KR20130033603A - 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 비등방성 소재 - Google Patents
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Abstract
금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 비등방성 소재가 개시된다. 본 발명의 비등방성 소재의 제조방법은, 규칙적으로 배열된 다수의 미세 관통공을 구비한 무기물 기판을 준비하는 단계(단계 a); 무기물 기판상에 전도성 금속층을 형성하는 단계(단계 b); 및 단계 b를 거친 무기물 기판을 소정의 온도로 열처리함으로써 용융된 전도성 금속층이 미세 관통공으로 흘러들어가 충전되도록 단계(단계 c);를 포함한다. 이에 의하여, 녹는점이 낮은 금속으로 금속 리플로우법을 도입함으로써 물리기상증착이나 스퍼터링과 같은 고비용의 금속막을 형성공정을 생략할 수 있어 공정이 간소화될 수 있으며, 이와 같이 제조된 비등방성 소재는 적용되는 전자기기들의 고성능화, 경박 단소화를 실현하여 커넥터 부재, 인쇄회로기판 등 여러 분야에 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 전기접속에 사용되는 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 비등방성 소재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열처리에 의한 금속 리플로우법을 이용하여 다수의 미세 관통공에 금속을 충전하는 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 비등방성 소재에 관한 것이다.
비등방성 소재란 열 및 전기 신호를 모든 방향으로 균일하게 전달하는 등방성 소재와는 달리, 한 방향으로만 전달하는 특징을 가진 소재를 의미한다. 이러한 비등방성 소재는 X, Y 방향 즉, 넓이와 깊이 방향으로는 전기를 전달하지 않고, Z 방향 즉, 수직방향으로만 전기를 전달하거나, 열은 전달하지만 전기는 전달하지 않는 등 독특한 물성을 나타낸다.
따라서 기존 재료나 부품으로는 불가능한 새로운 기능을 갖는 부품, 소재의 창출을 가능하게 할 수 있다. 비등방성 소재의 개발은 미래 전자부품이 요구하는 고기능화, 융복합화 및 경박 단소화 등의 개발 이슈를 근본적으로 해결할 수 있는 원천기반 기술로 여겨지고 있다.
현재 고밀도 실장용 접속소재로 널리 사용되는 ZAF(Z-axis conductive Adhesive Film)의 경우, 가열 압착 후에는 비등방성을 갖지만 기본적인 소재는 등방성이기 때문에 35 마이크론 이하의 미세 피치의 요구에 부응하기에 한계가 있다.
현재 비등방성이 요구되는 부품, 소재들은 ZAF에서와 같이 도전입자를 적정 농도로 분산하거나, 커넥터에서와 같이 절연체에 전도체를 기계적 방법으로 삽입하거나, PCB 절연체에서와 같이 절연성 유동체에 열전도성 결정체를 분산하는 방법 등으로 비등방성을 확보해 왔다.
점차 융, 복합화 되어가는 전자기기의 경우 여러 기능을 갖는 통합 모듈들이 메인보드 위에 접속되어 있으며 각 모듈의 접속은 주로 커넥터에 의해 이루어진다. 그러나 점차 통합되어야 하는 기능이 증가하고 단위 기판당 처리해야 하는 신호가 증가함에 따라 커넥터의 크기가 지속적으로 증가하여 전체 기능별 융합에 한계로 작용하고 있다.
이에 대한 종래기술은 한국 등록특허공보 제10-1043956호, 미국 특허공보 US5805424A 등을 참조할 수 있다.
본 발명의 목적은 특정의 한 방향으로의 우수한 전기 전도성을 가지며, 높은 정밀도를 바탕으로 마이크론 또는 나노급의 정렬된 구조를 가짐으로써 미세 피치 접속을 가능하게 하여 한정된 범위 내에서 더 많은 정보통로를 확보할 수 있을 뿐 아니라, 제조시 상대적으로 녹는점이 낮은 금속을 이용함으로써 공정상 취급을 용이한 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 비등방성 소재를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법은, 규칙적으로 배열된 다수의 미세 관통공을 구비한 무기물 기판을 준비하는 단계(단계 a); 상기 무기물 기판상에 전도성 금속층을 형성하는 단계(단계 b); 및 상기 단계 b를 거친 무기물 기판을 소정의 온도로 열처리함으로써 용융된 상기 전도성 금속층이 상기 미세 관통공으로 흘러들어가 충전되도록 하는 단계(단계 c);를 포함한다 .
