KR20020070483A - 세라믹 다층 기판의 제조방법 및 미소성의 복합 적층체 - Google Patents

세라믹 다층 기판의 제조방법 및 미소성의 복합 적층체 Download PDF

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KR20020070483A
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가와카미히로미치
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 복수의 세라믹 그린층(17)을 적층한 미소성의 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)을 각각 갖는 미소성의 복합 적층체(11)를 제작하는 제 1 공정과; 제 1 수축 억제층(13)측으로부터, 제 1 수축 억제층(13)을 관통하여 다층 집합 기판(12)의 일부에 이르는 노치홈(16)을 형성하는 제 2 공정과; 복합 적층체(11)를 소성하는 제 3 공정과; 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)을 제거하여, 소결된 다층 집합 기판(11)을 배출하는 제 4 공정과; 다층 집합 기판(12)을 노치홈(16)을 따라 분할하여 복수의 세라믹 다층 기판을 배출하는 제 5 공정;을 포함하는 세라믹 다층 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 따라, 그 소성시에 있어서의 평면 방향의 수축을 억제하여 칫수 정밀도가 높으며, 높은 신뢰성을 갖는 세라믹 다층 기판을 생산성 좋게 제조할 수 있다.

Description

세라믹 다층 기판의 제조방법 및 미소성의 복합 적층체{Method of manufacturing ceramic multi-layer substrate, and unbaked composite laminated body}
최근, 전자공학 분야에 있어서의 전자부품의 성능은 현저하게 향상하고 있으며, 대형 컴퓨터, 이동통신 단말, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보처리 장치에 있어서의 정보처리 속도의 고속화, 장치의 소형화, 다기능화에 공헌하고 있다. 이와 같은 전자부품의 하나로서, VLSI, ULSI 등의 반도체 디바이스를 세라믹 기판상에 복수 실장한 멀티칩 모듈(MCM)을 들 수 있다. 이와 같은 모듈에 있어서는, LSI의 실장 밀도를 높이고, 각 LSI 사이를 전기적으로 양호하게 접속하기 위하여, 배선도체를 3차원적으로 배치한 세라믹 다층 기판이 자주 사용되고 있다.
세라믹 다층 기판은 복수의 세라믹 그린시트를 적층하여 이루어지는 미소성의 다층 집합 기판을 소성함으로써 얻어진다. 그러나, 미소성의 다층 집합 기판을 통상의 방법으로 소성하면, 다층 집합 기판이 주면 방향 및 두께 방향으로 수축하고, 이에 따라, 특히 주면 방향에 있어서는 0.4∼0.6%정도의 칫수 오차가 발생한다. 그러면, 외부 도체의 위치 정밀도가 저하되거나, 내부 도체에 변형이나 일그러짐 또는 단선(斷線)이 발생하는 경우가 있다.
이에 따라, 일본국 특허공개공보 평4-243978호에는 이하에 나타내는 바와 같은 세라믹 다층 기판의 제조방법이 제안되고 있다.
우선, 1000℃이하의 온도에서 소결 가능한 유리 세라믹 분말과, 이 유리 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 알루미나 분말이 준비된다. 다음으로, 유리 세라믹 분말을 포함하는 세라믹 그린시트가 적층되며, 이들 미소성 다층 기판을 사이에 두도록, 알루미나 분말을 포함하는 수축 억제층이 배치되어, 미소성의 복합 적층체가 제작된다.
다음으로, 상기 복합 적층체는 유리 세라믹 분말의 소결 조건에서 소성된다. 이 때, 수축 억제층에 포함되는 알루미나 분말은 실질적으로 소결하지 않기 때문에, 수축 억제층에 있어서는 실질적으로 수축이 발생하지 않는다. 이 작용에 의해 수축 억제층이 미소성 다층 기판을 구속하기 때문에, 다층 기판은 두께 방향으로만 수축하며, 주면 방향에서의 수축이 억제된다. 그 후, 적당한 수단에 의해 수축 억제층을 제거함으로써, 세라믹 다층 기판이 얻어진다.
상술한 이른바 무수축 프로세스에 의해 얻어진 세라믹 다층 기판은 주면 방향의 칫수 정밀도가 높으며, 또한, 휘어짐이나 일그러짐이 적은 고신뢰성의 세라믹 다층 기판이 된다.
한편, 세라믹 다층 기판을 효율적으로 제조하기 위하여, 복수의 세라믹 다층기판을 집합하여 이루어지는 다층 집합 기판을 제작해 두고, 이 다층 집합 기판을 소정의 분할선을 따라 분할함으로써, 복수의 세라믹 다층 기판을 일거에 얻는 방법이 채용되고 있다.
상술한 바와 같이 다층 집합 기판을 분할할 때에는, 다층 집합 기판의 주면상에 소정의 분할선을 따르도록 하여 노치홈을 형성하면, 다층 집합 기판을 분할하기 쉬워진다.
이 노치홈은 통상, 미소성의 다층 집합 기판의 주면상에, 커터날이나 금형 등에 의해 형성되는데, 상술한 바와 같이 수축 억제층을 사용하여 세라믹 다층 기판을 제조하는 경우, 일본국 특허공개공보 평7-99263에 나타나는 바와 같이, 도 12에 나타내는 바와 같은 상태로 노치홈이 형성된다.
도 12는 미소성의 다층 집합 기판(102)과, 이것을 사이에 두도록 하여 배치되는 제 1 수축 억제층(103) 및 제 2 수축 억제층(104)을 포함하는 미소성의 복합 적층체(101)의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 12에서는, 다층 집합 기판(102)에 형성되는 배선 도체의 도시는 생략되며, 두께 방향 칫수가 과장되어 있다.
도 12에 있어서, 미소성의 다층 집합 기판(102)은 유리 세라믹 분말을 포함하는 복수의 세라믹 그린시트(107)를 포함하고 있다. 또한, 제 1 수축 억제층(103) 및 제 2 수축 억제층(104)은 상술한 유리 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 알루미나 분말 등의 난소결성(難燒結性) 분말을 포함하는 그린시트(108)를 소정 매수 적층함으로써 형성된다.
이 미소성의 복합 적층체(101)는 이하와 같이 하여 제작된다.
우선, 유리 세라믹 분말을 포함하는 세라믹 그린시트가 적층되며, 적층 방향으로 프레스(press)됨으로써, 복수의 세라믹 그린시트(107)를 갖는 미소성의 다층 집합 기판(102)이 얻어진다. 다음으로, 미소성의 다층 집합 기판(102)의 한쪽 주면측에 노치홈(106)이 형성된다.
다음으로, 미소성의 다층 집합 기판(102)을 사이에 두도록, 알루미나 분말을 포함하는 그린시트(108)가 적층되어, 제 1 수축 억제층(103) 및 제 2 수축 억제층(104)이 형성됨으로써, 미소성의 복합 적층체(101)가 얻어진다. 이 후, 미소성의 복합 적층체(101)는 적층 방향으로 다시 프레스되며, 세라믹 그린시트(107)에 포함되는 유리 세라믹 분말이 소결하는 온도에서 소성된다.
그 후, 상기의 소성 공정에서는 실질적으로 소결하지 않는 미소결의 제 1 수축 억제층(103) 및 제 2 수축 억제층(104)이 제거되어, 노치홈(106)을 갖는 소결이 완료된 다층 집합 기판(102)이 얻어진다. 그리고, 소결된 다층 집합 기판(102)은 노치홈(106)을 따라 분할되며, 개개의 세라믹 다층 기판이 배출된다.
이와 같이, 미소성의 다층 집합 기판(102)상에 노치홈(106)을 형성하는 경우는, 적층된 복수의 세라믹 그린시트를 미리 충분히 프레스해 두어, 노치홈을 형성할 때에 각 세라믹 그린시트(107)가 어긋나지 않도록 할 필요가 있다.
