KR20070015053A - 기판 적용 ｌｔｃｃ 감광성 테이프에 유용한 전도체 조성물 - Google Patents

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KR20070015053A
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마크 프레데릭 맥콤스
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 (d) 유기 매체 중에 분산된 (a) 1종 이상의 전기 기능성 분말 70 내지 98 중량%; (b) 유리 프릿(frit) 0.5 내지 10 중량%; (c) 무기 붕소화물 0.5 내지 6 중량% (중량%는 총 후막 조성물을 기준으로 함)를 포함하는 후막 전도체 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 PTOS 적용에서 비아 충전 및(또는) 내층 전도체 조성물로서 유용하다.
후막 전도체 조성물, 전기 기능성 분말, 유리 프릿, 무기 붕소화물

Description

기판 적용 ＬＴＣＣ 감광성 테이프에 유용한 전도체 조성물 {CONDUCTOR COMPOSITION FOR USE IN LTCC PHOTOSENSITIVE TAPE ON SUBSTRATE APPLICATIONS}
도 1은 다중 연소 효과 및 후막 라인 전도체 (이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니(E.I. du Pont Nemours and Company)로부터 입수가능한 QM18 및 QS300 및 델피 일렉트로닉스(Delphi Electronics)의 제품 번호 1198)와 조합으로 비아 충전 조성물로서 사용되는 본 발명의 전도체 조성물(85B)을 활용하는 부품의 열 사이클 간격 대 비저항을 상세하게 나타내는 비저항 그래프이다.
도 2는 알칼리 토금속 개질제로서 CaO, MgO 및(또는) SrO를 함유한 유전체 페이스트 또는 테이프를 포함하는 본 발명의 한 실시양태의 기판 중 함유된 유리의 조성 범위를 나타내는 3상 다이아그램이다.
[문헌 1] US 4,655,864
[문헌 2] US 4,654,552
[문헌 3] EP 0589241
[문헌 4] US 4,654,095
[문헌 5] US 5,085,720
[문헌 6] US 6,139,666
[문헌 7] US 6,205,032
[문헌 8] US 5,085,720
[문헌 9] US 10/910126
본 발명은 기판 적용 감광성 테이프 (PTOS)에 유용한 후막 전도체 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 한 실시양태는 PTOS 방법에 의해 세라믹 다층 회로를 형성하는데 사용되는 비아 충전 조성물로서 상기 전도체 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 다양한 응용 분야, 예를 들어 일반적인 전자 회로, 다층 세라믹 상호연결 회로 보오드, 압력 센서, 연료 전지, 주문 생산 세라믹 물품, 및 소성 및 패턴화 수공예품 생성에 유용할 수 있고, 다층 상호연결 회로 보오드의 제조에 특히 유용하다. 본 발명의 배경 기술은 선행 기술의 특정 예로서, 세라믹 상호연결 회로 보오드를 참고로 하기에 기재된다.
상호연결 회로 보오드는 전기적으로 및 기계적으로 상호연결된 다수의 작은 회로 요소로 제조된 전자 회로 또는 서브시스템의 물리적 실체이다. 이러한 다양한 유형의 전자 성분을, 이들이 단일 컴팩트 패키지 내에서 물리적으로 분리되고 서로 인접하게 장착되고 서로 및(또는) 패키지로부터 연장되는 공통 연결부에 전기적으로 연결될 수 있도록, 특정 배열로 조합하는 것이 흔히 바람직하다.
복잡한 전자 회로는 일반적으로 회로가 절연 유전 층에 의해 분리되는 몇개의 전도체 층으로 구축될 것을 요한다. 전도성 층은 유전 층을 통해 비아라고 칭하는 전기 전도성 경로에 의해 레벨(level) 사이에서 상호 연결된다. 이러한 다층 구조는 더 컴팩트한 회로를 허용하므로 더 치밀한 회로 기능을 갖는다.
다층 상호연결 회로를 구축하는 한가지 널리-공지된 방법은 단단한 세라믹 절연 기판 상에서 패턴화된 스크린 메시를 통해 후막 전도체 및 절연 유전체를 순차적으로 인쇄 및 소성(firing)하는 것이다. 단단한 기판은 기계적 지지, 치수 안정성을 제공하여 패턴화된 후막 전도체 및 유전 층의 정합(registration)을 촉진한다. 그러나, 후막 공정은 스크린 메시를 통한 인쇄가 유전 층에 전도체 층 사이에 단락을 유발할 수 있는 핀홀 또는 공극을 생성할 수 있다는 점에서 불리하다. 인쇄 공정 동안 페이스트의 충분한 흐름을 허용하여서 핀홀 형성 경향을 감소시키도록 후막 유전체가 제형화되는 경우에, 비아 홀 내에 유전체 페이스트의 흐름에 의해 작은 비아는 유지될 수 없다. 또한, 각 층에 대한 반복적인 인쇄 및 소성 단계는 시간 소모적이고 비싸다.
다층 상호연결 회로를 구축하는 다른 방법은 후막 전도체 및 유기 중합체 바인더 중에 분산된 무기 유전체 분말을 포함하는 그린(green) 유전체 시트를 사용한다. 비아는 기계적 펀칭 또는 레이저 천공에 의해 개별 시트에 형성된다. 비아를 함유하는 유전체 시트는 전도체 패턴이 위에 형성된 치수 안정성 절연 기판에 대해 정합되게(in resistry) 적층되고 유전체가 소성된다. 다음으로 비아가 금속화되고 제2 전도체 층이 비아와 정합되게 유전체 층의 노출된 표면 상에 형성된다. 목적 하는 회로가 수득될 때까지 유전체 테이프 층을 첨가하고 금속화하고 소성 (즉, 각 층은 다음 층의 적용 전에 소성됨) 하는 순차적 단계가 반복된다. 통상적인 프레스 라미네이션 방법에 의해 치수 안정성 기판에 순차적으로 적층된 그린 유전체 시트를 활용하는 방법은 미국 특허 제4,655,864호 및 제4,654,552호에 상술된다. 유전체를 시트 형태로 사용하는 것은 후막 페이스트 유전체의 인쇄 및 흐름 결함을 방지한다. 그러나, 기계적 및 레이저 수단에 의한 비아 형성은 시간 소모적일 뿐만 아니라 비싸다. 또한, 상이한 시트 내 비아 어레이(array)의 정합은 어렵고 기계적 펀치는 비아 주변 시트에 응력을 주고 이를 변형시킨다.
수에스(Suess)의 EP 0589241은 감광성 세라믹 유전체 시트 조성물 및 상기 시트를 사용한 다층 상호연결 회로의 제조를 개시한다. 상기 시트는 자가-지지성이고 묽은 Na2CO3 수용액 중에서 현상가능하다. 수에스의 조성물은 "바인더 중합체에 비해 소량의 가소제가 바인더 중합체의 더 낮은 유리전이온도 (Tg)를 제공하고, 추가로, 캐스팅된 필름이 소성될 경우 제거되어야 하는 유기 물질의 양을 감소시키기 위해서 상기 물질의 사용은 최소화되어야 한다"고 교시한다. 수에스는 다층 상호연결 회로에 사용되는 감광성 테이프 조성물을 제공하지만, 고속 제조 방법은 제공하지 않는다.
또한, 당업계는 U.S. 4,654,095 (스타인버그(Steinberg)), U.S. 5,085,720 (마이크스카(Mikeska)), U.S. 6,139,666 (파사노(Fasano)), US 6,205,032 (쉐퍼드(Shepherd)), 및 US 5,085,720에서 기재된 바와 같이 다층 회로의 형성 동안 xy 수 축을 제어하는 다양한 방법을 교시한다. 그러나, 상기 각각 방법은 통상적인 프레스 라미네이션 (단축, 등방성 적층 포함) 방법을 활용하므로 고속 제조를 허용하지 않는다. 그러므로, 여전히 x, y 수축을 제어하면서, 새로운 고속 제조 방법에 사용될 수 있는 세라믹 유전체 시트 조성물이 필요하다.
최근, "Method of Application of a Dielectric Sheet and Photosensitive Dielectric Composition(s) and Tape(s) used Therein"이라는 명칭의 비드웰(Bidwell) 등의 미국 특허 출원 10/910126에서, 다층 상호연결 회로의 제조 방법 및 관련 조성물이 개발되었는데, 여기서 "기판 상의 감광성 테이프"는 (2) 0 또는 0 근처로 x, y 수축을 제어하고; (3) 무연 및(또는) 무-카드뮴 시트 조성물을 제공하고; (4) 오류가 생기는 경우 기능성 층을 교체하는 능력을 제공하고; (5) 우수한 유전체 특성을 유전체 조성물에 제공하면서; (1) (a) 라미네이션 후에 비아 및(또는) 회로 어레이에 의한 신속한 패턴화; (b) 신속한 현상 및 노출 시간에 의한 우수한 감광성 유전체 조성물 시트 (또는 테이프); (c) 고온 롤 라미네이션 처리; (d) 우수한 접착 특성; 및 (e) 통상적인 로(furnance) 소성을 통한 고속 제조 방법을 조합한다.
다른 LTCC 유전체 테이프 및 전자 회로 제조 방법과 달리, PTOS 적용에서 형성된 비아는 "언더커팅(undercutting)"을 보이고 소성 시에 비아 공동(cavity) 크기를 20%까지 증가시키는 경향이 있다. 선행 기술 LTCC 비아 충전 전도체 조성물은 전형적으로 소결 및 치밀화되어 소성 동안 비아 전도체 부피의 감소를 초래한다. 그 결과, PTOS 적용에서 비아 충전 조성물로 사용되는 경우, 선행 기술 전도 체 조성물은 비아 전도체와 주변 세라믹 사이의 연결성을 상실하고(상실하거나) 표면 및(또는) 내층 전도체 라인과의 연결성을 상실하는 경향이 있다.
본 발명의 발명자들은 비아 충전 조성물로서 사용될 수 있고, 선행 기술의 전도체 조성물과 관련된 연결성 문제를 극복할 수 있는 우수한 전도체 후막 페이스트 조성물 및 소성 시에 비아 충전 조성물과 주변 세라믹의 결합 및 또한 표면과 내층 전도체 라인의 결합을 유지시킴으로써 PTOS 적용의 용도를 제공한다.
<발명의 요약>
본 발명은 (d) 유기 매체 중에 분산된 (a) 1종 이상의 전기 기능성 분말 70 내지 98 중량%; (b) 유리 프릿(frit) 0.5 내지 10 중량%; (c) 무기 붕소화물 0.5 내지 6 중량% (중량 %는 총 후막 조성물을 기준으로 함)를 포함하는, 후막 전도체 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 PTOS 적용에서 비아 충전 및(또는) 내층 전도체 조성물로서 유용하다.
본 발명은 추가로 조성물을 소성하여 유기 매체를 휘발시키고 유리 프릿을 소결하는 것을 포함하는, 상기 조성물을 포함하는 전자 회로 형성 방법 및 그 구조에 관한 것이다.
<발명의 상세한 설명>
I. 후막 전도체 조성물
본 발명의 후막 전도체 조성물은 무기 성분 및 유기 매체로 구성된다. 전도 체 조성물은 후막 비아 충전 조성물로서 특히 유용하지만, 일부 응용에서는, 내층 전도체 조성물로서도 유용할 수 있다. 추가로, 상기 조성물은 일부 응용에서 비아 충전 및 내층 조성물 모두에 활용될 수 있다.
본 발명의 후막 전도체 조성물의 주성분은 (4) 유기 매체 중에 분산된 (1) 전기 기능성 분말, (2) 유리 프릿 (유리 조성물), (3) 무기 붕소화물이다. 본 발명의 무기 성분은 (1) 전기 기능성 분말, (2) 유리 프릿 (유리 조성물),및 (3) 무기 붕소화물을 포함한다. 무기 바인더는 추가 무기 산화물 바인더, 예를 들어 내화성 무기 산화물을 더 포함할 수 있다. 성분은 하기에서 논의된다.
