KR100462499B1 - 다층 세라믹 기판 및 그 제조방법, 미소결 세라믹 적층체및 전자 장치 - Google Patents

다층 세라믹 기판 및 그 제조방법, 미소결 세라믹 적층체및 전자 장치 Download PDF

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Abstract

이른바 무수축 프로세스에 기초하여 다층 세라믹 기판을 제조할 때에 제작되는 미소결 세라믹 적층체가, 복수의 소체용 그린층을 사이에 두도록 구속용 그린층을 포함하고 있을 때, 구속용 그린층에 포함되는 유기 바인더의 존재로 인해, 탈(脫)바인더 공정에서 제거할 유기 바인더의 양이 많아짐과 동시에, 소체용 그린층에 포함되는 유기 바인더의 제거가 구속용 그린층에 의해 순조롭게 진행되지 않는 경우가 있다.
구속용 그린층(15)에 포함되는 유기 바인더로서, 소체용 그린층(14)에 포함되는 유기 바인더보다도 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것을 사용하고, 탈바인더 공정에 있어서, 구속용 그린층(15)중의 유기 바인더를 먼저 열분해 또는 연소시키며, 그 결과 남겨진 통로를 통하여 소체용 그린층(14)에 포함되는 유기 바인더가 순조롭게 배출되도록 한다.

Description

다층 세라믹 기판 및 그 제조방법, 미소결 세라믹 적층체 및 전자 장치{Multilayer ceramic substrate and method for manufacturing the same, non-sintered ceramic laminate and electronic device}
본 발명은 다층 세라믹 기판 및 그 제조방법, 다층 세라믹 기판을 제조하기 위하여 제작되는 미소결 세라믹 적층체 및 다층 세라믹 기판을 포함하는 전자 장치에 관한 것으로, 특히, 다층 세라믹 기판의 제조에 있어서 사용되는 유기 바인더의 선택 방법에 관한 것이다.
다층 세라믹 기판은 복수의 적층된 세라믹층을 포함하고 있다. 이와 같은 다층 세라믹 기판에는 다양한 형태의 배선 도체가 형성되어 있다. 배선 도체로서는, 예를 들면, 다층 세라믹 기판의 내부에 있어서, 세라믹층 사이의 특정의 계면을 따라 연장되는 내부 도체막이 형성되거나, 특정의 세라믹층을 관통하도록 연장되는 비아홀 도체가 형성되거나, 또한, 다층 세라믹 기판의 외표면상에 있어서 연장되는 외부 도체막이 형성되어 있다.
다층 세라믹 기판은 반도체 칩부품이나 그 외의 칩부품 등을 탑재하여 이들 전자 부품을 상호 배선하기 위해 사용되고 있다. 상술한 배선 도체는 이 상호 배선을 위한 전기적 경로를 제공하고 있다.
또한, 다층 세라믹 기판에는, 예를 들면 커패시터 소자나 인덕터 소자와 같은 수동 부품이 내장되는 경우가 있다. 이 경우에는, 상술한 배선 도체로서의 내부 도체막이나 비아홀 도체의 일부에 의해 이들 수동 부품이 제공된다.
다층 세라믹 기판은 예를 들면, 이동체 통신 단말기기의 분야에 있어서, LCR 복합화 고주파 부품으로서 사용되거나, 컴퓨터의 분야에 있어서, 반도체 IC칩과 같은 능동 소자와 커패시터나 인덕터나 저항과 같은 수동 소자를 복합화한 부품으로서, 또는 단순한 반도체 IC패키지로서 사용되고 있다.
보다 구체적으로는, 다층 세라믹 기판은 PA 모듈 기판, RF 다이오드 스위치, 필터, 칩 안테나, 각종 패키지 부품, 복합 디바이스 등의 다양한 전자 부품을 구성하기 위하여 널리 사용되고 있다.
다층 세라믹 기판을 보다 다기능화, 고밀도화 및 고성능화하기 위해서는, 상술한 바와 같은 배선 도체를 고밀도로 배치하는 것이 효과적이다.
그러나, 다층 세라믹 기판을 얻기 위해서는, 반드시, 소성 공정을 거치지 않으면 안되나, 이와 같은 소성 공정에 있어서는, 세라믹의 소결에 의한 수축이 발생하고, 이 수축은 다층 세라믹 기판 전체에 있어서 균일하게 발생하기 어려우며, 그 때문에, 세라믹층의 주면 방향에 관하여 0.4∼0.6%정도의 칫수 오차를 발생시키는 경우가 있다.
그 결과, 배선 도체에 있어서 원하지 않는 변형이나 일그러짐이 발생하며, 보다 구체적으로는, 다층 세라믹 기판상에 탑재되는 칩 부품 등의 접속을 위한 외부 도체막의 위치 정밀도가 저하되거나, 배선 도체에 있어서 단선(斷線)이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 배선 도체에 있어서 발생하는 변형이나 일그러짐은 상술과 같은 배선 도체의 고밀도화를 저해한다.
그래서, 다층 세라믹 기판을 제조할 때에, 소성 공정에 있어서 다층 세라믹 기판의 주면 방향에서의 수축을 실질적으로 발생시키지 않도록 할 수 있는, 이른바 무수축 프로세스를 적용하는 것이 제안되고 있다.
무수축 프로세스에 따른 다층 세라믹 기판의 제조방법에 있어서는, 예를 들면 1000℃이하의 온도에서 소결 가능한 저온 소결 세라믹 분말이 준비됨과 동시에, 상술의 저온 소결 세라믹 재료의 소결 온도에서는 소결하지 않는, 수축 제어용으로서 기능하는 난소결성(難燒結性) 분말이 준비된다. 그리고, 소성함으로써 목적으로 하는 다층 세라믹 기판이 되는 미소결 세라믹 적층체를 제작할 때에는, 저온 소결 세라믹 재료를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 소체용 그린층의 주면에 접하도록, 난소결성 분말을 포함하는 구속용 그린층이 배치되고, 또한, 소체용 그린층에 관련하여 배선 도체가 형성된다.
상술과 같이 하여 얻어진 미소결 세라믹 적층체는 이어서 소성된다. 이 소성 공정에 있어서, 구속용 그린층에 포함되는 난소결성 분말은 실질적으로 소결하지 않기 때문에, 구속용 그린층에 있어서는, 수축이 실질적으로 발생하지 않는다. 이와 같은 점으로부터, 구속용 그린층이 소체용 그린층을 구속하고, 그에 따라 소체용 그린층은 두께 방향으로만 실질적으로 수축하나, 주면 방향에서의 수축이 억제된다. 그 결과, 미소결 세라믹 적층체를 소성하여 얻어진 소결 세라믹 적층체를 포함하는 다층 세라믹 기판에 있어서 불균일한 변형이 발생하기 어렵고, 그로 인해, 배선 도체에 있어서 원하는 않는 변형이나 일그러짐이 발생하기 어렵게 할 수 있으며, 배선 도체의 고밀도화를 가능하게 한다.