그러나, 미소성의 복합 적층체(101)를 다시 프레스할 때, 이미 프레스된 미소성의 다층 집합 기판(102)과, 아직 프레스되지 않은 제 1 수축 억제층(103) 및 제 2 수축 억제층(104) 사이에서는 충분한 밀착 강도가 얻어지기 어렵다. 그 결과, 제 1 수축 억제층(103) 및 제 2 수축 억제층(104)의 세라믹 그린시트(107)에 대한구속력이 작아져, 소성시에, 세라믹 그린시트(107)의 수축, 다시 말하면, 미소성의 다층 집합 기판(102)의 평면 방향의 수축을 충분히 억제할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 다층 집합 기판을 구성하는 세라믹 그린시트(107)나 각 수축 억제층을 구성하는 그린시트(108)를 적층하기 위한 적층공정 도중에, 노치홈(106)을 형성한다는 이질적인 공정이 끼어 들어가기 때문에, 생산성이 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 칫수 정밀도가 높으며, 높은 신뢰성을 갖는 세라믹 다층 기판을 생산성 좋게 제조할 수 있는 세라믹 다층 기판의 제조방법 및 그 과정에서 얻어지는 미소성의 복합 적층체를 제공하는데 있다.
본 발명은 세라믹 다층 기판의 제조방법 및 미소성의 복합 적층체에 관한 것으로, 상세하게는, 소성시의 변형을 억제하는 것을 목적으로 한 세라믹 다층 기판의 제조방법 및 그 과정에 있어서 제조되는 미소성의 복합 적층체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(11)를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(11)의 일부를확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(21)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(31)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(41)를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(51a)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(51b)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(61)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 미소성의 복합 적층체(71)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 제 1 노치홈 형성전의 미소성의 복합 적층체(51)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 배선 도체가 형성된 그린시트(17)를 나타내는 평면도이다.
도 12는 종래의 미소성의 복합 적층체(101)를 나타내는 단면도이다.
즉, 본 발명은 (1)세라믹 분말을 포함하는 복수의 세라믹 그린층을 적층하여 이루어지는 미소성의 다층 집합 기판의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에, 상기 세라믹 분말의 소결 조건하에서는 실질적으로 소결하지 않는 난소결성 분말을 포함하는 제 1 및 제 2 수축 억제층을 각각 갖는, 미소성의 복합 적층체를 제작하는 제 1 공정과; (2)상기 제 1 수축 억제층측으로부터, 상기 제 1 수축 억제층을 관통하여 상기 다층 집합 기판의 일부에 이르는 제 1 노치홈을 형성하는 제 2 공정과; (3)상기 미소성의 복합 적층체를 상기 세라믹 분말의 소결 조건하에서 소성하는 제 3 공정과; (4)상기 제 1 및 제 2 수축 억제층을 제거하며, 소결이 완료된 다층 집합 기판을 배출하는 제 4 공정과; (5) 상기 다층 집합 기판을 상기 제 1 노치홈을 따라 분할하여 복수의 세라믹 다층 기판을 배출하는 제 5 공정;을 포함하는 세라믹 다층 기판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상술한 이른바 무수축 프로세스에 있어서, 제 1 수축 억제층, 다층 집합 기판 및 제 2 수축 억제층을 적층하여 이루어지는 복합 적층체에 대하여, 제 1 수축 억제층측으로부터, 제 1 수축 억제층을 관통하여 다층 집합 기판의 일부에 이르는 제 1 노치홈을 형성하고 있기 때문에, 칫수 정밀도가 높으며, 높은 신뢰성을 갖는 세라믹 다층 기판을 생산성 좋게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 세라믹 분말을 포함하는 복수의 세라믹 그린층을 적층하여 이루어지는 미소성의 다층 집합 기판과, 상기 다층 집합 기판의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 형성된, 상기 세라믹 분말의 소결 조건하에서는 실질적으로 소결하지 않는 난소결성 분말을 포함하는 제 1 및 제 2 수축 억제층을 가지며, 또한, 상기 제 1 수축 억제층측으로부터, 상기 제 1 수축 억제층을 관통하여 상기 다층 집합 기판의 일부에 이르는 제 1 노치홈이 형성되어 있는 미소성의 복합 적층체에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 이와 같은 복합 적층체를 사용하여, 상술한 본 발명의 세라믹 다층 기판의 제조방법을 재현성 좋게 실시할 수 있다.
<제 1 실시형태>
도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시형태를 설명하기 위한 것으로, 세라믹 다층 기판을 제조하는 과정에서 얻어지는 미소성의 복합 적층체(11)를 나타내고 있다. 여기에서, 도 1은 미소성의 복합 적층체(11)의 평면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 미소성의 복합 적층체(11)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 또한, 도 1 및 도 2에서는 배선 도체의 도시는 생략되며, 두께 방향 칫수가 과장되어 있다. 단, 도 1 및 도 2에서는 다층 집합 기판(12)의 두께 방향에 걸쳐 거의 균일한 밀도로 배선 도체가 배치되어 있는 것으로 한다. 또한, 도 1에서는 미소성의 복합 적층체(11)의 평면 형상이 정사각형으로 되어 있으나, 직사각형이어도 상관없다.
미소성의 복합 적층체(11)는 미소성의 다층 집합 기판(12)과, 이것을 사이에 두도록 하여 배치되는 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)을 포함하고 있다. 또한, 미소성의 복합 적층체(11)에 있어서는, 분할선(15)을 따라 제 1 노치홈(16)이 형성되어 있다.
미소성의 다층 집합 기판(12)은 적층된 복수의 세라믹 그린층(17)으로 구성되어 있다. 세라믹 그린층(17)은, 예를 들면, 세라믹 페이스트에 의한 후막 타입의 세라믹 그린층이어도 되지만, 바람직하게는, 세라믹 그린시트에 의해 형성된다.
세라믹 그린시트는, 예를 들면, 세라믹 분말에 바인더, 가소제 및 용제 등을 첨가하고, 볼밀 또는 어트랙터 등으로 혼합하여 슬러리를 제작하며, 이 슬러리를 닥터 블레이드(doctor blade)법 등에 의해 시트 형상으로 성형함으로써 얻어진다.
세라믹 분말로서는, 종래의 세라믹 다층 기판에 있어서 사용되는 세라믹 분말, 바람직하게는 유리 세라믹 분말을 사용할 수 있다. 예를 들면, 알루미나 붕규산 유리, 연화점 600∼800℃의 비정질 유리, 결정화 온도 600∼1000℃의 결정화 유리 등을 포함한 것을 사용해도 된다. 또한, 알루미나, 지르코니아, 멀라이트(mullite), 근청석(cordierite), 회장석(anorthite), 실리카 등의 세라믹 필러(filler)를 첨가한 것을 사용해도 된다.
바인더로서는, 예를 들면, 폴리비닐부티랄, 메타아크릴 폴리머, 아크릴 폴리머 등을 사용할 수 있다. 가소제로서는, 예를 들면, 프탈산의 유도체 등을 사용할 수 있다. 용제로서는, 예를 들면, 알코올류, 케톤류, 염소계 유기용제 등을 사용할 수 있다.
세라믹 그린시트는 소정의 크기로 절단되어 사용된다. 세라믹 그린시트의 두께에 대해서는, 특별히 제한이 없으나, 25∼200㎛인 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 세라믹 그린시트상에 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하여 배선 도체를 형성해도 되며, 세라믹 그린시트에 비아홀 도체용의 관통구멍을 형성하고, 이 관통구멍에 도전성 페이스트를 충전하여 이루어지는 비아홀 도체를 형성해도 된다. 배선도체나 비아홀 도체로서는, 예를 들면, 금, 은, 동 등의 비저항이 작고, 고주파 특성이 우수한 금속재료를 사용할 수 있다.
