KR100835080B1 - 적층 세라믹 기판 제조방법 - Google Patents

적층 세라믹 기판 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 소정의 종횡길이를 갖는 복수개의 그린 시트를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 그린시트를 적층하여 적층체를 형성하는 단계, 및 상기 적층체를 소성하는 단계를 포함하며, 상기 적층체를 형성하는 단계는, 상기 적층체가 하나의 기준시트를 중심으로 대칭구조를 이루며, 상기 기준시트에서 멀어질수록 상기 적층되는 그린시트의 종횡길이가 작아지게 적층하는것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법을 제공한다.
적층 세라믹 기판(laminated ceramic substrate), 수축(contraction), 계단(step)

Description

적층 세라믹 기판 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING LAMINATED CERAMIC SUBSTRATE}
도 1의 (a) 내지 (d)는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 적층 세라믹 기판의 제조공정 흐름도이다.
도 2는, 상기 도 1의 (b)에 도시된 적층체의 단부를 확대한 도면이다.
도 3의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 적층체를 무수축 공정에 의해 소성하는 공정의 흐름도이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는, 적층체의 단면의 형태에 따른 무수축 공정 소성체의 단면 형태의 비교도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
11, 12a, 12b, 13a, 13b : 세라믹 그린시트 14 : 고온 소성용 시트
15 : 도전 패턴 17 : 모따기
본 발명은 적층 세라믹 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 적층 세라믹 기판의 소성시 발생될 수 있는 기판의 불량을 감소시킬 수 있는 적층 세라믹 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
플라스틱이나 세라믹스 등으로 되는 기판의 표면에 FET, 다이오드 등의 반도체 소자나, 저항소자, 캐패시턴스 소자, 인덕턴스 소자 등의 전자부품을 탑재한 고주파 스위치, VCO, 증폭기 등의 고주파 전자부품이 알려져 있다. 이와 같은 기판은 반도체 소자나 전자부품의 기계적 응력으로부터 보호, 전기적 특성의 향상, 열적인 보호가 요구된다.
최근들어, 휴대전화 등의 이동통신 분야에 있어서, 구성 회로부품을 소형화 하고자 하는 요구가 강하고, 캐패시턴스 소자, 인덕턴스 소자 등을 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)기술에 의하여 세라믹체 내에 내장시키는 적층 세라믹 기판이 사용되고 있다.
이러한 적층 세라믹 기판을 제조하는 방법은, 표면에 도전 패턴 및 비아홀이 형성된 복수의 세라믹 그린시트를 적층하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 소성하는 공정을 포함한다. 상기 적층체를 소성하는 공정은 고온 또는 저온에서 진행되기 때문에 세라믹 시트가 소성 공정중 수축하게 된다. 상기 적층체에 사용되는 세라믹 재료의 20℃ ~ 500℃ 에서 열팽창 계수는 5.0 내지 10×10-6/℃ 이고, 세라믹 재료와 에폭시 수지, 유리 - 에폭시 계 복합 재료 등으로 되는 회로 기판은 12 ~ 75×10-6/℃의 열팽창 계수를 갖는다. 이처럼 세라믹 시트의 열팽창 계수는 적층된 인접 시트와 접하는 적층체의 내부 부분과 접하지 않는 가장자리 부분에 차이가 있다. 즉, 인접 적층 시트와 접하지 않고 외부에 직접 노출된 적층체의 가장자리 부분은 수축율이 동일하게 적용되지 못하여 소성 공정후에 크랙(crack)이 발생하는 등 전체적인 세라믹 기판에 불량이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해서, 소성시 적층체의 불량을 유발하는 수축율의 차이를 극복할 수 있도록 세라믹 시트의 가공 및 적층방법을 포함하는 적층 세라믹 기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 기설정된 종횡길이를 갖는 복수개의 그린 시트를 준비하는 단계와, 상기 복수개의 그린시트를 적층하여 적층체를 형성하는 단계, 및 상기 적층체를 소성하는 단계를 포함하며, 상기 적층체를 형성하는 단계는, 상기 적층체가 하나의 기준시트를 중심으로 대칭구조를 이루며, 상기 기준시트에서 멀어질수록 상기 적층되는 그린시트의 종횡길이가 작아지게 적층하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법을 제공한다.