상기 무기물 기판은, 알루미늄 양극산화물, 티타니아, 메조다공성 분자체 및 제올라이트 중 어느 하나일 수 있다.
상기 미세 관통공은, 상기 무기물 기판에 대하여 수직 배향된 것일 수 있다.
상기 단계 a는, 판상의 기판을 준비하여 어닐링한 후 일렉트로 폴리싱하는 전처리 단계(단계 a-1); 상기 전처리된 기판을 1차 아노다이징하는 단계(단계 a-2); 상기 1차 아노다이징된 기판을 에칭하여 산화층을 제거하는 단계(단계 a-3); 및 상기 산화층이 제거된 기판을 2차 아노다이징 하는 단계(단계 a-4)를 포함한다.
상기 단계 a-4 이후, 산 처리하여 상기 단계들에 의해 형성된 다수의 미세 관통공을 확대하는 단계(단계 a-5)를 더 포함할 수 있다.
상기 어닐링은, 질소 분위기에서 450~550℃의 온도로 4~6시간 동안 수행할 수 있다.
상기 일렉트로 폴리싱은, 에탄올:과염소산의 5:5~7:3의 부피비로 혼합된 혼합용액을 이용할 수 있다.
상기 일렉트로 폴리싱은, 직류 12~50V의 전압조건에서 1~10분 동안 수행할 수 있다.
상기 아노다이징은, 0.3~1.0M의 옥살산 수용액을 전해액으로 할 수 있다.
상기 아노다이징은, 직류 4~50V의 정전압에서 40~60분 동안 수행할 수 있다.
상기 단계 a-3은, 산처리에 의한 화학적 에칭으로 수행할 수 있다.
상기 산 처리는, H3PO4 수용액, H3PO4 + CrO3 의 혼합 수용액 및 H3PO4 + H2CrO3의 혼합 수용액 중 어느 하나일 수 있다.
상기 산 처리는, 0.1~1.0M의 인산 수용액을 이용할 수 있다.
상기 산 처리는, 25~60℃의 온도에서 10~60 분간 수행할 수 있다.
상기 단계 b는, 상기 전도성 금속층을 무기물 기판상에 금속 페이스트를 도포하거나 금속 분말을 뿌리는 방법으로 형성할 수 있다.
상기 전도성 금속층은, 녹는점 200~300℃인 금속 또는 합금일 수 있다.
상기 전도성 금속층은, 갈륨 또는 주석-은-구리 합금일 수 있다.
상기 단계 b는, 진공 분위기에서 수행할 수 있다.
상기 단계 c는, 300~400℃ 온도에서, 10~20시간 동안 수행할 수 있다.
상기 단계 c는, 동일한 온도 및 시간 조건으로 1회 더 수행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비등방성 소재는, 규칙적으로 배열된 다수의 미세 관통공을 구비한 무기물 기판을 준비하는 단계; 상기 무기물 기판상에 전도성 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 전도성 금속층이 형성된 무기물 기판을 소정의 온도로 열처리함으로써 용융된 상기 전도성 금속층이 상기 미세 관통공으로 흘러들어가 충전되도록 하는 단계를 포함하는 금속 리플로우법에 의해 제조된다.
상기 무기물 기판은, 알루미늄 양극산화물, 티타니아, 메조다공성 분자체 및 제올라이트 중 어느 하나일 수 있다.
상기 전도성 금속층은, 갈륨 또는 주석-은-구리 합금일 수 있다.
본 발명은 마이크론 또는 나노급의 정렬된 구조를 가짐으로써 파인피치 접속을 가능하게 하여 한정된 범위 내에서 더욱 많은 정보가 전달될 수 있는 정보통로를 형성할 수 있고, 녹는점이 낮은 금속으로 금속 리플로우법을 수행함으로써 물리기상증착이나 스퍼터링과 같은 고비용의 금속막을 형성공정을 생략할 수 있어 공정이 간소화될 수 있으며, 이에 의해 제조된 비등방성 소재는 적용되는 전자기기들의 고성능화, 경박 단소화를 실현하여 커넥터(connector) 부재, 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board) 등 여러 분야에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 기판의 미세 관통공 형성방법의 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면 SEM 이미지 및 그 이미지에 따른 표면으로부터의 EDS 원소분석 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예 6에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면 SEM 이미지 및 그 이미지에 따른 표면으로부터의 EDS 원소분석 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예 7에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면 SEM 이미지 및 그 이미지에 따른 표면으로부터의 EDS 원소분석 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 비등방성 소재의 SEM 이미지이다.
