KR101244258B1 - 다층 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

다층 기판의 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 기판의 제조 방법은, 이종의 제1 그린 시트와 제2 그린 시트를 각각 제조하고, 제1 그린 시트와 제2 그린 시트의 일부분이 겹쳐지도록 적층한다. 그 후 적층된 제1 그린 시트와 제2 그린 시트를 가압한 후, 소성 공정을 수행한다.

Description

다층 기판의 제조 방법{FABRICATING METHOD OF MULTILAYER SUBSTRATE}
본 발명의 실시예는 다층 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종의 그린 시트를 적층하여 형성되는 다층 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유리-세라믹을 이용한 다층 세라믹 기판은 3차원 구조의 층간 회로 구현 및 공동(cavity)의 형성이 가능하므로, 높은 설계 유연성을 가지며 다양한 기능의 소자를 내장할 수 있다. 이로 인해, 소형화, 고기능화되는 고주파 부품 시장에서 다층 세라믹 기판의 활용도는 점차 높아지고 있다. 다층 세라믹 기판은 세라믹 그린시트에 도체 페이스트를 이용하여 내부 회로 패턴 및 비아를 형성하고, 설계에 따라 원하는 두께로 정렬 적층한 후 소성하여 제조한다.
최근에는 유전율이 서로 다른 이종의 재료를 함께 적층하고 동시 소성하여 소자를 내장하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 일반적으로, 다층 세라믹 기판은 여러 개의 그린 시트를 수직으로 적층한 후 압축 및 소성하였는데, 이종 재료의 그린 시트를 수직으로 적층한 후 압축 및 소성하는 경우, 층간 수축율의 차이 및 서로 다른 물성에 따른 소성 메커니즘의 차이로 인해 층간 휨이 발생하거나 미세 크랙, 및 박리가 발생하여 다층 세라믹 기판의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 이종의 그린 시트를 적층하여 압축할 때 층간 수축율의 차이에 따른 영향을 최소화하고 각 그린 시트의 특성들을 그대로 활용할 수 있는 다층 기판의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 기판의 제조 방법은, (A) 제1 그린 시트와 제2 그린 시트의 일부분이 겹쳐지도록 복수 개의 층으로 적층하는 단계; (B) 상기 적층된 제1 그린 시트 및 상기 제2 그린 시트를 가압하는 단계; 및 (C) 상기 제1 그린 시트와 상기 제2 그린 시트를 소성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 다층 기판에서 수직 간에는 동종 그린 시트가 적층된 상태에 있으므로, 층간 수축률 차이에 의한 영향을 최소화 할 수 있고, 수평 간에는 이종 그린 시트가 연결된 상태에 있으므로 각 그린 시트의 영역에서 해당 그린 시트의 특성에 따라 다양한 용도로 활용할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 기판의 제조 방법을 나타낸 도면.
도 5는 제1 그린 시트와 제2 그린 시트를 적층하는 다른 실시예를 나타낸 도면.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다층 기판의 제조 방법의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 기판의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 이종의 제1 그린 시트(102) 및 제2 그린 시트(104)를 각각 제조한다(도 1). 여기서, 이종의 제1 그린 시트(102) 및 제2 그린 시트(104)란 유전율 및 투자율 중 적어도 하나가 다른 것을 말한다.
예를 들어, 상기 이종의 제1 그린 시트(102) 및 제2 그린 시트(104)는 유전율이 서로 다른 세라믹 그린 시트일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 그린 시트(102)는 저유전율의 세라믹 그린 시트로 제작하고, 상기 제2 그린 시트(104)는 고유전율의 세라믹 그린 시트로 제작할 수 있다.
그리고, 상기 이종의 제1 그린 시트(102) 및 제2 그린 시트(104)는 유전율 및 투자율 중 적어도 하나가 서로 다른 페라이트 그린 시트일 수도 있다. 예를 들어, 상기 제1 그린 시트(102)는 스피넬 타입의 페라이트를 이용하여 제조하고, 상기 제2 그린 시트(104)는 헥사 타입의 페라이트를 이용하여 제조할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 그린 시트(102)는 100 MHz 이하의 저주파수 대역에서 사용할 수 있고, 상기 제2 그린 시트(102)는 수백 MHz ~ 2 GHz의 고주파수 대역에서 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1 그린 시트(102)는 헥사 타입 중 Z형 페라이트를 이용하여 제조하고, 상기 제2 그린 시트(104)는 헥사 타입 중 Y형 페라이트를 이용하여 제조할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 그린 시트(102)는 수백 MHz ~ 1 GHz의 주파수 대역에서 사용할 수 있고, 상기 제2 그린 시트(104)는 1 ~ 2 GHz의 주파수 대역에서 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1 그린 시트(102)는 세라믹 그린 시트로 형성하고, 상기 제2 그린 시트(104)는 페라이트 그린 시트로 형성할 수도 있다. 상기 제1 그린 시트(102) 및 제2 그린 시트(104)는 동일한 두께로 제조할 수 있다.
