가열식 실험실 프레스는 온도와 압력이 층간의 세라믹 유리 부품의 상호 침투를 유도하는 특정 열압축 환경을 조성하여 이러한 균형을 달성합니다. 이를 통해 영구적인 결합을 형성하는 동시에 빈 내부 형상의 무결성을 보존하기 위해 힘을 신중하게 제한합니다.
LTCC 라미네이션의 중요한 과제는 빈 내부 공간(예: 흐름 채널)을 보존하면서 영구적인 결합을 확보하는 것입니다. 성공은 압력이 층간 계면을 제거하고 박리를 방지하기에 충분하지만, 내부 지지대가 약한 구조 영역을 찌그러뜨리지 않도록 제어되도록 하기 위해 체류 매개변수를 최적화하는 데 달려 있습니다.
결합의 역학
세라믹 유리 상호 침투
가열식 프레스의 주요 목표는 별도의 그린 테이프 층을 단일 블록으로 통합하는 것입니다. 열(일반적으로 약 70°C)과 압력(약 22MPa)을 가함으로써 기계는 테이프 내의 유기 바인더를 연화시킵니다.
계면 제거
이 "열압축"은 세라믹 유리 입자를 쌓인 층의 경계선을 가로질러 밀어냅니다. 이 상호 침투는 매우 중요합니다. 시트 간의 물리적 계면을 제거합니다.
박리 방지
이 계면 제거가 불완전하면 후속 소결 공정 중에 기판이 실패합니다. 충분한 압력은 세라믹이 소결 중에 단단한 구조를 형성할 때 박리를 억제할 만큼 층이 통합되도록 보장합니다.
내부 형상 보존
흐름 채널의 과제
높은 압력은 본딩에 좋지만, 내부 흐름 채널이나 도파관과 같은 복잡한 설계에는 위험합니다. 이러한 영역은 기판의 단단한 부분에서 발견되는 내부 지지대가 부족합니다.
체류 매개변수 제어
이러한 채널을 보호하기 위해 프레스는 최적화된 체류 매개변수, 즉 압력과 온도를 유지하는 특정 시간 지속 시간을 사용합니다. 최대 압력이 적용되는 시간을 엄격하게 제한함으로써 프레스는 채널 벽의 붕괴를 방지합니다.
트레이드오프 이해: 프레스 선택
단축 대 등압 압축
복잡한 형상의 경우, 적용되는 힘의 *유형*은 힘의 양만큼 중요합니다. 등압 압축은 모든 방향에서 압력을 가하며, 이는 빈 공동에 해로울 수 있습니다.
가장자리 변형 최소화
단축 가열식 실험실 프레스는 일반적으로 안테나 배열과 같이 미리 제작된 공동이 있는 기판에 선호됩니다. 압력이 단일 수직 방향으로 가해지기 때문에 등압 방식에 비해 공동 가장자리에 훨씬 적은 변형을 유발합니다.
도파관 보호
이러한 방향 제어는 도파관 형상의 정확한 치수를 유지하는 데 필수적입니다. 단축 압축은 3D 미세 구조가 전방위 압력 하에서 안쪽으로 휘어지는 대신 설계 사양에 충실하게 유지되도록 보장합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
결함 없는 LTCC 기판을 달성하려면 설계의 복잡성에 따라 특정 매개변수를 우선시해야 합니다.
- 주요 초점이 본딩 강도인 경우: 세라믹 유리 상호 침투를 강제하고 소결 박리를 방지하기에 충분한 압력 설정(예: 22MPa)을 보장합니다.
- 주요 초점이 빈 채널의 구조적 무결성인 경우: 압력 적용 시간을 제한하여 체류 매개변수를 철저히 최적화하여 내부 지지대가 약한 영역의 붕괴를 방지합니다.
- 주요 초점이 공동의 기하학적 정확도인 경우: 도파관 및 3D 미세 구조의 가장자리 변형을 최소화하기 위해 등압 장비 대신 단축 프레스를 사용합니다.
라미네이션의 정밀도는 단순히 힘에 관한 것이 아니라 올바른 양의 힘을 올바른 방향으로 정확한 시간 동안 적용하는 것에 관한 것입니다.
요약 표:
| 매개변수 | LTCC 라미네이션에서의 역할 | 최종 기판에 대한 영향 |
|---|---|---|
| 온도 (~70°C) | 유기 바인더 연화 | 세라믹 유리 상호 침투 촉진 |
| 압력 (~22 MPa) | 층간 계면 제거 | 소결 중 박리 방지 |
| 체류 시간 | 힘의 지속 시간 제어 | 빈 채널을 붕괴로부터 보호 |
| 프레스 유형 | 단축 대 등압 | 단축은 공동의 가장자리 변형을 최소화합니다 |
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참고문헌
- Eszter Horváth, Gábor Harsányi. Optimization of fluidic microchannel manufacturing processes in low temperature co-fired ceramic substrates. DOI: 10.3311/pp.ee.2010-1-2.08
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