KR100475345B1

KR100475345B1 - 적층 세라믹 기판 제작 방법

Info

Publication number: KR100475345B1
Application number: KR10-2002-0016998A
Authority: KR
Inventors: 하라다히데유키
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2005-03-10
Also published as: US20020140135A1; CN1384700A; JP2002290042A; JP3709802B2; US6673180B2; CN1177517C; TW516356B; KR20020077187A

Abstract

공동을 가지는 그린 시트 스택을 제작하고, 그린 시트 스택을 소성하는 온도에서 소성되지 않는 무기질 분말을 함유하는 수축 억제 시트를 준비한다. 수축 억제 시트는 공동의 개구부를 막고, 그린 시트 스택의 시트 적층 방향으로 끝 면을 덮도록 배치된다. 그린 시트 스택은 수축 억제 시트가 절단되고, 그린 시트 스택이 절단된 부분으로 형성된 수축 억제 시트 조각이 공동의 바닥면에 위치할 수 있도록, 탄성 부재를 통해 시트 적층 방향으로 그린 시트 스택을 압착한다. 그린 시트 스택은 수축 억제 시트 조각이 공동의 바닥면에 위치한 상태에서 소성된다.

Description

적층 세라믹 기판 제작 방법{MULTILAYERED CERAMIC SUBSTRATE PRODUCTION METHOD}

본 발명은 적층 세라믹 기판의 제작방법에 관한 것이다. 좀더 자세히 말하자면, 전자 부품을 장착하고 보관하는 공동(cavity)을 가지는 적측 세라믹 기판의 제작 방법에 관한 것이다.

근래들어, 더 많은 기능과 높은 신뢰성 등을 가지는 더 작고 가벼운 전자 부품에 대한 수요는 증가해왔다. 결과적으로, 기판에 부품을 장착하는 기술의 향상에 대한 요구가 있어왔다. 기판에 장착시키는 기술을 향상시키는데 있어서 가장 전형적이고 효과적인 방법은 기판의 배선 밀도를 증가시키는것이다.

기판의 배선 밀도의 기대되는 증가에 대응하기 위해, 위에 도전성 필름 등이 인쇄된 복수개의 그린 세라믹 시트를 적층하고, 상기 그린 세라믹 시트들을 압착하고 소성하는 방법이 개발되어 왔다.

적층 세라믹 기판 자체의 크기와 두께를 줄이기 위해, 세라믹 적층 기판 안에 전자 부품을 장착할 공동을 형성하는 것이 효과적이다.

그러나, 위와 같은 공동을 가지는 적층 세라믹 기판에 있어서, 적층 세라믹 기판을 얻기위한 과정 중 소성 단계의 결과로 공동의 바닥면의 편평도가 빈번히 저하된다. 이러한 경향은 공동이 그 안에 계단부를 가지고 있을 때 특히 두드러진다. 이러한 계단부의 수가 늘어날수록, 문제는 악화된다.

적층 세라믹 기판을 제조하기 위한 소성 과정에 있어서 소위 수축 억제 공정(shrink-reducing process)이 자주 도입된다. 이는 수축 억제 공정을 이용하는 적층 세라믹 기판 제조 방법에 있어서, 복수의 그린 세라믹 시트에 포함된 세라믹 물질이 소성되는 온도에서 소성되지 않는 무기질 분말을 함유하는 수축 억제 레이어들이 그린 세라믹 시트들을 적층해서 형성한 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 양 쪽 끝 면을 덮도록 배치된 상태로 소성단계가 수행되는 것이다. 이러한 수축 억제 공정에 있어서, 소성 단계에 있는 동안 수축 억제 레이어들은 실질적으로 주 표면 방향으로 수축하지 않고, 그린 세라믹 시트는 구속된다. 그러므로 얻어지는 세라믹 적층 기판은 불규칙한 변형을 하지 않게 되는 경향이 있다. 이것은 적층 세라믹 기판과 관련하여 배치된 배선용 전도체의 원하지 않은 변형과 뒤틀림을 줄이는 것을 가능하게 하고, 그 때문에 유리하게 배선용 전도체의 밀도를 증가시킨다.

공동을 가지는 적층 세라믹 기판에 있어서, 공동의 바닥면 위에 수축 억제 레이어의 구속 작용을 가하는 것은 어렵고, 위에서 언급한 공동의 바닥면의 편평도가 저하되는 문제는 단순히 수축 억제 공정을 도입하는 것으로는 극복 되지 아니한다. 더 나아가, 공동이외의 적층 세라믹 기판 부분의 원하지 않는 변형을 억제할 경우, 공동 내 바닥면의 편평도의 저하는 더 심해진다.

상기 문제점을 극복하기 위하여, 예를 들어 일본 특허 공개 공보 제5-167253호 또는 일본 특허 공개 공보 제11-177238호는 공동의 내부에 그린 세라믹 시트에 포함된 세라믹 물질이 소성되는 온도에서 소성되지 않는 무기질 분말 재료나, 무기질 분말을 포함하는 페이스트가 가득찬 상태로 소성 단계가 수행되는 것을 개시하고 있다.