A. 전기 기능성 분말
일반적으로, 후막 조성물은 적절한 전기 기능성을 조성물에 부여하는 기능성 상을 포함한다. 기능성 상은 조성물을 형성하는 기능성 상에 대한 캐리어로서 작용하는 유기 매체 중에 분산된 전기 기능성 분말을 포함한다. 이 조성물은 유기 상을 연소하고, 무기 바인더 상을 활성화시키고 전기 기능성을 부여하도록 소성된다. 소성 전에, 인쇄된 부분은 휘발성 용매를 제거하기 위해 건조된다. "유기(organic)"는 후막 조성물의 중합체 또는 수지 성분, 뿐만 아니라 용매 및 계면활성제와 같은 소량 첨가 유기 성분을 기술하는데 사용된 용어이다.
본 발명의 후막 조성물의 전기 기능성 분말은 전도성 분말이고 단일 유형의 금속 분말, 금속 분말 혼합물, 합금 또는 몇개 원소의 화합물을 포함할 수 있다. 금속 분말의 입자 직경 및 형상은 적용 방법에 적절한 경우 특별하게 중요하지 않다. 상기 분말의 예는 금, 은, 백금, 팔라듐, 및 이의 조합을 포함한다. 본 발명 의 전기 기능성 분말은 약 10 마이크론 미만의 전형적인 D50 크기를 갖는다. 전기 기능성 분말은 전형적으로는 총 후막 조성물의 70 내지 98 중량%의 양으로 존재한다.
B. 유리 프릿 (유리 조성물)
본 발명의 비아 충전 조성물에 유용한 유리 프릿은 양이온, 예를 들어 Ca, Mg, Ti, Na, K, 및 Fe 함유 알루미노 보로실리케이트 유리이다. 한 실시양태에서, 유리 프릿은 시판 제품 번호 E-유리, 예를 들어 니뽄 일렉트릭 글래스 컴퍼니(Nippon Electrics Glass Co.)의 EF/F005이다.
프릿 및 산화물의 입자 크기는 그다지 중요하지 않고 본 발명에 유용한 물질은 전형적으로는 약 0.5 내지 약 15.0 ㎛, 바람직하게는 약 1 내지 8 ㎛, 및 더 바람직하게는 1 내지 약 4 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는다.
조성물이 바람직한 온도 (전형적으로는 750-900℃, 특히 850℃)에서 소성되어 기판, 특히 LTCC 기판에 적합한 소결, 습윤 및 접착을 초래할 수 있도록 유리 프릿은 약 350℃ 내지 840℃의 연화점을 갖는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, 유리 프릿의 연화점은 820℃ 내지 840℃ (로그(log) 점도 7.6) 및 910℃ 내지 925℃ (로그 점도 6)이다. 고온 및 저온 용융 프릿의 혼합물이 전도성 입자의 소결 특성을 조절하는데 사용될 수 있다. 1종 이상의 상이한 유리 프릿 조성물이 본 발명에 사용될 수 있다. 유리 프릿은 총 후막 조성물의 0.5 내지 10 중량%의 양으로 후막 조성물 중에 존재한다. 한 실시양태에서, 유리 프릿은 총 후막 조성물의 1 내지 5 중량%의 양으로 존재한다.
본원에서 사용되는, "연화점(softening point)라는 용어는 ASTM C338-57의 섬유 신장 방법(fiber elongation method)에 의해 수득된 연화 온도를 나타낸다.
유리 바인더 (유리 프릿)는 통상적인 유리-제조 기술에 의해, 목적하는 비율로 목적하는 성분 (또는 이의 전구 물질, 예를 들어 B2O3의 경우 H3BO3)을 혼합하고, 혼합물을 가열하여 용융물을 형성함으로써 제조된다. 당업계 널리 공지된 바와 같이 가열은 피크 온도에서 용융물이 모두 액체가 되지만, 기체 분출은 중단되도록 하는 시간 동안 수행된다. 피크 온도는 일반적으로 1100℃-1500℃, 통상 1200℃-1400℃이다. 이어서 용융물은 용융물의 냉각에 의해, 전형적으로는 저온 벨트 또는 저온 유수 중에 부어서 켄칭된다. 이어서 밀링에 의해 목적하는 입자 크기 감소가 성취될 수 있다.
다른 전이 금속 산화물도 무기 바인더의 전체 또는 일부로서 사용될 수 있다. 아연, 코발트, 구리, 니켈, 로듐, 루테늄, 티타늄, 망간 및 철의 산화물 또는 산화물 전구 물질이 본 발명에 유용하다. 상기 첨가제는 접착성을 증가시킨다.
C. 무기 붕소화물
본 발명의 후막 조성물은 총 조성물의 0.5 내지 6 중량%의 양으로 1종 이상의 무기 붕소화물을 추가로 포함한다. 상기 무기 붕소화물의 예는 비제한적으로, 티타늄 붕소화물, 지르코늄 붕소화물 및 이의 혼합물을 포함한다. 붕소화물은 소성시에 산소와 반응하여 모(parent) 금속 붕소화물 보다 단위 셀 부피 당 더 큰 분 자 부피를 생성하는, 붕소 산화물과 밀접하게 접촉하는 산소-붕소화물 및(또는) 금속 산화물을 형성하는 것으로 여겨진다.
D. 유기 매체
무기 성분은 전형적으로 기계적 혼합에 의해 유기 매체와 혼합되어 인쇄에 적합한 컨시스턴시(consistency) 및 유변성(rheology)을 갖는, "페이스트(paste)"라 칭하는 점성 조성물을 형성한다. 다양한 불활성 액체가 유기 매체로서 사용될 수 있다. 유기 매체는 무기 성분이 적절한 안정도로 분산될 수 있는 것이어야 한다. 매체의 유변학적 특성은 고체의 안정적인 분산, 스크린 인쇄에 대한 적절한 점도 및 요변성(thixotropy), 허용가능한 비소성 "그린" 강도, 기판 및 페이스트 고체의 적절한 습윤성, 양호한 건조 속도, 및 양호한 소성 특성을 비롯한, 양호한 적용 특성을 조성물에 부여해야 한다. 유기 매체는 전형적으로는 용매(들) 중 중합체(들) 용액이다. 추가로, 계면활성제와 같은 소량의 첨가제가 유기 매체의 일부일 수 있다. 상기 목적을 위해 가장 빈번하게 사용되는 중합체는 에틸 셀룰로오스이다. 중합체의 다른 예는 에틸히드록시에틸 셀룰로오스, 목재 로진, 에틸 셀룰로오스와 페놀 수지의 혼합물, 저급 알콜의 폴리메타크릴레이트를 포함하고, 에틸렌 글리콜 모노아세테이트의 모노부틸 에테르도 사용될 수 있다. 후막 조성물에서 발견되는 가장 널리 사용되는 용매는 에스테르 알콜 및 테르펜, 예를 들어 알파- 또는 베타-테르핀올 또는 다른 용매, 예를 들어 케로센, 디부틸프탈레이트, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 헥실렌 글리콜 및 고 비점 알콜 및 알콜 에스테르와의 혼합물이다. 추가로, 기판 적용 후 신속한 경화를 촉진하기 위한 휘발 성 액체가 비히클 중 포함될 수 있다. 목적하는 점도 및 휘발성 요건을 수득하기 위해 상기 및 다른 용매의 다양한 조합이 제형화된다.
후막 조성물 중 유기 매채 대 분산액 중 무기 성분의 비율은 페이스트의 적용 방법 및 사용된 유기 매체의 종류에 의존하고, 다양할 수 있다. 분산액은 일반적으로 70-98 중량%의 무기 성분 및 2-30 중량%의 유기 매체 (비히클)을 함유한다.
E. 임의적 무기 성분
본 발명의 비아 충전 조성물은 임의적 무기 성분, 예를 들어 내화성 무기 산화물을 추가로 포함할 수 있다. 가능한 임의적 무기 내화성 산화물의 예는 Al2O3, ZrO2, TiO2 등 및 이의 혼합물을 포함한다. 상기 내화성 산화물은 "소결 억제제"로서 작용한다.
도 1은 반복 소성 효과 및 본 발명의 후막 전도체 조성물 (85B로 식별되는 비아 충전 전도체로서) 및 다른 시판 전도체 조성물 (이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니로부터 시판되는 QM18 및 QS300 및 델피 일렉트로닉스로부터 시판되는 제품 번호 1198)을 활용하는 PTOS 부품의 열 사이클 간격 대 비저항의 특성 효과를 상술한다.
II . 기판 상의 감광성 테이프-유전체 테이프 조성물
유전체 후막 테이프 조성물 및 하기에 기재된 응용 분야는 본원의 참고문헌으로 도입된 비드웰(Bidwell)의 미국 특허 출원 10/910126에서 상술된다. 본 발명의 비아 충전 후막 전도체 조성물은 하기 분류된 유전체 테이프 조성물(들)을 활용 하는 PTOS 적용에 특히 유용하다.
무기 바인더
무기 바인더는 이상적으로는 비-반응성이어야 하지만, 실제로는, 계 내 다른 물질과 반응할 수 있다. 무기 바인더는 목적하는 전기 절연성을 갖고 물체 내 임의의 세라믹 고체 (충전제)에 비해 적절한 물성을 갖도록 선택된다.
무기 바인더 및 임의의 세라믹 고체의 입자 크기 및 입자 크기 분포는 그다지 중요하지 않고, 입자의 크기는 일반적으로 0.5 내지 20 ㎛이다. 프릿의 D50 (중간 입자 크기)은, 바람직하게는 1 내지 10 ㎛ 및 더 바람직하게는 1.5 내지 5.0 ㎛이지만, 이로 국한되지는 않는다.
무기 바인더의 바람직한 기본 물성은 (1) 물체 내 임의의 세라믹 고체의 소결 온도 이하의 소결 온도를 갖고 (2) 사용된 소성 온도에서 점성 상 소결을 한다는 것이다.
본 발명의 조성물의 유리는 부분적으로 결정화 가능한 비정질 알칼리 토금속 아연 실리케이트 유리 조성물의 부류이다. 상기 조성물은 본원에 도입된, 미국 특허 제5,210,057 (하운(Haun) 등)에서 개시된다.
하운 등은 본질적으로 도면의 도 2의 중량 점 g-l으로 한정된 영역에 속하는 조성으로 구성된 부분적으로 결정화 가능한 비정질 알칼리 토금속 아연 실리케이트 유리를 개시하며, 여기서 (1) 알파는 Al2O3 3% 이하, HfO2 6%, P2O5 4%, TiO2 10%, ZrO2 6% 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 유리 형성제 또는 조건성 유리 형성제와 혼합물로 SiO2이고 (단, 조성물은 ZrO2 0.5% 이상을 함유하는 것을 조건으로 함); (2) 베타는 CaO, SrO, MgO, BaO 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 알칼리 토금속이고 (단, 조성물은 MgO 15% 이하 및 BaO 6% 이하를 함유하는 것을 조건으로 함); (3) 감마는 ZnO이고, 점 g-l의 궤적은 하기와 같다: 점 g - 알파 48.0, 베타 32.0, 감마 20.0; 점 h - 알파 46.0, 베타 34.0, 감마 20.0; 점 i - 알파 40.0, 베타 34.0, 감마 26.0; 점 j - 알파 40.0, 베타 24.0, 감마 36.0; 점 k - 알파 46.0, 베타 18.0, 감마 36.0; 점 l - 알파 48.0, 베타 190, 감마 33.0이다.
하운 등은 알파가 3% 이하의 Al2O3 + 존재할 경우 BaO %의 2/3를 함유하고, 총 유리 조성물에 대해 48% 이하 + BaO %를 구성하고; 베타는 6% 이하의 BaO를 함유하고, 총 유리 조성물에 대해 33% 이하 + 존재할 경우 BaO %의 1/2을 구성하고; 감마는 36% 이하 - 존재할 경우 BaO %의 1/3을 구성하는 상기 단락에 기재된 유리를 추가로 개시한다.
하운 등은 AlPO4 또는 AlP3O9으로서 첨가되는, Al2O3 및 P2O5를 추가로 함유하는, 상기에 기재된 유리를 추가로 개시한다.