상기 제1 그린 시트(102) 및 제2 그린 시트(104)가 세라믹 그린 시트인 경우, 상기 제1 그린 시트 (102)및 제2 그린 시트(104)는 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다. 1) 세라믹 분말을 분산매(용매), 분산제, 바인더, 가소제 등과 소정의 비율로 혼합한다. 2) 상기 혼합물을 비드밀(Bead Mill), 볼밀(Ball Mill), 샌드밀(Sand Mill) 등과 같은 매체형 분산기를 사용하여 혼합하고 분산함으로써 슬러리를 제조한다. 3) 슬러리를 닥터 블레이드 또는 코터 블레이드 등과 같은 방법을 이용하여 캐리어 필름에 도포하고 건조시켜 세라믹 그린 시트를 제조한다. 그 후, 필요에 따라 상기 세라믹 그린 시트 상에 예를 들어, 전극 패턴(또는 회로 패턴)을 형성할 수도 있다.
한편, 상기 제1 그린 시트(102) 및 제2 그린 시트(104)가 페라이트 그린 시트인 경우도 이와 비슷한 방법으로 제조할 수 있으며, 이는 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 상기 제1 그린 시트(102)와 상기 제2 그린 시트(104)의 일부분이 겹쳐지도록 적층한다(도 2).
예를 들어, 상기 제1 그린 시트(102)의 우측과 상기 제2 그린 시트(104)의 좌측의 일정 부분이 겹쳐지도록 번갈아 가면서 적층시킬 수 있다. 이 경우 최하단에 위치한 제1 그린 시트(102)의 상부에는 제1 그린 시트(102)가 순차적으로 적층되고, 최하단에 위치한 제2 그린 시트(104)의 상부에는 제2 그린 시트(104)가 순차적으로 적층되게 된다. 이때, 상기 제1 그린 시트(102)는 제1 그린 시트(102) 별로 정렬하여 배치하고, 상기 제2 그린 시트(104)는 제2 그린 시트(104) 별로 정렬하여 배치한다. 그 이외에도 다양한 방식으로 상기 제1 그린 시트(102) 및 상기 제2 그린 시트(104)가 일정 부분 겹쳐지도록 적층시킬 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 그린 시트(102)를 순차적으로 적층한 후, 상기 적층된 제1 그린 시트(102) 상부에 상기 제1 그린 시트(102)의 일부분과 겹쳐지도록 상기 제2 그린 시트(104)를 순차적으로 적층시킬 수도 있다.
다음으로, 가압 로더 등을 이용하여 상기 적층된 제1 그린 시트(102)와 제2 그린 시트(104)를 가압한다(도 3). 이때, 상기 제1 그린 시트(102) 및 상기 제2 그린 시트(104)를 동시에 가압한다. 이 경우, 상기 제1 그린 시트(102) 및 상기 제2 그린 시트(104)의 겹쳐지는 부분이 함께 가압되면서 상기 제1 그린 시트(102)와 상기 제2 그린 시트(104)를 연결하게 된다.
예를 들어, 상기 제1 그린 시트(102)의 우측과 상기 제2 그린 시트(104)의 좌측의 일정 부분이 겹쳐지도록 번갈아 가면서 적층한 경우, 교대로 적층된 상기 제1 그린 시트(102)와 상기 제2 그린 시트(104)로 이루어지는 한 쌍의 층에서 상기 겹쳐지는 부분이 가압되면서 상기 제1 그린 시트(102)와 상기 제2 그린 시트(104)가 서로 연결되어 한 층의 이종 접합 그린 시트(106)를 이루게 된다. 그리고, 상기 이종 접합 그린 시트(106)가 순차적으로 적층되어 다층 기판(108)을 이루게 된다.
이 경우, 상기 다층 기판(108)은 수직 간에 동종 그린 시트가 가압되므로, 이종 소재 간의 층간 수축율 차이로 인해 발생하는 여러 문제점(예를 들어, 층간 휨, 미세 크랙, 및 박리 등)들을 방지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 다층 기판(108)은 수평 간에 이종 그린 시트가 접합되므로, 각 그린 시트에 따른 특성을 다양한 용도에 활용할 수 있게 된다.
예를 들어, 상기 제1 그린 시트(102)를 스피넬 타입의 페라이트를 이용하여 제조하고, 상기 제2 그린 시트(104)를 헥사 타입의 페라이트를 이용하여 제조한 경우, 상기 다층 기판(108)은 상기 제1 그린 시트(102)에 해당하는 부분은 100 MHz 이하의 저주파수 대역에서 사용할 수 있고, 상기 제2 그린 시트(104)에 해당하는 부분은 수백 MHz ~ 2 GHz의 고주파수 대역에서 사용할 수 있게 된다.
한편, 상기 제1 그린 시트(102)와 상기 제2 그린 시트(104)의 겹쳐지는 부분은 가압 후 해당 그린 시트의 특성을 잃어버려 사용할 수 없으므로, 상기 겹쳐지는 부분을 최소화하여 각각의 그린 시트의 특성을 활용할 수 있는 면적을 최대화한다.
다음으로, 상기 다층 기판(108)을 소성한다(도 4). 이때, 상기 제1 그린 시트(102)와 상기 제2 그린 시트(104)의 소결 온도가 서로 다른 경우, 소결 온도가 높은 그린 시트에 소결 조제를 첨가하여 소결 온도를 맞출 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 그린 시트(104)의 소결 온도가 상기 제1 그린 시트(102)의 소결 온도보다 높은 경우, 상기 제2 그린 시트(104)의 제조 과정(즉, 슬러리를 제조하는 과정)에서 소결 조제(예를 들어, 비스무스, 바나듐 등)를 첨가하여 상기 제2 그린 시트(104)의 소결 온도를 상기 제1 그린 시트(102)의 소결 온도로 낮출 수 있다.
여기서, 소결 조제를 통해서도 소결 온도를 맞추기 어려운 경우는 상기 제1 그린 시트(102) 및 상기 제2 그린 시트(104)의 소결 온도 중 소결 온도가 낮은 온도에서 1차 소성을 하고, 상기 제1 그린 시트(102) 및 상기 제2 그린 시트(104)의 소결 온도 중 소결 온도가 높은 온도에서 2차 소성을 할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 다층 기판에서 수직 간에는 동종 그린 시트가 적층된 상태에 있으므로, 층간 수축률 차이에 의한 영향을 최소화 할 수 있고, 수평 간에는 이종 그린 시트가 연결된 상태에 있으므로 각 그린 시트의 영역에서 해당 그린 시트의 특성에 따라 다양한 용도로 활용할 수 있게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
102 : 제1 그린 시트 104 : 제2 그린 시트
106 : 이종 접합 그린 시트 108 : 다층 기판