제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)은, 바람직하게는, 적층된 복수의 그린시트(18)로 구성된다. 그린시트(18)는 세라믹 그린층(17)에 포함되는 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말을 포함한다. 이 난소결성 분말로서는, 예를 들면, 세라믹 그린층(17)에 포함되는 세라믹 분말의 소결 온도가 1100℃이하인 경우, 알루미나, 지르코니아, 질산알루미늄, 질화붕소, 멀라이트, 산화마그네슘, 탄화규소 등의 무기분말을 사용할 수 있다. 소성후의 세라믹 다층 기판의 표면이 거칠어지는 것을 방지하기 위하여, 난소결성 분말의 평균 입자직경은 0.5∼4㎛정도인 것이 바람직하다. 또한, 도 1에 나타내는 미소성의 복합 적층체(11)에 있어서, 제 1 수축 억제층(13) 중의 난소결성 분말과 제 2 수축 억제층(14) 중의 난소결성 분말에서는 평균 입자직경이 거의 동일한 분말을 사용한다.
그린시트(18)의 제작방법은 세라믹 그린층(17)을 형성하는 세라믹 그린시트의 경우와 동일하다. 또한, 그린시트(18)의 두께에 대해서는, 특별히 제한은 없으나, 25∼200㎛정도인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 세라믹 다층 기판의 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.
(제 1 공정)
우선, 다층 집합 기판이 되는 세라믹 그린시트를 적층함으로써, 복수의 세라믹 그린층(17)을 적층하여 이루어지는 미소성의 다층 집합 기판(12)을 제작한다.
다음으로, 미소성의 다층 집합 기판(12)을 사이에 두도록 하여 그린시트(18)를 적층함으로써, 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)을 각각 배치하여 미소성의 복합 적층체(11)를 형성한다. 도 1에 나타내는 미소성의 복합 적층체(11)에 있어서, 제 1 수축 억제층(13)의 두께는 제 2 수축 억제층(14)의 두께와 거의 동일하다.
다음으로, 제 1 수축 억제층(13)과, 미소성의 다층 집합 기판(12)과, 제 2 수축 억제층(13)을 밀착시키기 위하여, 미소성의 복합 적층체(11) 전체를, 세라믹 그린층(17)의 적층 방향으로 소정의 압력으로 프레스한다. 이 때의 프레스 조건은 예를 들면, 표면 압력:30∼200MPa, 온도:40∼90℃이다.
(제 2 공정)
다음으로, 도 2에 나타내는 바와 같이, 미소성의 복합 적층체(11)에 있어서의 분할선(15)을 따라 제 1 노치홈(16)을 형성한다. 본 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 노치홈(16)을 격자 형상으로 형성한다. 제 1 노치홈(16)은 예를 들면, 미소성의 복합 적층체(11)의 표면에 커터날을 누르거나, 회전날로 노치(notch)함으로써 용이하게 형성할 수 있다.
이 때, 제 1 노치홈(16)은 제 1 수축 억제층(13)측으로부터 제 1 수축 억제층(13)을 관통하여 미소성의 다층 집합 기판(12)의 일부에 이르도록 형성한다. 이 제 1 노치홈(16)은 예를 들면 미소성의 다층 집합 기판(12)의 두께의 1/10∼4/10정도에까지 이르도록 형성한다.
또한, 도 2에서는 제 1 노치홈(16)의 단면은 V자 형상으로 되어 있으나, 예를 들면 U자 형상 등 다른 단면 형상이어도 된다.
(제 3 공정)
다음으로, 미소성의 복합 적층체(11)를, 세라믹 그린층(17)에 포함되는 세라믹 분말은 소결하지만, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)에 포함되는 난소결성 분말은 실질적으로 소결하지 않는 소성 조건하에서 소성한다. 또한, 미소성의 복합 적층체(11)는 예를 들면 알루미나판에 탑재하여 소성하는 것이 바람직하다. 이 때, 기공률(氣孔率)이 높은 알루미나판을 사용하면, 통기성이 양호해져서 탈(脫)바인더 특성이 향상한다.
소성시, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)에 포함되는 난소결성 분말은 실질적으로 소결하지 않기 때문에, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)은 주면 방향에 있어서는 실질적으로 수축하지 않는다. 따라서, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)의 수축 억제 작용에 의해 다층 집합 기판(12)이 주면 방향으로 원하지 않게 수축하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 소결후의 다층 집합 기판(12)에 있어서, 휘어짐이나 일그러짐 등의 불균일한 변형이 발생하기 어려워지며, 또한, 소성 수축에 따른 수축 오차도 저감할 수 있다.
(제 4 공정)
다음으로, 적당한 수단을 사용해서 소결후의 복합 적층체(11)로부터 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)을 제거하여, 소결된 다층 집합 기판(12)을 얻을 수 있다 각 수축 억제층의 제거 수단으로서는, 예를 들면, 브러시에 의한 제거나, 샌드 블라스트(sand blast)나 웨트 블라스트(wet blast) 등을 들 수 있다. 각 수축 억제층은 실질적으로 소결하지 않으며, 다공질의 상태로 되어 있기 때문에, 용이하게 제거할 수 있다.
(제 5 공정)
그리고, 소결된 다층 집합 기판(12)을 제 1 노치홈(16)을 따라 분할함으로써, 개개의 세라믹 다층 기판을 배출한다.
상술한 방법에 따르면, 상기의 복합 적층체를 일괄하여 프레스할 수 있기 때문에, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)과 다층 집합 기판(12) 사이에서 충분한 밀착 강도를 얻을 수 있으며, 따라서, 다층 집합 기판에 대하여 충분하게 구속력을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 노치홈의 형성은 적층된 복합 적층체에 대하여 행하기 때문에, 다층 집합 기판이 되는 세라믹 그린시트와 각 수축 억제층이 되는 그린시트를 적층하는 공정 도중에 제 1 노치홈을 형성할 필요가 없으며, 그 생산성이 향상된다.
<제 2 실시형태>
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태를 설명하기 위한 것이다.
본 실시형태의 미소성의 복합 적층체(21)는 기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동일하지만, 제 2 수축 억제층(14)측으로부터 제 2 노치홈(26)이 더 형성되어 있다. 이 제 2 노치홈(26)은 제 2 공정에서 형성할 수 있다. 제 2 노치홈(26)의 형성은 제 1 노치홈(16)의 형성전이어도 되고, 형성후여도 된다. 또한, 도 3에서는 도시되어 있지 않으나, 제 2 노치홈(26)은 제 1 노치홈(16)과 마찬가지로, 격자 형상으로 형성되어 있다. 제 2 노치홈의 형성방법은 제 1 실시형태와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
이 제 2 노치홈(26)은 그 선단부가 제 2 수축 억제층(14) 중에 머물도록 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 2 노치홈(26)의 수는 제 1 노치홈(16)의 수보다도 많아지도록 형성되어 있다. 이에 따라, 제 1 수축 억제층(13)과 제 2 수축 억제층(14)의 구속력의 밸런스를 유지하며, 다층 집합 기판(12)에 대하여 원하는 구속력, 바꿔 말하면 원하는 수축 억제력을 부여할 수 있다.
다시 말하면, 도 2에 나타낸 미소성의 복합 적층체(11)에 있어서, 제 1 노치홈(16) 부근에서는 다른 부분에 비하여 수축 정도가 조금 커지며, 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면측에 있어서의 수축력이 다른쪽 주면측에 있어서의 수축력보다도 커지기 때문에, 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어지는 것을 생각할 수 있다.
여기에서, 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어진다는 것은 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면, 즉 제 1 노치홈(16)이 형성된 면이 움푹 패이도록 휘어지는 것을 의미한다.
다층 집합 기판(12)은 그 한쪽 주면측과 다른쪽 주면측에서 배선 도체의 형성 밀도에 불균형이 있는 경우, 또는, 다른 종류의 세라믹 그린층을 적층하여 다층 집합 기판을 구성하는 경우 등에, 휘어짐이나 일그러짐 등의 변형이 발생하기 쉬우며, 이것은 다층 집합 기판(12)의 면적이 커질수록 현저하게 나타난다.
