KR20220142813A - Ceramic substrate, and preparing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 세라믹 기재의 상·하부 금속층이 차지하는 부피의 차이에 의해 발생되는 휨(warpage) 현상을 상·하부 접합층용 페이스트의 고형분 함량 및/또는 접합층의 두께를 제어하여 세라믹 기판의 불량률을 줄일 수 있는 제조방법 및 이로부터 제조된 세라믹 기판에 관한 것이다.The present invention reduces the defect rate of the ceramic substrate by controlling the solid content of the paste for the upper and lower bonding layers and/or the thickness of the bonding layer to reduce the warpage phenomenon caused by the difference in volume occupied by the upper and lower metal layers of the ceramic substrate. It relates to a manufacturing method that can be manufactured and a ceramic substrate manufactured therefrom.
종래 파워 모듈은 전기적, 기계적 특성 및 방열 특성이 우수한 알루미나(Al2O3)를 이용하여 직접 접합법(Direct Copper Bonding, DCB)으로 제조된 기판이 널리 사용되고 있다. 구체적으로, DCB는 세라믹 기재에 산화 가능한 구리 회로를 직접 붙이는 방식으로 기판을 제조한다.Conventional power modules use alumina (Al 2 O 3 ) with excellent electrical and mechanical properties and heat dissipation properties to use a substrate manufactured by direct copper bonding (DCB). Specifically, DCB manufactures a substrate by directly attaching an oxidizable copper circuit to a ceramic substrate.
그러나, 최근 디바이스의 고밀도화, 고집적화, 고속화에 수반되는 발열량 증가의 문제로 인하여 활성 금속 브레이징법(Active Metal Brazing, AMB)으로 제조된 기판이 주목받고 있다. AMB는 세라믹 기재에 활성 금속(active metal)을 브레이징하여 층을 형성함으로써 층간 접합력이 우수하여, DCB로 제조된 기판보다 장기 신뢰성이 우수하여 널리 사용되고 있다. 이러한 AMB에 사용되는 세라믹 기재는 AlN, H-AlN, 질화 규소(Si3N4) 기판 등이 있고, 그 중 강도와 열전도도가 우수한 H-AlN 또는 질화 규소 기판이 널리 이용되고 있다. However, due to the problem of an increase in calorific value accompanying high density, high integration, and high speed of devices in recent years, a substrate manufactured by an active metal brazing method (AMB) is attracting attention. AMB is widely used because of its superior interlayer bonding strength and superior long-term reliability than a DCB-made substrate by forming a layer by brazing an active metal on a ceramic substrate. Ceramic substrates used in such AMB include AlN, H-AlN, and silicon nitride (Si 3 N 4 ) substrates. Among them, H-AlN or silicon nitride substrates with excellent strength and thermal conductivity are widely used.
구체적으로, 한국 공개특허 제2020-0127511호(특허문헌 1)에는 세라믹 기재의 상·하부 금속층이 차지하는 부피의 차이에 의해 발생되는 휨(warpage) 현상을 억제하고, 특히 세라믹 기재 상의 상·하부 금속층의 두께가 같은 경우에 상·하부 금속층의 면적을 제어하여 세라믹 기판의 불량률을 줄일 수 있게 하는 세라믹 기판 및 그의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 상·하부 금속의 부피를 제어하여 휨(warpage) 현상을 억제하는 방법은 금속층 부피가 커질수록 제조비용이 높아지는 문제점이 있으며, 상·하부 금속층의 두께가 다를 시 에칭 공정에서 공정 조건이 복잡해지고 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. Specifically, Korean Patent Application Laid-Open No. 2020-0127511 (Patent Document 1) suppresses the warpage phenomenon caused by the difference in volume occupied by the upper and lower metal layers of the ceramic substrate, and in particular, the upper and lower metal layers on the ceramic substrate. Disclosed are a ceramic substrate capable of reducing the defect rate of the ceramic substrate by controlling the areas of upper and lower metal layers when the thicknesses of the ceramic substrates are the same, and a method for manufacturing the same. However, the method of suppressing warpage by controlling the volume of the upper and lower metals of Patent Document 1 has a problem in that the manufacturing cost increases as the volume of the metal layer increases, and when the thickness of the upper and lower metal layers is different, the etching process There is a problem in that process conditions are complicated and productivity is lowered.
한편, DCB 및 AMB는 모두 세라믹 기재의 양면에 각각 금속층을 형성한 후 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 패턴층을 형성한다. 그러나, 세라믹 기재의 상부 금속층에는 패턴이 형성되고, 하부 금속층은 열방출을 극대화하기 위해 패턴을 형성하지 않기 때문에 세라믹 기재의 양면의 금속층은 각 면의 패턴 배열에 따라 금속층의 면적 및/또는 두께의 차이가 발생하고, 그 차이가 일정 비율을 초과하게 되면 고온 환경에서 세라믹 기판이 휘어지는 현상(warpage)이 발생한다. 그 결과, 세라믹 기판의 휘어지는 정도가 0.4%를 초과하게 되면 불량으로 폐기되는데, 이러한 폐기량 비율은 전체 생산량에서 비교적 큰 비중을 차지하여 지속적인 생산 손실을 야기한다.On the other hand, both DCB and AMB form a pattern layer through a photolithography process and an etching process after each metal layer is formed on both surfaces of the ceramic substrate. However, since a pattern is formed on the upper metal layer of the ceramic substrate and the lower metal layer does not form a pattern in order to maximize heat dissipation, the metal layers on both sides of the ceramic substrate are formed according to the pattern arrangement on each side. When a difference occurs and the difference exceeds a certain ratio, warpage of the ceramic substrate occurs in a high-temperature environment. As a result, when the degree of warpage of the ceramic substrate exceeds 0.4%, it is discarded as a defect, and such a waste ratio occupies a relatively large proportion in the total production, causing continuous production loss.
이에 대한 대안으로 종래에는 하부 금속층 대비 상부 금속층의 두께를 얇게 설계하는 방법이 제안되었다. 그러나, 최근 디바이스의 고밀도화, 고집적화, 고속화에 수반되는 발열량의 증가 문제로 인하여 상·하부 금속층 모두 두껍게 하는 것이 증가하는 추세로, 상·하부 금속층 두께가 같은 경우에 상술한 바와 같은 휨 현상을 억제하는 것은 매우 어려운 실정이다.As an alternative to this, a method of designing the thickness of the upper metal layer to be thinner than that of the lower metal layer has been proposed. However, in recent years, due to the problem of increasing the amount of heat associated with device densification, high integration, and high speed, the thickness of both the upper and lower metal layers is increasing. is a very difficult situation.
