KR20100023577A - Ceramic component element and ceramic components using the same - Google Patents
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Abstract
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.The present invention relates to a ceramic component element, and more particularly to a ceramic component element resistant to physical impacts applied from the outside. It also relates to ceramic component elements provided with economical conductive sheets and reliable sealing.
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.Recently, with the development of the electronics industry, the size of electronic devices is getting smaller, the processing speed is getting faster, and the processing capacity is getting bigger. In accordance with the demand for high functionalization of such electronic devices, the importance of ceramic parts resistant to physical shocks is increasing.
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.Such a ceramic part is manufactured by forming a metal layer on the surface of a ceramic substrate. For example, a method of forming a metal material such as gold, silver, copper, aluminum, nickel or an alloy containing them on the surface of an alumina substrate or the like by sputtering or plating, and the metal paste containing the metal material described above. Or a method of forming a metal layer on the surface of a ceramic substrate by using a bonding technique such as diffusion bonding of the metal foil composed of the metal material.
그러나, 상기의 방법으로 제조한 세라믹 부품들은 세라믹 기판과 금속층이 탄성적으로 접착되지 못하여 다음과 같은 문제점이 있다.However, the ceramic components manufactured by the above method have the following problems because the ceramic substrate and the metal layer are not elastically bonded.
금속층을 스퍼터링 또는 도금에 의해 형성하는 경우, 금속층이 극히 얇은 두께로 형성되기 때문에 사용범위의 제한이 있고, 금속층을 두껍게 형성하기 위해서는 제조 비용이 증가한다.When the metal layer is formed by sputtering or plating, the metal layer is formed to an extremely thin thickness, thereby limiting the range of use, and in order to form the metal layer thickly, the manufacturing cost increases.
또한, 금속층을 금속 페이스트의 인쇄에 의해 형성하는 경우, 전기저항을 낮추기 위해 제조 비용이 증가한다는 단점이 있다.In addition, when the metal layer is formed by the printing of the metal paste, there is a disadvantage that the manufacturing cost increases to lower the electrical resistance.
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.Moreover, when bonding a metal foil made of a metal material to form a metal layer, since the metal foil is bonded to the ceramic substrate by applying a constant pressure, the ceramic substrate having a high brittleness as compared to the metal during the pressing is broken or the metal foil is broken. There is a problem that and the ceramic substrate is separated.
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.On the other hand, according to the prior art Patent Publication No. 2001-0071232 (name: manufacturing method of metal foil / ceramic bonding material and metal foil laminated ceramic substrate), the surface to be bonded of the metal foil and the surface to be bonded of the ceramic material are activated and cleaned by ion etching. Then, a metal foil laminated ceramic substrate produced by press-bonding a surface to be joined of a metal foil to a surface to be joined of a ceramic material to form a metal foil / ceramic bonding material and cutting to a predetermined dimension is proposed.
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.The conventional metal foil laminated ceramic substrate has a problem in that manufacturing time and cost increase because the surface to be bonded of the metal foil and the surface to be bonded of the ceramic material must be activated and cleaned by ion etching.
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.In addition, the conventional ceramic substrate and the ceramic substrate is bonded by a non-elastic adhesive such as an epoxy resin, there is a problem that is weak from the external impact and is not well sealed with the outside.
따라서, 본 발명의 목적은 탄성 접착제의 탄성을 이용하여 외부의 물리적 충격을 흡수할 수 있는 세라믹 부품요소를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a ceramic component element capable of absorbing external physical shocks by utilizing the elasticity of the elastic adhesive.
본 발명의 다른 목적은 제조 원가가 저렴하고 큰 허용 정격 전류를 가지며 전기전도성이 우수한 세라믹 부품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ceramic component which is inexpensive to manufacture, has a large allowable rated current and is excellent in electrical conductivity.
본 발명의 다른 목적은 도전 시트가 신뢰성 있게 접착 및 실링된 세라믹 부품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ceramic component in which the conductive sheet is reliably bonded and sealed.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 세라믹 부품요소를 사용하여 다양한 용도에 적합한 세라믹 부품을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a ceramic component suitable for various applications using the ceramic component element described above.
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.The above object, the ceramic base; An elastic adhesive laminated on one surface of the ceramic base; And a conductive sheet laminated on the elastic adhesive and elastically bonding with the ceramic base by curing the elastic adhesive.