본 발명의 무-Pd, 무-Cd 실시양태에 활용되는 유리는 SiO2 46-66 몰%, Al2O3 3-9 몰%, B2O3 5-9 몰%, MgO 0-8 몰%, SrO 1-6 몰%, CaO 11-22 몰%, 및 M 2-8 몰% (여기서 M은 알칼리 원소 및 이의 혼합물로 이루어진 군의 산화물에서 선택됨)를 포함하는 알칼리-알칼리 토금속-알루미노-보로실리케이트 유리 조성물에 관한 것이 다. 알칼리 원소는 주기율표의 1A 족에서 발견된다. 예를 들어, 알칼리 원소 산화물은 Li2O, Na2O, K2O 및 이의 혼합물에서 선택될 수 있다. SrO / (Ca+MgO)의 몰 비율은 약 0.06 내지 약 0.45이다. 상기 비율 범위는 본 발명의 LTCC 테이프와 관련하여 사용되는 전도체 물질과 상용성을 보장하는데 필요하다.
상기 무-Pb 및 무-Cd 실시양태에서, 유리 중 알칼리 및 알칼리 토금속 개질제의 함량은 LTCC 테이프 물질 처리에 중요한 유리 점도 감소를 제공하면서, 유리의 열팽창 계수를 증가시키는 것으로 여겨진다. 알칼리 토금속 산화물, BaO가 LTCC 테이프를 제조하는데 사용될 수 있지만, 이것은 저 pH 용액에서 용이한 삼출로 인하여 화학적 내성을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 이런 이유 때문에, 상기에 한정된 비율 한계 및 몰% 내의 알칼리 토금속 개질제 구성성분에서 더 우수한 화학적 내성이 발견된다. 스트론튬 산화물은 테이프의 외층에 적용되는 전도체 물질계에 더 우수한 납땜가능성 및 낮은 전도체 비저항을 부여한다. 유리 중 스트론튬 산화물의 함량은 1 몰% 이상의 수준으로 유리 중 존재할 경우 개선된 전도체 성능을 제공한다. 데이터는 1 내지 6 몰% 수준이 개선된 전도체 성능을 제공한다는 것을 제시한다. 스트론튬 산화물의 바람직한 수준은 1.8-3.0 몰%이다. 유리 중 알칼리 산화물의 존재는 그린 테이프에 사용되는 경우 테이프의 치밀화 및 결정화 양태를 조절하여 열 처리 조건에 대한 유리의 민감성을 개선한다. 알칼리 첨가의 중요한 역할은 목적하는 소성 온도에서 요구되는 유동성 및 치밀화 특성을 테이프에 제공하는 것이다. 이것은 테이프의 요구되는 물리적 및 전기적 성능에 영향을 미 치지 않으면서 유리 점도 감소의 기능을 수행한다. 유리의 점도 특성을 개질하기 위해 사용되는 알칼리 이온의 유형 및 양은 유리로 제조된 테이프의 전기적 손실 특징에 영향을 미친다.
본원에 기재된 유리는 몇가지 다른 산화물 구성성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, ZrO2, GeO2, 및 P2O5는 총 유리 조성물을 기준으로, ZrO2 0-4 몰%, P2O5 0-2 몰%, 및 GeO2 0-1.5 몰%의 비율로 유리 중 SiO2를 부분적으로 대체할 수 있다. 총 유리 조성물을 기준으로, 추가로 0-2.5 몰%의 CuO가 알칼리 및(또는) 알칼리 토금속 구성성분을 부분적으로 대체할 수 있다. 구성성분으로서 유리를 활용하는 LTCC 테이프 제형의 적합성에 대한 인자는 전도체, 및 테이프 내 및 테이프의 표면 상에서 회로 구성성분으로서 활용되는 수동(passive) 물질과의 필요한 상용성이다. 이것은 물리적 인자, 예를 들어 적합한 열팽창 및 테이프의 밀도 및 강도의 적합한 수준의 획득 여부를 포함하고, 후자는 유리 점도가 필요한 열 처리 온도 범위에서 테이프를 제공하는데 적합한지 여부에 의해 가능하다.
본원에 기재된 유리는 통상적인 유리 제조 기술로 제조된다. 유리는 더 특별하게는 하기와 같이 제조될 수 있다. 유리는 전형적으로는 500-1000 g의 양으로 제조된다. 전형적으로는 성분을 계량하고, 이어서 목적하는 비율로 혼합하고, 하부-로딩 로 중에서 가열하여 백금 합금 도가니에서 용융물을 형성한다. 가열은 전형적으로는 피크 온도 (1500-1550℃)에서 용융물이 모두 액체이고 균질화되도록 하는 시간 동안 수행된다. 이어서 유리 용융물을 상대 회전 스테인레스강 롤러의 표 면 상에 붓거나 물 탱그 중에 부어서 켄칭하여 10-20 mil 두께의 유리판을 형성한다. 생성된 유리판 또는 수냉 프릿을 밀링하여 1-5 마이크론의 50% 부피 분포 셋의 분말을 형성한다. 생성된 유리 분말을 충전제 및 매체와 배합하여 후막 페이스트 또는 주조가능한 유전체 조성물을 형성한다.
테이프 내 혼입될 경우 유리는 공-소성 후막 필름 전도체 물질과 상용성이다. 테이프 내 유리는 소성시 과도하게 유동하지 않는다. 이것은 세라믹 충전제, 전형적으로는 Al2O3과 유리 사이의 반응에 의해 개시된 유리의 부분 결정화로 인한 것이다. 부분 결정화에 이어서 잔류하는 유리는 더 내화성인 유리로 변화된다. 이것은 전도체 물질에 의한 테이프의 착색(staining)을 제거하고 후막 전도체 물질의 땜납 습윤 또는 화학적 도금을 허용한다. 땜납 습윤은 인쇄 회로 보오드 상에서와 같이 외부 배선에 세라믹 회로의 연결을 허용한다. 후막 전도체의 화학적 도금이 테이프의 표면 층에 적용되면, 저 pH 도금 조는 테이프의 표면으로부터 도금 조를 오염시키는 이온을 방출할 수 있다. 이런 이유 때문에, 테이프에서 발견되는 유리는 감소된 pH 용액에서 화학적 부식에 의한 유리 구성성분의 방출을 최소화한다. 추가로, 테이프에서 발견되는 유리는 또한 강한 염기 용액에서 화학적 부식에 의한 유리 구성성분의 방출을 최소화한다.
임의적 세라믹 고체
세라믹 고체는 본 발명의 유전 조성물 중에 임의로 존재한다. 첨가되는 경우에, 계에서 다른 물질에 대해 화학적으로 불활성이고, 목적하는 전기 절연 특성 을 가지며, 조성물의 무기 바인더 및 감광성 성분에 대해 적절한 물리적 특성을 갖는 세라믹 고체가 선택된다. 근본적으로, 고체는 열팽창 및 유전 상수와 같은 특성을 조절하는 충전제이다.
유전체에서 세라믹 고체의 가장 바람직한 물리적 특성은 (1) 세라믹 고체의 소결 온도가 무기 바인더의 소결 온도보다 높고, (2) 본 발명의 소성 단계 동안에 소결되지 않는 것이다. 따라서, 본 발명의 문맥에서, 용어 세라믹 고체는 본 발명의 실시에서 행해지는 소성의 조건 하에 본질적으로 소결되지 않고 무기 바인더 중에 제한된 용해성을 갖는 무기 물질, 보통 산화물을 나타낸다.
상기 기준에 따르면, 사실상 임의의 고융점 무기 고체가 소성 후 유전체의 물리적 특성뿐만 아니라 전기 유전 성능 (예를 들어, K, DF, TCC)을 조절하기 위해 유전 테이프의 세라믹 고체 성분으로 사용될 수 있다. 가능한 세라믹 충전제 첨가제의 예로는 Al2O3, ZrO2, TiO2, BaTiO3, CaTiO3, SrTiO3, CaZrO3, SrZrO3, BaZrO3, CaSnO3, BaSnO3, PbTiO3, 금속 탄화물 예컨대 탄화규소, 금속 질화물 예컨대 질화알루미늄, 미네랄 예컨대 규산알루미늄 및 남정석, 근청석, 지르코니아, 감락석, 회장석, 및 다양한 형태의 실리카 또는 이들의 혼합물이 포함된다.
세라믹 고체는 고체를 기준으로 0 내지 50 중량％의 양으로 유전 조성물에 첨가될 수 있다. 충전제의 유형에 따라서, 소성 후에 상이한 결정 상이 형성될 수 있다. 충전제는 유전 상수 및 열팽창 특성을 제어할 수 있다. 예를 들어, BaTiO3의 첨가는 유전 상수를 현저히 증가시킬 수 있다.
Al2O3은 유리와 반응하여 Al-함유 결정 상을 형성하기 때문에 바람직한 세라믹 충전제이다. Al2O3은 높은 기계적 강도 및 유해한 화학 반응에 대한 불활성을 제공하는데 매우 효과적이다. 세라믹 충전제의 다른 기능은 소성 동안에 전체 계의 유변성 제어이다. 세라믹 입자는 물리적 장벽으로 작용하여 유리의 유동을 제한한다. 이들은 또한 유리의 소결을 억제하여 유기물의 연소제거(burnout)를 더욱 용이하게 한다. 다른 충전제, α-석영, CaZrO3, 규산알루미늄, 근청석, 감락석, 지르콘, 지르코니아, BaTiO3, CaTiO3, MgTiO3, SiO2, 비정질 실리카 또는 이들의 혼합물을 사용하여 테이프 성능 및 특성을 변형시킬 수 있다.
테이프 조성물의 제형화에서, 세라믹 (충전제) 물질의 양에 대한 유리 프릿 (유리 조성물)의 양이 중요하다. 충분한 치밀화를 달성하는데 10 내지 40 중량％ 범위의 충전제가 바람직하다고 간주된다. 충전제 농도가 50 중량％를 초과하는 경우에, 소성된 구조체는 충분히 치밀화되지 않고 매우 다공성이다. 바람직한 유리/충전제 비율 내에서, 소성 동안에 액체 유리 상이 충전제 물질로 포화될 것임은 명백할 것이다.
소성시 조성물의 더 높은 치밀화를 달성하기 위해서, 무기 고체는 작은 입자 크기를 갖는 것이 중요하다. 특히, 실질적으로 모든 입자는 15 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛를 초과해서는 안 된다. 상기 크기 제한을 받으므로, 유리 및 세라믹 충전제 둘 모두의 입자의 50％ 이상은 1.0 ㎛ 초과 6 ㎛ 미만인 것이 바람직하다.
유리 조성물의 특정 유형은 본 발명의 실시양태에 중요하지 않으며, 감광성 테이프가 사용되는 특정 용도에 따라 광범위하게 가능한 구성성분을 함유할 수 있다. 몇몇 유리 조성물이 하기 표 1에 상술된다. 예를 들어, 납-기재 유리가 허용될 수 있는 경우에, 유리 A와 같은 유리가 혼입될 수 있다. 납-함유 유리가 허용되지 않지만 850℃에서 테이프 조성물을 소성한 후에도 여전히 신뢰성 높은 유전 특성이 필요한 용도의 경우에, 유형 "B"의 유리가 혼입될 수 있다. 실시양태가 적용될 수 있는 또 다른 광범위하게 가능한 용도의 경우에, 유리 C의 화학은 즉, 소다 석회유리 기판과 같이 사용되는 기판의 유형 때문에 낮은 소성 온도가 필요한 용도에서 사용될 수 있다고 기재된다.
유리 조성물 및 본 발명의 고체 조성물의 몇몇 실시양태
성분 고체 A 고체 B 고체 C
유리 A 27.6 0 0
유리 B 0 42.2 0
유리 C 0 0 49
알루미나 21.7 18.9 16.3
코발트 알루미네이트 0.3 0.2 0
성분 유리 A 유리 B 유리 C
PbO 17.2 0 0
SiO2 56.5 38.64 7.11
B2O3 4.5 0 8.38
Na2O 2.4 0 0
K2O 1.7 0 0
MgO 0.6 0 0
CaO 8 14.76 0.53
Al2O3 9.1 0 2.13
BaO 0 12.66 0
ZrO2 0.0 2.5 0.0
ZnO 0 29.97 12.03
P2O5 0 1.45 0
Bi2O3 0 0 69.82
표 2 및 표 3은 표 1의 유리 분말 "A" 및 "B"의 통상의 입자 크기 분포 (PSD)를 마이크론 단위로 상술한다.
