多層セラミック基板及びその製造方法
【課題】無収縮焼成法を用いて、セラミック基板は、収縮されず、電極パターンは、水平方向に自由に収縮されて、微細な線幅及びパターン位置の精密度の両方を満足する多層セラミック基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体を製造するステップと、前記セラミック積層体の外部に有機層を形成するステップと、前記有機層上に表面電極を形成するステップと、前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体を焼結するステップとを含む。
【解決手段】内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体を製造するステップと、前記セラミック積層体の外部に有機層を形成するステップと、前記有機層上に表面電極を形成するステップと、前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体を焼結するステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層セラミック基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック基板または多層セラミック基板は、耐熱性、耐摩耗性及び優秀な電気的特性を有し、既存のＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ ＣｉｒＣｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）の代替品として多用されており、その需要は、段々に増加している実情である。
【０００３】
ガラス-セラミックを用いる多層セラミック基板は、３次元構造の回路を具現すると共に空洞（ｃａｖｉｔｙ）を形成して、設計自由度を高めて多様な機能素子を組み込むことができる。
【０００４】
一般に、多層セラミック基板は、セラミックグリーンシートに導電性電極として回路パターンやビア（ｖｉａ）を形成し、設計によって所望の厚さで整列して積層した後、焼成して製作される。この過程で、セラミック基板は、約３５〜５０％程度の体積収縮が発生し、この場合、横方向に横縦で各々約１２〜１７％の収縮が生じることになる。
【０００５】
このような横方向の収縮は、均一に制御しにくく、製作次数別では、勿論で、同一製作次数でも０．５％程度の寸法誤差が発生するようになる。
【０００６】
多層セラミック基板の構造が複合化及び精密化されるにつれて、内部パターン及びビア構造の設計マージンが徐々に減っているため、このような程度の寸法誤差は、高精密及び高機能製品の製作に大きな障害要因になる。
【０００７】
そのため、近来には、多層セラミック基板の横方向収縮を抑制する無収縮焼成工程が要求されている。このために、多層セラミック基板の片面または両面にセラミック基板材料の焼成温度では、焼成されない素材からなる可撓性拘束層を接合して、ｘ−ｙ方向の収縮を抑制する方法、焼成時基板に大きな荷重を与えて収縮を抑制する方法、またはこれらの両方法を並行する方法などが提案されている。
【０００８】
可撓性拘束層の接合方法による無収縮焼結工程の場合、使用が簡便で、付加的な設備が必要ではなく、一般に用いられる無収縮方式である。
【０００９】
しかし、基板が無収縮焼成される時、該基板上に設けられた電極パターンも平面方向に収縮が抑制されるという問題がある。すなわち、収縮焼成時には、基板に設けられた電極が平面方向に１５〜２０％収縮して最初に設けられた線幅より細くなるが、無収縮焼成時には、電極の平面方向の収縮がなく、焼成前に設けられた線幅が焼成後にもそのまま維持されて、微細パターンを具現するのに困難さがある。
【００１０】
そのため、無収縮焼成工程を適用したセラミック基板製作時、工程費用が安価なスクリーン印刷法を適用しつつ線幅を微細化することができる方法が求められる。
【００１１】
図１は、従来の焼成前の無収縮セラミック基板構造の一例を示す断面図である。図１を参照して、内部に電極回路パターン３０及びビア３１の設けられたガラスセラミック基板２１〜２９の上下面の各々に、ガラスセラミックの焼成温度では、焼結されない難焼結性拘束層シート６０を接合して、無収縮焼成を実施する。焼成体から未焼結シートを剥離した後、該焼成体の表面を研磨して難焼結性拘束層シートの残留粒子を取り除いてからガラスセラミック基板の焼結温度以下に加熱する。このような工程を経ったガラスセラミック基板の表面に電極ペーストを塗布した後焼結して、外部に表面電極（図示せず）を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００９−００６５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような方法の場合、基板の上下面に設けられた難焼結性拘束層シートによって、セラミック基板及び内部の電極回路パターンが同時に拘束焼成されるため、該電極回路パターンの線幅が細く収縮されにくくなる。
また、外部表面電極も焼成されたセラミック基板上に直接接触して形成されるため、電極焼成時、電極が既に焼成されたセラミック基板に拘束されて平面方向に収縮することができないという問題がある。
【００１４】
そのため、微細な電極パターンが求められる最近の市場要求に応じるセラミック基板が要求されているが、まだこれに対する研究は、充分でない実情である。
【００１５】
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであって、従来の無収縮多層セラミック基板を製造するにおいて、セラミック基板と電極パターン（外部表面電極及び内部電極回路パターン）とが全て無収縮されて、微細な電極パターンの形成が難しいという問題を解決することにある。
【００１６】
