KR0185462B1 - 세라믹기판 제조용 소결체, 세라믹기판 및 그 제조방법 - Google Patents

세라믹기판 제조용 소결체, 세라믹기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

[목적]
바이어의 위치 정밀도가 좋고, 기판의 휨 등을 해소할 수가 있으며, 또 생산성이 우수한 세라믹기판 제조용 소결체 및 세라믹기판을 제공한다.
[구성]
기둥형상의 소결체(26)로서 내부에 그 축선에 평행한 금속배선체(12)를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
또 이 금속배선체(12)는 상기 소결체(26)의 소결처리 온도보다도 낮은 융점을 갖는 금속으로 된 것을 특징으로 하고 있다.

Description

세라믹기판 제조용 소결체, 세라믹기판 및 그 제조방법
제1도는 본 발명의 실시예1의 미소성체 성형방법을 나타내는 설명도.
제2도는 상기 성형체의 금속선재 절단후의 커버용 슬러리를 가한 상태의 설명도.
제3도는 또 다른 단면에도 세라믹 미소성물로 피복한 미소성체의 설명도.
제4도는 상기 미소성체를 소성하여 얻어진 세라믹기판 제조용 소결체의 설명도.
제5도는 상기 소결체를 슬라이싱하여 얻어진 비아(via)를 갖는 세라믹기판의 설명도.
제6도는 실시예 6에서 슬러리를 침강충전하는 방법을 나타내는 설명도.
제7도는 실시예 6에서 형성된 미소성체의 설명도.
제8도는 실시예 6에서 얻어진 세라믹기판의 단면도.
본 발명은 세라믹기판 제조용 소결체, 세라믹기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근년에는 전자 디바이스의 고집적화에 따라 기판상의 배선도보다 미세한 고밀도의 것이 요구되고 있다. 이에 대응해서 세라믹기판에 박막에 의해 미세배선구조를 형성하는 방법이 최근에 많이 채용되고 있다. 이 중에서 특히 세라믹기판내에 동시 소성에 의한 비아도체를 관통하여 형성한 것은 기판 양면을 효율적으로 이용할 수 있어, 보다 고밀도 배선을 실현할 수 있으므로 가장 많이 사용되며, 이와 같은 기판을 사용한 반도체 실장용 기판 또는 패키지가 실용화되고 있다.
배선이 보다 미세하게 되면 기판표면에 뚫은 세라믹의 기공(氣孔)이 단선이나 고저항화의 원인이 되고, 또 비아위치의 근소한 빗나감이 도통불량의 원인이 된다. 그 때문에 박막에 의한 미세하고 고밀도의 배선형성을 가능토록 하기 위하여 세라믹기판은 보다 치밀하게 기공이 작고 평탄하여야 하며, 또 비아의 위치 정밀도가 높아야 한다. 또한 최근에 특히 중요시되고 있는 요구로서 이들 기판은 보다 저가로 얻을 수가 있어야 한다.
종래에는 상기와 같은 비아를 갖는 세라믹기판을 제조하는 방법으로서 아래와 같은 방법이 채택되었다. 즉 우선 세라믹의 그린시트(green sheet)를 형성하고, 이것을 정형으로 뚫어낸 후에 관통구멍을 소정의 위치에 형성한다. 다음에 관통구멍내에 금속페이스트를 충전하고, 이와같이 처리한 그린시트를 2층 이상 적층하여 일체화한다. 얻어진 적층체를 탈바인더 처리한 후에 소성하여 기판으로 한다. 이때 기판이 크게 휘어지면 수정처리를 하든가 또는 선별한다. 이어서 정형으로 절단하고 연마해서 완성한다.