유리 A의 PSD, (통상) 마이크론 단위
D(10) D(50) D(90) D(100)
0.774 2.118 4.034 9.25
0.832 2.598 5.035 11.00
유리 B의 PSD, (통상) 마이크론 단위
D(10) 0.95 내지 1.05 마이크론
D(50) 2.4 내지 3.0 마이크론
D(90) 5.0 내지 6.5 마이크론
유기 구성성분
중합체 바인더
비정질 유리 분말 및 임의적 세라믹 무기 고체 분말이 분산되는 유기 구성성분은 1종 이상의 아크릴계 중합체 바인더, UV 화학선 광선에 노출된 후에 가교되거나 분화(differentiation)를 제공할 1종 이상의 감광성 아크릴계 단량체, 광처리를 촉진하는 1종 이상의 개시제 및 1종 이상의 가소제를 포함하며, 이들 모두는 휘발성 유기 용매 중에 용해된다. 모든 유기 성분과 비정질 유리 분말 및 임의적 무기 "충전제" 첨가제를 포함하는 무기 분말의 "슬러리" 또는 조합은 통상적으로 당업자에게는 "슬립(slip)"으로 지칭되며, 임의로, 이형제, 분산제, 박리제, 소포제, 안정화제 및 습윤제와 같은 다른 물질이 용해된다.
습한 "슬립"이 적합한 백킹 물질 상에 목적하는 두께로 코팅되고 건조되어 모든 저비점 용매가 제거되면, 감광성 "테이프"가 생성된다.
중합체 바인더(들)는 본 발명의 조성물에 중요하다. 추가로, 본 발명의 중합체 바인더는 테이프에 0.4 중량％ 내지 2.0 중량％ 염기 (Na2CO3 또는 K2CO3)의 염기 수용액 중에서의 현상성을 부여하여, UV 화학선 방사선에 노출된 특징부의 높은 해상도를 허용하며, 또한, 캐스트 테이프의 양호한 그린 강도, 가요성 및 적층 특성을 부여한다. 중합체 바인더는 공중합체, 상호중합체 또는 이들의 혼합물로 이루어지고, 여기서 각각의 공중합체 또는 상호중합체는 (1) C1 -10 알킬 아크릴레이트, C1-10 알킬 메타크릴레이트, 스티렌, 치환 스티렌, 또는 이들의 조합을 포함하는 비산성 공단량체 및 (2) 에틸렌계 불포화 카르복실산 함유 잔기를 포함하는 산성 공단량체를 포함하며, 공중합체 및 상호중합체 혼합물의 산 함량은 15 중량％ 이상이다. 혼합물은 공중합체, 상호중합체 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 산성 중합체 바인더는 염기성 성분을 함유하는 용액에 의해 현상될 수 있다.
본 발명의 기술에서 조성물 중의 산성 공단량체 성분의 존재는 중요하다. 산성 관능기는 0.4 내지 2.0 중량％의 탄산나트륨 또는 탄산칼륨 수용액과 같은 수성 염기 중에서 현상되는 능력을 제공한다. 산성 공단량체가 10％ 미만의 농도로 존재하는 경우에, 조성물은 수성 염기에 의해 완전히 세척 제거되지 않는다. 산성 공단량체가 30％ 초과의 농도로 존재하는 경우에, 조성물은 현상 조건 하에서 내성이 더 적어 이미지 형성된 부위에서 부분적인 현상이 일어난다. 적절한 산성 공단량체로는 에틸렌계 불포화 모노카르복실산 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 또는 크로톤산 및 에틸렌계 불포화 디카르복실산 예컨대 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 비닐 숙신산, 및 말레산, 및 이들의 헤미에스테르, 및 일부 경우에 이들의 무수물 및 이들의 혼합물이 포함된다.
비산성 공단량체가 바인더 중합체의 50 중량％ 이상을 구성하는 것이 바람직하다. 바람직하지는 않지만, 중합체 바인더의 비산성 부분은 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 스티렌, 또는 중합체의 치환 스티렌 부분의 치환체로서 약 50 중량％ 이하의 다른 비산성 공단량체를 함유할 수 있다. 예로는 아크릴로니트릴, 비닐 아세테이트, 및 아크릴아미드가 포함된다. 그러나, 이들을 완전 연소제거하는 것이 더 곤란하기 때문에, 총 중합체 바인더 중 이러한 단량체는 바람직하게는 약 25 중량％ 미만으로 사용된다.
바인더로서 단독 공중합체 또는 공중합체의 조합의 사용은 이들이 각각 상기 다양한 기준을 충족시키는 한 인정된다. 상기 공중합체 이외에, 소량의 다른 중합체 바인더를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리이소부틸렌, 및 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리비닐 알콜 중합체 (PVA), 폴리비닐 피롤리돈 중합체 (PVP), 비닐 알콜 및 비닐 피롤리돈 공중합체, 및 폴리에틸렌 옥시드와 같은 저급 알킬렌 옥시드 중합체인 폴리에테르가 인용될 수 있다.
본원에 기재된 중합체는 당업자에 의해 통상적으로 사용되는 용액 중합 기술에 의한 아크릴레이트 중합에 의해 제조될 수 있다. 통상적으로, 이러한 산성 아크릴레이트 중합체는 비교적 저비점 (75 내지 150℃) 유기 용매 중에 α- 또는 β- 에틸렌계 불포화 산 (산성 공단량체)을 1종 이상의 공중합성 비닐 단량체 (비산성 공단량체)와 혼합하여 10 내지 60％ 단량체 혼합물 용액을 얻은 후에, 중합 촉매를 첨가하여 단량체를 중합시키고 혼합물을 통상의 압력 하에서 용매의 환류 온도로 가열함으로써 제조된다. 중합 반응이 실질적으로 완료된 후에, 제조된 산성 중합체 용액은 실온으로 냉각된다.
상기 기재된 냉각된 중합체 용액에 반응성 분자, 자유 라디칼 중합 억제제 및 촉매가 첨가될 수 있다. 용액은 반응이 완료될 때까지 교반된다. 임의로, 용액은 반응을 가속화하기 위해 가열될 수 있다. 반응이 완료되어 반응성 분자가 중합체 주쇄에 화학적으로 부착된 후에, 중합체 용액은 실온으로 냉각되고, 샘플이 수집되며, 중합체 점도, 분자량, 및 산 당량이 측정된다.
가소제
가소제는 본 발명의 PTOS 적용에 이용되는 유전 후막 테이프에서 필수적이다. 조성물 중 가소제의 사용은 가요성 정합 테이프 조성물을 제공함으로써 고온 롤 적층을 허용하도록, 고온 롤 적층 공정이 일어나기 전, 일어나는 동안 및 일어난 후에 테이프의 몇몇 특성을 충족시키기 위해 최적화된다. 너무 많은 가소제가 사용되는 경우에, 테이프는 서로 접착될 것이다. 너무 적은 가소제가 사용되는 경우에, 테이프는 가공 동안에 칩핑될 것이다. 가소제는 조성물의 중합체 바인더와 조합으로 테이프의 목적하는 접착 특성을 부여하여, 고온 롤 적층시 테이프 막이 기판에 접착하도록 한다.
추가로, 가소제는 바인더 중합체의 유리전이온도 (Tg)를 낮춘다. 가소제 대 중합체 바인더의 비율은 4:23 내지 7:9이다. 가소제는 총 조성물 중에 총 건조된 테이프 조성물의 1 내지 12 중량％, 더 바람직하게는 2 내지 10 중량％, 및 가장 바람직하게는 4 내지 8 중량％로 존재한다.
물론, 가소제의 선택은 개질이 필요한 중합체에 의해 주로 결정된다. 다양한 바인더 시스템에서 사용되는 가소제 중에는 디에틸 프탈레이트, 디부틸 프탈레이트, 디옥틸 프탈레이트, 부틸 벤질 프탈레이트, 알킬 포스페이트, 폴리알킬렌 글리콜, 글리세롤, 폴리(에틸렌 옥시드), 히드록시에틸화 알킬 페놀, 디알킬디티오포스포네이트 및 폴리(이소부틸렌)이 있다. 이들 중에서, 부틸 벤질 프탈레이트는 비교적 적은 농도에서 효과적으로 사용될 수 있기 때문에 아크릴 중합체 시스템에서 가장 자주 사용된다. 바람직한 가소제는 벨시콜 캄파니(Velsicol Company)에 의해 제조되며, 각각 폴리프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 및 폴리에틸렌 글리콜 디벤조에이트인 벤조플렉스(BENZOFLEX)(등록상표) 400 및 벤조플렉스(등록상표) P200이다.
광개시 시스템 ( 광개시제 )
적합한 광개시 시스템은 열적 불활성이지만, 185℃ 이하에서 화학선 방사선에 노출시 자유 라디칼을 발생시키는 시스템이다. "화학선 방사선"은 광선, 보라색 광선 및 자외선, X-선, 또는 화학적 변화를 일으키는 다른 방사선을 의미한다. 특정 광개시제는 열적 불활성이더라도, 185℃ 이하의 온도에서 화학선 방사선에 노출시 자유 라디칼을 발생시킬 수 있다. 예로는 공액 탄소 고리계에서 2개의 내부 분자 고리를 갖는 화합물인 치환 또는 비-치환 다핵 퀴논, 예컨대 9,10-안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-tert-부틸안트라퀴논, 옥타메틸안트라퀴논, 1,4-나프토퀴논, 9,10-펜안트라퀴논, 벤즈(벤자)안트라센-7,12-디온, 2,3-나프타센-5,12-디온, 2-메틸-1,4-나프토퀴논, 1,4-디메틸안트라퀴논, 2,3-디메틸안트라퀴논, 2-페닐안트라퀴논, 2,3-디페닐안트라퀴논, 레텐 퀴논, 7,8,9,10-테트라히드로나프타센-5,12-디온, 및 1,2,3,4-테트라히드로벤즈(벤자)안트라센-7,12-디온이 포함된다. 미국 특허 제2,760,863호는 85℃만큼 낮은 온도에서도 열적 활성인 일부 다른 유용한 광개시제를 개시하였다. 이들은 인접(vicinal) 케탈 도닐 알콜 예컨대 벤조인, 및 피발로인, 아실로인 에테르 예컨대 벤조인 메틸 및 에틸 에테르, 및 α-탄화수소-치환 방향족 아실로인 예컨대 α-메틸벤조인, α-알릴벤조인, 및 α-페닐벤조인이다.
미국 특허 제2,850,445호, 제2,875,047호, 제3,097,096호, 제3,074,974호, 제3,097,097호, 제3,145,104호, 제3,427,161호, 제3,479,186호, 및 제3,549,367호에 개시된 광환원성 염료 및 환원제, 예컨대 수소 공급원을 갖는 페나틴, 옥사틴, 및 퀴논 부류의 미흘러(Michler) 케톤, 벤조페논, 및 2,4,5-트리페닐이미다졸 이량체가 개시제로서 사용될 수 있다. 또한, 미국 특허 제4,162,162호에 개시된 감광제가 광개시제 및 광중합 억제제와 함께 사용될 수 있다. 광개시제의 함량은 다양하다. 한 실시양태에서, 광개시제의 함량은 건조된 광중합성 테이프 막 층의 총 중량을 기준으로 0.02 내지 12 중량％이다. 추가 실시양태에서, 광개시제는 0.1 내지 3 중량％로 존재하며, 또 다른 추가 실시양태에서, 광개시제는 0.2 내지 2 중량％로 존재한다. 본 발명의 실시에서 특히 유용한 광개시제 중 하나는 시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals)로부터 입수가능한 이르가큐어(Irgacure)(등록상표) 369이다.
광경화성 단량체
유전 테이프에서 사용된 광경화성 단량체 성분은 하나 이상의 중합성 에틸렌기를 갖는 1종 이상의 부가 중합성 에틸렌계 불포화 화합물로 형성된다.
상기 화합물은 자유 라디칼로부터 제조된 후에, 쇄로 성장하고, 부가 중합되어 중합체를 형성한다. 단량체 화합물은 비-기체이다. 다시 말해서, 단량체 화합물은 비점이 100℃ 이상이고 유기 중합성 바인더 상에서 가소화될 수 있다.
