선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- Table 1은 각 sample의 조성을 나타낸 것이다. Ag 페이스트 제조시 Epoxy 분자량에 따른 거동과 반응성 희석제에 대한 거동을 확인하려고 하였다. 따라서 상대적으로 점도가 낮은 Epikote 828의 경우 분자량인 377이고, 상대적으로 점도가 높은 Epikote 1001의 경우 분자량이 epikote 828의 2배 이상으로, 반응성 희석제를 사용하여 상호 점도를 맞추었으며, 모든 경우 curing agent 와 curing assistant < 각각 첨가하였다.
- 본 연구에서는 Ag 페이스트로부터 제조된 Ag 후막에 대 해서, 사용할 수 있는 특성의 목표치로 비저항의 경우 10-3£2cm 이하, 솔더링 특성의 경우 melting 62Sn/36PbZ 2Ag soldrer 에서 200도 3초간 dipping 후에도 Ag 후막 의 형태를 유지하여야 하며, 접착력의 경우 Wkgf/cm2 이상 등을 목표로 하였다. 따라서, 제조된 Ag후막이 그 목표치에 대해서 어떠한 특성을 나타내는지 조사되었다. Fig.
- 이는 사용 solvent의 휘발이 진행되고, resin의 축합밀도의 상승과 열분해에 기인된 것으로 생각되었다. 본 연구에서는 Ag 페이스트로부터 제조된 Ag 후막에 대 해서, 사용할 수 있는 특성의 목표치로 비저항의 경우 10-3£2cm 이하, 솔더링 특성의 경우 melting 62Sn/36PbZ 2Ag soldrer 에서 200도 3초간 dipping 후에도 Ag 후막 의 형태를 유지하여야 하며, 접착력의 경우 Wkgf/cm2 이상 등을 목표로 하였다. 따라서, 제조된 Ag후막이 그 목표치에 대해서 어떠한 특성을 나타내는지 조사되었다.
- 실장 가능한 solderability의 확보를 통해 생산설 비의 감소 및 고분자와 세라믹의 이종 접합소자 등의 이 점을 갖게 된다. 본 연구에서는 이상과 같은 다양한 용 도로 적용하기 위한 저온 경화형 Ag 페이스트와 후막 의 제조 및 이에 대한 전기적 특성, solderability 특성 그리고 접착력 등의 물성평가를 수행하였다.
제안 방법
- 보고된 자료를 참고하여 62Sn/36Pb/2Ag의 soldei에서 200도。C 3초간 dipping하여 각각의 샘플은 테스트되었다.1,2) 2)Quad Gioup사에서 제조된 막의 수직방향 으로의 접착력을 측정하기 위한 pull tester(SEBASTIAN FIVE-A) 장비를 이용하여 각 시편에 대한 접착력 시험 이 수행되었다.
- 이 그림에서 resin 은 전형적인 pseudo plastic behavior를 나타내고 있다. Ag 분말의 양은 전체 페이스트에서 75 ±1%가 되도록 하였고, 경화제가 없는 상태로 binder와 혼합하였고, 분산제를 투입하였다. 이때의 점도는 80, 000 ±8, 000 cps의 값을 나타내었다.
- 그리고 이것 이외에, 인쇄에 적합한 rheology 를 확보하기 위해 1% 이내의 첨가제를 사용하였다. Binder만을 이용하여 alumina substrate상에서 경화시킨 후, 그 부착 강도는 모두 tape test를 통과하였고, 우수한 도막을 형성하였다. 또한, 1액형 페이스트에 필요한 상온 pot life도 2개월 이상임을 확인하였다.
- Oven에서 용이하게 curing될 수 있는 온도 조건에 근 접한 대표적인 curing 온도에 따른 후막 미세 구조 변 화를 SEM을 이용하여 관찰하였다. 대표적으로 sample A 에서의 경화 온도에 따른 Ag 후막 미세구조는 Fig.
- 건 조 및 경화는 조건별로 convection dry oven을 이용하였 다. 경화가 끝난 각 시편은 정반 상에 게이지 팁이 있는 형태의 두께 측정기(Mitutoyo Corp. Japan model IDF-150)를 사용하여 후막의 두께를 측정하였다. 4-point probe를 이용하여 표면저항을 측정하였다.
