전도성 페이스트를 제조한다.
건조조건의 최적화로 제조된 저온·건조형 전도성 페이스트를 이용하여 전기적 특성을 다양화하여 규격화 된 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조한다.
본 발명은 이하의 저온·건조형 전도성 페이스트 및 이를 이용한 SMD (Surface Mount Devices)초소형-퓨즈 제조방법을 제공하는 것이다.
간단한 구조의 전기적 접촉을 목적으로 설계 된 퓨즈기판에 최적화된 저온·건조형 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)를 메탈 마스크를 이용하여 인쇄하고 외부로부터 영향을 받을 수 있는 열, 압력 등의 손상을 방지하기 위해서 내열성과 전기절연성이 좋은 열경화성 에폭시수지 잉크(Ink)를 도포하여 건조한 후 절단기를 이용하여 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조한다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 저온·건조형 전도성 페이스트를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조 순서도를 나타낸다.
상기에서 설명한 바와 같이, 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element) 재료를 준비하여 메탈 마스크를 이용하여 프린팅하고 가용체(Fuse-Element)를 경화시킨 다음, 다시 열경화성 에폭시수지 잉크(Ink)를 도포하여 이 잉크를 경화시키고 절단하는 과정을 거치게 된다.
본 발명의 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈용 저온·건조형 전도성 페이스트에 적합한 전도성 금속분말, 바인더 고분자수지, 용제 즉 세 가지 요소를 균일하게 혼합될 수 있도록 혼합기(Planetary Centrifugal Mixer)를 이용한다.
전도성 재료 중 다량으로 존재하는 상태(Bulk)에서 전도성은 Al, Ag, Au, Cu, Ni 등 사이에 거의 차이가 없으나 금속분말로 제조하는 과정에서는 표면의 산화, 원가, 가공 상태 등이 제한적이다.
따라서 전기전도성 및 열전도성이 높고 접촉저항성이 낮으며 산화가 잘 되지 않고 또한 치수 안정성이 좋은 은(Ag)금속 분말을 이용하여 저온·건조형 전도성 페이스트를 제조하고 이를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈를 제조한다.
즉, 혼합기를 이용하여 혼합된 원료를 Patterned 기판에 인쇄하여 NIR 건조기에서 1차 건조시킨 후 다시 Reflow 건조기에서 건조시키게 된다. 1차 건조시 건조온도는 100℃~200℃, 2차 건조시 건조 온도는 건조온도 200℃~300℃로 한다. 건조시간은 1차 건조시에는 30분~2시간, 2차 건조시에는 5 내지 30분이 바람직하다. 즉 1차 건조는 저온에서 장시간, 2차 건조는 고온에서 단시간 건조시킨다.
<실시예>
본 발명에 도시된 그림이나 도표를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
표 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전도성 페이스트의 건조조건을 나타낸 표로 전도성 페이스트의 건조조건을 최적의 상태로 제조하기 위하여 전도성 페이스트에 맞는 건조기, 건조온도, 건조시간을 설정하여 건조한 다음 전도성 페이스트의 건조 상태(퍼짐의 정도와 색상)를 표로 나타내었다.
실시예 1
표 1의 실시예 1은 NIR 건조기에서 건조온도 150℃로 1시간 반 동안 건조한 후, 다시 Reflow 건조기에서 건조온도 270℃에서 8분간 건조시켜 전도성 페이스트를 제조하였다.
비교 예 1, 2, 3, 4
표 1의 비교예 1~4를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
비교예 1은 건조기 컨벡션 오븐(Convection Oven), 건조온도 150℃, 건조시간 30분으로 건조하였다. 비교예 2는 컨벡션 오븐, 건조온도 150℃, 건조시간 1hr으로, 비교예 3은 컨벡션 오븐, 건조온도 200℃, 건조시간 30분으로 , 비교예 4는 건조기 Reflow, 건조온도 270℃, 건조시간 8분으로 건조하였으나 건조 상태가 불량이었다.
실시 예-1 | 비교 예-1 | 비교 예-2 | 비교 예-3 | 비교 예-4 | |
건조기 | NIR→Reflow | Convection Oven | Convection Oven | Convection Oven | Reflow |
건조 온도 | 150℃→200℃ | 150℃ | 150℃ | 200℃ | 200℃ |
건조 시간 | 1.5hr→8min | 30min | 1hr | 30min | 8min |
건조 상태 | 양호 | 건조안됨 | 건조안됨 | 건조안됨 | 건조됨 기포발생 |
적합성 | 양호 | 불량 | 불량 | 불량 | 불량 |
표 2는 실시예 1의 정격전류에 따른 전기적 특성을 나타낸 표이다.
정격 전류 (A) |
정격 전압 (V) |
저항 (R) |
Rate current Test | Opening Time Test | 표면 온도 (℃) |
4 | 63V | 14~16mΩ | 적합 | 적합 | 적합 |
5 | 63V | 12~14mΩ | 적합 | 적합 | 적합 |
6 | 63V | 10~12mΩ | 적합 | 적합 | 적합 |
8 | 63V | 5~7mΩ | 적합 | 적합 | 적합 |
10 | 63V | 5~6mΩ | 적합 | 적합 | 적합 |
도 1은 최적의 건조조건으로 제조된 저온·건조형 전도성 페이스트를 이용한 SMD(Surface-Mount Devices)초소형-퓨즈의 평면도를 나타낸 것으로 전기적 접촉을 목적으로 설계된 퓨즈기판(1)에 100℃~300℃ 이하에서 견딜 수 있는 저온·건조형 전도성 페이스트{플레이크 형태의 은(Ag)분말수지+폴리에스테르 바인더 수지+용제(2-(2-에톡시에톡시)에틸 아세테이트)} 가용체(3)를 메탈 마스크를 이용하여 도포한 후 외부로부터 영향을 미칠 수 있는 열, 압력 등을 보호하기 위해 일반적으로 내열성, 전기절연성이 좋으며 충전제를 넣어 압력에도 강한 성형물을 만들 수 있는 열경화성 수지인 에폭시 수지를 잉크(Ink)로 사용하여 손상을 방지할 수 있는 케이스(4)을 사용한다.
1 : 퓨즈 기판
2 : 단자 패드
3 : 가용체
4 : 케이스
2 : 단자 패드
3 : 가용체
4 : 케이스
Claims (11)
- 은으로 이루어진 전도성 금속, 폴리에스테르로 이루어진 바인더 수지 및 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아세테이트로 이루어진 용제를 혼합한 후 저온 건조시키며,
상기 저온건조는 100℃~300℃의 건조온도에서 30분 내지 2시간 동안 1차 건조 후, 200℃~300℃의 건조온도에서 5 내지 30분 동안 2차 건조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온건조형 전도성 페이스트의 가용체의 제조방법.
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- 퓨즈 기판에 전도성 페이스트 가용체(Fuse-Element)를 메탈 마스크를 이용하여 도포한 후, 열경화성 에폭시수지 잉크를 도포하여 건조한 후 절단기를 이용하여 절단하여 이루어지되,
상기 전도성 페이스트 가용체는 은으로 이루어진 전도성 금속, 폴리에스테르로 이루어진 바인더 수지 및 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아세테이트로 이루어진 용제를 혼합한 후 저온 건조시키며,
상기 저온건조는 100℃ 내지 300℃의 건조온도에서 30분 내지 2시간 동안 1차 건조 후, 200℃ 내지 300℃의 건조온도에서 5 내지 30분 동안 2차 건조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 SMD(Surface Mount Devices)초소형-퓨즈의 제조방법.
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