KR102673503B1 - Semiconductor heater element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 히터 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 반도체 히터 소자를 구성하는 각각의 층의 성분을 조절하여 크랙 발생을 억제하고 반도체 히터 소자의 변형 및 파손을 방지할 수 있는 반도체 히터 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor heater element and a method of manufacturing the same, and specifically, to a semiconductor heater element that can suppress the occurrence of cracks and prevent deformation and damage of the semiconductor heater element by controlling the components of each layer constituting the semiconductor heater element. and its manufacturing method.
Description
본 발명은 반도체 히터 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 반도체 히터 소자를 구성하는 각각의 층의 성분을 조절하여 크랙 발생을 억제하고 반도체 히터 소자의 변형 및 파손을 방지할 수 있는 반도체 히터 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor heater element and a method of manufacturing the same, and specifically, to a semiconductor heater element that can suppress the occurrence of cracks and prevent deformation and damage of the semiconductor heater element by controlling the components of each layer constituting the semiconductor heater element. and its manufacturing method.
반도체 장비에 널리 사용되고 있는 세라믹 히터(Heater)는 열전도율과 절연특성이 뛰어난 세라믹 소재를 사용하여 제작되고 있으며 그 중에서도 AlN 소재의 기판들이 높은 열전도성과 절연특성을 갖고 있어 가장 폭넓게 사용되고 있다. Ceramic heaters, which are widely used in semiconductor equipment, are manufactured using ceramic materials with excellent thermal conductivity and insulating properties. Among them, AlN substrates are the most widely used because they have high thermal conductivity and insulating properties.
하지만, 장비에서 요구하는 히터의 성능이 높아지면서 사용되는 온도영역이 증가하고 온도의 상승과 하강속도가 빨라짐에 따라, 기존 재료를 이용한 히터는 기계적 파괴와 같은 재료적 한계가 나타나고 있다.However, as the performance of heaters required by equipment increases, the temperature range used increases, and the rate of temperature rise and fall becomes faster, heaters using existing materials are experiencing material limitations such as mechanical destruction.
반도체 증착 설비와 같은 공정에서는 웨이퍼 전면 균일한 온도전달이 가능하도록 높은 열전도도를 갖는 소재인 AlN를 히터 소재로 사용되고 있지만 600 ℃ 이상의 고온에서 AlN의 비저항이 저하되며, 급가열 및 급냉에 의하여 변형 및 파손되는 일이 빈번이 발생하는 문제점이 있었다.In processes such as semiconductor deposition facilities, AlN, a material with high thermal conductivity, is used as a heater material to enable uniform temperature transfer to the entire surface of the wafer. However, the resistivity of AlN decreases at high temperatures above 600 ℃, and deformation and deformation are caused by rapid heating and cooling. There was a problem that damage occurred frequently.
따라서, 기계적 특성을 향상시키고 균일한 온도편차를 유지시킬 수 있는 반도체 히터 소자에 대한 연구가 필요한 실정이었다.Therefore, there was a need for research on semiconductor heater elements that could improve mechanical properties and maintain uniform temperature deviation.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 반도체 히터 소자의 사용 온도 영역 증가 및 급격한 온도 변화에 따른 내구성 저하와 기계적 물성을 향상시키기 위하여 반도체 히터 소자에 포함되는 소재를 조절하여 기계적 특성을 향상시키고 균일한 온도편차를 유지시킬 수 있는 반도체 히터 소자 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the mechanical properties and improve the mechanical properties by adjusting the materials included in the semiconductor heater element in order to improve the mechanical properties and decrease the durability due to the increase in the use temperature range of the existing semiconductor heater element and rapid temperature changes. The object is to provide a semiconductor heater element capable of maintaining temperature deviation and a manufacturing method thereof.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시상태는 Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 세라믹 기판층; 상기 세라믹 기판층의 일면에 구비되며, Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물의 소결체인 발열전극층; 및 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 발열전극층의 일면에 구비되는 보호층을 포함하는 반도체 히터 소자를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a ceramic substrate layer that is a sintered body of a first composition containing Si 3 N 4 ; A heating electrode layer provided on one side of the ceramic substrate layer and being a sintered body of a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 ; and a protective layer provided on one side of the heating electrode layer, which is opposite to the side on which the ceramic substrate layer is provided.
본 발명의 일 실시상태는 Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 세라믹 기판층을 구비하는 단계; 상기 세라믹 기판층의 일면에 Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물을 포함하는 발열전극층 페이스트를 미리 정해진 패턴으로 적층하고 소결하여 발열전극층을 구비하는 단계; 및 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 전극층의 일면에 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물을 포함하는 보호층 페이스트를 적층 및 소결하여 보호층을 구비하는 단계;를 포함하는 반도체 히터 소자의 제조방법을 제공한다.An exemplary embodiment of the present invention includes providing a ceramic substrate layer that is a sintered body of a first composition containing Si 3 N 4 ; providing a heating electrode layer by laminating and sintering a heating electrode layer paste containing a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 on one surface of the ceramic substrate layer in a predetermined pattern; And a protective layer is provided by laminating and sintering a protective layer paste containing a third composition including Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit on one side of the electrode layer, which is the opposite side of the side provided with the ceramic substrate layer. It provides a method of manufacturing a semiconductor heater element including a step.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자는 전기저항을 방지할 수 있다.A semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention can prevent electrical resistance.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자는 급격한 열 변화에 따른 변형 및 파손을 방지할 수 있다.A semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention can prevent deformation and damage due to rapid thermal changes.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자는 열전도도 및 기계적 강도를 향상시켜 고온에서도 절연특성을 유지하며 크랙 발생을 억제할 수 있다.The semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention can improve thermal conductivity and mechanical strength, maintain insulating properties even at high temperatures, and suppress the occurrence of cracks.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 제조방법은 가열 성능을 향상시킬 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention can improve heating performance.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 제조방법은 각 층간의 접합력을 향상시키며, 반도체 히터 소자의 변형 및 파손을 방지하고 안전성을 향상시킬 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention can improve the adhesion between each layer, prevent deformation and damage of the semiconductor heater element, and improve safety.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effect of the present invention is not limited to the above-mentioned effect, and effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 단면 및 평면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 제조방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면 및 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열전극층의 패턴을 나타낸 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the cross section and plan view of a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 3 is a drawing and a photograph schematically showing a method of manufacturing a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing the pattern of a heating electrode layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where the member is in contact with the other member, but also the case where another member exists between the two members.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.Throughout the specification herein, the unit “part by weight” may refer to the ratio of weight between each component.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.Throughout this specification, “A and/or B” means “A and B, or A or B.”
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시상태는 Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 세라믹 기판층; 상기 세라믹 기판층의 일면에 구비되며, Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물의 소결체인 발열전극층; 및 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 발열전극층의 일면에 구비되는 보호층을 포함하는 반도체 히터 소자를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a ceramic substrate layer that is a sintered body of a first composition containing Si 3 N 4 ; A heating electrode layer provided on one side of the ceramic substrate layer and being a sintered body of a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 ; and a protective layer provided on one side of the heating electrode layer, which is opposite to the side on which the ceramic substrate layer is provided.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자는 전기저항을 방지할 수 있으며, 급격한 열 변화에 따른 변형 및 파손을 방지할 수 있고, 열전도도 및 기계적 강도를 향상시켜 고온에서도 절연특성을 유지하며 크랙 발생을 억제할 수 있다.The semiconductor heater element according to an embodiment of the present invention can prevent electrical resistance, prevent deformation and damage due to rapid thermal changes, improve thermal conductivity and mechanical strength, maintain insulation characteristics even at high temperatures, and prevent cracks. Occurrence can be suppressed.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 단면 및 평면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시상태인 반도체 히터 소자를 구체적으로 설명한다.1 is a diagram schematically showing the cross section and plan view of a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention. A semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 .