- 따라서 상대적으로 점도가 낮은 Epikote 828의 경우 분자량인 377이고, 상대적으로 점도가 높은 Epikote 1001의 경우 분자량이 epikote 828의 2배 이상으로, 반응성 희석제를 사용하여 상호 점도를 맞추었으며, 모든 경우 curing agent 와 curing assistant < 각각 첨가하였다. 그리고 이것 이외에, 인쇄에 적합한 rheology 를 확보하기 위해 1% 이내의 첨가제를 사용하였다. Binder만을 이용하여 alumina substrate상에서 경화시킨 후, 그 부착 강도는 모두 tape test를 통과하였고, 우수한 도막을 형성하였다.
- 이는 분산이 진행될수록 Ag입자 표면을 binder가 둘러 쌓아, 입자간의 interaction이 감소하고, Ag입자를 둘러쌓은 수지간의 interaction 이 rheology에 영향을 주었고, 분산제는 wetting 시간을 감소시키고, 분산되어진 입자표면 에서 전하사이의 반발력으로 분산을 안정화시켰다고 판단되어졌다. 그리고 제조되어진 페이스트의 열적 특성을 즉정하였다. Fig.
- Ag 페이스트 제조시 Epoxy 분자량에 따른 거동과 반응성 희석제에 대한 거동을 확인하려고 하였다. 따라서 상대적으로 점도가 낮은 Epikote 828의 경우 분자량인 377이고, 상대적으로 점도가 높은 Epikote 1001의 경우 분자량이 epikote 828의 2배 이상으로, 반응성 희석제를 사용하여 상호 점도를 맞추었으며, 모든 경우 curing agent 와 curing assistant < 각각 첨가하였다. 그리고 이것 이외에, 인쇄에 적합한 rheology 를 확보하기 위해 1% 이내의 첨가제를 사용하였다.
- Silver powder는 2~4Rm의 flake가 시용되었고, Ag 함량 75%의 페이 스트를 제조하였다. 또한 상온에서의 초기 점도의 두 배 가 되는 시간인 pot life를 연장시키기 위해, 이들 경화 제의 반응기를 화학적으로 억제하여 경화가 쉽게 일어나는 것을 막고 안정화시켰다. 페이스트의 제조는 주로 rod mill과 3-roll mill이 이용되었고, 분산 시 마찰열에 의한 온도 상승을 막기 위해 rod mill과 3-roll mill 공정 시 roll의 회전 속도를 낮게 하고, 공정을 여러 번 나누어 수행하였다.
- 본 연구에서는 저온 경화형 Ag 페이스트와 이를 이용한 Ag 후막의 제조 및 이에 대한 전기적 특성, soldera bility 특성 그리고 접착력 등의 물성평가를 수행하였다. 제조된 Ag 후막의 비저항은 1 차 측정시 10-4~10-5Qcm 이었으며, 2개월간의 aging을 수행한 후 재측정결과 약간의 감소가 이루어진 것으로 측정되었으나, 특성의 열화는 확인되지 않았다.
- 5의 (a)와 (b)에서 Sample D Ag 페이스 트에 의해 제조된 후막의 경우 150℃/20min열처리 된 시편에서 비저항이 다소 증가하는 것은 다른 Ag 페이스트와 달리 EpikotelOOl과 반응 희석제가 포함되어 있 지 않은 경우이기 때문에 페이스트내에서의 Ag분말의 분 포가 분균일하게 되어 발생된 것으로 생각되며, 이에 대한 구체적인 이유는 추가 분석을 통해 확인해야 할 것 으로 생각되었다. 제조된 시편 중 일부의 후막 시편에 대한 solderability test 가 수행되었다. 준비된 시편을 62Sn/ 36Pb/2Ag solder 에 200℃에서 3초 조건으로 soldera bility 테스트 후 광학현미경 관찰을 통해 soldering여부 가 확인되었다.
