KR20020075305A - 다층 세라믹 기판 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 부품을 탑재하기 위한 다단의 캐비티를 내부에 갖는 다층 세라믹 기판을 제조하는 방법을 제공한다. 블럭은 캐비티 구역과 실질적으로 같은 삼차원 형태를 갖고 캐비티 구역의 깊이와 같거나 크며, 다층 세라믹 기판이 되는 그린 시트 적층체에 형성된 캐비티의 하부 캐비티 구역으로 블럭이 삽입된다. 그리하여, 가압 단계는 캐비티가 분명한 단일 단을 갖는 상태로 수행된다.

Description

다층 세라믹 기판 제조 방법{Method for producing multilayer ceramic substrate}

본 발명은 다층 세라믹 기판들을 제조하는 제조 방법과 관계가 있고, 특히 전자 부품을 탑재하고 수용하는 다단의 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법과 관계가 있다.

최근에, 전자 장치들의 크기와 무게를 추가로 감소시키고, 다기능들과 높은 신뢰성 등을 향상시키는 것의 요구가 증가하였고, 그리하여 전자 부품들을 기판에탑재하는 기술 향상의 필요성이 존재한다. 가장 일반적으로, 탑재 기술들 향상의 효과적인 방법은 기판의 높은 배선 밀도를 이루는 것이다.

이와 같은 기판의 높은 배선 밀도에 대응하기 위해, 다수의 그린 세라믹 시트들을 적층하고, 압착한 후 하소하여 제작되는, 인쇄된 도전 막 등을 상면에 각각 갖는 다층 세라믹 기판이 발달되었다.

다층 세라믹 기판의 크기와 두께를 줄이기 위해, 다층 세라믹 기판에 전자 부품 탑재용 캐비티를 형성하는 것이 효과적이다. 이러한 캐비티가 다단(multi-steps)을 갖기 위해 형성되는 경우에, 즉, 캐비티가 적어도 제1캐비티 구역과 제1캐비티 구역의 바닥면과 접촉하는 제2캐비티 구역을 갖도록 형성되는 경우에, 제1캐비티 구역의 바닥면은, 예를 들면, 전자 부품이 제2캐비티 구역에 탑재되면서 전자 부품을 와이어 본딩하기 위한 도전 패드를 형성하는 영역으로 사용될 수 있다.

그러나, 다층 세라믹 기판이 단일 단(single step)을 갖는 경우에는 현저하지 않을지라도, 기판을 생산하는 동안의 하소 결과에 따라 이러한 다단의 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판은 캐비티의 주변에서 원하지 않는 변형 또는 파손의 진행, 캐비티의 바닥면의 종단에서 발생하는 균열과 같은 문제들을 자주 만난다.

전술한 문제점들은 그린 시트 박판의 특정 부분에서의 잔류 압력의 결과에 따라 나타나는 것으로 생각된다. 즉, 다층 세라믹 기판이 되는 그린 시트 적층체가 소결 전에 가압되는 경우, 다단으로 된 상대적으로 불규칙한 캐비티가 적층체에 존재하기 때문에 전체 그린 시트 적층체에 일정한 압력을 가하기가 어렵다. 이것은 캐비티의 단으로 된 바닥면의 평탄성의 저하 또는 캐비티의 원하지 않는 변형을 야기한다.

전술한 문제들을 해결하기 위하여, 일본 무심사 특허 출원 공개 제9-39160호는 다단의 캐비티를 갖는 그린 시트 적층체가 한 쌍의 고무 시트들에 의해 샌드위치되면서 진공포장되고 정지 유체에서 등방성으로(isotropically) 가압이 수행되는 가축 단계를 기재한다.

일본 무심사 특허 출원 공개 제9-181449호는 다단의 캐비티를 갖는 그린 시트 적층체가 다단의 캐비티와 같은 모양을 갖는 다단의 돌기부를 갖는 탄성 부재에 의해 가압이 수행되는 가압 단계를 기재한다.

일본 무심사 특허 출원 공개 제6-224559호는 전체적으로 가압되고 다단의 캐비티를 갖는 그린 시트 적층체를 제작하는 방법을 기재한다. 이 방법은, 캐비티의 개구부와 같거나 약간 더 작은 쓰루-홀(through-hole)을 갖는 고정 플레이트를 그린 시트 적층체에 위치시키는 단계와, 캐비티의 각 단에서 고정 플레이트를 통해 탄성 부재로부터 그린 시트 적층체에 압력을 가하는 가압 단계를 포함한다.

