KR920002589B1 - 금속 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법 - Google Patents
금속 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR920002589B1 KR920002589B1 KR1019900004318A KR900004318A KR920002589B1 KR 920002589 B1 KR920002589 B1 KR 920002589B1 KR 1019900004318 A KR1019900004318 A KR 1019900004318A KR 900004318 A KR900004318 A KR 900004318A KR 920002589 B1 KR920002589 B1 KR 920002589B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal
- ceramic
- ceramic package
- partial pressure
- paste
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 claims description 7
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 8
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 abstract description 3
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 abstract description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 abstract description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 abstract description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N Butylbenzyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical compound CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000001226 reprecipitation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
- C04B41/5133—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal with a composition mainly composed of one or more of the refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/88—Metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/4867—Applying pastes or inks, e.g. screen printing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00844—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 세라믹 그린시트상에 금속층을 인쇄하는 세라믹 팩키지의 개략 사시도.
제2도는 세라믹 팩키지의 소결온도에 따른 표면저항의 변화를 나타낸 그래프.
본 발명은 세라믹 그린시트상에 금속 인쇄하여 세라믹과 동시 소성하여 금속화하는데 있어서, 미세한 금속분말과 굵은 금속분말의 혼합 분말을 조절된 산소 분압하에서 예비 열처리하여 이를 페이스트화 하여 인쇄 및 동시 소성하여 금속 인쇄된 세라믹 팩키지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
좀더 상세히 설명하면, 본 발명은 비교적 미세한 금속분말(입경 : 0.5~1.5㎛)과 굵은 금속분말(입경 : 2~5㎛)을 혼합한 혼합 금속분말을 100℃~1400℃의 온도를 갖는 로내에서 수소, 질소의 혼합비 및 가습온도로 조절된 1×10-9~1×10-50atm의 산소 분압하에서 예비 열처리를 하여 금속분말 표면에 산화물층을 형성시켜준 후 이를 결합제 및 아세테이트계 고비점 용매와 함께 3롤 믹서에서 페이스트화하여 이를 인쇄한 후 동시 소성하여 금속 인쇄된 세라믹 팩키지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 세라믹 금속의 동시 소결은 가습 수소 질소 혼합 가스 분위기 중에서 행하여지게 되는데 이때 수소, 질소 가스의 혼합비 및 가습된 혼합가스의 이슬점(dewpoint)에 따라 로내의 산소분압을 조절할 수 있다.
이와같은 방식에 의해 조절된 산소 분압은 동시 소성 과정중 결합제등의 유기물의 연소 특성 뿐아니라 금속 세라믹의 소결 특성을 좌우하게 된다.
제1도는 종래의 세라믹 그린시트상에 금속층을 인쇄하는 세라믹 팩키지의 개략적인 사시도를 나타낸 것이다.
일반적으로 그린시트는 알루미나 분말에 SiO2, CaO, MgO 등의 유리상 구성성분은 함께 혼합하여 탄화수소계의 합성수지 결합제, 가소제, 용제등을 함께 혼련하여 이를 시트상으로 성형, 건조하여 만든 그린시트(1)의 표면에 텅스텐, 몰리브덴등의 고융점 금속분말을 결합제, 용제등과 함께 혼합하여 만든 금속 페이스트를 인쇄하여 배선(2)을 형성한 후 가습 수소 질소 혼합가스, 500℃~1650℃에서 동시소성을 하여 금속 배선을 형성한다.
이러한 동시 소성 과정중에 조절된 로내의 산소분압에 의해 금속입자의 표면이 산화되어 세라믹에서 생성된 유리상과 젖음(wetting)이 용이해진 유리상은 금속입자간에 형성된 모세관에 의해 금속층으로 이동되며, 이 이동된 유리상은 소결에 따른 금속입자의 재배열, 용해 재석출등의 소결기구에 따라 금속입자의 소결을 촉진한다.
