KR900001799B1 - 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정 - Google Patents

Abstract

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Description

두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정

제1도는 알루미나 기판상에 프린트된 두꺼운-필름(thick-flim)의 구리 전도체로 피복된 테스트 기판을 도시적으로 도시한 것.

제2도는 용광노 및 제1도의 기판을 연소하는 연소온도에 대한 시간과의 관계를 도시한 것.

제3도는 알루미나 기판에 프린트된 두꺼운 필름의 유전체 페이스트로 피복된 테스트 기판을 도식적으로 도시한 것.

제4도는 본 발명에 따라 처리된 기판과 종래의 비처리 기판을 비교하기 위하여 수개의 기판의 측면을 사진화한 것이다.

본 발명은 전도성, 저항성, 유전성 재료를 함유한 페이스트를 스크린 또는 마스크의 방법에 의해 세라믹 기판에 칠한 후 승온 및 대기하에서 건조 및 연소시켜 페이스트를 기판에 고착시킨 두꺼운-필름 회로 또는 전기 회로망의 제조에 관한 것이다.

마이크로일렉트로닉 회로는 성질면에서 전도성, 저항성 또는 유전성을 띤 프린트된 재료를 제조하는 성질 결정자를 포함하는 재료로부터 제형화된 잉크 또는 페이스트의 연소노를 포함하는 두꺼운 필름 기술에 의해 형성된다. 페이스트는 금속 분말, 결합제 및 부형제의 사용에 의해 제형화되어 프린트된 비-전도성 기판(예 : 세라믹 자기화 스틸, 유리)상에 선택된 패턴으로 침착된 후 연소되어 소결될 수 있도록 페이스트에 함유된 부형제 조성물 또는 필름을 기판에 결합하는 융합 조성물을 휘발하도록 건조된다.

고가의 금속 전도성 페이스트 재료는 최소 저항을 지니면서 전기가 유동되도록 백금, 팔라듐, 은, 또는 금과 같은 귀금속 또는 귀금속 조합물로 제조된다. 저항 재료는 탄소, 탈륨, 인듐, 루테늄등과 같이 여러물질을 함유한 페이스트이다. 유전체는 유리, 세라믹, 글레이즈(glazes) 및 철-전기 재료를 함유한 페이스트를 사용함으로써 제조된다. 고가의 금속 전도체, 유전체 및 저항체는 서로 각각 부합성을 갖도록 설계되어 있으며 공기 대기 하에서 700-1000℃의 온도에서 연소된다.

탄소화 부형제를 제거하는데 산화되는 공기 대기를 사용하는 것이 이상적인데, 이러한 공기를 사용하는 주목적은 스크린 프린팅 동안에 적합한 유동학적 성질을 부여하는데 있다. 공기-연소성 시스템에 있어서, 산소는 두꺼운 필름 연소 사이클동안 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂) 및 수증기(H₂O)도 기화되는(증발되는) 유기 부형제를 산화하는데 쉽게 이용할 수 있다. 가스상의 CO, CO₂및 H₂O는 공기 대기를 배출함으로써 용광노로부터 용이하게 제거된다. 산화하는 대기의 존재에 의해 두꺼운 필름내에 적합한 물리적 환경이 유지됨으로써 소결 및 접착 메카니즘이 적절하게 일어날 수 있다.

종래의 두꺼운-필름 전도체의 제조에 있어서, 금, 은, 백금 및 팔라듐과 같은 귀금속이 전도체에 사용되어 왔다. 그러나 값이 싸고 좀더 나은 물리적 성질을 지닌 일반적인 비금속(basemetal; 卑金屬)으로 귀금속을 치환하려는 시도가 있어 왔었다. 이러한 시도에 있어서 구리가 그의 비용 및 물리적 성질(용해도 및 전도도) 때문에 가장 이상적인 치환제로서 제안되어 왔다. 연소 대기로서 종래에 사용되어 오던 공기는 구리의 두Rj운 필름, 전도체, 저항체 및 유전체를 연소시키기 위하여 중성 대기(예 : 질소, 아르곤, 헬륨 또는 이것들의 혼합물)로 치환해야만 한다. 그러나 중성 대기(대표적으로 질소)가 구리의 산화를 막는데 유용하다 할지라도 중성 대기는 탄소를 주성분으로 하는 부형제를 제거할 수 있는 산화제로서는 이용할 수 없다. 산화제의 부재하에서는 부품이 가공, 처리될 때 부형제는 열분해된다.