그러나, 일본 무심사 특허 출원 공개 제9-39160호에서 기재된 방법이 채택되는 경우일지라도, 고무 시트들의 하나가 가압 단계에서 캐비티로 들어가서, 캐비티의 단으로 된 바닥면에 압력이 발생하고 바닥면의 원하지 않는 변형이 생긴다. 따라서, 이것은 때때로 그린 시트 적층체가 캐비티의 바닥면의 평탄성을 유지하기 어렵게 만든다. 또한, 고무 시트의 들어감은 캐비티가 방사 방향으로 넓어지게 하여, 그 결과, 치수 정확도의 저하가 발생할 수 있다.

일본 무심사 특허 출원 공개 제9-181449호는 다층 세라믹 기판에 형성되는캐비티들의 모양에 대응하는 탄성 부재들의 준비를 필요로 한다. 또한, 가압 단계는 탄성 부재에 형성된 다단을 갖는 돌기부로 그린 시트 적층체에 형성되는 다단을 갖는 캐비티의 정렬을 필요로한다; 그러나, 정렬은 그렇게 쉽지 않고, 따라서 단계의 효율을 증가시키기 위한 시도에 방해가 된다. 이런 관점으로, 일본 무심사 특허 출원 공개 제9-181449호에 따른 방법은 다층 세라믹 기판의 제조 비용의 증가를 수반할 것으로 예상된다.

일본 무심사 특허 출원 공개 제6-224559호는, 캐비티의 단으로 된 바닥면의 평탄성이 유지되고 캐비티의 방사 방향이 넓어지지 않을지라도, 캐비티의 각 단에서 그린 시트 적층체를 가압하는 것을 필요로 하고, 그리하여 상대적으로 적은 제조 효율의 문제점을 높인다.

따라서, 본 발명의 목적은 다단의 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 첫번째 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판의 제조동안 수행되는 가압 단계를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 두번째 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판의 제조동안 가압되게 되고 얻어지게 되는 그린 시트 적층체(21)를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 세번째 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판의 제조 동안 가압되게 되고 얻어지게 되는 그린 시트 적층체(21)를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1: 그린 시트 적층체2: 제1종단면

3: 제2종단면4: 개구부

5: 캐비티6: 제1캐비티 구역

7: 바닥면8: 개구부

9: 제2캐비티 구역10: 제1그린 세라믹 시트

11: 제2그린 세라믹 시트12: 제3그린 세라믹 시트

13: 제1수축 억제층14: 제2수축 억제

15: 쓰루-홀16: 블럭

17: 탄성 부재18: 고정 플레이트

19: 쓰루-홀20: 플라스틱 가방

21: 그린 시트 적층체22: 캐비티

23: 제1종단면24: 제2종단면

25: 개구부26: 제1캐비티 구역

27: 바닥면29: 제2캐비티 구역

30: 바닥면32: 제3캐비티 구역

33: 제1그린 세라믹 시트34: 제2그린 세라믹 시트

35: 제3그린 세라믹 시트36: 제4그린 세라믹 시트

37: 제1수축 억제층38: 제2수축 억제층

39: 쓰루-홀40: 블럭

41: 블럭42: 블럭

본 발명은, 간단하게는, 적절한 블럭이 캐비티가 분명한 단일 단을 갖게 하도록 다단의 캐비티의 부분에 삽입되어 가압 단계를 수행하는 형태를 갖는다.

더 상세하게는, 본 발명에 따른 다층 세라믹 기판을 제조하는 방법은, (a)다수의 그린 세라믹 시트들, 그린 시트 적층체에 캐비티를 제공하기 위하여 내부에 쓰루-홀을 갖는 소정의 그린 세라믹 시트들의 적층, 그린 시트 적층체의 종단면에 적층 방향에서 개구부를 갖고 적어도 제1캐비티 구역과 제1캐비티 구역의 바닥면과접촉하는 제2캐비티 구역을 갖는 캐비티를 적층하여 그린 시트 적층체를 제작하는 단계, (b)제1캐비티 구역이 제거된 캐비티와 실질적으로 같은 삼차원 형태를 갖고 제1캐비티 구역이 제거된 캐비티의 깊이와 같거나 큰 높이를 갖는 블럭을 준비하는 단계, (c)블럭을 제1캐비티 구역이 제거된 캐비티에 삽입하는 단계, (d)그린 시트 적층체를 적층방향에서 가압하는 단계, 및 (e)그린 시트 적층체를 하소하는 단계를 포함한다.

상술한 블럭은 그린 시트 적층체의 가압 단계에서 소정의 캐비티의 형태를 유지하는 특성을 갖는 재료의 소정의 것으로부터 만들어질 수 있다. 블럭은 그린 세라믹 시트에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결하지 않는 무기 재료 또는, 그린 세라믹 시트에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 타서 없어지는 경화 수지를 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 가압 단계는, 바람직하게는 다음과 같이 수행된다. 이는 탄성 부재를 준비하고 캐비티의 개구부와 같거나 약간 작은 쓰루-홀을 갖는 고정 플레이트를 준비하는 보조 단계를 포함할 수도 있다. 고정 플레이트의 쓰루-홀이 캐비티의 개구부와 정렬되면서, 가압 단계는 고정 플레이트가 그린 시트 적층체에 위치되고 고정 플레이트를 통하여 탄성 부재로부터 그린 시트 적층체에 압력이 가해지도록 수행된다.