- 제조된 시편 중 일부의 후막 시편에 대한 solderability test 가 수행되었다. 준비된 시편을 62Sn/ 36Pb/2Ag solder 에 200℃에서 3초 조건으로 soldera bility 테스트 후 광학현미경 관찰을 통해 soldering여부 가 확인되었다. Fig.
- 1은 Ag 페이스트 제조 공정 순서를 나타낸 공정도이다. 측 정시편은 test pattern이 인쇄되어진 #325의 stainless mesh를 이용하여, 98% 알루미나 기판에 A, B, C 그리 고 D 4종의 Ag 페 이스트를 screen printing 하였다: 제 조된 각각의 Ag 페이스트의 조성은 Table 1에 나타내었으며, Ag 페이스트 제조시 Epoxy 분자량에 따른 거호 과 반응성 희석제에 대한 거동을 확인하려고 하였다. 건 조 및 경화는 조건별로 convection dry oven을 이용하였 다.
- 페이스트의 제조는 주로 rod mill과 3-roll mill이 이용되었고, 분산 시 마찰열에 의한 온도 상승을 막기 위해 rod mill과 3-roll mill 공정 시 roll의 회전 속도를 낮게 하고, 공정을 여러 번 나누어 수행하였다. 페이스트의 점도는 cone 및 plate type의 Haake Rhotovisco RV-20으로 M-5, Probe 2-1(지름 2cm, 각도 1°) 및 Probe 5-1(지름 5 cm, 각도 1°)을 사 용하여 측정하였다. 또한 제조된 페이스트의 열적 특성 은 일반적인 열분석 장치를 통해 분석되었다.
- 또한 상온에서의 초기 점도의 두 배 가 되는 시간인 pot life를 연장시키기 위해, 이들 경화 제의 반응기를 화학적으로 억제하여 경화가 쉽게 일어나는 것을 막고 안정화시켰다. 페이스트의 제조는 주로 rod mill과 3-roll mill이 이용되었고, 분산 시 마찰열에 의한 온도 상승을 막기 위해 rod mill과 3-roll mill 공정 시 roll의 회전 속도를 낮게 하고, 공정을 여러 번 나누어 수행하였다. 페이스트의 점도는 cone 및 plate type의 Haake Rhotovisco RV-20으로 M-5, Probe 2-1(지름 2cm, 각도 1°) 및 Probe 5-1(지름 5 cm, 각도 1°)을 사 용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 저온 경화형 Ag 페이스트 제조시 binder로는 epoxy, acryl, polyester등이 주로 사용되고 있으며, 본 연구에서는 우수한 접착력과 흐름성을 갖는 epoxy resin을 주로 사용하였다. Epoxy는 Shell사의 Epikote 828, 1001과 여 러 가지 resin을 실험하였고, 그에 맞는 Amine계 경화 제인 Diethylene triamine(이하 DETA)과 Imidazole, Melamine, Diamino diphenyl sulfone(이하 DDS)등이 함께 사용되었다. 희석제로는 반응성 희석제인 Butyl glycidyl ether등과 비 반응성 희석제인 Bibutyl phtalate 와 Carbitol acetate등이 함께 사용되었다.
- 사용된 Ag 페이스트 및 열처리 조건에 따른 Ag 후막 시편은 Table 2와 같다. 사용된 Ag 페이스트는 4종이었다. 열처리 온도는 100℃에서 200℃ 범위로 하였으며, 130℃, 150℃, 그리고 180℃에서는 다양한 경화 시간에 따른 약 50개 이상의 시편들이 준비되었다.
- 저온 경화형 Ag 페이스트 제조시 binder로는 epoxy, acryl, polyester등이 주로 사용되고 있으며, 본 연구에서는 우수한 접착력과 흐름성을 갖는 epoxy resin을 주로 사용하였다. Epoxy는 Shell사의 Epikote 828, 1001과 여 러 가지 resin을 실험하였고, 그에 맞는 Amine계 경화 제인 Diethylene triamine(이하 DETA)과 Imidazole, Melamine, Diamino diphenyl sulfone(이하 DDS)등이 함께 사용되었다.