본 실시형태에 따르면, 이러한 다층 집합 기판(12)의 변형을 가능한 한 작게 하기 위하여, 제 1 노치홈(16)의 깊이나 수를 기초로 제 2 노치홈(26)의 깊이나 수를 조정할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 노치홈(16)이 제 2 노치홈(26)보다도 깊은 경우는, 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어지기 쉽기 때문에, 제 2 노치홈(26)을 제 1 노치홈(16)보다도 많이 형성함으로써, 그 오목 형상의 휘어짐을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 2 노치홈(26)은 제 2 수축 억제층 중에 그 선단이 머물도록 형성되어 있다. 따라서, 제 2 노치홈(26)은 분할선(15)의 위치와는 관계 없이, 휘어짐을 억제하기에 적당하다고 생각되는 위치에 임의로 형성할 수 있다.
<제 3 실시형태>
도 4는 본 발명의 제 3 실시형태를 설명하기 위한 것이다.
본 실시형태에 있어서, 기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동일하지만, 미소성의 복합 적층체(31)는 제 2 수축 억제층(14)측으로부터 형성된 제 2 노치홈(36)을 더 갖고 있다. 이 제 2 노치홈(36)은 제 2 수축 억제층(14)을 관통하여 다층 집합 기판(12)의 일부에 이르도록 형성되어 있다. 또한, 제 2 노치홈(36)은 다층 집합 기판(12)을 개재하여 제 1 노치홈(16)과 대향하는 위치에 분할선(15)을 따라 형성되어 있다. 또한, 제 2 노치홈(36)은 제 1 노치홈(16)과 동일한 깊이를 갖고 있다.
이 제 2 노치홈(36)은 제 2 공정에서 형성할 수 있다. 제 2 노치홈(26)의 형성은 제 1 노치홈(16)의 형성전이어도 되고, 형성후여도 된다. 제 2 노치홈의 형성방법은 제 1 실시형태와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
본 실시형태에 따르면, 제 2 노치홈(36)은 상술한 제 2 실시형태와 마찬가지로, 다층 집합 기판(12)의 오목 형상의 휘어짐을 억제하도록 작용한다. 또한, 제 2 노치홈(36)은 제 1 노치홈(16)과 대향하도록 형성되어 있기 때문에, 소결후의 다층 집합 기판(12)을 보다 용이하게 분할할 수 있으며, 세라믹 다층 기판을 보다 효율적으로 배출하는 것이 가능해진다.
<제 4 실시형태>
도 5는 본 발명의 제 4 실시형태를 설명하기 위한 것이다.
본 실시형태에 있어서, 기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동일하지만, 미소성의 복합 적층체(41)는 다층 집합 기판의 한쪽 주면측에 도면 중 종방향으로 실선으로 나타낸 제 1 노치홈(16)을 가지며, 다른쪽 주면측에 도면 중 횡방향으로 파선으로 나타낸 제 2 노치홈(46)을 갖고 있다.
이 제 2 노치홈(46)은 제 2 수축 억제층(14)을 관통하여 다층 집합 기판(12)의 일부에 이르도록 형성되어 있다. 다시 말하면, 소결후의 다층 집합 기판(12)에 있어서는, 한쪽 주면에 종방향의 제 1 노치홈을 갖고 있으며, 다른쪽 주면에 횡방향의 제 2 노치홈을 갖고 있다. 즉, 평면 투시에서는 제 2 노치홈(46)은 제 1 노치홈(16)과 직교하도록 형성되어 있다.
이 제 2 노치홈(46)은 제 2 공정에서 형성할 수 있다. 제 2 노치홈(26)의 형성은 제 1 노치홈(16)의 형성전이어도 되고, 형성후여도 된다. 제 2 노치홈의 제조방법은 제 1 실시형태와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
도 1에 나타내는 미소성의 복합 적층체(11)에 있어서는, 제 1 수축 억제층의 제 1 노치홈(16) 부근에 있어서, 다른 부분에 비하여 구속력이 약해지기 때문에, 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어지는 것을 생각할 수 있다. 제 2 수축 억제층에 형성되는 제 2 노치홈(46)은 이러한 휘어짐을 억제함과 동시에, 소결후의 다층 집합 기판(12)의 분할을 용이하게 할 수 있다.
<제 5 실시형태>
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 5 실시형태를 설명하기 위한 것이다.
본 실시형태의 미소성의 복합 적층체(51a)에 있어서는, 기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동일하지만, 제 1 수축 억제층(13)과 제 2 수축 억제층(14)의 두께가 서로 다른 두께를 갖도록 형성되어 있다. 다시 말하면, 제 1 수축 억제층(13)의 두께가 제 2 수축 억제층(14)의 두께보다도 두꺼워지도록 형성되어 있다. 또한, 도시하고 있지 않으나, 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면측(12a)에 있어서는, 다른쪽 주면측(12b)과 거의 동일한 밀도로 배선 도체가 배치되어 있던지, 또는 다른쪽 주면측(12b)보다도 높은 밀도로 배선 도체가 배치되어 있다.
여기에서, 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면측(12a)과 다른쪽 주면측(12b)에 있어서, 거의 동일한 밀도로 배선 도체가 배치되어 있는 경우는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 1 수축 억제층에 제 1 노치홈이 형성되어 있는 분만큼, 제 1 수축 억제층에 의한 구속력이 약해져서 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어지기 쉽다. 그래서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 수축 억제층(13)의 두께를 제 2 수축 억제층(14)의 두께보다도 두껍게 하여 제 1 수축 억제층(13)의 강성을 높임으로써, 이 휘어짐을 억제할 수 있다.
또한, 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면측(12a)에 있어서, 다른쪽 주면측(12b)보다도 높은 밀도로 배선 도체가 배치되어 있는 경우도, 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어지기 쉽다. 이것은 배선 도체의 수축 개시 온도는 세라믹 그린층(17)의 수축 개시 온도보다도 빠르며, 배선 도체가 주위의 세라믹 그린층(17)을 끌어당기면서 수축함으로써, 배선 밀도가 높은 한쪽 주면측(12a)이 다른쪽 주면측(12b)에 비하여 수축 정도가 커지기 때문이다. 따라서, 이 경우도, 제 1 수축 억제층(13)의 두께를 제 2 수축 억제층(14)의 두께보다도 두껍게 하여 제 1 수축 억제층(13)의 강성을 높임으로써, 이 휘어짐을 억제할 수 있다.
이에 반하여, 도 7의 미소성의 복합 적층체(51b)에 나타내는 바와 같이, 제 2 수축 억제층(14)의 두께를 제 1 수축 억제층(13)의 두께보다도 두껍게 형성할 수도 있다.
즉, 다층 집합 기판(12)의 다른쪽 주면측(12b)에 있어서, 한쪽 주면측(12a)보다도 높은 밀도로 배선 도체가 배치되어 있는 경우는, 배선 밀도가 높은 다른쪽 주면측(12b)이 한쪽 주면측(12a)에 비하여 수축 정도가 커지기 때문에, 다층 집합 기판(12)의 제 1 수축 억제층(13)측이 볼록 형상으로 휘어지기 쉽다. 그래서, 제 2 수축 억제층(14)의 두께를 제 1 수축 억제층(13)의 두께보다도 두껍게 하여 제 2 수축 억제층(14)의 강성을 높임으로써, 이 휘어짐을 억제할 수 있다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 다층 집합 기판(12)의 배선 밀도에 착안하여, 배선 밀도가 높은 측에 배치된 수축 억제층의 두께를, 다른 한쪽의 수축 억제층의 두께보다도 두껍게 함으로써, 다층 집합 기판(12)에 발생하는 휘어짐을 억제할 수 있다.