유체 가압은 가압 단계에서 적용되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 그린 시트 적층체, 고정 플레이트 및 탄성 부재는 패킹 콘테이너에서 진공 포장된 상태로 넣어진다.

본 발명에 따른 그린 시트 적층체에 형성된 캐비티는 3단 또는 그 이상을 가질 수도 있다. 예를 들면, 캐비티는 제2캐비티 구역의 바닥면과 접촉하는 제3캐비티 구역을 추가로 포함할 수도 있다.

본 발명은 소위 비수축 처리를 사용하여 다층 세라믹 기판을 제조하는 제조 를 이끈다. 이 경우에, 본 발명에 따른 제조 방법은 그린 세라믹 시트에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결하지 않는 수축 억제 무기 재료를 준비하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 제작 단계는, 수축 억제층들이 캐비티의 개구부를 노출시키기 위하여 쓰루-홀을 내부에 가지면서, 그린 시트 적층체의 양 종단면을 적층 방향에서 덮기 위하여 수축 억제 무기 재료를 포함하는 수축 억제층들을 제공하는 것을 포함한다. 다음으로, 하소하는 단계가 그린 세라믹 시트에 함유된 세라믹 재료만을 태우는 상태로 수행된다.

전술한 바와 같은 바람직한 실시형태들에서, 블럭은 수축 억제 무기 재료를 포함할 수도 있다.

(바람직한 실시형태들의 상세한 설명)

도 1은 본 발명의 첫번째 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판의 제조 동안 수행된 가압 단계를 도시한 단면도이다. 다층 기판의 제조 동안 얻어진 그린 시트 적층체(1)가 도 1에 도시되었다.

그린 시트 적층체(1)는 박층 방향의 종단들에 제1단면(2)과 제2단면(3)을 갖고, 제1단면(2)에서 개구부(4)를 갖는 캐비티(5)를 갖는다. 캐비티(5)는 제1캐비티 구역과 제1캐비티 구역(6)의 바닥면(7)과 통해있는 제2캐비티 구역(9)을 갖는다.

전술된 바와 같은 다수의 캐비티들(5)은 그린 시트 적층체(1)에서 확산법(dispersed manner)으로 형성될 수도 있다.

그린 시트 적층체(1)를 제작하기 위하여, 제1캐비티 구역(6)을 형성하는 쓰루-홀을 갖는 제1그린 세라믹 시트(10), 제2캐비티 구역(9)을 형성하는 상대적으로 작은 쓰루-홀을 갖는 제2그린 세라믹 시트(11), 및 쓰루-홀을 갖지 않는 제3그린 세라믹 시트(12)가 준비된다.

도면에는 도시되지 않았지만, 이들 각 그린 세라믹 시트들(10~12)은 원하는 두께를 제공하기 위해 다수의 그린 세라믹 시트들을 적층하여 형성될 수도 있다.

그린 세라믹 시트들(10~12)은 글래스 성분을 함유하는 글래스 세라믹을 포함할 수도 있다.

그린 시트 적층체(1)는 전술된 바와 같은 제1, 제2, 제3그린 세라믹 시트들(10~12)을 적층하여 얻어진다. 더 상세하게는, 제2그린 세라믹 시트(11)는 제3그린 세라믹 시트(12)에 적층되고 추가로 제1그린 세라믹 시트(10)가 이들의 상부에 적층된다.

도면에는 도시되지 않았지만, 그린 시트 적층체(1)는 내부 도전 막과 비아-홀 컨덕터를 내부에 가지고 종단면(2,3)에 외부 도전 막들을 갖는다.

또한, 그린 세라믹 시트들(10~12)에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결되지 않는 수축 억제 무기 재료가 준비된다. 그린 세라믹 시트들(10~12)이 전술한 바와 같은 글래스 성분을 포함하는 경우에, 예를 들면, 알루미나 분말이 수축 억제 무기 재료로 사용될 수 있다.

상술된 수축 억제 무기 재료를 사용하는 제1수축 억제층(13)과 제2수축 억제층(14)은 각각 그린 시트 적층체(1)의 제1종단면(2)과 제2종단면(3)을 덮기 위하여 제공된다. 제1종단면(2)의 제1수축 억제층(13)은 캐비티(5)의 개구부(4)를 드러내기 위해 내부에 쓰루-홀(15)을 갖는다. 바람직하게는, 쓰루-홀(15)은 실질적으로 캐비티(5)의 개구부(4)와 같은 형태를 갖는다.