상기의 제조공정에서는 기판의 두께가 어느 정도 얇은 경우에는 그린시트를 적층체로 한 후에 관통구멍을 형성하여 금속페이스트를 충전할 수도 있으나, 대부분의 경우에는 그린시트 1개마다 금속페이스트의 충전을 하지 않으면 충분히 충전을 할 수가 없다. 그린시트의 적층체 1개당으로부터 얻어지는 기판의 수는 1-4개 정도이다. 공정당의 얻는 양을 증가하기 위해서 그린시트의 적층체의 크기를 크게 하면 작업성이 나빠질 뿐 아니라 비아의 위치 정밀도가 저하하는 문제가 있다. 결국, 공정을 통해 취급되는 단위수량은 최종단계까지 거의 같고, 공정단 또는 설비당 얻는 양이 적으며, 그 때문에 충분한 양상효과가 얻어지지 않아서 원가를 저하시킬 수 없을 뿐 아니라, 비아의 적층의 빗나감에 따른 도통불량이나 기판이 휘어지는 등의 불량발생이 더욱 원가저하를 곤란하게 한다. 따라서 본 발명의 상기 문제점을 해결하도록 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 비아의 위치 정밀도가 좋고, 기판의 휨 등이 해결되며, 또한 생산성이 우수한 세라믹기판 제조용 소결체, 세라믹기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 관한 세라믹기판 제조용 소결체는 기둥형상의 소결체로서 내부에 그 축선에 평행한 금속배선체를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
또 상기 기둥형상의 소결체는 축선에 평행한 관통구멍을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
또 상기 금속배선체는 상기 소결체의 소성온도보다도 낮은 융점을 갖는 금속으로 된 것을 특징으로 하고 있다.
금속배선체는 동, 금, 은, 알루미늄 또는 이들중의 어느 1종 이상을 주성분으로 하는 금속으로 된 것을 특징으로 하고 있다.
또 기둥형상의 소결체는 알루미늄 세라믹, 질화알루미늄 세라믹, 뮤라이트 세라믹, 저온소성 세라믹중의 어느 하나의 세라믹을 사용할 수가 있다.
또 세라믹기판은 상기 세라믹기판 제조용 소결체를 그 축선에 수직한 방향으로 필요한 두께로 절단하여 표면에 금속배선체가 노출하는 판형상으로 형성해서 얻는다.
또 세라믹기판의 제조방법에서는 세라믹으로 된 소결체의 소성온도보다도 낮은 융점을 갖는 금속으로 된 금속선재를 내부에 그 축선에 평행하게 매설한 기둥형상의 미소성체를 성형하고, 이 미소성체를 소성하여 소결체로 한 후에 상기 소결체를 그 축선에 수직한 방향으로 필요한 두께로 절단하는 것을 특징으로 한다.
또 세라믹으로 된 소결체의 소성온도보다도 낮은 융점을 갖는 금속으로 된 금속선재를 내부에 그 축선에 평행하게 매설함과 동시에 상기 축선에 평행하게 관통구멍을 형성한 기둥형상의 미소성체를 성형하고, 이 미소성체를 소성하여 소결체로 한 후에 상기 소결체를 그 축선에 수직한 방향으로 필요한 두께로 절단하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 미소성체를 유기바인더를 사용하지 않은 세라믹 슬러리에 의해 성형하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 금속선재가 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 하는 금속으로 된 미소성체를 대기중에서 소성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 종래의 방법과는 전혀 다른 제조공정에 의해 종래에 수율을 저해하고 있던 각종 불량을 발생함이 없이 비아를 갖는 세라믹기판이 얻어지며, 더구나 양산효과가 충분히 얻어져서 대폭적인 원가절하를 기할 수가 있다.
즉 본 발명에서는 우선 내부에 축선에 평행한 금속배선체를 갖는 기둥형상의 세라믹의 소결체를 얻고, 이어서 축선에 수직으로 이 기둥형상체를 절단함으로써 비아를 갖는 세라믹기판을 얻을 수 있다. 또 상기 금속배선체와 더불어 내부에 관통구멍을 갖는 기둥형상의 세라믹의 소결체를 얻고, 축선에 수직으로 기둥형상체를 절단함으로써 비아 및 반도체소자의 수납 등에 이용할 수 있는 구멍을 갖는 세라믹기판을 얻는다. 상기 기둥형상의 소결체를 얻기 위해서는 기둥형상의 미소성체를 형성할 필요가 있다. 기둥형상의 미소성체의 성형법으로서는 슬립주입성형법이나 압출성형법 등을 적용할 수 있다.