본 발명의 일 실시상태에 따르면, Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 세라믹 기판층을 포함한다. 구체적으로 상기 세라믹 기판층은 Si3N4를 포함하는 제1 조성물을 소결하여 생성된 세라믹 기판층인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 세라믹 기판층은 Si3N4 재질인 세라믹 기판층인 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 세라믹 기판층이 Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 것으로 사용함으로써, 600 ℃ 이상의 고온에서 상기 세라믹 기판층의 비저항이 저하되는 문제를 방지할 수 있으며, 급 가열 및 급 냉각에 의한 변형 및 파손을 방지하고 기계적 특성을 향상시키는 동시에 온도편차를 균일하게 유지할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, it includes a ceramic substrate layer that is a sintered body of the first composition containing Si 3 N 4 . Specifically, the ceramic substrate layer may be a ceramic substrate layer produced by sintering a first composition containing Si 3 N 4 . More specifically, the ceramic substrate layer is preferably made of Si 3 N 4 material. As described above, by using the ceramic substrate layer as a sintered body of the first composition containing Si 3 N 4 , it is possible to prevent the problem of the resistivity of the ceramic substrate layer being lowered at a high temperature of 600 ° C. or higher, and rapid heating and It prevents deformation and damage due to rapid cooling, improves mechanical properties, and maintains uniform temperature deviation.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 세라믹 기판층의 일면에 구비되며, Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물의 소결체인 발열전극층을 포함한다. 구체적으로 Ag 파우더, Pd 파우더 및 MoO3 파우더를 포함하는 제2 조성물을 이용하여 발열전극층을 제조하며, 상기 제2 조성물에 후술하는 것과 같이 바인더 및 분산제를 포함한 발열전극층 페이스트를 제조하고 상기 발열전극층 페이스트를 소결하여 발열전극층을 제조할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 세라믹 기판층의 일면에 구비되며, Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물의 소결체인 발열전극층을 포함함으로써, 상기 세라믹 기판층과 후술할 보호층 각각과의 접합력을 향상시켜 상기 반도체 히터 소자의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 열전도도 및 전기전도도를 향상시키고 열팽창계수를 상기 세라믹 기판층과 유사한 수준으로 구현하여 상기 반도체 히터 소자의 변형 및 파손을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is provided on one side of the ceramic substrate layer and includes a heating electrode layer that is a sintered body of a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 . Specifically, a heating electrode layer is manufactured using a second composition containing Ag powder, Pd powder, and MoO 3 powder, and a heating electrode layer paste containing a binder and a dispersant is prepared in the second composition as described later, and the heating electrode layer paste is The heating electrode layer can be manufactured by sintering. As described above, it is provided on one side of the ceramic substrate layer and includes a heating electrode layer that is a sintered body of a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 , thereby improving the adhesion between the ceramic substrate layer and each of the protective layers to be described later. This can improve the durability of the semiconductor heater element, improve thermal conductivity and electrical conductivity, and implement a thermal expansion coefficient at a level similar to that of the ceramic substrate layer, thereby preventing deformation and damage of the semiconductor heater element.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 발열전극층의 일면에 구비되는 보호층을 포함한다. 구체적으로 상기 세라믹 기판층, 상기 발열전극층 및 상기 보호층이 순차적으로 적층되어 형성된 구조를 갖는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 발열전극층의 일면에 구비되는 보호층을 포함함으로써, 발열전극층이 외부로 노출되어 산화 및 다른 곳으로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있어 상기 반도체 히터 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it includes a protective layer provided on one side of the heating electrode layer, which is the opposite side of the side on which the ceramic substrate layer is provided. Specifically, it may have a structure formed by sequentially stacking the ceramic substrate layer, the heating electrode layer, and the protective layer. As described above, by including a protective layer provided on one side of the heating electrode layer, which is the opposite side of the surface on which the ceramic substrate layer is provided, it is possible to prevent the heating electrode layer from being exposed to the outside and oxidized and current flowing elsewhere. The stability of the semiconductor heater element can be improved.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 조성물에서 상기 Ag의 함량은 상기 Pd 100 중량부에 대하여 300 중량부 이상 500 중량부 이하인 것일 수 있다. 즉 상기 제2 조성물에서 상기 Ag 파우더의 함량은 상기 Pd 파우더 100 중량부에 대하여 300 중량부 이상 500 중량부 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 조성물에서 상기 Ag의 함량은 상기 Pd 100 중량부에 대하여 310 중량부 이상 490 중량부 이하, 320 중량부 이상 480 중량부 이하, 330 중량부 이상 470 중량부 이하, 340 중량부 이상 460 중량부 이하, 350 중량부 이상 450 중량부 이하, 360 중량부 이상 440 중량부 이하, 370 중량부 이상 430 중량부 이하, 380 중량부 이상 420 중량부 이하 또는 390 중량부 이상 410 중량부 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 조성물에서 상기 Ag의 함량은 상기 Pd 100 중량부에 대하여 400 중량부인 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 제2 조성물에서 상기 Ag의 함량을 조절함으로써, 상기 발열전극층의 열전도도와 전기전도도를 향상시키며, 상기 세라믹 기판층과의 접합력을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content of Ag in the second composition may be 300 parts by weight or more and 500 parts by weight or less based on 100 parts by weight of Pd. That is, the content of the Ag powder in the second composition may be 300 parts by weight or more and 500 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the Pd powder. Specifically, the content of Ag in the second composition is 310 parts by weight or more and 490 parts by weight or less, 320 parts by weight or more and 480 parts by weight or less, 330 parts by weight or more and 470 parts by weight or less, and 340 parts by weight or more. 460 parts by weight or less, 350 parts by weight or less but 450 parts by weight or less, 360 or more parts by weight but 440 parts by weight or less, 370 parts by weight or more and 430 parts by weight or less, 380 parts by weight or more but 420 parts by weight or less, or 390 parts by weight or more and 410 parts by weight or less. You can. More specifically, the content of Ag in the second composition is preferably 400 parts by weight based on 100 parts by weight of Pd. By adjusting the content of Ag in the second composition within the above-described range, thermal conductivity and electrical conductivity of the heating electrode layer can be improved, and bonding strength with the ceramic substrate layer can be improved.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 조성물에서 상기 Ag 와 Pd의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 800 중량부 이상 1000 중량부 이하인 것일 수 있다. 즉, 상기 제2 조성물에서 상기 Ag 파우더와 Pd 파우더 각각을 합한 함량은 상기 MoO3 파우더 100 중량부에 대하여 800 중량부 이상 1000 중량부 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 조성물에서 상기 Ag 와 Pd의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 810 중량부 이상 990 중량부 이하, 820 중량부 이상 980 중량부 이하, 830 중량부 이상 970 중량부 이하, 840 중량부 이상 960 중량부 이하, 850 중량부 이상 950 중량부 이하, 860 중량부 이상 940 중량부 이하, 870 중량부 이상 930 중량부 이하, 880 중량부 이상 920 중량부 이하 또는 890 중량부 이상 910 중량부 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 조성물에서 상기 Ag 와 Pd의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 900 중량부인 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 제2 조성물에서 상기 Ag 와 Pd의 함량을 조절함으로써, 상기 MoO3 의 낮은 열팽창계수로 인하여 발열전극층의 열팽창계구를 낮출 수 있으며, 이를 통하여 상기 세라믹 기판층의 열팽창계수와 유 사한 수준으로 구현하여 변형과 파괴를 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content of Ag and Pd in the second composition may be 800 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of MoO 3 . That is, the combined content of each of the Ag powder and Pd powder in the second composition may be 800 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the MoO 3 powder. Specifically, the content of Ag and Pd in the second composition is 810 to 990 parts by weight, 820 to 980 parts by weight, 830 to 970 parts by weight, 840 parts by weight, based on 100 parts by weight of MoO 3 Not less than 960 parts by weight or less, not less than 850 parts by weight but not more than 950 parts by weight, not less than 860 parts by weight but not more than 940 parts by weight, not less than 870 parts by weight but not more than 930 parts by weight, not less than 880 parts by weight and not more than 920 parts by weight, or not less than 890 parts by weight and not more than 910 parts by weight It may be less than 100%. More specifically, the content of Ag and Pd in the second composition is preferably 900 parts by weight based on 100 parts by weight of MoO 3 . As described above, by adjusting the content of Ag and Pd in the second composition, the thermal expansion coefficient of the heating electrode layer can be lowered due to the low thermal expansion coefficient of MoO 3 , and through this, the thermal expansion coefficient is similar to that of the ceramic substrate layer. By implementing it at a level, deformation and destruction can be prevented.