KR930011279B1 - 메탈라이즈용 페이스트 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

메탈라이즈용 페이스트 조성물

제1도는 다층 세라믹 기판의 관통구멍 부분의 단면도.

제2도는 종래의 세라믹 그린시트에 메탈라이즈용 페이스트를 인쇄한 부분 단면도.

제3도는 본 발명에서의 소결후의 세라믹층과 메탈라이즈용 페이스트 층의 부분 단면도.

제4도는 플라이 애쉬 분말 첨가량에 따른 면저항값의 변화를 나타낸 그래프.

제5도는 소성온도의 변화에 따른 면저항 값의 변화를 나타낸 그래프.

제6도는 소성온도의 변화에 따른 면접착강도의 변화를 나타낸 그래프.

본 발명은 그린시트 방식의 세라믹 도전층 배선에 사용되는 메탈라이즈용 페이스트 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하기로는, 50㎛이상의 관통 구멍(hole)을 갖는 배선기판의 메탈라이징 강도부족 및 전기저항 증대를 해소하고자 텅스텐 또는 몰리브덴의 고융점 금속 페이스트에 유리성분으로서 플라이 애쉬(Fly ash)를 첨가한 페이스트 조성물에 관한 것이다.

배선밀도를 높이기 위해 세라믹 배선기판을 다층화하는 경우 층간의 접합을 위한 제1도와 같이 메탈라이즈용 페이스트에 의해 관통구멍(5) 접속을 하는데 이때, 메탈라이즈층의 두께가 대략 50㎛를 넘게되어 세라믹 쪽에서 침투되는 유리성분이 메타라이즈 중앙부위(6)에서는 부족하게 되기 때문에 고융점 금속의 소결이 진행되지 않아 메탈라이즈 부위의 강도가 떨어지게 되고, 전기저항이 증대되는 등의 문제가 있어 왔다.

그러므로, 이러한 단점을 보완하기 위한 석영질 SiO₂를 5∼20wt% 첨가하거나 Nb₂O₅또는 알루미나 세라믹 조성물을 예비소성하여 유리성분으로 첨가하는 경우가 있었으나 예비소성온도에 따라 접합강도가 달라지는 경우가 발생할 수 있으며, 100∼400℃ 정도 소성온도 보다 낮춰 예비소성해야 하므로 생산시 원가문제가 있어 왔다.

따라서, 본 발명은 두께가 50㎛이상의 메탈라이즈 패턴의 중앙부위에 세라믹으로부터의 유리침투가 부족하게 되어 고융점 금속의 소결부족으로 인한 메탈라이즈 부위의 강도저하 및 전기저항 증대등의 문제점등을 해결할 수 있는 메탈라이즈용 페이스트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자 본 발명은 세라믹 그린시트상에 인쇄하여 세라믹 소결과 동시에 금속화하기 위한 메탈라이즈용 페이스트 조성물에 있어서, 고융점 분말에 유리성분으로 플라이 애쉬가 첨가되는 것을 특징으로 하는 메탈라이즈용 페이스트 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 메탈라이즈용 페이스트 조성물은 하기 세단계로 제조된다.

첫째, 알루미나 분말에 이산화 규소(SiO₂), 산화마그네슘(MgO) 등과 같은 유리성분 분말을 혼입하여 탄화수소계의 합성수지, 결합제, 용제등을 함께 혼련한 후 시트상으로 성형, 건조시켜 그린시트(1)형의 세라믹 부분을 제조한다.

둘째, 상기 그린시트(1)의 표면에 텅스텐 몰리브덴등의 고융점 금속분말(4)에 세라믹층중에 혼입된 유리성분과 유사한 성분을 갖는 플라이 애쉬(3)를 약 0.01∼30wt% 첨가하여 결합제, 용제에 분산, 혼련시켜 메탈라이즈용 페이스트(2)를 인쇄한다.

이때, 플라이 애쉬의 크기는 그 입경이 5㎛이하인 것이 앙호하며, 구성성분으로는 SiO₂20∼70wt%, Al₂O₃10∼40wt%, CaO 0∼10wt% 및 MgO 0∼10%로 구성된 것이 양호하다.

셋째, 상기 두단계에서 제조된 그린시트 세라믹층(1) 및 메탈라이즈용 세라믹(2)을 동시에 1300℃-1650℃에서 소결하여 메탈라이즈 패턴(2)을 그린시트(1) 표면에 형성한다.

메탈라이즈 페이스트의 소결시 세라믹층(1)에서 침투된 유리성분에 의해 소결이 촉진된다. 그러나 50㎛이상의 관통구멍이 있으면 세라믹층(1)으로부터 메탈라이즈 중앙부로의 유리성분의 침투가 어려워지기 때문에 접합강도가 감소하고, 전기저항이 증대되는 문제점들이 발생되었으나, 본 발명에서 제시된 상기 세단계로 구성된 메탈라이즈용 페이스트에 있어서는 고융점금속(텅스텐,몰리브덴)에 유리성분으로 플라이 애쉬를 첨가함으로써 충분한 유리성분이 페이스트 자체내에 공급되어 메탈라이즈 페이스트의 소결이 촉진되어 접합강도가 우수하고 전기적 저항의 감소도 이루어지게 되었다.(제3도 참조)

위에서 설명된 바와 같이 본 발명에서의 그린시트 방식 메탈라이즈용 페이스트는 50㎛이상이 관통구멍을 갖는 배선기판에 사용하여도 메탈라이즈의 강도가 높고 낮은 전기저항 값을 제공할 수 있으므로 배선밀도를 용이하게 증가시킬 수 있다. 또한, 페이스트용 유리성분으로 산업부산물인 플라이 애쉬를 첨가하여 사용하므로 현저하게 원가절감을 할 수도 있고 요즈음 문제시 되고 있는 환경오염도 방지할 수 있으며, 또 플라이 애쉬를 구상 입자이므로 인쇄시 입자배향성이 감소되어 페이스트의 인쇄성이 양호하게 된다.