또한, 다층 집합 기판이 휘어지는 것은 다층 집합 기판에 있어서의 배선 밀도의 불균형 외에, 다른 종류의 세라믹 그린층으로 다층 집합 기판을 형성하는 경우, 소성시에 다층 집합 기판에 가해지는 열의 분포가 다른 경우 등에 의해서도 변화한다. 이와 같은 경우라 하더라도, 휘어짐의 발생 상태에 따라 제 1 수축 억제층의 두께 및 제 2 수축 억제층의 두께를 적절히 설계함으로써, 휘어짐이나 일그러짐이 적은 다층 집합 기판을 얻을 수 있다.
<제 6 실시형태>
도 8은 본 발명의 제 6 실시형태를 설명하기 위한 것이다.
기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동일하지만, 본 실시형태에 있어서는, 복합 적층체(61)의 제 1 수축 억제층(13) 중의 난소결성 분말의 평균 입자직경은 제 2 수축 억제층(14) 중의 난소결성 분말의 평균 입자직경보다도 커지도록 선택되어 있다. 다시 말하면, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)은 서로 다른 평균 입자직경을 갖는 그린시트(18a, 18b)에 의해 구성되어 있다.
이 때, 제 1 수축 억제층(13) 중의 난소결성 분말의 평균 입자직경은 1.0㎛이상인 것이 바람직하고, 제 2 수축 억제층(14) 중의 난소결성 분말의 평균 입자직경은 2.0㎛이하이며, 또한, 제 1 수축 억제층(13) 중의 난소결성 분말의 평균 입자직경보다 작은 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 도 2에 나타낸 미소성의 복합 적층체(11)에 있어서는, 제 1 노치홈(16) 부근에서는 다른 부분에 비하여 수축 정도가 조금 커져서 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어지기 쉽다. 이에 반하여, 제 2 수축 억제층(14) 중의 난소결성 분말의 평균 입자직경을 제 1 수축 억제층(13) 중의 난소결성 분말의 평균 입자직경보다도 작게 함으로써, 제 2 수축 억제층(14)의 구속력은 제 1 수축 억제층(13)의 구속력에 비하여 커진다. 즉, 각 수축 억제층 중의 난소결성 분말의평균 입자직경을 조정함으로써, 제 1 수축 억제층(13)의 구속력과 제 2 수축 억제층(14)의 구속력의 밸런스를 취하여, 다층 집합 기판(12)이 휘어지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 각 수축 억제층의 구속력은 난소결성 분말의 평균 입자직경만에 의한 것이 아니며, 예를 들면, 그 종류나 입도 구배(slope), 배합비 등에도 의존한다. 따라서, 이들 팩터(factor)를 조정하는 것에 의해서도, 다층 집합 기판(12)이 휘어지는 것을 억제할 수 있다.
<제 7 실시형태>
기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동일하지만, 본 실시형태에 따르면, 제 1 공정에서 미소성의 복합 적층체를 세라믹 그린층의 적층 방향으로 소정의 압력으로 프레스하고, 제 2 공정에서 제 1 노치홈(16)이 형성된 후, 또한 미소성의 복합 적층체(11) 전체를 제 1 공정의 압력보다도 높은 압력으로 프레스할 수 있다.
이 때, 제 1 공정의 프레스를 표면 압력 50MPa이하로 실시하고, 제 2 공정의 프레스를 표면 압력 100MPa이상으로 실시하는 것이 바람직하다.
제 1 공정에 있어서의 프레스의 압력이 너무 낮으면, 다층 집합 기판(12), 제 1 수축 억제층(13), 제 2 수축 억제층(14) 사이에서 충분한 밀착 강도를 얻을 수 없는 경우가 있으며, 한편, 제 1 공정에 있어서의 프레스의 압력이 너무 높으면, 제 1 노치홈(16)이 형성될 때에 다층 집합 기판(12)에 크랙(crack)이 발생하는 경우가 있다.
따라서, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 공정에 있어서, 세라믹 그린층(17)끼리가 어긋나지 않을 정도의 낮은 압력으로, 미소성의 복합 적층체(11) 전체를 적층 방향으로 예비 프레스해 두고, 제 2 공정에 있어서, 제 1 노치홈(16)이 형성된 후, 제 1 공정의 압력보다도 높은 압력으로, 다시 미소성의 복합 적층체(11)를 적층 방향으로 본프레스함으로써, 상기의 문제를 해결할 수 있다.
<제 8 실시형태>
도 9는 본 발명의 제 8 실시형태를 설명하기 위한 것이다.
본 실시형태에 있어서는, 기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동일하지만, 미소성의 복합 적층체(71)에 있어서, 제 1 수축 억제층(13)상에 보조 시트(79)가 더 배치되어 있다.
보조 시트(79)는 제 2 공정에서, 제 1 노치홈을 형성한 후에 형성할 수 있으며, 특히, 보조 시트(79)가 형성된 후, 복합 적층체(71) 전체는 세라믹 그린층(17)의 적층 방향으로 프레스하는 것이 바람직하다. 이 때의 프레스는 제 1 공정의 압력보다도 높은 압력으로 프레스하는 것이 바람직하다.
보조 시트(79)는 제 4 공정에서, 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)과 함께 제거된다. 그 외의 구성이나 제조방법은 제 1 실시형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 2에 나타낸 미소성의 복합 적층체(11)는 제 2 공정의 종료 후, 제 3 공정을 위하여 소성로(燒成爐) 등에 반송된다. 그러나, 미소성의 복합 적층체(11)를 반송하는 과정에서, 미소성의 복합 적층체(11)가 휘어져서 제 1 노치홈(16)에 응력이 가해져 다층 집합 기판(12)에 크랙이 발생하는 경우를 생각할 수 있다. 보조시트(79)는 이 휘어짐을 억제하는 것을 목적으로 하여 형성되는 것이다.
보조 시트(79)는 제 1 수축 억제층(13)과의 사이에서 어느 정도의 밀착 강도를 가질 필요가 있기 때문에, 예를 들면 세라믹 그린시트 등으로 구성된다.
보조 시트(79)는 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)과 마찬가지로, 세라믹 그린층(17)에 포함되는 세라믹 분말의 소결 온도에서는 소결하지 않는 난소결성 분말을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 보조 시트(79)를 제 1 수축 억제층(13)을 구성하는 그린시트(18)로 구성하면 된다. 이 경우, 보조 시트(79)는 제 3 수축 억제층으로서도 기능하며, 다층 집합 기판(12)이 오목 형상으로 휘어지는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
<실시예 1>
도 3에 나타낸 제 2 실시형태에 따른 효과를 확인하기 위하여, 이하와 같은 실험을 행하였다.
SiO2, Al203, B2O3및 CaO의 각 분말을 혼합한 결정화 유리 분말과, 알루미나 분말을 동일한 중량 비율로 혼합하였다. 이 혼합 분말 100중량부에 대하여 폴리비닐부티랄을 15중량부, 이소프로필 알코올을 40중량부, 및 톨루엔을 20중량부 각각 첨가하고, 볼밀에 의해 24시간 혼합하여 슬러리로 하였다.
다음으로, 이 슬러리를 닥터 블레이드법에 의해 시트 형상으로 성형하여, 두께 120㎛의 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트를 제작하고, 평면 칫수가 135mm인 스퀘어 형상이 되도록 컷트하였다. 또한, 이 세라믹 그린시트에 포함되는 세라믹 분말의 소결 온도는 850℃이다.
한편, 산화지르코늄 분말 100중량부에 대하여 폴리비닐부티랄을 15중량부, 이소프로필 알코올을 40중량부, 및 톨루엔을 20중량부 각각 첨가하고, 볼밀에 의해 24시간 혼합하여 슬러리로 하였다.