このため、本発明の目的は、無収縮焼成法を用いて、セラミック基板は、収縮されず、電極パターンは、水平方向に自由に収縮されて、微細な線幅及びパターン位置の精密度の両方を満足する多層セラミック基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を解決するために、本発明の一形態による多層セラミック基板は、内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体と、前記セラミック積層体の外部に設けられた表面電極とを含み、前記表面電極は、有機層を含むことを特徴とする。
【００１８】
前記有機層は、前記表面電極の上部及び下部に形成される。
【００１９】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される間に残存して前記セラミック積層体と表面電極とが接触されないようにし、前記セラミック積層体の焼結時、熱分解されて除去される。
【００２０】
前記表面電極は、水平方向に１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００２１】
前記セラミック積層体は、収縮されない無収縮セラミック積層体である。
【００２２】
前記有機層は、３５０〜５００℃で耐熱性付き材料で形成されることが望ましい。
【００２３】
前記材料は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイド、芳香族ポリサルフォン及びポリベンゾイミダゾールよりなる群から選ばれる少なくとも一つである。
【００２４】
前記表面電極は、望ましくは、銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）の金属が挙げられる。
【００２５】
前記金属粒子の大きさは、望ましくは、１μｍ未満である。
【００２６】
一形態によれば、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層が設けられる。
【００２７】
前記有機層は、前記内部電極回路パターンが焼結される間に残存して前記セラミック積層体と内部電極回路パターンとが接触されないようにして、前記セラミック積層体の焼結時に熱分解されて除去される。
【００２８】
したがって、前記内部電極回路パターンは、水平方向に１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００２９】
また、一形態によれば、前記セラミック積層体の上部及び下面には、難焼結性拘束層が設けられる。
【００３０】
また、上記目的を解決するために、本発明の他の形態による多層セラミック基板の製造方法は、内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体を製造するステップと、前記セラミック積層体の外部に有機層を形成するステップと、前記有機層上に表面電極を形成するステップと、前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体を焼結させるステップとを含む。
【００３１】
前記セラミック積層体の焼結時、前記セラミック積層体と表面電極とは同時に焼結される。
【００３２】
前記表面電極の焼結時、前記表面電極の上部及び下部に設けられた有機層によって、前記表面電極とセラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持されるのが望ましい。
【００３３】
一形態によれば、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層を形成するステップを、さらに含む。
【００３４】
前記有機層は、前記表面電極及び前記内部電極回路パターンに形成されるか、または前記表面電極及び前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の全面に形成される。
【００３５】
前記内部電極回路パターンの焼結時、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に設けられた有機層によって、前記内部電極回路パターンとセラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される。
【００３６】
一形態によれば、前記セラミック積層体の上部及び下部に難焼結性拘束層を形成するステップをさらに含む。
【００３７】
前記難焼結性拘束層は、前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成されるか、または前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される。
【００３８】
前記難焼結性拘束層が前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される場合、前記拘束層は、セラミック積層体と焼成されてセラミック積層体の無収縮焼成を誘導する。
【００３９】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される温度区間では、残存し、セラミック積層体が焼結される温度区間では、熱分解されて除去される。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、セラミック基板と外部表面電極との接触を防止するために、または、選択的にセラミック基板と内部電極回路パターンとの接触を防止するために、表面電極及び前記内部電極回路パターンに有機層を形成し、セラミック基板の無収縮焼成時にも、内部及び外部電極パターンは水平方向に自由に収縮することができるため、パターン位置の精密度及び微細線幅の両方が同時に確保された多層セラミック基板を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の焼成前の無収縮セラミック基板構造の一例を示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態による多層セラミック基板の外部表面電極焼成前の構造を示す図面である。