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 보호층은 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물의 소결체인 것일 수 있다. 즉, 상기 제3 조성물은 Si3N4 파우더 MoO3 파우더 및 글라스프릿 파우더를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 보호층은 상기 제3 조성물에 바인더 및 분산제를 포함하는 보호층 페이스트를 제조하여 소결한 소결체인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 보호층이 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물의 소결체인 것을 사용함으로써, 상기 발열전극층과의 접합력을 향상시킬 수 있으며, 상기 발열전극층과 유사한 성분을 사용하여 유사한 범위의 열팽창계수를 구현하여 상용성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the protective layer may be a sintered body of a third composition including Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit. That is, the third composition may include Si 3 N 4 powder, MoO 3 powder, and glass split powder, and the protective layer is a sintered body obtained by manufacturing and sintering a protective layer paste containing a binder and a dispersant in the third composition. It may be. As described above, by using the protective layer as a sintered product of a third composition containing Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit, the bonding strength with the heating electrode layer can be improved, and components similar to the heating electrode layer are used. Compatibility can be improved by implementing a similar range of thermal expansion coefficients.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제3 조성물에서 상기 Si3N4의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 800 중량부 이상 1000 중량부 이하인 것일 수 있다. 즉, 상기 제3 조성물에서 상기 Si3N4 파우더의 함량은 상기 MoO3 파우더 100 중량부에 대하여 800 중량부 이상 1000 중량부 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 Si3N4의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 810 중량부 이상 990 중량부 이하, 820 중량부 이상 980 중량부 이하, 830 중량부 이상 970 중량부 이하, 840 중량부 이상 960 중량부 이하, 850 중량부 이상 950 중량부 이하, 860 중량부 이상 940 중량부 이하, 870 중량부 이상 930 중량부 이하, 880 중량부 이상 920 중량부 이하 또는 890 중량부 이상 910 중량부 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 Si3N4의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 900 중량부인 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 제3 조성물에서 상기 Si3N4의 함량을 조절함으로써, 발열전극층의 산화 및 누전을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content of Si 3 N 4 in the third composition may be 800 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of MoO 3 . That is, the content of the Si 3 N 4 powder in the third composition may be 800 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the MoO 3 powder. Specifically, the content of Si 3 N 4 is 810 to 990 parts by weight, 820 to 980 parts by weight, 830 to 970 parts by weight, 840 to 960 parts by weight, based on 100 parts by weight of MoO 3. It may be 850 parts by weight or more and 950 parts by weight or less, 860 parts by weight or more and 940 parts by weight or less, 870 parts by weight or more and 930 parts by weight or less, 880 parts by weight or more and 920 parts by weight or less, or 890 parts by weight or more and 910 parts by weight or less. . More specifically, the content of Si 3 N 4 is preferably 900 parts by weight based on 100 parts by weight of MoO 3 . By adjusting the content of Si 3 N 4 in the third composition within the above-mentioned range, oxidation and electrical leakage of the heating electrode layer can be prevented.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제3 조성물에서 상기 글라스프릿의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 2000 중량부 이상 3000 중량부 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제3 조성물에서 상기 글라스프릿의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 2050 중량부 이상 2950 중량부 이하, 2100 중량부 이상 2900 중량부 이하, 2150 중량부 이상 2850 중량부 이하, 2200 중량부 이상 2800 중량부 이하, 2250 중량부 이상 2700 중량부 이하, 2300 중량부 이상 2600 중량부 이하, 2300 중량부 이상 2500 중량부 이하 또는 2300 중량부 이상 2400 중량부 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 제3 조성물에서 상기 글라스프릿의 함량을 조절함으로써, 발열전극층의 산화 및 누전을 방지할 수 있으며, 상기 발열전극층과의 접합성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the content of the glass frit in the third composition may be 2000 parts by weight or more and 3000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of MoO 3 . Specifically, the content of the glass frit in the third composition is 2050 parts by weight to 2950 parts by weight, 2100 to 2900 parts by weight, 2150 to 2850 parts by weight, and 2200 parts by weight, based on 100 parts by weight of MoO 3 It may be from 2800 parts by weight to 2800 parts by weight, from 2250 to 2700 parts by weight, from 2300 to 2600 parts by weight, from 2300 to 2500 parts by weight, or from 2300 to 2400 parts by weight. By adjusting the content of the glass frit in the third composition within the above-mentioned range, oxidation and electrical leakage of the heating electrode layer can be prevented, and adhesion with the heating electrode layer can be improved.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 글라스프릿은 ZnO, PbO, Al2O3, SiO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이, 상기 글라스프릿을 ZnO, PbO, Al2O3, SiO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것으로 이용함으로써, 저온에서 소결시킬 수 있으며 상기 세라믹 기재층과의 접착력을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the glass frit may be one selected from the group consisting of ZnO, PbO, Al 2 O 3 , SiO 2 , and combinations thereof. As described above, by using the glass frit as one selected from the group consisting of ZnO, PbO, Al 2 O 3 , SiO 2 and combinations thereof, it can be sintered at low temperature and the adhesion with the ceramic base layer is improved. You can do it.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 세라믹 기판층과 상기 보호층은 상기 발열전극층을 밀봉하도록 구비되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 세라믹 기판층 중 일부 면적 상에 상기 발열전극층이 구비되고 상기 발열전극층 위와 상기 세라믹 기판층 중 상기 발열전극층이 구비되지 않은 곳에 보호층이 구비되어 상기 발열전극층이 밀봉되도록 형성할 수 있다. 나아가, 후술하는 것과 같이 상기 세라믹 기판층 중 일부 면적 상에 상기 발열전극층이 구비되고 상기 발열전극층에 연결되도록 연결전극층이 구비된 이후 상기 보호층이 구비될 수 있으며, 이 때 연결전극층 중 적어도 일 부분은 보호층에 의하여 덮이지 않고 외보로 노출되도록 형성될 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 세라믹 기판층과 상기 보호층은 상기 발열전극층을 밀봉하도록 구비됨으로써, 상기 발열전극층이 산화되거나 누전되는 것을 방지하여 안정성을 향상시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the ceramic substrate layer and the protective layer may be provided to seal the heating electrode layer. Specifically, the heating electrode layer may be provided on a portion of the ceramic substrate layer, and a protective layer may be provided on the heating electrode layer and in a portion of the ceramic substrate layer not provided with the heating electrode layer to seal the heating electrode layer. Furthermore, as described later, the protective layer may be provided after the heating electrode layer is provided on a portion of the ceramic substrate layer and a connection electrode layer is provided to be connected to the heating electrode layer. In this case, at least a portion of the connection electrode layer It may be formed to be exposed to the outside without being covered by a protective layer. As described above, the ceramic substrate layer and the protective layer are provided to seal the heating electrode layer, thereby preventing oxidation or leakage of the heating electrode layer and improving stability.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열전극층에 연결되어 외부로 노출되도록 구비되는 연결전극층을 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 도 1(b)와 같이 연결전극층이 외부로 누출되도록 형성되며 발열전극층은 보호층에 의하여 덮이는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 연결전극층을 더 포함함으로써, 상기 반도체 히터 소자가 외부회로와 연결되는 지점에서 발생하는 연결 저항을 개선할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it may further include a connection electrode layer connected to the heating electrode layer and exposed to the outside. Specifically, as shown in Figure 1(b), the connection electrode layer may be formed to leak to the outside, and the heating electrode layer may be covered with a protective layer. By further including a connection electrode layer as described above, connection resistance occurring at the point where the semiconductor heater element is connected to the external circuit can be improved.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열전극층의 재질은 Ag인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 발열전극층의 재질이 Ag인 것으로 구현함으로써, 상기 반도체 히터 소자가 외부회로와 연결되는 지점에서 발생하는 연결 저항을 낮게 구현할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the material of the heating electrode layer may be Ag. As described above, by implementing the heating electrode layer as a material of Ag, the connection resistance generated at the point where the semiconductor heater element is connected to the external circuit can be realized to be low.