도 11은 본 발명의 비교예 3에 따라 제조된 비등방성 소재의 SEM 이미지이다.
도 12는 비교예 4에 따라 제조된 비등방성 소재를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 기판의 미세 관통공 형성방법의 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 AAO 기판의 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면 SEM 이미지 및 그 이미지에 따른 표면으로부터의 EDS 원소분석 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예 6에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면 SEM 이미지 및 그 이미지에 따른 표면으로부터의 EDS 원소분석 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예 7에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면 SEM 이미지 및 그 이미지에 따른 표면으로부터의 EDS 원소분석 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 비등방성 소재의 SEM 이미지이다.
도 11은 본 발명의 비교예 3에 따라 제조된 비등방성 소재의 SEM 이미지이다.
도 12는 비교예 4에 따라 제조된 비등방성 소재를 나타낸 사진이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법을 설명하도록 한다.
본 발명의 비등방성 소재(10)의 제조방법은 세 단계로 나누어 볼 수 있다.
먼저, 다수의 미세 관통공(14)이 규칙적으로 배열된 무기물 기판(12)을 준비한다(단계 a).
무기물 기판(12)은 전기 및 열의 절연체이며, 미세 관통공(14)은 전도성을 갖는 금속(16)이 충전되는 부분이다.
무기물 기판(12)은 아노다이징(anodizing) 처리된 알루미늄 양극산화물(AAO, Anodic Aluminum Oxide), 티타니아로 하거나, 메조다공성 분자체(mesoporous molecular aieves) 또는 제올라이트(zeolite)로 할 수 있다.
이때, 상기 알루미나 또는 티타니아로 이루어진 기판은, 직경 10~400nm 범위이며 기판에 대해 수직 배향된 관통공을 가지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 메조 다공성 분자체로 이루어진 기판은 직경 3~30nm 범위이며 기판에 대해 수평배향된 관통공을 가지며, 실리카를 예로 들 수 있다. 한편, 상기 제올라이트 기판은 1.5nm 이하이며 3차원 구조를 갖는 관통공을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 다수 관통공(14)이 형성된 무기물 기판(12)을 제조하는 방법은 아래에서 상세히 살펴보도록 한다. 도 2에 따르면, 다수의 미세 관통공(14)이 형성된 무기물 기판(12)을 제조하는 방법은 총 다섯 단계로 나누어 볼 수 있다.
제1 단계는, 전처리 단계이다(단계 a-1).
상기 전처리는 해당 기판을 어닐링(annealing)한 후, 에탄올과 과염소산(HClO4)의 혼합용액을 이용해 일렉트로 폴리싱(electro polishing)하는 것으로 수행한다. 이때, 상기 어닐링은 질소 분위기 450~550℃의 온도에서 4~6시간 동안 수행하는 것이 바람직하며, 상기 일렉트로 폴리싱은 에탄올:과염소산 = 5:5~7:3 부피비로 혼합된 것을 사용하고, DC 12V의 전압조건에서 1~10분 동안 수행하는 것이 바람직하다.
제2 단계는, 상기 전처리된 기판을 1차 아노다이징하는 단계이다(단계 a-2).
전기적 산화공정인 아노다이징에 사용되는 전해질은 0.3~1.0M의 옥살산(oxalic acid) 수용액을 사용하며, 전극은 양극은 알루미늄 플레이트, 음극은 백금 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 1차 아노다이징은 DC 4~50V의 정전압에서, 상기 전해질을 이용하여 약 40~60분 동안 수행한다. 이에 의해 기판의 표면에 불규칙한 수직 관통공이 형성될 수 있다.
제3 단계는, 상기 1차 아노다이징된 기판을 에칭하여 산화층을 제거하는 단계이다(단계 a-3)
상기 에칭은 화학적인 에칭으로서 산 처리에 의해 수행되며, 이때, 사용하는 산용액은 0.3M H3PO4 수용액, 0.5M H3PO4 + 0.5M CrO3 의 혼합 수용액 및 0.4M H3PO4 + 0.2M H2CrO3의 혼합 수용액 중 어느 하나일 수 있다.