그러나 적어도 미소성체 성형후 또는 소성후에 금속배선체를 형성하는 것은 아래와 같이 여러 가지 점에서 어렵다. 우선 미소성체에서는 긴 관통구멍을 좋은 정밀도로 형성하기가 곤란하고, 비록 관통구멍이 형성되었더라도 금속페이스트를 충분한 밀도로 충전하기가 어렵다. 또 소결체에서도 관통구멍의 형성은 어렵고, 비록 관통구멍이 형성되었더라도 금속페이스트 또는 용융금속을 주입하기가 대단히 곤란하다.
따라서 본 발명에서는 금속선재를 사용하여, 이것을 세라믹의 미소성체 성형시에 동시에 주입함으로서 금속배선체로 하는 것이다.
그 방법으로서는 각종의 방법이 가능하나 상기한 슬립주입성형법이나 압출성형법을 채용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 성형법으로 외부에 금속선재가 돌출한 또는 노출한 미소성체가 얻어진다.
필요에 따라서는 소성시에 금속선재가 용융할 때에 금속부를 노출시키지 않도록 하기 위하여, 금속선재의 돌출부를 절단후에 슬러리 또는 페이스트형상으로 한 세라믹 조성물로 미소성체의 단부를 피복하여 금속선재의 단부를 노출시키지 않도록 한다. 즉 소성시에 금속선재가 용융하여 증발해버리지 않도록 하기 위해서이다.
그러한 후에 상기 미소성체를 소성하여 세라믹기판 제조용 소결체를 얻는다. 그런데 상기 금속선재를 함유한 미소성체는 소성시에 치밀화로 인한 수축을 일으키나, 금속선재는 그 자체가 수축하는 경향은 없고, 오히려 열팽창하는 경향이 있다. 그 때문에 통상 소성시에 큰 응력이 생겨서 세라믹의 파괴를 일으킨다.
그러나 본 발명에서는 이 금속선재에 상기 세라믹의 소성온도보다도 낮은 융점을 갖는 금속을 사용하므로써 세라믹의 파괴를 방지할 수가 있다. 이 금속의 융점은 보다 바람직하기는 세라믹의 소성 수축이 시작되는 온도 정도의 것이 좋다. 이에 따라 세라믹의 수축이 개시할 때에는 금속선재가 액상이 되어 있으며, 세라믹의 수축에 수반되는 체적감소분의 액체금속을 수용할 수 있는 공간이 있으면 문제가 되는 응력은 생기지 않는다.
이 공간은 각종 방법으로 용이하게 형성할 수가 있다. 예를 들어 금속선재의 단면을 덮기 위한 세라믹 페이스트 또는 슬러리에 의한 코팅시에 소정의 공극을 형성하여도 좋고, 또는 금속선재를미리 열분해성의 중합체로 코팅해 두고 소성시에 중합체가 열분해하여 공간이 확보되도록 하여도 좋다. 그러나 소성후의 세라믹은 95% 정도의 치밀도이므로 미소성체의 크기나 금속선재의 굵기에 따라서는 이와 같은 공간이 반드시 필요한 것은 아니다.
본 발명에서는 상기와 같이 세라믹의 소성중에 금속선재가 액화하여 금속배선체로서 포함하게 된다. 따라서 통상 액화금속의 증발이나 스며듬 또는 확산 등에 의해 도체금속사태가 없어져 버린다거나, 세라믹이 정상적으로 소성되지 않는다거나, 또는 금속배선체간에 단락이 생긴다거나 하는 것이 염려되나, 액화금속의 증발에 대해서는 상기와 같이 미소성체 단부에 코팅함으로써 대응할 수 있고, 또 세라믹내로의 액화금속의 스며듬 또는 확산은 실제로 거의 일어나지 않음이 확인되었다.
발명자들은 질화알루미늄 세라믹, 뮤라이트 세라믹, 저온소성 세라믹 등의 세라믹에서 동, 금, 은, 알루미늄 등의 금속이 동시에 소성될 수 있다는 것, 특히 동과 금은 보다 안정하게 금속배선체의 형성에 사용됨을 확인하였다.