상술한 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 소체용 그린층 및 구속용 그린층은 모두 유기 바인더를 포함하고 있으며, 소성 공정에 앞서, 이 유기 바인더를 제거하기 위한 탈(脫)바인더 공정이 실시된다.
또한, 상술한 바와 같은 무수축 프로세스에 있어서 적용되는 미소결 세라믹 적층체는 소체용 그린층에 더하여 구속용 그린층을 포함하고 있다. 이 구속용 그린층은 구체적으로는, 소성 공정에 있어서 필요로 하는 것이며, 얻어진 다층 세라믹 기판에 있어서 특별한 기능을 수행하는 것은 아니다. 특히, 구속용 그린층이 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 양단에 위치하도록 배치되는 경우에는 소성 공정 후, 이 구속용 그린층을 제거하는 것이 통상이다.
이와 같은 점으로부터, 예를 들면 배선 도체의 설계에 관하여 동일한 다층 세라믹 기판을 얻고자 하는 경우, 구속용 그린층을 포함하지 않는 미소결 세라믹 적층체에 비하여 구속용 그린층을 포함하는 미소결 세라믹 적층체 쪽이 탈바인더 공정에 있어서 제거할 유기 바인더의 양이 많아진다. 그 때문에, 탈바인더 공정에 필요로 하는 시간이 길어진다는 문제에 먼저 조우한다.
또한, 상술한 바와 같이, 탈바인더 공정에 있어서 제거할 유기 바인더의 양이 많기 때문에, 탈바인더가 충분히 행해지지 않으면, 탈바인더 공정을 종료한 후에 있어서도 유기 바인더가 비교적 많이 잔류하는 경우가 있으며, 그 때문에, 얻어진 다층 세라믹 기판에 포함하는 소결 세라믹 적층체에서의 잔탄량(殘炭量)이 비교적 많아지는 경우가 있다. 이와 같은 잔탄량의 증가는 얻어진 다층 세라믹 기판의 신뢰성을 저하시킨다.
또한, 상술한 바와 같이, 탈바인더 공정을 종료한 후에 비교적 많은 유기 바인더가 잔류하는 경우, 이와 같이 잔류한 유기 바인더는 미소결 세라믹 적층체에있어서 불균일하게 분포하기 쉽다. 그 때문에, 소성 공정을 거쳐 얻어진 소결 세라믹 적층체에 있어서 휘어짐이 발생하기 쉽다.
또한, 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 단부에 비하면, 적층 방향에 있어서의 중앙부에 있어서는, 일반적으로, 탈바인더가 순조롭게 진행되기 어렵다. 탈바인더 공정에서는 유기 바인더를 열분해시키거나 소결시켜서 제거하는데, 그 때에 발생하는 가스가 미소결 세라믹 적층체의 외부로 빠져나올 수 없기 때문이다. 그 때문에, 유기 바인더의 열분해나 연소에 의한 가스가 원인이 되어 얻어진 다층 세라믹 기판에 포함하는 소결 세라믹 적층체에 있어서, 세라믹층 사이에 박리가 발생하거나, 기포가 생기는 경우가 있다.
이들 문제는 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 소체용 그린층 및/또는 구속용 그린층의 수를 감소시킴으로써, 어느 정도 해결할 수 있지만, 그것으로는 얻고자 하는 다층 세라믹 기판의 설계에 관하여 제한을 받아 바람직하지 않다.
또한, 일본국 특허공개공보 평7-30253호에 있어서는, 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 단부에 위치되는 구속용 그린층에 구멍을 뚫고, 미소결 세라믹 적층체에 포함되는 유기 바인더보다도 열분해하기 쉬운 수지를 이 구멍에 메워넣음으로써, 탈바인더 공정에 있어서, 유기 바인더의 보다 순조로운 제거를 도모하고자 하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 이 종래 기술에 따르면, 구멍을 형성하기 위한 공정 및 구멍에 수지를 메워넣기 위한 공정이 새로이 필요하게 되며, 그에 따른 비용 상승이 초래됨과 동시에, 미소결 세라믹 적층체에 대하여 실시되는 프레스 공정 또는 소성 공정에 있어서, 구멍이 원인이 되어 변형이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제를 해결할 수 있는 다층 세라믹 기판의 제조방법, 이 제조방법에 의해 얻어진 다층 세라믹 기판, 다층 세라믹 기판을 제조하기 위하여 제작되는 미소결 세라믹 적층체 및 다층 세라믹 기판을 포함하는 전자 장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판(1)을 도해적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 소결 세라믹 적층체(3)를 얻기 위하여 준비되는 미소결 세라믹 적층체(13)를 도해적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 미소결 세라믹 적층체(16)를 도해적으로 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
1 : 다층 세라믹 기판 2 : 세라믹층
3 : 소결 세라믹 적층체 4, 5 : 외부 도체막(배선 도체)
6 : 내부 도체막(배선 도체) 7 : 비아홀 도체(배선 도체)
8, 9 : 전자 부품 12 : 마더 보드(mother board)
13, 16 : 미소결 세라믹 적층체 14, 17 : 소체용 그린층
15, 18 : 구속용 그린층
본 발명은 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된 복수의 소체용 그린층과, 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과; 미소결 세라믹 적층체로부터 제 1 및 제 2 유기 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과; 미소결 세라믹 적층체를 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하는 다층 세라믹 기판의 제조방법에 우선 적용되는 것으로서, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 양태에서는 다음과 같은 구성을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 소체용 그린층 및 구속용 그린층은 모두 유기 바인더를 포함하는데, 소체용 그린층에 포함되는 제 1 유기 바인더 및 구속용 그린층에 포함되는 제 2 유기 바인더로서, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 서로 다른 것을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직하게는, 제 2 유기 바인더로서, 제 1 유기 바인더보다도 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것이 사용된다. 이 경우, 보다 바람직하게는, 제 1 유기 바인더와 제 2 유기 바인더 사이에서의 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도의 차는 10℃이상이 된다.
또한, 상술한 적층체 제작 공정에 있어서 제작되는 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 구속용 그린층은 예를 들면, 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 양단에 위치하도록 배치된다. 이 경우, 소성 공정 후, 구속용 그린층을 제거하는 공정이 더 실시되어도 된다.
또한, 적층체 제작 공정에 있어서 제작되는 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 구속용 그린층은 예를 들면, 소체용 그린층 사이에 위치하도록 배치되어도 된다. 이 경우, 소체용 그린층은 가열에 의해 연화ㆍ유동화하는 연화 유동성 성분을 포함하며, 소성 공정에 있어서는, 연화 유동성 성분을 구속용 그린층중에 유동시킴으로써 난소결성 분말을 고착시키는 것이 행해진다.
또한, 소체용 그린층에 포함되는 세라믹 분말은 1000℃이하의 온도에서 소결하는 저온 소결 세라믹 분말인 것이 바람직하다.
또한, 미소결 세라믹 적층체는 소체용 그린층에 관련하여 형성되는 배선 도체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 소성 공정 후, 소결 세라믹 적층체의 외표면상에 탑재될 전자 부품을 실장하는 공정을 더 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 제 2 양태에 따른 다층 세라믹 기판의 제조방법은 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된 복수의 소체용 그린층과, 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과; 미소결 세라믹 적층체로부터 제 1 및 제 2 유기 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과; 미소결 세라믹 적층체를 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하고, 제 1 유기 바인더로서 탈바인더 공정에 있어서 연소하는 연소계 바인더를 사용하며, 또한 제 2 유기 바인더로서, 탈바인더 공정에 있어서 열분해하는 열분해계 바인더를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직하게는, 상술의 제 1 유기 바인더는 부티랄(butyral)계 유기 바인더이고, 제 2 유기 바인더는 아크릴계 유기 바인더이다.
본 제 2 양태에 관해서도, 상술한 제 1 양태에서의 바람직한 실시양태가 적용된다.
본 발명은 또한, 상술한 바와 같은 제조방법에 의해 얻어진 다층 세라믹 기판에도 적용된다.
또한, 본 발명은 상술한 다층 세라믹 기판과, 이 다층 세라믹 기판을 실장하는 마더 보드(mother board)를 포함하는 전자 장치에도 적용된다.
또한, 본 발명은 다층 세라믹 기판을 얻기 위하여 제작되는 미소결 세라믹 적층체에도 적용된다.
본 발명에 따른 미소결 세라믹 적층체는, 제 1 양태에 따르면, 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 소체용 그린층과, 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하고, 제 1 유기 바인더 및 제 2 유기 바인더는 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 서로 다른 것임을 특징으로 하고 있다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명에 따른 미소결 세라믹 적층체는 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 소체용 그린층과, 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하고, 제 1 유기 바인더는 탈바인더 공정에 있어서 연소하는 연소계 바인더이며, 또한 제 2 유기 바인더는 탈바인더 공정에 있어서 열분해하는 열분해계 바인더인 것을 특징으로 하고 있다.
이상의 다층 세라믹 기판의 제조방법은 이른바 무수축 프로세스를 적용하는 것이었으나, 본 발명에 따른 기술적 사상의 적용 범위는 무수축 프로세스에 의한 다층 세라믹 기판의 제조방법에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은 세라믹 분말 및 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 세라믹 그린층을 포함하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과; 미소결 세라믹 적층체로부터 유기 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과; 미소결 세라믹 적층체를 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하는 다층 세라믹 기판의 제조방법에도적용된다. 이와 같은 다층 세라믹 기판의 제조방법에 있어서, 본 발명의 기술적 사상은 다음과 같이 적용된다.
즉, 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 단부에 위치하는 세라믹 그린층에 포함되는 유기 바인더로서, 적층 방향에 있어서의 중간부에 위치하는 세라믹 그린층에 포함되는 유기 바인더보다도, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것이 사용된다.
<발명의 실시형태>
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판(1)을 도해적으로 나타내는 단면도이다. 도시한 다층 세라믹 기판(1)은 세라믹 다층 모듈을 구성하는 것이다.
다층 세라믹 기판(1)은 적층된 복수의 세라믹층(2)으로 구성되는 소결 세라믹 적층체(3)를 포함하고 있다. 이 소결 세라믹 적층체(3)에 있어서, 세라믹층(2)에 관련하여 다양한 배선 도체가 형성되어 있다.
상술한 배선 도체로서는, 소결 세라믹 적층체(3)의 적층 방향에 있어서의 단면상에 형성되는 몇갠가의 외부 도체막(4 및 5), 세라믹층(2) 사이의 계면을 따라 형성되는 몇갠가의 내부 도체막(6) 및 세라믹층(2)의 특정의 것을 관통하도록 형성되는 몇갠가의 비아홀 도체(7) 등이 있다.
상술한 외부 도체막(4)은 소결 세라믹 적층체(3)의 외표면상에 탑재될 전자 부품(8 및 9)에의 접속을 위하여 사용된다. 도 1에서는, 예를 들면 반도체 디바이스와 같이, 범프 전극(10)을 포함하는 전자 부품(8) 및 예를 들면 칩 커패시터와같이 면 형상의 단자 전극(11)을 포함하는 전자 부품(9)이 도시되어 있다.
전자 부품(8)은 범프 전극(10)에 대하여 솔더 리플로우(solder reflow) 공정을 적용하거나 초음파 부여 공정이나 열압착 공정을 적용함으로써, 범프 전극(10)을 통하여 외부 도체막(4)에 접합된다. 한편, 전자 부품(9)은 외부 도체막(4)에 대하여 단자 전극(11)을 면대향시킨 상태에서, 단자 전극(11)을 예를 들면 솔더 또는 도전성 접착제를 사용하여 외부 도체막(4)에 접합함으로써, 소결 세라믹 적층체(3)상에 탑재된 상태가 된다.
또한, 외부 도체막(5)은 도 1에 있어서 상상선으로 나타내는 바와 같이, 이 다층 세라믹 기판(1)을 실장하는 마더 보드(12)에의 접속을 위하여 사용된다. 즉, 다층 세라믹 기판(1)은 외부 도체막(5)을 통하여 전기적으로 접속된 상태에서, 마더 보드(12)상에 실장되어 원하는 전자 장치를 구성한다.
도 1에 나타낸 다층 세라믹 기판(1)에 포함하는 소결 세라믹 적층체(3)는 도 2에 나타내는 바와 같은 미소결 세라믹 적층체(13)를 소성함으로써 얻어지는 것이다.
미소결 세라믹 적층체(13)는 상술한 세라믹층(2)이 될 적층된 복수의 소체용 그린층(14)을 포함하고 있다. 소체용 그린층(14)은 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하고 있다. 세라믹 분말로서는, 1000℃이하의 온도에서 소결하는 저온 소결 세라믹 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
미소결 세라믹 적층체(13)는 또한, 소체용 그린층(14)의 주면에 접하도록 배치되는 구속용 그린층(15)을 포함하고 있다. 구속용 그린층(15)은 상술한 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하고 있다. 상술한 바와 같이, 세라믹 분말로서 저온 소결 세라믹 분말이 사용될 때, 난소결성 분말로서는, 예를 들면 알루미나 분말이 유리하게 사용된다. 또한, 본 실시형태에서는, 구속용 그린층(15)은 미소결 세라믹 적층체(13)의 적층 방향에 있어서의 양단에 위치하도록 배치된다.
유기 바인더에는 주로, 산소에 접촉함으로써 바인더중의 탄소가 이산화탄소 또는 일산화탄소가 되어 연소하는 연소계 바인더와, 주로, 열에 의한 폴리머 분해에 의해 기화(氣化)하는 열분해계 바인더가 있는데, 소체용 그린층(14)에 포함되는 제 1 유기 바인더 및 구속용 그린층(15)에 포함되는 제 2 유기 바인더로서, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 서로 다른 것이 사용된다.
이 경우, 제 2 유기 바인더는 제 1 유기 바인더보다도 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것임이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도의 차가 10℃이상이 되도록 된다.
또한, 제 1 및 제 2 유기 바인더의 선택방법의 다른 양태로서, 제 1 유기 바인더를 연소계 바인더로 하고, 한편, 제 2 유기 바인더를 열분해계 바인더로 해도 된다.
이 경우, 보다 구체적으로는, 제 1 유기 바인더로서, 예를 들면 부티랄계 유기 바인더가 사용되며, 제 2 유기 바인더로서, 예를 들면 아크릴계 유기 바인더가 사용된다.
미소결 세라믹 적층체(13)는 소체용 그린층(14)에 관련하여 형성되는 배선도체를 더 포함하고 있다. 그 배선 도체로서는, 상술한 바와 같이, 외부 도체막(4 및 5), 내부 도체막(6) 및 비아홀 도체(7) 등을 포함하고 있다.
이와 같은 미소결 세라믹 적층체(13)를 제작하기 위하여, 예를 들면, 다음과 같은 각 공정이 실시된다.
우선, 소체용 그린층(14)을 얻기 위하여, 세라믹 분말에 제 1 유기 바인더, 분산제, 가소제 및 유기 용제 등을 각각 적당량 첨가하고, 이들을 혼합함으로써, 세라믹 슬러리를 제작한다. 또한, 세라믹 분말이 저온 소결 세라믹 분말인 경우에는 통상, 유리 성분을 함유하는 세라믹 재료가 사용된다. 이 유리 성분은 세라믹 성분을 갖는 분말에 유리 분말로서 혼합되어 있어도, 소성 공정에 있어서 유리질을 석출하는 것이어도 된다.
이어서, 상술한 세라믹 슬러리를 닥터 블레이드(doctor blade)법 등에 의해 시트 형상으로 성형하여, 소체용 그린층(14)이 될 소체용 세라믹 그린시트를 얻는다.
이어서, 얻어진 소체용 그린시트에 필요에 따라 비아홀 도체(7)를 형성하기 위한 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍에 도전성 페이스트 또는 도체 분말을 충전함으로써, 비아홀 도체(7)를 형성한다. 또한, 소체용 세라믹 그린시트상에 필요에 따라 도전성 페이스트를 인쇄함으로써, 외부 도체막(4 및 5) 및 내부 도체막(6)을 형성한다. 여기에서, 세라믹 분말로서, 1000℃이하의 온도에서 소결하는 저온 소결 세라믹 분말이 사용될 때, 상술한 외부 도체막(4 및 5), 내부 도체막(6) 및 비아홀 도체(7)를 형성하기 위한 도전 성분으로서, 예를 들면, 은, 은·백금 합금,은·팔라듐 합금, 동 또는 금 등을 유리하게 사용할 수 있다.
다음으로, 이들 소체용 세라믹 그린시트로, 도 2에 나타낸 소체용 그린층(14)을 제공하기 위하여, 소체용 세라믹 그린시트가 소정의 순서로 적층된다.
한편, 구속용 그린층(15)을 얻기 위하여, 난소결성 분말에 제 2 유기 바인더, 분산제, 가소제 및 유기 용제 등을 각각 적당량 첨가하고, 이들을 혼합함으로써, 난소결성 분말 슬러리를 제작한다.
이어서, 이 난소결성 분말 슬러리를 닥터 블레이드법 등에 의해 시트 형상으로 성형하여, 구속용 그린층(15)을 위한 구속용 그린시트를 얻는다.
다음으로, 상술과 같이 적층된 소체용 세라믹 그린시트의 상하에 구속용 그린시트를 적층하고, 프레스한다. 이에 따라, 도 2에 나타내는 바와 같이, 미소결 세라믹 적층체(13)가 얻어진다. 또한, 필요에 따라 이 미소결 세라믹 적층체(13)를 적당한 크기로 절단해도 된다.
다음으로, 미소결 세라믹 적층체(13)는 소체용 그린층(14)에 포함되는 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성된다. 이 소성 공정에 있어서, 구속용 그린층(15)은 그 자신은 실질적으로 수축하지 않는다. 따라서, 구속용 그린층(15)은 소체용 그린층(14)에 대하여 그 주면 방향에서의 수축을 억제하는 구속력을 미치게 하며, 그에 따라, 소체용 그린층(14)은 그 주면 방향에서의 수축이 억제되면서, 실질적으로 두께 방향으로만 수축하고, 거기에 포함되는 세라믹 재료가 소결된다. 이와 같이 하여, 도 1에 나타낸 세라믹층(2)이 소체용 그린층(14)에 의해 제공되며,다층 세라믹 기판(1)에 포함하는 소결 세라믹 적층체(3)가 얻어진다.
상술한 바와 같이, 소체용 그린층(14)에 포함되는 제 1 유기 바인더 및 구속용 그린층(15)에 포함되는 제 2 유기 바인더는 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 서로 다르다. 따라서, 탈바인더 공정에서의 승온 과정에 있어서, 제 1 유기 바인더와 제 2 유기 바인더는 서로 다른 시점에서, 열분해 또는 연소를 개시한다. 그 때문에, 한쪽의 유기 바인더가 먼저 열분해 또는 연소를 개시함으로써, 이 유기 바인더가 존재하고 있던 부분에 통로가 형성되며, 다른쪽의 유기 바인더가 열분해 또는 연소를 개시하여 생성된 가스는 이 통로를 통하여 순조롭게 미소결 세라믹 적층체(13)의 외부로 배출될 수 있다.
이와 같이 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도를 서로 다르게 하는 경우, 구속용 그린층(15)에 포함되는 제 2 유기 바인더의 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 소체용 그린층(14)에 포함되는 제 1 유기 바인더보다 낮은 것이 바람직하다.
왜냐하면, 구속용 그린층(15)에 의해 사이에 끼워진 소체용 그린층(14)에 포함되는 제 1 유기 바인더가 열분해 또는 연소할 때, 그에 따라 발생된 가스는 많든 적든 간에 구속용 그린층(15)내를 통하여 미소결 세라믹 적층체(13)의 외부로 배출되지 않으면 안되나, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도의 관계가 상술과 같이 선택됨으로써, 구속용 그린층(15)에 있어서 먼저 유기 바인더의 제거에 의한 통로가 형성되고, 이 통로를 통하여 소체용 그린층(14)에 포함되는 제 1 유기 바인더의 열분해 또는 연소에 의한 가스가 순조롭게 배출될 수 있기 때문이다.
상술의 경우, 제 2 유기 바인더로서, 제 1 유기 바인더보다도 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 10℃이상 낮은 것이 사용되면, 제 1 유기 바인더의 열분해 또는 연소를 개시시키기 전에, 확실하게, 제 2 유기 바인더의 열분해 또는 연소를 개시시킬 수 있다.
또한, 소체용 그린층(14)에 포함되는 제 1 유기 바인더로서, 부티랄계 유기 바인더와 같은 연소계 바인더를 사용하며, 또한 구속용 그린층(15)에 포함되는 제 2 유기 바인더로서, 아크릴계 유기 바인더와 같은 열분해계 바인더를 사용함으로써도, 제 1 및 제 2 유기 바인더 사이에서, 탈바인더 공정에 있어서 발생하는 열분해 또는 연소의 거동에 차이를 갖게 할 수 있다.
즉, 연소계 바인더인 경우에는 주로, 산소에 접촉함으로써 바인더중의 탄소가 이산화탄소 또는 일산화탄소가 되어 연소하기 때문에, 이와 같은 연소가 단숨에 발생하는 일은 없으며, 서서히 발생하는 것이 통상이다. 이에 반하여, 열분해계 바인더인 경우에는 주로, 열에 의한 폴리머 분해에 의해 기화하는 것이기 때문에, 열분해 개시 온도에 이르렀을 때에, 단숨에, 이와 같은 분해가 발생한다. 이 점으로부터, 제 1 유기 바인더와 제 2 유기 바인더 사이에서, 각각이 연소 또는 열분해 하는 거동에 차이를 갖게 할 수 있다.
따라서, 제 2 유기 바인더의 열분해에 의해 신속하게 발생된 구속용 그린층(15)중의 통로를 통하여 제 1 유기 바인더의 연소에 의해 서서히 생성되는 이산화탄소 또는 일산화탄소를 미소결 세라믹 적층체(13)의 외부로 순조롭게 배출할 수 있다.
특히, 제 2 유기 바인더의 열분해 개시 온도가 제 1 유기 바인더의 연소 개시 온도보다도 낮게 되면, 제 2 유기 바인더의 열분해가 발생한 후에, 제 1 유기 바인더의 연소를 개시시킬 수 있기 때문에, 제 2 유기 바인더의 열분해의 결과로서 발생된 구속용 그린층(15)중의 통로를 통하여 제 1 유기 바인더의 연소에 의해 발생되는 이산화탄소 또는 일산화탄소를 미소결 세라믹 적층체(13)의 외부로 배출할 수 있는 상태를 확실하게 얻을 수 있다.
상술의 경우, 제 2 유기 바인더의 열분해 개시 온도가 제 1 유기 바인더의 연소 개시 온도보다도 10℃이상 낮게 되면, 상술한 바와 같은 통로를 통한 배출 상태를 보다 확실하게 얻을 수 있다.
이상과 같은 소성 공정을 종료한 후, 구속용 그린층(15)이 제거된다. 구속용 그린층(15)의 제거는 구속용 그린층(15)이 소결되지 않기 때문에, 용이하게 행할 수 있다.
이와 같이 하여, 도 1에 나타낸 다층 세라믹 기판(1)에 있어서의 소결 세라믹 적층체(3)가 얻어진다. 이 소결 세라믹 적층체(3)의 외표면상에 전자 부품(8 및 9)을 실장하면, 도 1에 나타내는 바와 같은 다층 세라믹 기판(1)이 완성된다.
다음으로, 본 발명의 효과를 확인하기 위하여, 특정적인 실시형태에 관련하여 실시한 실험예에 대하여 설명한다.
우선, 소체용 그린층(14)을 위한 세라믹 슬러리를 얻기 위하여, CaCO3, Al2O3, SiO2및 B2O3를 소정의 비율이 되도록 칭량하고, 혼합하여 백금 도가니중에있어서 1400℃에서 용융하고, 그 후, 수중에 투입함으로써 급랭하여 유리를 얻었다.
이어서, 이 유리를 볼 밀에 의해 평균 입자 직경 1.2∼2.4㎛가 될 때까지 분쇄하여 유리 분말로 하였다. 이어서, 이 유리 분말과 알루미나 분말을 중량비로 40/60이 되도록 혼합하였다.
다음으로, 상술의 유리 분말과 알루미나 분말의 혼합 분말 100중량부에 대하여 표 1에 나타내는 바와 같은 유기 바인더 8중량부, 프틸산디옥틸(dioctyl phthalate) 2중량부, 분산제 1중량부, 에탄올 30중량부 및 톨루엔 30중량부를 첨가하고, 볼 밀에 의해 24시간 혼합하여 세라믹 슬러리를 얻었다.
한편, 구속용 그린층(15)을 위한 난소결성 분말 슬러리를 얻기 위하여, 난소결성 분말로서 알루미나 분말을 사용하고, 이 알루미나 분말 100중량부에 대하여 표 1에 나타내는 바와 같은 다양한 유기 바인더 8중량부, 프틸산디옥틸 2중량부, 분산제 1중량부, 에탄올 30중량부 및 톨루엔 30중량부를 첨가하며, 볼 밀에 의해 24시간 혼합하여 난소결성 분말 슬러리를 얻었다.
소체용 그린층 구속용 그린층
실시예 1 아크릴 ③(360℃) 아크릴 ②(350℃)
실시예 2 아크릴 ④(380℃) 아크릴 ②(350℃)
실시예 3 부티랄 ②(320℃) 부티랄 ①(300℃)
실시예 4 부티랄 ③(340℃) 부티랄 ①(300℃)
실시예 5 부티랄 ③(340℃) 아크릴 ②(350℃)
실시예 6 부티랄 ③(340℃) 아크릴 ①(330℃)
비교예 1 아크릴 ③(360℃) 아크릴 ③(360℃)
비교예 2 부티랄 ②(320℃) 부티랄 ②(320℃)
표 1에 나타내는 바와 같이, 아크릴계 바인더로서, 아크릴 ①, 아크릴 ②,아크릴 ③ 및 아크릴 ④와 같이, 4종류의 것을 사용하였다. 이들 4종류의 아크릴계 유기 바인더는 표 1에 있어서 괄호안에 나타내는 바와 같은 열분해 개시 온도를 갖고 있다. 열분해 개시 온도는 열중량 시차 열분석에 의해 구해진 것으로, 아크릴 ①은 330℃, 아크릴 ②는 350℃, 아크릴 ③은 360℃ 및 아크릴 ④는 380℃의 열분해 개시 온도를 갖고 있다.
또한, 부티랄계 유기 바인더로서, 부티랄 ①, 부티랄 ② 및 부티랄 ③의 3종류의 것을 사용하였다. 이들 3종류의 부티랄계 유기 바인더는 표 1에 있어서 괄호안에 나타내는 바와 같은 연소 개시 온도를 갖고 있다. 즉, 부티랄 ①은 300℃, 부티랄 ②는 320℃ 및 부티랄 ③은 340℃의 연소 개시 온도를 갖고 있다.
다음으로, 상술의 세라믹 슬러리 및 난소결성 분말 슬러리를 각각 진공탈포한 후, 닥터 블레이드법에 의해 두께 100㎛의 소체용 세라믹 그린시트 및 구속용 그린시트를 제작하였다. 그리고, 소체용 세라믹 그린시트상에 은을 포함하는 도전성 페이스트를 인쇄한 것을 10장 적층함과 동시에, 그 적층 방향에 있어서의 각 단부에 구속용 그린시트를 4장씩 적층하고, 80℃의 온도를 부여하면서, 500kgf/㎠의 압력으로 프레스하여, 그에 따라 10층의 소체용 그린층(14)을 사이에 두도록 각각 4층의 구속용 그린층(15)이 배치된 미소결 세라믹 적층체(13)를 얻었다.
다음으로, 이 미소결 세라믹 적층체(13)를 400℃의 온도에서 탈바인더 처리하였다.
다음으로, 대기중에 있어서, 860℃의 온도에서 30분간 소성함으로써, 미소결 세라믹 적층체(13)에 포함하는 소체용 그린층(14)을 소결시키고, 그 후, 구속용 그린층(15)을 제거하여, 그에 따라 소결 세라믹 적층체(3)를 얻었다.
이와 같이 하여 얻어진 소결 세라믹 적층체(3)에 대하여, 잔탄량, 휘어짐 및 박리/기포의 발생률을 평가하였다. 이들 결과가 표 2에 나타나 있다.
잔탄량(ppm) 휘어짐(㎛) 박리/기포의 발생률
실시예 1 35 140 0/10
실시예 2 40 100 0/10
실시예 3 50 160 0/10
실시예 4 65 110 0/10
실시예 5 60 120 0/10
실시예 6 25 100 0/10
비교예 1 50 250 1/10
비교에 2 120 300 2/10
표 2로부터 알 수 있듯이, 실시예 1∼6에 따르면, 비교예 1 및 2에 비하여 잔탄량이 적고, 휘어짐이 저감되며, 또한 박리/기포의 발생이 방지되고 있다.
이 점으로부터, 비교예 1 및 2와 같이, 소체용 그린층(14)에 있어서 사용되는 유기 바인더와 구속용 그린층(15)에 있어서 사용되는 유기 바인더의 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 서로 동일한 경우에 비하여, 실시예 1 및 2와 같이, 소체용 그린층(14)에 있어서 사용되는 유기 바인더와 구속용 그린층(15)에 있어서 사용되는 유기 바인더가 서로 다른 열분해 개시 온도를 갖고 있는 경우나, 실시예 3 및 4와 같이, 소체용 그린층(14)에 있어서 사용되는 유기 바인더와 구속용 그린층(15)에 있어서 사용되는 유기 바인더가 서로 다른 연소 개시 온도를 갖고 있는 경우나, 실시예 5 및 6과 같이, 소체용 그린층(14)에 있어서 사용되는 유기 바인더가 연소계 바인더이고, 구속용 그린층(15)에 있어서 사용되는 유기 바인더가 열분해계 바인더인 경우에는, 탈바인더 공정에 있어서, 이들 유기 바인더의 제거가순조롭게 행해졌다는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 실시형태에서는, 구속용 그린층(15)이 미소결 세라믹 적층체(13)의 적층 방향에 있어서의 양단에 위치하도록 배치되었으나, 이와 같은 배치를 대신하여, 또는 이와 같은 배치에 더하여 소체용 그린층(14) 사이에 위치하도록 구속용 그린층(15)이 배치되어도 된다. 이와 같은 실시형태의 일례에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 미소결 세라믹 적층체(16)를 도해적으로 나타내는 단면도이다.
미소결 세라믹 적층체(16)는 적층된 소체용 그린층(17)과, 소체용 그린층(17) 사이에 위치하도록 배치된 구속용 그린층(18)을 포함하고 있다. 본 실시형태에서는 소체용 그린층(17)과 구속용 그린층(18)이 번갈아 배치되어 있다.
도 2에 나타낸 미소결 세라믹 적층체(13)의 경우와 마찬가지로, 소체용 그린층(17)은 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 구속용 그린층(18)은 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하고 있다.
본 실시형태에서는 구속용 그린층(18)은 소성 공정 후, 제거되지 않고, 제품이 되는 다층 세라믹 기판에 포함하는 소결 세라믹 적층체중에 존재한다. 그 때문에, 소체용 그린층(17)은 예를 들면 유리 성분과 같이, 가열에 의해 연화ㆍ유동화하는 연화 유동성 성분을 포함하고 있으며, 소성 공정에 있어서, 이 연화 유동성 성분은 구속용 그린층(18)중에 침투하도록 유동하여, 구속용 그린층(18)에 포함되는 난소결성 분말을 고착시킨다.
상술한 바와 같이, 소체용 그린층(17) 및 구속용 그린층(18)은 서로 다른 제 1 및 제 2 유기 바인더를 각각 포함하고 있다. 따라서, 탈바인더 공정에 있어서, 제 1 및 제 2 유기 바인더 중 어느 한쪽이 제거된 후에 남겨진 통로를 통하여 제 1 및 제 2 유기 바인더 중 어느 다른쪽이 순조롭게 제거될 수 있다.
또한, 도 3에 있어서는, 소체용 그린층(17)에 관련하여 형성되는 외부 도체막, 내부 도체막 및 비아홀 도체와 같은 배선 도체의 도시가 생략되어 있다.
이상, 본 발명을 도시한 실시형태, 즉, 구속용 그린층을 사용하는 무수축 프로세스에 기초하여 다층 세라믹 기판을 제조하는 실시형태에 관련하여 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 것은 무수축 프로세스에 기초한 다층 세라믹 기판의 제조방법에는 한정되지 않는다.
즉, 세라믹 분말 및 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 세라믹 그린층을 포함하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과; 미소결 세라믹 적층체로부터 유기 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과; 미소결 세라믹 적층체를 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하는 다층 세라믹 기판의 제조방법에 있어서도, 상술한 바와 같은 유기 바인더의 선택이 효과적이다.
보다 상세하게 설명하면, 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 단부에 위치하는 세라믹 그린층에 포함되는 유기 바인더로서, 적층 방향에 있어서의 중간부에 위치하는 세라믹 그린층에 포함되는 유기 바인더보다도, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것을 사용하도록 하면, 탈바인더 공정에 있어서,적층 방향에 있어서의 단부에 위치하는 세라믹 그린시트에 포함되는 유기 바인더가 열분해 또는 연소를 개시한 후에, 적층 방향에 있어서의 중간부에 위치하는 세라믹 그린층에 포함되는 유기 바인더를 열분해 또는 연소시킬 수 있다. 그 때문에, 제거가 비교적 용이한 단부의 유기 바인더가 제거된 후에 남겨진 통로를 통하여 제거가 비교적 곤란한 중간부의 유기 바인더를 순조롭게 제거할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 적층된 복수의 소체용 그린층과, 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치된 구속용 그린층을 포함하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과; 미소결 세라믹 적층체로부터 소체용 그린층 및 구속용 그린층에 포함되는 유기 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과; 미소결 세라믹 적층체를 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하는 다층 세라믹 기판의 제조방법에 있어서, 소체용 그린층에 포함되는 제 1 유기 바인더 및 구속용 그린층에 포함되는 제 2 유기 바인더로서, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 서로 다른 것을 사용하거나, 제 1 유기 바인더로서, 탈바인더 공정에 있어서 연소하는 연소계 바인더를 사용하며, 또한 제 2 유기 바인더로서, 탈바인더 공정에 있어서 열분해하는 열분해계 바인더를 사용하고 있기 때문에, 탈바인더 공정에 있어서, 제 1 유기 바인더와 제 2 유기 바인더의 어느 한쪽의 열분해 또는 연소를 어느 다른쪽의 열분해 또는 연소에 비하여 보다 빨리 개시 또는 완료시킬 수 있다.
따라서, 보다 빨리 열분해 또는 연소가 개시 또는 완료된 한쪽의 유기 바인더가 제거된 후에 남겨진 통로를 통하여 미소결 세라믹 적층체의 외부로 다른쪽의 유기 바인더를 순조롭게 배출할 수 있다.
그 때문에, 탈바인더 공정을 능률적으로 진행할 수 있으며, 또한 탈바인더 공정 후의 유기 바인더의 잔류량을 적게 하는 것이 용이해지고, 소성 공정에 의해 얻어진 소결 세라믹 적층체를 포함하는 다층 세라믹 기판의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 탈바인더 공정 후에 있어서, 미소결 세라믹 적층체중에 유기 바인더가 불균일하게 잔류하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 소성 공정에 의해 얻어진 소결 세라믹 적층체가 휘는 등의 변형을 발생하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 상술과 같이, 탈바인더 공정 후의 유기 바인더의 잔류량을 용이하게 적게 할 수 있기 때문에, 소성 공정을 거쳐 얻어진 소결 세라믹 적층체에 있어서 박리나 기포가 발생하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 구속용 그린층은 기본적으로, 소성 공정에 있어서 필요로 할뿐으로, 소성 후에 있어서는 실질적인 기능을 수행하는 것은 아니다. 특히, 구속용 그린층이 소성 후에 있어서 제거되는 경우에는, 구속용 그린층은 얻어진 다층 세라믹 기판이 제공하는 특성에 어떠한 영향을 미치는 것은 아니다. 본 발명에 있어서는 구속용 그린층에 포함되는 제 2 유기 바인더로서, 소체용 그린층에 포함되는 제 1 유기 바인더와는 다른 것을 사용하는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 상술한 구속용 그린층의 기능을 고려했을 때, 구속용 그린층에 포함되는 제 2 유기 바인더로서, 소체용 그린층에 포함되는 제 1 유기 바인더에 비하여 품질이 낮은 것을 문제없이 사용할 수 있게 되고, 그 때문에, 다층 세라믹 기판의 제조 비용의 저감을 기대할 수 있다.
본 발명에 있어서, 제 2 유기 바인더로서, 제 1 유기 바인더보다도 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것이 사용되면, 제 1 유기 바인더의 열분해 또는 연소가 개시한 후에, 제 2 유기 바인더의 열분해 또는 연소를 개시시킬 수 있다.
상술과 같이, 열분해 또는 연소가 개시하는 시점을 제 2 유기 바인더를 앞으로 하고, 제 1 유기 바인더를 뒤로 하는 것은, 구속용 그린층이 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 양단에 위치하도록 배치되는 경우에 있어서 특히 현저한 효과를 발휘한다. 왜냐하면, 소체용 그린층에 포함되는 제 1 유기 바인더의 제거는 소체용 그린층이 구속용 그린층에 의해 사이에 끼워지기 때문에 곤란해지지만, 구속용 그린층에 미리 통로가 형성됨으로써, 이 제거의 곤란성이 저감되기 때문이다.
또한, 상술한 바와 같이, 제 2 유기 바인더의 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 제 1 유기 바인더보다도 낮게 되는 경우, 그 온도차를 10℃이상으로 하면, 제 1 유기 바인더와 제 2 유기 바인더의 열분해 또는 연소의 개시 시점을 보다 확실하게 다르게 할 수 있다.
또한, 상술과 같은 효과는 구속용 그린층을 포함하지 않는 미소결 세라믹 적층체를 취급하는 경우에도 동일하게 이룰 수 있다.
즉, 세라믹 분말 및 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 세라믹그린층을 포함하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과; 미소결 세라믹 적층체로부터 유기 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과; 미소결 세라믹 적층체를 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하는 다층 세라믹 기판의 제조방법에 있어서, 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 단부에 위치하는 세라믹 그린층에 포함되는 유기 바인더로서, 적층 방향에 있어서의 중간부에 위치하는 세라믹 그린층에 포함되는 유기 바인더보다도, 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것을 사용한 경우에도, 상술한 구속용 그린층을 포함하는 미소결 세라믹 적층체를 취급하는 경우와 동일한 효과를 이룰 수 있다.

Claims (24)

  1. 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 소체용 그린층과, 상기 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 상기 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성(難燒結性) 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과;
    상기 미소결 세라믹 적층체로부터 상기 제 1 및 제 2 유기 바인더를 제거하는 탈(脫)바인더 공정과;
    상기 미소결 세라믹 적층체를 상기 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하고,
    상기 제 2 유기 바인더로서, 상기 제 1 유기 바인더보다도 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 유기 바인더로서, 상기 제 1 유기 바인더보다도열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 10℃이상 낮은 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 적층체 제작 공정에 있어서 제작되는 상기 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 상기 구속용 그린층은 상기 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 양단에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 소성 공정 후, 상기 구속용 그린층을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 적층체 제작 공정에 있어서 제작되는 상기 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 상기 구속용 그린층은 상기 소체용 그린층 사이에 위치하도록 배치되고, 상기 소체용 그린층은 가열에 의해 연화ㆍ유동화하는 연화 유동성 성분을 포함하며, 상기 소성 공정은 상기 연화 유동성 성분을 상기 구속용 그린층중에 유동시킴으로써 상기 난소결성 분말을 고착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 분말은 1000℃이하의 온도에서 소결하는 저온 소결 세라믹 분말인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 미소결 세라믹 적층체는 상기 소체용 그린층에 관련하여 형성되는 배선 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 소성 공정 후, 상기 소결 세라믹 적층체의 외표면상에 탑재될 전자 부품을 실장하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  10. 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 소체용 그린층과, 상기 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 상기 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하는 미소결 세라믹 적층체를 제작하는 적층체 제작 공정과;
    상기 미소결 세라믹 적층체로부터 상기 제 1 및 제 2 유기 바인더를 제거하는 탈바인더 공정과;
    상기 미소결 세라믹 적층체를 상기 세라믹 분말이 소결하는 온도 조건하에서 소성하며, 그에 따라 소결 세라믹 적층체를 얻는 소성 공정;을 포함하고,
    상기 제 1 유기 바인더로서, 상기 탈바인더 공정에 있어서 연소하는 연소계 바인더를 사용하며, 또한 상기 제 2 유기 바인더로서, 상기 탈바인더 공정에 있어서 열분해하는 열분해계 바인더를 사용하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 유기 바인더는 부티랄(butyral)계 유기 바인더이고, 상기 제 2 유기 바인더는 아크릴계 유기 바인더인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 제 2 유기 바인더의 열분해 개시 온도는 상기 제 1 유기 바인더의 연소 개시 온도보다도 낮은 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 2 유기 바인더의 열분해 개시 온도는 상기 제 1 유기 바인더의 연소 개시 온도보다도 10℃이상 낮은 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 적층체 제작 공정에 있어서 제작되는 상기 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 상기 구속용 그린층은 상기 미소결 세라믹 적층체의 적층 방향에 있어서의 양단에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 소성 공정 후, 상기 구속용 그린층을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 적층체 제작 공정에 있어서 제작되는 상기 미소결 세라믹 적층체에 포함하는 상기 구속용 그린층은 상기 소체용 그린층 사이에 위치하도록 배치되며, 상기 소체용 그린층은 가열에 의해 연화ㆍ유동화하는 연화 유동성 성분을 포함하고, 상기 소성 공정은 상기 연화 유동성 성분을 상기 구속용 그린층중에 유동시킴으로써 상기 난소결성 분말을 고착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  17. 제 10항에 있어서, 상기 세라믹 분말은 1000℃이하의 온도에서 소결하는 저온 소결 세라믹 분말인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  18. 제 10항에 있어서, 상기 미소결 세라믹 적층체는 상기 소체용 그린층에 관련하여 형성되는 배선 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  19. 제 10항에 있어서, 상기 소성 공정 후, 상기 소결 세라믹 적층체의 외표면상에 탑재될 전자 부품을 실장하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조방법.
  20. 제 10항에 기재된 제조방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판.
  21. 제 20항에 기재된 다층 세라믹 기판과, 상기 다층 세라믹 기판을 실장하는 마더 보드(mother board)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  22. 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 소체용 그린층과, 상기 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 상기 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하고, 상기 제 2 유기 바인더로서, 상기 제 1 유기 바인더보다도 열분해 개시 온도 또는 연소 개시 온도가 낮은 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 미소결 세라믹 적층체.
  23. 세라믹 분말 및 제 1 유기 바인더를 포함하며, 또한 적층된, 복수의 소체용 그린층과, 상기 소체용 그린층의 주면에 접하도록 배치되며, 또한 상기 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말 및 제 2 유기 바인더를 포함하는 구속용 그린층을 구비하고, 상기 제 1 유기 바인더는 탈바인더 공정에 있어서 연소하는 연소계 바인더이며, 또한 상기 제 2 유기 바인더는 탈바인더 공정에 있어서 열분해하는 열분해계 바인더인 것을 특징으로 하는 미소결 세라믹 적층체.
  24. 삭제
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093899A1 (en) * 2004-03-25 2005-10-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Antenna configuration
EP1786249A4 (en) * 2004-09-03 2010-07-21 Murata Manufacturing Co CERAMIC SUBSTRATE WITH A CHIP TYPE ELECTRONIC COMPONENT AND PRODUCTION PROCESS THEREFOR
JP4563914B2 (ja) * 2005-10-18 2010-10-20 ヤマハリビングテック株式会社 焼成用成形体の製造方法および焼結体の製造方法
KR100762006B1 (ko) * 2006-06-13 2007-09-28 삼성전기주식회사 무수축 세라믹 기판의 제조방법
JP4957117B2 (ja) * 2006-08-09 2012-06-20 株式会社村田製作所 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板作製用複合グリーンシート
KR100872263B1 (ko) 2007-10-29 2008-12-05 삼성전기주식회사 구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조방법
KR100882100B1 (ko) * 2007-10-31 2009-02-06 삼성전기주식회사 변형 억제 시트를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조 방법
KR100905855B1 (ko) 2007-11-06 2009-07-02 삼성전기주식회사 구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판제조방법
KR100882101B1 (ko) * 2007-11-07 2009-02-06 삼성전기주식회사 무수축 세라믹 기판의 제조방법
KR100916075B1 (ko) * 2007-11-08 2009-09-08 삼성전기주식회사 다층 세라믹기판 제조방법
KR100930165B1 (ko) 2007-11-29 2009-12-07 삼성전기주식회사 구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조방법
TWI388533B (zh) * 2007-12-11 2013-03-11 Murata Manufacturing Co Manufacturing method of ceramic molded body
JP4420137B2 (ja) * 2008-01-11 2010-02-24 株式会社村田製作所 セラミック成形体の製造方法
WO2009119198A1 (ja) 2008-03-25 2009-10-01 株式会社村田製作所 セラミック基板の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05327218A (ja) * 1992-05-22 1993-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多層セラミック基板の製造方法
JPH0797275A (ja) * 1993-06-02 1995-04-11 Hitachi Ltd セラミック焼結体の製造方法およびその製造方法を用いた製造装置
JPH08236392A (ja) * 1995-02-23 1996-09-13 Nec Corp 積層セラミック電子部品の製造方法
KR0173233B1 (ko) * 1995-07-31 1999-05-01 이형도 저유전율 다층 세라믹 회로기판의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05327218A (ja) * 1992-05-22 1993-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多層セラミック基板の製造方法
JPH0797275A (ja) * 1993-06-02 1995-04-11 Hitachi Ltd セラミック焼結体の製造方法およびその製造方法を用いた製造装置
JPH08236392A (ja) * 1995-02-23 1996-09-13 Nec Corp 積層セラミック電子部品の製造方法
KR0173233B1 (ko) * 1995-07-31 1999-05-01 이형도 저유전율 다층 세라믹 회로기판의 제조방법

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