단독으로 또는 다른 단량체와 조합으로 사용될 수 있는 적절한 단량체의 예로는 t-부틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 1,5-펜탄디올 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜, 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 헥사메틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 1,3-프로판디올 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 데카메틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 1,4-시클로헥산디올 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 2,2-디메틸올프로판 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 글리세롤 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트 및 트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 및 메타크릴레이트, 폴리옥시에틸화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 트리메타크릴레이트, 및 미국 특허 제3,380,381호에 개시된 동일한 화합물, 2,2-디(p-히드록시페닐)-프로판 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 테트라메타크릴레이트, 2,2-디-(p-히드록시페닐)-프로판디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 테트라메타크릴레이트, 2,2-디(p-히드록시페닐)-프로판디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리옥시에틸-1,2-디-(p-히드록시페닐)프로판 디메타크릴레이트, 비스페놀-A의 디-(3-메타크릴옥시-2-히드록시프로필)에테르, 비스페놀-A의 디-(3-아크릴옥시-2-히드록시프로필)에테르, 비스페놀-A의 디(2-메타크릴옥시에틸)에테르, 비스페놀-A의 디(2-아크릴옥시에틸)에테르, 1,4-부탄디올의 디-(3-메트알킬옥시-2-히드록시프로필)에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리옥시프로필 트리메틸올 프로판트리아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 1,2,4-부탄트리올 트리아크릴레이트 및 트리메타크릴레이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 1-페닐에틸렌-1,2-디메타크릴레이트, 디알릴 푸마레이트, 스티렌, 1,4-벤젠디올 디메타크릴레이트, 1,4-디이소프로페닐벤젠, 및 1,3,5-트리이소프로페닐벤젠이 포함된다.
또한, 분자량이 300 이상인 에틸렌계 불포화 화합물, 예컨대 알킬렌 또는 1 내지 10개의 에테르 결합을 갖는 C2 -15 알킬렌 글리콜 또는 폴리알킬렌 글리콜로부터 제조된 폴리알킬렌 글리콜 디아크릴레이트 및 미국 특허 제2,927,022호에 개시된 화합물, 특히 말단 결합으로 존재하는 경우에 다중 부가 중합성 에틸렌 결합을 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
단량체의 바람직한 예로는 폴리옥시에틸화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 트리메타크릴레이트, 에틸화 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 및 트리메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨 모노히드록시 펜타크릴레이트, 및 1,10-데칸디올 디메틸 아크릴레이트가 포함된다.
다른 바람직한 단량체로는 모노히드록시폴리카르로락톤 모노아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (분자량: 약 200), 및 폴리에틸렌 글리콜 400 디메타크릴레이트 (분자량: 약 400)가 포함된다. 불포화 단량체 성분의 함량은 바람직하게는 건조된 광중합성 테이프 막 층의 총 중량의 2 내지 20 중량％, 더 바람직하게는 2 내지 12 중량％ 및 가장 바람직하게는 건조 테이프 막 층의 2 내지 7 중량％이다. 본 발명의 실시양태의 실시에 특히 유용한 단량체 중 하나는 사토머 캄파니(Sartomer Company)로부터 입수가능하며 또한 알콕실화 시클로헥산 디아크릴레이트로서 공지된 CD582이다.
유기 용매
캐스팅 용액의 용매 성분은 중합체의 완전한 용해 및 대기압에서 비교적 낮은 수준의 열을 적용함으로써 분산액으로부터 용매를 증발시킬 수 있도록 충분히 높은 휘발성을 얻기 위해 선택된다. 또한, 용매는 유기 매질 중에 함유된 임의의 다른 첨가제의 비점 또는 분해 온도 미만에서 비등해야 한다. 따라서, 150℃ 미만의 대기압 비점을 갖는 용매가 가장 자주 사용된다. 이러한 용매로는 아세톤, 크실렌, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸 에틸 케톤, 에틸 아세테이트, 1,1,1-트리클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, 아밀 아세테이트, 2,2,4-트리에틸 펜탄디올-1,3-모노이소부티레이트, 톨루엔, 메틸렌클로라이드 및 플루오로카본이 포함된다. 상기 언급된 개개의 용매는 바인더 중합체를 완전히 용해시킬 수 없다. 그러나, 다른 용매(들)와 블렌딩되는 경우에도, 이들은 충분히 기능한다. 이는 본 발명의 기술 내에서 적합하다. 에틸 아세테이트는 환경적으로 유해한 클로로카본의 사용을 방지하기 때문에 특히 바람직한 용매이다.
분산제, 안정화제, 이형제, 분산제, 박리제, 소포제 및 습윤제를 비롯한 당업계에 공지된 추가 성분이 조성물 중에 존재할 수 있다. 적합한 물질의 일반적인 개시는 본원에 도입된 미국 특허 제5,049,480호에서 제시된다.
적용
테이프 제조
본 발명의 조성물(들)은 적합한 백킹 물질 상에 습한 슬러리 또는 "슬립"으로서 막을 형성하는데 사용된다. 백킹으로 종종 사용되는 물질은 "마일라(mylar)"이다. 다른 가능한 백킹 물질은 폴리프로필렌, 나일론일 수 있고, 본 발명의 적용에 있어 그다지 중요하지는 않지만, 본 발명의 만족스런 실시를 허용하는 적합한 특성을 가져야 한다. 예를 들어, 건조 후에 백킹 물질 상의 테이프 (건조되어 용매가 제거된 막을 "테이프"로 칭함)는 백킹에 대해 충분한 접착력을 가져 서로 접착되고 고온 롤 적층 단계를 통해 "박리"되지 않아야 하지만, 고온 롤 적층 단계가 완료된 후에 용이하게 분리되어야 한다.
정합체는 고온 롤 적층을 허용하는 본 발명의 조성물을 포함하는 임의의 구조체로서 정의된다. 출원인은 테이프 형성의 일반적인 의미로 정합체를 논의할 것이다. 테이프를 형성하기 위해, 슬립이 제조되고 테이프 캐스팅에 사용된다. 슬립은 테이프 제조에서 조성물에 사용되는 일반적인 용어이며 유기 매질 중에 분산된 무기 분말의 적절히 분산된 혼합물이다.
본 발명의 실시에 그다지 중요하지는 않지만, 유기 매질 중에 무기 분말의 양호한 분산을 달성하기 위한 통상의 방법은 통상적인 볼-밀링 공정을 사용하는 것이다. 볼 밀링은 세라믹 밀링 병(jar) 및 밀링 매질 (구형 또는 원통형 알루미나 또는 지르코니아 펠렛)로 이루어진다. 전체 혼합물을 밀링 매질을 함유하는 밀링 병에 넣는다. 병을 누출방지(leak-tight) 덮개로 폐쇄한 후에, 이를 회전시켜 혼합 효율이 최적화되는 롤링 속도로 병 내부에서 밀링 매질의 밀링 작용을 일으킨다. 롤링의 길이는 성능 기준을 충족시키는 잘-분산된 무기 입자를 수득하는데 필요한 시간이다. 일반적으로, 1 내지 20시간의 밀링 또는 혼합 시간이 목적하는 수준으로 분산시키는데 충분하다. 슬립은 블레이드법 또는 바 코팅법에 의해 백킹에 적용된 후에, 주변 또는 열 건조될 수 있다. 건조 후에 코팅 두께는 테이프가 사용될 최종 용도에 따라 수 마이크론 내지 수십 마이크론일 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 정합성 감광성 유전 "그린" (즉, "소성되지 않은") 테이프(들)는 상기 기재된 무기 바인더, 임의의 세라믹 고체, 중합체 바인더, 가소제, 광개시제, 광경화성 단량체, 및 용매의 슬러리 분산액을 목적하는 두께의 층으로 가요성 백킹 상에 캐스팅하고 캐스트 층을 공기 건조하거나 가열하여 휘발성 용매를 제거함으로써 형성된다. 백킹은 다수의 가요성 물질로 제조될 수 있지만, 통상적으로 마일라이다. 이후, 테이프 (코팅 + 예를 들어, 마일라 백킹)는 시트로 형성되거나 또는 롤 형태로 수집되며, 테이프가 사용되는 최종 용도에 따라 사이징될 수 있다. (주목: 테이프가 고온 롤 적층에 의해 강성 기판에 적용되면, 백킹은 일반적으로 제거되고 폐기된다.)
본 발명의 방법(들)에서, 백킹 물질은 보통 고온 롤 적층 단계를 통해 감광성 세라믹-함유 테이프와 함께 유지되고 감광성 테이프의 노출 이전에 제거될 것이다. 백킹 물질이 투명한 마일라, 또는 UV 화학선 광선에 노출을 허용하는 다른 적합한 물질인 경우에, 백킹 물질은 화학선 UV 광에 노출되더라도 테이프 표면 상에 잔류하여, 예를 들어 바람직하지 않은 오염물로부터 표면 보호를 제공할 수 있다. 이러한 경우에, 투명 백킹 물질은 현상 단계 직전에 제거될 것이다.
건조된 테이프의 두께는 65 내지 75 밀을 초과하지 않는 것이 바람직하다. 더 두꺼운 테이프는 소성 단계 동안에 종종 총 소성 싸이클 시간이 30 내지 60분 (100℃ 초과에서 총 시간으로서 정의됨)인 통상적인 벨트 로를 사용하는 경우, 문제를 일으킬 것이다. 더 두꺼운 막의 적용이 필요한 경우에, 다수의 혼성 회로 제조업자가 실시하기에 알맞지 않은 연장된 소성 프로파일을 사용함으로써 소성 민감성을 피할 수 있다.
추가로, 커버 시트는 "와이드스톡(widestock)" (마스터) 롤로 감기 이전에, 테이프에 적용될 수 있다. 통상의 커버 시트의 예로는 마일라, 실리콘 코팅된 마일라 (테레프탈레이트 PET), 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌, 또는 나일론이 포함된다. 통상적으로, 커버 시트는 최종 강성 기판에 고온 롤 적층 직전에 제거된다.
적합한 치수 안정성 기판
본 발명에서 기재된 "치수 안정성 기판"은 기판에 본 발명의 막 물질을 소결시키고 결합하는데 필요한 소성 조건 하에서 형태 또는 크기가 현저히 변화하지 않는, 세라믹, 유리, 및 금속을 포함하는 고체 물질을 비롯한 임의의 고체 물질이다. 적합한 치수 안정성 기판으로는 통상적인 세라믹 예컨대 알루미나, α-석영, CaZrO3, 규산알루미늄, 근청석, 감락석, 지르콘, 지르코니아, BaTiO3, CaTiO3, MgTiO3, SiO2, 유리-세라믹, 및 유리 (예를 들어, 소다 석회유리 또는 더 높은 융점 비정질 구조체를 포함하는 비정질 구조체), 비정질 실리카 또는 이들의 혼합물을 포함하되, 이에 국한되지 않는다. 다른 적합한 치수 안정성 기판 물질은 스테인레스강, 철 및 이의 다양한 합금, 법랑처리된(porcelainized)강, 다른 베이스 금속 예컨대 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 구리, 및 백금, 은, 팔라듐, 금 및 이들의 합금, 또는 다른 귀금속 및 이들의 합금, 및 이들의 최종 용도에 기초하여 적합한 것으로 판정된 다른 금속 기판일 수 있다. 특히, 적합한 기판인 철 합금 중 하나는 코바르(Kovar)(등록상표) (Ni-Fe 합금) 기판이다. 테이프는 또한 이미 형성된 (소성된) 다른 전기 기판 어셈블리에 적층되어, 추가로 전기적 회로 기능을 부여할 수 있다. 이러한 기판은 알루미나 상에 이미 소성된 세라믹 혼성 마이크로전자 회로, 또는 951 "그린 테이프(상표명)", 943 "그린 테이프(상표명)" (둘 모두는 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니로부터 입수가능함))를 포함하는 회로, 또는 현재 시판되는 다른 LTCC 회로일 수 있다.