그러나 상기 방법에 있어서, 소성 과정 동안 그린 세라믹 시트와 공동 내의 무기질 분말 재료 사이에 적층 방향으로의 수축 거동의 차이가 발생한다. 이러한 이유로 인해 공동의 표면에 크랙이 발생하는 경향이 있다. 이러한 문제는 공동이 그 안에 계단부를 가지고 있고 계단부의 수가 증가할 수록 더 심각하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 극복한 공동을 가지는 적층 세라믹 기판의 제작방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 공동을 형성할 구멍을 가지는 제1 그린 세라믹 적층판 및 적어도 상기 구멍에 해당하는 위치에는 구멍을 가지지 않는 제2 그린 세라믹 시트를 준비하는 단계, 공동의 입구가 그린 시트 스택의 적층 방향을 기준으로 적어도 한 쪽 끝면에 위치하도록 제1 세라믹 시트와 제2 세라믹 시트를 적층하여 상기 구멍으로 이루어진 공동을 가지는 그린 시트 스택 제조하는 단계, 그린 시트 스택을 적층 방향으로 압착 하는 단계, 제1 및 제2 세라믹 시트에 포함된 세라믹 물질이 소성되는 온도에서 그린 시트 스택을 소성하는 단계를 포함하는 세라믹 적층 기판 제조 방법에 관한 것이다. 상기한 기술적 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 있어서의 적층 세라믹 기판 제조 방법은 다음의 구조들을 포함한다.

본 발명의 적층 세라믹 기판은 더 나아가 그린 시트 스택이 소성되는 온도에서 소성되지 않는 무기질 분말을 포함하는 수축 억제 시트를 준비하는 단계를 포함한다.

그린 시트 스택을 제작하는 단계에서, 공동의 입구를 막고 그린 시트 스택의 시트 적층 방향으로 끝 면을 덮기 위해 수축 억제 시트가 배치된다.

공동의 바닥면에 압착력이 가해지고, 수축 억제 시트가 공동의 입구를 구성하는 테두리를 따라 절단되며, 수축 억제 시트의 일부로 이루어진 수축 억제 시트 조각이 공동의 바닥면에 위치할 수 있도록 그린 시트 스택을 압착하는 과정이 행해진다.

결과적으로, 수축 억제 시트가 공동의 바닥면에 위치하는 상태로 그린 시트 스택을 소성하는 단계가 수행된다.

그린 시트 스택이 소성된 후, 수축 억제 시트 조각은 제거된다.

수축 억제 시트의 외부에 위치하는 탄성 부재를 통해 그린 시트 스택이 압착될 수 있도록 그린 시트 스택을 압착하는 단계가 수행된다.

공동의 입구의 크기와 실질적으로 같거나 약간 작은 구멍을 가진 강체판을 준비하고, 상기 강체판이 탄성 부재와 그린 시트 스택의 사이에 위치한 상태로 그린 시트 스택을 압착하는 단계를 수행한다. 강체판은 수축 억제 시트와 탄성 부재 사이에 위치하거나 그린 시트 스택과 수축 억제 시트 사이에 위치할 수 있다.

그린 시트 스택을 제조하는 단계에서, 수축 억제 시트는 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 끝 면에 접촉한 상태로 배치되고, 수축 억제 시트로부터 수축 억제 시트 조각이 제거된 후 남아있는 수축 억제 시트 부분이 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 끝 면에 남아있는 상태로, 그린 시트 스택의 소성 단계가 수행된다.

상기 공동이 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 볼 때 한 쪽 끝에만 형성될 때, 그린 시트 스택의 소성 단계에서 소성되지 않는 제2 무기질 분말을 준비하고, 상기 제2 무기질 분말을 포함하는 수축 억제 레이어를 그린 시트 스택이 제조될때 공동의 끝 면의 반대쪽 그린 시트 스택의 끝 면을 덮을 수 있도록 배치한다.

그린 시트 스택을 소성하는 단계에서 소성되지 않는 제2 무기질 분말이 준비될 수 있고, 제2 무기질 분말을 함유하고 공동의 입구가 드러나는 부분을 가지는 수축 억제 레이어는 그린 시트 스택의 제조 단계에서 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 볼 때 한 쪽 끝 면을 덮도록 배치될 수 있다.

보통, 제2 무기물 분말은 수축 억제 시트에 포함된 무기질 분말과 같은 것이다.

수축 억제 레이어는 그린 시트 스택이 소성된 후, 제거된다.

본 발명은 특히 공동이 그 내부에 상기 입구보다 더 작은 입구를 이루는 계단 부분을 적어도 하나 이상 가지는 경우에도 적용된다. 이 경우에, 수축 억제 시트는 그린 시트 스택을 압착하는 단계의 결과로 계단부의 테두리를 따라 수축 억제 시트가 절단되고, 수축 억제 시트 조각이 계단부의 바닥면에 위치하게 된다.

수축 억제 시트는 수축 억제 시트가 특정 위치에서 쉽게 잘려 나갈 수 있도록 해주는 공정을 미리 거칠 수도 있다. 보통 수축 억제 시트의 특정 부분에 절취용 구멍이 형성된다.

본 발명의 또 다른 목적, 측면 그리고 이점들이 부가 도면을 참조로 한 다음의 실시례의 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1a부터 도 1c까지는 본 발명의 첫번째 실시례에 따른 적층 세라믹 기판의 제조 방법에 포함된 전형적인 단계를 순서대로 보여준다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 공동(1)을 형성하는 구멍(2)을 가지는 그린 세라믹 시트를 준비하고, 적어도 구멍(2)에 해당하는 위치에는 구멍을 가지지 아니하는, 다시 말하자면 본 실시례에서는 구멍이 없는 제2 세라믹 시트(4)를 준비한다.