- Epoxy는 Shell사의 Epikote 828, 1001과 여 러 가지 resin을 실험하였고, 그에 맞는 Amine계 경화 제인 Diethylene triamine(이하 DETA)과 Imidazole, Melamine, Diamino diphenyl sulfone(이하 DDS)등이 함께 사용되었다. 희석제로는 반응성 희석제인 Butyl glycidyl ether등과 비 반응성 희석제인 Bibutyl phtalate 와 Carbitol acetate등이 함께 사용되었다. Silver powder는 2~4Rm의 flake가 시용되었고, Ag 함량 75%의 페이 스트를 제조하였다.
이론/모형
- 4-point probe를 이용하여 표면저항을 측정하였다. Solderability test는 전형적인 IEC 68-2-54, "Basic environmental testing pro-cedures, Part 2 : Solderability testing by the wetting balance method" 규격을 수행할 수 있는 robotic process systems사의 solder tester를 사용하여 시 행하였다. 보고된 자료를 참고하여 62Sn/36Pb/2Ag의 soldei에서 200도。C 3초간 dipping하여 각각의 샘플은 테스트되었다.
- Japan model IDF-150)를 사용하여 후막의 두께를 측정하였다. 4-point probe를 이용하여 표면저항을 측정하였다. Solderability test는 전형적인 IEC 68-2-54, "Basic environmental testing pro-cedures, Part 2 : Solderability testing by the wetting balance method" 규격을 수행할 수 있는 robotic process systems사의 solder tester를 사용하여 시 행하였다.
성능/효과
- 이 값은 같은 고온용 Ag 페이스트의 경우 보다 약 10배 정도 크게 측정되었다.3)2개월 정도의 시 간변화에 의한 물성의 큰 변화나 열화는 없는 것으로 확 인되었다. Fig.
- 그러므로 저온 경화형 페이스트의 문제점의 하나로 지적되었던 soldering 여부에 대한 애로점이 해결되었다. Soldering이 가능한 Ag 후 막 샘플들의 접착력 테스트 결과 l~5Mpa 내의 접착력을 나타내는 것으로 확인되었다.
- Sample A의 경우 150℃에서 6시간 및 150℃에서 10시간 경화된 시편, 그 리고 180℃에서 1시간, 2시간, 4시간 경화된 시편에서 soldering이 이루어지는 것이 확인되었다’ Sample B의 경 우 150℃에서 1시간, 2시간 및 4시간 경화된 시편, 그 리고 180℃에서 1시간 경화된 시편에서 solderingo] 이 루어지는 것이 확인되었다. Soldering이 가능한 샘플들의 접착력 테스트 결과 1~5 Mpa 내의 우수한 접착력을 나 타내는 것으로 확인되었다.
- Amine에 의한 경화는 빠르고, 경화물 또한 우수한 특성이 있지만 1액형 screen printing용 도료에는 pot life를 확보하기 곤란하였다. 그래서 DETA 경화제를 adduct화시키고, 다시 반응기를 화학적으로 억제하여 경화가 쉽게 일어나는 것을 억제하였다. 이러한 처리로 인하여 경화시간이 길어진 것을 3급 아민과 Imidazole을 이용하여 경화시간을 단축시켰다.
- Binder만을 이용하여 alumina substrate상에서 경화시킨 후, 그 부착 강도는 모두 tape test를 통과하였고, 우수한 도막을 형성하였다. 또한, 1액형 페이스트에 필요한 상온 pot life도 2개월 이상임을 확인하였다.
- 5에 4종의 Ag 페이스트를 이용하여 후막 인쇄후 100℃에서 200℃ 범위의 온도에서 공히 20분간 경화 (curing)된 후의 비저항 측정 결과가 표현되었다. 모든 경 우 비저항 값이 10-4~10-5 Ocm 범위의 값으로 측정되었 으며, Sample A와 B의 경우 전 경화 온도 범위 내에서 큰 변화 없이 매우 안정적인 값을 갖는 것이 확인되었 다. Sample C의 경우 100℃에서 20 min 경화한 경우 다른 경우에 비해 상대적으로 높은 비저항 값으로 측정 되었으나, 120℃에서 20 min 이상으로 경화 온도를 증 가시킴에 따라 비저항이 현저하게 감소되는 것이 확인되 었다.