【図３】本発明の一実施形態による多層セラミック基板の外部表面電極焼成前の構造を示す図面である。
【図４】本発明の他の実施形態による多層セラミック基板の焼成前の構造を示す図面である。
【図５】本発明の他の実施形態による多層セラミック基板の焼成前の構造を示す図面である。
【図６】本発明の実施形態による多層セラミック基板の製造過程を示す図面である。
【図７】本発明の実施形態による多層セラミック基板の製造過程を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００４３】
本明細書で使われた用語は、実摘形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
【００４４】
本発明は、無収縮多層セラミック基板及びその製造方法に関する。
【００４５】
本発明の一実施形態による多層セラミック基板１００の外部表面電極焼成前の構造は、図２に示すようである。内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０と、このセラミック積層体１１０の外部に設けられた表面電極１５０とを含む。前記表面電極１５０には、前記セラミック積層体１１０との接触を防止するための有機層１４０が形成されている。
【００４６】
一実施形態によれば、前記セラミック積層体１１０は、予め焼成された多層セラミック基板であって、打抜き、ビアホール形成、電極パターン印刷、積層、焼成などの一般的なセラミック工程によって製作される。該製作されたセラミック基板は、外部表面電極を形成する前にラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）工程などで表面処理ができるため、既存のセラミックパッケージに比べて基板の平坦度の確保に有利である。
【００４７】
前記セラミック積層体１１０は、可撓性拘束層による方法や加圧焼成などによって無収縮基板で製作されることができる。
【００４８】
前記セラミック積層体１１０の外部に表面電極を形成する前に、表面電極１５０と前記セラミック積層体１１０との間の特定時間や工程中に互いに接触しないようにするために有機層１４０を形成する。
【００４９】
前記有機層１４０は、前記セラミック積層体１１０に拘束層がない場合（図２）には、前記表面電極１５０の下部に有機層１４０を形成して前記表面電極１５０とセラミック積層体１１０とが接触されないようにする。
【００５０】
また、前記セラミック積層体１１０に難焼結性拘束層がある場合（図３）には、前記表面電極１５０の上下部の両方に形成されるようにして、表面電極１５０が前記難焼結性拘束層とセラミック積層体１１０とが接触されないようにする。
【００５１】
本発明による有機層１４０は、溶液状態で表面電極１５０が形成される位置のみにスクリーン印刷などの方法で塗布されてもよく（図２）、図３のように、フィルム形態で前記セラミック積層体１１０の全面に付着してもよい。
【００５２】
前記有機層１４０は、前記表面電極１５０が焼結される間に残存して前記セラミック積層体１１０と表面電極１５０とが接触されないようにして、前記セラミック積層体の焼結時に熱分解されて除去される。
【００５３】
本発明の一実施形態によれば、前記有機層は、３５０〜５００℃で耐熱性付き材料で形成されることが望ましい。前記耐熱性付き材料は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイド、芳香族ポリサルフォン及びポリベンゾイミダゾールよりなる群から選ばれる少なくとも一つであってもよく、ここに限定することではない。
【００５４】
本発明による有機層１４０の厚さは、１〜２０μｍで、望ましくは、５〜１５μｍであってもよい。前記有機層１４０の厚さが過度に薄いと、表面電極の焼結時に表面電極とセラミック基板との間の接触防止の効果が低下され、２０μｍを超えて過度に厚いと、表面電極の焼結が完了された後に表面電極とセラミック基板との間の接合が邪魔されて固着力が低下されることになる。
【００５５】
続いて、前記積層体１１０の上下面に各々表面電極１５０を形成する。この表面電極１５０は、セラミック基板上に実装される各種部品などが電気的に基板と接合される。
【００５６】
本発明によれば、前記表面電極１５０は、その上部及び／または下部に設けられた有機層１４０によって、焼結過程でセラミック積層体１１０によって拘束されることなく平面方向に収縮可能になり、焼結後には、焼成前よりさらに薄い線幅を得ることができる。詳しくは、前記表面電極は、水平方向に約１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００５７】
本発明によれば、前記有機層１４０が熱分解されて除去される前に、表面電極１５０が焼結されなければならないので、このために、表面電極１５０の材料として低融点金属である銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）を用いるのが望ましい。詳しくは、約５００℃以下の温度で焼結が起きるように、前記表面電極１５０として用いる金属粒子の大きさを１μｍ未満で調節して用いるのが望ましい。
【００５８】
前記表面電極１５０は、前記セラミック積層体１１０を焼成させた後に別に塗布し、セラミック積層体１１０の焼結温度より低い温度で焼結させて形成してもよい。また、セラミック積層体１１０に有機層１４０及び表面電極１５０を形成した後、該セラミック積層体と同時に焼結させてもよい。
【００５９】