다층 회로 형성
다층 전기 회로는 기판 물질 상에서 소성된 후에, 정합 감광성 유전 테이프의 열팽창 계수 (TCE)와 양립하는 임의의 기판일 수 있는 치수 안정성 기판을 공급함으로써 형성된다. 치수 안정성 기판의 예는 알루미나, 유리, 세라믹, α-석영, CaZrO3, 규산알루미늄, 근청석, 감락석, 지르콘, 지르코니아, BaTiO3, CaTiO3, MgTiO3, SiO2, 비정질 실리카 또는 이들의 혼합물을 포함하되, 이에 국한되지 않는다. 다른 적합한 기판 물질은 스테인레스강, 철 및 이의 다양한 합금, 법랑처리된 강, 다른 베이스 금속 예컨대 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 구리, 및 백금, 은, 팔라듐, 금 및 이들의 합금, 또는 다른 귀금속 및 이들의 합금, 및 이들의 최종 용도에 기초하여 적합한 것으로 판정된 다른 금속 기판일 수 있다. 테이프는 또한 이미 형성된 (소성된) 다른 전기 기판 어셈블리에 적층되어, 추가로 전기 회로 기능을 부여할 수 있다. 이러한 기판은 알루미나 상에 이미 소성된 세라믹 혼성 마이크로전자 회로, 또는 951 "그린 테이프(상표명)", 943 "그린 테이프(상표명)" (둘 모두는 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니로부터 입수가능함)을 포함하는 회로, 또는 현재 시판되는 다른 LTCC 회로일 수 있다.
치수 안정성 기판은 이후 임의로 통상적인 스크린 인쇄 또는 시판 포토 해상 기술에 의해 목적하는 패턴으로 적용되는 기능성 또는 전도성 층 (예를 들어, 이.아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니로부터 입수가능한 포델(Fodel)(등록상표) 은 페이스트, 제품 번호 6453)으로 코팅된다. 전도성 페이스트는 통상적으로 처리 전에 모든 용매를 제거하기 위해 적합한 온도에서 건조된다. 강성 기판 상의 제1 금속화 층의 경우에, 기능성인 전도성 막은 감광성 유전 테이프 층을 적용하기 이전에 소성되어야 한다.
이후, 감광성 유전 "그린" 테이프는 치수 안정성 기판에 고온-롤 적층된다. 감광성 테이프는 이후 목적하는 패턴으로 노출되어 화학선 방사선이 적용된 가교 또는 중합 영역이 생성되고 화학선이 적용되지 않은 비가교 또는 비중합 영역이 생성된다. 비가교 (비중합) 영역은 이후 0.4 내지 2.0 중량％의 탄산나트륨 또는 탄산칼륨의 희석된 용액을 사용하여 세척 제거되어, 비아 또는 다른 목적하는 구조 (예를 들어, 공동, 단(step), 벽)의 목적하는 패턴이 형성된다. 예를 들어, 비아에 이후 전도성 금속화 조성물 (즉 본 발명의 비아 충전 조성물)을 충전할 수 있다. 이후, 패턴화 기능성인 전도성 층(들) (추가의 금속화 층)이 비아 충전된 테이프 층 상에 코팅되어 회로 어셈블리가 형성될 수 있다. 제1 유전체 조립 층을 소성한 후에, 공정 단계는 즉, 감광성 테이프 고온 롤 적층에서 기능성 층 코팅까지 필요 또는 목적에 따라 반복될 수 있고, 각각의 조립된 유전 테이프 층을 소성시킨 후에 다음 층으로 진행시킨다.
층 간의 상호연결부가 비아 홀에 후막 전도성 잉크를 충전함으로써 형성된다. 상기 잉크는 보통 표준 스크린 인쇄 기술에 의해 적용된다. 각 회로 층은 전도체 트랙을 스크린 인쇄하여 완성된다. 또한, 레지스터 잉크 또는 고 유전 상수 잉크가 선택된 층(들) 상에 인쇄되어 저항성 또는 정전용량성 회로 구성요소가 형성될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "소성"은 어셈블리를 공기와 같은 산화 분위기 중에 특정 온도에서 어셈블리 층의 모든 유기 물질을 휘발시키기에 (연소제거하기에) 충분한 시간 동안 가열하여 층의 임의의 유리, 금속 또는 유전 물질을 소결시켜 전체 어셈블리를 치밀화시키는 것을 의미한다. 소성은 통상적으로 시에라 썸(Sierra Therm), BTU, 및 린드버그(Lindberg)로부터 입수가능한 것과 같은 벨트 로에서 수행된다.
용어 "기능성 층"은 치수 안정성 기판에 이미 고온 롤 적층된 테이프에, 스크린 인쇄, 스텐실 잉크 분사 또는 다른 방법에 의해 적용되는 전도성 조성물을 나타낸다. 기능성 층은 전도성, 저항성 또는 정전용량성 기능을 가질 수 있다. 따라서, 상기에 나타낸 바와 같이, 각각의 통상의 소성되지 않은 테이프 층은 레지스터, 커패시터, 및(또는) 전도성 회로 구성요소의 1종 이상의 조합 상에 인쇄될 수 있으며, 어셈블리가 소성된 후에 기능성이 될 수 있다.
<실시예>
실시예 1-13은 일반적으로 미국 특허 출원 제10/910126호(Bidwell 등)에 처음 제시된 PTOS 기술을 설명하기 위해 제공된다. 실시예 14 및 15는 PTOS 기술에 이용될 때, 본 발명의 비아 충전 조성물의 효과를 설명한다.
실시예 1-10 및 실시예 12에서, 건조된 감광성 필름의 테이프 두께는 전형적으로 65-85 마이크론이었다. 표 4-7 및 표 9는 각 실시예에 사용되는 조성물을 상술한다. 표 8 및 10은 실시예의 결과를 상술한다.
유리 조성물(총 유리 조성물 중량％)
성분 유리 A 유리 B 유리 C
PbO 17.2 0 0
SiO2 56.5 38.64 7.11
B2O3 4.5 0 8.38
Na2O 2.4 0 0
K2O 1.7 0 0
MgO 0.6 0 0
CaO 8 14.76 0.53
Al2O3 9.1 0 2.13
BaO 0 12.66 0
ZrO2 0.0 2.5 0.0
ZnO 0 29.97 12.03
P2O5 0 1.45 0
Bi2O3 0 0 69.82
고체 조성물(총 조성물 중량％)
성분 고체 A 고체 B 고체 C
유리 A 27.6 0 0
유리 B 0 42.2 0
유리 C 0 0 49
알루미나 21.7 18.9 16.3
코발트 알루미네이트 0.3 0.2 0
중합체 조성물(총 중합체 조성물 중량％) 및 특성
중합체
특허 실시예 교차 참조 A B C D E F
메틸 메타크릴레이트 21 38 35 80 75 70
메타크릴산 21 24 21 20 25 20
에틸 아크릴레이트 38 38 19 x x x
부틸 아세테이트 x x x x x 10
스티렌 20 x x x x x
n-부틸 메틸 아크릴레이트 x x 25 x x x
산가 135 145 130 118 na na
유리 전이 온도, Tg 80 91 92 105 na na
분자량 (x103) 68 57 80 7 28 21
실시예의 조성물(총 조성물 중량％)
실시예 번호 1 2 3 4 5 6
고체 A 49.6 0 0 0 0 0
고체 B 0 61.3 61.3 61.3 61.3 61.3
고체 C 0 0 0 0 0 0
중합체 A 10.12 3 0 0 0 0
중합체 B 0 0 0 3 0 10
중합체 C 0 0 0 0 3 0
중합체 D 0 9.1 10 9.1 9.1 0
중합체 E 0 0 0 0 0 0
중합체 F 0 0 0 0 0 0
SR508 5.8 0 0 0 0 0
CD582 0 4.6 3 4.6 4.6 3
이르가큐어 ®369 0.02 0.27 0.25 0.27 0.27 0.25
벤조플렉스® 400 1.92 2.3 6.2 2.3 2.3 6.2
벤조플렉스® 200 0 0 0 0 0 0
말론산 0 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14
에틸 아세테이트 32.54 19.3 19.1 19.3 19.3 19.1
아세톤 0 0 0 0 0 0
계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
실시예 1-6의 특성
테이프 특성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
컬링 1 1 1 1 1 1
탈층/마일라(mylar) 1 1 1 1 1 1
취성 1 2 4 5 5 1
자체 적층 5 3 4 3 3 3
노출 1 1 1 1 1 2
현상 1 3 1 3 5 1
고온 롤 적층 1 1 1 1 1 1
PEB 1 1 1 1 1 5
소성/60분 5 1 1 2 5 1
소성/30분 5 2 1 5 5 3
결과의 합 22 16 16 23 28 19
1) 마일라 상의 건조후 컬링 2) 마일라로부터의 탈층 3) 취성 (절단시 쪼개짐(chipping-on-cutting)) 4) 자체 적층 (점착) 5) 광 특성 손실 6) 느린 현상 7) 고온 롤 적층 8) 노출 후 베이킹 필요 9) 60분 프로파일로 소성한 필름 10) 30분 프로파일로 소성한 필름 평점 "1"은 "양호" 평점 "5"는 "불량" 결과의 합은 낮을수록 "양호"하고, 예를 들면 20 미만임
실시예 7-11의 조성물(총 조성물 중량％)
실시예 번호 7 8 9 10 11
고체 A 0 0 0 0 0
고체 B 61.3 61.3 61.3 61.3 0
고체 C 0 0 0 0 65.3
중합체 A 0 0 0 0 0
중합체 B 0 0 0 0 0
중합체 C 0 0 0 0 0
중합체 D 9.17 0 0 0 7.98
중합체 E 0 0 10 10 0
중합체 F 0 10 0 0 0
SR508 0 0 0 0 0
CD582 3 3 3 3 4.6
이르가큐어 ®369 0.25 0.25 0.25 0.25 0.18
벤조플렉스® 400 7.03 6.2 6.2 0 1.54
벤조플렉스® 200 0 0 0 6.2 0
말론산 0.14 0.14 0.14 0.14 0.16
에틸 아세테이트 19.1 0 0 0 20.2
아세톤 0 19.1 19.1 19.1 0
계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
실시예 7-11의 특성
테이프 특성 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11
컬링 1 1 5 1 1
탈층/마일라 1 1 5 1 1
취성 1 3 5 2 4
자체 적층 5 3 1 2 4
노출 1 1 5 1 1
현상 1 1 5 1 1
고온 롤 적층 1 1 5 1 1
PEB 1 1 5 1 1
소결/60분 1 1 5 1 1
소결/30분 2 2 5 2 1
결과의 합 15 15 46 13 16
1) 마일라 상의 건조후 컬링 2) 마일라로부터의 탈층 3) 취성 (절단시 쪼개짐) 4) 자체 적층 (점착) 5) 느린 현상 6) 광 특성 손실 7) 고온 롤 적층 8) 노출 후 베이킹의 필요 9) 60분 프로파일한 소성 필름 10) 30분 프로파일한 소성 필름 평점 "1"은 "양호" 평점 "5"는 "불량" 결과의 합은 낮을수록 "양호"하고, 예를 들면 20 미만임
실시예 1
실시예 1
상기 기술되고, 표 4-7에 기술된 바와 같은 (그리고 상기 기술된 테이프 제법 하에서 제조된) 실시예 1의 조성물로부터 형성되는 감광성 테이프의 접착층은 기판(COORS 코포레이션(COORS Corporation)에서 시판중인 3" X 3" 96％ 알루미나 기판)에 85-120℃의 적층 온도 및 0.2-0.4 m/분의 산출 속도에서 공기 보조 불활성화 고온 롤 적층 기계(듀폰(DuPont) LC-2400)로 먼저 고온 롤 적층하였다. 상기 접착층은 노출되지 않았으나, 제2 층에 대해 "접착제"로서 사용된다. 다음에, 상기 실시예 1에 기술한 바와 같은 1 mil 마일라 커버 시트(가요성 백킹)로 피복되어 있는 테이프 조성물의 제2 층(65 마이크론)을 제1 접착층 상에 고온 롤 적층하였다. 테이프의 제2 층을 대략 8-9초(315-400 nm의 UVA 대역에서 측정하는 XRL 140A 광탐지기가 있는 인터네셔널 라이트(International Light), 모델 IL1400A 라디오미터로 측정한 전구 출력은 7-10 밀리와트/㎠임) 동안 패턴화된 이미지(유리 광도구)를 통해 화학선(500 와트 UV 수은 숏-아크(short arc) 전구를 사용하는 OAI 마스크 얼라이너(Mask Aligner), 모델 J500)에 노출시켰다. 이후에 노출된 기판을 대략 150℃에서 2분 동안 공기 중에 노출 후 베이킹하였다. 노출 후 베이킹한 다음에 마일라 커버 시트를 제거하였다. 이후에 테이프를 3.7-4.0 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상시켰다. 이는 팬 분무 형상으로 25 p.s.i 노즐 압력에서 어드벤스트 시스템스 인코포레이티드(Advanced Systems Incorporated)(ASI) 모델 757/857 현상제/린스 시스템을 사용하여 달성하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 8에 상술하였다. 본 실시예는 높은 단량체 수준 및 낮은 가소제 수준으로 인하여, 과잉 자체 적층 및 극도로 열악한 소성 감도 때문에 적합한 성능을 달성하는 것이 가능하지 않음을 나타낸다.