또한 이동된 유리상은 냉각 과정중 고화되어 계면간에 접합강도를 발현키게 된다. 금속과 세라믹의 동시소성에 있어서 금속과 세라믹의 수축율 일치(matching)는 매우 중요해서 수축율이 매우 다른 경우 응력 발생에 의한 계면접합강도 저하, 각 층간의 박리(de-lamination)를 유발시킬 뿐아니라 휨(warpage)을 발생하게 하여 불량의 요인이 된다.
일반적인 페이스트의 경우 수축율 조절을 위하여 금속분말의 입경분포의 조절, 페이스트 중의 고형분의 조절, 첨가물의 첨가 및 적층, 소결조건등을 변화시키려는 시도가 이루어졌다. 미합중국 특허 제4,109,377호(Blazick et al)는 연소시 수축률을 일치시켜 세라믹의 크래킹을 방지하고자 미연소 세라믹층의 최소한 한부분에 금속 및 금속산화물을 1 : 1 내지 9 : 1 비율의 미세혼합물을 패턴화하고(상기 금속은 고전도성을 가지고 있고 열팽창계수가 상기 세라믹과 거의 일치함), 상기 패턴을 건조시키고, 상기 다수의 세라믹층을 2500파운드/in2이상의 압력으로 라미네아팅시키고 비산소 분위기하에서 고온하에 연소시키고, 상기 결과의 적층세라믹을 상온으로 냉각시키는 것으로 구성된 적층세라믹의 제조방법을 제공하고 있다. 상기와 같이 종래의 기술에 의하여 제조된 페이스트는 그 수축율이 로내의 산소분압에 의해 민감하게 좌우되어 유리상의 젖음특성 및 모세관 현상에 의한 이동 특성을 변화시키게 되어 도체의 표면저항, 수축율, 접합강도등의 편차가 커서 로내의 분위기의 엄격한 조절등의 공정관리에 문제점이 있어 왔다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명에서는 비교적 미세한 금속분말과 굵은 금속분말을 혼합하여 입경분포를 조절한 금속 혼합 분말을 사용하여 혼합가스비 및 이슬점을 조절하고 로내의 산소분압을 조절하여 열처리 함으로써 금속 페이스트의 수축율을 조절할 수 있고, 수축율 편차가 적으면서 균일한 표면저항을 갖는 도체배선이 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같이 상기에서 언급된 향상된 특성을 갖는 금속 인쇄된 세라믹 팩키지를 제조하기 위해서, 본 발명에서는 세라믹 그린시트상에 금속 인쇄하여 세라믹과 동시 소성한 금속 인쇄된 세라믹 팩키지를 제조하는데 있어서, 미세한 금속분말과 굵은 금속분말의 혼합 분말을 산소분압 및 이슬점을 조절하면서 예비 열처리 함으로써 페이스트화하여 인쇄한 후 세라믹과 동시 소성하여 금속 인쇄된 세라믹 팩키지를 제조하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 특징을 좀더 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명은 비교적 미세한 금속분말과 굵은 금속분말을 혼합하여 입경분포를 조절한 금속 혼합 분말을 100℃~1400℃의 온도에서 혼합가스비 및 이슬점을 조절하여 로내의 산소분압을 1×10-9~1×10-50atm으로 조절하여 열처리를 하여 주어 금속입자 표면에 산화층을 형성시켜준 후 결합제 및 고비점 용매와 함께 이를 3롤 믹서에서 페이스트화시켜 이를 인쇄후 동시 소성하는 것이다.
상기 미세한 금속분말의 입경은 약 0.5~1.5㎛인 것이 바람직하며, 굵은 금속분말의 입경은 약 2~5㎛인 것이 바람직하다.