각종 세라믹은 종래에 그와 같은 소성에 채용되었던 온도 및 분위기로 소성할 수가 있다. 이상과 같이 하여 내부에 축선에 평행한 금속배선체를 갖는 기둥형상의 소결체가 얻어진다.
또한 소성분위기는 대기중에서 실시하면 원가면에서 유리하다.
발명자들이 확인한 바에 의하면 금속선재가 동일 때는 대기중에서 동이 산화해 버리므로 비산화성 분위기중에서 하여야 한다.
금속선재가 알루미늄일 때도 마찬가지로 알루미늄의 산화가 예상되었다. 그러나 금속선재가 알루미늄일 때에는 예상에 반하여 알루미늄의 산화는 관찰되지 않았다. 알루미늄의 금속배선체의 표면측에는 산화막의 형성이 관찰되었으나, 이 산화막이 일종의 장벽이 되어 중심부로의 산소의 진입을 막아주는 것이 아닌가 생각된다. 그 결과, 금속선재가 알루미늄의 경우에는 저원가의 대기중 소성을 실시할 수 있고, 또한 전기적 도통에도 지장을 초래하는 일이 없었다.
또 본 발명에서는 슬러리형상 또는 페이스트형상의 세라믹을 사용하여 미소성체를 형성한다. 즉 닥터블레이드법(doctor blade method)에 의한 그린시트 형성시와 같은 미소성 그린시트의 보형성(保形性)이 불필요하다. 그 때문에 유기바인더를 사용하지 않거나 또는 소량밖에 사용하지 않는 슬러리형상 또는 페이스트형상의 세라믹으로 조정할 수가 있고, 이것을 금속선재를 평행하게 설비한 용기내에 주입하여 건조함으로써 상기 미소성체를 얻을 수가 있다.
유기바인더를 사용할 때에는 소성시에 바인더를 제거하는 것이 필수적이다. 그 때문에 종래와 같이 그린시트를 사용하는 경우에 두꺼우면 바인더를 충분히 제거할 수 없으므로 최고 두께가 3cm 정도의 얇은 것밖에 소성할 수가 없다.
그러나 유기바인더를 사용하지 않을 경우에는 바인더를 제거할 필요가 없기 때문에 충분히 두꺼운 것의 소성도 가능해졌다. 예를 들면 소성후의 크기가 직경 10cm, 높이 20cm 정도의 원기둥형상의 것이 소성가능해졌다. 이에 따라 생산성이 대폭적으로 향상하였다.
비아를 갖는 세라믹기판은 상기 소결체를 축선에 수직으로 소정의 두께로 절단하여 얻어지나, 기판으로 한 후의 공정의 종류에 따라 필요하다면 기판으로 절단하기 전에 외주부를 연삭하여 다듬거나, 오리엔테이션 플랫가공 등을 실시한다. 절단후에는 통상 양면을 연마한다.
이상과 같이 하여 하나의 소결체로부터 다수의 기판이 얻어진다. 예를 들어 높이 20cm의 원기둥형상 소결체로부터 0.6-0.7mm 두께 정도의 기판을 180개 이상 얻을수가 있다. 이들 기판은 잘라내어 얻어지므로 개별적으로 소성하는 경우와 같은 휨이 없으며, 따라서 그대로 거의 100%를 양면연마공정으로 이행시킬 수가 있다. 또 금속배선체로 된 비아도체는 그린시트를 적층하여 접속된 것이 아니므로 적층의 빗나감에 따른 단선이나 고저항화의 문제가 없다. 또 미소성체를 원기둥형상으로 하여 두면 소성시의 수축이 균일하게 되므로 절단된 세라믹기판의 크기(직경)를 일정하게 할 수 있다. 또 각기둥형상으로 하여 두면 세라믹기판상에서 유효하게 이용할 수 있는 면적을 증가시킬수가 있다. 또 소결체로부터 잘라낸 세라믹기판을 다시 평면적으로 몇가지로 분할하여 각각을 세라믹기판으로서 사용할 수도 있다.