- 분말을 혼합한 후 페이스트의 rheology 는 thixotropic behavior를 나타내었으나, 분산제 투입 후 pseudo plastic behavior를 나타내었다. 이는 분산이 진행될수록 Ag입자 표면을 binder가 둘러 쌓아, 입자간의 interaction이 감소하고, Ag입자를 둘러쌓은 수지간의 interaction 이 rheology에 영향을 주었고, 분산제는 wetting 시간을 감소시키고, 분산되어진 입자표면 에서 전하사이의 반발력으로 분산을 안정화시켰다고 판단되어졌다. 그리고 제조되어진 페이스트의 열적 특성을 즉정하였다.
- 제조된 Ag 후막의 비저항은 1 차 측정시 10-4~10-5Qcm 이었으며, 2개월간의 aging을 수행한 후 재측정결과 약간의 감소가 이루어진 것으로 측정되었으나, 특성의 열화는 확인되지 않았다. 제조된 Ag 후막의 solderability test 결과 Epikote 828 : Epikotel001+반응희석제 : Solvent : curing agent: curing assistant: additive : Ag 분말의 비가 40 g : 10 g : 75 g : 5 g : 15 g : 1 g : 400 g 인 Sample A 의 경우 150℃, 6시간 이상 그리고 180℃에서 1시간 이상, 그 비가 각각 30 g : 20 g : 75 g : 5 g : 15 g : 1 g : 400 g 인 Sample B의 경우 150℃에서 1시간 이상, 180℃에서 1시간 경화된 시편에서 62Sn/36Pb/2Ag에 soldering 되는 것이 확인되었다. 그러므로 저온 경화형 페이스트의 문제점의 하나로 지적되었던 soldering 여부에 대한 애로점이 해결되었다.
- 본 연구에서는 저온 경화형 Ag 페이스트와 이를 이용한 Ag 후막의 제조 및 이에 대한 전기적 특성, soldera bility 특성 그리고 접착력 등의 물성평가를 수행하였다. 제조된 Ag 후막의 비저항은 1 차 측정시 10-4~10-5Qcm 이었으며, 2개월간의 aging을 수행한 후 재측정결과 약간의 감소가 이루어진 것으로 측정되었으나, 특성의 열화는 확인되지 않았다. 제조된 Ag 후막의 solderability test 결과 Epikote 828 : Epikotel001+반응희석제 : Solvent : curing agent: curing assistant: additive : Ag 분말의 비가 40 g : 10 g : 75 g : 5 g : 15 g : 1 g : 400 g 인 Sample A 의 경우 150℃, 6시간 이상 그리고 180℃에서 1시간 이상, 그 비가 각각 30 g : 20 g : 75 g : 5 g : 15 g : 1 g : 400 g 인 Sample B의 경우 150℃에서 1시간 이상, 180℃에서 1시간 경화된 시편에서 62Sn/36Pb/2Ag에 soldering 되는 것이 확인되었다.
- 후막 공정으로서 스크린 인쇄 기술은 회로를 만들 수 있는 가장 경제적이고, 안정적인 기술로 발전되어졌다. 이 러한 발전에 의해 부품의 세라믹 후막화는 크게 발전하 였고, 부품의 크기 또한 칩 등의 형태로 감소하여, 후막 기술은 오늘날 경박단소儷薄短小)의 밑거름이 되었다.
후속연구
- Fig. 5의 (a)와 (b)에서 Sample D Ag 페이스 트에 의해 제조된 후막의 경우 150℃/20min열처리 된 시편에서 비저항이 다소 증가하는 것은 다른 Ag 페이스트와 달리 EpikotelOOl과 반응 희석제가 포함되어 있 지 않은 경우이기 때문에 페이스트내에서의 Ag분말의 분 포가 분균일하게 되어 발생된 것으로 생각되며, 이에 대한 구체적인 이유는 추가 분석을 통해 확인해야 할 것 으로 생각되었다. 제조된 시편 중 일부의 후막 시편에 대한 solderability test 가 수행되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.