종래의 금속인쇄 세라믹 팩키지의 제조방법에 있어서는 조절된 산소 분위기에서 혼합가스비 및 이슬점을 조절하면서 예비 열처리를 하지 않은 반면에 본 발명에서는 약 100℃~1400℃의 온도에서 산소분압을 1×10-9~1×10-50atm으로 조절하여 예비 열처리후 금속입자 표면에 산화층을 형성시켜 줌으로써 산소분압을 임의로 조절할 수 있게 되어 금속입자의 표면 산화 정도를 제어할 수 있으며, 이에 따라 표 1에 나타난 바와같이 수축율의 조절이 가능해질 수 있다.(비교예 a와 실시예 a~c 참조) 즉, 본 발명에서는 금속의 표면 산화 정도를 조절하여 수축율을 조절할 수 있으며, 이는 금속의 표면 산화 정도를 조절함에 따라 유리상의 침투를 제어할 수 있었고, 이에 따라 금속층의 소결 특성을 조절할 수 있는 특성을 갖게 되었다.
열처리 온도 100℃ 이하에서는 금속분말에 부착된 수분의 제거가 어려우므로 곤란하게 되며 금속산화물의 용융온도(예를들어 텅스텐의 경우 WO2의 용융온도 1473℃) 이상에서는 표면에 형성된 금속 산화물이 용융되므로 곤란하다. 그러므로 열처리 온도는 100℃~1400℃의 온도에서 행하여 주는 것이 바람직하다.
단, 텅스텐의 경우 1000℃가 넘는 경우 표면에 형성된 금속산화물에 의해 자체소결이 진행되어 열처리 후 분쇄공정이 필요하게 되므로 1000℃이하에서 열처리를 실시하여 주는 것이 바람직하다.
상기에서 사용된 페이스트 제조용 결합제와 고비점 용매에 대해서는 Matallurgical Transaction Vol. 1, (1970년 3월 1일)의 685~694면에 기재되어 있는 방법과 종류를 사용하였다.
즉, 다음의 경험법칙상의 식을 사용하였고, 결합제 및 고비점 용매는 부틸카르비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate)와
-터피네올(
-terpineol)은 혼합용매에 에틸셀룰로오즈를 용해시켜 점도가 10,000±500cps의 7% 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.
c=a-b 1nD
여기서 c는 금속 100g당 사용되는 결합제와 고비점 용매의 중량 a는 상수(18.65), b는 상수(2.63), D는 사용된 금속의 평균입경(미크론)
본 발명의 방법을 사용하여 금속 인쇄된 세라믹 팩키지를 제조하면 동일한 소결조건하에서 기존의 세라믹 팩키지에 비해 금속층의 표면저항(sheet resistance)의 편차가 현저하게 감소된 배선을 얻을 수 있는데 이는 일반적인 동시 소결에서의 국부적인 표면산화에 의한 불균일한 유리상의 침투를 본 발명의 방법을 사용함으로써 제어하였기 때문이다.
또한 이에 따라 표 2에 나타난 바와같이 동일한 소성 조건하에서의 금속 세라믹의 계면접합강도의 편차가 줄어들게 되어 균일한 물성을 제공할 수 있게 되는 특성을 갖게 되었다(비교예 1~3 및 실시예 1~3 참조).
통상적인 기존의 방법으로 제조된 금속 페이스트를 사용한 경우 동시소성시 로내의 이슬점에 따라 제2도에 도시된 바와같이 금속 페이스트의 소결 수축율이 변화하게 되는데 실지로 로내의 분위기는 정확한 이슬점의 유지가 불가능하여 lot별 소결체의 물성변화가 있게 된다.