また、本発明の他の実施形態による多層セラミック基板２００の構造は、図４に示す。未焼結セラミック積層体２１０に有機層２４０を形成し、該有機層２４０上に表面電極２５０を形成する。この表面電極２５０の上部に有機層２４０を形成する。最後に、基板全体の無収縮焼成のために、前記セラミック積層体２１０の上部及び下部に難焼結性拘束層２６０を接合する。すなわち、セラミック積層体２１０の上部及び下部に難焼結性拘束層２６０を設ける場合、前記表面電極２５０が難焼結性拘束層２６０と接触されないように、前記表面電極２５０の上部及び下部の両方に有機層２４０を形成することが望ましい。
【００６０】
このような構造を有するセラミック基板２００をセラミック積層体２１０と表面電極２５０とを同時に焼成すると、難焼結性拘束層２６０によってセラミック基板の全体は、水平方向に無収縮焼成されて精密度を確保することができ、表面電極２５０は、その上下部に設けられた有機層２４０によって水平方向に自由に収縮されて微細パターンを具現することができる。
【００６１】
続いて、グラインディングやエッチングによって、前記難焼結性拘束層２６０を取り除いて、表面電極２５０が外部へ露出した多層セラミック基板２００を完成する。
【００６２】
また、図５に示すように、本発明の他の実施形態によれば、有機層３４０は、図２〜図４の表面電極だけではなく、無収縮セラミック基板の内部電極回路パターン３３０で微細パターンが要求される時にも適用されることができる。すなわち、セラミック積層体３１０の内部電極回路パターン３３０の形成時、同じ方法で電極回路パターン３３０の上下部に有機層３４０を形成してもよい。
【００６３】
前記内部電極回路パターン３３０に有機層３４０を形成する場合、該内部電極回路パターン３３０の全体に形成してもよく、一部のみに選択的に有機層３４０を形成してもよい。
【００６４】
前記内部電極回路パターン３３０に形成される有機層３４０は、前記表面電極に形成されることと同様に、溶液状態で内部電極回路パターン３３０が形成される位置のみにスクリーン印刷などの方法で塗布してもよく、フィルム形態で前記内部電極回路パターン３３０の全面に付着してもよい。
【００６５】
したがって、有機層を含む内部電極回路パターン３３０の設けられたセラミック積層体３１０を焼成すると、セラミック積層体３１０と内部電極回路パターン３３０とが有機層３４０によって分離されているため、セラミック積層体３１０は、無収縮焼成時に内部電極回路パターン３３０が水平方向に収縮焼成されて微細パターンを形成することができる。詳しくは、前記内部電極回路パターン３３０は、水平方向に約１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００６６】
以下、本発明の多層セラミック基板の製造方法について詳記する。
【００６７】
図６には、内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０に、難焼結性拘束層１６０を先に形成し、該セラミック積層体の無収縮焼成を行うと共に焼結過程で難焼結性拘束層１６０を取り除き、ここに有機層１４０及び表面電極１５０を順次に形成した後、該表面電極１５０を焼結して製造する方法が示されている。すなわち、セラミック積層体と表面電極とを個別に焼結する方法が示されている。
【００６８】
詳しくは、第１のステップは、内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０と難焼結性拘束層１６０用のグリーンシートとを製造した後、これらを熱圧着して一体化された積層体を製造する。難焼結性拘束層１６０は、前記セラミック積層体が厚さ方向だけに収縮が生じ、長さ及び幅方向には、収縮が生じないような無収縮工程で用いられる。
【００６９】
続いて、前記セラミック積層体１１０に含まれたバインダを取り除いて、前記一体化された積層体を焼結して無収縮セラミック積層体を製造する。この過程で、前記難焼結性拘束層１６０が除去される。
【００７０】
続いて、第２のステップが行われる。この第２のステップでは、前記焼結されたセラミック積層体１１０に有機層１４０を形成する。この有機層１４０は、フィルム形態で作って前記セラミック積層体の全面に付着してもよく、前記有機層形成材料を溶液状態で製造して後で形成される表面電極１５０のパターン領域のみにスクリーン印刷などの方法で塗布してもよい。
【００７１】
続いて、前記有機層１４０が形成した後、その上に表面電極１５０を形成して焼結する。前記表面電極１５０の焼結時、前記表面電極の下部に設けられた有機層１４０によって、前記表面電極１５０とセラミック積層体１１０とは接触されなくなり、該表面電極１５０は水平方向に自由に収縮して微細なパターンを形成する。前記表面電極１５０の焼結が完了すると、温度をさらに高めて前記有機層１４０を取り除く。
【００７２】
次に、図７を参照して、本発明の実施形態による多層セラミック積層体の製造方法について詳記する。内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０に、有機層１４０及び表面電極１５０の両方を形成した後、前記セラミック積層体１１０及び表面電極１５０を焼結する。
【００７３】
第１のステップは、内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０を製造する。
【００７４】
続いて、該セラミック積層体１１０の外部に有機層１４０を形成する。本発明の一実施形態によれば、前記有機層１４０は、前記セラミック積層体１１０の全面に形成するか、または後で形成される表面電極１５０のパターン位置のみに形成してもよい。望ましくは、セラミック積層体１１０と表面電極１５０との間の接触を防止するために、表面電極１５０のパターンを取り囲むことができる程度に形成する。
【００７５】
前記有機層１４０は、表面電極１５０が焼結される温度区間では残存し、前記セラミック積層体が焼結される温度区間では熱分解されて除去される。よって、前記有機層１４０は、表面電極１５０が焼結される温度で耐えることができる耐熱性付き材料からならなければならない。
【００７６】