본 발명의 일 실시상태는 Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 세라믹 기판층을 구비하는 단계(S10); 상기 세라믹 기판층의 일면에 Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물을 포함하는 발열전극층 페이스트를 미리 정해진 패턴으로 적층하고 소결하여 발열전극층을 구비하는 단계(S30); 및 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 전극층의 일면에 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물을 포함하는 보호층 페이스트를 적층 및 소결하여 보호층을 구비하는 단계(S50);를 포함하는 반도체 히터 소자의 제조방법을 제공한다.An exemplary embodiment of the present invention includes providing a ceramic substrate layer that is a sintered body of a first composition containing Si 3 N 4 (S10); Step (S30) of providing a heating electrode layer by laminating and sintering a heating electrode layer paste containing a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 on one surface of the ceramic substrate layer in a predetermined pattern; And a protective layer is provided by laminating and sintering a protective layer paste containing a third composition including Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit on one side of the electrode layer, which is the opposite side of the side provided with the ceramic substrate layer. A method of manufacturing a semiconductor heater element including a step (S50) is provided.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 제조방법은 가열 성능을 향상시킬 수 있고, 각 층간의 접합력을 향상시키며, 반도체 히터 소자의 변형 및 파손을 방지하고 안전성을 향상시킬 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention can improve heating performance, improve adhesion between each layer, prevent deformation and damage of the semiconductor heater element, and improve safety.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 제조방법의 순서도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 히터 소자의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면 및 사진이다. 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시상태인 반도체 히터 소자의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Figure 2 is a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention. Figure 3 is a drawing and a photograph schematically showing a method of manufacturing a semiconductor heater element according to an exemplary embodiment of the present invention. A method of manufacturing a semiconductor heater element according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
본 명세서에서 상기 반도체 히터 소자에서 설명한 부분과 중복되는 부분은 생략하기로 한다.In this specification, parts that overlap with the parts described in the semiconductor heater element will be omitted.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 세라믹 기판층을 구비하는 단계(S10)를 포함한다. 상술한 것과 같이 Si3N4를 포함하는 제1 조성물의 소결체인 세라믹 기판층을 구비하는 단계(S10)를 포함함으로써, 후술할 발열전극층 페이스트를 용이하게 구비시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, it includes providing a ceramic substrate layer that is a sintered body of the first composition containing Si 3 N 4 (S10). As described above, by including the step (S10) of providing a ceramic substrate layer that is a sintered body of the first composition containing Si 3 N 4 , the heating electrode layer paste to be described later can be easily provided.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 세라믹 기판층의 일면에 Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물을 포함하는 발열전극층 페이스트를 미리 정해진 패턴으로 적층하고 소결하여 발열전극층을 구비하는 단계(S30)를 포함한다. 구체적으로 상기 발열전극층 페이스트를 구비한 후 상기 세라믹 기판층의 일면 상에 소정의 패턴으로 적층하고 상기 도포된 발열전극층 페이스트를 소결함으로써 발열전극층을 구비시킬 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 세라믹 기판층의 일면에 Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물을 포함하는 발열전극층 페이스트를 미리 정해진 패턴으로 적층하고 소결하여 발열전극층을 구비하는 단계(S30)를 포함함으로써, 용이하게 상기 발열전극층 페이스트를 미리 정해진 패턴으로 적층시킬 수 있다. 상기 적층시키는 방법은 상기 발열전극층 페이스트를 구비시킬 수 있는 방법이라면 제한없이 적용될 수 있지만 스크린 프린팅 방법으로 적층시키는 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, providing a heating electrode layer by laminating and sintering a heating electrode layer paste containing a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 on one surface of the ceramic substrate layer in a predetermined pattern ( S30). Specifically, after providing the heating electrode layer paste, the heating electrode layer can be provided by laminating it in a predetermined pattern on one surface of the ceramic substrate layer and sintering the applied heating electrode layer paste. As described above, it includes the step (S30) of providing a heating electrode layer by laminating and sintering a heating electrode layer paste containing a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 on one surface of the ceramic substrate layer in a predetermined pattern. , the heating electrode layer paste can be easily laminated in a predetermined pattern. The laminating method can be applied without limitation as long as it can provide the heating electrode layer paste, but it is preferable to laminate using a screen printing method.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 전극층의 일면에 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물을 포함하는 보호층 페이스트를 적층 및 소결하여 보호층을 구비하는 단계(S50)를 포함한다. 구체적으로 상기 세라믹 기판층, 상기 발열전극층 및 상기 보호층이 순차적으로 적층되도록 상기 보호층 페이스트를 적층 및 소결하여 보호층을 구비시킬 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 전극층의 일면에 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물을 포함하는 보호층 페이스트를 적층 및 소결하여 보호층을 구비하는 단계(S50)를 포함함으로써, 용이하게 보호층을 구비할 수 있으며 상기 발열전극층의 미리 정해진 패턴 사이사이에 상기 보호층이 구비되어 상기 세라믹 기판층과 상기 보호층이 적층된 구조를 형성하여 상기 발열전극층을 밀봉시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a protective layer paste containing a third composition containing Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit is laminated on one surface of the electrode layer, which is the opposite surface of the surface provided with the ceramic substrate layer. and providing a protective layer by sintering (S50). Specifically, the protective layer may be provided by stacking and sintering the protective layer paste so that the ceramic substrate layer, the heating electrode layer, and the protective layer are sequentially stacked. As described above, a protective layer paste containing a third composition containing Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit is laminated and sintered on one surface of the electrode layer, which is the opposite surface of the surface provided with the ceramic substrate layer, to form a protective layer. By including the step (S50) of providing, the protective layer can be easily provided, and the protective layer is provided between predetermined patterns of the heating electrode layer to form a structure in which the ceramic substrate layer and the protective layer are stacked. Thus, the heating electrode layer can be sealed.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 보호층을 구비하는 단계는 상기 발열전극층 일부가 외부로 노출되도록 상기 보호층 페이스트를 적층 및 소결하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 발열전극층 일브가 상기 보호층에 의하여 덮이지 않도록 하여 외부로 노출되도록 구비시킬 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 보호층을 구비하는 단계는 상기 발열전극층 일부가 외부로 노출되도록 상기 보호층 페이스트를 적층 및 소결함으로써, 상기 발열전극층에 용이하게 상기 연결전극층을 구비시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of providing the protective layer may be laminating and sintering the protective layer paste so that a portion of the heating electrode layer is exposed to the outside. Specifically, the heating electrode layer Ilb may be exposed to the outside without being covered by the protective layer. As described above, in the step of providing the protective layer, the connection electrode layer can be easily provided to the heating electrode layer by laminating and sintering the protective layer paste so that a portion of the heating electrode layer is exposed to the outside.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 보호층을 구비하는 단계 이후, 상기 노출된 발열전극층에 연결전극층을 구비하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 발열전극층이 일부 노출되도록 상기 보호층이 구비되고 상기 외부로노출된 상기 발열전극층에 상기 연결전극층 페이스트를 도포하고 소결하여 연결전극층을 구비하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 보호층을 구비하는 단계 이후, 상기 노출된 발열전극층에 연결전극층을 구비하는 단계를 더 포함함으로써, 상기 반도체 히터 소자가 외부회로와 연결되는 과정에서의 연결 저항을 최소화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, after providing the protective layer, the step of providing a connection electrode layer on the exposed heating electrode layer may be further included. Specifically, the protective layer may be provided so that the heating electrode layer is partially exposed, and the connecting electrode layer paste may be applied to the externally exposed heating electrode layer and sintered to provide a connecting electrode layer. After the step of providing the protective layer as described above, the step of providing a connection electrode layer on the exposed heating electrode layer is further included, thereby minimizing connection resistance in the process of connecting the semiconductor heater element to an external circuit. .