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.Preferably, the ceramic base is a pre-fired ceramic substrate and may be formed of any one of a magnetic ceramic such as piezoelectric ceramic and ferrite, alumina, aluminum nitride, magnesia or low temperature calcined ceramic (LTCC).
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.Preferably, the elastic adhesive may be a heat resistant silicone rubber formed by bonding a liquid heat resistant silicone rubber paste by curing, and the elastic adhesive may include any one of a conductive powder, a magnetic powder, and a piezoelectric powder.
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.Preferably, the conductive sheet may be a metal foil having a constant thickness or a cross section FCCL (Flexible Copper Clad Laminate) formed integrally with the metal foil.
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.In addition, the above object, a ceramic base; An elastic adhesive layered on at least one of a surface or a rear surface of the ceramic base; A conductive sheet laminated on the elastic adhesive and elastically bonding to the ceramic base by curing the elastic adhesive; And external electrodes formed on opposite sides of the ceramic base and electrically connected to the conductive sheet.
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.Preferably, the cover sheet may be formed on the conductive sheet. The cover sheet protects the conductive sheet from the external environment or imparts additional electrical performance to the conductive sheet.
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.In addition, the above object, a ceramic base; A first elastic adhesive laminated on the surface of the ceramic base; A first conductive sheet laminated on the first elastic adhesive and elastically bonded to the ceramic base by curing the first elastic adhesive; A second elastic adhesive laminated on the rear surface of the ceramic base; And a second conductive sheet laminated on the second elastic adhesive and elastically bonding to the ceramic base by curing the second elastic adhesive.
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.In addition, the above object, a ceramic base; A first elastic adhesive laminated on the surface of the ceramic base; A first conductive sheet laminated on the first elastic adhesive and elastically bonded to the ceramic base by curing the first elastic adhesive; A second elastic adhesive laminated on the rear surface of the ceramic base; A second conductive sheet laminated on the second elastic adhesive and elastically bonding to the ceramic base by curing the second elastic adhesive; And external electrodes formed on opposite sides of the ceramic base and electrically connected to the first and second conductive sheets.
바람직하게, 상기 제 1 도전 시트 또는 제 2 도전 시트 위에 형성된 커버 시트를 포함할 수 있다.Preferably, the cover sheet may be formed on the first conductive sheet or the second conductive sheet.
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. In addition, the first conductive sheet and the second conductive sheet may be made of the same material, and the first elastic adhesive and the second elastic adhesive may be made of the same material. That is, the same thermal expansion coefficient, etc. must be made of the same material to obtain a reliable adhesion and sealing effect.
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.The above object, the ceramic base; A first elastic adhesive laminated on one side of the ceramic base; A conductive sheet laminated on the first elastic adhesive and elastically bonding to the ceramic base by curing the first elastic adhesive; A second elastic adhesive laminated on the conductive sheet; And a ceramic cover laminated on the second elastic adhesive and elastically bonded to the conductive sheet by curing of the second elastic adhesive.
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.Preferably, the ceramic base and the ceramic cover may be formed of the same material. The ceramic cover serves to protect the conductive sheet physically or chemically.
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.The above object, the ceramic base; An elastic adhesive laminated on one surface of the ceramic base; And a conductive sheet laminated over the elastic adhesive and elastically bonding with the ceramic base by curing the elastic adhesive, wherein the conductive sheet is achieved by a ceramic component element separated by one or more insulating gaps.
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.In addition, the above object, a ceramic base; An elastic adhesive layered on at least one of a surface or a rear surface of the ceramic base; A conductive sheet laminated on the elastic adhesive and separated by one or more insulating gaps, the conductive sheet elastically bonding with the ceramic base by curing the elastic adhesive; A cover sheet laminated on the conductive sheet; And external electrodes formed on opposite sides of the ceramic base and electrically connected to the separated conductive sheets.
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.Preferably, the insulating gap may be filled with an electrically functional material. The electrically functional material may be selected from magnetic, piezoelectric or dielectric materials. Also preferably an electrically functional powder mixed with a polymer is used.
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.The above object, the ceramic base; An elastic adhesive layered on at least one of a surface or a rear surface of the ceramic base; A conductive sheet laminated on the elastic adhesive and separated by one or more insulating gaps, the conductive sheet elastically bonding with the ceramic base by curing the elastic adhesive; A cover sheet laminated on the conductive sheet; External electrodes formed on opposite sides of the ceramic base and electrically connected to the separated conductive sheets; And auxiliary conductors formed over the respective conductive sheets to electrically connect the respective conductive sheets.