제1 세라믹 시트(3) 및 제2 세라믹 시트(4)는 유기 바인더 및 유기 용매를 함유하는 유기 비히클에 세라믹 분말을 뿌려서 만든 슬러리를 닥터 블레이드 기법이나 다른 잘 알려진 방법을 통해 시트로 성형되어 형성된다.

다음으로, 제1 세라믹 시트(3)와 제2 세라믹 시트(4)를 적층하여 그린 시트 스택(7)을 제조한다. 그린 세라믹 스택(7)은 구멍(2)에 의해 이루어진 공동(1)을 가지고 있으므로, 입구(6)는 시트 적층 방향을 기준으로 적어도 한쪽 끝 면에 위치하는데, 본 실시례에서는 시트 적층 방향을 기준으로 끝 면(5)에 위치한다.

도 1a에서 도 1c까지, 적층 세라믹 기판을 얻기 위해 필요한 관통홀 전도체 같은 도전성 필름이나 배선용 도체는 도시되지 아니하였다. 도 1a에서 도 1c까지에서는 제1 그린 세라믹 시트(3) 및 제2 그린 세라믹 시트(4)가 하나의 구조로 된 것처럼 보이지만, 각각은 복수의 적층된 그린 세라믹 시트들로 구성되어 있다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 그린 세라믹 시트(3, 4)에 함유된 세라믹 물질이 소성되는 온도에서 소성되지 않는 무기질 분말을 함유하는 수축 억제 시트(8)를 준비한다. 상기한 그린 세라믹 시트 스택(7)을 제조하는 단계에 있어서, 수축 억제 시트(8)는 그린 시트 스택(7)의 시트 적층 방향을 기준으로 끝 면(5)을 덮을 수 있도록 공동(1)의 입구(6)를 막게끔 배치된다.

위에서 언급된 바와 같이, 소성 온도의 차이를 만들기 위해서는 그린 세라믹 시트(3, 4)에 함유된 세라믹 물질이 유리질 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수축 억제 시트(8)에 포함된 무기질 분말은 알루미나 분말이다.

수축 억제 시트(8)는 유기 바인더 및 유기 용매를 함유하는 유기 비히클에 상기한 무기질 분말을 뿌려서 얻어진 페이스트를 닥터 블레이드 기법, 또는 다른 방법들을 사용하여 시트로 성형함으로써 만들어진다.

다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 시트 적층 방향으로 그린 시트 스택(7)을 압착하는 단계가 행해진다. 상기 단계에서, 압착은 공동(1)의 바닥면(9)에 압착력이 가해질 수 있도록 행해진다. 위의 목적을 달성하기 위해, 본 실시례에서는 탄성 부재(10)가 수축 억제 시트(8)의 바깥 부분에 배치되고 탄성 부재(10)를 통해서 그린 시트 스택(7)이 압착된다.

도 1b에 도시된 것처럼, 탄성 부재(10)는 압착 단계에서 공동(1)에 들어갈 수 있도록 변형되고, 공동(1)의 바닥면(9)에 압착력을 가한다. 그러므로, 압착력은 전체 그린 시트 스택(7)에 가해질 수 있다.

압착력에 의해, 입구(6)를 구성하는 공동(1)의 테두리를 따라 수축 억제 시트(8)가 절단된다. 수축 억제 시트(8)의 일부분으로 형성된 수축 억제 시트 조각(11)은 바닥면(9) 위에 밀착되도록 공동(1)의 바닥면(9)에 위치한다.

상기 압착 단계는 강체 압착 방식에 의해 행해질 수 있으나, 하이드로스태틱 압착 방식이 더 선호된다. 하이드로스태틱 압착 방식이 이용될 경우 그린 시트 스택(7), 수축 억제 시트(8) 그리고 탄성 부재(10)는 자루(도시되지 않음)에 진공 포장되고, 이 상태로 하이드로스태틱 압착력이 가해진다.

수축 억제 시트(8)는 유기 비히클에 무기물 분말을 뿌려서 만들어진 페이스트를 시트로 성형함으로써 얻어진 것이기 때문에, 공동(1)의 입구(6)의 테두리를 따라 쉽게 절단될 수 있다.

수축 억제 시트(8)는 필요할 경우 미리 특정 위치의 절단을 쉽게 만드는 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 입구(6)의 테두리에 해당하는 수축 억제 시트(8)의 위치, 다시 말하자면 도 1a에 도시된 점선(12)에 의해 표시된 위치에 절취용 구멍을 형성함으로써, 수축 억제 시트(8)는 절취용 구멍을 따라 쉽게 절단된다. 절취용 구멍 대신, 수축 억제 시트(8)에 V 자 홈을 형성할 수 있다.

수축 억제 시트(8)를 미리 특정 위치에서 쉽게 절단 가능하게 하는 공정을 거치게 함으로써, 특정 위치에서 쉽게 절단 가능하게 될 뿐만 아니라, 안정적으로 절단 위치를 고정시킬 수 있다.

수축 억제 시트(8)를 특정 위치에서 쉽게 절단하기 위해, 예를 들면 수축 감소 시트(8)를 상기 공정을 거치게 하는 대신, 탄성 부재(10)에 칼날 형태 부분을 설치할 수 있다.

도 1c는 상기 압축 공정이 수행된 후 상태를 도시한다. 상기 상태에서, 그린 시트 스택(7)이 소성된다. 상기 소성 과정에서, 수축 억제 시트(8)의 잔여 부분은 그린 시트 스택(7)의 끝 면(5)에 위치하고, 수축 억제 시트 조각(11)은 공동(1)의 바닥면(9)에 위치하게 된다. 수축 억제 시트(8)의 잔여부분과 수축 억제 시트 조각(11)은 소성 단계에서 소성되지 아니하므로, 사실상 수축되지 아니한다. 이는 그린 시트 스택(7)이 주평면 방향으로 수축하는 것을 효과적으로 감소시키고, 공동(1)의 바닥면(9)의 편평도를 신뢰성 있게 유지시키는 것을 가능하게 한다.

상기한 소성 단계가 끝난 후, 수축 억제 시트(8)의 잔여 부분과 수축 억제 시트 조각(11)이 제거된다. 수축 억제 시트(8)의 잔여 부분과 수축 억제 시트 조각(11)은 소성되지 아니하였으므로, 쉽게 제거된다.

다음으로, 도전성 필름이 외부 표면에 형성되고, 전자 소자(도시되지 않음)가 공동(1)에 삽입되며, 전기적 접속이 형성되면, 적층 세라믹 기판이 완성된다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 두번째 실시례에 따른 적층 세라믹 기판 제조 방법에 포함되는 전형적인 단계를 순서대로 도시한다.

도 2a 내지 도 2c에서 도시되는 두번째 실시례는 소위 수축 억제 공정이 채용되고, 공동의 내부에 복수의 계단부가 형성되어 있다는 점에서 도 1a 내지 도 1c에서 도시한 첫번째 실시례와는 크게 다르다.

처음으로, 도 2a에서 도시한 그린 시트 스택(15)을 만든다. 그린 시트 스택(15)을 만들기 위해 공동(16)을 구성하는 구멍(17)을 가지는 제1 그린 세라믹 시트(18), 공동(16)을 구성하는 더 작은 구멍(19)을 가지는 제2 그린 세라믹 시트(20), 그리고 공동(16)을 구성하는 훨씬 더 작은 구멍(21)을 가지는 제3 그린 세라믹 시트(22)가 준비되고, 구멍이 없는 제4 그린 세라믹 시트(23)가 준비된다.

그린 세라믹 시트(18, 20, 22, 23) 각각은 복수의 그린 세라믹 시트가 적층되어 만들어진 구조물이다.

그린 세라믹 시트(18, 20, 22, 23)는 적층되고, 공동(16)은 그린 시트 스택(15)의 시트 적층 방향을 기준으로 한쪽 끝면에 입구(25)가 위치하도록 형성된다.

그린 세라믹 시트(18, 20, 22, 23)에 포함된 세라믹 물질이 소성되는 온도에서 소성되지 않는, 다시 말하자면 그린 시트 스택(15)을 소성하는 과정에서 소성되지 않는 무기질 분말을 준비한다. 무기질 분말을 함유하는 수축 억제 레이어(27, 28)가 그린 시트 스택(15)의 시트 적층 방향을 기준으로 끝 면(24, 26)을 덮을 수 있도록 형성된다.

수축 억제 레이어(27, 28)는 유기물 비히클에 무기질 분말을 뿌려서 만든 페이스트를 성형해서 만든 시트를 그린 시트 스택(15)의 끝 면(24, 26)에 적층해서 만들 수 있다.

수축 억제 레이어 중 하나(27)는 관통부(29)를 가지고 있고 관통부를 통해 공동(16)의 입구(25)가 노출된다.

수축 억제 레이어(27, 28)에 함유된 무기질 분말은 예를 들면 알루미나 분말이다.

예로써, 그린 시트 스택(15)은 100 mm x 100 mm 크기의 평면 사이즈와 1 mm 의 두께를 가진다. 공동(16)은 구멍(17)에 의해 구성된 부분에서 3 mm x 3 mm 의 평면 사이즈와 150 ㎛의 두께를, 구멍(19)에 의해 구성된 부분에서 2 mm x 2 mm 의 평면 사이즈와 200 ㎛의 두께를, 그리고 구멍(21)에 의해 구성된 부분에서 1.5 mm x 1.5 mm의 평면 사이즈와 200 ㎛의 두께를 가진다. 수축 억제 레이어들(27, 28)은 300 ㎛ 내지 400 ㎛의 두께를 갖는다.

도 2a에서 도시된 바와 같이, 실질적으로 공동(16)의 입구(25)와 같거나 약간 작은 크기의 구멍(30)을 가지는 강체판(31)을 준비한다. 예를 들면, 강체판(31)은 금속으로 만들어지고 약 10 mm의 두께를 가진다.

도 2a에서 도시된 바와 같이, 그린 시트 스택(15)을 소성하는 단계에서 소성되지 않는 무기질 분말을 함유하는 수축 억제 시트(32)를 준비한다. 수축 억제 시트(32)는 위에서 언급된 도 1a 내지 도 1c에서 도시된 수축 억제 시트(8)를 만드는 방법과 유사한 방법으로 만들 수 있다.

다음으로 도 2a에 도시된 바와 같이, 수축 억제 레이어(27, 28)와 샌드위치 구조를 이루도록 강체판(31)을 그린 시트 스택(15)위에 배치하고, 수축 억제 시트(32)를 그 위에 배치한다.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 시트 적층 방향으로 그린 시트 스택(15)을 압착하는 단계가 수행된다. 압착 단계를 수행하기 위해, 탄성 부재(33)가 수축 억제 시트(32)의 바깥쪽에 배치되고, 그린 시트 스택(15)은 탄성 부재(33)을 통해서 압착된다. 상기 압착 단계에서, 탄성 부재(33)는 변형되어 공동(16)(도 2a 참고)의 바닥면(34)에 압착력을 가한다. 탄성 부재(33)는 변형되어 공동(16)의 내부에서 계단부(35)에 형성된 바닥면(35) 및 계단부(37)에 형성된 바닥면(38)(도 2a 참고)에 압착력이 가한다.