질소 용광노 대기에 산소 또는 산화제를 첨가하면, 산화제가 비금속의 구리를 산화하여 산화물 피복을 형성함으로써 전기적 특성 및 용해도면에서 유리하지 못한 변화를 야기시키는 문제가 발생된다.

종래의 구리의 두꺼운-필름 제조 실시에 있어서, 불활성이지만 부형제와 반응하는 소량의 산화제(일반적으로 산소 또는 공기)를 함유하여 탄소를 주성분으로 하는 구성체로부터 제조된 부형제의 성분을 산화하는 대기를 지닌 벨트 용광노에서 연소가 실시된다. 상기 대기는 용광노를 통해 이동함으로써 용광노로부터 반응성 생성물을 배출시킨다. 종래의 구리의 두꺼운 필름 처리에 있어서, 탄소를 주성분으로 하고 부형제는 질소대기에 첨가된 소량의 산소와 충분히 반응하지 않으며 용광노의 벽, 가열 엘레멘트 및 처리되는 기판상에 침착되는 수우트 형태의 유리 탄소를 형성하는 경향이 있다. 유리 탄소가 다층 구조체의 교호층 사이에 침착되는 경우 유리 탄소는 전기 성분에 결손을 일으킨다. 용광노의 벽에 침착된 탄소는 주기적으로 제거되어야만 하며 따라서 작동의 단가를 상승시킨다. 침착된 탄소를 함유한 단일층의 두꺼운 필름 전기 성분은 또다른 부가 단계에서 세정되어야 하며, 따라서 이러한 장치의 부가에 의하여 생산 단가를 더욱 상승시킨다.

미합중국 특허 제3,726,006호; 제4,296,272호; 제4,311,730호; 제4,313,262호 및 제4,517,155호 등에 기술된 바와 같이 산소 함량을 제한함으로써 대기를 조절하는 방식에 의해 상기 문제들을 해결하려고 했었다. 전술의 모든 특허는 산소를 사용함으로써 부형제의 휘발성 성분을 산화시켜 용광노로부터 상기 성분을 제거하거나, 산소를 사용함으로써 기판상에 침착된 재료를 산화한 저항기를 제공하였다.

미합중국 특허 제4,409,261 및 제4,122,232호는 프린트 잉크의 성분을 조절 또는 대기 조절하는 방식에 의해 상기 문제를 해결하도록 시도했었다.

페이스트 제형을 변화시키고 두꺼운 필름 전기 성분을 처리하는데 사용되는 다-대역 용광노의 예열 대역에 산소를 첨가하는 이외에, 프린트 잉크로부터 휘발성 부형제를 제거하는데 도움을 주도록 용광노의 설계를 변형하고, 과량의 산소를 얻고 용광노를 흐르는 대기 유속을 증가시키기 위하여 철이 부족한 용기를 사용하여 공기중에서 그 부품을 처리하여 상기 문제를 해결하려는 제시가 있었다. 즉, 왼-소우 오는 과량의 산소와 우선적으로 반응할 수 있도록 철이 부족한 용기를 사용하여 부품들을 공기중에서 연소시키는 공정에 대해 기술하고 있다. 탄소가 함유된 부형제를 용광노 밖으로 물리적으로 배출하는 큰 가스유속을 연속적으로 사용하는 것은 상기 시도들이 기본적인 문제들을 아직 해결하지 못하고 있다는 증거가 된다.

부형제를 예열 대역으로부터 더욱 효과적으로 배출하기 위한 시도로서 용광노 변형이 제시되었다.

더욱 큰 부피의 불활성 가스를 도입하고, 예열 대역에 수개의 환기통이 설치됨으로써 부형제는 상기 대역으로부터 일소되어 더욱 차가운 환기 통상에 재침착된다. 따라서, 이러한 침착 공정에 의해 환기통을 더욱 자주 세정할 필요가 있거나, 혹은 용광노의 그 부품상에 탄소를 주성분으로 하는 재료가 낙하되어 부분적으로 분해된다.