따라서, 세라믹 기재의 상·하부 금속층이 차지하는 부피의 차이에 의해 발생되는 휨(warpage) 현상을 억제하여 세라믹 기판의 불량률을 줄일 수 있는 제조방법 및 이로부터 제조된 세라믹 기판에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a manufacturing method capable of reducing the defect rate of the ceramic substrate by suppressing the warpage phenomenon caused by the difference in volume occupied by the upper and lower metal layers of the ceramic substrate, and research and development of the ceramic substrate manufactured therefrom. to be.
본 발명은 세라믹 기재의 상·하부 금속층이 차지하는 부피의 차이에 의해 발생되는 휨(warpage) 현상을 억제하여 세라믹 기판의 불량률을 줄일 수 있는 제조방법 및 이로부터 제조된 세라믹 기판을 제공한다.The present invention provides a manufacturing method capable of reducing the defect rate of a ceramic substrate by suppressing a warpage phenomenon caused by a difference in volume occupied by an upper and lower metal layer of a ceramic substrate, and a ceramic substrate manufactured therefrom.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세라믹 기재의 양면 각각에 고형분 함량이 상이한 제1 페이스트 및 제2 페이스트 각각을 인쇄하여 제1 접합층 및 제2 접합층을 형성하는 단계; 및In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a first bonding layer and a second bonding layer by printing each of the first paste and the second paste having different solid content on each of both surfaces of a ceramic substrate; and
상기 제1 접합층 및 제2 접합층 상에 각각 제1 금속층 및 제2 금속층을 적층하여 적층체를 제조하고 열처리하는 단계;를 포함하고,Including; laminating a first metal layer and a second metal layer on the first bonding layer and the second bonding layer, respectively, to prepare a laminate and heat treatment;
상기 제1 접합층은 상기 제2 접합층보다 얇은, 세라믹 기판의 제조방법을 제공한다. The first bonding layer is thinner than the second bonding layer, and provides a method of manufacturing a ceramic substrate.
또한, 본 발명은 제1 금속층, 제1 접합층, 세라믹 기재, 제2 접합층 및 제2 금속층이 적층된 적층된 형태를 포함하고,In addition, the present invention includes a laminated form in which a first metal layer, a first bonding layer, a ceramic substrate, a second bonding layer, and a second metal layer are laminated,
상기 제1 접합층은 상기 제2 접합층보다 얇은, 세라믹 기판을 제공한다.The first bonding layer is thinner than the second bonding layer, and provides a ceramic substrate.
본 발명에 따른 세라믹 기판의 제조방법은 세라믹 기재의 상·하부 금속층이 차지하는 부피의 차이에 의해 발생되는 휨(warpage) 현상을 상·하부 접합층용 페이스트의 고형분 함량 및/또는 접합층의 두께를 제어하여 세라믹 기판의 불량률을 줄일 수 있다.The method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention controls the solid content of the paste for the upper and lower bonding layers and/or the thickness of the bonding layer in the warpage phenomenon caused by the difference in volume occupied by the upper and lower metal layers of the ceramic substrate. Thus, it is possible to reduce the defect rate of the ceramic substrate.
또한, 본 발명에 따른 세라믹 기판은 층간 접합 강도가 우수하여 열적 피로도가 높아 전자부품용 기판으로서 신뢰성이 뛰어나고, 기계적 물성이 우수하다.In addition, the ceramic substrate according to the present invention has excellent interlayer bonding strength, high thermal fatigue, excellent reliability as a substrate for electronic components, and excellent mechanical properties.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 기판의 제조방법의 일실시예이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법의 에칭의 일실시예이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 기판의 단면도이다.1 is an embodiment of a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention.
Figure 2 is an embodiment of the etching of the manufacturing method according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
또한, 본 명세서에 있어서, 어떤 층이 다른 층 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 층이 다른 층에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 층 사이에 또 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. In addition, in this specification, when a layer is said to be located "on" another layer, this includes not only a case in which a layer is adjacent to another layer but also a case in which another layer exists between two layers.
세라믹 기판의 제조방법Method of manufacturing ceramic substrate
본 발명에 따른 세라믹 기판의 제조방법은 세라믹 기재의 양면 각각에 제1 페이스트 및 제2 페이스트 각각을 인쇄하여 제1 접합층 및 제2 접합층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 접합층 및 제2 접합층 상에 각각 제1 금속층 및 제2 금속층을 적층하여 적층체를 제조하고 열처리하는 단계;를 포함한다(도 1 참고).A method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention comprises the steps of forming a first bonding layer and a second bonding layer by printing each of the first paste and the second paste on each of both surfaces of the ceramic substrate; and laminating a first metal layer and a second metal layer on the first bonding layer and the second bonding layer, respectively, to prepare a laminate and heat treatment (see FIG. 1 ).