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열전극층을 구비하는 단계 이전에, Ag, Pd 및 MoO3를 혼합하여 상기 제2 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제2 조성물에 바인더 및 분산제를 첨가하고 혼합하여 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 발열전극층을 구비하기 위하여 Ag, Pd 및 MoO3를 혼합하여 상기 제2 조성물을 제조하고 상기 제조된 바인더 및 분산제를 첨가하여 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 발열전극층을 구비하는 단계 이전에, Ag, Pd 및 MoO3를 혼합하여 상기 제2 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제2 조성물에 바인더 및 분산제를 첨가하고 혼합하여 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계;를 더 포함함으로써, 상기 발열전극층 페이스트의 점도를 용이하게 조절하여 상기 세라믹 기판층 상에 상기 발열전극층 페이스트를 적층하는 과정을 용이하게 구현할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, before providing the heating electrode layer, mixing Ag, Pd, and MoO 3 to prepare the second composition; and adding and mixing a binder and a dispersant to the second composition to prepare the heating electrode layer paste. Specifically, in order to provide the heating electrode layer, the second composition may be prepared by mixing Ag, Pd, and MoO 3 and the prepared binder and dispersant may be added to prepare the heating electrode layer paste. Before providing the heating electrode layer as described above, mixing Ag, Pd, and MoO 3 to prepare the second composition; and adding and mixing a binder and a dispersant to the second composition to prepare the heating electrode layer paste. By further comprising, the viscosity of the heating electrode layer paste is easily adjusted to prepare the heating electrode layer paste on the ceramic substrate layer. The stacking process can be easily implemented.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 보호층을 구비하는 단계 이전에, Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 혼합하여 상기 제3 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제3 조성물에 바인더 및 분산제를 첨가하고 혼합하여 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 보호층을 구비하기 위하여 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 혼합하여 상기 제3 조성물을 제조하고 상기 제조된 바인더 및 분산제를 첨가하여 상기 보호층 페이스트를 제조하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 보호층을 구비하는 단계 이전에, Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 혼합하여 상기 제3 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제3 조성물에 바인더 및 분산제를 첨가하고 혼합하여 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계;를 더 포함함으로써, 상기 보호층 페이스트의 점도를 용이하게 조절하여 상기 세라믹 기판층 및/또는 상기 발열전극층 상에 상기 보호층 페이스트를 적층하는 과정을 용이하게 구현할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, before providing the protective layer, preparing the third composition by mixing Si 3 N 4 , MoO 3 , and glass split; and adding and mixing a binder and a dispersant to the third composition to prepare the protective layer paste. Specifically, in order to provide the protective layer, the third composition may be prepared by mixing Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit, and the protective layer paste may be prepared by adding the prepared binder and dispersant. Before providing the protective layer as described above, mixing Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit to prepare the third composition; and adding and mixing a binder and a dispersant to the third composition to prepare the protective layer paste, thereby easily adjusting the viscosity of the protective layer paste to form the protective layer paste on the ceramic substrate layer and/or the heating electrode layer. The process of laminating the protective layer paste can be easily implemented.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 및 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 상기 바인더 및/또는 분산제는 각각 동일하거나 상이한 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 및 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 사용되는 상기 바인더 및/또는 분산제를 조절함으로써 상기 보호층과 상기 발열전극층의 물성을 각각 조절할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the binder and/or dispersant may be the same or different in the step of manufacturing the heating electrode layer paste and the step of manufacturing the protective layer paste, respectively. As described above, the physical properties of the protective layer and the heating electrode layer can be adjusted by adjusting the binder and/or dispersant used in the step of preparing the heating electrode layer paste and the step of preparing the protective layer paste, respectively.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바인더는 에틸 셀룰로오스계 바인더일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 바인더는 에틸 셀룰로오스계 바인더로 사용함으로써, 상기 발열전극층 페이스트, 상기 보호층 페이스트 및/또는 상기 연결전극층 페이스트의 점도를 조절하여 용이하게 도포할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder may be an ethyl cellulose-based binder. As described above, by using an ethyl cellulose-based binder, the binder can be easily applied by controlling the viscosity of the heating electrode layer paste, the protective layer paste, and/or the connecting electrode layer paste.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바인더는 α-터핀올 및 에틸셀룰로오스를 포함하는 혼합물일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 바인더가 α-터핀올 및 에틸셀룰로오스를 포함하는 혼합물인 것으로 선택함으로써, 상기 보호층 페이스트과 상기 발열전극층 페이스트의 점도를 조절할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder may be a mixture containing α-terpinol and ethylcellulose. As described above, by selecting the binder as a mixture containing α-terpineol and ethylcellulose, the viscosity of the protective layer paste and the heating electrode layer paste can be adjusted.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 바인더에서 α-터핀올의 함량은 에틸셀룰로오스 100 중량부에 대하여 800 중량부 이상 1000 중량부 이하를 포함하는 혼합물일 수 있다. 구체적으로 상기 바인더에서 α-터핀올의 함량은 에틸셀룰로오스 100 중량부에 대하여 810 중량부 이상 990 중량부 이하, 820 중량부 이상 980 중량부 이하, 830 중량부 이상 970 중량부 이하, 840 중량부 이상 960 중량부 이하, 850 중량부 이상 950 중량부 이하, 860 중량부 이상 940 중량부 이하, 870 중량부 이상 930 중량부 이하, 880 중량부 이상 920 중량부 이하 또는 890 중량부 이상 910 중량부 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 바인더에서 α-터핀올의 함량은 에틸셀룰로오스 100 중량부에 대하여 900 중량부인 것이 바람직하다, 상술한 것과 같이 상기 바인더에서 α-터핀올의 함량을 조절함으로써, 상기 보호층 페이스트과 상기 발열전극층 페이스트의 점도를 조절할 수 있으며, 상기 바인더에 의하여 상기 보호층 및 발열전극층의 물성의 개질을 방지할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the content of α-terpineol in the binder may be a mixture containing 800 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of ethylcellulose. Specifically, the content of α-terpineol in the binder is 810 parts by weight or more and 990 parts by weight or less, 820 parts by weight or more and 980 parts by weight or less, 830 parts by weight or more and 970 parts by weight or less, and 840 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of ethylcellulose. Can be 960 parts by weight or less, 850 parts by weight or more but 950 parts by weight or less, 860 parts by weight or more but 940 parts by weight or less, 870 parts by weight or more and 930 parts by weight or less, 880 parts by weight or more and 920 parts by weight or less, or 890 parts by weight or more and 910 parts by weight or less. there is. More specifically, the content of α-terpineol in the binder is preferably 900 parts by weight based on 100 parts by weight of ethylcellulose. By adjusting the content of α-terpineol in the binder as described above, the protective layer paste and the heat generation The viscosity of the electrode layer paste can be adjusted, and modification of the physical properties of the protective layer and the heating electrode layer can be prevented by the binder.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분산제는 습윤분산제인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 분산제는 BYK社의 PS2 제품을 사용하는 것일 수 있으나, 당업계에서 상기 파우더를 분산성을 향상시킬 수 있는 것이라면 제한없이 이용할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 분산제를 사용하고, 상기 분산제를 습윤분산제인 것으로 사용함으로써, 상기 파우더가 페이스트 내에서 고르게 분산될 수 있도록 하여 보관안정성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the dispersant may be a wet dispersant. Specifically, the dispersant may be BYK's PS2 product, but any product in the industry that can improve the dispersibility of the powder can be used without limitation. By using the dispersant as described above and using the dispersant as a wet dispersant, the powder can be evenly dispersed within the paste and storage stability can be improved.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 조성물을 제조하는 단계 또는 상기 제3 조성물을 제조하는 단계에서 혼합하는 단계는 볼밀을 이용한 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 제2 조성물을 제조하는 단계 또는 상기 제3 조성물을 제조하는 단계에서 혼합하는 단계를 볼밀(ball-mill)로 수행함으로써, 상기 제2 조성물 및 상기 제3 조성물을 고르게 혼합시킬 수 있으며, 상기 제2 조성물 및 상기 제3 조성물에 포함된 파우더의 입자크기를 균일하게 구현할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the mixing step in the step of preparing the second composition or the step of preparing the third composition may be performed using a ball mill. As described above, by performing the mixing step in the step of preparing the second composition or the step of preparing the third composition using a ball mill, the second composition and the third composition can be evenly mixed. And, the particle size of the powder contained in the second composition and the third composition can be realized uniformly.