제4 단계는, 2차 아노다이징 하는 단계이다(단계 a-4).
상기 2차 아노다이징은 상기 1차 아노다이징과 동일한 조건으로 진행한다.
마지막으로 제5 단계는, 기판에 형성된 미세 관통공(14)을 확대하는 단계이다(단계 a-5).
상기 관통공 확대 공정은 상기 2차 아노다이징이 수행된 기판을 0.1~1.0M 의 인산(H3PO4) 수용액에 침지시켜, 관통공의 직경에 따라 적정한 온도 및 시간으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는, 25~60℃의 온도에서 10~60 분간 공정을 수행한다. 이에 따라, 전 단계에서 형성된 미세 관통공(14)간 간격을 유지하면서 그 직경만을 확대할 수 있다.
이상의 방법으로 다수의 미세 관통공(14)이 형성된 무기물 기판(12)이 제조된다.
다음으로, 단계 a에서 준비된 미세 관통공(14)이 형성된 무기물 기판(12) 상에 전도성 금속층(16)을 형성한다(단계 b).
이때, 상기 전도성 금속은 상대적으로 녹는점이 낮은, 녹는점 30~300℃ 이하의 금속 또는 합금을 모두 적용할 수 있으며, 특히, 갈륨(Ga) 또는 SAC 합금(Sn-Ag-Cu alloy)을 사용하는 것이 바람직하다.
전도성 금속층(16)의 형성은 해당 금속의 페이스트를 무기물 기판(12)상에 도포하거나, 해당 금속의 분말을 뿌리는 방식으로 간편하게 할 수 있으며, 이 과정은 일반적으로 상압에서 진행할 수 있으며, 더 좋은 효과를 얻기 위하여 진공 분위기에서 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
이에 따라, 일반적인 금속층의 형성방법인 물리적 기상증착이나 스퍼터링과 같은 공정을 필요로 하지 않으므로, 공정이 간편하고 공정 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
마지막으로, 상기 단계 b를 거친 전도성 금속층(16)이 형성된 무기물 기판(12)을 열처리하여 금속을 리플로우 하는 단계이다(단계 c).
상기 열처리에 의해 전도성 금속층(16)이 용융되면서 미세 관통공(14)으로 흘러들어와 금속 플러그(18)를 형성한다.
상기 열처리는 수소 분위기에서 수행하는 것이 바람직하며, 온도 조건은 해당 금속의 녹는점 이상으로서 300~400℃ 범위, 열처리 시간은 10~20시간 동안 1~2회 수행하는 것이 바람직하다.
이상의 방법으로 금속 리플로우법에 의한 비등방성 소재가 완성된다.
본 발명은 상기 방법에 따라 제조된 비등방성 소재를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하도록 한다. 이하, 실시예 1 내지 실시예 4는 본 발명의 비등방성 소재의 제조를 위한 다수의 미세 관통공이 형성된 무기물 기판을 형성하는 방법에 관한 것이다.
알루미늄 플레이트를 준비하여 500℃, 질소 분위기에서 5시간 동안 어닐링하고, 에탄올:과염소산=7:3 부피비로 혼합된 용액을 이용하여, DC 12V의 전압조건에서 1분 동안 일렉트로 폴리싱을 수행하는 전처리를 하였다.
이후, 상기 전처리된 알루미늄 플레이트를 전압조건은 DC 4V의 정전압에서 40분 동안 1차 아노다이징하였다. 이때, 전해질은 0.3M의 옥살산 수용액을 사용하였고, 전극은 양극은 알루미늄 플레이트, 음극은 백금 플레이트로 하였다.
다음으로, 상기 1차 아노다이징에 의해 형성된 산화층을 0.5M H3PO4 및 0.5M CrO3 의 복합 수용액으로 산처리하여 에칭하였다. 이때, 산처리는 상온(25℃)에서 30분간 수행하였다.
이후, 2차 아노다이징을 상기 1차 아노다이징과 동일한 조건으로 수행하고, 마지막으로 상기 2차 아노다이징 처리된 기판을 상온에서 10분간 0.1M 의 H3PO4 수용액에 침지시켜 관통공을 확대하였다.
실시예 1에 따라 제조된 AAO의 표면 및 측단면 SEM 이미지를 도 3에 나타내었다.