세라믹 기판은 제조 과정에서 기판의 상·하면에 적용되는 금속층은 두께가 동일하더라도 금속 패턴 형성으로 인하여 부피 차이가 발생하고, 제품 실장시 적용되는 고온 열처리 과정에서 금속층과 기판 사이의 열 팽창 계수 차이로 인하여 적층체의 휨 현상이 발생하는 문제점이 있다. 상기 휨 현상은 제1 접합층 및 제2 접합층의 고형분 함량을 조절함으로써 제1 접합층 및 제2 접합층의 열 팽창 정도를 조절하여 제1 금속층 및 제2 금속층에서 발생하는 열 팽창 정도 차이를 서로 상쇄되도록 하여 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 금속층은 적층되는 부피가 제2 금속층 대비 낮게 적용되는 경우 또는 제1 금속층 상에 패턴 형성으로 인한 제2 금속층 대비 부피 차이가 발생하는 경우에도 마찬가지로 휨 현상이 발생할 수 있는데, 상대적으로 부피가 작은 제1 금속층과 세라믹 기판 사이에 적용되는 제1 접합층용 페이스트의 고형분 함량 및/또는 제1 접합층의 두께를, 상대적으로 부피가 큰 제2 금속층과 세라믹 기판 사이에 적용되는 제2 접합층용 페이스트의 고형분 함량 및/또는 제2 접합층의 두께와 함께 조절함으로써 접합 계면 응력이 서로 상쇄되도록 설계하여 상기 휨 현상 발생을 방지할 수 있다. In the process of manufacturing ceramic substrates, even if the metal layers applied to the upper and lower surfaces of the substrate have the same thickness, the volume difference occurs due to the formation of the metal pattern, and in the high-temperature heat treatment process applied during product mounting, the difference in the coefficient of thermal expansion between the metal layer and the substrate Due to this, there is a problem in that the warpage of the laminate occurs. The warpage phenomenon is achieved by controlling the degree of thermal expansion of the first bonding layer and the second bonding layer by controlling the solid content of the first bonding layer and the second bonding layer, thereby reducing the difference in the degree of thermal expansion occurring in the first metal layer and the second metal layer. This can be prevented by offsetting each other. In addition, when the volume of the first metal layer to be stacked is lower than that of the second metal layer or when a difference in volume occurs compared to the second metal layer due to pattern formation on the first metal layer, a warpage phenomenon may also occur. The solid content of the paste for the first bonding layer applied between the first small-volume metal layer and the ceramic substrate and/or the thickness of the first bonding layer is determined by the second bonding applied between the relatively bulky second metal layer and the ceramic substrate. By controlling the solid content of the layer paste and/or the thickness of the second bonding layer, the bonding interface stresses are designed to cancel each other, thereby preventing the warpage from occurring.
제1 접합층 및 제2 접합층을 형성하는 단계forming a first bonding layer and a second bonding layer;
도 1을 참고하면, 본 단계에서는 고형분 함량이 상이한 제1 페이스트 및 제2 페이스트 각각을 세라믹 기재(100)의 양면 각각에 인쇄하여 제1 접합층(210) 및 제2 접합층(220)을 형성한다. Referring to FIG. 1 , in this step, a
상기 세라믹 기재는 질화 규소(Si3N4), 질화 알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3) 및 ZTA(Zirconia Toughened Alumina)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The ceramic substrate may include at least one selected from the group consisting of silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), and Zirconia Toughened Alumina (ZTA).
상기 제1 페이스트 및 제2 페이스트는 서로 고형분 함량이 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 페이스트의 고형분 함량은 제2 페이스트의 고형분 함량보다 클 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 페이스트의 고형분 함량은 제2 페이스트의 고형분 함량보다 5 내지 30 중량% 또는 8 내지 20 중량% 클 수 있다. 제1 페이스트의 고형분 함량과 제2 페이스트의 고형분 함량의 차이가 상기 범위 미만인 경우, 고형분 함량 차이로 낼 수 있는 휨 발생 억제 효과 정도가 미미 할 수 있다. 즉, 고형분 함량 차이로 발생하는 열 팽창 차이로 인하여 휨 발생 억제에 필요한 효과 정도가 미미 할 수 있다. 상기 범위 초과인 경우, 상대적으로 고형분 함량이 낮은 제2 페이스트의 고형분이 부족하여 소결 치밀도가 떨어져 접합 불량이 발생 할 수 있으며, 상대적으로 고형분 함량이 높은 제1 페이스트는 제조에 필요한 점도가 높아져 분산이 불가능해지고 인쇄성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.The first paste and the second paste may have different solid content from each other. For example, the solid content of the first paste may be greater than the solid content of the second paste. Specifically, the solid content of the first paste may be 5 to 30 wt% or 8 to 20 wt% greater than the solid content of the second paste. When the difference between the solid content of the first paste and the solid content of the second paste is less than the above range, the degree of the curvature suppression effect that can be achieved by the difference in the solid content may be insignificant. That is, due to the difference in thermal expansion caused by the difference in solid content, the degree of effect required to suppress the occurrence of warpage may be insignificant. When the above range is exceeded, the second paste having a relatively low solid content may have insufficient solid content, resulting in poor sintering density, resulting in poor bonding. This may become impossible and a problem of poor printability may occur.
또한, 상기 제1 페이스트 및 제2 페이스트의 고형분 함량은 각각 독립적으로 페이스트 총 중량에 대하여 65 내지 95 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 페이스트의 고형분 함량은 80 내지 95 중량%이고, 상기 제2 페이스트의 고형분 함량은 65 내지 80 중량%일 수 있다.In addition, the solid content of the first paste and the second paste may each independently be 65 to 95 wt% based on the total weight of the paste. Specifically, the solids content of the first paste may be 80 to 95% by weight, and the solids content of the second paste may be 65 to 80% by weight.
상기 제1 페이스트 및 제 2 페이스트의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 즉 고형분 함량이 소량인 경우, 페이스트 내 고형분 부족으로 소결 치밀도가 저하되어 접합 불량이 발생할 수 있고 페이스트 내 높은 함량의 유기물을 포함하여야 하기 때문에 후 처리 공정에서 기포 발생으로 인한 보이드 문제가 발생할 수 있으며, 상기 범위 초과인 경우, 즉 고형분 함량이 과량인 경우, 고형분이 너무 많아 페이스트의 분산성이 떨어지고 점도가 너무 높아 인쇄성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. When the solid content of the first paste and the second paste is less than the above range, that is, when the solid content is small, the sintering density is lowered due to the lack of solid content in the paste, and bonding defects may occur, and the paste contains a high content of organic matter In the post-treatment process, a void problem may occur due to the generation of bubbles, and when the above range is exceeded, that is, when the solid content is excessive, the dispersibility of the paste is too high because the solid content is too high, and the printability is poor because the viscosity is too high Problems can arise.
상기 제1 페이스트 및 제2 페이스트는 통상적으로 세라믹 기판의 접합층에 적용 가능한 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 상기 제1 페이스트 및 제2 페이스트는 각각 독립적으로 은(Ag), 구리(Cu) 및 활성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 수소화 티타늄(TiH2) 및 수소화 지르코늄(ZrH2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 활성 금속은 티타늄을 포함할 수 있다. The first paste and the second paste are not particularly limited as long as they are generally applicable to the bonding layer of the ceramic substrate, and the first paste and the second paste each independently contain silver (Ag), copper (Cu) and an active metal. may include For example, the active metal may include at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), titanium hydride (TiH 2 ), and zirconium hydride (ZrH 2 ). Specifically, the active metal may include titanium.