다음으로, 이 슬러리를 닥터 블레이드법에 의해 시트 형상으로 성형하여, 두께 120㎛의 수축 억제층용 그린시트를 제작하고, 평면 칫수가 135mm인 스퀘어 형상이 되도록 컷트하였다. 또한, 이 수축 억제층용 그린시트에 포함되는 산화지르코늄 분말의 소결 온도는 1600℃이다.
다음으로, 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트를 6장 적층하여 다층 집합 기판을 형성하고, 그 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에, 수축 억제층용 그린시트를 2장씩 적층해서 제 1 수축 억제층 및 제 2 수축 억제층을 각각 형성하여 미소성의 복합 적층체를 얻었다. 또한, 이 미소성의 복합 적층체를 20MPa의 표면 압력, 적층 방향으로 60℃의 온도에서 프레스하였다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 편의상, 배선 도체를 형성하지 않았다.
다음으로, 얻어진 복합 적층체의 한쪽 주면에 커터날을 눌러, 제 1 수축 억제층을 관통하여 다층 집합 기판에 이르는, 깊이 350㎛, 단면 V자 형상의 제 1 노치홈을 격자 형상으로 형성하였다. 또한, 서로 이웃하는 제 1 노치홈의 간격은 20mm로 하였다. 즉, 제 1 수축 억제층에 있어서의 제 1 노치홈의 갯수는 합계 12개이다.
이와 같은 제 1 노치홈을 갖는 미소성의 복합 적층체를 3개 제작하였다.
우선, 첫번째 복합 적층체에 있어서는, 제 2 수축 억제층측으로부터 커터날을 눌러, 제 2 수축 억제층 내에 그 선단부가 머물도록, 깊이 100㎛, 단면 V자 형상의 제 2 노치홈을 격자 형상으로 형성하였다. 또한, 서로 이웃하는 제 2 노치홈의 간격을 20mm로 하였다. 즉, 제 2 수축 억제층 중의 제 2 노치홈의 갯수는 합계 12개이다. 이와 같이 하여 제작된 복합 적층체를 L1, 복합 적층체(L1) 중의 다층 집합 기판을 S1이라 한다.
다음으로, 두번째 복합 적층체에 있어서는, 제 2 수축 억제층에 커터날을 눌러, 제 2 수축 억제층 내에 그 선단부가 머물도록, 깊이 100㎛, 단면 V자 형상의 제 2 노치홈을 격자 형상으로 형성하였다. 또한, 서로 이웃하는 제 2 노치홈의 간격은 15mm로 하였다. 즉, 제 2 수축 억제층 중의 제 2 노치홈의 갯수는 합계 16개이다. 이와 같이 하여 제작된 복합 적층체를 L2, 복합 적층체(L2) 중의 다층 집합 기판을 S2라 한다.
마지막으로, 세번째 복합 적층체에 있어서는, 제 2 수축 억제층 중에 제 2 노치홈을 형성하지 않았다. 이와 같이 하여 제작된 복합 적층체를 L3, 복합 적층체(L3) 중의 다층 집합 기판을 S3라 한다.
다음으로, 면방향에 있어서의 단위 길이당의 휘어짐량이 0.05%이하, 기공률70%의 알루미나판으로 이루어지는 트레이상에 복합 적층체(L1∼L3)를 두고, 600℃의 온도에서 3시간 가열하여 탈바인더 처리를 행한 후, 공기 중, 900℃의 온도에서 1시간 소성함으로써 다층 집합 기판(S1∼S3)을 소결시켰다.
다음으로, 소결후의 각 다층 집합 기판의 양 주면에 남겨져 있는 수축 억제층을 브러시로 제거하고, 다층 집합 기판(S1∼S3)을 배출하였다.
이들 다층 집합 기판(S1∼S3)의 특정 방향에 있어서의 단위 길이당의 최대 휘어짐량을 측정한 결과, 다층 집합 기판(S1)에서는 0.10%, 다층 집합 기판(S2)에서는 0.08%, 다층 집합 기판(S3)에서는 0.70%였다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 복합 적층체에 있어서, 제 2 노치홈을 형성함으로써, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 원하는 정도로 설계할 수 있다. 바꿔 말하면, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 효과적으로 억제할 수 있다.
<실시예 2>
도 6 및 도 7에 나타낸 제 5 실시형태에 따른 효과를 확인하기 위하여, 이하와 같은 실험을 행하였다.
우선, 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 120㎛, 평면 칫수 135mm인 스퀘어 형상의 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트, 수축 억제층용 그린시트를 각각 제작하였다.
다음으로, 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트를 6장 적층하여 미소성의 다층 집합 기판을 형성하고, 그 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 수축 억제층용 그린시트를 2장씩 적층해서 제 1 수축 억제층 및 제 2 수축 억제층을 형성하여 미소성의 복합 적층체를 얻었다.
본 실시예에서는, 적어도 1장의 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트에 배선 도체를 형성하였다. 그리고, 도 10 및 하기 표 1에 나타내는 바와 같이, 배선 도체의 형성 위치를 변화시켜 복합 적층체(L11∼L13)를 제작하였다. 또한, 복합 적층체(L11∼L13)와는 별도로, 배선 도체를 갖지 않는 복합 적층체(L14)를 제작하였다.
여기에서, 도 10은 노치홈을 형성하기 전의 미소성의 복합 적층체를 나타내는 단면도이다. 복합 적층체(51)는 다층 집합 기판(12)과, 그 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 형성된 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)으로 구성되어 있다. 다층 집합 기판(12)은 6장의 적층된 세라믹 그린시트(17)로 구성되어 있다. 제 1 수축 억제층(13) 및 제 2 수축 억제층(14)은 각각 2장의 적층된 수축 억제층용 그린시트(18)로 구성되어 있으며, 모두 동일한 조성이다. 도면 중, 위치(A)는 다층 집합 기판(12)의 한쪽 주면을 나타내고, 위치(G)는 다층 집합 기판(12)의 다른쪽 주면을 나타내며, 위치(B∼F)는 다층 집합 기판(12)의 층간을 나타내고 있다.
그리고, 하기 표 1에 나타내는 바와 같이, 복합 적층체(L11)는 위치(A, B)에 배선 도체를 갖고, 복합 적층체(L12)는 위치(F)에 배선 도체를 가지며, 복합적층체(L13)는 위치(E, F, G)에 배선 도체를 갖는다.
미소성의복합 적층체 도 10에 있어서의배선 도체의 위치 그린시트 매수
제 1 수축 억제층 제 2 수축 억제층
L11 A, B 2 2
L12 F 2 2
L13 E, F, G 2 2
L14 배선 도체 없음 2 2
또한, 배선 도체는 Cu페이스트를 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트상에 스크린 인쇄함으로써 형성하였다. 도 11은 세라믹 그린시트상에 배선 도체가 형성된 상태를 나타내는 평면도이다. 본 실시예에서는, 평면 칫수 135mm인 스퀘어 형상의 세라믹 그린시트(17)를 분할선(15)을 따라 평면 칫수 15mm인 스퀘어 형상의 영역으로 구분하고, 각 영역의 중심에 두께 6㎛, 평면 칫수 13㎜인 스퀘어 형상의 배선 도체(19)를 형성하였다.
다음으로, 복합 적층체(L11∼L14)를 각각 적층 방향으로, 표면 압력:20MPa, 온도:60℃의 조건하에서 프레스하였다. 다음으로, 복합 적층체(L11∼L14)의 제 1 수축 억제층측으로부터, 제 1 수축 억제층을 관통하여 다층 집합 기판에 이르도록, 커터날을 눌러 깊이 350㎛, 단면 V자 형상의 제 1 노치홈을 격자 형상으로 형성하였다. 또한, 서로 이웃하는 제 1 노치홈의 간격은 15mm로 하였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 복합 적층체(L11∼L14)를 가열하여 복합 적층체에 있어서의 다층 집합 기판을 소결시키고, 소결후의 다층 집합 기판의 양주면에 남겨져 있는 수축 억제층을 브러시로 제거하여, 소결된 다층 집합 기판(S11∼S14)을 얻었다.