제2도에서 곡선 1은 기존의 페이스트를 사용하여 동시 소성후 제조된 세라믹 팩키지의 소결온도에 따른 표면저항의 편차를 나타낸 것이고, 곡선 2는 본 발명의 방법에 따라 제조된 세라믹 팩키지의 소결온도에 따른 표면저항의 편차를 나타낸 것이다. 제2도에서 용이하게 알 수 있듯이 본 발명의 방법을 사용한 경우 표면저항의 변화도 심하지 않은 균일한 표면저항을 나타내었으며 또한 동일온도하에서의 표면저항의 편차도 현저하게 감소된 세라믹 팩키지를 제조할 수 있었다.(비교예 7~12 및 실시예 7~12 참조)
또한 이슬점을 조절하면서 기존의 페이스트를 사용하여 제조한 세라믹 팩키지와 본 발명에 따라 제조한 세라믹 팩키지의 수축율을 측정하였다(표 3참조). 표 3에 나타난 바와같이, 본 발명에서는 각각의 이슬점에서 수축율의 편차가 기존의 세라믹 팩키지의 경우보다 현저하게 감소되어 균일한 수축율의 분포를 갖는 세라믹 팩키지를 제조할 수 있음을 알 수 있다(비교예 4~6 및 실시예 4~6 참조).
상기에서 이미 언급된 바와같이 본 발명의 방법에 따라 제조한 세라믹 팩키지는 기존의 것에 비해 금속표면의 산화정도에 따라 금속 페이스트의 수축율을 조절할 수 있으며, 균일한 표면 저항을 갖는 도체배선을 제공할 수 있고, 동일한 소성 조건하에서 접합강도의 편차가 감소된 소결체를 제공할 수 있으며, 로내의 산소 분압 조절에 따른 수축율의 편차가 적은 금속 페이스트를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기 예들이 본 발명의 범주를 국한시키는 것은 아니다.
[실시예 a~c]
사용된 세라믹 그린시트는 미합중국 특허 제3,518,756호에서의 방법으로 Al2O389wt%, SiO28.25wt%, MgO 1.35wt% 및 CaO 1.43wt%로 구성되며, 여기서 사용된 탄화수소계 합성수지는 폴리비닐부틱랄(상품명 B-76)이고, 가소제로는 브틸벤질프탈레이트와 폴리에틸렌글리콜을 그리고 용제로는 톨루엔을 사용하였다. 그 다음 미세한 텅스텐 분말(입경이 약 1㎛)과 굵은 텅스텐 분말(입경이 약 3㎛)을 중량비로 1 : 3으로 혼합하여 입경분포를 평균 입자크기 2.5㎛로 조절한 혼합 금속분말을 사용하여 가습의 H2/N2분위기에서 산소의 분압을 표 1에 기재된 바와같이 조절하여 800℃에서 예비 열처리하여 전술한 식을 사용하여 3롤믹서에서 금속 페이스트를 제조한 후 인쇄하고, 160℃에서 동시소성하여 세라믹 팩키지를 제조하였다. 그 후 소결체의 수축율을 측정하여 표 1에 함께 기재하였다.
[비교예 a]
상기 실시예 (a)~(c)에서와 동일한 방법으로 세라믹 그린시트를 형성하고 평균입도가 3㎛인 텅스텐 분말을 전술한 경험상의 식을 이용하여 금속 페이스트를 제조한 후 인쇄하여 1600℃에서 동시 소성하여 세라믹 팩키지를 제조하였다.
그 후 소결체의 수축율을 측정하여 표 1에 함께 기재하였다.
[표 1]
[실시예 1~3]
산소분압을 1×10-20atm으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 a와 동일한 방법으로 금속 페이스트를 인쇄한 후 소성조건을 하기 표 2에 기재된 바와같이 변화시켜 세라믹 팩키지를 제조한다. 계면접합강도를 측정하여 표 2에 함께 기재하였다.
[비교예 1~3]
비교예 a와 동일한 방법으로 금속 페이스트를 인쇄한 후 실시예 1~3과 동일한 소성 조건으로 동시 소성하여 세라믹 팩키지를 제조한다. 계면 접합 강도를 측정하여 표 2에 함께 기재하였다.
[표 2]
[실시예 4~6]
산소의 분압을 1×10-20atm으로 조절하고 이슬점을 표 3에 기재된 바와같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 a와 동일한 방법으로 세라믹 팩키지를 제조하였다. 수축율을 측정하여 표 3에 함께 기재하였다.