종래의 프린트 잉크 기술에 의하여 제조된 비금속의 두꺼운 필름의 전기 성분의 연소 동안에 질소를 용광노에 도입하는데 사용되는 파이프를 통해 축적된 부가량의 수증기와 대기로부터의 부가량의 산소와 함께 대부분의 질소를 함유한 불활성 용광노 대기에, 조절된 양의 아산화 질소를 첨가하는 경우 충분한 산화 포텐살을 지닌 산화 화학종이 증발된 부형제와 반응할 수 있고, 제거되지 않는다고 할지라도 수우트의 형성이 생산 노에서 억제된다는 것을 본 발명가들은 알게 되었다.

또한, 단일 대역 용광노가 두꺼운-필름 전기 성분을 연소하기 위해 사용되는 경우, 비금속이 전기 성분을 사용하기 위해 사용된다면 10 내지 3000ppm의 아산화 질소가 용광노에 첨가됨으로써 바람직하지 못한 함량의 산화물을 산출하지 않으며, 부형제의 산화동안 수우트 형성을 억제한다.

용광노에 일반적으로 존재하는 이상의 조절된 양의 수증기를 첨가하면 전도체의 납땜성(solderability)을 향상시킬 수 있다. 적외선 조사 또는 종래 수단에 의해 가열된 배치성 또는 연속성 벨트 용광노가 본 발명을 실시하는데 사용된다. 한편, 예열 대역을 포함한 다-대역 용광노가 사용되는 경우, 예열 대역에 10 내지 10000ppm의 아산화 질소(N₂O)가 첨가되면 동일한 효과가 산출된다. 저농도(10-3000ppm)의 N₂O가 첨가되면 예열 대역에서 산화되지 않은 탄소성 재료를 산화시키기 위하여 더 높은 온도를 지닌 뜨거운 대역이 필요하다. 아산화 질소가 예열 대역 또는 뜨거운 대역에 조절적으로 첨가될 때 10 내지 2500ppm의 물이 구리 전도체의 납땜성 특성을 향상시키기 위해 뜨거운 대역에 첨가될 것이다.

전술된 바와 같이, 종래의 뜨거운 필름 기술은 세라믹 기판상에 선택적 패턴으로 마스크 또는 스크린을 통해 페이스트 피복물을 칠함으로써 전기 회로망을 형성하는데 사용되었다. 즉, 칠하여진 후 건조되고, 그후 세라믹 기판은 보호 대기를 함유한 용광노에서 연소되었다. 페이스트의 조성물에 따라 세라믹 기판상에 침착되는 재료는 성질에 따라 전도체, 저항체 또는 유전체가 될 수 있다. 전도체 재료는 최소 저항으로 전기가 유동되도록 귀금속(예 : 백금, 팔라듐, 은 또는 금)을 사용하여 제제화 된다. 귀금속 또는 고가의 금속의 비용면에서 볼 때 비금속 전도체(예 : 구리)는 생산단가 면에서 이익을 준다. 저항 재료는 탄소, 탈륨, 인듐, 루테늄등의 여러 물질을 함유한 페이스트로 구성된다. 저항체는 소정 준위의 전류가 흐르는 것을 막는데 사용되며, 전도체가 기판상에 프린트된 후 세라믹 기판상에 기판되고 연소됨으로써 다-층 장치로서 제공된다. 바람직한 준위의 저항은 저항 피복물을 기판상에서 연소한 후 레이저 트리밍(trimming)또는 공기 연마 트리밍에 의해 달성된다. 유전체는 전기 절연체로서 작용하여 전류의 흐름을 억제하는 유리, 글레이즈 및 철-전기 재료를 함유하는 페이스트를 사용함으로써 이루어진다. 전열의 범위는 특수 사용 목적에 따라 다른데, 유전체는 두 전도체 사이에 유전 절연층을 놓음으로써 서로의 상부를 가로질러 전도체가 흐르도록 하는데 사용된다. 유전체는 또한 축전기 및 다-층 회로를 부설하는데 사용되며, 세라믹 기판에 전 회로가 밀폐되도록 오버-글레이즈(over-glaze)로서 사용될 수 있다.