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 조성물을 제조하는 단계 또는 상기 제3 조성물을 제조하는 단계에서 볼밀은 100 rpm 이상 200 rpm 이하의 속도로 12 시간 이상 36 시간 이하 동안 수행한 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 조성물을 제조하는 단계 또는 상기 제3 조성물을 제조하는 단계에서 볼밀은 110 rpm 이상 190 rpm 이하, 120 rpm 이상 180 rpm 이하, 130 rpm 이상 170 rpm 이하, 140 rpm 이상 160 rpm 이하의 속도로 수행하며, 시간은 14 시간 이상 34 시간 이하, 16 시간 이상 32 시간 이하, 18 시간 이상 30 시간 이하, 20 시간 이상 28 시간 이하, 22 시간 이상 26 시간 이하로 수행되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 조성물을 제조하는 단계 또는 상기 제3 조성물을 제조하는 단계에서 볼밀은 150 rpm의 속도로 24 시간 동안 수행한 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 제2 조성물을 제조하는 단계 또는 상기 제3 조성물을 제조하는 단계에서 볼밀의 속도 및 시간을 수행함으로써, 상기 제2 조성물 및 상기 제3 조성물을 고르게 혼합시킬 수 있으며, 상기 제2 조성물 및 상기 제3 조성물에 포함된 파우더의 입자크기를 균일하게 구현할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in the step of preparing the second composition or the step of preparing the third composition, the ball mill may be performed at a speed of 100 rpm or more and 200 rpm or less for 12 hours or more and 36 hours or less. . Specifically, in the step of preparing the second composition or the step of preparing the third composition, the ball mill is used at 110 rpm or more and 190 rpm or less, 120 rpm or more and 180 rpm or less, 130 rpm or more and 170 rpm or less, and 140 rpm or more and 160 rpm or less. It is performed at a speed, and the time may be 14 hours to 34 hours, 16 hours to 32 hours, 18 hours to 30 hours, 20 hours to 28 hours, or 22 hours to 26 hours. More specifically, in the step of preparing the second composition or the step of preparing the third composition, the ball mill is preferably performed at a speed of 150 rpm for 24 hours. As described above, by performing the speed and time of the ball mill in the step of preparing the second composition or the step of preparing the third composition, the second composition and the third composition can be evenly mixed, and the second composition The particle size of the composition and the powder contained in the third composition can be realized uniformly.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 또는 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 혼합하는 것은 3-롤밀을 이용한 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 또는 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서의 혼합을 3-롤밀로 수행함으로써, 상기 발열전극층 페이스트 및 상기 보호층 페이스트의 분산성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, mixing in the step of manufacturing the heating electrode layer paste or the step of manufacturing the protective layer paste may be performed using a 3-roll mill. As described above, mixing in the step of preparing the heating electrode layer paste or the step of preparing the protective layer paste is performed using a 3-roll mill, thereby improving the dispersibility of the heating electrode layer paste and the protective layer paste.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 또는 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 3-롤밀은 200 rpm 이상 400 rpm 이하의 속도로 5 분 이상 30 분 이하 동안 수행한 것일 수 있다. 구체적으로 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 또는 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 3-롤밀의 속도는 210 rpm 이상 390 rpm 이하, 220 rpm 이상 380 rpm 이하, 230 rpm 이상 370 rpm 이하, 240 rpm 이상 360 rpm 이하, 250 rpm 이상 350 rpm 이하, 260 rpm 이상 340 rpm 이하, 270 rpm 이상 330 rpm 이하, 280 rpm 이상 320 rpm 이하, 290 rpm 이상 310 rpm 이하로 수행되는 것일 수 있으며, 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 또는 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 3-롤밀의 수행 시간은 6 분 이상 29 분 이하, 7 분 이상 28 분 이하, 8 분 이상 27 분 이하, 9 분 이상 26 분 이하, 10 분 이상 25 분 이하, 11 분 이상 24 분 이하, 12 분 이상 23 분 이하, 13 분 이상 22 분 이하 또는 14 분 이상 20 분 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 또는 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 3-롤밀은 300 rpm의 속도로 15 분 동안 수행한 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계 또는 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계에서 3-롤밀을 수행하는 속도 및 시간을 조절함으로써, 상기 발열전극층 페이스트 및 상기 보호층 페이스트의 분산성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step of manufacturing the heating electrode layer paste or the step of manufacturing the protective layer paste, the 3-roll mill is performed at a speed of 200 rpm or more and 400 rpm or less for 5 minutes or more and 30 minutes or less. You can. Specifically, in the step of manufacturing the heating electrode layer paste or the step of manufacturing the protective layer paste, the speed of the 3-roll mill is 210 rpm or more and 390 rpm or less, 220 rpm or more and 380 rpm or less, 230 rpm or more and 370 rpm or less, and 240 rpm or more. It may be performed at 360 rpm or less, 250 rpm or more and 350 rpm or less, 260 rpm or more and 340 rpm or less, 270 rpm or more and 330 rpm or less, 280 rpm or more and 320 rpm or less, and 290 rpm and less than 310 rpm, and the heating electrode layer paste In the manufacturing step or the step of manufacturing the protective layer paste, the performance time of the 3-roll mill is 6 minutes or more and 29 minutes or less, 7 minutes or more and 28 minutes or less, 8 minutes or more and 27 minutes or less, 9 minutes or more and 26 minutes or less, and 10 minutes. It may be from 25 minutes to 25 minutes, from 11 minutes to 24 minutes, from 12 minutes to 23 minutes, from 13 minutes to 22 minutes, or from 14 minutes to 20 minutes. More specifically, in the step of preparing the heating electrode layer paste or the step of preparing the protective layer paste, the 3-roll mill is preferably performed at a speed of 300 rpm for 15 minutes. As described above, by controlling the speed and time of performing the 3-roll mill in the step of manufacturing the heating electrode layer paste or the step of manufacturing the protective layer paste, the dispersibility of the heating electrode layer paste and the protective layer paste can be improved. You can.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 미리 정해진 패턴은 S 형태를 갖는 것일 수 있으며, 상기 패턴의 폭과 두께는 각각 200 ㎛ 이상 400 ㎛ 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 미리 정해진 패턴은 S 형태를 갖는 것일 수 있으며, 상기 패턴의 폭과 두께는 각각 210 ㎛ 이상 390 ㎛ 이하, 220 ㎛ 이상 380 ㎛ 이하, 230 ㎛ 이상 370 ㎛ 이하, 240 ㎛ 이상 360 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이상 350 ㎛ 이하, 260 ㎛ 이상 340 ㎛ 이하, 270 ㎛ 이상 330 ㎛ 이하, 280 ㎛ 이상 320 ㎛ 이하 또는 290 ㎛ 이상 310 ㎛ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 미리 정해진 패턴은 S 형태를 갖는 것일 수 있으며, 상기 패턴의 폭과 두께는 각각 300 ㎛인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the predetermined pattern may have an S shape, and the width and thickness of the pattern may be 200 ㎛ or more and 400 ㎛ or less, respectively. Specifically, the predetermined pattern may have an S shape, and the width and thickness of the pattern are respectively 210 ㎛ or more and 390 ㎛ or less, 220 ㎛ or more and 380 ㎛ or less, 230 ㎛ or more and 370 ㎛ or less, and 240 ㎛ or more and 360 ㎛ or less. , 250 μm or more and 350 μm or less, 260 μm or more and 340 μm or less, 270 μm or more and 330 μm or less, 280 μm or more and 320 μm or less, or 290 μm or more and 310 μm or less. More specifically, the predetermined pattern may have an S shape, and the width and thickness of the pattern may each be 300 ㎛.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열전극층의 패턴을 나타낸 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 미리 정해진 패턴은 상기 도 4와 같이 S 형태를 갖을 수 있으나, 반도체를 제조하는 과정에서 가열대상의 형태에 따라 열전달 효율을 향상시키기 위하여 다양한 형태가 적용될 수 있다.Figure 4 is a schematic diagram showing the pattern of a heating electrode layer according to an exemplary embodiment of the present invention. The predetermined pattern may have an S shape as shown in FIG. 4, but various shapes may be applied to improve heat transfer efficiency depending on the shape of the object to be heated during the semiconductor manufacturing process.