본 발명에서 얻어진 세라믹기판은 표면에 내부배선이 되는 배선 패턴을 형성한 세라믹기판 또는 유리기판 등으로 적층하여 패키지(복합형 패키지)할 수가 있다. 이 패키지를 반도체소자 수납용의 캐비티를 갖는 제품으로 하는 경우에는 세라믹기판을 미리 관통구멍을 갖는 세라믹기판으로 제조하는 것이 유리하다. 이 경우에는 단면이 구형 또는 원형의 기둥형상체를 준비하고, 이 기둥형상체에 슬러리형상 또는 페이스트형상의 세라믹을 주입하여 미소성체를 성형하는 용기내에 배치함과 동시에 비아도체로 하는 금속세선을 배치한다. 상기 기둥형상체는 세라믹기판에 형성하고자 하는 관통구멍의 형상 및 치수에 맞추어 제조한다. 그 재질은 플라스틱, 세라믹, 금속의 어느 것이나 사용할 수 있으나, 표면이 평활한 것이 좋다. 표면의 평활성은 미소성체를 성형한 후에 기둥형상체를 빼내기 쉽게 하기 위해서이다. 금속세선의 용융온도는 상기 세라믹의 소성온도보다도 낮을 필요가 있다.
상기 용기내에 유기바인더를 전혀 함유하지 않거나 또는 거의 함유하지 않는 세라믹분말 슬러리를 주입하여 금속세선의 단부가 표면으로부터 노출하지 않도록 매설한다.
용기내에서 세라믹분말 슬러리를 건조시킨 후에 용기내를 관통하고 있는 기둥형상체를 빼내어 관통구멍을 갖는 미소성체를 용기로부터 꺼내고, 이어서 이 미소성체를 소성하여 관통구멍을 갖는 세라믹기판 제조용 소결체를 얻는다. 이 세라믹기판 제조용 소결체를 축선방향으로 수직하게 슬라이스하여 세라믹기판을 얻는다. 이 세라믹기판은 상기 기둥형상체에 의해 형성된 관통구멍과 두께 방향으로 비아도체를 갖는 것으로 얻어진다. 세라믹기판에 형성된 관통구멍은 복합형 패키지를 형성할 때의 반도체소자 수납용 캐비티 또는 칩 콘덴서 등의 회로부품의 수납용 구멍으로서 사용된다.
[실시예]
[실시예 1]
평균입경 약 1㎛의 질화알루미늄 분말 98중량부, 산화이트륨 2중량부, 아크릴바인더 8중량부, 디-n-부틸프탈레이트 5중량부, 계면활성제 1중량부에 1-부타논 90중량부를 가하여, 통상 그린시트법으로 하는 것과 마찬가지로 볼밀에 의해 48시간 혼합하여 슬러리를 얻었다.
이것을 진공탈포하면서 점도를 약 10000센티포아즈(cp)로 조정하였다.
제1도에 나타낸 바와 같이 저면에 비아패턴에 따라 구멍이 뚫린 직경 약 200nm의 바닥이 있는 플라스틱제의 원통용기(10)의 구멍에 동으로 된 금속선재(12)(직경 약 0.24mm, 시판의 피복배선의 금속다발을 꺼낸 것)을 다수 통과시키고, 또한 금속선재(12)의 상하단을 구멍이 뚫린판(14,14)에 끼워서 고정하여, 원통용기(10)내에 다수의 금속선재(12)가 설비된 것을 미리 준비해 둔다.
그리고 16은 구멍이 뚫린 판(14,14)의 지지프레임, 18은 지지베이스이다.
그리고 상기 조정된 슬러리(22)를 플라스틱제의 원통용기(10)에 주입하였다. 또한 진공크라이오펌프(vaccum cryopump)(도시하지 않음)로 점도를 약 200000센티포아즈로 조정하였다.