불활성 대기(예 : 질소)하에서 다량의 유전성의 두꺼운 필름 페이스트를 연속 벨트 용광노에서 처리하는데 있어서, 상기 대기는 페이스트를 만드는데 사용된, 탄소를 주성분으로 하는 기화된 부형제로 포화되기 시작한다. 부형제는 페이스트가 스크린을 통해 유동되고 연소하기 전에 기판에 접촉시키는데 필요하다. 탄소를 주성분으로 하는 부형제 및 중합체 결합제는 잉크에 사용된다. 탄소를 주성분으로 하는 중합체가 기화됨에 따라 용광노 대기에 함유된 산소는 일산화탄소 및 이산화탄소와 같은 반응생성물로 중합체를 전환시켜 질소대기에 의해 용광노로부터 일소된다. 그러나, 용광노 대기의 포화는 연소되는 전기 성분 및 용광노 부품(예 : 벽, 가열, 엘레멘트) 상에 수우트 형태의 탄소의 침착을 유발시킨다. 용광노상에 형성된 침착물은 용광노 대기에 의해 이송될 수 있으며 처리되는 재료 또는 용광노의 또다른 부품상에 침착될 수 있기 때문에 제거되어야만 한다. 용광노의 가열 엘레멘트 상에 침착되는 수우트 침착물은 균일한 온도에 도달하여 유지되는 용광노의 전 능력에 영향을 줄 것이다. 용광노 벽상의 수우트 침착물은 뜨거운 반점과 같은 문제들은 유발하거나 용광노에서 온도 변화를 일으킨다. 기판상의 수우트 침착물은 기판의 외형에 바람직하지 못한 영향을 주며, 다-층의 두꺼운 필름 회로상에 층들이 적층될 때 층 사이에 수우트가 침착되는 경우 특히 회로에 불리한 영향을 준다. 구리의 두꺼운-필름에 있어서, 대기의 고유속은 연소 용광노에서 용광노로부터 기화된 부형제를 일소하고 수우트 침착물을 제거하는데 사용된다.

두꺼운 필름의 전도체 생성에 있어서, 고가의 금속 전도체를 구리 전도체로 대치시킬 때 적합한 유동학적 특성을 두꺼운 필름의 잉크에 부여하는데 사용되는 부형제가 기화된 후 용광노에 침착된다는 점에서 문제가 있다. 그러나, 구리 전도체는 구리의 산화를 방지하기 위하여 불활성 대기에서 연소되어야만 한다. 불활성 대기는 탄소를 주성분으로 하는 부형제를 효과적으로 산화시킬 수 있는 산소를 충분히 함유하지 못하므로 부형제는 열분해되어 용광노 및 용광노 부품상에 수우트 문제를 야기시킨다. 용광노 벽상에 응축된 중합체는 처리되는 벨트 및 그 부품상에 침착물이 낙하되는 것을 방지하기 위하여 용광노를 규칙적으로 세정할 필요를 유발시킨다. 상기 문제로 인하여 용광노의 완전한 냉각 및 수우트의 기계적 제거를 필요로 하는데, 따라서 가용생산 시간을 감소시킨다. 수우트 및 응축된 중합체가 구리 전도체의 표면 및 세라믹 기판상에 침착되는 경우, 미적으로 바람직하지 못한 기판을 산출하며, 와이어 결합 또는 납땜과 같은 후처리 단계의 질을 떨어뜨리며 다-층 전기 성분의 층사이에 결함을 일으키기도 한다. 그러므로 후처리 전에 기판을 세정할 필요가 있으며, 그 결과로서 기판의 생산단가를 상승시킨다. 소량의 산소(1% 이하, 일반적으로 10-15ppm)를 다-대역 용광노의 예열 대역에 부가하는 제안이 제시되었다. 예열 대역에서의 잔존 시간이 짧고 온도가 낮기 때문에, 산소는 비-허용 준위로 구리를 산화하지 않지만 탄소를 주성분으로 하는 부형제를 약간 산화할 수 있다. 이러한 기술은 완전히 효과적이지는 못한데, 이것은 존재하는 반응물의 온도가 낮기 때문이라고 가정할 수 있다. 비-허용 준위로의 구리의 산화는 또한 용광노의 더 고온 지역으로 산소를 유발시키므로 전도성 전기 성분에 나쁜 영향을 준다.

