무연 및 무카드뮴 도전성 구리 후막 페이스트 document_id A220623044172

후막 회로는, 모놀리식 집적 마이크로 전자 회로의 일종으로 잘 알려져 있다. 다수의 수동 소자가 필요하거나, 또는 적절한 고전력 소비(high power dissipation)가 요구되는 경우에, 이러한 형태의 회로는 특히 유용하다. 후막 회로는 제조 단가가 낮으며, 박막 회로보다 넓은 범위의 저항값을 생성할 수 있다. 후막 회로의 제조에는, 잘 알려져 있는 실크-스크린 인쇄술의 개량 기술이 적용된다. 후막 회로는, 특정한 기판 위에 컨덕터, 레지스터 및 기타 수동 회로 소자가 인쇄되어 있는 패턴으로 이루어진다. 대부분의 종래 프로세스에서는, 스크린 또는 특정의 인쇄된 패턴의 템플레이트를 통해 기판 또는 연속 회로층 위에 여러 가지 페이스트가 적용된다. 이들 연속 회로층은 인쇄 후에 건조되고, 재료를 소결하기 위해서, 벨트 노(belt furnace)에서 소성된다. 전형적인 후막 회로에 있어서, 기판은 주로 알루미나와 같은 세라믹 재료이다. 그러나, 자동차용 전자 제품과 같이 진동에 의한 파손으로부터 보호가 필요한 어플리케이션을 위해서, 스테인레스강 기판과 같이 유리가 코팅된 금속이 사용된다. 이러한 어플리케이션에 있어서는 개선의 여지가 많다. 후막 페이스트는, 일반적으로 유리 입자, 금속 및/또는 금속 산화물 입자와 함께, 유기 용매, 수지 및 틱소트로피제(thixotrope)로 알려진 점도 조절제를 포함하는 조성물이다. 이러한 후막 페이스트 조성물의 조성은 인쇄되는 수동 전자 소자의 형태에 따라 달라진다. 하이브리드 마이크로 전자 소자에 채용되는 레지스터, 유전체 및 컨덕터의 형성에 유용한 여러 가지 금속 함유 후막 조성물(즉, 페이스트, 잉크, 테이프 등)이 하이브리드 마이크로 전자 분야에서 개발되고 있다. 일반적으로, 이러한 조성물, 특히 페이스트 또는 잉크 조성물은, 컨덕터(예를 들면, 은, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 금, 백금, 및 이들 각 금속의 합금), 저항 또는 유전 소자, 바인더 또는 무기 플럭싱 재료(예를 들면, 유리 또는 무기 산화물), 및 캐리어 또는 용매와 함께 수지 및 틱소트로피제 및/또는 습윤제로 이루어진 비히클을 함유한다. 상기 페이스트 또는 잉크 조성물은, 하이브리드 마이크로 전자 소자로서 이용되는 소정의 회로를 형성하기 위해서, 적절한 기판 위에, 소정의 구조 또는 패턴으로 적용된다. 이러한 이플리케이션에 이용하기 위하여 여러 가지 기판 재료가 개발되어 왔다. 예를 들면, 이러한 전통적인 기판 재료에는, 알루미나(Al2O3), 유리 코팅된 금속, 티탄산바륨(BaTiO3), 산화베릴륨(BeO), 질화알루미늄(AlN) 및 탄화규소(SiC)가 포함될 수 있다. 종래에도, 바람직한 후막 특성을 달성하기 위하여 여러 가지 시도가 있었다. 종래의 유리 조성물에 카드뮴과 납을 도입함으로써, 알칼리 산화물을 고농도로 함유하는 유리에 비하여, 적절한 선팽창 계수, 향상된 땜납 침식 저항성(solder leaching resistance), 우수한 화학적 내구성과 같은 중요한 특성을 얻게 되었으며, 상당히 낮은 온도에서 이러한 후막 페이스트 조성물을 소성할 수 있게 되었다. 특히, 후막 페이스트에 있어서의 무기 플럭싱 재료, 특히 유리 조성물은, 후막 조성물의 기판에 대한 접착력, 땜납 침식 저항성과 같은 많은 특성에 영향을 미친다. 예를 들면, Hormadaly의 미국 특허 5,114,885에는 PbO로 이루어지는 유리 조성물이 예시되어 있다. 도전성 필름의 유리 성분으로 PbO가 사용되면, 이러한 후막 조성물의 소성 온도를 낮추고, 표면 마무리가 뛰어난 코팅을 생산해내는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유 및 기타 이유 때문에, PbO와 CdO는, 종래의 많은 후막 유리 조성물의 중요한 구성 성분이다. 그러나, 환경 문제를 고려하고, CdO뿐만 아니라 PbO를 후막 또는 유리 에나멜 조성물에 사용하는 것은, 현재 가능하면 지양되고 있는 실정이다. 그러므로, 후막 조성물용 전자 산업에 있어서, 후막 페이스트에 납과 카드뮴이 없는 유리를 사용해야 할 필요성이 있다.