또한, 상기 제1 페이스트 및 제2 페이스트는 각각 독립적으로 페이스트 총 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량% 또는 1 내지 5 중량%의 활성 금속을 포함할 수 있다. 페이스트 내 활성 금속의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 기판의 내열성이 저하되는 문제가 발생하고, 상기 범위 초과인 경우, 접합은 가능하나 접합 강도가 감소하고 사용한 활성 금속 함량 대비 수득할 수 있는 효과가 적어 경제성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.In addition, the first paste and the second paste may each independently contain 0.5 to 5% by weight or 1 to 5% by weight of the active metal based on the total weight of the paste. When the content of the active metal in the paste is less than the above range, a problem occurs that the heat resistance of the substrate is lowered. Economic problems may arise.
상기 인쇄는 통상적으로 AMB 공정에서 브레이징시 적용 가능한 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 스크린 인쇄 등의 방법으로 수행할 수 있다.The printing is not particularly limited as long as it is applicable during brazing in the conventional AMB process, and for example, it may be performed by a method such as screen printing.
제1 금속층 및 제2 금속층을 적층하고 열처리하는 단계Laminating the first metal layer and the second metal layer and heat-treating
도 1을 참고하면, 본 단계에서는 상기 제1 접합층(210) 및 제2 접합층(220) 상에 각각 제1 금속층(310) 및 제2 금속층(320)을 적층하여 적층체(10)를 제조하고 열처리한다.Referring to FIG. 1 , in this step, a laminate 10 is formed by laminating a
상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 AMB 공정에 적용될 수 있는 소재라면 특별한 제한없이 포함할 수 있으며, 예를 들어, 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 구리 박막일 수 있다.The first metal layer and the second metal layer may include any material applicable to the AMB process without any particular limitation, and may include, for example, copper (Cu). Specifically, the first metal layer and the second metal layer may be a copper thin film.
이때, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 1:0.8 내지 1:1.2 또는 1: 0.9 내지 1:1.1의 두께비를 가질 수 있다. 제1 금속층과 제2 금속층의 두께비가 상기 범위 미만이거나 초과인 경우, 즉 제1 금속층의 두께에 대한 제2 금속층의 두께가 얇거나 두꺼운 경우, 제조된 세라믹 기판이 고온 환경에서 휘어지는 문제가 발생할 수 있다. 상기 제1 금속층 및 제2 금속층 각각의 적용 면적이 동일한 경우 상기 두께비는 부피비가 될 수 있다. In this case, the first metal layer and the second metal layer may have a thickness ratio of 1:0.8 to 1:1.2 or 1:0.9 to 1:1.1. When the thickness ratio of the first metal layer and the second metal layer is less than or greater than the above range, that is, when the thickness of the second metal layer with respect to the thickness of the first metal layer is thin or thick, the manufactured ceramic substrate may warp in a high temperature environment. have. When the application area of each of the first metal layer and the second metal layer is the same, the thickness ratio may be a volume ratio.
상기 열처리는 1torr 이하 또는 1X10-3 내지 0.1 torr의 진공 및 750 내지 950 ℃ 또는 800 내지 900 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 적층시 압력이 상기 범위 초과인 경우, 즉 진공도가 낮은 경우, 보이드 불량 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 적층시 온도가 상기 범위 미만인 경우, 미접합 문제가 발생하고, 상기 범위 초과인 경우, 접합강도 저하 문제가 발생할 수 있다.The heat treatment may be performed at a vacuum of 1 torr or less or 1X10 -3 to 0.1 torr and a temperature of 750 to 950 °C or 800 to 900 °C. When the pressure during the lamination exceeds the above range, that is, when the degree of vacuum is low, a void defect problem may occur. In addition, when the lamination temperature is less than the above range, a non-bonding problem may occur, and if it exceeds the above range, a problem of lowering bonding strength may occur.
상기 제1 접합층은 상기 제2 접합층보다 얇다. 이때, 상기 제1 접합층 및 제2 접합층의 두께는 열처리 후 측정한 두께로, 열처리된 세라믹 기판의 단면을 SEM 등으로 관찰하여 측정한 두께일 수 있다.The first bonding layer is thinner than the second bonding layer. In this case, the thickness of the first bonding layer and the second bonding layer is measured after heat treatment, and may be a thickness measured by observing a cross section of the heat treated ceramic substrate with SEM or the like.
구체적으로, 상기 제1 접합층 및 제2 접합층은 1:0.4 내지 1:0.98의 두께비, 또는 1:0.40 내지 0.90의 두께비를 가질 수 있다. 즉, 제2 접합층은 제1 접합층보다 얇으며, 이로 인해, 상대적으로 부피가 큰 제2 금속층과 세라믹 기판 사이에 적용되는 제2 접합층의 두께가, 상대적으로 부피가 작은 제1 금속층과 세라믹 기판 사이에 적용되는 제1 접합층의 두께보다 얇게 적용되어 제1 금속층과 제2 금속층 간 부피 차이로 인한 적층체의 휨 현상을 접합 계면 응력이 서로 상쇄되도록 하여 방지할 수 있다. Specifically, the first bonding layer and the second bonding layer may have a thickness ratio of 1:0.4 to 1:0.98, or a thickness ratio of 1:0.40 to 0.90. That is, the second bonding layer is thinner than the first bonding layer, so that the thickness of the second bonding layer applied between the relatively bulky second metal layer and the ceramic substrate is similar to that of the relatively small first metal layer. Since the thickness of the first bonding layer applied between the ceramic substrates is thinner than the thickness of the first bonding layer, the bending phenomenon of the laminate due to the volume difference between the first metal layer and the second metal layer can be prevented by allowing the bonding interface stress to cancel each other out.
제1 접합층과 제2 접합층의 두께비가 상기 범위 미만인 경우, 즉, 제1 접합층 두께를 기준으로 제2 접합층의 두께가 과도하게 얇은 경우, 균일한 두께 형성에 필요한 최소 두께보다 얇아져 제2 접합층이 기재 전면에 균일한 두께로 형성되지 않아 보이드 및 미세보이드가 발생하거나 접합이 되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 제1 접합층과 제2 접합층의 두께비가 상기 범위 초과인 경우, 즉, 제1 접합층 두께를 기준으로 제2 접합층의 두께가 과도하게 두꺼운 경우, 휨 억제 효과가 떨어지고 오히려 휨 정도가 더 커져 불량률이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. When the thickness ratio of the first bonding layer and the second bonding layer is less than the above range, that is, when the thickness of the second bonding layer is excessively thin based on the thickness of the first bonding layer, it becomes thinner than the minimum thickness required to form a uniform thickness. 2 Since the bonding layer is not formed with a uniform thickness on the entire surface of the substrate, voids and micro-voids may occur, or bonding may not occur. In addition, when the thickness ratio of the first bonding layer and the second bonding layer exceeds the above range, that is, when the thickness of the second bonding layer is excessively thick based on the thickness of the first bonding layer, the curvature suppression effect is lowered and the degree of bending is rather becomes larger, which may lead to an increase in the defect rate.