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열전극층을 구비하는 단계에서 소결하는 조건은 700 ℃ 이상 900 ℃ 이하로 1 분 이상 20 분 이하 동안 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 발열전극층을 구비하는 단계에서 소결하는 온도는 710 ℃ 이상 890 ℃ 이하, 720 ℃ 이상 880 ℃ 이하, 730 ℃ 이상 870 ℃ 이하, 740 ℃ 이상 860 ℃ 이하, 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 760 ℃ 이상 840 ℃ 이하, 770 ℃ 이상 830 ℃ 이하, 780 ℃ 이상 820 ℃ 이하 또는 790 ℃ 이상 810 ℃ 이하로 수행되며, 소결하는 시간은 2 분 이상 19 분 이하, 3 분 이상 18 분 이하, 4 분 이상 17 분 이하, 5 분 이상 16 분 이하, 6 분 이상 15 분 이하, 7 분 이상 14 분 이하, 8 분 이상 13 분 이하, 9 분 이상 12 분 이하 또는 10 분 이상 11 분 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 발열전극층을 구비하는 단계에서 소결하는 조건을 조절함으로써, 상기 발열전극층의 소결효율을 향상시키며 균열을 방지할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the sintering conditions in the step of providing the heating electrode layer may be performed at 700 ° C. or higher and 900 ° C. or lower for 1 minute or more and 20 minutes or less. Specifically, the sintering temperature in the step of providing the heating electrode layer is 710 ℃ or more and 890 ℃ or less, 720 ℃ or more and 880 ℃ or less, 730 ℃ or more and 870 ℃ or less, 740 ℃ or more and 860 ℃ or less, 750 ℃ or more and 850 ℃ or less, 760 ℃ or more. It is carried out at ℃ above 840 ℃, above 770 ℃ but below 830 ℃, above 780 ℃ but below 820 ℃, or above 790 ℃ but below 810 ℃, and the sintering time is not less than 2 minutes but not more than 19 minutes, not less than 3 minutes but not more than 18 minutes, and 4 minutes. It may be from 17 minutes to 17 minutes, from 5 minutes to 16 minutes, from 6 minutes to 15 minutes, from 7 minutes to 14 minutes, from 8 minutes to 13 minutes, from 9 minutes to 12 minutes, or from 10 minutes to 11 minutes. By adjusting the sintering conditions in the step of providing the heating electrode layer within the above-mentioned range, the sintering efficiency of the heating electrode layer can be improved and cracking can be prevented.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 보호층을 구비하는 단계에서 소결하는 조건은 750 ℃ 이상 950 ℃ 이하로 20 분 이상 40 분 이하 동안 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 보호층을 구비하는 단계에서 소결하는 온도는 760 ℃ 이상 940 ℃ 이하, 770 ℃ 이상 930 ℃ 이하, 780 ℃ 이상 920 ℃ 이하, 790 ℃ 이상 910 ℃ 이하, 800 ℃ 이상 900 ℃ 이하, 810 ℃ 이상 890 ℃ 이하, 820 ℃ 이상 880 ℃ 이하, 830 ℃ 이상 870 ℃ 이하 또는 840 ℃ 이상 860 ℃ 이하일 수 있으며, 소결 시간은 21 분 이상 39 분 이하, 22 분 이상 38 분 이하, 23 분 이상 37 분 이하, 24 분 이상 36 분 이하, 25 분 이상 35 분 이하, 26 분 이상 34 분 이하, 27 분 이상 33 분 이하, 28 분 이상 32 분 이하 또는 29 분 이상 31 분 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 보호층을 구비하는 단계에서 소결하는 조건을 조절함으로써, 상기 보호층의 소결효율을 향상시키며 균열을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sintering conditions in the step of providing the protective layer may be performed at 750 ° C. or higher and 950 ° C. or lower for 20 minutes or more and 40 minutes or less. Specifically, the sintering temperature in the step of providing the protective layer is 760 ℃ or more and 940 ℃ or less, 770 ℃ or more and 930 ℃ or less, 780 ℃ or more and 920 ℃ or less, 790 ℃ or more and 910 ℃ or less, 800 ℃ or more and 900 ℃ or less, 810 It can be ℃ above 890 ℃, above 820 ℃ but below 880 ℃, above 830 ℃ but below 870 ℃, or above 840 ℃ but below 860 ℃, sintering time is not less than 21 minutes but not more than 39 minutes, not less than 22 minutes but not more than 38 minutes, not less than 23 minutes but not more than 37 minutes. minutes or less, 24 minutes to 36 minutes, 25 minutes to 35 minutes, 26 minutes to 34 minutes, 27 minutes to 33 minutes, 28 minutes to 32 minutes, or 29 minutes to 31 minutes. By adjusting the sintering conditions in the step of providing the protective layer within the above-mentioned range, the sintering efficiency of the protective layer can be improved and cracking can be prevented.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 연결전극층을 구비하는 단계는 Ag를 포함하는 연결전극층 페이스트를 제조하는 단계; 및 상기 연결전극층 페이스트를 상기 노출된 발열전극층에 적층 및 소결하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 연결전극층은 Ag 재질을 이용하여 형성할 수 있다. 상술한 것과 같이, 상기 연결전극층을 구비하는 단계를 Ag를 포함하는 연결전극층 페이스트를 제조하는 단계; 및 상기 연결전극층 페이스트를 상기 노출된 발열전극층에 적층 및 소결하는 단계로 구현하거나 상기 Ag 재질을 이용하여 구현함으로써, 외부 회로와 연결 부위에서 연결 저항을 최소화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, providing the connection electrode layer includes manufacturing a connection electrode layer paste containing Ag; And it may further include the step of laminating and sintering the connection electrode layer paste on the exposed heating electrode layer. Meanwhile, according to an exemplary embodiment of the present invention, the connection electrode layer can be formed using Ag material. As described above, providing the connection electrode layer includes manufacturing a connection electrode layer paste containing Ag; And by implementing the step of laminating and sintering the connection electrode layer paste on the exposed heating electrode layer or using the Ag material, connection resistance at the connection area with the external circuit can be minimized.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 연결전극층을 구비하는 단계에서 소결하는 조건은 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하로 30 분 이상 120 분 이하 동안 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 연결전극층을 구비하는 단계에서 소결하는 온도는 460 ℃ 이상 640 ℃ 이하, 470 ℃ 이상 630 ℃ 이하, 480 ℃ 이상 620 ℃ 이하, 490 ℃ 이상 610 ℃ 이하, 500 ℃ 이상 600 ℃ 이하, 510 ℃ 이상 590 ℃ 이하, 520 ℃ 이상 580 ℃ 이하, 530 ℃ 이상 570 ℃ 이하 또는 540 ℃ 이상 560 ℃ 이하로 수행되며, 소결 시간은 40 분 이상 100 분 이하, 50 분 이상 80 분 이하 또는 60 분 이상 70 분 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 연결전극층을 구비하는 단계에서 소결하는 조건은 550 ℃로 60 분 동안 수행되는 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 연결전극층을 구비하는 단계에서 소결하는 조건을 조절함으로써, 상기 연결전극층을 용이하게 형성할 수 있으며, 상기 연결전극층의 크랙을 방지하고 상기 연결전극층과 상기 발열전극층의 접합력을 향상시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the sintering conditions in the step of providing the connection electrode layer may be performed at 450°C or more and 650°C or less for 30 minutes or more and 120 minutes or less. Specifically, the sintering temperature in the step of providing the connection electrode layer is 460 ℃ or more and 640 ℃ or less, 470 ℃ or more and 630 ℃ or less, 480 ℃ or more and 620 ℃ or less, 490 ℃ or more and 610 ℃ or less, 500 ℃ or more and 600 ℃ or less, 510 ℃ or more. It is carried out not less than ℃ 590 ℃, not less than 520 ℃ but not more than 580 ℃, not less than 530 ℃ but not more than 570 ℃, or not less than 540 ℃ but not more than 560 ℃, the sintering time is not less than 40 minutes but not more than 100 minutes, not less than 50 minutes but not more than 80 minutes or not more than 60 minutes. It may be less than 70 minutes. More specifically, the sintering conditions in the step of providing the connection electrode layer are preferably performed at 550° C. for 60 minutes. By adjusting the sintering conditions in the step of providing the connection electrode layer within the above-mentioned range, the connection electrode layer can be easily formed, cracking of the connection electrode layer can be prevented, and bonding strength between the connection electrode layer and the heating electrode layer can be improved. You can.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of this specification are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
실시예Example
Ag 파우더과 Pd 파우더의 중량비가 8 : 2로 배합된 파우더에 MoO3를 9 : 1로 볼밀(ball-mill) 150rpm 및 24 시간 조건으로 혼합하여 제2 조성물을 제조하고, 상기 제2 조성물과 α-터핀올 및 에틸셀룰로오스의 중량비가 9:1인 바인더의 중량비를 6:4로 하여 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 분산제(BYK社의 PS2 제품) 0.1 중량부를 첨가한 후 300 rpm 및 15분 동안 3-롤-밀(3-roll-mill)을 이용하여 균일한 점도의 발열전극층 페이스트를 제조하였다.A second composition was prepared by mixing Ag powder and Pd powder at a weight ratio of 8:2 with MoO 3 at a ratio of 9:1 using a ball mill at 150 rpm for 24 hours, and mixing the second composition and α- A mixture was prepared by mixing a binder with a weight ratio of terpinol and ethylcellulose of 9:1 at a weight ratio of 6:4, and 0.1 part by weight of a dispersant (PS2 product from BYK) was added to 100 parts by weight of the mixture, followed by 300 parts by weight. A heating electrode layer paste of uniform viscosity was prepared using a 3-roll-mill at rpm and 15 minutes.
Si3N4 파우더 및 MoO3 파우더의 중량비를 9:1로 하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물과 ZnO-PbO-Al2O3-SiO2 계 글라스프릿 파우더의 중량비가 3:7로 하여 볼밀 150rpm 및 24 시간 조건으로 혼합하여 제3 조성물을 제조하고, 상기 제3 조성물과 α-터핀올 및 에틸셀룰로오스의 중량비가 9:1인 바인더의 중량비를 6:4로 하여 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 분산제(BYK社의 PS2 제품) 0.1 중량부를 첨가한 후 300 rpm 및 15분 동안 3-롤-밀(3-roll-mill)을 이용하여 균일한 점도의 보호층 페이스트를 제조하였다.A mixture was prepared with the weight ratio of Si 3 N 4 powder and MoO 3 powder at 9:1, and the weight ratio of the mixture and ZnO-PbO-Al 2 O 3 -SiO 2 -based glasssprit powder was set at 3:7 and ball milled at 150 rpm. and mixing under 24-hour conditions to prepare a third composition, and mixing the third composition with a binder having a weight ratio of α-terpinol and ethylcellulose of 9:1 at a weight ratio of 6:4 to prepare a mixture. After adding 0.1 parts by weight of dispersant (PS2 product from BYK) to 100 parts by weight of the mixture, prepare a protective layer paste of uniform viscosity using a 3-roll-mill at 300 rpm for 15 minutes. did.