상술된 수축 억제층들(13,14)은, 무기 재료 시트들이 수축 억제 무기 재료를 함유하는 슬러리를 시트들에 형성하여 만들어지고, 각각, 종단면(2,3)에 대하여 접촉하기 위해 그린 세라믹 시트들(10~12)과 함께 적층된다. 이 경우에, 각 수축 억제층들(13,14)의 필요 깊이는 적층되는 상술한 무기 재료 시트들의 수의 변화에 의해 조절될 수 있다.

다음으로, 블럭(16)이 준비되고 제2캐비티 구역(9)으로 삽입되는데, 여기서 블럭(16)은 실질적으로 제1캐비티 구역(6)이 제거된 그린 시트 적층체(1)의 캐비티(5)와 같은 삼차원 형태를 갖고, 즉, 이 실시형태에서, 제2캐비티 구역(9)과 실질적으로 같고, 또한 적어도 제2캐비티 구역(9)의 깊이와 같은 높이를 갖는다. 블럭(16)이 삽입되는 경우, 예를 들면, 와이어링 보드에 칩 부품들을 탑재하기 위한 탑재기기가 활용된다.

실시예로써, 그린 시트 적층체(1)가 100mm×100mm의 표면 치수와 1mm의 두께를 갖는 경우에, 블럭(16)은 1.98mm×1.98mm의 표면 치수와 210㎛의 깊이를 가지고, 캐비티(5)의 치수에 대하여, 제2캐비티 구역(9)이 2mm×2mm의 표면 치수와 200㎛의 깊이를 가질 때, 제1캐비티 구역(6)은 3mm×3mm의 표면 치수와 300㎛의 깊이를 갖는다.

위에서 결정된 바와 같은 치수들은 블럭(16)과 제2캐비티 구역(9)의 내부표면사이에 약간의 틈이 존재하기 때문에 블럭(16)이 쉽게 제2캐비티 구역(9)으로 삽입되도록 한다. 또한, 블럭(16)은 제2캐비티 구역(9)의 개구부(8)로부터 약간 튀어나온다. 블럭(16)이 전술된 바와 같이 제2캐비티 구역(9)의 깊이보다 큰 높이를 갖도록 미리 설정됨에 따라, 블럭(16)은 블럭(16)의 높이를 정확하게 결정할 필요가 없기 때문에 효율적으로 제작될 수 있다.

바람직하게는, 블럭(16)은 상술한 수축 억제층(13,14)에 함유된 수축 억제 무기 재료와 같은 무기 재료를 포함한다. 블럭(16)으로서 제공하기 위한 조성물을 유지하기 위하여, 바인더 등이 페이스트를 형성하기 위해 무기 재료의 분말에 첨가되고 이 분말이 원하는 치수들을 갖는 조각으로 절단되어 무기 재료가 얻어진다.

블럭(16)은 그린 세라믹 시트들(10~12)에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결되지 않는 무기 재료를 포함할 수 있고, 수축 억제 무기 재료와는 다르다. 선택적으로, 블럭(16)은 무기 재료와 같은 것을 포함하는 소결된 조성물로 만들어질 수도 있다.

다음으로, 전술한 바와 같이 블럭(16) 삽입의 결과에 따라 분명한 단일 단으로서 캐비티를 갖는 그린 시트 적층체(1)는 이들의 적층 방향에서 가압된다. 탄성 부재(17)와 고정 플레이트(18)가 가압 단계에서 사용된다.

탄성 부재(17)는 예를 들면, 10mm의 두께를 갖는 실리콘 고무로부터 만들어진다.

고정 플레이트(18)는 캐비티(5)의 개구부(4)와 같거나 약간 작은 쓰루-홀(19)을 갖고, 예를 들면, 금속, 수지 또는 세라믹과 같은 고정 부재로부터 만들어진다. 고정 플레이트(18)는 예를 들면, 1mm의 두께를 갖는다.

고정 플레이트(18)는 쓰루-홀(19)이 캐비티(5)의 개구부(4)와 정렬되면서 그린 시트 적층체(1)에 위치된다. 첫번째 실시형태에 따르면, 고정 플레이트(18)는 제1수축 억제층(13)에 대하여 인접하도록 위치된다. 다음으로, 패킹 콘테이너(packing container)로 플라스틱 가방(20)에 진공포장되면서, 그린 시트 적층체(1), 수축 억제층(13,14), 고정 플레이트(18) 및 탄성 부재(17)가 예를 들면, 60℃의 온도에서 50kgf/㎠의 유체 압력(hydrostatic pressure)에 처해지기 위해 유체 가압 기기의 워터 탱크에 넣어진다.

