2차원 기공층을 포함하는 초박형 단열기판의 미세구조 및 단열 특성 (Microstructure and Thermal Insulation Properties of Ultra-Thin Thermal Insulating Substrate Containing 2-D Porous Layer)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 30권 / 11호 / 683 ~ 687페이지
· 저자명 : 유창민, 이창현, 신효순, 여동훈, 김성훈

초록

무수축 LTCC용 제조공정 중 Glass infiltration 방법을 이용하여 LTCC를 제조하던 과정에서 발생한 결함으로 인해 빈공간이 생성되었고 이를 이용하면 Z축 방향으로 낮은 열전도율을 가지는 단열기판을 제조할 수 있다고 생각하여 이를 검증하고자 하였다. 우선 알루미나 와 4종의 glass를 선정하여 후막공정을 이용 각각의 그린시트로 제조하였다. 4종의 glass가 infiltration되는 정도를 확인하였고 Bi 계 glass를 사용하여 연구를 진행하였다. 또한 알루미나와 Bi 계 glass 사이에 반응성이 없다는 것을 이용하여 알루미나를 첨가제로 선정하였다. glass층에 알루미나를 2.5 vol% 첨가하여 그린시트로 제조한 다음 ‘알루미나/glass+알루미나/알루미나’ 형태로 교대 적층하였다. 적층된 그린 시트를 소결하여 단열기판을 제조하였고, SEM을 통하여 기판의 단면을 관측한 결과 첨가제가 기둥형상으로 생성되고 알루미나 층 사잉에 기공층이 형성된 것을 확인하였다. 기공층의 두께와 층수를 제어함으로써 0.23 W/mK의 열전도도와 500um 두께를 가지는 단열기판을 제조하였다.

영어초록

We investigated the structure of an ultra-thin insulating board with low thermal conductivity along z-axis,which was based on the idea of void layers created during the glass infiltration process for the zero-shrinkagelow-temperature co-fired ceramic (LTCC) technology. An alumina and four glass powders were chosen and prepared asgreen sheets by the tape casting method. After comparison of the four glass powders, bismuth glass was selected forthe experiment. Since there is no notable reactivity between alumina and bismuth glass, alumina was selected as thesupporting additive in glass layers. With 2.5 vol% of alumina powder, glass green sheets were prepared and stackedalternately with alumina green sheet to form the ‘alumina/glass (including alumina additive)/alumina’ structure. Thestacked green sheets were sintered into an insulating substrate. Scanning electron microscopy revealed that the additivealumina formed supporting bridges in void layers. The depth and number of the stacking layers were varied to examinethe insulating property. The lowest thermal conductivity obtained was 0.23 W/mK with a 500-㎛-thick substrate.

참고자료

· 없음