Claims (8)

  1. (A) 제1 그린 시트의 일측 가장 자리 부분과 제2 그린 시트의 일측 가장 자리 부분이 겹쳐지도록 상기 제1 그린 시트와 상기 제2 그린 시트를 복수 개의 층으로 적층하는 단계;
    (B) 상기 적층된 제1 그린 시트 및 상기 제2 그린 시트를 가압하는 단계; 및
    (C) 상기 제1 그린 시트와 상기 제2 그린 시트를 소성하는 단계를 포함하는, 다층 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 단계는,
    상기 제1 그린 시트의 일측 가장 자리 부분과 상기 제2 그린 시트의 일측 가장 자리 부분이 겹쳐지도록 상기 제1 그린 시트와 상기 제2 그린 시트를 교대로 적층하는, 다층 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 단계는,
    상기 제1 그린 시트를 순차적으로 적층한 후, 상기 제2 그린 시트의 일측 가장 자리 부분이 적층된 상기 제1 그린 시트의 일측 가장 자리 부분과 겹쳐지도록 상기 제1 그린 시트의 상부에서 상기 제2 그린 시트를 순차적으로 적층하는, 다층 기판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그린 시트와 상기 제2 그린 시트는,
    유전율 및 투자율 중 적어도 하나가 서로 다른, 다층 기판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 그린 시트와 상기 제2 그린 시트는,
    유전율이 서로 다른 세라믹 그린 시트인, 다층 기판의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 그린 시트와 상기 제2 그린 시트는,
    유전율 및 투자율 중 적어도 하나가 서로 다른 페라이트 그린 시트인, 다층 기판의 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 그린 시트는 세라믹 그린 시트이고, 상기 제2 그린 시트는 페라이트 그린 시트인, 다층 기판의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 다층 기판의 제조 방법에 의해 제조된 다층 기판.
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