도 3에 따르면, 상기 AAO 기판은 관통공의 직경이 약 30nm였고, 기판의 두께는 약 6㎛였다. 따라서 미세 관통공의 종횡비는 200 정도로 나타났다.
실시예 2에 따른 AAO 기판의 제조는 상기 실시예 1과 다른 조건은 동일하게 하되, 산화층 에칭을 위한 산 처리를 0.4M H3PO4 및 0.2M CrO3 의 복합 수용액으로 하였다.
실시예 2에 따라 제조된 AAO의 표면 및 측단면 SEM 이미지를 도 4에 나타내었다.
도 4에 따르면, 상기 AAO 기판은 관통공의 직경이 약 50nm였고, 기판의 두께는 약 5㎛였다. 따라서 미세 관통공의 종횡비는 100 정도로 나타났다.
실시예 3에 따른 AAO 기판의 제조는 상기 실시예 1과 다른 조건은 동일하게 하되, 산화층 에칭을 위한 산 처리를 0.3M H3PO4 수용액을 이용하여 60℃에서 30분간 수행하였다.
실시예 3에 따라 제조된 AAO의 표면 및 측단면 SEM 이미지를 도 3에 나타내었다.
도 5에 따르면, 상기 AAO 기판은 관통공의 직경이 약 100nm로 크게 나타났고,이는 1차 아노다이징에 의해 형성된 불규칙한 미세 관통공을 갖는 산화층이 산처리에 의해 충분히 제거되었음을 나타낸다.
실시예 4에 따른 AAO 기판의 제조는 상기 실시예 1과 다른 조건은 동일하게 하되, 2차 아노다이징 후, 0.3M H3PO4 수용액을 이용하여 60℃에서 30분간 관통공 확대 공정을 실시하였다.
실시예 3에 따라 제조된 AAO의 표면 및 측단면 SEM 이미지를 도 6에 나타내었다.
도 6에 따르면, 상기 AAO 기판은 직경 약 90nm의 균일한 미세 관통공이 형성된 것으로 확인할 수 있다.
이하, 실시예 5 내지 실시예 7은 본 발명의 비등방성 소재의 제조방법에 관한 것이다.
상기 실시예 4에 따라 제조된 AAO 기판을 준비하고, 여기에 Sn : Ag : Cu = 96.5 : 3.0 : 0.5 중량비의 SAC 합금(녹는점 217℃)의 페이스트를 상기 AAO 기판상에 도포하였다.
이후, 상기 SAC 합금이 도포된 AAO를 수소분위기에서 10시간 동안 300℃로 열처리함으로써 SAC 합금이 용융되어 미세 관통공으로 흘러들어가 금속 플러그가 형성되도록 하였다.
실시예 5에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면에 대한 SEM 이미지 및 그 측단면의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)에 따른 금속성분 분석결과를 도 7에 나타내었다.
도 7에 따르면, SAC 합금의 주성분인 주석의 분포를 분석한 결과, AAO의 위쪽에 주석의 대부분이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 열처리 온도가 상대적으로 낮아 금속의 리플로우가 다소 불충분하게 일어났다는 것을 보여준다.
실시예 6은 상기 실시예 5와 다른 조건은 동일하게 하되, 금속 리플로우를 위한 열처리 조건을 달리하였다. 상세하게는, SAC 합금이 도포된 AAO를 수소분위기에서 20시간 동안 400℃로 열처리하였다.
실시예 6에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면에 대한 SEM 이미지 및 그 측단면의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)에 따른 금속성분 분석결과를 도 8에 나타내었다.
도 8에 따르면, SAC 합금의 주성분인 주석의 분포를 분석한 결과, 상기 실시예 5에서와는 반대로 AAO의 아래쪽에 주석의 대부분이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 열처리 온도가 상대적으로 높아 금속의 리플로우가 지나치게 많이 일어난 것을 보여준다.
실시예 7은 상기 실시예 5와 다른 조건은 동일하게 하되, 금속 리플로우를 위한 열처리 조건을 달리하였다. 상세하게는, SAC 합금이 도포된 AAO를 수소분위기에서 10시간 동안 350℃로 열처리하되, 이와 같은 열처리를 2회 반복 수행하였다.
실시예 7에 따라 제조된 비등방성 소재의 측단면에 대한 SEM 이미지 및 그 측단면의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)에 따른 금속성분 분석결과를 도 9에 나타내었다.