상기 복수개의 그린시트는, 종횡비가 서로 동일한 것일 수 있으며, 상기 적층되는 복수개의 그린시트는 동일한 중심축을 갖도록 적층될 수 있다.
상기 적층체는, 인접하게 적층된 그린시트의 단부 사이의 수평거리가 서로 동일하게 형성될 수 있다.
상기 적층체는, 최상층 그린시트의 단부와 상기 기준시트의 단부 사이의 수평 거리가, 상기 적층체의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
상기 적층체는, 인접하게 적층된 그린시트의 단부 사이의 수평거리가, 적층되는 그린시트의 두께보다 작을 수 있다.
상기 소성공정은, 무수축 공정일 수 있으며, 상기 무수축 소성공정은, 상기 적층체의 상부 및 하부에 상기 적층체의 소성온도에서 소성되지 않는 고온 소성용 시트를 적층하는 단계와, 상기 적층체의 소성온도에서 소성하여 소성체를 형성하는 단계, 및 상기 고온 소성용 시트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고온 소성용 시트는, 상기 적층체의 최상층 및 최하층 그린시트와 동일한 면적 및 형상을 가질 수 있다.
상기 무수축 소성공정은, 상기 고온 소성용 시트를 적층하기 전에, 상기 적층체와 상기 고온 소성용 시트의 사이에 글루층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고온 소성용 시트를 제거하는 단계는, 상기 소성체에서 상기 고온 소성용 시트를 제거한 후, 상기 소성체의 표면을 래핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수개의 그린시트는, 시트의 모서리 부분이 모따기된 것일 수 있으며, 상기 모따기의 형태는 상기 그린시트의 모서리가 완만한 곡선을 갖는 호형으로 형성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 적층 세라믹 기판의 제조공정을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 1의 (a)에서는, 복수개의 그린시트를 준비한다. 본 실시형태에서는 하나의 기준 시트(11) 및 상기 기준시트보다 X 방향 및 Y 방향의 크기가 작은 두 쌍의 세라믹 그린시트(12a 와 12b, 13a 와 13b)를 준비한다. 상기 세라믹 그린시트의 개수는 제조하고자 하는 적층 세라믹 기판의 용도에 따라 적절히 선택할 수 있다.
여기서 X 방향 및 Y 방향은, 세라믹 그린시트의 평면의 종횡 길이를 나타낸 다. 상기 그린시트는 소정의 두께(Z 방향)를 가지나, 본 실시형태에서는 동일한 두께를 갖는 그린시트를 사용한다. 따라서, 본 실시형태에서는 X 방향 및 Y 방향의 길이가 서로 다른 것으로만 설명한다. 본 실시형태에서는, 상기 복수개의 그린시트는 동일한 X방향 및 Y방향 길이의 비(종횡비)를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 기준시트(11) 및 그린시트(12a, 12b, 13a, 13b)는, PET 등의 수지 필름상에 세라믹스 랠리(ceramics rally)를 도포하고 건조하여 두께 10 ~ 200 마이크론 정도의 세라믹 그린시트를 얻을 수 있다. 상기 세라믹스 랠리에 포함되는 세라믹 분말로서, 예를들면 BaO, SiO2, Al2O3, B2O3, CaO 등을 혼합한 것을 이용할 수 있다.
상기 기준시트 및 그린시트에 금형, 레이저 등으로 비아홀을 뚫고, 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 주성분으로 하는 금속분, 수지, 유기용제를 혼련하여 도전 페이스트를 비아홀에 충전하여 건조시켜 도전성 비아홀(미도시)을 형성할 수 있다.
상기 기준시트 및 그린시트에는 상기 도전성 페이스트 등을 이용하여 소정의 도전패턴(15)이 형성될 수 있다. 상기 도전패턴은 상기 도전성 비아홀에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 각각의 그린시트의 모서리는 모따기(17)될 수 있다.
상기 그린시트가 소성될 때는 일정한 수축율에 의해 수축된다. 이러한 경우 그린시트의 전체 면적에 일정한 수축율이 적용되는 것이 바람직하지만, 구조상 그린시트의 중간 영역과 가장자리 영역의 수축율은 달라지게 된다. 특히, 그린시트의 모서리 부분은 수축력이 일정 방향으로 집중될 수 있어서 소성시 크랙(crack)이 발 생될 확률이 높다.
따라서, 그린시트의 모서리 부분에서 집중되는 수축력을 최대한 여러방향으로 분산시키는 방법이 모따기이다. 이러한 모따기에 의해 그린시트의 예리한 모서리 부분에 발생되는 불량을 방지할 수 있다. 본 실시형태에서는 그린시트의 모서리 부분에서 모따기된 부분이 삼각형 형태를 갖도록 모따기된 형태를 나타내었으나, 상기 모따기의 형태은 다양하게 구현될 수 있다. 즉, 상기 그린시트의 모서리 부분이 완만한 곡선을 이루는 호형으로 모따기될 수도 있다.
도 1의 (b)에서는, 상기 준비된 기준시트 및 세라믹 그린시트를 적층하여 적층체를 형성한다.
여기서 적층체(10)는, 상기 기준시트(11)를 중심으로 적층되는 그린시트가 대칭을 이루며, 상기 기준시트에서 멀어질수록 상기 적층되는 그린시트의 종횡길이가 작아지게 적층되어 적층체의 단부가 계단형태를 갖도록 형성된다.
이러한 적층체(10)의 단부가 대칭을 이루는 계단형태를 갖도록 형성함으로써, 무수축 공정에 의한 소성시 상기 각각의 적층시트에서 발생되는 열 수축력의 차이에 의해 생길 수 있는 적층체 단부의 불균형을 예방할 수 있다.
상기 적층체(10)는, 기준시트(11)의 상부 및 하부에 제1 그린시트(12a, 12b)가 적층되고, 상기 각각의 제1 그린시트의 상부 및 하부에 제2 그린시트(13a, 13b)가 적층된다. 상기 적층체(10)는, 상기 기준시트(11)의 단부와 제1 그린시트(12a, 12b)의 단부 사이의 수평거리(L1)를 갖고, 상기 제1 그린시트(12a, 12b)의 단부와 제2 그린시트(13a, 13b)의 단부 사이의 수평거리(L2)를 갖도록 적층된다.
상기 적층되는 그린시트들은 동일한 중심축을 갖도록 적층될 수 있다. 동일한 종횡비를 갖는 복수개의 그린시트가 동일한 중심축을 갖도록 적층된다면 각각의 그린시트에서 외부에 노출되는 영역이 균일하게 형성될 수 있다.
상기 적층되는 시트의 단부 사이의 수평거리는 소성시 발생되는 수축력의 차이를 보완해주는 역할을 할 수 있다.
상기 각각의 그린시트는 동일한 두께(t1)를 가질 수 있다.
상기 적층 단계에서 적층되는 그린시트 사이의 결합력을 증가시키기 위해 가압 공정이 포함될 수 있다. 가압하는 공정은 1차 가압착 단계후 2차 등방압력(iso-static press)을 이용하여 압착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 등방압력을 이용한 공정은, 적층된 적층체를 물 또는 기름내에서 전방향으로 압력을 가하는 것을 말한다.
도 1의 (c)는, 상기 적층체를 무수축 공정에 의해 소성하는 단계이다.
무수축 공정에서는, 상기 적층체(10)의 상층 및 하층에 상기 적층체의 소성온도보다 높은 온도에서 소성되는 고온 소성용 시트(14)를 접착하여 소성공정을 수행한다. 이러한 고온 소성용 시트에 의해 상기 소성체가 소성시 X 및 Y 방향으로의 수축은 억제되고 두께 방향(Z 방향)으로만 수축이 일어나게 된다. 상기 고온 소성 용 시트(14)는 상기 적층체의 표면층(13a, 13b)과 동일한 크기와 모양을 갖는 것일 수 있다.
상기 그린시트의 적층체는 약 800℃ 내지 1000℃의 저온에서 소성공정이 일어난다. 저온 소성 공정이 실시되면 그린시트 적층체(10)는 수축이 일어나지만, 최상층 및 최하층에 위치하는 고온 소성용 시트(14)는 소성 수축이 일어나지 않게 된다. 상기 고온 소성용 시트(14)는 소성시 수축되는 적층체(10)에 구속력을 가하는 구속층으로 작용한다. 따라서 고온 소성용 시트(14)와 고착되어 있는 적층체(10)는 수평방향(X 방향 및 Y 방향)으로는 수축이 억제되고 수직방향(Z 방향), 즉 두께방향으로만 수축이 일어난다.
이와 같이 소성시 그린시트층이 수평방향으로 수축되는 것을 방지하기 위해서 그린시트층의 상층 및 하층에 고온 소성용 시트를 적층하여 동시소성하는 것을 무수축 공정이라고 한다.
그러나, 이러한 무수축 공정에 의하는 경우, 상기 적층체의 상층(13a) 및 하층(13b) 시트는 직접 상기 고온 소성용 시트(14)와 접하고 있어, 소성시 X 및 Y 방향으로의 수축이 억제되지만, 적층체의 중간에 위치한 유전체 시트(11)는 상기 고온 소성용 시트에 의한 고착력을 받기 어렵다. 이러한 현상은 상기 적층체의 두께가 늘어날 수록 더 커질 수 있다.
따라서, 적층체 내부에서도 상기 고온 소성용 시트(14)에 의한 고착력의 차이 때문에 소성시 열수축하는 정도가 달라지게 된다. 즉, 적층체의 중간에 위치할수록 X방향 및 Y 방향으로의 열수축 정도가 커진다.
본 실시형태에서는 이러한 무수축 공정시 적층체의 열수축 차이를 극복하기 위해서 적층단계에서부터 중간층에 위치하는 시트(11)의 X 및 Y 방향의 크기를 가장 크게 형성하고, 상기 적층체의 외부로 갈수록 시트의 X 및 Y 방향의 크기가 점점 줄어드는 형태로 적층하였다.
또한, 상기 적층체의 상부 및 하부에 형성되는 고온 소성용 시트(14)의 면적도 상기 적층체의 최상층 및 최하층 시트의 면적과 동일하게 형성하였다. 따라서, 상기 적층체(10) 중 최상층 시트(13a) 및 최하층 시트(13b)는 전면적에 걸쳐 상기 고온 소성용 시트(14)에 의한 구속력을 받을 수 있고 상기 적층체의 중간층(11) 및 상기 고온 소성용 시트(14)의 면적을 벗어나는 부분에 대해서는 상기 고온 소성용 시트(14)의 구속력이 약하게 미치게 된다. 따라서, 상기 고온 소성용 시트(14)의 구속력이 약하게 미치는 영역의 소성시의 수축율은 상기 고온 소성용 시트의 구속력이 강하게 미치는 영역의 소성시의 수축율보다 크게 된다.
본 실시형태에서, 상기 적층체(10) 중 상기 최상층 시트(13a)의 면적을 벗어나는 부분은 무수축 소성 공정시 상기 고온 소성용 시트(10)의 구속력의 차이에 의한 열수축율의 차이를 보완할 수 있어 소성후의 적층체의 단면이 균일한 면을 이루도록 할 수 있다.
도 1의 (d)는 도 1의 (c) 단계에서 소성 후 고온 소성용 시트(14)를 제거한 적층 세라믹 기판의 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 적층 세라믹 기판(10')은, 도 1의 (c) 단계의 소성공정 에 의해 두께 방향으로 수축을 일으켜 소성전의 그린시트의 두께(t1)보다 작은 두께(t2)를 갖는다. 따라서 상기 적층 세라믹 기판(10')은 상기 소성전의 적층체(10)보다 얇은 두께를 갖는다.
또한, 상기 소성 후의 적층 세라믹 기판(10')은 단면이 평평하게 형성된다. 이처럼, 본 실시형태에서는, 적층되는 그린시트의 수축율을 이용하여 무수축 공정의 결함을 보완할 수 있는 적층 세라믹 기판 제조방법을 제공한다.
도 2는, 상기 도 1의 (b) 단계에서 적층체(10)의 단부를 확대한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기준시트(21)의 단부에서 소정간격(L1) 이격되는 단부를 갖도록 제1 그린시트(22a, 22b)가 적층된다. 상기 제1 그린시트(22a, 22b) 각각의 상부 및 하부에는 상기 제1 그린시트(22a, 22b)단부와 소정간격(L2) 이격되는 단부를 갖는 제2 그린시트(23a, 23b)가 각각 적층된다.
상기 각 시트의 단부 사이의 수평간격(L1, 및 L2)은 모두 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 상기 각 시트의 단부 사이의 수평간격(L1, L2)은, 적층되는 그린시트의 두께, 그린시트의 수축율, 및 적층체의 두께 등을 고려하여 정할 수 있다.
상기 각 시트의 단부 사이의 수평간격(L1, L2)은 상기 적층체(20)를 무수축 공정에 의해 소성공정시 상기 적층체의 상부 및 하부에 적층되는 고온 소성용 시트에 의한 구속력의 차이에 의한 수축율의 차이를 보완해 줄 수 있다.
상기 기준시트(21)의 단부와 최상층 그린시트(13a)의 단부 사이의 수평거리(B)는 상기 적층체의 두께(A)보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 인접하게 적층되는 그린시트의 단부 사이의 거리(L1, L2)은 각각 상기 적층되는 그린시트의 두께(t1)보다 작게 형성될 수 있다.
상기 도 1의 (c)에서 설명한 바와 같이, 상기 적층체의 두께가 커질수록 상기 적층체의 중간층에 위치하는 기준 시트에 대해서는 무수축 공정시 고온 소성용 시트에 의한 구속력이 약해지게 되므로, 이러한 구속력의 차이를 보완하기 위해서는 상기 적층 시트의 단부 사이의 거리는 점점 길어져야 될 것이다. 하지만, 구속력의 차이를 보완하는 것은 적층 시트 사이의 단부사이의 거리에만 의존하는 것이 아니라, 적층 시트의 두께 및 적층체의 두께등이 고려되어야 한다.
본 실시형태에서는, 상기 적층체를 이루는 그린시트의 두께를 80㎛로 하고, 최상층 그린시트의 단부와 기준시트의 단부 사이의 수평 거리와 적층체의 두께의 비를 1 : 2, 인접하게 적층된 그린시트의 단부 사이의 수평거리와 그린시트의 두께비를 1 : 2로 형성하였을 때 가장 균일한 단면을 갖는 소성체를 얻을 수 있다. 이 때, 무수축 공정시 사용되는 고온 소성용 세라믹 시트는 200㎛로 하였다.
도 3의 (a) 내지 (c)는, 도 1의 (c)에서 나타낸 무수축 공정에 따른 소성공정을 나타내는 단면도이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 적층체(300)를 소성하기 전에 상기 적층체(30)의 최 상층(33a) 및 최하층(33b)에 상기 적층체(30)를 이루는 그린시트의 소성온도보다 높은 온도(예를 들어, 1500℃이상)에서 소성되는 고온 소성용 시트(34)를 적층한다. 일반적으로 Al2O3, ZrO, SiC, AlN, Mullite 등의 금속 산화물을 포함하는 그린테잎들이 고온 소성용 시트로 사용된다. 상기 고온 소성용 시트(34)는, 상기 적층체(30)의 최상층(33a) 및 최하층(33b)과 동일한 크기를 갖는 것으로 형성될 수 있다.
상기 적층체(30)와 상기 고온 소성용 시트(34) 사이에는 접착층인 글루(glue)(36)를 도포할 수 있다. 상기 글루(36)는 유기 바인더 및 고온 휘발성 용재로 이루어진 것으로 그린시트(33a ,33b)와 고온 소성용 시트(34) 사이의 접착력을 강화하여, 소성시 상기 그린시트(33a, 33b)와 고온 소성용 시트(34)의 이탈을 방지한다. 상기 글루(36)는 고온 휘발성 용재로 되어있어, 상기 적층체 소성시 휘발된다.
상기 적층된 적층체에 대해서 일정온도 및 일정 압력하에서 압착하는 단계가 포함될 수 있다. 상기 압착하는 단계는 1차 가압착 단계후 2차 등방압력(iso-static press)을 이용하여 압착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 등방압력을 이용한 공정은, 적층된 적층체를 물 또는 기름내에서 전방향으로 압력을 가하는 것을 말한다.
도 3의 (b)는, 상기 고온소성용 시트(34)가 적층된 적층체는 그린시트의 소 성온도로 동시소성(co-firing)된 후의 단면도이다.
도 3의 (a)에서 적층된 적층체는 상기 그린시트의 소성온도로 동시소성(co-firing)된다. 즉, 약 800℃ 내지 1000℃의 저온에서 소성공정이 이루어진다.
저온 소성 공정이 실시되면 그린시트 적층체(30)는 수축이 일어나지만, 최상층 및 최하층에 위치하는 고온 소성용 시트(34)는 소성 수축이 일어나지 않게 된다. 따라서 고온 소성용 시트(34)와 고착되어 있는 적층체(30)는 수평방향(X 방향 및 Y 방향)으로는 수축이 억제되고 수직방향(Z 방향), 즉 두께방향으로만 수축이 일어난다.
이와 같이 소성시 그린시트층이 수평방향으로 수축되는 것을 방지하기 위해서 그린시트층의 상층 및 하층에 고온 소성용 시트를 적층하여 동시소성하는 것을 무수축 공정이라고 한다.
그러나, 이러한 무수축 공정에 의하는 경우, 상기 적층체의 상층(33a) 및 하층(33b) 시트는 직접 상기 고온 소성용 시트(34)와 접하고 있어, 소성시 X 및 Y 방향으로의 수축이 억제되지만, 중간에 위치한 유전체 시트(31)는 상기 고온 소성용 시트에 의한 고착력을 받기 어렵다. 이러한 현상은 상기 적층체의 두께가 늘어날 수록 더 커질 수 있다.
따라서, 적층체 내부에서도 상기 고유전율 시트(34)에 의한 고착력의 차이 때문에 소성시 열수축하는 정도가 달라지게 된다. 즉, 적층체의 중간에 위치할수록 X방향 및 Y 방향으로의 열수축 정도가 커진다.
본 실시형태에서는 이러한 무수축 공정시 적층체의 열수축 차이를 극복하기 위해서 적층단계에서부터 중간층에 위치하는 기준시트(31)의 X 및 Y 방향의 크기를 가장 크게 형성하고, 상기 기준시트(31)에서 멀어질수록 시트의 X 및 Y 방향의 크기를 점점 줄어드는 형태로 적층하였다.
또한, 상기 적층체의 상부 및 하부에 형성되는 고온 소성용 시트(34)의 면적도 상기 적층체의 최상층 및 최하층 시트의 면적과 동일하게 형성하였다. 따라서, 상기 적층체(30) 중 최상층 시트(33a) 및 최하층 시트(33b)는 상기 고온 소성용 시트(34)에 의한 구속력을 강하게 받을 수 있고 상기 적층체의 중간층(31) 및 상기 고온 소성용 시트(34)의 면적을 벗어나는 부분에 대해서는 상기 고온 소성용 시트(34)의 구속력이 약하게 미치게 된다. 따라서, 상기 고온 소성용 시트(34)의 구속력이 약하게 미치는 영역의 소성시의 수축율은 상기 고온 소성용 시트의 구속력이 강하게 미치는 영역의 소성시의 수축율보다 크게 된다.
본 실시형태에서, 상기 적층체(30) 중 상기 최상층 시트의 면적을 벗어나는 부분은 무수축 소성 공정시 상기 고온 소성용 시트(34)의 구속력의 차이에 의한 열수축율의 차이를 보완할 수 있어 소성후의 적층체의 단면이 균일한 면을 이루도록 할 수 있다.
또한, 상기 소성 공정에 의해 각각의 시트는 두께방향(Z 방향)으로 수축하게 되어 소성전(t1)보다 소성후(t2)에 더 얇은 두께를 갖게된다.
도 3의 (c)를 참조하면, 동시 소성후 상기 고온 소성용 시트(34)를 박리하고 적층 세라믹 기판(30')이 형성된다.
이때 고온 소성용 시트(34)는 수세 등의 공정을 통해 제거될 수 있다. 이렇게 형성된 세라믹 기판(30')은 다수의 회로층을 가지는 회로 패키지일 수 있다.
이러한 공정을 통해 형성된 세라믹 기판(30')상에 외부 전극이 형성될 수 있다. 인쇄되는 도전성 페이스트와 세라믹 기판과의 마찰력을 증가시키기 위해, 상기 도전성 페이스트를 인쇄하기 전에 상기 세라믹 기판(30')의 표면을 래핑(lapping)하는 공정을 추가할 수 있다. 상기 래핑(lapping)공정은 상기 세라믹 기판(30')의 표면에 일정한 거칠기를 갖는 면을 형성함으로써, 표면에 인쇄되는 도전성 페이스트와의 접촉 면적을 최대화 하여 저온 소성시 전극의 고착강도를 강화시킨다. 여기서, 래핑(lapping)후 상기 세라믹 기판(31)의 거칠기(Ra)는 0.3 ~ 1㎛인 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 적층단계에서 적층체의 기준시트(31)의 X 및 Y 방향의 길이를 가장 길게 형성하고, 상기 기준시트(31)를 중심으로 대칭을 이루며 단부가 계단형태를 갖도록 적층체를 형성하였으므로, 무수축 공정시 발생될 수 있는 적층체 단면의 불균형을 방지할 수 있다.
따라서, 소성후의 상기 적층 세라믹 기판(30')은 균일한 단면을 가질 수 있다.
도 4의 (a) 내지 (c)는, 종래기술에 따른 적층체의 소성시 단면과 본 발명의 실시형태에 따른 적층체의 소성시 단면을 비교하는 단면도이다.
도 4의 (b)는, 적층체(50)의 단면이 균일한 형태를 이룬다. 즉, 적층되는 시트의 크기가 동일한 형태로서, 일반적인 적층체의 형태이다.
이러한 적층체에 고온 소성용 시트(54)를 적층하여 무수축 공정에 의해 소성하는 경우, 상기 적층체의 중심층과 상기 적층체의 표면층은 상기 고온 소성용 시트(54)에 의한 구속력의 차이에 의해 수축강도가 달라진다. 이러한 수축강도의 차이에 의해, 상기 적층체의 중심층은 XY방향으로 수축이 일어나지만, 표면층은 거의 수축이 일어나지 않으므로도면과 같이 단면이 안으로 함몰된 형태의 소성체(50')가 형성된다.
도 4의 (a)는, 적층체(40)의 단면이 함몰된 형태로 적층된다. 즉, 적층체의 중심층의 면적보다 적층체의 표면층의 면적이 더 큰 시트가 적층된다.
이러한 구조의 적층체(40)를 무수축 공정으로 소성시 소성체(40')의 단면의 함몰정도는 더 커지게 된다. 상기 적층체의 중심층 시트는 상기 고온 소성용 시트(44)에 의한 구속력을 적게 받아서 XY 방향으로 수축이 일어나지만, 상기 적층체의 표면층 시트는 상기 고온 소성용 시트(44)에 의한 구속력을 크게 받아 XY방향으로 거의 수축이 일어나지 않기 때문이다.
도 4의 (c)는, 본 발명의 일실시형태에 따라, 적층체의 중심층의 면적을 가장 넓게 하고, 표면층으로 갈수록 시트의 종횡길이가 줄어드는 형태로 적층하였다.
이러한 적층체(60)를 무수축 공정으로 소성시 소성체(60')의 단면을 균일하게 형성할 수 있다. 무수축 공정 소성시 고온 소성용 시트(64)에 의한 구속력의 차이를 고려한 것이므로, 적층체의 중심층과 표면층 사이에 수축강도에 차이가 있더라도 소성후 얻어지는 소성체(60')의 단면은 균일한 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 즉, 적층체의 두께, 그린시트의 성분 등은 다양하게 구현될 수 있다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명에 따르면, 무수축 소성 공정시 구속층에 의한 구속력의 차이에 의해 발생될 수 있는 세라믹 기판의 불량을 방지할 수 있고, 세라믹 기판의 가장자리 부분에 잔존하는 미세 크랙 감소로 내충격성을 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 기설정된 종횡길이를 갖는 복수개의 그린 시트를 준비하는 단계;
    상기 복수개의 그린시트를 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 적층체를 소성하는 단계를 포함하며,
    상기 적층체를 형성하는 단계는,
    상기 적층체가 하나의 기준시트를 중심으로 대칭구조를 이루며, 상기 기준시트에서 멀어질수록 상기 적층되는 그린시트의 종횡길이가 작아지게 적층하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 그린시트는,
    종횡비가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적층되는 복수개의 그린시트는 동일한 중심축을 갖도록 적층되는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적층체는,
    인접하게 적층된 그린시트의 단부 사이의 수평거리가 서로 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적층체는,
    최상층 그린시트의 단부와 상기 기준시트의 단부 사이의 수평 거리가,
    상기 적층체의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적층체는,
    인접하게 적층된 그린시트의 단부 사이의 수평거리가,
    적층되는 그린시트의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소성공정은,
    무수축 공정인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무수축 소성공정은,
    상기 적층체의 상부 및 하부에 상기 적층체의 소성온도에서 소성되지 않는 고온 소성용 시트를 적층하는 단계;
    상기 적층체의 소성온도에서 소성하여 소성체를 형성하는 단계; 및
    상기 고온 소성용 시트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고온 소성용 시트는,
    상기 적층체의 최상층 및 최하층 그린시트와 동일한 면적 및 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 무수축 소성공정은,
    상기 고온 소성용 시트를 적층하기 전에,
    상기 적층체와 상기 고온 소성용 시트의 사이에 글루층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 고온 소성용 시트를 제거하는 단계는,
    상기 소성체에서 상기 고온 소성용 시트를 제거한 후,
    상기 소성체의 표면을 래핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 그린시트는,
    시트의 모서리 부분이 모따기된 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 그린시트의 모서리가 완만한 곡선을 갖도록 상기 모따기의 형태는 호형으로 된 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 기판 제조방법.
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