주의 : 필요한 노출 시간(에너지)은, 노출되는 특징부 크기 및 사용되는 광도구(예를 들면, 유리 유형, 마일라 등급 등)의 흡광 특성에 따른다.
실시예 2
실시예 2(표 4-7)의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 공기 보조 활성화로 기판에 (실시예 1에 기술된 바와 같이) 고온 롤 적층하였다. 주의 : 나머지 실시예 모두에서 공기 보조 "활성화"되었다. (기판은 실시예 1에서와 같이 96％ 알루미나였다). 이러한 경우 감광성 테이프는 커버 시트를 함유하지 않고, 실시예 1에서와 같이 마일라 백킹 상에 위치한다. 이후에 감광성 테이프를 대략 4-10초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. (이러한 경우 및 모든 나머지 실시예에서, 노출 장치는 상기와 같이 측정된 출력이 14.5 밀리와트/㎠로 설정된, 1000 와트 수은 제논 램프를 사용하는 오리엘(ORIEL) 모델 82430이었다.) 이후에 알루미나 기판 상의 노출된 테이프를 1.0 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 8에 상술하였다. 이 조성물은 고온 롤 적층이 우수하게 수행되었고, 소성 능력이 양호하였으나 현상 속도가 열악하고 광-한정 특징부의 세척이 열악하였다.
실시예 3 (표 4-8)
실시예 3의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 기판(상기 실시예 1 및 2에 기술된 바와 같은 96％ 알루미나)에 고온 롤 적층하였다. 이러한 종류의 알루미나 기판을 실시예 4-10에서도 사용하였다. 감광성 테이프는 커버 시트를 함유하지 않았다. 커버 시트는 나머지 실시예에서도 사용하지 않았다. 이후에 테이프를 대략 3-5초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에 노출된 기판/테이프를 2-3 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 8에 상술하였다. 이 실시예는 전반적인 성능에서 최상의 것 중 하나이나, 자체 적층이 향상되는 경향이 있다. 자체 적층을 제거할 수 있는 한 방식은 유기 커버 시트를 사용하는 것이다. 이것은 기술적으로 실행할 수 있으나, 실용적 관점에서 총 제조 비용을 추가하기 때문에 덜 유리하다.
실시예 4 (표 4-8)
실시예 4의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 96％ 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 이후에 테이프를 대략 4-5초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에 기판 상의 노출된 테이프를 대략 2 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 8에 상술하였다. 이 조성물은 불충분한 가소제 수준(2.3％)으로 인하여 취성이 극심하였다.
실시예 5 (표 4-8)
실시예 5의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 이후에 테이프를 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 3-5초 동안 노출시켰다. 이후에 알루미나 기판 상의 노출된 테이프를 대략 1.8 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 8에 상술하였다. 실시예 4 및 5는 단지 첨가된 보다 장쇄 중합체의 화학적 성질만이 상이하나, 상기 실시예는 취성, 현상 및 소성 능력이 열악한 것으로 평가되었는데, 이는 중합체 혼합물의 화학적 성질이 전체적인 성능에 상당한 영향을 미침을 나타낸다.
실시예 6 (표 4-8)
실시예 6의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 이후에 테이프를 대략 3-5초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에 노출된 기판/테이프를 대략 150℃에서 2분 동안 노출 후 베이킹하였다. 다음에, 노출된 기판/테이프를 2.3-2.5 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 수용액 중에서 현상하였다.
이러한 조성물에서, 장쇄 중합체의 함량으로 인하여 테이프 필름의 가요성이 우수하였으나, 현상 단계 동안의 표면 손상을 제거하기 위하여 노출 후 베이킹을 필요로 하였다. 노출 후 베이킹은 일반적으로 추가의 공정 단계로 간주되므로, 구매자의 처리 및 제조 비용에 불리하게 영향을 미칠 것이다.
실시예 7 (표 4-6, 9, 10)
실시예 7의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 이후에 테이프를 대략 3-5초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에 알루미나 기판 상의 노출된 테이프를 2-3 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 10에 상술하였다. 본 조성물은 실시예 3보다 가소제의 수준이 높았고, 용인될 수 없는 수준으로 자체 적층되는 경향이 증가되었다. 나머지 성능 특성은 용인될 수 있었다.
실시예 8 (표 4-6, 9, 10)
실시예 7의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 이후에 테이프를 대략 3-5초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에 알루미나 기판 상의 노출된 테이프를 2-3 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 10에 상술하였다. 실시예 8의 조성물은 실시예 7과 상이한 중합체를 사용하였고, 용매로서 아세톤을 사용하였다. 이는 약간 더 양호한 가요성 및 약간 더 적은 취성을 제공한다. 나머지 성능 특성 모두는 용인될 수 있었다.
실시예 9 (표 4-6, 9, 10)
실시예 9의 조성물은 마일라 백킹 필름 상의 캐스팅 및 건조 후 극도로 취성이었다. 상기 조성물은 마일라 백킹 필름에 대한 접착성을 잃었고 후속 처리될 수 없었다. 실시예 9의 조성물은 실시예 8의 중합체와는 화학적 성질이 상이하고 분자량은 약간 더 높은 표 4-6 및 9에 기술된 또 다른 중합체를 사용하였지만, 테이프 필름 특성은 전체적으로 실시예 8보다 훨씬 열악하였다.
실시예 10 (표 4-6, 9, 10)
실시예 10의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 이후에 테이프를 대략 1.5-2.5초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에, 알루미나 기판 상의 노출된 테이프를 3 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 10에 상술하였다. 실시예 10의 조성물은 실시예 9의 것과 동일하였으나, 사용된 가소제는 상이하였다. 이러한 조성물의 테이프 필름의 전체적인 성능은 최상의 것으로 평가되었는데, 이는 특히 중합체의 선택과 더불어 가소제의 선택이 중요함을 나타내었다.
실시예 11 (표 4-6, 9, 10)
실시예 11의 목적은 본 개시의 공정 및 제형물이 다른 유리 조성물에 성공적으로 적용될 수 있고, 따라서 다른 최종 용도 분야에 사용될 수 있음을 보이는 것이었다. 실시예 11에서, 실시예 11의 조성물(표 4-6, 9 및 10 참조)로부터 형성되는 테이프의 층(건조 테이프 두께 = 12 마이크론)을 유리 기판(소다 석회 유리로 이루어진 현미경 슬라이드)에 고온 롤 적층하였다. 이후에 테이프를 대략 2-4초 동안 마일라 상의 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에 소다 석회 유리 기판 상의 노출된 테이프를 4-6 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 수용액 중에서 현상하였다. 관찰된 테이프 특성을 표 10에 상술하였다.
실시예 11의 조성물은 광 이미지 형성 기술이 플라즈마 디스플레이 패널 및 전계 방출 디스플레이와 같은 분야에 이용될 수 있고 이들을 필요로 할 수 있는 것들과 같은, 기타 테이프 고체 및 유리 조성물에 넓게 적용될 수 있음을 나타낸다.
실시예 12 (유럽 특허 제0589241호(Suess), 실시예 13과의 비교 실시예)
유럽 특허 제0589241호(Suess), 실시예 13에 상술되어 있는 바와 같은 실시예 12의 조성물의 개별 구성 요소를 지르코니아 분쇄 매질을 함유하는 분쇄 장치에 첨가하였고 (50분의 느린 롤 시간으로) 2.5시간 동안 분쇄하였다. 조성물을 분쇄 장치로부터 제거하고, 캐스팅하고, 후드하에서 밤새 건조하였다. 테이프는 매우 점착성이어서, 용인될 수 없는 포장, 취급 및 처리 문제를 유발하였다(즉, 테이프 자체는 스택(stack), 롤, 광도구 등에 부착됨). 또한, 고온 롤 적층(HRL) 성능이 열악하였다. 실시예 12의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을, 85-110℃에서 0.2 내지 0.3 m/분으로 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 격심한 자체 적층 경향이 관찰되었음에도 불구하고, 코팅의 가장자리에서 탈층이 또한 관찰되었다. 일반적인 HRL 공정을 2회 실시한 부분은 노출 및 현상시 여전히 열악한 적층 징후를 나타내었다. 이후에 테이프를 대략 4초 동안 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이후에 알루미나 기판 상의 노출된 테이프를 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 수용액 중에서 5 피트/분의 현상 속도로 현상시켰다. 현상 후 나타나는 균열/인열을 감소시키기 위하여 노출 후 베이킹이 필요하였다. 소성 후 나타나는 가장자리 컬링은 가열할 때 상기 유기계의 컬링 경향과 열악한 적층 특성의 조합으로 나타났다.
실시예 13
PTOS 기술의 용이성, 속도 및 융통성을 설명하기 위해서, 실시예 3의 조성물로부터 형성되는 테이프의 층을 공기 보조 활성화로 4" X 6" 96％ 알루미나 기판에 고온 롤 적층하였다. 이후에 감광성 테이프를 오버헤드 매질("마일라") 상에 직접 디지털 사진을 복사함으로써 형성된 패턴화된 이미지를 통해 화학선에 노출시켰다. 이미지를 대략 4-10초 동안 노출시켰다. 이후에 알루미나 기판 상의 노출된 테이프를 2.0-3.0 피트/분의 현상 속도로 대략 85℉에서 1％ 탄산나트륨 염기 수용액 중에서 현상하였다. 이후에 전형적인 벨트 로(belt furnance) 중에서 표준 60분 소성 프로파일로 소성하였다. 소성된 기판은 원본 예술 작품 패턴의 우수한 재생을 나타내었다.
이러한 기술을 사용할 경우, 현존하는 패턴(사진, 디지털화 물체, 문자, 패턴, 디자인 등)의 소성된 이미지를 2-3 시간 내에 생성하는 것이 가능할 것이다. 패턴이 목적하는 영역에서 테이프의 노출을 제한하는 것이 유일한 단점이다. 예를 들면, 이미지는 마스킹된 영역에서 노출을 차단하기에 충분한 잉크로 직접 테이프를 간단히 마스킹함으로써 형성시킬 수 있다. 본 발명에 기술된 감광성 테이프 필름 조성물의 용이성, 속도 및 융통성을 제공하는 현존하는 기술은 없다.
실시예 14
페이스트 제형물 I:
유리* 4.3％
무기 산화물(알루미늄 산화물)*** 3.5％
티타늄 디보라이드 1.5％
구리 비스무트 루테네이트 0.8％
팔라듐 분말 3.5％
은 분말** 71.1％
나머지: 수지, 용매, 습윤제를 함유하는 유기 매질
* 유리 특성:
Ca, Mg, Ti, Na, K, Fe와 같은 양이온 함유 알루미노 보로 실리케이트 유리(닛뽄 일렉트릭 가스 컴퍼니(Nippon Electric Gas Co.)로부터 제공된 EF/F005와 같은 E유리)는 ~820-840℃(로그 점도 7.6) 및 910-925℃(로그 점도 6)의 연화점을 제공한다.
** 금속 분말은 구형, 플레이크, 불규칙 형상물 또는 조합물이다.
*** 무기 산화물 특성
"소결 억제제"로 작용하는 Al2O3, ZrO2와 같은 내화성 산화물
후막 조성물 "페이스트" 제조: 표준 후막 기술을 사용하여 (실시예 13 및 14의) 페이스트를 형성하였다. 적합한 분산을 위해서 모든 성분을 3개 또는 2개 롤 밀 상의 혼합기 내에서 철저하게 혼합하였다. 금속 및 산화물이 적절하게 분산되면, 페이스트를 용매 또는 수지 함유 유기 비히클에 첨가하여 적합한 고체 및 점도 수준으로 제형하였다. 고체 수준은 양호한 스크린 인쇄성뿐만 아니라, 최적의 기능성(접착성, 비저항, 전기 접촉성 등)을 위해 또한 선택되었다. 먼저 무기 성분을 (a) 텍사놀 또는 테르핀올, 프탈트에 용해된 에틸 셀룰로오스 및(또는) 히드록시 에틸 셀룰로오스와 같은 중합체, 대두 레시틴과 같은 습윤제를 함유하는 유기 매질 중에 분산시켰다. 다음에, 후막 조성물을 (b) 후막 제형 기술을 사용하여 점도계 2xHA UC ＆ SP에서 10RPM으로 측정된 점도가 80-250 PaS 이상이 되도록 롤 분쇄하였다.