예열 대역으로부터 더욱 효과적으로 부형제를 배출시키려는 시도로서 용광노의 변형이 제안되었다. 더 큰 부피의 불활성 가스를 도입하고 예열 대역에 수개의 환기통을 설비함으로써, 상기 지역으로부터 부형제는 일소되어 더욱 온도가 낮은 환기통 상에 재침착된다. 이러한 침착 공정은 환기통을 더욱 자주 세정할 필요가 있게 하거나, 그 부품상에 탄소를 주성분으로 하는 재료를 낙하시켜 부분적으로 분해시킬 필요를 유발시킨다.

구리 전에 우선적으로 산화되는 철이 부족한 용기를 사용하여 공기 대기중에서 부품을 처리하는 것은 종종 비경제적이며, 구리의 물리적 특성은 유기 부형제와 반응하여 제거되어야 할 소량의 산소가 표면 근처에 존재하기 때문에 바람직하지 못하다.

수우트 문제를 해소하기 위하여 비금속 페이스트 제형을 변형하려는 시도는 지금까지 거의 성공하지 못했다.

저 함량의 아산화 질소를 용광노에 부가하는 것에 의해, 두꺼운 필름의 성분을 생성하는 동안 구리와 같은 전도체 재료의 산화 및 수우트의 형성을 억제할 수 있다는 것을 알게 되었다. 단일 대역 용광노 전체에 부가된 10 내지 3000ppm의 아산화 질소는 기판상의 구리의 두꺼운 필름에 대한 산화물 형성을 억제하는 동안 두꺼운 필름으로부터 부형제를 기화시키고 부형제와 반응시키는데 효과적이다. 용광노에 존재하는 양 이상의 수증기를 조절하면서 첨가되면 전도체의 납땜성이 향상된다. 이것은 용광노 대기중에서 아산화 질소가 사용된 결과 때문이다. 아산화 질소는 부형제와 직접적으로 또는 간접적으로 반응하여 종래의 용광노 대기에 의해 용광노로부터 용이하게 일소될 수 있는 일산화탄소 및 이산화탄소를 제조한다. 부형제와 완전히 반응하는데 필요한 아산화 질소의 필요량은 완성된 전기 성분을 바라는 준위로 전도성, 저항성 또는 유전성을 유지시키는 기판상의 페이스트의 조성물에 마이너스적으로 영향을 받지 않는다. 아산화 질소가 다-대역 용광노의 예열 대역에 첨가되는 경우, 예열 대역에서 10 내지 10000ppm의 아산화 질소를 유지하기 위해 주입속도를 조절할 필요가 있다. 용광노의 예열 대역 뜨거운 대역에 아산화 질소가 첨가되는 경우 구리 전도체의 납땜성을 향상시키기 위하여 10 내지 2500ppm의 물이 뜨거운 대역에 첨가된다.

본 발명에 있어서, 두꺼운 필름 성분(전도체, 유전체 또는 저항체)은 종래 방법에 따라 기판상에 형성된 후, 그 부품은 배치 용광노 또는 벨트 용광노에서 처리된다. 벨트 용광노에 있어서, 그 온도는 다-대역, 용광노의 뜨거운 대역에서 300 내지 1000℃로 유지되어야 하는데, 용광노에서 기판은 연소되기 위하여 3 내지 15분 동안 방치된다. 연속 공정에서 예열 및 냉각과 함께 연소의 전 공정은 적외선 또는 종래의 용광노의 사용 여부에 따라 5분 내지 60분의 시간이 소요된다.

초기 가열 또는 부형제의 ＂연소끝(burnout)＂ 단계동안, 구리의 두꺼운 필름 회로는 사용되는 가열 열원의 종류에 따라 1내지 15분 동안 400℃ 이하의 온도에 수반된다. 이때, 대부분의 유기 부형제는 구리 페이스트로부터 대부분 제거된다. 그러므로, 본 발명에 있어서 조절된 양(10 내지 3000ppm)의 아산화 질소가 뜨거운 대역에 첨가되는 경우, 또는 10 내지 10000PPM의 아산화 질소가 예열 대역에 첨가되는 경우 질소 대기중에서 탄소성 부형제가 페이스트로부터 기화됨에 따라 탄소성 부형제와 반응한다. 1000℃의 온도로 부품을 연속 가열하여 페이스트중의 유리 결합제를 용융시켜 기판에 대한 접착력을 제공하고 구리 입자를 소결시킨다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것이다.