이것을 대기개방으로 하여 1주야 방치, 건조한 후에 금속선재(12)의 돌출단을 절단하고 점도 약 70000센티포아즈의 상기와 마찬가지 조성의 질화알루미늄 슬러리(24)를 주입하였다(제2도). 이것을 건조후에 미소성체를 원통용기(10)으로부터 꺼내고, 이 미소성체의 금속선재의 노출한면(원통용기(10)의 바닥에 접해 있던 면)에 질화알루미늄 슬러리 또는 질화알루미늄 페이스트을 도포하여 충분히 건조시켰다(제3도). 미소성체의 원주의 높이는 약 14cm이었다. 이상이 슬립주입성형법이다.
이것을 습윤성 N2분위기중에서 탈바인더한 후에 드라이 N2분위기중 BN(질화붕소)제 셀내에서 최고온도 1800℃에서 5시간 소성하여 소결체(26)(세라믹기판 제조용 소결체)를 얻었다(제4도). 이것을 슬라이서에 의해 절반으로 절단하여 내부에 동으로 된 금속배선체(40)가 양호하게 형성되어 있는 것을 확인하였다.
또한 슬라이서에 의해 소결체(26)을 축선에 수직으로 절단하여 비아(30)를 갖는 세라믹기판(28)을 얻었다(제5도).
[실시예 2]
평균입경 약 2㎛의 알루미나 분말 92중량부에 산화규소, 산화마그네슘, 탄산칼슘으로 된 소결조제 8중량부 및 폴리비닐알콜 4중량부, 글리세린 3.5중량부, 순수 25중량부를 가하고, 가압혼련기로 1차 혼련후에 감압하에서 2차 혼련을 실시하여 얻어진 페이스트를 와이어 가이드부 금구를 장착한 공지의 진공압출서형기(도시하지 않음)로 직경 약 0.4mm의 동으로 된 금속선재를 내재하는 150mm각의 각기둥의 미소성체로 형성하였다. 이 미소성체의 양단면에 상기의 페이스트를 도포한 후, 습윤성 N2분위기중에서 탈바인더치리후에 드라이 N2분위기중에서 뮤라이트계 소성용 셀내에서 최고온도 1550℃에서 2시간 소성하여 소결체(세라믹기판 제조용 소결체)를 얻었다. 이것을 슬라이서에 의해 두께 약 1.0mm의 세라믹기판으로 잘라내었던 바, 비아도체가 양호하게 형성되어 있는 것을 확인하였다.
본 실시예에서 동으로 된 금속선재 대신에 금으로 된 금속선재를 사용하여 상기 분위기중 또는 대기중에서 소성한 경우에도 마찬가지로 양호한 비아가 확인되었다.
[실시예 3]
평균입경 약 2㎛의 진기용융 뮤라이트 분말 98중량부에 평균입경 약 1㎛의 산화이트륨 분말 2중량부를 가하고, 이것을 에탄올 100중량부중에 호모게나이저(homogenizer)를 사용하여 7500RPM으로 30분의 조건에서 혼합 분산하였다.
알루미나를 주성분으로 하는 원통용기에 상기 슬러리로 옮기고 일정시간 후에 직경 약 0.4mm의 동으로 된 금속선재를 지지판으로 침강물상에 세우고, 다시 침강시켰다. 마지막으로 지지판으로부터 상기 금속선재를 절단하여 떼어내고, 침강물에 금속선재가 묻힐때까지 슬러리를 공급하여 자연침강시켰다.
침강물의 높이는 경시변화가 없어진 시점에서 상부의 투명한 에탄올을 제거하고, 3시간의 자연건조후에 1시간의 적외선건조를 실시하였다. 이것을 용기와 더불어 드라이 N2분위기중에서 최고온도 1540℃에서 2시간 소성하여 소결체를 얻었다.
소성 수축한 상기 소결체는 용기로부터 용이하게 꺼낼 수가 있고, 이것을 슬라이서에 의해 두께 약 1.0mm의 세라믹기판으로 잘라내었던 바, 비아가 양호하게 형성되어 있는 것을 확인하였다.
[실시예 4]
실시예 2와 마찬가지의 92중량% 알루미나조성물 100중량부에 에탄올 100중량부를 가하고, 실시예 3과 마찬가지로 하여 슬러리를 얻었다. 매설하는 금속선재로서 직경 약 0.4mm의 알루미늄선재를 사용하여 실시예 3과 마찬가지로 하여 침강충전제를 얻었다. 이것을 대기중에서 용기와 더불어 최고온도 1550℃에서 2시간 소성하였다. 얻어진 원기둥형상의 소결체의 양단을 절단하였던바, 금속선재(비아부)는 은색의 금속광택이 관찰되고, 테스터에 의해 양 단부간에 도통이 있는 것을 확인하였다.
[실시예 5]
실시예 2와 동일한 알루미나 분말에 50체적%가 되는 양의 붕규산 유리분말을 가한 조성물 100중량부에 에탄올 100중량부를 가하여, 실시예 3과 마찬가지로 하여 슬러리를 얻었다. 매설하는 금속선재로서 직경 약 0.4mm의 은선재를 사용하여 실시예 3과 마찬가지로 하여 침강중전체를 얻었다.
이것을 대기중에서 최고온도 980℃로 2시간 소성하였다. 얻어진 소결체를 슬라이서에 의해 두께 약 1.0mm의 기판으로 잘라내었던 바, 비아도체가 양호하게 형성되어 있는 것을 확인하였다.
본 실시예에서 은의 금속선재 대신에 알루미늄으로 된 금속선재를 사용하여도 양호한 비아를 확인할 수 있었다. 또 동의 금속선재를 사용하여 드라이 N2분위기중에서 최고온도 1100℃, 2시간의 소성한 경우에도 양호한 비아가 확인되었다.
[실시예 6]
평균입경 약 2㎛의 알루미나 분말 92중량부에 산화규소, 산화마그네슘, 탄산칼슘으로 된 소결조제 8중량부 및 폴리비닐알콜 0.5중량부, 에탄올 50중량부를 가하고, 볼밀에 의해 슬러리를 제조하였다. 또 이 슬러리를 침강충전하는 용기로서 NC나일론제로 외경이 약 10cm의 원통형상을 이루는 원통용기(50)내에 중앙위치에서 축선에 평행으로 20mm각의 NC나일론제의 각기둥(52)을 세워 설치한 용기를 준비하고, 각기둥(52)의 외측에 금속선재(12)로서 직경 약 0.3mm의 동선을 축선에 평행으로 다수개 배치한 후에 상기 슬러리(22)를 주입하여 침강충전시켰다. 슬러리의 침강충전이 종료된 후에 추전한 표면으로부터 돌출하고 있는 동선을 표면근방에서 절단하고, 그 위에 상기 슬러리(22)를 추가하여 주입해서 침강충전시켜서 표면에 동선이 노출되지 않도록 하였다(제6도).
원통용기(50)내에서 슬러리의 침강충전체를 충분히 건조하여 고화시킨 후에 원통용기(50)내로부터 NC나일론의 각기둥(52)을 뚫어내고, 이어서 침강충전체 즉 중앙에 관통구멍(54)를 갖는 기둥형상으로 성형된 미소성체를 원통용기로부터 꺼내었다. 그후에 이 미소성체를 원통용기로부터 꺼내었다. 그후에 이 미소성체의 금속선재의 노출한 면(원통용기의 바닥에 접해있던 면)에 상기와 같은 조성의 슬러리 또는 세라믹 페이스트를 도포하여 충분히 건조시켰다(제7도). 이것을 몰리브덴판에 얹어서 습윤성 N2분위기중에서 탈바인더 처리하여 드라이 N2분위기 중에서 최고온도 1550℃로 2시간 소성하여 기둥형상의 소결체를 얻었다.
이 소결체를 멀티블레이드 톱(multi-blade saw)으로 두께 약 0.5mm로 잘라내어 세라믹기판(28)을 얻었다(제8도). 이 세라믹기판(28)은 중앙에 평면형상으로 구형의 관통구멍(54)을 가지며 또한 비아(30)를 갖는 것으로서, 비아(30)가 양호하게 형성되어 있는 것을 확인하였다.