이와 같이 하여, 복합 적층체(L11∼L14)로부터 얻어진 다층 집합 기판(S11∼S14)의 특정 방향에 있어서의 단위 길이당의 최대 휘어짐량(%)을 각각 측정하였다.
그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
다층 집합 기판 휘어짐의 형상 단위 길이당의 최대 휘어짐량(%)
S11 오목 형상 0.08
S12 오목 형상 0.04
S13 볼록 형상 0.05
S14 오목 형상 0.10
다음으로, 표 1의 결과를 고려해서 수축 억제층용 그린시트의 매수를 조정하여, 하기 표 3에 나타내는 바와 같은 복합 적층체(L21∼L24)를 제작하였다. 복합 적층체(L21∼L24)의 제작방법은 복합 적층체(L11∼L14)의 제작방법과 기본적으로 동일하다.
미소성의복합 적층체 도 10에 있어서의배선 도체의 위치 그린시트 매수
제 1 수축 억제층 제 2 수축 억제층
L21 A, B 4 2
L22 F 3 2
L23 E, F, G 2 3
L24 배선 도체 없음 4 2
복합 적층체(L21)는 복합 적층체(L11)의 제 1 수축 억제층상에 2장의 수축 억제층용 그린시트를 더 적층한 것이다. 복합 적층체(L22)는 복합 적층체(L12)의 제 1 수축 억제층상에 1장의 수축 억제층용 그린시트를 더 적층한 것이다. 복합 적층체(L23)는 복합 적층체(L13)의 제 2 수축 억제층상에 1장의 수축 억제층용 그린시트를 더 적층한 것이다. 복합 적층체(L24)는 복합 적층체(L14)의 제 1 수축 억제층상에 2장의 수축 억제층용 그린시트를 더 적층한 것이다.
또한, 복합 적층체(L21, L24)에 대해서는, 제 1 수축 억제층의 두께의 증가에 맞춰 제 1 노치홈의 깊이를 590㎛로 하였다. 또한, 복합 적층체(L22)에 대해서는, 제 1 노치홈의 깊이를 470㎛로 하였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 복합 적층체(L21∼L24)를 가열하여 복합 적층체에 있어서의 다층 집합 기판을 소결시킨 후, 소결후의 다층 집합 기판의 양 주면에 남겨져 있는 수축 억제층을 브러시로 제거하여 다층 집합 기판(S21∼S24)을 얻었다.
다음으로, 다층 집합 기판(S21∼S24)의 특정 방향에 있어서의 단위 길이당의 최대 휘어짐량(%)을 각각 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타낸다.
다층 집합 기판 휘어짐의 형상 단위 길이당의 최대 휘어짐량(%)
S21 볼록 형상 0.01
S22 오목 형상 0.01
S23 오목 형상 0.01
S24 오목 형상 0.02
표 3 및 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 복합 적층체에 있어서, 제 1 수축 억제층과 제 2 수축 억제층을 서로 두께가 다른 층으로 함으로써, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 원하는 정도로 설계할 수 있다. 바꿔 말하면, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 효과적으로 억제할 수 있다.
<실시예 3>
도 8에 나타낸 제 7 실시형태에 따른 효과를 확인하기 위하여, 이하와 같은 실험을 행하였다.
우선, 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 120㎛, 평면 칫수 135mm인 스퀘어 형상의 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트를 제작하였다.
한편, 수축 억제층용의 난소결성 분말로서 평균 입자직경이 0.5㎛, 1.0㎛, 2.0㎛ 및 2.5㎛의 알루미나 분말을 각각 준비하였다. 다음으로, 각 알루미나 분말 100중량부에 대하여 폴리비닐부티랄을 15중량부, 이소프로필 알코올을 40중량부, 및 톨루엔을 20중량부 각각 첨가하고, 볼밀에 의해 24시간 혼합하여 슬러리로 하였다. 다음으로, 이 슬러리를 닥터 블레이드법에 의해 시트 형상으로 성형하여, 두께 120㎛의 수축 억제층용 그린시트를 제작하고, 평면 칫수가 135mm인 스퀘어 형상이 되도록 컷트하여 4종류의 수축 억제층용 그린시트를 제작하였다. 또한, 이들 수축억제층용 그린시트에 포함되는 알루미나 분말의 소결 온도는 평균 입자직경의 차이에 따라 다소 차이는 있으나, 약 1600℃이다.
다음으로, 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트를 6장 적층하여 다층 집합 기판을 형성하고, 그 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에, 각각 수축 억제층용 그린시트를 2장씩 적층해서 제 1 수축 억제층 및 제 2 수축 억제층을 형성하여 미소성의 복합 적층체를 얻었다. 이 때, 제 1 수축 억제층 및 제 2 수축 억제층에 사용한 수축 억제층용 그린시트의 종류를 다르게 함으로써, 복합 적층체(L31및 L32)를 제작하였다. 또한, 동시에, 제 1 수축 억제층 및 제 2 수축 억제층에 동일한 수축 억제층용 그린시트를 사용한 복합 적층체(L33)를 제작하였다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 편의상, 배선 도체를 형성하고 있지 않다.
복합 적층체(L31)에서는, 제 1 수축 억제층을 구성하는 수축 억제층용 그린시트로서, 평균 입자직경이 1.0㎛인 알루미나 분말을 포함하는 것을 사용하고, 제 2 수축 억제층을 구성하는 수축 억제층용 그린시트로서, 평균 입자직경이 0.5㎛인 알루미나 분말을 포함하는 것을 사용하였다.
복합 적층체(L32)에서는, 제 1 수축 억제층을 구성하는 수축 억제층용 그린시트로서, 평균 입자직경이 2.5㎛인 알루미나 분말을 포함하는 것을 사용하고, 제 2 수축 억제층을 구성하는 수축 억제층용 그린시트로서, 평균 입자직경이 2.0㎛인 알루미나 분말을 포함하는 것을 사용하였다.
복합 적층체(L33)에서는, 제 1 수축 억제층을 구성하는 수축 억제층용 그린시트 및 제 2 수축 억제층을 구성하는 수축 억제층용 그린시트로서, 평균 입자직경이 0.5㎛인 알루미나 분말을 포함하는 것을 사용하였다.
다음으로, 복합 적층체(L31∼L33)를 각각 표면 압력:50MPa, 온도:60℃에서 프레스하였다. 다음으로, 복합 적층체(L31∼L33)의 제 1 수축 억제층측으로부터, 제 1 수축 억제층을 관통하여 다층 집합 기판에 이르도록, 커터날 눌러 깊이 350㎛, 단면 V자 형상의 제 1 노치홈을 격자 형상으로 형성하였다. 또한, 서로 이웃하는 제 1 노치홈의 간격은 15mm로 하였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 복합 적층체(L31∼L33)를 가열하여 복합 적층체에 있어서의 다층 집합 기판을 소결시킨 후, 소결된 다층 집합 기판의 양 주면에 남겨져 있는 수축 억제층을 브러시로 제거하여 다층 집합 기판(S31∼S33)을 얻었다.
이들 다층 집합 기판(S31∼S33)의 특정 방향에 있어서의 단위 길이당의 최대 휘어짐량을 측정한 결과, 다층 집합 기판(S31)에서는 0.10%, 다층 집합 기판(S32)에서는 0.12%, 다층 집합 기판(S33)에서는 0.70%였다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 복합 적층체에 있어서, 제 1 수축 억제층 중의 알루미나 분말의 평균 입자직경을, 제 2 수축 억제층 중의 알루미나 분말의 평균 입자직경보다도 크게 함으로써, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 원하는 정도로 설계할 수 있다. 바꿔 말하면, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 효과적으로 억제할 수 있다.