바람직하게, 상기 보조 도전체는 금속 포일, FCCL 또는 본딩 와이어 중의 어느 하나일 수 있다.Preferably, the auxiliary conductor may be any one of a metal foil, an FCCL, and a bonding wire.
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.The above object, the ceramic base; An elastic adhesive layered on at least one of a surface or a rear surface of the ceramic base; A conductive sheet laminated on the elastic adhesive and elastically bonding to the ceramic base by curing the elastic adhesive; And external electrodes formed on opposite sides of the ceramic base and electrically connected to the conductive sheet, and the ceramic is formed by cutting the conductive sheet to form a bridge having a narrow width in a longitudinal middle portion of the conductive sheet. Achieved by parts.
바람직하게, 브리지를 가로질러 상기 세라믹 베이스에 홈을 형성할 수 있다.Preferably, grooves may be formed in the ceramic base across the bridge.
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.According to the above structure, the external physical shock can be absorbed by the elasticity of the elastic adhesive, and the ceramic base and the conductive sheet can be prevented from being separated by the physical shock.
또한, 도전 시트로 금속 포일을 사용함으로 제조 원가가 저렴하고 큰 허용 정격 전류를 가지며 전기전도성이 우수하다.In addition, by using the metal foil as the conductive sheet, the manufacturing cost is low, the large allowable rated current and the electrical conductivity are excellent.
또한, 도전 시트가 탄성 접착제에 의해 신뢰성 있게 접착 및 실링된다.In addition, the conductive sheet is reliably bonded and sealed by the elastic adhesive.
또한, 상·하면의 구별이 가능하여 진공 픽업을 위한 릴 테이핑(Reel taping)이 용이하다.In addition, the upper and lower surfaces can be distinguished, and reel taping for vacuum pickup is easy.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;
제 1 First 실시예Example
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세라믹 부품요소의 사시도이고, 도 2는 도 1에 표시된 A-A'선의 단면도이다.1 is a perspective view of a ceramic component element according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.
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 and 2, the
(1) 세라믹 베이스(10)(1) ceramic base (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.The
알루미나 기판의 세라믹 베이스(10)는 열전도율이 좋아 열에 의한 변형이 작고, 높은 기계적 강도를 가진다.The
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. On the other hand, the
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.The thickness of the
(2) 탄성 접착제(20)(2) elastic adhesive (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.The
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.The thickness of the
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.Since the
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.In addition, the
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.Meanwhile, any one or two or more of conductive powder, magnetic powder, or piezoelectric powder may be selectively mixed in the
(3) 도전 시트(30)(3) conductive sheet (30)
도전 시트(30)는 탄성 접착제(20)를 개재하여 그 위에 적층되며, 탄성 접착제(20)의 경화에 의해 세라믹 베이스(10)에 접착된다.The
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. The
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. In particular, when the
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.Preferably, the
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.In addition, the thickness of the
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.In this case, the thermal expansion coefficient of the
한편, 도전시트(30) 위에는 내 부식성을 위하여 다른 금속층이 도금될 수 있다.Meanwhile, another metal layer may be plated on the
도 3은 도 1의 제 1 실시 예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.3 shows an example of a ceramic component using the ceramic component element according to the first embodiment of FIG. 1.
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.As shown, the
이러한 구조에 의하면, 외부전극(40)을 솔더링함으로써 표면 실장이 가능한 세라믹 칩 부품으로 사용할 수 있다.According to this structure, the
도 3a는 도 3의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.3A illustrates a modification of the ceramic component of FIG. 3.
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.As shown, the
도 4는 도 3의 세라믹 부품의 다른 변형 예를 나타낸다.4 illustrates another modified example of the ceramic component of FIG. 3.
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.As shown, the
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.The material of the
제 2 2nd 실시예Example
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소(200)의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the
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.As shown, the
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.In this case, the first and second
도 6은 도 5의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.6 illustrates an example of a ceramic component using the ceramic component element according to the second embodiment of FIG. 5.
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.As shown, the
도 7은 도 6의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.7 illustrates a modification of the ceramic component of FIG. 6.