상술한 가압 단계에서, 제일 먼저, 그린 시트 적층체(1)의 제1종단면(2)은 고정 플레이트(18)에 대해 인접하는 제1수축 억제층(13)을 통하여 고정 플레이트(18)에 의해 평탄성을 유지한다. 또한, 블럭(16)의 존재는 제1캐비티 구역(6)의 종단면(7)이 평탄하도록 유지하고, 제1캐비티 구역(6)과 제2캐비티 구역(9)의 종단면(7)이 측면 누름 힘에 의해 영향을 받지 않도록 하여, 캐비티(5)가 높은 치수적 정밀도를 갖도록 한다.

블럭(16)이 전술한 바와 같은 무기 재료 분말의 페이스트로부터 성형된 성형 부재로 만들어지는 경우, 블럭(16)은 가압 단계에서 두께를 감소시키기 위해 변형되어, 블럭(16)과 제2캐비티 구역(9)의 내부 표면 사이의 간격은 제거되어, 블럭(16)이 전술된 기능을 보다 효율적으로 수행하는 것이 가능하게 한다.

다음으로, 그린 시트 적층체(1)는 가방(20)으로부터 빠져나오고 가압 없이, 예를 들면, 450℃의 온도에서 네 시간 동안 탈지되고, 예를 들면, 900℃의 온도에서 20분동안 하소되는 것을 포함하는 하소단계에 처해진다.

상술한 하소 단계에서, 수축 억제층들(13,14)은 수축 억제층들(13,14)에 함유된 수축 억제 무기 재료가 실질적으로 소결되지 않기 때문에 실질적으로 소결되지 않는다. 따라서, 하소 단계에서, 그린 시트 적층체(1)를 구성하는 그린 세라믹 시트들(10~12)은 깊이 방향에서만은 수축하나, 수축 억제층들(13,14)에 의해 억제되기 때문에 주평면을 따르는 방향에서는 실질적으로 소결되지 않는다. 블럭(16)은 하소 단계에서 깊이 방향에서 수축하기 위해 상술한 그린 세라믹 시트들(10~12)을 억제하지 않는다.

전술한 바와 같이 상술한 소결에 처해진 그린 시트 적층체(1)는 원하는 다층 세라믹 기판을 제공한다. 일반적으로, 수축 억제층들(13,14)과 블럭(16)도 또한 전술한 바와 같이 얻어진 다층 세라믹 기판으로부터 제거된다. 하소 단계에서, 수축 억제층들(13,14)은 실질적으로 소결되지 않고, 블럭(16)도 또한 블럭(16)이 상술한 무기 재료를 포함하면 실질적으로 소결되지 않는다. 이는 수축 억제층들(13,14)과 블럭(16)이 쉽게 제거되도록 한다. 그러나, 블럭(16)이 소결된 조성물로부터 만들어지는 경우, 블럭(16)은 하소 단계 전에 제거되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 두번째 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판의 제조동안 얻어진 그린 시트 적층체(21)를 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 그린 시트 적층체(21)는 도 1에 도시된 그린 시트 적층체(1)와는 달라서, 그린 시트적층체(21)는 3단의 캐비티(22)를 갖는다.

더 상세하게는, 그린 시트 적층체(21)는 제1종단면(23)과 제2종단면(24) 및 제1종단면(23)에서 개구부(25)를 갖는다. 캐비티(22)는 제1캐비티 구역(26)과 제1캐비티 구역(26)의 바닥면(27)과 통해있는 제2캐비티 구역(29) 및 제2캐비티 구역(29)의 바닥면(30)과 통해있는 제3캐비티 구역(32)을 포함한다.

그린 시트 적층체(21)는 제1캐비티 구역(26)을 형성하는 쓰루-홀을 갖는 제1그린 세라믹 시트(33), 제2캐비티 구역(29)을 형성하는 쓰루-홀을 갖는 제2그린 세라믹 시트(34), 제3캐비티 구역(32)을 형성하는 쓰루-홀을 갖는 제3그린 세라믹 시트(35) 및 쓰루-홀을 갖지 않는 제4그린 세라믹 시트(36)를 적층하여 얻어진다.

제1수축 억제층(37)과 제2수축 억제층(38)은 각각, 그린 시트 적층체(21)의 제1종단면(23)과 제2종단면(24)을 덮기 위해 제공된다. 제1수축 억제층(37)은 캐비티(22)의 개구부(25)를 노출시키기 위하여 내부에 쓰루-홀(39)을 갖는다.

그린 시트 적층체(21)를 적층 방향에서 가압하기 전에, 블럭들(40,41)은 제1캐비티 구역(26)이 제거된 캐비티(22)로, 즉, 두번째 실시형태에서 제2캐비티 구역(29)과 제3캐비티 구역(32)으로 삽입된다. 블럭(40)은 실질적으로 제2캐비티 구역(29)과 같은 삼차원 형태를 갖고, 블럭(41)은 실질적으로 제3캐비티 구역(32)과 같은 삼차원 형태를 갖는다.