아울러, 비교적 낮은 소성온도에서도 양호한 면접착 강도 및 낮은 면저항치를 얻을 수 있다.

하기 실시예 및 비교실시예를 통해 본 발명의 메탈라이즈용 페이스트를 좀더 상세히 설명하기로 한다.

그러나, 하기 예들이 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예]

Al₂O₃90g, SiO₂6g, MgO 4g을 혼합하여 결합제로서 PVB(Poly uinyl Butyral), 용체로서 에탄올과 톨루엔의 공불조성액을 함께 혼련한 후 시트상으로 성형하고 건조시켜 그린시트형의 세라믹층(1)을 제조하고, 평균입경이 2㎛인 텅스텐에 SiO₃20∼70wt%, Al₂O₃10∼40wt%, CaO 0∼10wt% 및 MgO 0∼10wt%로 구성된 입경이 5㎛이하인 플라이 애쉬 분말을 Owt%, 3wt%, 7wt%, 10wt%, 20wt% 및 30wt%까지 첨가하고 결합제로서 에틸셀루로우즈 용제로서 부틸카르비톨 아세테이트(butylcarbitol acetate)를 사용하여 분산, 혼련시켜 메탈라이즈용 페이스트(2)를 상기 그린시트의 표면에 인쇄한다.

그후 1550℃에서 소결한 후 인쇄배선의 면저항값을 측정하여 제4도에 도시하였다. 플라이 애쉬의 첨가량이 증가함에 따라 면저항값은 증가하게 되나 또 한편으로는 플라이 애쉬가 페이스트 자체내에 충분한 유리성분을 공급하게 되어 소결이 촉진되고 접합강도가 우수하게 된다.

따라서, 양호한 플라이 애쉬의 첨가범위는 0.01∼30wt%이다.

[비교실시예 1]

본 발명의 메탈라이즈용 페이스트는 입경이 5㎛인 플라이 애쉬를 고융점 분말 3wt%에 첨가하여 실시예 1과 동일하게 제조되었다.

그후 종래의 메탈라이즈용 페이스트 및 상기 페이스트의 소결온도를 1300℃, 1400℃, 1500℃, 1600℃로 변화시키면서 면저항값을 측정하여 제5도에 도시하였다.

본 발명 조성의 제품(2)이 낮은 소결온도에서도 종래의 제품(1)보다 현저하게 낮은 면저항값을 나타내고 있다.

그러나, 약간 높은 소결온도(1600℃이상)에서는 배선금속층의 소결은 촉진되었지만 세라믹 부위에서 침투되는 유리성분과 함께 과도한 액상이 형성되어 표면으로 이 액상이 유출되어 낮은 면저항값을 나타낸다.

[비교실시예 2]

본 발명의 제품은 입경이 5㎛인 플라이 애쉬를 고융점 분말에 3wt%를 첨가하여 실시예 1과 동일하게 제조되었다.

그후 종래의 메탈라이즈용 페이스트 및 상기 페이스트의 소결온도를 1300℃, 1400℃, 1500℃, 1600℃로 변화시키면서 면접착강도를 측정하여 제6도에 도시하였다.

제6도에 도시된 바와 같이 본 발명 제품(2)의 면접착 강도는 소결온도의 변화에 따라 유사한 값을 나타내나 종래의 제품(1)은 소결온도가 낮아지면 면접착 강도의 급격한 하락을 나타내고 있다.

특히, 본 발명의 조성제품(2)은 세라믹 층에서의 액상 형성 온도보다 낮은 1300℃에서도 우수한 면접착 강도를 나타내고 있다. 이것은 플라이 애쉬가 유리성분으로 세라믹 층과 메탈라이즈 페이스트의 접합력을 제공함과 동시에 고융점 금속(텅스텐, 몰리브덴)의 소결을 촉진시키기 때문이다.

Claims (2)

1. 세라믹 그린시트상에 인쇄하여 세라믹 소결과 동시에 금속화 하기 위한 메탈라이즈용 페이스트 조성물에 있어서, 텅스텐 및/또는 몰리브덴 고융점 금속분말에 SiO₂20-70wt%, Al₂O₃10-40wt%, CaO 1-10wt% 및 MgO 1-10wt%로 구성된 플라이 애쉬를 0.01-30wt% 첨가시키는 것을 특징으로 하는 메탈라이즈용 페이스트 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 플라이 애쉬와 입경이 5㎛이하인 것을 특징으로 하는 메탈라이즈용 페이스트 조성물.

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