<실시예 4>
제 8 실시형태에 따른 효과를 확인하기 위하여, 이하와 같은 실험을 행하였다.
우선, 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 120㎛, 평면 칫수 135mm인 스퀘어 형상의 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트 및 수축 억제층용 그린시트를 제작하였다.
다음으로, 다층 집합 기판용 세라믹 그린시트를 6장 적층하여 다층 집합 기판을 형성하고, 그 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에, 수축 억제층용 그린시트를 각각 2장씩 적층해서 제 1 수축 억제층 및 제 2 수축 억제층을 형성하여 미소성의 복합 적층체를 얻었다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 편의상, 배선 도체를 형성하지 않았다.
다음으로, 이 미소성의 복합 적층체를 적층 방향으로 표면 압력:50MPa, 온도:60℃에서 프레스하였다.
다음으로, 제 1 수축 억제층측으로부터, 제 1 수축 억제층을 관통하여 다층 집합 기판에 이르도록, 커터날을 눌러 깊이 350㎛, 단면 V자 형상의 제 1 노치홈을 격자 형상으로 형성하였다. 또한, 서로 이웃하는 제 1 노치홈의 간격은 20mm로 하였다.
이와 같이 제 1 노치홈이 형성된 미소성의 복합 적층체를 3개 제작하였다.
첫번째 미소성의 복합 적층체는 표면 압력:60MPa, 온도:60℃에서 다시 프레스하였다. 이와 같이 하여 제작된 복합 적층체를 복합 적층체(L41)라 한다.
두번째 미소성의 복합 적층체는 표면 압력:100MPa, 온도:60℃에서 다시 프레스하였다. 이와 같이 하여 제작된 복합 적층체를 복합 적층체(L42)라 한다.
마지막으로, 세번째 미소성의 복합 적층체는 프레스하지 않고, 그대로 복합 적층체(L43)로 하였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 복합 적층체(L41∼L43)를 가열하여 복합 적층체에 있어서의 다층 집합 기판을 소결시킨 후, 소결된 다층 집합 기판의 양 주면에 남겨져 있는 수축 억제층을 브러시로 제거하여 다층 집합 기판(S41∼S43)을 얻었다.
다음으로, 다층 집합 기판(S41∼S43)의 특정 방향에 있어서의 단위 길이당의 최대 휘어짐량(%) 및 다층 집합 기판(S41∼S43)에 있어서의 서로 이웃하는 제 1 노치홈 사이의 간격의 변동을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 5에 나타낸다.
다층 집합 기판 복합 적층체 프레스시의 표면 압력(MPa) 단위 길이당의 최대 휘어짐량(%) 제 1 노치홈 사이의 간격의 변동(%)
제 1 노치홈
형성전 형성후
S41 50 60 0.12 ±0.05
S42 50 100 0.10 ±0.05
S43 50 - 0.70 ±1.0
표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 예비 프레스 후의 제 1 노치홈 형성후에복합 적층체를 더 프레스함으로써, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 원하는 정도로 설계할 수 있다. 바꿔 말하면, 다층 집합 기판에 있어서의 휘어짐이나 일그러짐을 효과적으로 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 세라믹 다층 기판의 제조방법은 반도체 디바이스를 실장하기 위한 기판을 비롯한 다양한 세라믹 다층 기판의 제조방법에 유용하다.

Claims (19)

  1. (1)세라믹 분말을 포함하는 복수의 세라믹 그린층을 적층하여 이루어지는 미소성의 다층 집합 기판의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에, 상기 세라믹 분말의 소결 조건하에서는 실질적으로 소결하지 않는 난소결성(難燒結性) 분말을 포함하는 제 1 및 제 2 수축 억제층을 각각 갖는 미소성의 복합 적층체를 제작하는 제 1 공정과;
    (2)상기 제 1 수축 억제층측으로부터, 상기 제 1 수축 억제층을 관통하여 상기 다층 집합 기판의 일부에 이르는 제 1 노치홈을 형성하는 제 2 공정과;
    (3)상기 미소성의 복합 적층체를, 상기 세라믹 분말의 소결 조건하에서 소성하는 제 3 공정과;
    (4)상기 제 1 및 제 2 수축 억제층을 제거하여, 소결이 완료된 다층 집합 기판을 배출하는 제 4 공정과;
    (5)상기 다층 집합 기판을 상기 제 1 노치홈을 따라 분할하여, 복수의 세라믹 다층 기판을 배출하는 제 5 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공정은 상기 미소성의 복합 적층체 전체를 상기 세라믹 그린층의 적층 방향으로, 소정의 압력으로 프레스하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공정은 상기 제 2 수축 억제층측으로부터, 상기 제 2 수축 억제층에 제 2 노치홈을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 노치홈은 상기 제 2 수축 억제층 중에 그 선단부가 머물도록 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 노치홈의 수가 상기 제 1 노치홈의 수보다도 많아지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 노치홈을, 상기 제 2 수축 억제층을 관통하여 상기 다층 집합 기판의 일부에 이르도록 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 노치홈을 상기 다층 집합 기판을 개재하여 상기 제 1 노치홈과 대향하는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 노치홈을 상기 제 1 노치홈과 직교하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 수축 억제층과 상기 제 2 수축 억제층을 서로 두께가 다른 층으로 하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 수축 억제층의 두께를 상기 제 2 수축 억제층의 두께보다도 두껍게 하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 수축 억제층 중의 상기 난소결성 분말과 상기 제 2 수축 억제층 중의 상기 난소결성 분말을 서로 평균 입자직경이 다른 분말로 하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 수축 억제층 중의 상기 난소결성 분말의 평균 입자직경을, 상기 제 2 수축 억제층 중의 상기 난소결성 분말의 평균 입자직경보다도 큰 분말로 하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 수축 억제층 중의 상기 난소결성 분말의 평균 입자직경을 1.0㎛이상으로 하고, 상기 제 2 수축 억제층 중의 상기 난소결성 분말의 평균 입자직경을 2.0㎛이하로 하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  14. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공정은 상기 미소성의 복합 적층체 전체를 상기 세라믹 그린층의 적층 방향으로, 상기 제 1 공정의 압력보다도 높은 압력으로 프레스하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 공정의 프레스를 표면 압력 50MPa이하로 실시하고, 상기 제 2 공정의 프레스를 표면 압력 100MPa이상으로 실시하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  16. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공정은 상기 제 1 노치홈을 형성한 후, 보조 시트를 상기 제 1 수축 억제층상에 형성하는 공정과, 상기 보조 시트를 형성한 후, 상기 미소성의 복합 적층체 전체를 상기 세라믹 그린층의 적층 방향으로 프레스하는 공정을 더 포함하며,
    상기 제 4 공정은 상기 보조 시트를 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 보조 시트를 형성한 후, 상기 미소성의 복합 적층체 전체를 상기 세라믹 그린층의 적층 방향으로, 상기 제 1 공정의 압력보다도 높은 압력으로 프레스하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공정은 상기 세라믹 그린층 사이에 배선 도체를 배치하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 기판의 제조방법.
  19. 세라믹 분말을 포함하는 복수의 세라믹 그린층을 적층하여 이루어지는 미소성의 다층 집합 기판과,
    상기 다층 집합 기판의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 형성된, 상기 세라믹 분말의 소결 조건하에서는 실질적으로 소결하지 않는 난소결성 분말을 포함하는 제 1 및 제 2 수축 억제층을 가지며, 또한
    상기 제 1 수축 억제층측으로부터, 상기 제 1 수축 억제층을 관통하여 상기 다층 집합 기판의 일부에 이르는 제 1 노치홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미소성의 복합 적층체.
KR10-2002-7009177A 2000-11-27 2001-11-22 세라믹 다층 기판의 제조방법 및 미소성의 복합 적층체 KR100451955B1 (ko)

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