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.As shown, the
상기와 같이, 커버 시트(50)의 재료는 세라믹 부품(220)의 용도에 맞게 선택되어 사용될 수 있다.As described above, the material of the
제 3 3rd 실시예Example
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세라믹 부품요소(300)의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a
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. As shown, the
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.Preferably, the
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.In this case, the
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.In this case, the first and second
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.In addition, the
제 4 4th 실시예Example
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a
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.As shown, the
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.The
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.The
한편, 탄성 접착제(25)에는 선택적으로 도전성 분말이나 자성체 분말 또는 압전체 분말 중의 어느 하나 또는 두 가지 이상을 분산 혼합할 수 있다.On the other hand, the
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.The
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.The insulating
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.The
도 10은 도 9의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.FIG. 10 shows an example of a ceramic component using the
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.As shown, the
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.In addition, the interior of the insulating
도 11은 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 다른 예를 나타낸다.11 shows another example of the ceramic component using the
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.As shown, the
또한, 각 도전 시트(35)를 전기적으로 연결하도록 각 도전 시트(35)에 걸쳐 형성된 보조 도전체(38)를 포함한다.It also includes an
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.Here, the
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.For example, according to such a structure, when the
세라믹 부품의 제조Manufacture of ceramic parts
이하, 본 발명에 따른 세라믹 부품의 제조방법에 대해 설명한다. 설명의 편의상 도 3의 세라믹 부품(110)을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the ceramic component which concerns on this invention is demonstrated. For convenience of description, the
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. A liquid elastic rubber paste prepared in advance on the alumina substrate, which is a pre-fired
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.Here, if the thickness of the
바람직하게, 액상의 탄성고무 페이스트는 액상의 내열 실리콘고무 페이스트이고 필요에 의해 압전, 자성 또는 유전체 파우더가 혼합된 실리콘고무 페이스트 일 수 있다.Preferably, the liquid elastic rubber paste is a liquid heat-resistant silicone rubber paste and may be a silicone rubber paste in which piezoelectric, magnetic or dielectric powder is mixed as necessary.
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.Next, the
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. Here, a jig having a constant weight and flatness is placed on the
만일 도전 시트(30)가 단면 FCCL인 경우 금속층이 형성된 부위가 외부로 노출되게 한다.If the
상기한 바와 같이, 탄성 접착제(20)의 경화는 열, 습기 또는 자외선에 의해 이루어질 수 있으나 경제성을 고려하여 열 경화가 바람직하다.As described above, the curing of the
바람직하게 상기 경화 공정은 등온 등수압에서 이루어진다Preferably the curing process is performed at isothermal isostatic pressure
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. For example, when the
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.The
이후, 도 9의 절연 이격(36)을 레이저나 다이싱 소(dicing saw) 등을 이용하거나 에칭 공정을 통하여 형성할 수 있다.Thereafter, the insulating
다음, 도전 시트(30) 위에 커버 시트(50)를 형성한다.Next, the
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.The
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.Subsequently, in order to electrically connect the
상기한 바와 같이, 커버 시트(50)와 외부전극(40)은 세라믹 부품(110)의 용도에 따라 선택될 수 있다.As described above, the
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.Thereafter, using a chip cutter or a laser to cut in the desired dimensions in the horizontal and vertical directions. For example, a blade automatic cutting machine can be used to cut the width and length to 2mm x 1.2mm.
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. The
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.Although the above has been described with reference to one embodiment of the present invention, various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. It is intended that the scope of the invention be determined by the claims set forth below.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세라믹 부품요소(100)의 사시도이다.1 is a perspective view of a
도 2는 도 1에 표시된 A-A'선의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.
도 3은 도 1의 제 1 실시예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.3 shows an example of a ceramic component using the ceramic component element according to the first embodiment of FIG. 1.
도 3a는 도 3의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.3A illustrates a modification of the ceramic component of FIG. 3.
도 4는 도 3의 세라믹 부품의 다른 변형 예를 나타낸다.4 illustrates another modified example of the ceramic component of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소(200)의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the
도 6은 도 5의 제 2 실시예에 따른 세라믹 부품요소를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.6 illustrates an example of a ceramic component using the ceramic component element according to the second embodiment of FIG. 5.
도 7은 도 6의 세라믹 부품의 변형 예를 나타낸다.7 illustrates a modification of the ceramic component of FIG. 6.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세라믹 부품요소(300)의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a
도 10은 도 9의 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 일 예를 나타낸다.FIG. 10 shows an example of a ceramic component using the
도 11은 제 4 실시예에 따른 세라믹 부품요소(400)를 이용한 세라믹 부품의 다른 예를 나타낸다.11 shows another example of the ceramic component using the
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