이후, Si3N4 재질의 세라믹 기판층 상에 S형의 미리 정해진 패턴으로 상기 발열전극층 페이스트를 스크린 프린팅 방법으로 적층하고 800 ℃ 에서 10 분 간 소결하여 발열전극층을 형성하였다.Thereafter, the heating electrode layer paste was laminated in an S-shaped predetermined pattern on a ceramic substrate layer made of Si 3 N 4 using a screen printing method and sintered at 800° C. for 10 minutes to form a heating electrode layer.
상기 미리 정해진 패턴으로 구비된 발열전극층 중 말단부분 일부가 외부로 노출되도록 상기 보호층 페이스트를 스크린 프린팅 방법으로 적층하고 850 ℃ 에서 30 분 간 소결하여 보호층을 형성하였다.The protective layer paste was laminated using a screen printing method so that a portion of the terminal portion of the heating electrode layer provided in the predetermined pattern was exposed to the outside and sintered at 850° C. for 30 minutes to form a protective layer.
상기 외부로 노출된 발열전극층 중 말단부분 일부에 Ag 을 포함하는 연결전극층 페이스트를 스크린 프린팅 방법으로 적층하고 550 ℃ 에서 60 분 간 소결시켜 연결전극을 형성하여 반도체 히터 소자를 제조하였다.A connection electrode layer paste containing Ag was laminated on a portion of the terminal portion of the externally exposed heating electrode layer using a screen printing method and sintered at 550° C. for 60 minutes to form a connection electrode, thereby manufacturing a semiconductor heater element.
상기 실시예에 의하여 제조된 반도체 히터 소자에 전류를 가하여 구동한 결과 각 층간의 접합력이 향상되어 각 층이 분리되지 않은 것을 확인하였으며, 상기 각 층이 파손되거나 분리되지 않은 것을 확인하였다.As a result of applying current to the semiconductor heater element manufactured according to the above example and driving it, it was confirmed that the adhesion between each layer was improved and each layer was not separated, and it was confirmed that each layer was not damaged or separated.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described in terms of limited embodiments in the above, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the patent claims described below will be understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equality.
10: 세라믹 기판층
30: 발열전극층
50: 보호층
70: 연결전극층
100: 반도체 히터 소자
S10: 세라믹 기판층 구비 단계
S30: 발열전극층 구비 단계
S50: 보호층 구비 단계
S70: 연결전극층 구비 단계10: Ceramic substrate layer
30: Heating electrode layer
50: protective layer
70: Connection electrode layer
100: semiconductor heater element
S10: Ceramic substrate layer provision step
S30: Heating electrode layer preparation step
S50: protective layer preparation step
S70: Connection electrode layer preparation step
Claims (12)
상기 세라믹 기판층의 일면에 구비되며, Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물의 소결체인 발열전극층; 및
상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 발열전극층의 일면에 구비되고 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물의 소결체인 보호층을 포함하는 반도체 히터 소자.A ceramic substrate layer that is a sintered body of the first composition containing Si 3 N 4 ;
A heating electrode layer provided on one side of the ceramic substrate layer and being a sintered body of a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 ; and
A semiconductor heater element comprising a protective layer provided on one side of the heating electrode layer, which is opposite to the side on which the ceramic substrate layer is provided, and being a sintered body of a third composition containing Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit.
상기 제2 조성물에서 상기 Ag의 함량은 상기 Pd 100 중량부에 대하여 300 중량부 이상 500 중량부 이하인 것이며,
상기 제2 조성물에서 상기 Ag 와 Pd의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 800 중량부 이상 1000 중량부 이하인 것인 반도체 히터 소자.In claim 1,
The content of Ag in the second composition is 300 parts by weight to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of Pd,
A semiconductor heater element wherein the content of Ag and Pd in the second composition is 800 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of MoO 3 .
상기 제3 조성물에서 상기 Si3N4의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 800 중량부 이상 1000 중량부 이하이며,
상기 제3 조성물에서 상기 글라스프릿의 함량은 상기 MoO3 100 중량부에 대하여 2000 중량부 이상 3000 중량부 이하인 것인 반도체 히터 소자.In claim 1,
The content of Si 3 N 4 in the third composition is 800 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of MoO 3 ,
A semiconductor heater element in which the content of the glass frit in the third composition is 2000 parts by weight or more and 3000 parts by weight or less based on 100 parts by weight of MoO 3 .
상기 글라스프릿은 ZnO, PbO, Al2O3, SiO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것인 반도체 히터 소자.In claim 1,
The glass frit is a semiconductor heater element selected from the group consisting of ZnO, PbO, Al 2 O 3 , SiO 2 , and combinations thereof.
상기 세라믹 기판층과 상기 보호층은 상기 발열전극층을 밀봉하도록 구비되며,
상기 발열전극층에 연결되어 외부로 노출되도록 구비되는 연결전극층을 더 포함하는 것인 반도체 히터 소자.In claim 1,
The ceramic substrate layer and the protective layer are provided to seal the heating electrode layer,
A semiconductor heater element further comprising a connection electrode layer connected to the heating electrode layer and exposed to the outside.
상기 발열전극층의 재질은 Ag인 것인 반도체 히터 소자.In claim 6,
A semiconductor heater element wherein the heating electrode layer is made of Ag.
상기 세라믹 기판층의 일면에 Ag, Pd 및 MoO3를 포함하는 제2 조성물을 포함하는 발열전극층 페이스트를 미리 정해진 패턴으로 적층하고 소결하여 발열전극층을 구비하는 단계; 및
상기 세라믹 기판층이 구비된 면의 반대면인 상기 전극층의 일면에 Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 포함하는 제3 조성물을 포함하는 보호층 페이스트를 적층 및 소결하여 보호층을 구비하는 단계;를 포함하는 반도체 히터 소자의 제조방법.Providing a ceramic substrate layer that is a sintered body of a first composition containing Si 3 N 4 ;
providing a heating electrode layer by laminating and sintering a heating electrode layer paste containing a second composition containing Ag, Pd, and MoO 3 on one surface of the ceramic substrate layer in a predetermined pattern; and
A step of providing a protective layer by laminating and sintering a protective layer paste containing a third composition including Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit on one side of the electrode layer, which is the opposite side of the side on which the ceramic substrate layer is provided. A method of manufacturing a semiconductor heater element comprising;
상기 보호층을 구비하는 단계는 상기 발열전극층 일부가 외부로 노출되도록 상기 보호층 페이스트를 적층 및 소결하는 것인 반도체 히터 소자의 제조방법.In claim 8,
The step of providing the protective layer includes stacking and sintering the protective layer paste so that a portion of the heating electrode layer is exposed to the outside.
상기 보호층을 구비하는 단계 이후,
상기 노출된 발열전극층에 연결전극층을 구비하는 단계를 더 포함하는 것인 반도체 히터 소자의 제조방법.In claim 9,
After the step of providing the protective layer,
A method of manufacturing a semiconductor heater element further comprising providing a connection electrode layer on the exposed heating electrode layer.
상기 발열전극층을 구비하는 단계 이전에,
Ag, Pd 및 MoO3를 혼합하여 상기 제2 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 제2 조성물에 바인더 및 분산제를 첨가하고 혼합하여 상기 발열전극층 페이스트를 제조하는 단계;를 더 포함하는 것인 반도체 히터 소자의 제조방법.In claim 8,
Before providing the heating electrode layer,
Preparing the second composition by mixing Ag, Pd, and MoO 3 ; and
A method of manufacturing a semiconductor heater element further comprising adding and mixing a binder and a dispersant to the second composition to prepare the heating electrode layer paste.
상기 보호층을 구비하는 단계 이전에,
Si3N4, MoO3 및 글라스프릿을 혼합하여 상기 제3 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 제3 조성물에 바인더 및 분산제를 첨가하고 혼합하여 상기 보호층 페이스트를 제조하는 단계;를 더 포함하는 것인 반도체 히터 소자의 제조방법.
In claim 8,
Before providing the protective layer,
Preparing the third composition by mixing Si 3 N 4 , MoO 3 and glass frit; and
A method of manufacturing a semiconductor heater element further comprising adding and mixing a binder and a dispersant to the third composition to prepare the protective layer paste.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |