KR101031742B1 - 감광성 유리 페이스트 및 다층 배선 칩 부품 - Google Patents
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Abstract
저온 단시간 소성이 가능하여, 소성 공정을 거쳐 형성되는 유리층에서의 보이드의 발생과 Ag의 확산을 억제하는 것이 가능한 감광성 유리 페이스트, 및 그것을 이용하여 제조되는 고특성의 다층 배선 칩 부품을 제공한다. 세라믹 골재, 주성분 유리와 함께 이용하는 소결 조제 유리로서, 세라믹 골재에 대한 접촉각이 주성분 유리의 세라믹 골재에 대한 접촉각보다도 작은 것을 이용하고, 또한 그 함유 비율을 무기 성분 비율로 5∼10체적%로 한다. 또한, 소결 조제 유리로서, SiO2와, B2O3와, CaO와, Li2O와, ZnO를 소정의 비율로 포함하는 것을 이용한다. 또한, 주성분 유리로서, 70∼90중량%의 SiO2와, 15∼20중량%의 B2O3와, 1∼5중량%의 K2O를 포함하는 것을 이용한다.
감광성 유리 페이스트, 다층 배선 칩 부품, 세라믹 골재
Description
본원 발명은 감광성 유리 페이스트, 및 그것을 이용하여 형성한 유리층과, 유리층 사이에 형성된, 감광성 Ag 페이스트를 이용하여 형성한 도체층을 구비한 다층 배선 칩 부품에 관한 것이다.
붕규산 유리를 포함하는 비(非)자성 세라믹을 이용한 인덕터부를 가지는 세라믹 적층 부품을 제조하기 위해 이용되는 비자성 세라믹 재료로서, SiO2를 70∼90w%, B2O3를 10∼30w%, K2O를 5w% 이하의 비율로 함유하는 붕규산 유리를 배합한 비자성 세라믹이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
그리고 이 비자성 세라믹을 이용했을 경우, 인덕터부의 비자성 세라믹층이, 페라이트 자성층에 비해 유전율이 현저하게 낮기 때문에, 자기 공진주파수를 비약적으로 높게 하는 것이 가능하고, 고주파대역에의 대응이 용이해져, 세라믹 적층 부품의 구조 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다고 되어 있다.
또한, 감광성 재료를 이용하여 제조되는 적층 세라믹 회로 기판의 제조방법으로서, 감광성 세라믹 페이스트와, 감광성 도전성 페이스트를 순차, 노광/현상/적 층하여 이루어지는 적층 세라믹 회로 기판의 제조방법이 알려져 있다(특허문헌 2 참조).
그리고 이 제조방법에 의하면, 배선 밀도가 높은 적층 세라믹 회로 기판을 효율적으로 제조할 수 있다고 되어 있다.
그런데 특허문헌 1에서 이용하는 것이 가능하다고 되어 있는, SiO2, B2O3, K2O를 포함하는 유리(이하, 'Si-B-K계 유리'라고도 함)는 소성 공정에서 점성 유동이 적으며, 예를 들어 이 Si-B-K계 유리를 포함하는 유리층과, Ag를 도전 성분으로 하는 도체층이 적층된 적층체를 소성하는 공정에서, 도체 성분인 Ag가 유리층(절연층) 중에 확산되어 버림으로 인해, 층간 절연성의 저하를 야기하는 것을 억제, 방지할 수 있는 점에서 바람직한 재료이다.
그러나 Si-B-K계 유리는, 예를 들면 유리 페이스트 중에 필러로서 배합되는 알루미나 등의 세라믹 골재에 대한 젖음성이 나쁘기 때문에(예를 들면, 접촉각 90°이상), 치밀한 유리층(절연체)을 얻기 위해서는 장시간의 소성 처리가 필요하게 된다.
그리고 소성 시간이 길어지면, 소결체(다층 배선 칩 부품 등의 소결 적층체) 중에 보이드(void)의 발생이나 Ag의 확산이 생겨 층간 절연성이 저하한다고 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 특허문헌 1 및 2에서 개시되어 있는 것과 같은, Si-B-K계 유리 이외의 유리를 유리 성분으로서 포함하는 종래의 감광성 유리 페이스트를 이용했을 경우에도 정도의 차이는 있어도 같은 문제점이 있는 것이 실정이다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 평10-87342호
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 평8-18236호
본원 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로서, 저온 단시간 소성이 가능하여, 소성 공정을 거쳐 형성되는 유리층에서의 보이드의 발생과 Ag의 확산을 억제할 수 있는 감광성 유리 페이스트, 및 그것을 이용하여 제조되는 고(高)특성의 다층 배선 칩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본원 발명(청구항 1)의 감광성 유리 페이스트는,
감광성 유리 페이스트가 소성되어 이루어지는 유리층과, 상기 유리층 사이에 형성되는, 감광성 Ag 페이스트가 소성되어 이루어지는 도체층을 포함한 다층 배선 칩 부품을 제조하는 데에 있어서, 상기 유리층을 형성하기 위해 이용되는 감광성 유리 페이스트로서,
주성분 유리, 소결 조제(助劑) 유리, 세라믹 골재를 포함하는 무기 성분과,
감광성 유기 성분을 함유하고,
상기 소결 조제 유리의 연화점(軟化點)이 600℃ 이상이고,
상기 무기 성분 중의 상기 소결 조제 유리의 함유 비율이 상기 무기 성분 비율로 5∼10체적%이며,
상기 소결 조제 유리의 800℃에서의 상기 세라믹 골재에 대한 접촉각이, 상기 주성분 유리의 800℃에서의 상기 세라믹 골재에 대한 접촉각보다도 작은 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 2의 감광성 유리 페이스트는 청구항 1의 발명의 구성에 있어서, 상기 주성분 유리가 70∼90중량%의 SiO2와, 15∼20중량%의 B2O3와, 1∼5중량%의 K2O를 포함하는 것임을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 3의 감광성 유리 페이스트는 청구항 1 또는 2에 기재된 발명의 구성에 있어서, 상기 소결 조제 유리가 45∼60중량%의 SiO2와, 15∼25중량%의 B2O3와, 10∼20중량%의 CaO와, 5∼15중량%의 Li2O와, 0∼10중량%의 ZnO를 포함하는 것임을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 4의 감광성 유리 페이스트는 청구항 1∼3 중 어느 하나의 발명의 구성에 있어서,
상기 세라믹 골재가 알루미나, 마그네시아, 스피넬, 실리카, 포스터라이트(forsterite), 스테아타이트(steatite) 및 지르코니아로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고, 또한
상기 무기 성분 중의 상기 세라믹 골재의 함유 비율이 무기 성분 비율로 22.5∼27.5체적%인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 5의 감광성 유리 페이스트는 청구항 1∼4의 발명의 구성에 있어서, 자외선 흡수제로서 유기 염료를 함유하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 6의 감광성 유리 페이스트는 청구항 1∼5의 발명의 구성에 있어서, 광중합 개시제로서 인계 화합물을 함유하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 7의 감광성 유리 페이스트는 청구항 1∼6의 발명의 구성에 있어서, 상기 광중합 개시제인 상기 인계 화합물이, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 비스(2,6-디클로로벤조일)-4-프로필벤질포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스피네이트, (2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥사이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 8의 다층 배선 칩 부품은,
청구항 1∼7 중 어느 하나에 기재된 감광성 유리 페이스트가 소성되어 이루어지는 유리층과,
상기 유리층 사이에 형성된, 상기 감광성 Ag 페이스트가 열처리되어 이루어지는 도체층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
(발명의 효과)
본원 발명(청구항 1)의 감광성 유리 페이스트는, 주성분 유리와, 소결 조제 유리와, 세라믹 골재를 포함하는 무기 성분과, 감광성 유기 성분을 함유하고, 소결 조제 유리로서, 800℃에서의 세라믹 골재와의 접촉각이 주성분 유리의 800℃에서의 세라믹 골재와의 접촉각보다도 작으면서, 연화점이 600℃ 이상인 것을 이용하는 동시에, 무기 성분 중의 소결 조제 유리의 함유 비율이 무기 성분 비율로 5∼10체적%가 되도록 하고 있으므로, 저온 단시간 소성이 가능하여, 소성 공정을 거쳐 형성되는 유리층에서의 보이드의 발생과 Ag의 확산을 억제할 수 있다.
즉, 유리 성분으로서, 주성분 유리와, 주성분 유리보다도 세라믹 골재에 대한 젖음성이 좋은 소결 조제 유리를 배합한 유리 성분을 이용하고 있으므로, 예를 들면 SiO2, B2O3, K2O를 포함하는, Si-B-K계 유리 등의 점성 유동이 적은 주성분 유리의 작용에 의해 Ag의 확산을 억제하는 것이 가능해지는 동시에, 세라믹 골재에 대한 젖음성이 좋은, 예를 들면 SiO2, B2O3, CaO, Li2O를 포함하는, Si-B-Li-Ca계 유리 등의 소결 조제 유리의 작용에 의해 저온 단시간 소성이 가능해져, 장시간 소성에 기인하는 보이드 발생과 Ag 확산을 억제할 수 있다.
또한, 유리 연화점이 600℃ 이상인 소결 조제 유리를 이용하도록 했을 경우, 통상은 500∼600℃의 범위에서 행해지는 탈바인더 공정에서, 바인더를 비롯한 유기물질의 대부분을 효율적으로 제거할 수 있으므로, 그 후의 소성 공정에서 유리 성분이 연화되었을 때에 잔류한 탄소의 산화에 의한 보이드의 발생을 효율적으로 억제, 방지할 수 있다.
따라서, 본원 발명의 감광성 유리 페이스트를 이용함으로써, 유리층 사이에 도체층을 구비한 구조를 가지는, 적층 인덕터 등의 다층 배선 칩 부품을 제조하는 경우에, 층간 절연성이 뛰어나고, 소망하는 특성을 구비한 신뢰성이 높은 다층 배선 칩 부품을 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 저온 단시간 소성이 가능하므로, 본원 발명의 감광성 유리 페이스트를 이용함으로써, 소정의 형상 정밀도, 치수 정밀도를 가지는 비어홀이 소정의 위치에 형성된 유리층(절연층)을 확실하게 형성할 수 있다.
한편, 본원 발명에서의 '800℃에서의 세라믹 골재와의 접촉각'이란, 세라믹 골재와 동일한 재료(조성이나 입경 등의 조건이 동일한 재료)를 성형하고 소성함으로써 제작한 세라믹 기판에 대한 800℃에서의 접촉각을 측정한 것이며, 이 세라믹 기판은 본원 발명의 다층 배선 칩 부품을 구성하는 구성 요소가 아니라, 소결 조제 유리의 세라믹 골재에 대한 젖음성을 규정하기 위해 도입된 개념이다.
또한, 청구항 2의 감광성 유리 페이스트의 경우, 주성분 유리로서 이용되고 있는 70∼90중량%의 SiO2와, 15∼20중량%의 B2O3와, 1∼5중량%의 K2O를 포함하는 유리가 점성 유동이 적으므로, 소성함으로써 형성되는 유리층으로의 Ag의 확산을 효율적으로 억제하는 것이 가능해진다.
따라서, 본원 발명의 감광성 유리 페이스트를 이용함으로써 절연성이 높은 유리층(절연층)을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 청구항 3의 감광성 유리 페이스트의 경우, 소결 조제 유리로서 이용되고 있는, 45∼60중량%의 SiO2와, 15∼25중량%의 B2O3와, 10∼20중량%의 CaO와, 5∼15중량%의 Li2O와, 0∼10중량%의 ZnO를 포함하는 유리가 세라믹 골재에 대한 젖음성이 높으므로 저온 단시간 소성이 가능하여, 보이드의 발생과 Ag의 확산을 보다 확실하게 억제, 방지하는 것이 가능해져 본원 발명을 실효성 있게 할 수 있다.
또한, 청구항 4의 감광성 유리 페이스트와 같이, 무기 성분 중에, 세라믹 골재로서 알루미나, 마그네시아, 스피넬, 실리카, 포스터라이트, 스테아타이트 및 지르코니아로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 22.5∼27.5체적%의 비율로 함유시키도록 했을 경우, 항절강도(flexural strength) 160MPa 이상의 강도를 가지는 유리층을 형성하는 것이 가능해지는 동시에, 필요한 형상 유지 능력을 갖게 하는 것이 가능해져, 형상 정밀도, 치수 정밀도가 높은 적층 구조체(다층 배선 칩 부품)를 얻는 것이 가능해진다.
한편, 무기 성분 중의 세라믹 골재의 함유 비율은 무기 성분을 100체적%로 했을 때, 22.5∼27.5체적%가 되는 비율인 것이 바람직하다.
이것은, 세라믹 골재의 비율이 22.5체적%를 밑돌면, 유리층의 항절강도 160MPa 이상을 달성할 수 없어 강도면에서 신뢰성이 불충분해지고, 27.5체적%를 상회하면 소결성이 악화되는 것에 따른다.
또한, 청구항 5의 감광성 유리 페이스트와 같이, 자외선 흡수제로서 유기 염료를 함유시킴으로써, 예를 들면 포토리소그래피법에 의해, 정밀도가 높은 비어홀의 형성 등을 행하는 것이 가능해지고, 예를 들어 비어홀을 형성할 경우에, 형상 정밀도, 치수 정밀도가 뛰어난 비어홀을 확실하게 형성하고, 고성능이면서 신뢰성이 높은 다층 배선 칩 부품을 제조할 수 있게 된다.
또한, 청구항 6의 감광성 유리 페이스트와 같이 광중합 개시제로서 인계 화합물을 함유시킴으로써, 예를 들면 포토리소그래피법에 의해 비어홀을 형성하는 경우에, 감광성 유기물의 중합을 확실하게 개시시켜, 형상 정밀도, 치수 정밀도가 뛰어난 비어홀을 확실하게 형성하는 것이 가능해져, 고성능이면서 신뢰성이 높은 다층 배선 칩 부품을 제조할 수 있게 된다.
또한, 청구항 7의 감광성 유리 페이스트와 같이, 광중합 개시제인 인계 화합물로서, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 비스(2,6-디클로로벤조일)-4-프로필벤질포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스피네이트, (2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥사이드 중 적어도 어느 하나를 사용함으로써, 감광성 유기물의 중합을 확실하게 개시시키는 것이 가능해져, 본원 발명을 더욱 실효성 있게 할 수 있다.
또한, 본원 발명(청구항 8)에 따른 다층 배선 칩 부품은, 본원 발명의 감광성 유리 페이스트가 소성되어 이루어지는 유리층과, 감광성 Ag 페이스트가 열처리되어 이루어지는 도체층을 구비하고 있으며, 본원 발명의 감광성 유리 페이스트가 상술한 특성을 구비하고 있음으로 인해, 소정의 형상 정밀도, 치수 정밀도를 가지는 비어홀이 소정의 위치에 형성된 유리층이나 유리층 사이에 형성된 도체층 등을 구비한 신뢰성이 높은 다층 배선 칩 부품을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본원 발명의 하나의 실시예에 따른 다층 배선 칩 부품(적층 인덕터)의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본원 발명의 하나의 실시예에 따른 다층 배선 칩 부품(적층 인덕터)의 내부 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
<부호의 설명>
1 유리층(절연층)
2 도체층(내부 도체)
3 비어홀
4 적층체
5 코일
5a, 5b 코일의 단부
6a, 6b 외부 전극
7 방향성 마크 패턴
본원 발명의 감광성 유리 페이스트에 있어서는, 주성분 유리로서는, 예를 들면 70∼90중량%의 SiO2와, 15∼20중량%의 B2O3와, 1∼5중량%의 K2O를 포함하는 유리(Si-B-K계 유리)를 이용하는 것이 바람직하다. 이 Si-B-K계 유리를 주성분 유리로서 이용했을 경우, 점성 유동이 적어 Ag 확산을 충분히 방지할 수 있다. 한편, Si-B-K계 유리를 이용하는 경우의 바람직한 평균 입경의 범위는 0.8∼1.3㎛의 범위이다.
또한, 소결 조제 유리로서는, 예를 들면 45∼60중량%의 SiO2와, 15∼25중량%의 B2O3와, 10∼20중량%의 CaO와, 5∼15중량%의 Li2O와, 0∼10중량%의 ZnO를 포함하는 유리를 이용하는 것이 그 젖음성의 면에서 바람직하다. 한편, 이 소결 조제 유리를 이용하는 경우의 바람직한 평균 입경의 범위는 2.3∼2.7㎛의 범위이다.
또한, 자외선 흡광제로서는, 350∼450nm의 파장 범위에서 고UV흡광도를 가지 는 유기 염료가 바람직하게 이용된다.
유기 염료는 흡광제로서 첨가했을 경우에도 소성시에 증발하기 때문에, 소성 후의 유리층에 잔존하지 않으므로 흡광제에 의한 절연 저항의 저하가 없어 바람직하다.
유기 염료로서는 높은 흡광도를 가지는 각종 염료를 사용할 수 있는데, 특히 아조계 염료, 아미노케톤계 염료, 크산텐계 염료, 퀴놀린계 염료, 안트라퀴논계 염료 등이 바람직한 유기 염료로서 예시된다. 그리고 그들 중에서도 특히 아조계 염료를 이용하는 것이 바람직하다.
대표적인 아조계 염료로서는, 수단 블루(Sudan Blue, C22H18N2O2=342.4), 수단 R(C17H14N2O2=278.31), 수단 Ⅱ(C18H14N2O=276.34), 수단 Ⅲ(C22H16N4O=352.4), 수단 Ⅳ(C24H20N4O=380.45), 오일 오렌지 SS(Oil Orange SS, CH3C6H4N:NC10H6OH=262.31), 오일 바이올렛(Oil Violet, C24H21N5=379.46), 오일 옐로우 OB(Oil Yellow OB, CH3C4H4N:NC10H4NH2=261.33) 등이 예시되지만, 250∼520nm의 파장 범위에서 고UV흡광도를 가지는 유기 염료가 바람직하게 이용된다.
또한, 세라믹 골재로서는 알루미나, 마그네시아, 스피넬, 실리카, 포스터라이트, 스테아타이트 또는 지르코니아 등을 이용하는 것이 가능하며, 이들 2종 이상을 혼합하여 이용하는 것도 가능하다.
또한, 이들 세라믹 골재 중에서도, 형성되는 유리층(절연층) 및 적층체의 강 도의 점에서, 특히 알루미나를 세라믹 골재로서 이용하는 것이 바람직하다.
<실시예 1>
이하에 본원 발명의 실시예를 나타내고, 본원 발명의 특징으로 하는 곳을 더욱 자세하게 설명한다.
[감광성 유리 페이스트의 제작]
표 1에 나타내는 바와 같이,
(a)주성분 유리로서, SiO2, B2O3, K2O를 소정의 비율로 포함하는 붕규산 유리(Si-B-K계 유리)(유리 A, 800℃에서의 알루미나에 대한 접촉각≥90°, 유리 연화점 Ts:790℃)를 준비하였다.
(b)또한, 소결 조제 유리로서, SiO2, B2O3, Li2O, CaO, ZnO를 소정의 비율로 포함하는 Si-B-Li-Ca-Zn계 붕규산 유리(유리 B, 800℃에서의 알루미나에 대한 접촉각이 26°, 유리 연화점 Ts:718℃)를 준비하였다.
(c)또한, 소결 조제 유리로서, SiO2, B2O3, Li2O, CaO, ZnO를 소정의 비율로 포함하는 Si-B-Li-Ca-Zn계 붕규산 유리(유리 C, 800℃에서의 알루미나에 대한 접촉각이 44°, 유리 연화점 Ts:609℃)를 준비하였다.
이 (b) 및 (c)의 유리는 본원 발명에서 이용되는 소결 조제 유리의 요건을 만족시키는 유리이다.
또한 비교를 위해, 800℃에서의 알루미나에 대한 접촉각, 유리 연화점이 다른 소결 조제 유리로서, 이하의 (d) 및 (e)의 유리를 준비하였다.
한편, (d) 및 (e)의 유리는 본원 발명에서 이용되는 소결 조제 유리의 요건을 만족시키지 않는 유리이다.
(d)Bi2O3:B2O3:Li2O:SiO2를 소정의 비율로 포함하는 Bi-B-Li-Si계 붕규산 유리(유리 D, 800℃에서의 알루미나에 대한 접촉각:10°, 유리 연화점 Ts:420℃),
(e)Bi2O3:B2O3:Al2O3:SiO2를 소정의 비율로 포함하는 Bi-B-Al-Si계 붕규산 유리(유리 E, 800℃에서의 알루미나에 대한 접촉각:10°, 유리 연화점 Ts:490℃),
한편 표 1에는, 이 실시예 1에서 세라믹 골재(필러)로서 이용되는 알루미나 분말과 동일한 알루미나 분말을 성형하고 소성함으로써 얻어지는 알루미나 기판에 대한 각 유리의 800℃에서의 접촉각과, 각 유리의 연화점을 나타내고 있다.
그리고 표 1에 나타내는 주성분 유리(유리 A)와 소결 조제 유리(유리 B, C, D, E)를 표 2에 나타내는 비율로 배합하여, 무기 성분(주성분 유리, 소결 조제 유리, 및 세라믹 골재(필러)의 혼합물)을 조제하였다.
한편 표 2에 있어서, 무기 성분 1∼5는 본원 발명의 범위 내의 무기 성분이고, 무기 성분 6∼9는 본원 발명의 범위 외의 비교예의 무기 성분이다.
그리고 표 2의 각 무기 성분과 이하의 각 성분을 하기의 비율로 배합하여 감광성 유리 페이스트를 얻었다.
(a)폴리머 (아크릴산과 아크릴산메틸의 공중합체:28중량부)
(b)모노머 (EO변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트:12중량부)
(c)광중합 개시제 1 (2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판:1중량부)
(d)광중합 개시제 2 (2,4-디메틸티오크산톤:0.4중량부)
(e)광중합 개시제 3 (비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드:0.6중량부)
(f)용제 (펜타메틸렌글리콜:0.6중량부)
(g)유기 염료 (오일 옐로우(상품명, 오리엔트카가쿠고교 가부시키가이샤 제조):1중량부)
(h)첨가제 (분산제, 소포제:1중량부)
(i)표 2에 나타내는 무기 혼합물 (55.4중량부)
[시험용 배선 회로 칩의 제작]
다음으로 상기 감광성 유리 페이스트를 이용하여, 이하의 순서로 시험용 배선 회로 칩을 제작하였다.
(1)먼저, 감광성 유리 페이스트를 PET 필름상에 스크린 인쇄하고 건조한 후, 전면(全面) 노광한다. 이것을 몇 차례 반복하여 두께 약 150㎛의, 외층이 되는 유리층을 얻는다.
(2)다음으로 감광성 Ag 페이스트를 외층상에 10㎛ 정도의 막두께가 되도록 스크린 인쇄하고 건조한다.
(3)그리고 감광성 Ag 페이스트층을 노광, 현상 처리하여 첫번째 층의 코일 패턴을 형성한다.
(4)또한, 형성한 코일 패턴상에, 감광성 유리 페이스트를 15㎛ 정도의 막두께가 되도록 전면에 스크린 인쇄하고 건조한다. 이어서, 선택적으로 노광·현상 처리하여 소정 부위에 비어홀을 형성한다.
(5)다시, 감광성 Ag 페이스트를 10㎛ 정도의 막두께가 되도록 전면에 스크린 인쇄하고 건조한다.
(6)이어서, 감광성 Ag 페이스트를 선택적으로 노광·현상 처리하여 두번째 층의 코일 패턴을 형성한다.
(7)또한, 감광성 유리 페이스트의 전면 인쇄·건조·전면 노광을 필요 횟수 반복하여 외층을 형성한다.
이로 인해 내부에 2층의 도체층(전극층)이 형성되고, 상하 양측에 외층이 형성된 마더 배선 회로판을 얻는다. 이것을, 다이서(dicer)를 이용하여 약 1mm□의 칩 형상으로 분할한 후, PET 필름을 분리하고 탈바인더를 행한 후, 소성함으로써 2층의 도체층(전극층)이 내부에 형성된 구조를 가지는 시험용 배선 회로 칩(시료 1∼시료 9)을 얻었다.
[평가]
상기의 각 감광성 유리 페이스트를 이용하여 제작한, 2층의 도체층을 포함하는 시험용 배선 회로 칩(시료 1∼9)에 대하여, Ag 확산량, 소결성, 기공율을 조사하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
한편, 표 3에 있어서, 시료 번호에 *을 붙인 것은 본원 발명의 범위 외의 비교예이다.
표 3에서는, Ag 확산량에 관하여, Ag의 확산 거리가 30㎛ 미만인 것을 ○로서 평가하고, Ag의 확산 거리가 30㎛ 이상인 것을 ×로서 평가하였다.
또한, 소결성에 관해서는, 시험용 배선 회로 칩을 적색의 염료 잉크에 침지하고 꺼내서 세정한 후, 시험용 배선 회로 칩의 단면 연마를 행하고, 내측에 잉크의 침투가 확인 가능했던 것을 ×로서 평가하고, 침투가 확인 불가능한 것을 ○로서 평가하였다.
또한, 기공율(%)은 주사형 레이저 현미경(1LM21,레이저테크 가부시키가이샤 제조, 배율 50배)으로 관찰되는 시야를 퍼스널 컴퓨터에 읽어들여, 유리부의 면적과 기공부의 면적을 명암 2치화(値化)하여 계측하였다. 본원 발명에서는 기공율을 이하에 나타내는 식으로 정의하였다.
기공율=관찰 유리층 중의 기공부의 면적/관찰 유리층의 전체 면적
또한, 이 기공율이 1% 이상이 되면 불량율이 증가하는 것이 확인되고 있다.
표 3에 나타내는 바와 같이, 표 2의 무기 성분 1∼5(본원 발명의 요건을 구비한 무기 성분)를 포함하는 본원 발명의 실시예에 따른 감광성 유리 페이스트를 이용한 시료 번호 1∼5의 시료의 경우, Ag 확산량이 적어, 충분히 소결한 유리층(절연층)을 구비한 배선 회로 칩을 제작할 수 있음이 확인되었다. 또한, 배선 회로 칩을 구성하는 유리층(절연층)의 기공율도 1% 미만으로 작은 것이 확인되었다.
이에 반해, 표 2의 무기 성분 6(무기 성분 중의 소결 조제 유리(유리 B)가 4체적%로 본원 발명의 범위를 밑도는 본원 발명의 범위 외의 무기 성분)을 포함하는 감광성 유리 페이스트를 이용한 표 3의 시료 번호 6의 시료의 경우, 소결성이 불충분해지는 것이 확인되었다.
또한, 표 2의 무기 성분 7(무기 성분 중의 소결 조제 유리(유리 B)가 15체적%로 본원 발명의 범위를 넘는 본원 발명의 범위 외의 무기 성분)을 포함하는 감광성 유리 페이스트를 이용한 표 3의 시료 번호 7의 시료의 경우, Ag 확산량이 증가하는 동시에, 기공율이 증대하는 것이 확인되었다.
상기 시료 번호 6 및 7의 평가 결과로부터, 무기 성분 중의 소결 조제 유리의 양이 소결성, Ag 확산량, 기공율에 영향을 주는 것, 및 소결 조제 유리의 비율이 본원 발명의 범위를 벗어나면 소결성, Ag 확산량, 기공율의 각 특성 모두가 양호한 것을 얻을 수 없음을 알 수 있다.
또한, 표 2의 무기 성분 8(소결 조제 유리로서, 유리 연화점이 420℃인 유리 D를 포함하는 본원 발명의 범위 외의 무기 성분)을 포함하는 감광성 유리 페이스트를 이용한 표 3의 시료 번호 8의 시료의 경우, 유리 D의 유리 연화점이 600℃ 미만(420℃)이므로, Ag의 확산량이 커지는 동시에, 기공율이 증대하는 것이 확인되었다.
또한, 표 2의 무기 성분 9(소결 조제 유리로서, 유리 연화점이 490℃인 유리 E를 포함하는 본원 발명의 범위 외의 무기 성분)를 포함하는 감광성 유리 페이스트를 이용한 표 3의 시료 번호 9의 시료의 경우도, 유리 E의 유리 연화점이 600℃ 미만(490℃)이므로, Ag의 확산량이 많아지는 동시에, 기공율이 증대하는 것이 확인되었다.
상기 시료 번호 8 및 9의 평가 결과로부터, 소결 조제 유리의 연화점이 600℃ 미만인 경우, 소결성은 양호해도 Ag 확산량 및 기공율이 모두 증대하여, 특성이 양호한 것을 얻을 수 없음을 알 수 있다.
또한, 기공율이 증대하는 것은, 연화 온도가, 소성 공정 전의 탈바인더 공정에서의 열처리 온도(통상 500∼600℃)보다 낮은 소결 조제 유리인 유리 D, E를 이용한 경우, 소결 조제 유리의 연화가 탈바인더 공정에서 개시함으로 인해, 유기 성분의 잔사나 탈지시에 어쩔수 없이 잔류되는 탄소가, 연화된 유리층(절연층) 안에 갇혀 버리고, 그 후의 소성 공정에서 탄소가 산화되어 발생하는 가스에 의해 보이드가 발생하는 것에 따른다고 생각된다.
<실시예 2>
이 실시예 2에서는, 본원 발명의 감광성 유리 페이스트를 이용하여 제조한 다층 배선 칩 부품에 대하여 설명한다.
도 1은 본원 발명의 하나의 실시예(실시예 2)에 따른 다층 배선 칩 부품(적층 인덕터)의 외관 구성을 나타내는 사시도, 도 2는 그 내부 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
이 실시예 2의 다층 배선 칩 부품은 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본원 발명의 감광성 유리 페이스트를 이용하여 형성한 유리층(절연층)(1)을 개재하여, Ag를 주성분으로 하는 도체층(내부 도체)(2)이 적층되고, 비어홀(3)(도 2 참조)을 개재하여 도체층(내부 도체)(2)이 서로 접속됨으로써, 적층체(4)의 내부에 나선 형상의 코일(5)이 형성된 구조를 가지고 있다.
그리고 적층체(4)의 좌우 양단측에는 코일(5)의 단부(5a, 5b)와 도통하도록 외부 전극(6a, 6b)(도 1)이 형성되어 있고, 적층체(4)의 상면에는 다층 배선 칩 부품의 방향성을 나타내기 위한 방향성 마크 패턴(7)(도 1)이 형성되어 있다.
이 다층 배선 칩 부품에 있어서는, 절연층인 유리층(1)을 개재하여, 코일(5)을 구성하는 도체층(내부 도체)(2)이 형성되어 있지만, 유리층(1)이, 상술하는 바와 같은 저온 단시간 소성이 가능하여, 소성 공정을 거쳐 형성되는 유리층에서의 보이드의 발생과, 도체층(2)을 구성하는 Ag의 확산을 억제하는 것이 가능한 본원 발명의 감광성 유리 페이스트를 이용하여 형성되어 있으므로 도전 성분인 Ag의 확산이 적고, 절연층의 소결성이 뛰어난 신뢰성이 높은 다층 배선 칩 부품을 제공할 수 있다.
다음으로 이 다층 배선 칩 부품을 본원 발명의 감광성 유리 페이스트를 이용하여 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
(1)먼저, 감광성 유리 페이스트(예를 들면, 실시예 1의 주성분 유리 A와 소결 조제 유리 B를 이용하여 이루어지는 표 2의 무기 성분 2를 배합한 감광성 유리 페이스트)를 PET 필름 등의 지지 부재상에 스크린 인쇄하고 건조한 후, 전면 노광한다. 이것을 몇 차례 반복하여 소정의 두께(예를 들면, 약 150㎛)의 유리층인 외층을 얻는다.
(2)다음으로 감광성 Ag 페이스트를 외층상에 10㎛ 정도의 막두께가 되도록 스크린 인쇄하고 건조한다.
그리고 감광성 Ag 페이스트층을 선택적으로 노광·현상 처리하여 첫번째 층의 코일 패턴을 형성한다.
(3)또한, 형성한 코일 패턴의 위로부터, 감광성 유리 페이스트를 15㎛ 정도의 막두께가 되도록 전면에 스크린 인쇄하고 건조한다. 이어서, 선택적으로 노광·현상 처리하여 소정의 부위에 비어홀을 형성한다.
(4)다시, 감광성 Ag 페이스트를 10㎛ 정도의 막두께가 되도록 전면에 스크린 인쇄하여 건조하고, 감광성 Ag 페이스트를 선택적으로 노광·현상 처리하여 두번째 층의 코일 패턴을 형성한다.
(5)그리고 필요한 층수가 얻어질 때까지 감광성 Ag 페이스트층(코일 패턴)과 감광성 유리 페이스트층(절연층)의 적층을 반복한다.
(6)그리고 또한, 감광성 유리 페이스트의 전면 인쇄·건조·전면 노광을 필요 횟수 반복하여 외층을 얻는다.
(7)다음으로 외층의 최상층에 칩의 방향성을 나타내기 위한 방향성 마크 패턴을 스크린 인쇄한다.
(8)이와 같이 하여 얻어진 마더 적층체를 다이서를 이용하여 칩 형상으로 분할한 후, PET 필름 등의 지지 부재를 분리하고, 탈바인더를 행한 후 소성한다.
(9)그 후, 소성된 적층체에 외부 전극을 형성한다. 그리고 나서, 전해 도금법이나 무전해 도금법 등에 의해, 외부 전극의 표면에 단층 또는 적층 구조의 도금 층을 피착시킨다.
이로 인해, 도 1 및 도 2에 나타내는 구조를 가지며, Ag의 확산이 적고, 절연층의 소결성이 뛰어난 신뢰성이 높은 다층 배선 칩 부품(적층 인덕터)이 얻어진다.
또한, 이 실시예 2에서는, 다층 배선 칩 부품이 적층 인덕터인 경우를 예로 들어 설명했지만, 본원 발명은 적층 인덕터에 한하지 않고, 적층 LC 복합 부품을 비롯해, 유리층과 도체층이 적층된 구조를 가지는 각종 적층 전자 부품에 적용할 수 있다.
또한, 본원 발명은 그 밖의 점에 있어서도 상기 실시예에 한정되지 않으며, 주성분 유리와, 소결 조제 유리의 구체적인 조성, 세라믹 골재의 종류, 그들의 배합 비율, 감광성 유기 성분의 종류나 배합 비율 등에 관하여, 발명의 범위 내에서 각종 응용, 변형을 가하는 것이 가능하다.
상술과 같이 본원 발명에 의하면, 저온 단시간 소성이 가능하여, 소성 공정을 거쳐 형성되는 유리층에서의 보이드의 발생과 Ag의 확산을 억제하는 것이 가능한 감광성 유리 페이스트, 및 그것을 이용하여 제조되는 고특성의 다층 배선 칩 부품을 제공할 수 있다.
따라서, 본원 발명은 유리층 사이에 도체층을 구비한 구조를 가지는, 적층 인덕터 등의 다층 배선 칩 부품의 분야, 다층 배선 칩 부품을 제조하기 위해 이용되는 감광성 유리 페이스트의 분야에 널리 적용하는 것이 가능하다.
Claims (8)
- 감광성 유리 페이스트가 소성되어 이루어지는 유리층과, 상기 유리층 사이에 형성되는, 감광성 Ag 페이스트가 소성되어 이루어지는 도체층을 포함한 다층 배선 칩 부품을 제조하는 데에 있어서, 상기 유리층을 형성하기 위해 이용되는 감광성 유리 페이스트로서,주성분 유리, 소결 조제(助劑) 유리, 세라믹 골재를 포함하는 무기 성분과,감광성 유기 성분을 함유하고,상기 소결 조제 유리의 연화점이 600℃ 이상이고,상기 무기 성분 중의 상기 소결 조제 유리의 함유 비율이 상기 무기 성분 비율로 5∼10체적%이며,상기 소결 조제 유리의 800℃에서의 상기 세라믹 골재에 대한 접촉각이, 상기 주성분 유리의 800℃에서의 상기 세라믹 골재에 대한 접촉각보다도 작은 것을 특징으로 하는 감광성 유리 페이스트.
- 제1항에 있어서,상기 주성분 유리가 70∼90중량%의 SiO2와, 15∼20중량%의 B2O3와, 1∼5중량%의 K2O를 포함하는 것임을 특징으로 하는 감광성 유리 페이스트.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 소결 조제 유리가 45∼60중량%의 SiO2와, 15∼25중량%의 B2O3와, 10∼20중량%의 CaO와, 5∼15중량%의 Li2O와, 0∼10중량%의 ZnO를 포함하는 것임을 특징으로 하는 감광성 유리 페이스트.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 세라믹 골재가 알루미나, 마그네시아, 스피넬, 실리카, 포스터라이트(forsterite), 스테아타이트(steatite) 및 지르코니아로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고, 또한상기 무기 성분 중의 상기 세라믹 골재의 함유 비율이 무기 성분 비율로 22.5∼27.5체적%인 것을 특징으로 하는 감광성 유리 페이스트.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,자외선 흡수제로서 유기 염료를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 감광성 유리 페이스트.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,광중합 개시제로서 인계 화합물을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 감광성 유리 페이스트.
- 제6항에 있어서,상기 광중합 개시제인 상기 인계 화합물이 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 비스(2,6-디클로로벤조일)-4-프로필벤질포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스피네이트, (2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥사이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 감광성 유리 페이스트.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 감광성 유리 페이스트가 소성되어 이루어지는 유리층과,상기 유리층 사이에 형성된, 상기 감광성 Ag 페이스트가 열처리되어 이루어지는 도체층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 배선 칩 부품.
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