[비교예 4~6]
이슬점을 표 3에 기재된 바와같이 변화시킨 것을 제외하고는 비교예 a와 동일한 방법으로 세라믹 팩키지를 제조하였다. 수축율을 측정하여 표 3에 함께 기재하였다.
[표 3]
[실시예 7~12]
산소 분압을 1×10-20atm, 이슬점 30℃로 조절한 것을 제외하고는 실시예 a와 동일한 방법으로 텅스텐 금속 페이스트를 제조하여 인쇄한 후 소성 분위기 H2/N2=15/85 소결온도를 1400℃, 1450℃, 1500℃, 1550℃, 1575℃ 및 1600℃로 조절하여 동시 소성후 세라믹 팩키지를 제조하였다. 표면저항을 측정하여 제2도에 도시하였으며 표 4에 그 측정치를 기재하였다.
[비교예 7~12]
비교예(a)의 방법으로 금속(텅스텐)페이스트를 제조한 후 인쇄하고, 그 후 소성 분위기 H2/N2=15/85, 소결온도를 1400℃, 1450℃, 1500℃, 1550℃, 1575℃ 및 1600℃로 조절하여 동시 소성후 세라믹 팩키지를 제조하였다. 표면저항을 측정하여 제2도에 도시하였으며 표 4에 그 측정치를 기재하였다.
[표 4]
Claims (5)
- 세라믹 그린시트상에 금속 인쇄하여 세라믹과 동시 소성으로 금속 인쇄된 세라믹 팩키지를 제조하는데 있어서, 미세한 금속분말과 굵은 금속분말의 혼합 분말을 산소분압 및 이슬점을 조절하면서 예비 열처리함으로써 페이스트화하여 인쇄한 후 세라믹과 동시 소성하는 것을 특징으로 하는 금속 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 미세한 금속분말의 입경이 0.5~1.5㎛이고 상기 굵은 금속분말의 입경이 2~5㎛인 것을 특징으로 하는 금속 인쇄 세라믹 팩키지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산소의 분압 조절범위가 10-9~10-50atm인 것을 특징으로 하는 금속 인쇄 세라믹 팩키지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 예비 열처리 온도범위가 100℃~1400℃인 것을 특징으로 하는 금속 인쇄 세라믹 팩키지의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 예비 열처리 온도가 약 800℃인 것을 특징으로 하는 금속 인쇄 세라믹 팩키지의 제조방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019900004318A KR920002589B1 (ko) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 금속 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법 |
| US07/553,634 US5114642A (en) | 1990-03-30 | 1990-07-18 | Process for producing a metal-screened ceramic package |
| JP2224119A JPH03283452A (ja) | 1990-03-30 | 1990-08-24 | 金属印刷を施したセラミックパッケージの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019900004318A KR920002589B1 (ko) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 금속 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR910017913A KR910017913A (ko) | 1991-11-05 |
| KR920002589B1 true KR920002589B1 (ko) | 1992-03-30 |
Family
ID=19297507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019900004318A KR920002589B1 (ko) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 금속 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5114642A (ko) |
| JP (1) | JPH03283452A (ko) |
| KR (1) | KR920002589B1 (ko) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5465008A (en) * | 1993-10-08 | 1995-11-07 | Stratedge Corporation | Ceramic microelectronics package |
| US5753972A (en) * | 1993-10-08 | 1998-05-19 | Stratedge Corporation | Microelectronics package |
| US5736783A (en) * | 1993-10-08 | 1998-04-07 | Stratedge Corporation. | High frequency microelectronics package |
| US5783113A (en) * | 1997-03-27 | 1998-07-21 | International Business Machines Corporation | Conductive paste for large greensheet screening including high thixotropic agent content |
| US6117367A (en) * | 1998-02-09 | 2000-09-12 | International Business Machines Corporation | Pastes for improved substrate dimensional control |
| US6217821B1 (en) * | 1999-06-02 | 2001-04-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method of forming distortion-free circuits |