실시예 15
페이스트 제형물 II
유리* 1.2％
티타늄 디보라이드 1.2％
팔라듐 분말 4％
은 분말** 82.7％
나머지: 수지, 용매, 습윤제를 함유하는 유기 매질
* 유리 특성:
Ca, Mg, Ti, Na, K, Fe와 같은 양이온 함유 알루미노 보로 실리케이트 유리(닛뽄 일렉트릭 가스 컴퍼니로부터 제공된 EF/F005와 같은 E유리)는 ~820-840℃(로그 점도 7.6) 및 910-925℃(로그 점도 6)의 연화점을 제공한다.
** 금속 분말은 구형, 플레이크, 불균일물 또는 조합물이다.
*** 무기 산화물 특성
"소결 억제제"로 작용하는 Al2O3, ZrO2와 같은 내화성 산화물
후막 비아 충전 조성물을 PTOS 필름(상기 실시예와 동일) 상에 인쇄하고 소성하였다. 실시예 13 및 14의 결과를 하기에 상술하였다. 추가적으로 도 1은 본 발명의 후막 필름 비아 충전 조성물 및 기타 시판중인 전도체 조성물(제품 번호 QM18 및 QS300(이 아이 듀폰 드 네모아 앤드 컴퍼니에서 시판중임), 제품 번호 1198(델피 일렉트로닉스에서 시판중임))을 이용하는 PTOS 부분의 열적 사이클 간격 대 비저항 특성의 효과 및 반복되는 소성 효과 모두를 상술한다.
상이한 라인 전도체와 조합으로 소성된 비아 충전 조성물의 미세구조는, (1) 라인 전도체와 비아 충전 전도체 사이의 결합이 우수하고, (2) 다공도가 적거나 0이며, (3) 세라믹 및 비아 충전 전도체와 "측면 결합"이 우수한 것으로 나타났다.
소수의 경우에, 작은 공극이 비아 충전 및 세라믹 경계면 가까이에서 관찰되나 세라믹 필름에서는 항상 관찰된다. 소성된 부분은 (1) 15회 이하 반복 재소성하고 각 소성 후 비저항을 측정하고, (2) 이후에 회로를 열적 사이클 신뢰도 시험을 1000회 이하 실시하고 각 사이클은 -40℃ 내지 +125℃의 온도 사이에서 간헐적으로 비저항을 측정하는 2시간을 포함한다.
도 1의 85B/QM18에서, QM18 전도체는 내층 및 하부 전도체 모두로 사용하였다. 도 1의 85B/QM18/1198에서, QM18은 내층 전도체로 사용하였고 1198을 하부 전도체로 사용하였다. 도 1의 85B/QS300에서, QS300 전도체는 내층 및 하부 전도체로 사용하였다. 도 1의 85B/QS300/1198에서, QS300은 내층 전도체로 사용하였고 1198은 하부 전도체로 사용하였다.
도 1의 결과는 몇 개의 라인 전도체와 조합으로 비저항 측정을 사용하여 평가할 때 특성의 열화가 적거나 없음을 나타내었다. 시험 패턴은 ~300 비아 및 ~5100 스퀘어의 전도체 라인을 직렬로 함유한다. 재소성 또는 열적 사이클 동안 라인 전도체로부터 하나의 비아의 임의의 분리는 무한 비저항을 생성하며, 이는 관찰되지 않았다. 조합 시험(15회 재소성 및 1000회 열적 사이클)은 또한 시험 동안 및 시험 후 회로의 신뢰도를 입증한다.
본 발명에 이르러서 비아 충전 조성물로서 사용될 수 있고, 선행 기술의 전전도체 조성물과 관련된 연결성 문제를 극복할 수 있는 우수한 전도체 후막 페이스 트 조성물 및 소성 시에 비아 충전 조성물과 주변 세라믹의 결합 및 또한 표면과 내층 전도체 라인의 결합을 유지시킴으로써 PTOS 적용의 용도가 제공되었다.

Claims (12)

  1. (d) 유기 매체 중에 분산된
    (a) 1종 이상의 전기 기능성 분말 70 내지 98 중량%;
    (b) 유리 프릿(frit) 0.5 내지 10 중량%;
    (c) 무기 붕소화물 0.5 내지 6 중량% (중량%는 총 후막 조성물을 기준으로 함)
    를 포함하는, 후막 전도체 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 1종 이상의 내화성 무기 산화물을 추가로 포함하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 기판 적용 감광성 테이프에 사용되는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 비아 충전 전도체 조성물인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 내층 전도체 조성물인 조성물.
  6. 소성되어 유기 매체를 휘발시키고 유리 프릿을 소결하는 제1항의 조성물을 포함하는 전자 회로.
  7. (a) 치수 안정성 기판을 제공하는 단계;
    (b) 정합(conformable) 감광성 그린 유전체 테이프를 제공하는 단계;
    (c) (a)의 기판에 (b)의 감광성 그린 테이프를 고온 롤 적층하는 단계;
    (d) (c)의 감광성 그린 테이프를 목적하는 패턴으로 노출시켜서 중합 및 비중합 영역을 생성하는 단계;
    (e) (d)의 비노출된 필름을 현상하여 비중합 영역을 제거하고 목적하는 비아 패턴 및 중합 영역을 포함하는 패턴화 필름을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 패턴화 필름의 목적하는 영역 상에 제1항의 조성물을 침착시키는 단계
    를 포함하는 전자 회로의 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 패턴화 필름의 상기 목적하는 영역이 하나 이상의 상기 비아 내에 있는 방법.
  9. 제8항의 방법에 의해 형성된 전자 회로.
  10. 치수 안정성 기판, 캐스팅 가능한 감광성 유전체 조성물로부터 형성된 1개 이상의 층, 및 제1항의 조성물을 포함하며, 상기 캐스팅 가능한 감광성 유전체 조성물 및 제1항의 조성물은 유기 매체를 휘발시키고 유리 프릿을 소결하도록 처리되는 구조.
  11. 치수 안정성 기판, 1개 이상의 정합 그린 유전체 테이프 층, 및 제1항의 조성물을 포함하며, 상기 제1항의 조성물 및 상기 테이프는 유기 매체를 휘발시키고 유리 프릿을 소결하도록 처리되는 구조.
  12. 제11항에 있어서, 1개 이상의 금속화 층을 추가로 포함하는 구조.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7473278B2 (en) 2004-09-16 2009-01-06 Smith & Nephew, Inc. Method of surface oxidizing zirconium and zirconium alloys and resulting product
EP2260493A1 (en) * 2008-04-09 2010-12-15 E. I. du Pont de Nemours and Company Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices
US8361381B2 (en) * 2008-09-25 2013-01-29 Smith & Nephew, Inc. Medical implants having a porous coated surface
US8609256B2 (en) * 2008-10-02 2013-12-17 E I Du Pont De Nemours And Company Nickel-gold plateable thick film silver paste
TW201115592A (en) * 2009-06-19 2011-05-01 Du Pont Glass compositions used in conductors for photovoltaic cells
CN107113969B (zh) * 2015-01-13 2019-06-25 日本特殊陶业株式会社 陶瓷基板

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL87862C (ko) * 1951-08-20
US2875047A (en) * 1955-01-19 1959-02-24 Oster Gerald Photopolymerization with the formation of coherent plastic masses
US2850445A (en) * 1955-01-19 1958-09-02 Oster Gerald Photopolymerization
NL218803A (ko) * 1956-07-09
US3074974A (en) * 1957-12-06 1963-01-22 Monsanto Chemicals Method for the preparation of diglycidyl ether of tetrachlorobisphenol-a
US3097097A (en) * 1959-02-12 1963-07-09 Gisela K Oster Photo degrading of gel systems and photographic production of reliefs therewith
US3096096A (en) * 1959-02-13 1963-07-02 George W Banks Sealing means for spindles of fluid valves
NL254306A (ko) * 1959-08-07
GB1090142A (en) * 1965-02-26 1967-11-08 Agfa Gevaert Nv Photochemical insolubilisation of polymers
US3380381A (en) * 1965-08-06 1968-04-30 Western Printing Mach Co Rotary press printing cylinder for clamping flexible plates
US3479186A (en) * 1966-01-27 1969-11-18 Polaroid Corp Emulsion binders
US3549367A (en) * 1968-05-24 1970-12-22 Du Pont Photopolymerizable compositions containing triarylimidazolyl dimers and p-aminophenyl ketones
US4162162A (en) * 1978-05-08 1979-07-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Derivatives of aryl ketones and p-dialkyl-aminoarylaldehydes as visible sensitizers of photopolymerizable compositions
US4318830A (en) * 1979-01-15 1982-03-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductors having improved aged adhesion
US4381945A (en) * 1981-08-03 1983-05-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductor compositions
US4654095A (en) * 1985-03-25 1987-03-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Dielectric composition
US4655864A (en) * 1985-03-25 1987-04-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Dielectric compositions and method of forming a multilayer interconnection using same
US4654552A (en) * 1985-03-28 1987-03-31 General Electric Company Lanced strip and edgewise wound core
US4906404A (en) * 1988-11-07 1990-03-06 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Copper conductor composition
US5085720A (en) * 1990-01-18 1992-02-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for reducing shrinkage during firing of green ceramic bodies
US5538789A (en) * 1990-02-09 1996-07-23 Toranaga Technologies, Inc. Composite substrates for preparation of printed circuits
US5049480A (en) * 1990-02-20 1991-09-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Photosensitive aqueous developable silver conductor composition
US5254191A (en) * 1990-10-04 1993-10-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for reducing shrinkage during firing of ceramic bodies
CA2055065A1 (en) * 1990-11-13 1992-05-14 David Hitz Scheiber Organic vehicle for electronic composition
US5210057A (en) * 1991-02-08 1993-05-11 Haun Michael J Partially crystallizable glass compositions
US6004705A (en) * 1992-07-07 1999-12-21 Toray Industries, Inc. Photosensitive ceramics green sheet
CA2105448A1 (en) * 1992-09-05 1994-03-06 Michio Horiuchi Aluminum nitride circuit board and method of producing same
JP3927250B2 (ja) * 1995-08-16 2007-06-06 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 窒化アルミニウム基板用厚膜導体ペースト組成物
JP3209089B2 (ja) * 1996-05-09 2001-09-17 昭栄化学工業株式会社 導電性ペースト
US6205032B1 (en) * 1999-03-16 2001-03-20 Cts Corporation Low temperature co-fired ceramic with improved registration
US6139666A (en) * 1999-05-26 2000-10-31 International Business Machines Corporation Method for producing ceramic surfaces with easily removable contact sheets
US6217821B1 (en) * 1999-06-02 2001-04-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method of forming distortion-free circuits
GB0108886D0 (en) * 2001-04-09 2001-05-30 Du Pont Conductor composition II
US20030044582A1 (en) * 2001-08-28 2003-03-06 Sakoske George Emil Screen printing process
EP1434750B1 (en) * 2001-10-09 2006-08-02 E. I. du Pont de Nemours and Company Thick film conductor compositions for use on aluminum nitride substrates
US20040113127A1 (en) * 2002-12-17 2004-06-17 Min Gary Yonggang Resistor compositions having a substantially neutral temperature coefficient of resistance and methods and compositions relating thereto
US7261841B2 (en) * 2003-11-19 2007-08-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductor case compositions for LTCC tape
US6982864B1 (en) * 2004-06-09 2006-01-03 Ferro Corporation Copper termination inks containing lead free and cadmium free glasses for capacitors
US20060009036A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-12 Bacher Rudolph J High thermal cycle conductor system
US20060027307A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-09 Bidwell Larry A Method of application of a dielectric sheet and photosensitive dielectric composition(s) and tape(s) used therein
US7550319B2 (en) * 2005-09-01 2009-06-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Low temperature co-fired ceramic (LTCC) tape compositions, light emitting diode (LED) modules, lighting devices and method of forming thereof

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