[실시예 1]

산업적으로 이용할 수 있는 구리의 두꺼운 필름 전도체 페이스트를 종래의 산업적으로 공지된 방법에 따라 프린트하고 건조시킨다. 제1도에 도시된 바의 테스트 패턴을 1＂×2＂ Coors 94-96%의 알루미나 기판상에 프린트하고 제2도의 가열 프로필에 따라 종래의 벨트 용광노에서 연소시킨다. 질소 대기하에 첨가된 아산화 질소로 연소된 구리 전도체의 전기적, 물리적 특성은 하기 표 1a에 기술되어 있다.

[표 1a]

상기 표 1a로부터, 용광노 전체에 제1준위로 용광노의 예열 대역에 더 높은 준위로 존재하는 아산화 질소에 의해 허용 특성을 지닌 구리의 두꺼운 필름 전도체가 산출한다는 것을 알 수 있다. 사용된 테스트 과정에 대한 두꺼운 필름 전도체의 허용값은 650psi의 초기 접착도 및 0.4 밀리뉴우튼/mm의 납땜값이라는 것이 산업적인 면에서 공지되어 있다.

아산화 질소가 예열 대역에 첨가될 때, 조절된 양의 물은 뜨거운 대역에 첨가되어 우수한 납땜성을 지닌 연소 구리 전도체를 산출할 수 있다. 하기표 1b는 상기 현상을 지지하는 데이타이다.

[표 1b]

[실시예 2]

산업적으로 이용할 수 있는 구리 부합성의 두꺼운 필름 유전체 페이스트를 산업적으로 공지된 종래의 방법에 따라 프린트하고 건조시킨다. 제3도에 도시된 테스트 패턴을 1＂×2＂의 Coors 알루미나 기판상에 프린트한다. 50마이크로미터의 건조 두께로 유전체 페이스트로 피복된 2＂×2＂ 의 기판 수개를 함유한 용광노에서 테스트 부품을 연소시킨다. 이러한 상태는 벨트 표면 영역중 82%가 유전체에 의해 덮어졌을 때 부형제 제거에 있어서 가장 나쁜 경우를 나타내는 것이다. 큰 부피의 유전체 잉크가 6ppm의 산소를 함유한 표준 질소 대기하에서 처리될 때, 비-허용치의 수우트가 처리되는 모든 기판에 발생할 뿐만 아니라 유전체 상에 다량의 탄소 침착물이 침착될 것이다. 연소된 유전체 프린트는 회색을 나타내는데, 이것은 부형제가 부적절하게 제거되었음을 의미한다.

하기표 2는 아산화 질소를 용광노에 첨가했을 때 두꺼운 필름의 유전체 전기 성분이 산출되는 2개의 용광노 작동을 보여 주는 것이다.

[표 2]

상기 표 2의 데이타로부터, 용광노 대기에 아산화 질소를 첨가하면 허용성의 유전 상수 및 소산도를 지닌 구리 부합성의 두꺼운 필름 유전체를 얻을 수 있으며, 동시에 수우트 문제가 해소될 수 있다는 것을 알 수 있다. 두꺼운 필름 유전체의 허용값은 7.5의 유전 상수 및 0.5% 또는 그 이하의 소산도라는 것이 산업적인 면에서 공지되어 있다. 수우트를 제거하기 위해 대기에 아산화 질소를 첨가했을 때의 그 결과가 제4도에 가시적으로 도시되어 있다.

[실시예 3]

하기 표 3은 세라믹 기판상의 두꺼운 필름 구리 전도체가 여러 용광노 대기하에서 산출되는 일련의 테스트 결과이다. 본 테스트 공기나 또는 순수한 산소를 사용하여 산소를 직접적으로 첨가하면 아산화 질소를 첨가했을 때 산출된 물리적 특성과 동일한 우수한 물리적 특성을 얻을 수 없다는 것을 증명하기 위해 실시되었다.