続いて、前記有機層１４０上に表面電極１５０を形成する。この表面電極１５０は、前記有機層１４０が熱分解されないように表面電極１５０に用いられる金属粒子の大きさを１μｍ未満で調節し、前記表面電極１５０の温度を調節するのが望ましい。
【００７７】
最後に、前記セラミック積層体を焼結する。
【００７８】
一実施形態によれば、表面電極１５０の焼結時、該表面電極１５０の上部及び下部に設けられた有機層１４０によって、前記表面電極１５０とセラミック積層体１１０とは接触しないで分離された状態で維持される。よって、前記表面電極１５０は水平方向に自由に収縮が起きて微細なパターン形成が可能である。また、表面電極１５０の焼結が完了した後、セラミック積層体１１０の焼結時に前記有機層１４０は熱分解されて除去され、最後にセラミック積層体１１０の外部に表面電極１５０だけ残るようになる。
【００７９】
一実施形態によれば、多層セラミック基板の製造時に、前記セラミック積層体１１０の上部及び下部に難焼結性拘束層１６０を形成するステップをさらに含む。
【００８０】
前記難焼結性拘束層は、有機層及び表面電極の設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される。
【００８１】
一実施形態によれば、多層セラミック基板の製造方法は、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層を形成するステップをさらに含む。すなわち、表面電極のパターンだけではなく、内部電極回路パターンも水平方向に自由に収縮される。
【００８２】
本発明の一実施形態によれば、前記内部電極回路パターンの焼結時、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に設けられた有機層によって、前記内部電極回路パターンとセラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される。
【００８３】
＜実施例１＞
１）セラミック積層体の製作
【００８４】
ガラス-セラミック粉末１００重量％に、アクリル系バインダを１５重量％、分散剤を０．５重量％、及びトルエンとエタノールとの混合溶媒を添加した後、ボールミルを用いて分散した。こうして得たスラリをフィルタで濾過した後脱泡して、ドクターブレード法を用いて８０μｍ厚さのグリーンシートを成形した。このグリーンシートを一定な大きさで裁断し、所定の電極パターンをスクリーン印刷で形成した後、２０層を圧着積層して、一体化された未焼結多層セラミック積層体を製作した。
【００８５】
２）難焼結性拘束層用グリーンシートの製作
密度が３．９５ｇ／ｃｍ３で、平均粒径が４．０μｍであるＡｌ２Ｏ３粉末を使った。この粉末１００重量％に対して、アクリル系バインダ１５重量％、分散剤０．５重量％及びトルエンとエタノールとの混合溶媒を添加した後、ボールミルを用いて分散した。こうして得たスラリをフィルタで濾過した後脱泡し、ドクターブレード法を用いて１５０μｍ厚さのグリーンシートを成形した。
【００８６】
３）セラミック基板と拘束用グリーンシートとの接合
未焼結セラミック基板と同じ面積で裁断した１５０μｍ厚さの上記２）での難焼結性拘束層用グリーンシートを、上記１）での未焼結セラミック基板の両周面に各々２枚ずつ付着して、３００Ｋｇｆ／ｃｍ２、８５℃の条件で熱圧着して、一体化された積層体を製作した。
【００８７】
４）脱バインダ及び焼結
常温で有機物分解が行われる４２０℃までは、時間当り６０℃の速度で昇温させ、十分な脱バインダの時間を確保するために、４２０℃で２時間間維持した。脱バインダ期間後には、時間当り３００℃で昇温して焼成温度である８７０℃に到達させた後、８７０℃で３０分間維持して焼結が行われるようにした。焼結完了後、室温まで炉冷させて焼結体を得た。
【００８８】
５）有機層の形成
ポリイミドとポリビニールブチラール（ＰＶＢ）バインダとを７:３で混合し、有機溶剤であるジメチルアセトアミド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）と交ぜて、粘度３００ｃｐｓの溶液を製造した。この溶液をドクターブレード法を用いて厚さ１０μｍの高分子フィルムで各々成形した。
【００８９】
該製造された高分子フィルムを、前記セラミック積層体に熱圧着して有機層を形成した。
【００９０】
６）表面電極の塗布及び焼結
スクリーン印刷法で前記高分子フィルムの設けられたセラミック積層体上に１００μｍ幅の表面電極を塗布した。このセラミック積層体を４５０℃で３０分間保持して表面電極が焼結されるようにした。該表面電極焼結後、固着力の測定のためにめっきを実施して、最終の多層セラミック基板を製造した。
【００９１】
＜比較例１＞
実施例１で、高分子フィルムからなった有機層を形成するステップを備えなく多層セラミック基板を製造した。
【００９２】
＜実験例１＞
表面電極の線幅及び固着力の測定
【００９３】
実施例１及び比較例１から得られた焼結体から、表面電極の線幅及び固着力を測定した。固着力の測定のために、２５ｍｍ×２５ｍｍ大きさで切ったケプトンテープ（Ｋｅｐｔｏｎ Ｔａｐｅ）をパターンに接着した後、剥離して、パターンの浮びや破損などを評価して、その結果を下記＜表１＞に示した。
【００９４】
【表１】
【００９５】
＜表１＞から分かるように、高分子有機層が適用されない比較例１は、焼成過程で電極の水平方向への収縮が抑制され、焼成後に線幅が焼成前と同様な程度に維持された。
【００９６】
一方、実施例１では、表面電極とセラミック基板との間の高分子有機層によって、電極が水平方向に比較的自由に収縮し、焼成後に線幅が焼成前に比べて約１４〜１５％程度減少し、該高分子有機層による表面電極とセラミック基板との間の固着力の低下は現われなかった。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９８】
１１〜１９、１１０、２１０、３１０ セラミック積層体