결과적으로, 수축 억제 시트(32)는 구멍(25)을 구성하는 테두리, 구멍(25)보다는 작은 구멍(19)를 구성하는 계단부(35)의 테두리, 그리고 훨씬 작은 구멍(21)을 구성하는 계단부(37)의 테두리를 따라 절단된다. 수축 감소 시트(32)의 일부분으로 형성된 수축 감소 시트 조각(39, 40, 41)은 각각 바닥면(34, 38, 36)에 위치하도록 옮겨진다.

압착 단계에서, 강체판(31)은 수축 감소 시트(32)가 구멍(25)으로 이루어진 테두리를 따라 쉽게 절단되도록 한다. 강체판(31)은 수축 억제 레이어(27)를 통해 그린 시트 스택(15)의 끝면(24)에 작용해서, 끝 면(24)의 편평도를 보장한다.

압착 단계에서 하이드로스태틱 프레싱이 이용될 경우, 수축 억제 레이어(27, 28) 및 강체판(31), 수축 억제 시트(32), 그리고 탄성 부재(33)가 플라스틱 자루에 넣어지고 진공 포장된다. 그린 시트 스택(15)을 포함하는 진공 포장된 구조물은 하이드로스태틱 프래싱 장치의 탱크에 넣어지고 예를 들면 60℃에서 500 kgf/cm2 의 압력으로 압착된다.

도 2c는 압착 단계 이후, 탄성 부재(33)와 강체판(31)이 제거된 상태를 도시한다. 강체판(31)이 제거될 때, 수축 억제 시트 조각(39, 40, 41)을 제외한 수축 억제 시트(32)의 잔여 부분이 강체판(31)과 함께 제거된다.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 그린 시트 스택(15)이 소성된다. 예를 들면, 그린 시트 스택(15)은 압착력을 가하지 않는 상태에서, 450℃에서 4시간 동안 탈지 과정을 거치고, 20분 동안 900℃로 소성하는 주 소성 단계를 거친다. 수축 억제 레이어(27, 28)에 함유된 무기질 분말은 사실상 상기 소성 단계에서 소성되지 않으므로, 수축 억제 레이어(27, 28)는 사실상 수축하지 않는다. 그러므로, 그린 세라믹 시트(18, 20, 22, 23)는 소성 단계에서 사실상 두께 방향으로만 수축한다. 주 평면 방향으로의 수축은 수축 억제 레이어(27, 28)에 의해 구속되고, 사실상 수축이 방지된다. 이는 그린 시트 스택(15)을 소성함으로써 제조되는 스택에 있어서의 바람직하지 못한 변형 및 뒤틀림을 줄이는 것을 가능하게 한다.

수축 억제 시트 조각(39, 40, 41)에 함유된 무기질 분말은 소성 단계에서 사실상 소성되지 않으므로, 수축 억제 시트 조각(39, 40, 41)은 사실상 수축하지 않는다. 그러므로, 수축 억제 시트 조각(30, 40, 41)이 접한 공동(16)의 바닥면(34, 38, 36)은 수축 억제 시트 조각(39, 40, 41)으로부터 구속력을 받고, 상기 바닥면의 수축이 방지된다. 결과적으로, 편평도가 보장된다. 공동(16)의 바닥면(34)에 접해 있는 수축 억제 시트 조각(39)은 역시 공동(16)의 바닥면(34)의 기복을 감소시킨다.

다음으로, 수축 억제 시트(27, 28) 및 수축 억제 시트 조각(39, 40, 41)을 제거한다. 이 방법으로, 그린 시트 스택(15)을 소성함으로써 적절한 상태에 있는 원하는 적층 세라믹 기판을 얻을 수 있다.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 세번째 실시례에 따른 적층 세라믹 기판 제조 방법에 포함된 전형적인 단계를 차례로 보여준다. 본 도면에서는 압착 단계가 행해지는 상태는 도시되지 않았다.

도 3a와 도 3b에서 도시된 세번째 실시례 또한 도 2a 내지 도 2c에서 도시한 두번째 실시례와 유사한 공정, 소위 수축 억제 공정을 채택하지만, 다른 종류의 수축 억제 공정을 채택한다. 거기에, 공동 안에 형성된 계단부의 숫자가 다른데, 이는 본질적인 차이점은 아니다.

먼저, 도 3a에 도시된 것과 같이 그린 시트 스택(44)을 만든다. 공동(45)을 구성하는 상대적으로 큰 구멍(46)을 가지는 제1 그린 세라믹 시트(47) 및 공동(45)을 구성하는 상대적으로 작은 구멍(48)을 가지는 제2 그린 세라믹 시트(49)를 준비하고, 또한 구멍을 가지지 아니하는 제3 그린 세라믹 시트(50)를 준비한다.

그린 세라믹 시트(47, 49, 50)는 각각 복수의 적층된 그린 세라믹 시트로 구성될 수 있다. 제1 그린 세라믹 시트(47), 제2 그린 세라믹 시트(49), 그리고 제3 그린 세라믹 시트(50)를 적층함으로써, 공동(45)을 가지는 그린 시트 스택(44)이 만들어지고, 그린 시트 스택(44)의 시트 적층 방향을 기준으로 입구(52)가 끝 면(51)에 위치하게 된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 수축 억제 시트(53)를 준비한다. 수축 억제 시트(53)는 실질적으로 상기한 수축 억제 시트(8, 32)와 유사하고, 실질적으로 유사한 구성을 가진다.

구멍(54)을 가지는 강체판(55)을 준비한다. 강체판(55)은 상기한 강체판(31)과 실질적으로 유사한 구조를 가진다.

수축 억제 레이어(57)를 공동(45)이 형성된 쪽과 반대쪽인 그린 시트 스택(44)의 끝 면(56)에 배치한다. 수축 억제 레이어(57)는 상기한 수축 억제 레이어(27, 28)와 실질적으로 유사한 기능을 하고, 유사한 성분을 갖는다.

다음으로, 그린 시트 스택(44)을 시트 적층 방향으로 압착한다. 이 압착 단계에서, 수축 억제 시트(53)를 그린 시트 스택(44)의 끝면(51)에 접촉한 상태로 배치하고, 강체판(55)을 그 위에 배치한다.

도시되지는 않았지만, 상기 압착 단계에서 탄성 부재를 통해 그린 시트 스택(44)이 압착되므로, 도 1b 또는 도 2b에 도시된 것처럼, 공동(45)의 바닥면(58)에 압착력이 가해진다.

상기 압착력의 결과로, 수축 감소 시트(53)는 입구(52)를 이루는 테두리 및 입구(52)보다 작은 개구부를 이루는 공동(45)의 계단부(59)의 테두리를 따라 절단된다.

도 3b에 도시된 것처럼, 수축 감소 시트로(53)부터 절단된 부분으로 형성된 수축 억제 시트 조각(60, 61)은 공동(45)의 바닥면(58) 및 계단부(59)에 형성된 바닥면(62)으로 옮겨진다.

수축 억제 시트 조각(60, 61) 이외의 수축 억제 시트(53)의 부분(63)도 그린 시트 스택(44)의 끝 면(51)에 남게된다.

도 3b에 도시된 상태에서, 그린 시트 스택(44)을 소성한다. 상기 소성 과정에서 수축 억제 시트(53)의 남아있는 부분(63)은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 두번째 실시례에서 수축 억제 레이어(27)의 역할과 유사한 역할을 하고, 수축 억제 레이어(57)와 같이 그린 세라믹 시트(47, 49, 50)가 주평면 방향으로 수축하는 것을 감소시키는 역할을 한다. 공동(45)의 바닥면(58) 및 계단부(59)의 바닥면(62)은 수축 억제 시트 조각(60, 61)에 의해 평편도를 유지한다.

도 3a와 도 3b에서 도시된 세번째 실시례에서, 압착 단계는 강체판(55) 없이 수행될 수 있다.

본 발명이 설명된 실시례들을 통해 묘사되었지만, 본 발명은 개시된 실시례들에 제한되는 않는다는 것을 이해해야한다. 반대로, 본 발명의 의도는 본 발명의 요지 및 목적내에 포함되는 다양한 개조 및 균등한 장치를 포함한다.

예를 들면, 도 1a 내지 도 1a에서 도 3a 및 도 3b까지에서 도시된 실시례에서, 그린 세라믹 시트(4, 23, 50)는 공동을 구성하는 구멍을 가지고 있지 않지만, 그린 세라믹 시트가 구멍(22, 17, 19, 21, 46, 48)에 해당하지 않는 위치에 형성된 공동을 구성하는 구멍을 가질 수 있다. 이 경우에 예를 들면, 그린 세라믹 스택의 한 쪽 끝에 노출된 입구를 가진 공동과 반대쪽 끝면에 노출된 입구를 가지는 공동이 형성된다. 수축 감소 레이어가 공동들의 입구를 막을 수 있도록 배치된 상태에서 압착 단계가 수행된다.

각 도면상에는 단일한 공동(1, 16, 45)만이 도시 되었지만, 하나의 그린 시트 스택의 한쪽 끝면에 복수개의 공동들이 형성될 수 있다.

상기했듯이, 본 발명에 따라 공동을 가진 그린 시트 스택이 소성될 때, 수축 억제 시트 조각이 상기 공동의 아래 바닥에 위치하기때문에, 소성 도중에 그린 시트 스택이 공동의 바닥면에서 수축하는 것을 방지할 수 있다. 위의 방법은 바닥면의 편평도가 우수한 공동을 가지는 적층 세라믹 기판을 제공할 수 있다.

수축 억제 시트 조각이 공동을 가득 채우는 것은 아니므로, 소성하는 동안 수축 거동의 차이로 인해 공동 주변에 크랙이 생기는 것을 막을 수 있다. 이는 적층 세라믹 기판의 제조 생산성을 높이고, 적층 세라믹 기판위의 배선 신뢰도를 높인다.

공동의 입구를 막고, 시트 적층 방향으로 그린 시트 스택의 끝면을 덮도록 수축 억제 시트를 배치한 상태로 압착 단계가 수행된다. 수축 억제 시트는 압착 단계에 있는 동안 가해진 일련의 압착력에 의해 공동의 입구를 구성하는 테두리를 따라서 절단되고, 수축 감소 시트의 절단된 부분으로 형성된 수축 억제 시트 조각은 공동의 바닥면에 위치하게 된다. 그러므로, 수축 억제 시트 조각은 수축 억제 시트 조각과 공동을 정렬하는 특별한 공정을 수행하지 않아도 공동의 바닥면에 계속 적절한 자리에 위치하게 된다. 이는 공정 단계를 간소화 하고, 효율성을 증진한다.

수축 억제 시트의 바깥쪽에 위치한 탄성 부재를 통해 그린 시트 스택을 압착함으로써, 압착력은 공동의 바닥면까지 가해질 수 있다. 이는 수축 억제 시트를 절단하는 공정 및 수축 억제 시트 조각을 공동의 바닥면에 위치시키는 공정을 신뢰성 있게 수행하는 것을 가능하게 한다.

공동의 입구의 크기와 실질적으로 같던지 약간 작은 구멍을 가지는 강체판이 탄성 부재와 그린 시트 스택사이에 끼어진 상태로 압착 단계를 수행함으로써, 그린 시트 스택의 입구가 위치해 있는 끝 면의 편평도가 압착 과정 도중 신뢰할만한 상태로 유지된다.

강체판을 그린 시트 스택과 수축 억제 시트의 사이에 배치함으로써, 압착 단계 도중 강체판이 직접 수축 억제 시트의 절단에 작용해서, 수축 억제 시트가 쉽게 절단되도록 한다.

수축 억제 시트는 그린 시트 스택을 제조하는 단계에 있어서 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 끝 면에 접한 상태로 배치되고, 그린 시트 스택이 소성될 때, 수축 억제 시트로부터 수축 억제 시트 조각이 제거된 후 남아 있는 수축 억제 시트 부분은 시트 적층 방향으로 볼때, 끝 면에 남아있게된다. 이는 소성 단계동안 그린 시트 스택의 끝 면이 수축하는 것을 억제하는 것을 가능하게 하고, 끝 면의 편평도를 신뢰성 있게 유지한다.

상기한 경우에, 공동이 형성된 끝 면의 반대쪽 그린 시트 스택의 끝면을 덮도록 수축 억제 레이어를 배치함으로써, 반대편 끝 면이 소성되는 도중 수축되는 것을 방지할 수 있고, 편평도가 보장된다. 그린 시트 스택의 한 쪽 끝 면의 수축이 수축 억제 시트에 의해 감소되고, 반대 쪽 끝 면의 수축은 수축 억제 레이어에 의해 감소 되어, 얻어진 적층 세라믹 기판은 불규칙한 변형을 하지 않는 경향이 있다. 이는 적층 세라믹 기판과 연결되어 장착된 배선용 전도체에 있어서 바람직하지 못한 변형과 뒤틀림을 줄이는 것을 가능하게 하고, 그로 인해 배선용 전도체의 밀도를 높일 수 있다.

상기한 장점은 그린 시트 스택이 제조될 때, 수축 억제 레이어가 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 양 쪽 끝 면을 덮도록 배치될 경우, 유사하게 얻어질 수 있다.

수축 억제 레이어가 설치되고, 수축 억제 레이어에 포함된 무기질 분말과 수축 억제 시트에 포함된 무기질 분말이 같은 것일때, 본 발명의 적층 세라믹 기판 제조 방법을 수행할 경우 취급해야 할 재료의 종류의 수는 감소될 수 있다. 이는 비용 이득을 가져다 주고, 재료 운용상의 어려움을 피하게 해준다.

본 발명이 이용되는 적층 세라믹 기판에 있어서, 공동이 그 안에 공동의 입구보다 작은 입구를 이루는 계단부를 적어도 하나 이상 가지고 있는 경우라도, 수축 억제 시트는 계단부의 테두리를 따라 절단될 수 있고, 수축 억제 시트 조각은 그린 시트 스택의 압착 단계의 결과로 계단부에 형성된 바닥면에 위치할 수 있다. 따라서, 본 발명은 그 안에 적어도 하나 이상의 계단부를 가지는 공동이 있는 적층 세라믹 레이어에 특히 유용하게 적용될 수 있다.

수축 억제 시트가 특정 위치에서 쉽게 절단되도록 하는 공정을 먼저 거칠 경우, 예를 들면 미리 절취용 구멍을 수축 억제 시트에 미리 형성할 경우, 압착 단계에서 수축 억제 시트는 쉽게 절단될 수 있고, 수축 억제 시트의 절단 위치는 안정적으로 고정된다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 첫번째 실시례에 따른 적층 세라믹 기판 제조방법에 포함된 전형적인 단계를 차례로 도시하는 단면도이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 두번째 실시례에 따른 적층 세라믹 기판 제조방법에 포함된 전형적인 단계를 차례로 도시하는 단면도이다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 세번째 실시례에 따른 적층 세라믹 기판 제조 방법에 포함된 전형적인 단계를 차례로 도시하는 단면도이다.

Claims

적층 세라믹 기판의 제조 방법으로서,

바닥면을 가지는 공동을 형성하는 구멍을 가지는 제1 그린 세라믹 시트 및 적어도 상기한 구멍에 해당하는 위치에는 구멍을 가지지 아니하는 제2 그린 세라믹 시트, 그리고 상기 제1 그린 세라믹 시트 및 상기 제2 그린 세라믹 시트가 소성될 수 있는 온도에서 소성되지 않는 무기질 물질을 포함하는 수축 억제 시트를 준비하는 단계,

상기 제1 그린 세라믹 시트와 상기 제2 그린 세라믹 시트를 적층함으로써, 상기 공동의 입구가 적층의 결과물인 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 적어도 한쪽 끝 면에 위치하도록 상기 구멍으로 이루어진 공동을 가지는 그린 시트 스택을 제작하고, 상기 공동의 상기 입구를 막고 상기 그린 시트 스택의 시트 적층 방향으로 상기 끝 면을 덮을 수 있도록 상기 수축 억제 시트를 배치하는 단계,

압착력이 상기 공동의 바닥면까지 가해질 수 있도록 하고, 상기 수축 억제 시트가 상기 공동의 상기 입구를 이루는 테두리를 따라서 절단되게 하고, 상기 수축 억제 시트의 일부로 형성된 수축 억제 시트 조각이 상기 공동의 상기 바닥면에 위치하도록 상기 그린 시트 스택을 시트 적층방향으로 압착하는 단계, 그리고

상기한 수축 감소 시트가 상기한 공동의 상기한 바닥면에 위치한 상태로, 상기 제1 그린 세라믹 시트 및 상기 제2 그린 세라믹 시트에 함유된 세라믹 물질은 소성되고 상기 수축 억제 시트 내의 무기질 물질은 소성되지 않는 온도에서 소성하는 단계를 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 그린 시트 스택을 소성한 후 상기 수축 억제 시트 조각을 제거하는 단계를 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 그린 시트 스택을 압착하는 상기 공정이 상기 수축 억제 시트의 바깥면에 위치한 탄성 부재를 통해 상기 그린 시트 스택을 압착하는 단계를 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 그린 시트 스택을 압착하는 상기 공정이 상기 공동의 상기 입구의 크기와 실질적으로 같거나 약간 작은 크기의 구멍을 가지는 강체판을 준비하는 것을 포함하고, 상기 강체판이 상기 탄성 부재와 상기 그린 시트 스택 사이에 위치한 상태로 수행되는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 강체판이 상기 수축 억제 시트와 상기 탄성 부재 사이에 있는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 강체판이 상기 그린 시트 스택과 상기 수축 억제 시트 사이에 있는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수축 억제 시트는 상기 그린 시트 스택을 제작하는 동안 상기 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 상기 끝 면에 접촉한 상태로 위치하고, 상기 그린 시트 스택의 소성은, 상기 수축 억제 시트로부터 상기 수축 억제 시트 조각이 제거된 후 남아있는 상기 수축 억제 시트의 부분이 상기 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 상기 끝 면에 남아있는 상태로 이루어지는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 공동은 상기 그린 시트 스택의 한쪽 끝 면에만 위치하고, 상기 제1 및 제2 그린 세라믹 시트가 소성될 수 있는 온도에서 소성되지 않는 제2 무기질 분말을 포함하는 수축 억제 레이어가 상기 압착을 하기에 앞서, 상기 공동에서 상기 끝 면의 반대쪽인 상기 그린 시트 스택의 끝 면을 덮을 수 있도록 배치되는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무기질 분말은 같은 무기물을 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 그린 시트 스택을 소성한 후, 상기 수축 억제 레이어를 제거하는 단계를 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 그린 세라믹 시트가 소성될 수 있는 온도에서 소성되지 않는 제2 무기질 분말을 포함하면서 상기 공동의 상기 입구가 노출되는 관통부를 가지는 수축 억제 레이어를 상기 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 상기 끝면을 덮을 수 있도록 배치하는 단계를 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무기질 분말은 같은 무기물을 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 제2 무기질 분말은 상기 수축 억제 시트에 포함된 상기 무기질 분말과 같은 무기물을 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 그린 시트 스택을 소성한 후, 상기 수축 억제 레이어를 제거하는 단계를 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공동은 그 안에 바닥면 및 상기 입구보다 작은 제2 입구를 이루는 제2 테두리를 포함하며, 상기 수축 억제 시트가 상기 계단부의 상기 제2 테두리를 따라 절단되고 수축 억제 시트 조각이 상기 계단의 상기 바닥면에 위치하도록 상기 압착력이 가해지는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수축 억제 시트는 상기 시트의 다른 부분보다 절단되기 쉬운 영역을 가지고 있고, 상기한 영역에 의해 이루어진 상기 수축 억제 시트의 특정부가 쉽게 절단될 수 있는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 영역은 절취용 구멍을 포함하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 영역은 상기 수축 감소 시트의 다른 부분에 비해 상대적으로 감소된 두께를 가지는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 그린 세라믹 시트는 각각 바닥면을 가지고 있는 복수의 공동들을 형성하는 복수의 구멍들을 가지고 있고, 상기 제2 그린 세라믹 시트는 적어도 상기 구멍들에 해당하는 위치에는 구멍을 가지지 아니하며,

상기 구멍들로 이루어진 복수의 공동들을 가지는 그린 시트 스택은, 상기 제1 그린 세라믹 시트 및 제2 그린 세라믹 시트를 적층함으로써 복수의 상기 공동들의 입구가 상기 적층의 결과인 그린 시트 스택의 시트 적층 방향을 기준으로 적어도 한쪽 끝 면에 위치하도록 하고, 복수의 상기 공동들의 상기 입구를 막고 상기 그린 시트 스택의 시트 적층 방향으로 상기 끝면을 덮도록 상기 수축 억제 시트를 배치함으로써 제작하는 적층 세라믹 기판 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 복수의 구멍 중에 적어도 하나는 계단이 되는 적층 세라믹 기판 제조 방법.