또한, 상기 제1 접합층의 평균 두께는 10 내지 18 ㎛ 또는 14 내지 18 ㎛이고, 상기 제2 접합층의 평균 두께는 5 내지 18 ㎛ 또는 6 내지 18 ㎛일 수 있다. 상기 제1 접합층 평균 두께가 상기 범위 미만인 경우, 휨 발생 억제가 부족하고, 상기 범위 초과인 경우, 접합층이 너무 두꺼워서 내열성 시험시 균열이 발생할 수 있다. 또한, 상기 제2 접합층의 평균 두께가 상기 범위 미만인 경우, 보이드가 발생하거나 접합이 되지 않는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 접합층이 너무 두꺼워서 내열성 시험시 균열이 문제가 발생할 수 있다. In addition, the average thickness of the first bonding layer may be 10 to 18 μm or 14 to 18 μm, and the average thickness of the second bonding layer may be 5 to 18 μm or 6 to 18 μm. When the average thickness of the first bonding layer is less than the above range, the suppression of the occurrence of warpage is insufficient, and when it exceeds the above range, the bonding layer is too thick and cracks may occur during the heat resistance test. In addition, when the average thickness of the second bonding layer is less than the above range, there is a problem in that voids are generated or bonding is not performed.
이때, 상기 제1 접합층 및 제2 접합층 각각의 두께는 예를 들어, 인쇄시 사용되는 망(mesh)의 크기를 조절하여 조절할 수 있다.In this case, the thickness of each of the first bonding layer and the second bonding layer may be adjusted by, for example, adjusting the size of a mesh used for printing.
본 발명의 제조방법은 열처리 후,The manufacturing method of the present invention is after heat treatment,
열처리한 적층체의 제1 금속층 및 제1 접합층의 적어도 일부를 에칭하여 패턴을 형성하는 단계,forming a pattern by etching at least a portion of the first metal layer and the first bonding layer of the heat-treated laminate;
에칭되지 않은 제1 금속층의 일부를 에칭하여 제1 접합층의 적어도 일부를 노출하는 단계, 및etching a portion of the unetched first metal layer to expose at least a portion of the first bonding layer, and
에칭되지 않은 제1 금속층의 표면을 연마하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The method may further include polishing the surface of the unetched first metal layer.
도 2를 참고하면, 상기 제조방법은 열처리 후, 제1 금속층 및 제1 접합층의 적어도 일부를 에칭하여 세라믹 기재의 적어도 일부를 노출하고, 에칭되지 않은 제1 금속층의 일부를 에칭하여 제1 적합층의 적어도 일부를 노출하고, 에칭되지 않은 제1 금속층의 표면을 연마할 수 있다.Referring to FIG. 2 , in the manufacturing method, after heat treatment, at least a portion of the first metal layer and the first bonding layer are etched to expose at least a portion of the ceramic substrate, and a portion of the unetched first metal layer is etched to obtain a first suitable At least a portion of the layer may be exposed and the surface of the unetched first metal layer may be polished.
제1 금속층 및 제1 접합층의 적어도 일부를 에칭하는 단계etching at least a portion of the first metal layer and the first bonding layer;
도 2를 참고하면, 본 단계에서는 제1 금속층(310) 및 제1 접합층(210)의 적어도 일부를 에칭하여 세라믹 기재의 적어도 일부를 노출하여 패턴을 형성한다.Referring to FIG. 2 , in this step, at least a portion of the
본 단계에서의 에칭은 통상적으로 AMB 공정에서 브레이징층을 에칭하는 방법이라면 특별한 제한없이 적용할 수 있으며, 예를 들어, Ag 에칭, Ti 에칭, 2차 에칭 등의 방법을 들 수 있다.The etching in this step can be applied without any particular limitation as long as it is a method of etching the brazing layer in the general AMB process, for example, Ag etching, Ti etching, secondary etching, and the like.
에칭되지 않은 제1 금속층의 일부를 에칭하는 단계etching a portion of the unetched first metal layer;
도 2를 참고하면, 본 단계에서는 에칭되지 않은 제1 금속층의 일부를 에칭하여 제1 적합층의 적어도 일부를 노출한다.Referring to FIG. 2 , in this step, a portion of the unetched first metal layer is etched to expose at least a portion of the first suitable layer.
도 3을 참고하면, 본 단계의 제1 금속층의 일부 에칭을 통해 패턴의 외각부에 접합층의 일부가 미세하게 노출되는 필릿(fillet, a)이 형성될 수 있다. 이러한 필릿은 AMB로 제조된 세라믹 기판의 내열성을 향상시킬 수 있다. 상기 필릿은 상기 패턴 모서리 부분의 금속층 부피를 줄임으로써 열 팽창 계수의 차이에 의한 박리를 억제하는 역할을 한다. Referring to FIG. 3 , a fillet a in which a portion of the bonding layer is minutely exposed may be formed on the outer portion of the pattern through partial etching of the first metal layer in this step. Such a fillet can improve the heat resistance of the ceramic substrate made of AMB. The fillet serves to suppress delamination due to a difference in coefficient of thermal expansion by reducing the volume of the metal layer at the edge of the pattern.
이때, 상기 제1 금속층의 에칭은 AMB 공정에서 적용 가능한 에칭 방법이라면 특별한 제한없이 적용할 수 있으며, 예를 들어, 현상, 식각, 박리 등의 방법을 들 수 있다.In this case, the etching of the first metal layer may be applied without any particular limitation as long as it is an etching method applicable to the AMB process, and for example, methods such as development, etching, and peeling may be used.
에칭되지 않은 제1 금속층의 표면을 연마하는 단계Polishing the surface of the unetched first metal layer
본 단계에서는 에칭되지 않은 제1 금속층의 표면을 연마한다.In this step, the surface of the unetched first metal layer is polished.