３０、１３０、２３０ 内部電極回路パターン
３１ ビア
１４０、２４０ 有機層
１５０、２５０ 外部表面電極
６０、１６０、２６０ 難焼結性拘束層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層セラミック基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック基板または多層セラミック基板は、耐熱性、耐摩耗性及び優秀な電気的特性を有し、既存のＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ ＣｉｒＣｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）の代替品として多用されており、その需要は、段々に増加している実情である。
【０００３】
ガラス-セラミックを用いる多層セラミック基板は、３次元構造の回路を具現すると共に空洞（ｃａｖｉｔｙ）を形成して、設計自由度を高めて多様な機能素子を組み込むことができる。
【０００４】
一般に、多層セラミック基板は、セラミックグリーンシートに導電性電極として回路パターンやビア（ｖｉａ）を形成し、設計によって所望の厚さで整列して積層した後、焼成して製作される。この過程で、セラミック基板は、約３５〜５０％程度の体積収縮が発生し、この場合、横方向に横縦で各々約１２〜１７％の収縮が生じることになる。
【０００５】
このような横方向の収縮は、均一に制御しにくく、製作次数別では、勿論で、同一製作次数でも０．５％程度の寸法誤差が発生するようになる。
【０００６】
多層セラミック基板の構造が複合化及び精密化されるにつれて、内部パターン及びビア構造の設計マージンが徐々に減っているため、このような程度の寸法誤差は、高精密及び高機能製品の製作に大きな障害要因になる。
【０００７】
そのため、近来には、多層セラミック基板の横方向収縮を抑制する無収縮焼成工程が要求されている。このために、多層セラミック基板の片面または両面にセラミック基板材料の焼成温度では、焼成されない素材からなる可撓性拘束層を接合して、ｘ−ｙ方向の収縮を抑制する方法、焼成時基板に大きな荷重を与えて収縮を抑制する方法、またはこれらの両方法を並行する方法などが提案されている。
【０００８】
可撓性拘束層の接合方法による無収縮焼結工程の場合、使用が簡便で、付加的な設備が必要ではなく、一般に用いられる無収縮方式である。
【０００９】
しかし、基板が無収縮焼成される時、該基板上に設けられた電極パターンも平面方向に収縮が抑制されるという問題がある。すなわち、収縮焼成時には、基板に設けられた電極が平面方向に１５〜２０％収縮して最初に設けられた線幅より細くなるが、無収縮焼成時には、電極の平面方向の収縮がなく、焼成前に設けられた線幅が焼成後にもそのまま維持されて、微細パターンを具現するのに困難さがある。
【００１０】
そのため、無収縮焼成工程を適用したセラミック基板製作時、工程費用が安価なスクリーン印刷法を適用しつつ線幅を微細化することができる方法が求められる。
【００１１】
図１は、従来の焼成前の無収縮セラミック基板構造の一例を示す断面図である。図１を参照して、内部に電極回路パターン３０及びビア３１の設けられたガラスセラミック基板２１〜２９の上下面の各々に、ガラスセラミックの焼成温度では、焼結されない難焼結性拘束層シート６０を接合して、無収縮焼成を実施する。焼成体から未焼結シートを剥離した後、該焼成体の表面を研磨して難焼結性拘束層シートの残留粒子を取り除いてからガラスセラミック基板の焼結温度以下に加熱する。このような工程を経ったガラスセラミック基板の表面に電極ペーストを塗布した後焼結して、外部に表面電極（図示せず）を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００９−００６５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような方法の場合、基板の上下面に設けられた難焼結性拘束層シートによって、セラミック基板及び内部の電極回路パターンが同時に拘束焼成されるため、該電極回路パターンの線幅が細く収縮されにくくなる。
また、外部表面電極も焼成されたセラミック基板上に直接接触して形成されるため、電極焼成時、電極が既に焼成されたセラミック基板に拘束されて平面方向に収縮することができないという問題がある。
【００１４】
そのため、微細な電極パターンが求められる最近の市場要求に応じるセラミック基板が要求されているが、まだこれに対する研究は、充分でない実情である。
【００１５】
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであって、従来の無収縮多層セラミック基板を製造するにおいて、セラミック基板と電極パターン（外部表面電極及び内部電極回路パターン）とが全て無収縮されて、微細な電極パターンの形成が難しいという問題を解決することにある。
【００１６】
このため、本発明の目的は、無収縮焼成法を用いて、セラミック基板は、収縮されず、電極パターンは、水平方向に自由に収縮されて、微細な線幅及びパターン位置の精密度の両方を満足する多層セラミック基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を解決するために、本発明の一形態による多層セラミック基板は、内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体と、前記セラミック積層体の外部に設けられた表面電極とを含み、前記表面電極は、有機層を含むことを特徴とする。
【００１８】
前記有機層は、前記表面電極の上部及び下部に形成される。
【００１９】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される間に残存して前記セラミック積層体と表面電極とが接触されないようにし、前記セラミック積層体の焼結時、熱分解されて除去される。
【００２０】
前記表面電極は、水平方向に１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００２１】
前記セラミック積層体は、収縮されない無収縮セラミック積層体である。
【００２２】
前記有機層は、３５０〜５００℃で耐熱性付き材料で形成されることが望ましい。
【００２３】
前記材料は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイド、芳香族ポリサルフォン及びポリベンゾイミダゾールよりなる群から選ばれる少なくとも一つである。
【００２４】
前記表面電極は、望ましくは、銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）の金属が挙げられる。
【００２５】
前記金属粒子の大きさは、望ましくは、１μｍ未満である。
【００２６】
一形態によれば、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層が設けられる。
【００２７】
前記有機層は、前記内部電極回路パターンが焼結される間に残存して前記セラミック積層体と内部電極回路パターンとが接触されないようにして、前記セラミック積層体の焼結時に熱分解されて除去される。
【００２８】
したがって、前記内部電極回路パターンは、水平方向に１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００２９】
また、一形態によれば、前記セラミック積層体の上部及び下面には、難焼結性拘束層が設けられる。
【００３０】
また、上記目的を解決するために、本発明の他の形態による多層セラミック基板の製造方法は、内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体を製造するステップと、前記セラミック積層体の外部に有機層を形成するステップと、前記有機層上に表面電極を形成するステップと、前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体を焼結させるステップとを含む。
【００３１】
前記セラミック積層体の焼結時、前記セラミック積層体と表面電極とは同時に焼結される。
【００３２】
前記表面電極の焼結時、前記表面電極の上部及び下部に設けられた有機層によって、前記表面電極とセラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持されるのが望ましい。
【００３３】
一形態によれば、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層を形成するステップを、さらに含む。
【００３４】
前記有機層は、前記表面電極及び前記内部電極回路パターンに形成されるか、または前記表面電極及び前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の全面に形成される。
【００３５】
前記内部電極回路パターンの焼結時、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に設けられた有機層によって、前記内部電極回路パターンとセラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される。
【００３６】
一形態によれば、前記セラミック積層体の上部及び下部に難焼結性拘束層を形成するステップをさらに含む。
【００３７】
前記難焼結性拘束層は、前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成されるか、または前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される。
【００３８】
前記難焼結性拘束層が前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される場合、前記拘束層は、セラミック積層体と焼成されてセラミック積層体の無収縮焼成を誘導する。
【００３９】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される温度区間では、残存し、セラミック積層体が焼結される温度区間では、熱分解されて除去される。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、セラミック基板と外部表面電極との接触を防止するために、または、選択的にセラミック基板と内部電極回路パターンとの接触を防止するために、表面電極及び前記内部電極回路パターンに有機層を形成し、セラミック基板の無収縮焼成時にも、内部及び外部電極パターンは水平方向に自由に収縮することができるため、パターン位置の精密度及び微細線幅の両方が同時に確保された多層セラミック基板を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の焼成前の無収縮セラミック基板構造の一例を示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態による多層セラミック基板の外部表面電極焼成前の構造を示す図面である。
【図３】本発明の一実施形態による多層セラミック基板の外部表面電極焼成前の構造を示す図面である。
【図４】本発明の他の実施形態による多層セラミック基板の焼成前の構造を示す図面である。
【図５】本発明の他の実施形態による多層セラミック基板の焼成前の構造を示す図面である。
【図６】本発明の実施形態による多層セラミック基板の製造過程を示す図面である。
【図７】本発明の実施形態による多層セラミック基板の製造過程を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００４３】
本明細書で使われた用語は、実摘形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