도 9에 따르면, SAC 합금의 주성분인 주석의 분포를 분석한 결과, 상기 실시예 5와 실시예 6과는 달리, 주석이 AAO의 측면 전체에서 거의 균일하게 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실시예 7의 열처리 조건이 실시예 5 및 실시예 7에 비하여 상대적으로 더 바람직한 조건이라는 것을 보여준다.
[비교예 1]
비교예 1은 상기 실시예 4에 따라 제조된 AAO 기판상에 알루미늄층을 스퍼터링법에 의해 형성한 후, 수소분위기에서 800℃로 3시간 동안 열처리하였다.
그러나 알루미늄은 미세 관통공 안으로 전혀 흘러들어가지 않음을 확인할 수 있었다.
[비교예 2]
비교예 2는 상기 실시예 4에 따라 제조된 AAO 기판상에 구리층을 스퍼터링법에 의해 형성한 후, 수소분위기에서 600℃로 3시간 동안 열처리하였다.
비교예 2에 따라 제조된 비등방성 소재의 표면 및 측단면의 SEM 이미지를 도 10에 나타내었다.
도 10에 따르면, 구리층의 리플로우가 이루어지지 않았음을 알 수 있다.
알루미늄 금속층은 스퍼터링이라는 상대적으로 고비용의 방법에 의해 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 비해 상대적으로 매우 높은 온도에서도 금속의 리플로우가 전혀 일어나지 못했음을 보여준다.
[비교예 3]
비교예 3은 상기 실시예 4에 따라 제조된 AAO 기판상에 구리층을 스퍼터링법에 의해 형성한 후, 수소분위기에서 700℃로 3시간 동안 열처리하였다.
비교예 3에 따라 제조된 비등방성 소재의 표면 및 측단면의 SEM 이미지를 도 11에 나타내었다.
도 11에 따르면, 구리층의 일부가 AAO 기판의 미세 관통공으로 흘러들어갔음을 알 수 있다. 본 발명의 실시예들과 비교해 볼 때, 구리 금속층은 스퍼터링이라는 상대적으로 고비용의 방법에 의해 형성할 수 있으며, 실시예에 비해 상대적으로 매우 높은 온도에서도 금속의 리플로우가 효율적으로 일어나지 못했음을 확인할 수 있다.
[비교예 4]
비교예 4는 상기 실시예 4에 따라 제조된 AAO 기판상에 SAC 합금 페이스트를 도포한 후, 수소분위기에서 200℃로 5시간 동안 열처리하였다.
비교예 4에 따라 제조된 비등방성 소재를 나타낸 사진을 도 12에 나타내었다.
도 12에 따르면, SAC 합금층은 AAO 기판의 미세 관통공으로 흘러들어 가지 않았으며, 오히려 AAO 기판과 SAC 합금층 간 분리현상이 일어났다. 이와 같은 결과는 SAC 합금층의 녹는점 보다 낮은 온도로 열처리하여 금속의 리플로우가 일어나지 못했음을 나타내는 것이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 금속의 리플로우를 위한 열처리에 있어서, 상기 실시예들에 개시된 조건은 특정 AAO에 대한 처리 조건에 불과하며, 열처리 온도나 처리 횟수는 기판의 상태에 따라 달라질 수 있다.