이러한 제1 금속층의 표면의 연마는 세라믹 기판의 표면 조도 개선, 표면 얼룩 개선 및 광택도 향상 등의 효과가 있다.The polishing of the surface of the first metal layer has effects such as improvement of surface roughness of the ceramic substrate, improvement of surface unevenness, and improvement of glossiness.
이때, 상기 연마는 통상적으로 세라믹 기판의 표면 특성 향상을 위해 적용 가능한 방법이라면 특별한 제한없이 적용할 수 있으며, 예를 들어, 다이아몬드 재질의 연삭기를 이용하여 기계적으로 연마하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 상기 연마는 회전속도 1000 내지 1200 rpm, 및 가공 속도 0.7 내지 4 ㎛/초로 수행할 수 있으며, 입도 #600의 다이아몬드 숫돌을 이용한 기계적 연마를 수행할 수 있다.In this case, the polishing may be applied without any particular limitation as long as it is a method applicable to improving the surface properties of the ceramic substrate in general, for example, a method of mechanically polishing using a diamond grinding machine may be mentioned. In addition, the polishing may be performed at a rotation speed of 1000 to 1200 rpm, and a processing speed of 0.7 to 4 μm/sec, and mechanical polishing using a diamond grindstone having a particle size of #600 may be performed.
또한, 상기 연마는 제1 금속층의 평균 표면 조도(Ra)가 0.5 내지 1 ㎛ 또는 0.6 내지 0.8 ㎛가 되도록 수행될 수 있다. In addition, the polishing may be performed so that the average surface roughness (Ra) of the first metal layer is 0.5 to 1 μm or 0.6 to 0.8 μm.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 세라믹 기판의 제조방법은 세라믹 기재의 상·하부 금속층이 차지하는 부피의 차이에 의해 발생되는 휨(warpage) 현상을 상·하부 접합층의 고형분 함량 및/또는 두께를 제어하여 세라믹 기판의 불량률을 줄일 수 있다.The method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention as described above controls the solid content and/or thickness of the upper and lower bonding layers to control the warpage phenomenon caused by the difference in volume occupied by the upper and lower metal layers of the ceramic substrate. Thus, it is possible to reduce the defect rate of the ceramic substrate.
세라믹 기판ceramic substrate
본 발명에 따른 세라믹 기판은 제1 금속층, 제1 접합층, 세라믹 기재, 제2 접합층 및 제2 금속층이 적층된 적층된 형태를 포함하고, 상기 제1 접합층은 상기 제2 접합층보다 얇다. 구체적으로, 상기 제1 접합층 및 제2 접합층은 1:0.4 내지 1:0.98의 두께비, 또는 1:0.4 내지 1:0.9의 두께비를 갖는다. 또한, 상기 세라믹 기판은 상술한 바와 같은 제조방법인 고형분 함량이 상이한 2종의 페이스트를 이용하여 제조될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 기판은 상술한 바와 같이 제1 접합층 및 제2 접합층의 두께비를 조절함으로써 적층체의 휨 발생을 방지할 수 있다. The ceramic substrate according to the present invention includes a laminated form in which a first metal layer, a first bonding layer, a ceramic substrate, a second bonding layer, and a second metal layer are stacked, wherein the first bonding layer is thinner than the second bonding layer. . Specifically, the first bonding layer and the second bonding layer have a thickness ratio of 1:0.4 to 1:0.98, or a thickness ratio of 1:0.4 to 1:0.9. In addition, the ceramic substrate may be manufactured using two types of pastes having different solid content, which is the manufacturing method as described above. In addition, the ceramic substrate may prevent warpage of the laminate by adjusting the thickness ratio of the first bonding layer and the second bonding layer as described above.
제1 접합층과 제2 접합층의 두께비가 상기 범위 미만인 경우, 즉, 제1 접합층 두께를 기준으로 제2 접합층의 두께가 과도하게 얇은 경우, 균일한 두께 형성에 필요한 최소 두께보다 얇아져 제2 접합층이 기재 전면에 균일한 두께로 형성되지 않아 보이드 및 미세보이드가 발생하거나 접합이 안되는 문제가 발생하고, 상기 범위 초과인 경우, 즉, 제1 접합층 두께를 기준으로 제2 접합층의 두께가 두꺼운 경우, 휨 억제 효과가 떨어지고 오히려 휨 정도가 더 커져 불량률이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.When the thickness ratio of the first bonding layer and the second bonding layer is less than the above range, that is, when the thickness of the second bonding layer is excessively thin based on the thickness of the first bonding layer, it becomes thinner than the minimum thickness required to form a uniform thickness. 2 If the bonding layer is not formed with a uniform thickness on the entire surface of the substrate, voids and micro-voids occur, or a bonding problem occurs, and when the above range is exceeded, that is, the thickness of the second bonding layer is based on the thickness of the first bonding layer. If the thickness is thick, the curvature suppression effect is lowered and the degree of curvature is rather large, which may cause a problem in that the defect rate is increased.
상기 제1 금속층, 제1 접합층, 세라믹 기재, 제2 접합층 및 제2 금속층 각각은 상기 제조방법에서 설명한 바와 같다.Each of the first metal layer, the first bonding layer, the ceramic substrate, the second bonding layer, and the second metal layer is the same as described in the manufacturing method.
이때, 도 3을 참고하면, 상기 세라믹 기판은 상기 제조방법에서 설명한 바와 같이, 제1 금속층 및 제1 접합층의 일부가 에칭되어 패턴이 형성되고, 제1 접합층의 일부가 노출되는 필릿(a)을 포함할 수 있다. 통상적으로 에칭을 통해 형성된 필릿(a)는 제품의 열적 특성을 향상시키는 목적으로 형성된다. 상기 필릿(a)는 패턴 모서리 부분의 금속층 부피를 줄임으로써 열 팽창 계수의 차이에 의한 박리를 억제하는 역할을 한다. At this time, referring to FIG. 3 , as described in the manufacturing method, in the ceramic substrate, the first metal layer and a portion of the first bonding layer are etched to form a pattern, and a fillet (a) in which a portion of the first bonding layer is exposed. ) may be included. Typically, the fillet (a) formed through etching is formed for the purpose of improving the thermal properties of the product. The fillet (a) serves to suppress peeling due to a difference in coefficient of thermal expansion by reducing the volume of the metal layer at the edge of the pattern.