블럭들(40,41)은 각각, 적어도 제2캐비티 구역(29)과 제3캐비티 구역(32)의 깊이만큼의 높이를 갖는다. 특히, 제3캐비티 구역(32)으로 삽입되는 블럭(41)은 제3캐비티 구역(32)의 깊이와 같은 높이를 갖는 것이 바람직하다.

그린 시트 적층체(21)가 얻어진 후에 수행되는 가압 단계, 하소 단계 등이 그린 시트 적층체(1)와 실질적으로 같기 때문에, 이들의 기술은 생략될 것이다.

도 3은 본 발명의 세번째 실시형태에 따른 다층 세라믹 기판의 제조 동안 얻어진 그린 시트 적층체(21)를 도시한 단면도이다.

그린 시트 적층체(21), 수축 억제층들(37,38) 및 이들과 관련된 구조들이 도 2에 도시된 것과 실질적으로 같기 때문에, 대응하는 요소들은 참조 번호들이 주어지고 반복적인 기술은 생략될 것이다.

그린 시트들(33~36)에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 하소된 경화된 수지로부터 만들어진 블럭(42)은 도 3에 도시된 그린 시트 적층체(21)의 제2캐비티 구역(29)과 제3캐비티 구역(32)으로 삽입된다.

바람직하게는, 이와 같은 경화된 수지는 경화 전에 제2캐비티 구역(29)과 제3캐비티 구역(32)에 부어지고, 부어진 후에 경화된다. 이를 수행하기 위해, 그린 시트 적층체(21)는 그린 세라믹 시트들(33~36) 사이에 인접하는 것들 사이에 뛰어난 부착성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 그린 시트 적층체(21)는 그린 세라믹 시트들(33~36)의 각 적층단에서 임시로 가압되거나, 그린 시트 적층체(21)가 적층 후에 상대적으로 저압에서 임시로 가압된다.

예를 들면, 약 60℃의 온도에서 설정되는 열경화성 수지가 경화 수지로 사용된다. 이 수지는 약 60℃의 온도로 설정된 오븐(oven)에 넣어져서 설정된다. 선택적으로, 광경화성(photo-curing) 수지가 경화 수지로서 사용될 수도 있다. 이 수지는 빛으로 비추어 경화된다. 선택적으로, 경화 수지는 제2캐비티 구역(29)과 제3캐비티 구역(30)과 다른 형태, 예를 들면, 구형 몸체와 같은 형태로 준비될 수도 있다. 캐비티(22)에 배치된 후에, 이 수지는 제2캐비티 구역(29)과 제3캐비티 구역(30)의 모양에 적합하게 되도록, 예를 들면, 가열하여 연화되고, 이후 적합한 상태에서 유지되면서 경화된다.

상술된 것과 같은 경화 수지를 사용하는 것은 각각 소정의 형태를 갖는 도 1에 도시된 블럭(16) 또는 도 2에 도시된 블럭들(40,41)과 같은 블럭이 삽입되는 경우에 높아지는 정렬 정확도의 문제를 실질적으로 해결한다.

도 3에 도시된 세번째 실시형태에서 가압 단계, 하소 단계 등은 도 1에 도시된 첫번째 실시형태와 같은 유형으로 또한 수행된다. 블럭(42)은 하소 단계에서 경화 수지를 하소하여 만들어지고, 그리하여 이 수지를 제거하는 별개의 단계를 필요로 하지 않는다.

본 발명이 첨부된 도면에서 설명된 실시형태들에 관하여 기술되었을지라도, 다양한 다른 수정들이 본 발명의 사상의 범위내에서 가능하다.

예를 들면, 유체 가압 대신 고정 가압이 가압 단계에서 사용될 수도 있다.

그린 시트 적층체에서 형성되는 캐비티는 4단 또는 그 이상을 가질 수도 있다.

비록, 수축 억제층들(13,14) 뿐만 아니라 수축 억제층들(37,38)이 그린 시트 적층체들(1,21)에 관하여 각각 제공되고, 또한 소위 비소결 처리를 포함하는 소결 단계가 도면에 도시된 실시형태들에 적용되었을지라도, 하소가 이들 수축 억제층들을 제공하지 않으면서 제공될 수도 있다.

전술된 바와 같이, 적어도 제1캐비티 구역과 제1캐비티 구역의 바닥면과 통해있는 제2캐비티 구역을 포함하는 캐비티를 갖는 그린 시트 적층체가 적층 방향에서 가압되기 전에, 블럭이 제1캐비티 구역이 제거된 캐비티와 실질적으로 같은 삼차원 형태를 갖도록 준비되고, 또한 본 발명에서 적어도 제1캐비티 구역이 제거된 캐비티의 깊이의 높이를 갖는다. 다음으로, 블럭은 제1캐비티 구역이 제거된 캐비티에 삽입된다. 따라서, 이 구성은 가압 단계에서 캐비티, 특히 각 캐비티 구역의 바닥면에서의 변형의 위험을 줄이고, 그리하여 내부에 정확하게 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판을 제조한다.

그린 시트 적층체를 구성하는 그린 세라믹 시트들에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결되지 않는 무기 재료를 포함하는 블럭이 본 발명에서 사용되는 경우, 블럭이 실질적으로 소결되지 않기 때문에 블럭은 그린 시트 적층체의 하소 후일지라도 쉽게 제거될 수 있다.

또한, 세라믹 그린 시트들에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 하소된 열결화성 수지로부터 만들어진 블럭이 사용되는 경우, 블럭은 열경화성 수지 설정 전에 캐비티로 부어질 수 있다. 이는 블럭이 삽입 되는 경우 높은 정확도의 정렬을 필요로 하지 않고, 그리하여 삽입 단계는 효율적으로 수행되고 또한 소결 후에 블럭을 제거하는 추가적인 단계는 블럭이 타서 없어지기 때문에 제거된다.

본 발명에서의 가압 단계가 탄성 부재와 캐비티의 개구부와 같거나 약간 작은 쓰루-홀을 갖는 고정 플레이트가 준비되고 고정 플레이트의 쓰루-홀이 캐비티의 개구부와 함께 정렬되면서 고정 플레이트가 그린 시트 적층체에 위치되어 고정 플레이트를 경유하여 탄성 부재로부터 그린 시트 적층체에 압력을 인가하도록 수행되는 경우, 탄성 부재는 고정 플레이트가 내부에 캐비티의 개구부를 갖는 그린 시트 적층체의 종단면의 평탄성을 유지하면서 캐비티의 내부에 일정한 압력을 쉽게 인가한다.

상술한 탄성 부재는 캐비티의 형태가 수정되는 경우일지라도 항상 사용될 수 있다. 이는 탄성 부재가 캐비티의 형태와 일치하는 형태를 갖는 탄성 부재가 준비되는 경우와 비교하여 감소된 비용을 인도하고, 또한 정렬 문제를 피하도록 인도한다.

가압 단계가 전술된 그린 시트 적층체, 고정 플레이트 및 탄성 부재가 패킹 콘테이너를 사용하여 진공 포장되면서 적용하여 수행되는 경우에, 더 일정한 압력이 그린 시트 적층체에 인가될 수 있다.

그린 세라믹 시트들에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결하지 않는 수축 완화 무기 재료를 함유하는 수축 억제층들이 적층 방향에서 그린 시트 적층체의 종단면을 덮기 위하여 제공되도록 수행되는 소결 단계인 소위 비수축 단계에 본 발명이 적용되는 경우, 캐비티는 수축 억제층의 두께의 같은 양보다 깊어지고, 이에 의해 그린 시트 적층체에 일정한 압력을 인가하는 것을 어렵게 만든다. 그러나, 본 발명에 따르면, 블럭이 캐비티로 삽입되기 때문에, 캐비티의 확실한 깊이가 블럭의 두께와 같은 양으로 감소되고, 이에 의해 전체 그린 시트 적층체에 유체 압력을 인가하기가 쉽도록 만든다.

또한, 상술한 비수축 처리를 인가하는 것은 다층 세라믹 기판이 보다 정확한치수들을 갖도록 한다.

이와 같은 비소결 처리가 적용되는 경우, 수축 억제층들에 함유된 수축 억제 무기 재료를 포함하도록 블럭을 구성하는 것은 유지되는 무기 재료를 함유하는 상술한 이점을 허용하고, 또한 재료의 공유성이 성취되어 비용 감소가 기대된다.

본 발명에 의하면, 다단의 캐비티를 갖는 다층 세라믹 기판 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (20)

1. 다수의 그린 세라믹 시트들을 포함하는 적층체, 상기 그린 시트 적층체에 캐비티를 제공하기 위하여 정렬된 쓰루-홀을 내부에 갖는 그린 세라믹 시트들의 부분, 상기 그린 시트 적층체의 한 종단면에서 적층된 방향에서 개구부를 갖는 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는 단으로 된 단면을 갖고 바닥면과 제1측면부를 갖는 제1캐비티 구역과 상기 제1캐비티 구역의 바닥면과 접촉하는 제2캐비티 구역을 포함하고 그리고 깊이와 제2측면부를 가지고, 여기서 상기 제1측면부는 상기 제2측면부보다 큰 것을 특징으로 하는 그린 시트 적층체를 제공하는 단계;

   상기 제2캐비티 구역과 실질적으로 같은 삼차원 형태를 갖고, 상기 제2캐비티 구역의 깊이와 같거나 큰 높이를 갖는 블럭을 제공하는 단계;

   상기 블럭을 상기 제2캐비티 구역에 삽입하는 단계;

   상기 그린 시트 적층체를 적층 방향으로 가압하는 단계; 및

   상기 그린 시트 적층체를 하소하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 블럭은 상기 그린 시트 적층체에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결하지 않는 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 블럭은 상기 그린 시트 적층체에 함유된 세라믹 제료의 소결 온도에서 타서 없어지는 경화 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 경화전에 상기 수지를 상기 제2캐비티 구역에 인도한 후 상기 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 가압 단계는 상기 그린 시트 적층체에 상기 캐비티의 상기 개구부와 같거나 약간 작고 상기 캐비티의 개구부와 정렬된 쓰루-홀을 갖는 고정 플레이트를 제공하는 단계와, 상기 고정 플레이트를 통하여 탄성 부재로부터 상기 그린 시트 적층체에 압력을 인가하는 가압 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 가압 단계는 패킹 컨테이너에서 진공 포장된 상태로 상기 그린 시트 적층체, 고정 플레이트 및 탄성 부재를 넣고 유체 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 캐비티 단면은 적어도 2단을 포함하고, 상기 제2캐비티 구역의 상기 바닥면과 접촉하는 제3캐비티 구역을 포함하고 깊이와 제3측면부를 포함하며, 여기서 제2측면부는 상기 제3측면부보다 크고, 상기 블럭은 제2캐비티구역과 제3캐비티 구역을 결합한 것과 실질적으로 같은 삼차원 형태를 가지고 상기 제2캐비티 구역과 제3캐비티 구역 양쪽에 삽입되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 블럭은 상기 그린 시트 적층체에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결되지 않는 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 블럭은 상기 그린 시트 적층체에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 타서 없어지는 경화 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 수지를 경화 전에 상기 제2캐비티 구역에 인도하고 다음으로 상기 수지를 경화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
11. 제7항에 있어서, 상기 그린 시트 적층체에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 소결되지 않는 수축 억제 무기 재료를 포함하는 한 쌍의 수축 억제층들을 제공하고, 상기 수축 억제 층들은 상기 그린 시트 적층체의 양 종단면을 덮기 위하여 적층 방향에서 정렬되고, 여기서 상기 수축 억제층들의 하나는 상기 캐비티의 상기개구부를 노출시키기 위하여 배치된 쓰루-홀을 내부에 갖게 되는 제공 단계, 및

    상기 그린 세라믹 시트에 함유된 상기 세라믹 재료만을 소결하는 상태에서 하소하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 블럭은 수축 억제 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
13. 제11항에 이어서, 상기 가압 단계는 상기 그린 시트 적층체의 상기 캐비티의 상기 개구부와 같거나 약간 작고 상기 캐비티의 상기 개구부와 정렬되는 쓰루-홀을 갖는 고정 플레이트를 제공하는 단계와, 상기 고정 플레이트를 통하여 탄성 부재로부터 상기 그린 시트 적층체에 압력을 인가하여 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 가압 단계는 패킹 컨테이너에서 진공 포장된 상태로 상기 그린 시트 적층체, 상기 고정 플레이트 및 상기 탄성 부재를 넣어서 유체 가압을 인가하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 블럭은 상기 그린 시트 적층체에 함유된 상기 세라믹 재료의 상기 소결 온도에서 소결되지 않는 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 블럭은 상기 그린 시트 적층체에 함유된 세라믹 재료의 소결 온도에서 타서 없어지는 경화 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 수지를 경화하기 전에 상기 제2캐비티 구역과 상기 제3캐비티 구역에 인도하고 다음으로 상기 수지를 경화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
18. 제1항에 있어서, 상기 블럭은 상기 제2캐비티 구역과 상기 제3캐비티 구역의 깊이보다 큰 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
19. 제1항에 있어서, 상기 그린 시트 적층체에 함유된 상기 세라믹 재료의 상기 소결 온도에서 소결하지 않는 수축 억제 무기 재료를 포함하는 한 쌍의 수축 억제층들 제공하고, 상기 수축 억제층들은 사이 그린 시트 적층체의 양 종단면을 상기 적층 방향에서 덮기 위하여 정렬되고, 여기서 상기 수축 억제층들의 하나는 상기 캐비티의 상기 개구부를 노출시키기 위하여 배치된 쓰루-홀을 내부에 갖도록 제공하고, 그리고

    상기 그린 세라믹 시트에 함유된 상기 세라믹 재료만을 소결하는 상태로 하소하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 블럭은 상기 수축 억제 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.