[표 3]

상기 표 3에서, 저항값은 밀리오옴/스퀘어(milliohms/sq)로 측정되었다. 이러한 값은 전기를 전도시키는 두꺼운 필름의 구리 능력을 나타내는 것이다. 특정 페이스트에 대한 허용 저항도는 약 3밀리 오옴/스퀘어이다. 저항도가 낮을수록 더욱 우수한 전도체이다. 초기 접착도값은 세라믹 기판에 부착, 유지되는 구리의 능력을 나타내는 것으로 (인치)²당 파운드(파운드/인치)²)값으로 측정되었다. 최저 650psi가 필요한데, 이보다 값이 클수록 더욱 접착력이 우수하다. 납땜력 테스트는 밀리뉴우튼/mm(millinewtons/mm)로서 측정된다. 납땜력 테스트는 정상 납땜 조건하에서 납땜에 대한 구리의 습윤 능력이 측정하는 것으로 허용 기준치는 0.4밀리 뉴우튼/mm이며, 그 값이 클수록 더욱 우수한 납땜성을 나타내는 것이다. 상기 표 3의 데이타는, 제1 내지 제4의 작동에 있어서 13ppm 또는 그 이하의 대기중에서의 산소 준위가 용광노에 첨부된 부가적 산소가 없는 기본 경우이라는 것을 나타내는 것이다. 존재하는 산소는 불활성대기 조성물과 함께, 혹은 누출에 의해 용광노속에 인트레인(entrain)된 것이다. 각 대기의 물의 준위는 용광노에서 측정 가능한 이슬점을 지닌 습기와 함께 불활성 대기의 도입에 의해 용광노에 일반적으로 함유된 준위이다. 약 13ppm 이상의 산소는 용광노에 산소가 고의적으로 첨가된 것을 의미하는데 작동 3 및 4에 기술된 바와 같이 아산화 질소 또는 가스상 산소로서 첨부되어 산소 함량을 증가시킨다. 작동 1은 작동 2와 동일한 산호 준위로 유지되는 동안 저함량의 아산화 질소를 함유하고 있다. 상기 표 3의 결과로부터, 아산화 질소의 사용에 의해 용광노에 충분한 산화 포텐살이 제공되어 저항값, 초기 접착력 및 납땜성에 대한 허용치의 특성을 지닌 두꺼운 필름의 전기 성분을 산출할 수 있음을 알 수 있다.

유리 산소를 산출하기 위하여 용광노에 첨가되는 산소의 사용은 완성 부품의 저항도를 증가시키는 산화제로서 아산화 질소가 사용되었을 때 관찰된 것에 비교되는데, 반면에 초기 접착력은 감소되며 납땜성도 감소된다. 작동 3은 작동 1보다 더 큰 아산화 질소가 첨가되어 있다. 작동 4는 작동 3과 동일한 대기 조성물을 산출하기 위해 산소가 첨가될 필요가 있다. 작동 3과 작동 4의 물리적 특성의 비교로부터, 아산화 질소를 함유한 대기 중에서 처리된 부품이 산화제로서 산소 원소를 사용한 대기 중에서 처리된 부품에서 보다 더욱 우수한 물리적 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 즉, 물리적 특성 결과의 불일치로부터 산화제로서 아산화 질소를 사용하는 것이 산소를 사용하는 것보다 더욱 많은 잇점을 제공한다는 것을 알 수 있다. 아산화 질소를 사용한 동작에 있어서 어느 것도 기판 또는 용광노 상에 수우트가 침착되었다거나 혹은 침착된 필름에서 구리가 산화되었다는 증거를 보여 주지 못하고 있다. 작동 5 및 6은 용광노에 산소가 고의적으로 첨가된 것을 보여 주는 것인데, 그 온도 및 벨트 속력은 작동 1-4에서와 동일하며, 이러한 것들은 비허용치로 부품의 특성에 영향을 줄 수 있다. 용광노 조건이 다량의 산소를 피할 수 없는 경우라면, 용광노의 작동 파라미터(예 : 온도, 벨트 속력 하중)는 아산화 질소가 용광노 대기에 상기 준위로 첨가되었을 때 허용 부품을 제공할 수 있도록 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 두꺼운 필름의 전기 성분의 처리에 있어서, 사용자는 용광노의 세정이 더 이상 필요하지 않기 때문에 용광노의 정지 시간을 줄임으로써 생산 능력을 증가시킬 수 있는 잇점을 얻을 수 있을 것이다. 산출된 전자 세라믹 회로는 깨끗하므로 더 이상의 세정 단계의 필요성을 감소시키며 세라믹상의 수우트 침착 및 침착된 필름으로 인한 반품의 수를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 공정은 광범위한 용광노의 변형에 대한 필요성을 제거하며, 두거운 필름 회로를 연소시키기 위해 필요한 총 용광노의 대기 유동을 최소로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 공정은 아산화 질소와 같은 산화 화학종을 용광노 전체의 여러 장소에 충분한 준위로 존재하게 된다. 용광노 전체에 주입될 때, 부품의 가열동안 기화된 탄소를 주성분으로 하는 부형제를 더욱 완전히 산화시키기 위해 아산화 질소 대기는 다-대역 용광노의 뜨거운 대역이나 단일 대역 용광노의 뜨거운 대역에 존재하는 더욱 높은 온도를 이용하게 한다. 만일 다-대역 용광노가 사용된 경우, 예열 대역중의 아산화 질소는 더욱 증가되어 완성 부품의 특성을 저해하지 않은 채 탄소를 주성분으로 하는 부형제와 더욱 완전히 반응한다. 또한 아산화 질소는 완성 부품의 물리적 특성을 마이너스적 영향을 주지 않은 채 기타 산화 성분을 사용할 때 발생하는 수우트 문제를 해소해 준다. 조절된 양의 물과 혼합하여 아산화 질소를 사용하면 비금속의 두꺼운 필름의 납땜성을 향상시킬 수 있는 부가적 잇점을 제공할 수 있다.

Claims (12)

1. 세라믹 기판에 사용하기 적합한 페이스트를 형성하고, 상기 페이스트를 상기 기판에 종래의 스크린 프린팅 기술에 의해 칠하고, 프린트된 기판을 건조시키고 상기 기판 및 상기 페이스트를 승온에서 연소하여 전기 성분을 형성하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조에 있어서, 10 내지 10,000ppm의 아산화 질소를 첨가한 가스상 질소 대기하에서 300°내지 1000℃의 온도로 유지된 용광노의 뜨거운 대역에서 상기 페이스트 및 기판 합성물을 연소하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
2. 제1항에 있어서, 다-대역 용광노를 사용하고, 상기 아산화 질소를 10 내지 3,000ppm의 준위로 상기 용광로 전체에 유지시키는 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
3. 제1항에 있어서, 상기 용광노는 22℃ 내지 850℃의 온도로 유지된 예열 대역 및 300℃ 내지 1000℃의 온도로 유지된 뜨거운 대역을 구비하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
4. 제3항에 있어서, 아산화 질소는 아산화 질소가 10 내지 10,000ppm의 농도로 상기 용광노의 예열 대역 및 3000ppm 이하의 농도로 뜨꺼운 대역에 존재하도록 상기 용광노에 주입되는 것을 특징으로 하는 두거운 필름의 전기 성분 제조 공정.
5. 제3항에 있어서, 아산화 질소는 상기 용광노 대기중에서 최대 10,000ppm까지 사익 용광노의 예열 대역에 주입되는 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
6. 제5항에 있어서, 250ppm 이하로 상기 대기에 수증기를 제공하도록 물을 상기 뜨거운 대역에 주입하는 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
7. 제1항에 있어서, 상기 두꺼운 필름의 전기 성분은 저항기인 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
8. 제1항에 있어서, 상기 두꺼운 필름의 전기 성분은 전도체인 것을 특징으로 하는두꺼운 필름의 전기성분 제조 공정.
9. 제1항에 있어서, 상기 두꺼운 필름의 전기 성분은 유전체인 것을 특징으로 하는두꺼운 필름의 전기성분 제조 공정.
10. 제1항에 있어서, 상기 두꺼운 필름의 전기 성분은 금, 은, 백금, 팔라듐, 루테늄, 또는 이것의 혼합물로부터 구성되는 그룹으로부터 선택된 귀금속을 함유한 페이스트로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
11. 제1항에 있어서, 상기 두꺼운 필름의 전기 성분은 비금속(base metal)을 함유한 페이스트로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.
12. 제10항에 있어서, 상기 비금속은 구리인 것을 특징으로 하는 두꺼운 필름의 전기 성분 제조 공정.

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