상술한 바와 같은 본 발명의 세라믹 기판은 층간 접합 강도가 우수하여 열적 피로도가 높아 전자부품용 기판으로서 신뢰성이 뛰어나고, 기계적 물성이 우수하다.The ceramic substrate of the present invention as described above has excellent interlayer bonding strength and high thermal fatigue, so that it is highly reliable as a substrate for electronic components and has excellent mechanical properties.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.
[실시예][Example]
실험예 1. Experimental Example 1.
은(Ag)과 구리(Cu)로 이루어진 합금 분말에 TiH2 분말을 혼합하여 금속 분말을 얻은 후 금속 분말에 α-테르피네올(α-terpineol) 및 디에틸글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트를 혼합하여 제조된 페이스트(AS102, 미쯔비시 사, 고형분 함량 85중량%)를 제1 페이스트로 사용했다.Prepared by mixing TiH 2 powder with alloy powder consisting of silver (Ag) and copper (Cu) to obtain metal powder, and then mixing α-terpineol and diethyl glycol monobutyl ether acetate with metal powder Paste (AS102, Mitsubishi Corporation, solid content 85% by weight) was used as the first paste.
제2 페이스트는 제1 페이스트에 디에틸글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트를 첨가하여 고형분 함량을 75중량%로 조절한 후 사용하였다.The second paste was used after adjusting the solid content to 75 wt% by adding diethyl glycol monobutyl ether acetate to the first paste.
이후, 스크린 인쇄(Screen printing)를 통해 질화 알루미늄 세라믹 기재의 일면에 제1 페이스트를 인쇄하여 제1 접합층을 형성하고, 다른 일면에 제2 페이스트를 인쇄하여 제2 접합층을 형성하였다. 이후 제1 접합층 상에 두께 0.3mm의 구리 박판(제1 금속층)을 적층하고, 제2 접합층 상에 두께 0.3mm의 구리 박판(제2 금속층)을 적층하여 적층체를 제조하였다. 이후 상기 적층체를 0.1torr 이하의 진공 및 850℃ 온도의 진공로에 넣고 접합했다. Thereafter, a first bonding layer was formed by printing a first paste on one surface of the aluminum nitride ceramic substrate through screen printing, and a second bonding layer was formed by printing a second paste on the other surface. Thereafter, a thin copper plate (first metal layer) having a thickness of 0.3 mm was laminated on the first bonding layer, and a thin copper plate (second metal layer) having a thickness of 0.3 mm was laminated on the second bonding layer to prepare a laminate. After that, the laminate was put into a vacuum furnace of 0.1 torr or less and a vacuum furnace at a temperature of 850° C.
열처리 후 제1 접합층은 두께가 16㎛이고, 제2 접합층은 두께가 6.4㎛였다.After the heat treatment, the first bonding layer had a thickness of 16 μm, and the second bonding layer had a thickness of 6.4 μm.
이후, 제1 금속층을 에칭하여 소정의 회로 패턴을 형성하고, 에칭되지 않은 제1 접합층을 브레이징 에칭하여 제1 접합층의 일부를 노출하여 필릿을 형성했다. 이후, 에칭되지 않은 제1 금속층의 표면을 화학 연마하여 세라믹 기판을 제조하였다.Thereafter, the first metal layer was etched to form a predetermined circuit pattern, and the unetched first bonding layer was brazed and etched to expose a portion of the first bonding layer to form a fillet. Thereafter, the surface of the unetched first metal layer was chemically polished to prepare a ceramic substrate.
실험예 2 내지 20.Experimental Examples 2 to 20.
표 1에 기재된 바와 같이 제1 페이스트 및 제2 페이스트의 고형분 함량을 조절하여 제1 접합층 및 제2 접합층의 두께를 조절한 것을 제외하고는, 실험예 1과 동일한 방법으로 세라믹 기판을 제조하였다.As shown in Table 1, a ceramic substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that the thickness of the first bonding layer and the second bonding layer was adjusted by adjusting the solid content of the first paste and the second paste. .
실험예 1. 특성 평가Experimental Example 1. Characteristic evaluation
실험예에서 제조한 세라믹 기판의 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과는 표 2에 나타냈다.The physical properties of the ceramic substrate prepared in Experimental Example were evaluated in the following manner, and the results are shown in Table 2.
(1) 휨(warpage)(1) warpage
세라믹 기판을 편평한 유리판에 올려놓고 유리판으로부터 세라믹 기판이 이격된 최대 거리를 측정하였다. 이후 세라믹 기판을 250℃에서 1분 동안 처리한 후 상기와 동일한 방법으로 유리판으로부터 세라믹 기판이 이격된 최대 거리를 측정하였다. The ceramic substrate was placed on a flat glass plate and the maximum distance the ceramic substrate was separated from the glass plate was measured. After the ceramic substrate was treated at 250° C. for 1 minute, the maximum distance the ceramic substrate was separated from the glass plate was measured in the same manner as above.
(2) 내열성(2) heat resistance
크기 6.5mmX4.5mmX0.32mm(가로X세로X두께)의 세라믹 기판의 내열성을 열충격 시험기(TCT, TSA-71L)를 이용하여 -50℃에서 15분 처리 후 150℃에서 15분 처리하는 것을 1사이클(cycle)로, 총 3,000사이클 처리하면서 기판이 파손되지 않는 사이클 수를 측정하여 열적 피로도 실험을 진행하였다. One cycle of treating the heat resistance of a ceramic substrate of size 6.5mmX4.5mmX0.32mm (width X length X thickness) at -50°C for 15 minutes using a thermal shock tester (TCT, TSA-71L) and then at 150°C for 15 minutes (cycle), a thermal fatigue test was conducted by measuring the number of cycles in which the substrate was not damaged while processing a total of 3,000 cycles.
(3) 접합 강도(3) bonding strength
세라믹 시판을 만능 재료 시험기(UTM)에 장착하고, 제1 접합층과 제1 금속층, 및 제2 접합층과 제2 금속층 사이의 접합 강도를 측정하였다. 구체적으로, 박리 속도를 50mm/분으로 하여 접합층과 금속층 사이의 접합 강도를 측정하였다.The commercial ceramic was mounted on a universal material testing machine (UTM), and the bonding strength between the first bonding layer and the first metal layer and between the second bonding layer and the second metal layer was measured. Specifically, the bonding strength between the bonding layer and the metal layer was measured at a peeling rate of 50 mm/min.
(cycle)heat resistance
(cycle)
표 2에서 보는 바와 같이, 실험예 1 내지 8의 세라믹 기판은 층간 접합 강도가 우수하고, 휨 현상이 억제되어 불량률이 낮고, 내열성이 우수했다.As shown in Table 2, the ceramic substrates of Experimental Examples 1 to 8 were excellent in interlayer bonding strength, curvature was suppressed, so the defect rate was low, and heat resistance was excellent.
반면, 제1 접합층 두께를 기준으로 제2 접합층의 두께가 얇은 실험예 9 및 10은 내열성이 부족하고, 제2 접합층과 제2 금속층 간의 접합 강도가 부족했다. 특히, 실험예 9 및 10은 제2 접합층의 두께가 너무 얇아 제2 접합층 제조시 페이스트의 도포량이 너무 적어 미반응 부분이 많아 내열성이 매우 부족했다.On the other hand, in Experimental Examples 9 and 10, in which the thickness of the second bonding layer was thin based on the thickness of the first bonding layer, the heat resistance was insufficient and the bonding strength between the second bonding layer and the second metal layer was insufficient. In particular, in Experimental Examples 9 and 10, since the thickness of the second bonding layer was too thin, the amount of paste applied during the preparation of the second bonding layer was too small, and there were many unreacted parts, so heat resistance was very insufficient.
또한, 제1 접합층 두께를 기준으로 제2 접합층의 두께가 두꺼운 실험예 11 및 12는 내열성이 부족하고, 열처리 후 휨이 발생했다. 나아가, 실험예 11 및 12는 제2 접합층의 두께가 두꺼워 1회 인쇄로 구현이 어려우며, 특히 제조된 제2 접합층의 두께가 두꺼워 제2 접합층과 제2 금속층 간의 접합 강도가 부족했다.In addition, Experimental Examples 11 and 12, in which the thickness of the second bonding layer was thick based on the thickness of the first bonding layer, lacked heat resistance, and warpage occurred after heat treatment. Further, in Experimental Examples 11 and 12, the thickness of the second bonding layer was thick, making it difficult to implement one-time printing, and in particular, the thickness of the prepared second bonding layer was thick, so the bonding strength between the second bonding layer and the second metal layer was insufficient.
제1 페이스트의 고형분 함량이 바람직한 범위 미만인 실험예 13 및 14는 제1 접합층의 고형분 함량이 낮고 상대적으로 유기물 함량이 높아져 접합 후 기포가 발생하여 접합강도가 떨어지고 내열성이 매우 부족하였다. In Experimental Examples 13 and 14, in which the solid content of the first paste was less than the preferred range, the solid content of the first bonding layer was low and the organic material content was relatively high, so that bubbles were generated after bonding, resulting in poor bonding strength and very poor heat resistance.
또한, 실험예 15 및 16은 제1 페이스트의 고형분 함량이 과도하게 높아 인쇄성이 부족하여 제1 접합층의 인쇄가 불가했다.In addition, in Experimental Examples 15 and 16, printing of the first bonding layer was impossible due to insufficient printability due to excessively high solid content of the first paste.
실험예 17 및 18은 제2 페이스트 내 고형분 함량이 부족하여 소결 치밀도가 낮아져 제2 접합층과 제2 금속층 간의 접합 강도가 매우 부족하여 제2 접합층을 이용한 접합이 불가하고, 내열성도 부족했다.In Experimental Examples 17 and 18, since the solid content in the second paste was insufficient, the sintered density was lowered, and the bonding strength between the second bonding layer and the second metal layer was very insufficient, so bonding using the second bonding layer was impossible, and the heat resistance was also insufficient. .
실험예 19는 제1 페이스트 및 제2 페이스트의 고형분 함량이 동일하여 휨 억제 효과가 미미하여, 열처리 후 휨 불량이 발생했다. In Experimental Example 19, since the solid content of the first paste and the second paste were the same, the effect of suppressing warpage was insignificant, and warpage failure occurred after heat treatment.
실험예 20은 제2 페이스트의 고형분 함량이 낮아 소결 치밀도가 저하되어 제2 접합층의 접합 강도가 불량하였으며, 내열성이 부족하였고, 열처리 후 휨 불량이 발생하였다.In Experimental Example 20, the solid content of the second paste was low and the sintered density was lowered, so that the bonding strength of the second bonding layer was poor, heat resistance was insufficient, and warpage after heat treatment was defective.
Claims (5)
상기 제1 접합층 및 제2 접합층 상에 각각 제1 금속층 및 제2 금속층을 적층하여 적층체를 제조하고 열처리하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 접합층은 상기 제2 접합층보다 얇은, 세라믹 기판의 제조방법.forming a first bonding layer and a second bonding layer by printing each of the first paste and the second paste having different solid content on each of both surfaces of the ceramic substrate; and
Including; laminating a first metal layer and a second metal layer on the first bonding layer and the second bonding layer, respectively, to prepare a laminate and heat treatment;
The first bonding layer is thinner than the second bonding layer, the method of manufacturing a ceramic substrate.
상기 제1 페이스트의 고형분 함량은 제2 페이스트의 고형분 함량보다 5 내지 30 중량% 큰, 세라믹 기판의 제조방법.The method according to claim 1,
The solid content of the first paste is 5 to 30% by weight greater than the solid content of the second paste, the method of manufacturing a ceramic substrate.
상기 제1 페이스트의 고형분 함량은 80 내지 95 중량%이고,
상기 제2 페이스트의 고형분 함량은 65 내지 80 중량%인, 세라믹 기판의 제조방법.The method according to claim 1,
The solid content of the first paste is 80 to 95% by weight,
The second paste has a solid content of 65 to 80% by weight, a method of manufacturing a ceramic substrate.
상기 제1 접합층은 상기 제2 접합층보다 얇은, 세라믹 기판.a first metal layer, a first bonding layer, a ceramic substrate, a second bonding layer, and a second metal layer in a laminated form,
wherein the first bonding layer is thinner than the second bonding layer.
상기 제1 접합층 및 제2 접합층은 1:0.4 내지 1:0.98의 두께비를 갖는, 세라믹 기판.5. The method according to claim 4,
The first bonding layer and the second bonding layer have a thickness ratio of 1:0.4 to 1:0.98, a ceramic substrate.
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