10: 비등방성 소재 12: 무기물 기판
14: 미세 관통공 16: 전도성 금속층
18: 금속 플러그
14: 미세 관통공 16: 전도성 금속층
18: 금속 플러그
Claims (25)
- 규칙적으로 배열된 다수의 미세 관통공을 구비한 무기물 기판을 준비하는 단계(단계 a);
상기 무기물 기판상에 전도성 금속층을 형성하는 단계(단계 b); 및
상기 단계 b를 거친 무기물 기판을 소정의 온도로 열처리함으로써 용융된 상기 전도성 금속층이 상기 미세 관통공으로 흘러들어가 충전되도록 하는 단계(단계 c);를 포함하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 무기물 기판은,
알루미늄 양극산화물, 티타니아, 메조다공성 분자체 및 제올라이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 미세 관통공은,
상기 무기물 기판에 대하여 수직 배향된 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 단계 a는,
판상의 기판을 준비하여 어닐링한 후 일렉트로 폴리싱하는 전처리 단계(단계 a-1);
상기 전처리된 기판을 1차 아노다이징하는 단계(단계 a-2);
상기 1차 아노다이징된 기판을 에칭하여 산화층을 제거하는 단계(단계 a-3); 및
상기 산화층이 제거된 기판을 2차 아노다이징 하는 단계(단계 a-4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 단계 a-4 이후,
산 처리하여 상기 단계들에 의해 형성된 다수의 미세 관통공을 확대하는 단계(단계 a-5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 어닐링은,
질소 분위기에서 450~550℃의 온도로 4~6시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 일렉트로 폴리싱은,
에탄올:과염소산의 5:5~7:3의 부피비로 혼합된 혼합용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 일렉트로 폴리싱은,
직류 12~50V의 전압조건에서 1~10분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 아노다이징은,
0.3~1.0M의 옥살산 수용액을 전해액으로 하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 아노다이징은,
직류 4~50V의 정전압에서 40~60분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 단계 a-3은,
산 처리에 의한 화학적 에칭으로 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 산 처리는,
H3PO4 수용액, H3PO4 + CrO3 의 혼합 수용액 및 H3PO4 + H2CrO3의 혼합 수용액 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 산 처리는,
0.1~1.0M의 인산 수용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 산 처리는,
25~60℃의 온도에서 10~60 분간 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 단계 b는,
상기 전도성 금속층을 무기물 기판상에 금속 페이스트를 도포하거나 금속 분말을 뿌리는 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전도성 금속층은,
녹는점 30~300℃인 금속 또는 합금인 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 16에 있어서,
상기 전도성 금속층은,
갈륨 또는 주석-은-구리 합금인 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 단계 b는,
진공 분위기에서 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 단계 c는,
300~400℃ 온도에서, 10~20시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 청구항 19에 있어서,
상기 단계 c는,
동일한 온도 및 시간 조건으로 1회 더 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법.
- 규칙적으로 배열된 다수의 미세 관통공을 구비한 무기물 기판을 준비하는 단계;
상기 무기물 기판상에 전도성 금속층을 형성하는 단계; 및
상기 전도성 금속층이 형성된 무기물 기판을 소정의 온도로 열처리함으로써 용융된 상기 전도성 금속층이 상기 미세 관통공으로 흘러들어가 충전되도록 하는 단계를 포함하는 금속 리플로우법에 의해 제조된 비등방성 소재.
- 청구항 21에 있어서,
상기 무기물 기판은,
알루미늄 양극산화물, 티타니아, 메조다공성 분자체 및 제올라이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비등방성 소재.
- 청구항 21에 있어서,
상기 전도성 금속층은,
갈륨 또는 주석-은-구리 합금인 것을 특징으로 하는 비등방성 소재.
- 규칙적으로 배열된 다수의 미세 관통공을 구비한 무기물 기판을 준비하는 단계;
상기 무기물 기판상에 전도성 금속층을 형성하는 단계; 및
상기 전도성 금속층이 형성된 무기물 기판을 소정의 온도로 열처리함으로써 용융된 상기 전도성 금속층이 상기 미세 관통공으로 흘러들어가 충전되도록 하는 단계;를 포함하는 금속 리플로우법에 의해 제조된 비등방성 소재를 포함하는 인쇄회로기판.
- 규칙적으로 배열된 다수의 미세 관통공을 구비한 무기물 기판을 준비하는 단계;
상기 무기물 기판상에 전도성 금속층을 형성하는 단계; 및
상기 전도성 금속층이 형성된 무기물 기판을 소정의 온도로 열처리함으로써 용융된 상기 전도성 금속층이 상기 미세 관통공으로 흘러들어가 충전되도록 하는 단계;를 포함하는 금속 리플로우법에 의해 제조된 비등방성 소재를 포함하는 커넥터 부재.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110097352A KR20130033603A (ko) | 2011-09-27 | 2011-09-27 | 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 비등방성 소재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020110097352A KR20130033603A (ko) | 2011-09-27 | 2011-09-27 | 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 비등방성 소재 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130033603A true KR20130033603A (ko) | 2013-04-04 |
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| KR1020110097352A KR20130033603A (ko) | 2011-09-27 | 2011-09-27 | 금속 리플로우법을 이용한 비등방성 소재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 비등방성 소재 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130033603A (ko) |
-
2011
- 2011-09-27 KR KR1020110097352A patent/KR20130033603A/ko not_active Application Discontinuation
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