| US7056468B2 (en) * | 2000-06-15 | 2006-06-06 | Paratek Microwave, Inc. | Method for producing low-loss tunable ceramic composites with improved breakdown strengths |
| AU2001268428A1 (en) | 2000-06-16 | 2002-01-02 | Paratek Microwave, Inc. | Electronically tunable dielectric composite thick films |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3518756A (en) * | 1967-08-22 | 1970-07-07 | Ibm | Fabrication of multilevel ceramic,microelectronic structures |
| US4109377A (en) * | 1976-02-03 | 1978-08-29 | International Business Machines Corporation | Method for preparing a multilayer ceramic |
| US4234367A (en) * | 1979-03-23 | 1980-11-18 | International Business Machines Corporation | Method of making multilayered glass-ceramic structures having an internal distribution of copper-based conductors |
| JPS59995A (ja) * | 1982-06-16 | 1984-01-06 | 富士通株式会社 | 銅導体多層構造体の製造方法 |
| US4971738A (en) * | 1988-07-18 | 1990-11-20 | International Business Machines Corporation | Enhanced removal of carbon from ceramic substrate laminates |
-
1990
- 1990-03-30 KR KR1019900004318A patent/KR920002589B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-07-18 US US07/553,634 patent/US5114642A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-24 JP JP2224119A patent/JPH03283452A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR910017913A (ko) | 1991-11-05 |
| JPH03283452A (ja) | 1991-12-13 |
| US5114642A (en) | 1992-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3511895B2 (ja) | セラミック多層基板の製造方法 | |
| EP0219807B1 (en) | Low temperature fired ceramics | |
| US4861646A (en) | Co-fired metal-ceramic package | |
| EP0345809B1 (en) | Ceramic laminated circuit substrate, method for making same and use of the substrate | |
| JPH0715101A (ja) | 酸化物セラミック回路基板及びその製造方法 | |
| KR920002589B1 (ko) | 금속 인쇄된 세라믹 팩키지의 제조방법 | |
| JPH107435A (ja) | ガラスセラミック配線基板およびその製造方法 | |
| DE3935471A1 (de) | Keramische stoffzusammensetzung und ihre verwendung | |
| US4726921A (en) | Method for manufacturing low temperature fired ceramics | |
| WO1989001461A1 (en) | Co-sinterable metal-ceramic packages and materials therefor | |
| US5167869A (en) | Gold conductor composition for forming conductor patterns on ceramic based substrates | |
| JPH08274433A (ja) | 銀系導電性ペースト及びそれを用いた多層セラミック回路基板 | |
| JPH0517211A (ja) | 基板材料及び回路基板 | |
| JP3669056B2 (ja) | セラミック多層配線基板の製造方法 | |
| JP3216260B2 (ja) | 低温焼成セラミックス多層基板及びその製造方法 | |
| JP3053454B2 (ja) | 金導体組成物 | |
| JPS62252340A (ja) | ガラス焼結体およびガラスセラミツク焼結体 | |
| JPS61278195A (ja) | 多層回路基板及びその製造方法 | |
| JP3151920B2 (ja) | セラミックス多層基板の製造方法 | |
| JPH05116986A (ja) | 不透明化ガラスおよびこれにより得られた焼結積層セラミツク配線板 | |
| JP3240873B2 (ja) | 低温焼成セラミック誘電体及び低温焼成セラミック多層回路基板 | |
| JPH066038A (ja) | 低温焼成セラミックス多層基板の製造方法 | |
| JPH03183640A (ja) | 抵抗体ペースト及びセラミックス基板 | |
| JP3237266B2 (ja) | 低温焼成セラミックス多層配線基板の製造方法 | |
| JP3372733B2 (ja) | ガラスセラミック焼結体の製造方法および配線基板の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20041231 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |