KR100449227B1 - 다층 세라믹 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

다층 세라믹 기판 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR100449227B1
KR100449227B1 KR10-2001-0073808A KR20010073808A KR100449227B1 KR 100449227 B1 KR100449227 B1 KR 100449227B1 KR 20010073808 A KR20010073808 A KR 20010073808A KR 100449227 B1 KR100449227 B1 KR 100449227B1
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판을 형성하기 위해 소성된 세라믹 그린 시트 적층체에서, 수축 완화 패드는 캐비티를 정의하는 개구부를 갖는 제1세라믹 그린 시트와 개구부를 갖지 않는 제2세라믹 그린 시트 사이의 경계를 따라 형성된다. 수축 완화 패드는 내주면 바닥종단에서 캐비티의 내주면의 전체면에서 노출된다. 수축 완화 패드는 글래스 성분을 함유하고, 소성 공정동안 제1 및 제2세라믹 그린 시트의 경계에서 만들어진 수축 압력을 줄인다.

Description

다층 세라믹 기판 및 그 제조 방법{Multilayered ceramic substrate and production method therefor}
본 발명은 다층 세라믹 기판과 그 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 전자부품을 탑재하고 수용하기 위한 캐비티(cavity)를 갖는 다층 세라믹 기판과 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 더 많은 기능, 더 높은 신뢰성 등을 갖는 더 작고 더 가벼운 전자부품의 요구가 증가하였다. 그 결과, 기판에 와이어링(wiring) 밀도의 증가가 요구되었다.
기판 와이어링 밀도의 증가에 응하기 위해, 인쇄된 도전막 등을 갖는 다수의 세라믹 그린 시트를 적층하고, 세라믹 그린 시트를 가압하고 소성하여 제조된 다층 세라믹 기판이 개발되었다.
다층 세라믹 기판자체의 크기와 두께를 줄이기 위하여, 다층 세라믹 기판에, 전자부품을 탑재하기 위한 캐비티를 형성하는 것이 효과적이다.
그러나, 이와 같은 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판에서, 캐비티의 바닥면부의 종단은 소성 공정 동안 균열되는 경향이 있다. 이와 같은 균열의 발생은, 캐비티의 존재로 인해, 다층 세라믹 기판이 되는 전체 그린-시트 적층체를 가압하기 곤란하여, 소성 공정 전의 균일한 압축에서, 캐비티의 바닥면부의 종단에 잉여 압력이 인가되기 때문이라 생각된다.
상기 문제를 해결하기 위한 방법이 일본 특허 공개 제9-39160호에 기재되었는데, 이 방법은 캐비티를 갖는 그린-시트 적층체가 한쌍의 고무 시트 사이에 샌드위치되면서 진공-포장되고 정지 유체에서 등가압되는 것이다.
일본 특허 공개 제9-181449호는 그린-시트 적층체를 캐비티와 같은 형상의 돌출을 갖는 탄성 부재로 가압하는 방법이 기술되었다.
상기 두 방법은 전체 그린-시트 적층체에 균일한 압력을 인가하려 하나, 이는, 실제로, 매우 곤란하다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제9-181449호에 기재된 방법에서는, 탄성 부재의 형태와 특성이 미세하고 정확하게 정해진 것이 사용될 필요가 있다. 또한, 어떤 형태의 탄성 부재도 전체 그린-시트 적층체에 완전히 균일한 압력을 가하는 것이 거의 불가능하다.
즉, 가압 공정에서 캐비티를 갖는 그린-시트 적층체에 균일한 압력을 인가하는 방법에서 국부적으로 잔류한 압력의 문제를 극복하기는 거의 불가능하다. 이런 이유로, 소성 공정에서 수축 압력이 부과되었다. 현재 환경에서, 수축 압력이 부과되는 방법에 의존하여, 캐비티의 바닥면부의 외면에서부터의 균열을 완전히 방지하는 것은 불가능하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제를 극복할 수 있는 다층 세라믹 기판을 제조하는 방법을 제공하고, 상기 제조 방법에 의해 획득된 다층 세라믹 기판을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 제조 방법에 의한 다층 세라믹 기판 제조를 위한 공정의 진행에서 얻어진 그린 시트 적층체를 도시한 단면도이다.
도2는 도1에 도시된 그린시트 적층체(1)를 소성함으로써 얻어진 다층 세라믹 기판을 도시한 단면도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 제조 방법에 의한 다층 세라믹 기판 제조를 위한 공정의 진행에서 얻어진 그린 시트 적층체를 도시한 단면도이다.
도4는 본발명의 또다른 실시형태에 따른 제조 방법에 의한 다층 세라믹 기판 제조를 위한 공정의 진행에서 얻어진 그린 시트 적층체를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1: 그린 시트 적층체 2: 제1종단면
3: 제2종단면 4: 개구부
5: 캐비티 6: 개구부
7: 제1세라믹 그린 시트 8: 제2세라믹 그린 시트
9: 수축 완화 패드 10: 다층 세라믹 기판
11: 제1세라믹층 12: 제2세라믹층
13: 적층체 21: 그린 시트 적층체
22: 수축 완화 패드 31: 그린 시트 적층체
32: 수축 억제층 33: 수축 억제층
34: 개구부 35: 무기 물질 시트
상기 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 형태에 따르면, 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판을 제조하는 방법은: 캐비티를 형성하기 위한 개구부를 갖는 제1세라믹 그린 시트와, 적어도 상기 개구부에 대응하는 위치에는 개구부를 갖지 않는 제2세라믹 그린 시트를 형성하는 단계; 제1세라믹 그린 시트와 제2세라믹 그린 시트의 적층에 의한 개구부에 의해 정해진 캐비티를 갖는 그린 시트 적층체를 형성하여 캐비티의 구멍이 상기 시트 적층 방향에서 세라믹 그린 시트의 적어도 한 종단면에 위치되는 그린 시트 적층체를 형성하는 단계; 그린 시트 적층체를 소성하는 단계; 및 제1세라믹 그린 시트와 제2세라믹 그린 시트 사이의 경계에서 만들어진 수축 압력을 감소시키기 위해 수축 완화 물질을 준비하는 단계를 포함하고, 상기 그린 시트 적층체를 형성하는 단계는 제1세라믹 그린 시트와 제2세라믹 그린 시트 사이의 경계면을 따라 수축 완화 물질의 수축 완화층을 만드는 단계를 포함하여 수축 완화층이 캐비티의 내주면의 바닥종단에서 노출되는 것을 특징으로 한다.
이 경우에, 소성 공정 동안 캐비티의 바닥면부의 종단에서 만들어진 수축 압력이 줄어들고, 균열이 발생하지 않는다. 이는 높은 신뢰성의 다층 세라믹 기판을 제조할 수 있게 한다.
또한, 상기한 바와 같이, 소성 공정 동안 캐비티의 바닥면부의 종단에서 만들어진 수축 압력이 감소되기 때문에, 소성 전에 그린-시트 적층체를 가압하는 단계가 사용되는 경우 탄성 부재의 형태와 특성이 미세하고 정확하게 정할 필요가 없다. 이는 가압 단계에서 설비비용을 줄일 수 있게 하고, 가압 단계의 효율을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 수축 완화층은 수축 완화 패드와 같이 캐비티의 내주면에 전체 표면에서 노출된다.
바람직하게는, 수축 완화 패드의 영역은 제1세라믹 그린 시트의 주면의 영역의 약 10% 이상이다. 선택적으로, 수축 완화 패드는 제1세라믹 그린 시트와 제2세라믹 그린 시트 사이의 경계를 따라 제1세라믹 그린 시트에 실질적으로 동일한 평판형을 갖는 층에 형성된다. 이는 수축 완화 패드가 수축 압력을 줄이는 효과를 신뢰성 있게 이루도록 한다.
바람직하게는, 수축 완화 패드의 두께는 캐비티의 깊이의 약 20% 이하이다. 이는 캐비티의 측벽부의 원하지 않는 변형을 방지할 수 있게 한다.
바람직하게는, 수축 완화 패드는 글래스 성분을 함유하고, 글래스 성분의 용융 온도는 제1 및 제2세라믹 그린 시트의 수축 시작 온도 이하이다.
바람직하게는, 제1 및 제2세라믹 그린 시트는 글래스 성분을 함유한다. 이 경우, 제1 및 제2세라믹 그린 시트의 글래스 성분의 함유량은 수축 완화 패드의 글래스 성분의 함유량보다 작은 것이 바람직하다. 이는 요구하는 특성으로 수축 완화 패드를 용이하게 제공할 수 있게 한다.
바람직하게는, 수축 완화 패드에 함유된 글래스 성분은 제1 및 제2세라믹 그린시트에 함유된 글래스 성분과 같은 형태의 구성을 포함한다. 이 경우, 수축 완화패드에 함유된 글래스 성분은 제1 및 제2세라믹 그린 시트에 함유된 글래스 성분과 같은 형태인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 소성 후에 수축 완화 패드와 제1 및 제2세라믹 그린 시트 사이의 경계에서의 결합 강도를 증가시킬 수 있다.
본 발명은 또한 소성 공정동안 그린시트 적층체를 주면의 방향에서의 수축으로부터 실질적으로 예방하는 소위 수축 완화 공정을 사용하는 다층 세라믹 기판 제조 방법에 적용될 수 있다.
바람직하게는, 다층 세라믹 기판 제조 방법은 제1 및 제2세라믹 그린 시트에 함유된 세라믹 물질보다 큰 소성 온도를 갖는 수축억제 무기 물질을 준비하는 단계를 추가로 포함한다. 그린 시트 적층체를 형성하는 단계에서, 수축 억제 무기 물질을 함유하는 수축 억제층은 개구부가 형성되는 동안 시트 적층 방향으로 그린 시트 적층체의 종단면을 덮도록 형성되어 이로부터 캐비티의 구멍이 드러난다. 그린 시트 적층체의 소성 단계는 제1 및 제2그린 시트에 함유된 세라믹 물질의 소성 조건에서 수행된다.
이 경우, 제1 및 제2세라믹 층이 주면의 방향에서 수축을 실질적으로 야기하지 않으면서 제1 및 제2세라믹 그린 시트로부터 얻어질 수 있기 때문에, 다층 세라믹 기판은 균일하지 않은 변형의 경향이 적게 얻어진다. 이런 이유로, 다층 세라믹 기판과 연결되어 배치된 와이어링 컨덕터를 원하지 않는 변형의 발생으로부터 예방하고, 와이어링 컨덕터의 밀도를 원활하게 증가시킬 수 있다.
다층 세라믹 기판 제조 방법은 소성 단계 후에 수축 억제층을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 제조 방법에 의해 얻어진 다층 세라믹 기판에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 소성 공정에 의해 얻어지는 적층체를 갖는 다층 세라믹 기판이 제공되는데, 상기 적층체는 캐비티를 정하는 개구부를 갖는 제1세라믹 층, 적어도 상기 개구부에 대응하는 위치에는 개구부가 없는 제2세라믹층, 적층된 제1 및 제2 세라믹 층 및 상기 개구부에 의해 정해지고 시트 적층 방향에서 적어도 한 종단면에 구멍을 갖는 캐비티를 포함하는데, 상기 수축 완화 패드는 제1 및 제2세라믹 층 사이의 경계의 적어도 일부를 따라 형성되어 캐비티의 내주면의 바닥 종단에서 노출되고, 여기서 수축 완화 패드는 소성 공정시 제1 및 제2세라믹층 사이에서 만들어진 수축 압력을 감소하는 수축 완화 물질을 함유한다.
본 발명의 다른 목적, 형태 이점은 첨부된 도면을 참조로 한 바람직한 실시예의 다음 기술로부터 명백해질 것이다.
(본 발명의 바람직한 실시형태들)
도1은 본 발명의 한 실시예에 따른 제조 방법에 의한 다층 세라믹 기판 제조를 위한 공정의 진행에서 얻어진 그린 시트 적층체(1)를 도시한 단면도이다.
그린 시트 적층체(1)는 시트 적층 방향에서 양 종단에 제1 및 제2 종단면(2, 3)을 갖는다. 캐비티(5)는 제1종단면(2)에 위치된 구멍(4)으로 형성된다.
이와 같은 그린 시트 적층체(1)를 제조하기 위해, 캐비티(5)를 구성하는 개구부(6)를 각각 갖는 다수의 제1세라믹 그린 시트(7)와 개구부를 갖지 않는 다수의 제2세라믹 그린 시트(8)가 준비된다. 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)는 글래스성분을 함유하는 글래스 세라믹으로 만들어질 수 있다.
그린 시트 적층체(1)는 제1세라믹 그린 시트(7)와 제2세라믹 그린 시트(8)의 적층으로 얻어진다. 더 상세하게는, 그린 시트 적층체(1)를 얻기 위하여, 다수의 제1세라믹 그린 시트(7)가 다수의 적층된 제2세라믹 그린 시트(8)에 적층된다.
그린 시트 적층체(1)에서, 수축 완화 패드(9)가 제1세라믹 그린 시트(7)와 제2세라믹 그린 시트(8) 사이의 경계의 일부를 따라 형성된다. 수축 완화 패드(9)는 소성 공정에서 제1세라믹 그린 시트(7)와 제2세라믹 그린 시트(8)사이의 경계에서 만들어진 수축 압력을 감소하는 수축 완화 물질로 만들어지고, 이는 후술될 것이다. 이런 이유로, 예를 들면, 수축 완화 패드(9)는 글래스 성분을 함유한다. 수축 완화 패드(9)가 적절하게 수축 압력을 감소하는 기능을 제공하게 하기 위하여, 글래스 성분의 용융 온도는 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)의 수축 시작 온도이하인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)가 글래스 성분을 함유하는 경우에, 글래스 성분의 함유량이 수축 완화 패드(9)의 글래스 성분의 함유량보다 적은 것이 바람직하다. 이는 수축 완화 패드(9)가 수축 압력을 적절히 감소시키기 때문이다.
또한, 수축 완화 패드(9)에 함유된 글래스 성분은 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)에 함유된 글래스 성분과 같은 형태의 구성을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 소성시에 수축 완화 패드(9)와 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8) 사이의 경계에서의 결합 강도가 증가하도록 할 수 있다. 결합 강도를 증가시키기 위하여, 수축 완화 패드(9)에 함유된 글래스 성분은 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)에 함유된 글래스 성분과 같은 형태가 되는 것이 더욱 바람직하다.
수축 완화 패드(9)는 캐비티(5)의 내주면의 종단 바닥에 위치되어 캐비티(5)의 내주면의 전체면에 드러난다. 이와 같은 수축 완화 패드(9)는 예를 들면, 수축완화 재료의 페이스트를 준비하고, 제1세라믹 그린 시트(7) 또는 제2세라믹 그린 시트(8)의 소정 위치에서 페이스트를 스크린 인쇄하여 형성된다. 선택적으로, 그린 시트는 수축 완화 재료를 함유하는 페이스트로 만들어질 수도 있고, 제1세라믹 그린 시트(7) 또는 제2세라믹 그린 시트(8)의 소정의 위치에 위치될 수도 있다.
수축 완화 패드(9)의 영역은 제1세라믹 그린 시트(7)의 주면 영역의 약 10% 이상인 것이 바람직하다. 이는 수축 완화 패드(9)의 영역이 약 10%보다 작은 경우 수축 완화 패드(9)가 충분히 작용할 수 없기 때문이다.
수축 완화 패드(9)의 두께는 캐비티(5)의 깊이의 약 20% 이하인 것이 바람직하다. 이는 수축 완화 패드(9)의 두께가 약 20%를 초과하는 경우, 캐비티(5)의 측벽부가 실질적으로 변형되기 때문이다.
도시되지는 않았지만, 그린 시트 적층체(1)에서 내도체 막은 세라믹 그린 시트(7, 8) 사이의 특정 경계를 따라 형성되고, 비어홀(via-hole) 컨덕터는 세라믹 그린 시트(7, 8)의 특정 하나를 통과해 형성되고, 외도체막은 종단면(2, 3)에 형성된다.
다음으로, 그린 시트 적층체(1)는 시트 적층 방향으로 가압된다. 가압 공정에서, 캐비티(5)의 표면부가 가압되고, 캐비티(5)의 바닥면부는 개구부(4)를 통과해 가압된다. 더 상세하게는, 그린 시트 적층체(1)는 실리콘 고무와 같은 탄성 부재와 함께 다이(die; 도시되지 않음)에 위치되는 동안 유체 가압되어 가압된다.
다음으로, 그린 시트 적층체(1)는 다이에서 추출된 후 소성된다. 더 상세하게는, 소성 공정에서, 그린 시트 적층체(1)에 함유된 유기 성분을 분해하고 제거하기 위해 일반 산화 대기에서 탈지 공정이 먼저 수행되고, 주 소성 단계가 수행된다.
상기 소성 공정에서, 수축 완화 패드(9)가 그린 시트 적층체(1)의 캐비티(5)의 내주면의 바닥종단으로부터 노출되기 때문에, 수축 압력이 캐비티(5)의 바닥면부의 종단에 인가되는 경우, 온도가 세라믹 그린 시트(7, 8)의 수축 시작 온도에 도달하는 경우에도, 수축 완화 패드(9)는 충분히 용융될 수 있다. 이런 이유로, 제1세라믹 그린 시트(7)와 제2세라믹 그린 시트(8)의 수축 작용은 이들 사이의 경계에서 분리될 수 있고, 캐비티(5)의 바닥면부의 종단에 인가된 수축 압력이 감소될 수 있다. 이 결과에 따라, 이 부분을 균열로부터 억제하는 것이 가능하다.
도1에 도시된 이와 같은 그린 시트 적층체(1)의 소성에 의해, 도2에 도시된 바와 같이, 다층 세라믹 기판(10)이 적합한 상태로 얻어질 수 있다. 도2에서, 도1에 대응하는 성분은 같은 번호로 지시되고, 여분의 설명은 생략된다.
도2를 참조로, 다층 세라믹 기판(10)은, 개구부(6)를 갖는 제1세라믹 그린 시트(7)로부터 얻어진 제1세라믹층(11)과 개구부를 갖지 않는 제2세라믹 그린 시트(8)로부터 얻어진 제2세라믹층(12)이 적층된, 적층체(13)를 갖는다. 상기 적층체(13)는 또한 개구부(6)에 의해 정해진 캐비티(5)를 포함하여 구멍(4)은 시트 적층 방향에서 제1종단면(2)에 위치된다.
수축 완화 패드(9)는 제1세라믹층(11)과 제2세라믹층(12) 사이의 경계부를 따라 형성되어 내주면 바닥종단의 캐비티(5)의 내주면 전체로부터 노출된다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조 방법에 의한 다층 세라믹 기판 제조를 위한 공정의 진행에서 얻어진 그린 시트 적층체(21)를 도시한 단면도이다.
도3에 도시된 그린시트 적층체(21)에서, 수축 완화 패드(22)의 형성 방법은 도1에 도시된 수축 완화 패드(9)와 다르다. 즉, 수축 완화 패드(22)는 제1세라믹 그린 시트(7)와 제2세라믹 그린 시트(8) 사이의 경계를 따라 제1세라믹 그린 시트(7)에 실질적으로 동일한 평판형을 갖는 층에 형성된다.
이와 같은 수축 완화 패드(22)를 형성하기 위하여, 예를 들면, 그린 시트는 수축 완화 물질을 함유한 페이스트를 시트로 성형하여 얻어지고, 그린 시트 적층체(21)를 형성하는 단계에서 제1세라믹 그린 시트(7)와 제2세라믹 그린 시트(8) 사이에 삽입된다.
수축 완화 패드의 형성 방법에 관해, 도1에 도시된 수축 완화 패드(9)와 도3에 도시된 수축 완화 패드(22)가 캐비티(5)의 바닥면에 돌출되지 않았을지라도, 이들은 캐비티(5)의 전자부품의 탑재를 방해하지 않을 만큼 돌출될 수도 있다.
도4는 본발명의 또다른 실시예에 따른 제조 방법에 의한 다층 세라믹 기판 제조를 위한 공정의 진행에서 얻어진 그린 시트 적층체를 도시한 단면도이다. 도4에서, 도1 또는 도3에 대응하는 구성요소는 같은 번호로 지시되고, 이들의 여분의 설명은 생략된다.
도4에 도시된 그린시트 적층체(31)는 수축완화 공정이라 불리는 공정이 적용된 구조를 갖고, 도3에 도시된 그린 시트 적층체(21)에 실질적으로 동일한 구성을 포함한다.
그린 시트 적층체(31)를 얻기 위하여, 소성 온도가 제1및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)에 함유된 세라믹 물질보다 높은 수축 억제 무기 물질이 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)와 상기한 수축 완화 패드(9)를 형성하는 수축 완화 물질에 더해 준비된다. 이 경우에, 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)는 글래스 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 수축 억제 무기 물질은 예를 들면, 알루미나(alumina) 분말이다.
그린 시트 적층체(31)를 제조하는 경우, 수축 억제 무기 물질을 함유하는 수축 억제층(32, 33)이 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)의 시트 적층 방향에서 제1 및 제2종단면(2, 3)을 덮기 위해 형성된다. 수축 억제층(32)은 제1종단면(2)에 위치되어 캐비티(5)의 구멍(4)이 노출되는 것으로부터 개구부(34)를 정한다. 바람직하게는, 개구부(34)는 캐비티(5)의 구멍(4)에 실질적으로 동일한 형상을 갖는다.
상기 수축 억제층(32, 33)은 수축 억제 무기 물질을 함유하는 슬러리를 시트로 성형하고 무기 물질 시트(35)를 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)와 적층하여 무기 물질 시트(35)를 형성하는 것에 의해 각각 종단면(2, 3)을 따라 형성될 수 있다. 이 경우에, 수축 억제층(32, 33)의 요구되는 두께는 적층되는 무기 물질 시트(35)의 수에 따라 조절될 수 있다.
다음으로, 그린 시트 적층체(31)는 도1을 참조로 기술된 바와 같이, 유체 가압에 의해 탄성 부재와 함께 시트 적층 방향으로 가압된다. 이 경우에, 개구부(34)가 수축 억제층(32)에 형성되기 때문에, 캐비티(5)의 바닥면부는 용이하게 가압될 수 있다.
다음으로, 그린 시트 적층체(31)는 소성된다. 더 상세하게는, 탈지 단계가 그린 시트 적층체(31)에 함유된 유기 성분을 분해하고 제거하기 위해 일반 산화 대기에서 먼저 수행되고, 주 소성 단계가 수행된다. 탈지 단계에서 인가되는 온도는 대략 200~600℃이고, 주 소성 단계에서 인가되는 온도는 대략 800~1,000℃인 것이 바람직하다. 이는 제1 및 제2세라믹 그린 시트(7, 8)에 함유된 세라믹 물질만이 소성되도록 한다.
상기 소성 공정에서, 수축 완화 패드(22)는 제1세라믹 그린 시트(7)와 제2세라믹 그린 시트(8) 사이의 경계에서 제조된 수축 압력을 줄이는 기능을 하고, 이에의해 캐비티(5)의 바닥면부의 종단이 균열되는 것을 억제한다.
수축 억제층(32, 33)에 함유된 수축 억제 무기 물질이 소성 공정에서 실질적으로 소성되지 않기 때문에, 수축은 수축 억제층(32, 33)에서 발생하지 않는다. 그러므로, 그린 시트 적층체(31)의 세라믹 그린 시트(7, 8)는 소성 공정에서 두께방향으로만 수축한다. 주면 방향에서의 수축은 수축 억제층(32, 33)에 의해 억제되기 때문에 실질적으로 회피된다.
이 방법에서, 다층 세라믹 기판은 그린 시트 적층체(31) 소성에 의해 적절히 얻어질 수 있다. 이 일반 경우에, 수축 억제층(32, 33)은 다층 세라믹 기판이 전술과 같이 얻어진 후에 제거된다.
도면을 참조로 상기 실시예에서, 제2세라믹 그린 시트(8)가 캐비티 형성을 위한 개구부를 갖지 않기 때문에, 이들의 적어도 몇몇은 제1세라믹 그린 시트(7)의 개구부(6)의 위치에 대응하지 않는 위치에서 개구부를 가질 수 있다.
본 발명의 이점을 확실히 하기 위하여 실시된 실험예가 후술된다.
(제1실시예)
제1실시예에서, 도1에 도시된 구조를 갖는 그린 시트 적층체가 제조 및 소성되어, 도2에 도시된 구조를 갖는 다층 세라믹 기판이 얻어진다. 그린시트 적층체로, 다수의 적층 세라믹 기판으로 분리될 수 있는 다층 모(mother) 적층체가 제조된다.
먼저, 다수의 캐비티가 분포된 평면상 100㎜ 사각의 그린 시트 적층체를 얻기 위하여, 다수의 개구부를 갖는 제1세라믹 그린 시트와 개구부를 갖지 않는 제2세라믹 그린 시트가 적층되고, 수축 완화 패드가 제1세라믹 그린 시트와 제2세라믹 그린 시트 사이의 경계에 글래스 성분을 함유한 수축 완화 물질 페이스트를 제공하여 형성된다.
수축 완화 패드에 함유된 글래스 성분의 용융 온도는 제1 및 제2세라믹 그린 시트의 수축 시작 온도 이하이다. 수축 완화 패드의 영역은 제1세라믹 그린 시트의 주면의 영역의 약 20%이상이다. 캐비티의 깊이는 300㎛로 설정되고, 수축 완화 패드의 두께는 30㎛로 설정된다.
다음으로, 상기한 바와 같이 얻어진 전체 그린 시트 적층체가 탄성 부재와 함께 플라스틱 주머니에 넣어지고, 상기 주머니는 진공 포장된다. 진공 포장된 그린 시트 적층체는 다이와 함께 유기 가압 장치의 탱크(tank)로 넣어지고, 60℃에서 2,000㎏f/㎠로 가압된다.
가압된 그린 시트 적층체가 주머니로부터 꺼내진 후, 네 시간동안 450℃에서 탈지되고 가압되지 않은 채 1,400℃에서 20분 동안 주 소성 단계에 처해진다.
이 방법에서, 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판으로 분리되는 다층 모 적층체는 캐비티의 바닥면부의 종단에서 균열을 야기하지 않으면서 제조될 수 있다.
(제2실시예)
제2실시예에서, 도4에 도시된 구조를 갖는 그린 시트 적층체가 제조되고 소성되어, 다층 세라믹 기판을 얻는다. 그린 시트 적층체로, 다층 모 적층체가 제1실험예와 유사한 방법으로 제조된다.
먼저, 다수의 캐비티가 분포된 평면상 100㎜ 사각의 그린 시트 적층체를 얻기 위하여, 다수의 개구부를 갖는 제1세라믹 그린 시트와 개구부를 갖지 않는 제2세라믹 그린 시트가 준비된다. 세라믹 그린 시트는 글래스 성분을 함유한 합성물이다.
제1세라믹 그린 시트와 동일한 형상을 갖는 수축 완화 물질 그린 시트가 수축 완화 패드가 되는 글래스 성분을 함유한 수축 완화 물질로 만들어진다. 수축 완화 물질에 함유된 글래스 성분은 세라믹 그린 시트에 함유된 글래스 성분과 같은 형태이다.
수축 완화 무기 물질 파우더를 함유한 무기 물질 시트가 수축 억제층을 형성하기 위해 알루미나 분말을 함유하는 슬러리로부터 만들어진다.
다음으로, 그린 시트 적층체가 상기한 제1 및 제2세라믹 그린 시트, 수축 억제 물질 그린 시트 및 무기 물질 시트로 구성된다. 즉, 그린 시트 적층체는 수축 완화 패드를 사이에 형성하기 위하여 제1세라믹 그린 시트와 제2세라믹 그린 시트 사이에 수축 완화 물질 그린 시트를 위치시키고, 무기 물질 시트를 위치시켜 제조되어, 수축 억제층이 사이에 수축 완화 패드와 함께 적층된 제1 및 제2세라믹 그린 시트에 샌드위치된다. 그린 시트 적층체에서, 캐비티의 깊이는 300㎛로 설정되고, 수축 완화 패드의 두께는 30㎛로 설정된다.
다음으로, 상기한 바와 같이 얻어진 그린 시트 적층체가 제1실시예와 유사한 방법으로 가압된다.
가압된 그린 시트 적층체가 주머니에서 꺼내진 후, 가압되지 않으면서, 네 시간동안 450℃에서의 탈지단계와, 20시간 동안 900℃에서 주소성 단계에 처해진다.
이 방법에서, 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판으로 분리되는 다층 모 적층체가 캐비티의 바닥면부의 종단에서 균열을 야기하지 않으면서 제조될 수 있다.
(비교예)
이 비교예에서, 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판이 되는 다층 모 적층체는 수축 완화 패드가 형성되지 않는 것을 제외하고는 제1실시예와 동일한 조작으로 제조된다. 그 결과, 대략 10㎛의 깊이를 갖는 균열이 캐비티의 바닥면부의 종단에서 제조되었다.
본 발명이 지금 바람직한 실시예를 고려하여 참조되어 설명되었을지라도, 본발명은 기술된 실시예에 한정되지 않음이 이해된다. 반대로, 본 발명은 첨부된 청구범위의 정신과 사상을 포함하는 다양한 수정과 균등 치환을 포함한다. 다음 청구범위의 사상은 광범위한 설명과 일치하여 이와 같은 모든 수정 등가 구조와 기능을 포함한다.
상기한 본 발명에 의하면 캐비티의 바닥면부의 종단부가 소성 공정동안 균열하지 않는 다층 세라믹 기판을 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 캐비티 형성을 위한 개구부를 갖는 제1세라믹 그린 시트 및 상기 제1세라믹 그린 시트의 개구부에 대응하는 위치에 개구부를 갖지 않는 제2세라믹 그린 시트를 제공하는 단계;
    상기 제1세라믹 그린 시트와 상기 제2세라믹 그린 시트 사이의 경계에서 만들어진 수축 압력을 감소시키기 위한 제1수축완화 물질을 제공하는 단계;
    상기 개구부에 의해 정해진 캐비티를 갖는 그린 시트 적층체를 상기 제1세라믹 그린 시트, 상기 제2세라믹 그린 시트 및 상기 제1 수축완화 물질의 적층으로 형성하여, 상기 캐비티의 구멍이 시트 적층 방향에서 상기 적층된 세라믹 그린 시트의 적어도 한 종단면에 배치되고 상기 적층체의 깊이를 통과하여 내주면으로 확장되고, 상기 제1세라믹 그린 시트와 상기 제2세라믹 그린 시트 사이의 상기 경계를 따라 상기 제1수축 완화 물질을 포함하는 상기 수축 완화층을 위치하되 상기 제1세라믹 그린 시트의 상기 개구부에 대응되는 위치에서 제2세라믹 그린 시트의 전체 표면보다 작도록 위치하여 상기 수축완화층이 상기 캐비티의 상기 내주면의 한 종단에서 노출되도록 위치하는 단계; 및
    상기 그린 시트 적층체를 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수축 완화층은 수축 완화 패드로써 상기 캐비티의 내주면의 전체면에 노출되는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수축 완화 패드는 상기 한 종단면을 정하는 상기 제1세라믹 그린 시트의 표면에 실질적으로 평행인 표면을 갖고, 상기 수축 완화 패드는 실질적으로 평행인 상기 제1세라믹 그린 시트의 상기 표면의 영역의 약 10% 이상의 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수축 완화 패드는 상기 제1세라믹 그린 시트와 상기 제2세라믹 그린 시트 사이의 상기 경계를 따라 상기 제1세라믹 그린 시트에 실질적으로 동일한 평판면을 갖는 두꺼운 막층을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 수축 완화 패드는 상기 캐비티의 깊이의 약 20% 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 수축 완화 패드는 글래스 성분을 포함하고, 상기 글래스 성분의 용융 온도는 상기 제1 및 제2세라믹 그린 시트의 수축 시작 온도 이하인 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2세라믹 그린 시트는 글래스 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2세라믹 그린 시트의 상기 글래스 성분의 함유량은 상기 수축 완화 패드의 상기 글래스 성분의 함유량보다 적은 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 수축 완화 패드와 상기 제1 및 제2세라믹 그린 시트에 함유된 상기 글래스 성분은 같은 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수축 완화 패드에 함유된 글래스 성분은 상기 제1및 제2세라믹 그린 시트에 함유된 글래스 성분과 같은 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1및 제2세라믹 그린 시트에 함유된 세라믹 물질의 소성 온도보다 높은 소성 온도를 갖는 무기 물질을 포함하는 제2수축 억제 물질을 제공하는 단계;
    상기 그린 시트 적층체를 형성하는 동안, 상기 제2 수축 억제 물질을 각각 포함하는 두개의 추가 수축 억제층을 형성하여 상기 개구부가 형성되는 동안 시트 적층 방향에서 상기 그린 시트 적층체의 양 종단면을 덮어서 상기 캐비티의 상기 구멍이 드러나게 하는 두개의 추가 수축 억제층을 형성하는 단계; 및
    상기 추가 수축 억제층에 함유된 무기 물질이 소성되지 않는 조건하에서 상기 그린 시트 적층체를 소성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 추가 수축 억제층을 상기 소성 후에 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법.
  13. 소성에 적합한 적층체를 갖는 다층 세라믹 기판에 관한 것이며, 상기 적층체는,
    캐비티를 정의하는 개구부를 갖는 제1세라믹층;
    상기 개구부에 대응하는 위치에 개구부를 갖지 않는 제2세라믹층;
    상기 제1세라믹층과 상기 제2세라믹층이 적층되고, 상기 적층된 층의 적어도 한 종단면에 구멍을 갖고 상기 제2세라믹층에 의해 정의된 내주면으로 확장하는 상기 개구부에 의해 정의되는 캐비티; 및
    상기 제1세라믹층과 제2세라믹층의 경계의 전체 또는 일부에 배치되되 상기 제1세라믹층의 상기 개구부에 대응되는 위치에서 제2세라믹층 전체 표면보다 작도록 위치하여 상기 캐비티의 내주면의 한 종단에서 드러나는 수축 완화층을 포함하고,
    상기 수축 완화층은 상기 소성 공정 동안 상기 제1세라믹층과 상기 제2세라믹층 사이의 경계에서 발생된 수축 압력을 줄이기 위한 수축 완화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수축 완화층은 수축 완화 패드로 상기 캐비티의 내주면의 전체면에 노출되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  15. 제14항에 있어서, 상기 수축 완화 패드는 상기 종단면을 정의하는 상기 제1세라믹 그린 시트의 표면에 실질적으로 평행인 면을 갖고, 상기 수축 완화 패드 표면은 상기 제1세라믹 그린 시트의 표면의 약 10% 이상의 영역을 갖고 상기 제1세라믹 그린 시트의 표면에 평행하며, 두께는 상기 캐비티의 깊이의 약 20% 이하인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  16. 제15항에 있어서, 상기 수축 완화 패드는 상기 제1 및 제2세라믹 그린 시트의 수축 시작 온도 이하의 용융 온도를 갖는 글래스 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적층체는 상기 개구부가 상기 캐비티의 상기 구멍에 노출되는 동안 시트 적층 방향에서 상기 그린 시트 적층체의 양 종단면에 배치된 수축 억제 무기 물질을 포함하는 수축 억제층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  18. 제13항에 있어서, 상기 제1세라믹층과 상기 제2세라믹층은 그린 세라믹층인것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  19. 제13항에 있어서, 상기 제1세라믹층과 상기 제2세라믹층은 소성된 세라믹층인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  20. 제1항에 따른 다층 세라믹 기판 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
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