본 발명에 의하면 고밀도이며 위치 정밀도가 좋은 비아를 갖는 세라믹기판이 종래의 방법에 비해 현저히 짧은 공정으로 얻어지며, 더구나 공정당 얻어지는 기판의 취득수가 많으므로 제조원가를 대폭적으로 절하할 수가 있다. 또 비아는 적층에 의해 접속하여 형성되어 있는 것이 아니고, 금속배선체를 절단하여 얻고 있으므로 적층 빗나감으로 인한 도통불량의 문제가 없으며, 또 기판끼리의 형상이나 치수 정밀도 등의 재현성도 좋다. 또 기판마다 소성하는 것이 아니고, 소성후에 잘라내어 기판이 얻어지므로 휨의 문제가 없어서 수율도 높다.

Claims (12)

  1. 세라믹기판 제조용의 기둥형상의 소결체로서, 상기 소결체의 내부에, 소결체의 표면에 노출되지 않도록 소결체의 축선에 평행하게 금속배선체가 배치되며, 상기 금속배선체는 세라믹 미소성체를 소성하여 소결체를 형성할 때, 상기 소결체의 소성온도보다도 낮은 융점을 갖는 금속으로 된 금속선재를 상기 미소성체의 내부에 매설하고, 상기 금속선재를 용융시켜 형성된 것을 특징으로 하는 세라믹기판 제조용 소결체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축선에 평행한 관통구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 제조용 소결체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속배선체는 동, 금, 은, 알루미늄 또는 이들중의 어느 1종 이상의 주성분으로 하는 금속으로 된 것을 특징으로 하는 세라믹기판 제조용 소결체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기둥형상의 소결체는 원기둥형상 또는 각기둥형상을 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹기판 제조용 소결체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기둥형상의 소결체는 알루미나 세라믹, 질화알루미늄 세라믹, 뮤라이트 세라믹, 저온소성 세라믹중의 어느 하나의 세라믹으로 된 것을 특징으로 하는 세라믹기판 제조용 소결체.
  6. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항 및 제5항중 어느 한 항의 세라믹기판 제조용 소결체의 그 축선에 수직한 방향으로 필요한 두께로 절단하여 표면에 금속배선체가 노출되는 판상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판.
  7. 세라믹 소결체의 소성온도보다도 낮은 융점을 갖는 금속으로 된 금석선재와 세라믹 슬러리 또는 세라믹 페이스트에 의해, 상기 금속선재가 표면에 노출되지 않도록 내부에 그 축선에 평행하게 금속선재를 매설한 기둥형상의 세라믹 미소성체를 형성하고, 이 미소성체를 상기 금속선재가 용융되는 온도에서 소성하여, 내부에 금속배선체를 갖는 기둥형상의 소결체를 형성한 후, 이 소결체를 그 축선에 수직한 방향으로 필요한 두께로 절단하여, 상기 금속배선체의 단부가 노출된 세라믹기판을 얻는 것을 특징으로 하는 세라믹기판의 제조방법.
  8. 세라믹 소결체의 소성온도보다도 낮은 용점을 갖는 금속으로 된 금속선재와 세라믹 슬러리 또는 세라믹 페이스트에 의해, 상기 금속선재가 표면에 노출되지 않도록 내부에 그 축선에 평행하게 금속선재를 매설함과 동시에, 상기 축선에 평행하게 관통구멍을 형성한 기둥형상의 세라믹 미소성체를 형성하고, 이 미소성체를 상기 금속선재가 용융되는 온도에서 소성하여, 내부에 금속배선체를 갖는 기둥형상의 소결체를 형성한 후, 이 소결체를 그 축선에 수직한 방향으로 필요한 두께로 절단하여, 상기 금속배선체의 단부가 노출됨과 동시에 관통구멍을 갖는 세라믹기판을 얻는 것을 특징으로 하는 세라믹기판의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 미소성체를 유기바인더를 사용하지 않은 세라믹 슬러리에 의해 성형하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 금속선재가 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 한 금속으로 된 상기 미소성체를 대기중에서 소성하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 미소성체를 유기바인더를 사용하지 않는 세라믹 슬러리에 의해 성형하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 금속선재가 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 한 금속으로 된 상기 미소성체를 대기중에서 소성하는 것을 특징으로 하는 세라믹기판의 제조방법.
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