【００４４】
本発明は、無収縮多層セラミック基板及びその製造方法に関する。
【００４５】
本発明の一実施形態による多層セラミック基板１００の外部表面電極焼成前の構造は、図２に示すようである。内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０と、このセラミック積層体１１０の外部に設けられた表面電極１５０とを含む。前記表面電極１５０には、前記セラミック積層体１１０との接触を防止するための有機層１４０が形成されている。
【００４６】
一実施形態によれば、前記セラミック積層体１１０は、予め焼成された多層セラミック基板であって、打抜き、ビアホール形成、電極パターン印刷、積層、焼成などの一般的なセラミック工程によって製作される。該製作されたセラミック基板は、外部表面電極を形成する前にラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）工程などで表面処理ができるため、既存のセラミックパッケージに比べて基板の平坦度の確保に有利である。
【００４７】
前記セラミック積層体１１０は、可撓性拘束層による方法や加圧焼成などによって無収縮基板で製作されることができる。
【００４８】
前記セラミック積層体１１０の外部に表面電極を形成する前に、表面電極１５０と前記セラミック積層体１１０との間の特定時間や工程中に互いに接触しないようにするために有機層１４０を形成する。
【００４９】
前記有機層１４０は、前記セラミック積層体１１０に拘束層がない場合（図２）には、前記表面電極１５０の下部に有機層１４０を形成して前記表面電極１５０とセラミック積層体１１０とが接触されないようにする。
【００５０】
また、前記セラミック積層体１１０に難焼結性拘束層がある場合（図３）には、前記表面電極１５０の上下部の両方に形成されるようにして、表面電極１５０が前記難焼結性拘束層とセラミック積層体１１０とが接触されないようにする。
【００５１】
本発明による有機層１４０は、溶液状態で表面電極１５０が形成される位置のみにスクリーン印刷などの方法で塗布されてもよく（図２）、図３のように、フィルム形態で前記セラミック積層体１１０の全面に付着してもよい。
【００５２】
前記有機層１４０は、前記表面電極１５０が焼結される間に残存して前記セラミック積層体１１０と表面電極１５０とが接触されないようにして、前記セラミック積層体の焼結時に熱分解されて除去される。
【００５３】
本発明の一実施形態によれば、前記有機層は、３５０〜５００℃で耐熱性付き材料で形成されることが望ましい。前記耐熱性付き材料は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイド、芳香族ポリサルフォン及びポリベンゾイミダゾールよりなる群から選ばれる少なくとも一つであってもよく、ここに限定することではない。
【００５４】
本発明による有機層１４０の厚さは、１〜２０μｍで、望ましくは、５〜１５μｍであってもよい。前記有機層１４０の厚さが過度に薄いと、表面電極の焼結時に表面電極とセラミック基板との間の接触防止の効果が低下され、２０μｍを超えて過度に厚いと、表面電極の焼結が完了された後に表面電極とセラミック基板との間の接合が邪魔されて固着力が低下されることになる。
【００５５】
続いて、前記積層体１１０の上下面に各々表面電極１５０を形成する。この表面電極１５０は、セラミック基板上に実装される各種部品などが電気的に基板と接合される。
【００５６】
本発明によれば、前記表面電極１５０は、その上部及び／または下部に設けられた有機層１４０によって、焼結過程でセラミック積層体１１０によって拘束されることなく平面方向に収縮可能になり、焼結後には、焼成前よりさらに薄い線幅を得ることができる。詳しくは、前記表面電極は、水平方向に約１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００５７】
本発明によれば、前記有機層１４０が熱分解されて除去される前に、表面電極１５０が焼結されなければならないので、このために、表面電極１５０の材料として低融点金属である銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）を用いるのが望ましい。詳しくは、約５００℃以下の温度で焼結が起きるように、前記表面電極１５０として用いる金属粒子の大きさを１μｍ未満で調節して用いるのが望ましい。
【００５８】
前記表面電極１５０は、前記セラミック積層体１１０を焼成させた後に別に塗布し、セラミック積層体１１０の焼結温度より低い温度で焼結させて形成してもよい。また、セラミック積層体１１０に有機層１４０及び表面電極１５０を形成した後、該セラミック積層体と同時に焼結させてもよい。
【００５９】
また、本発明の他の実施形態による多層セラミック基板２００の構造は、図４に示す。未焼結セラミック積層体２１０に有機層２４０を形成し、該有機層２４０上に表面電極２５０を形成する。この表面電極２５０の上部に有機層２４０を形成する。最後に、基板全体の無収縮焼成のために、前記セラミック積層体２１０の上部及び下部に難焼結性拘束層２６０を接合する。すなわち、セラミック積層体２１０の上部及び下部に難焼結性拘束層２６０を設ける場合、前記表面電極２５０が難焼結性拘束層２６０と接触されないように、前記表面電極２５０の上部及び下部の両方に有機層２４０を形成することが望ましい。
【００６０】
このような構造を有するセラミック基板２００をセラミック積層体２１０と表面電極２５０とを同時に焼成すると、難焼結性拘束層２６０によってセラミック基板の全体は、水平方向に無収縮焼成されて精密度を確保することができ、表面電極２５０は、その上下部に設けられた有機層２４０によって水平方向に自由に収縮されて微細パターンを具現することができる。
【００６１】
続いて、グラインディングやエッチングによって、前記難焼結性拘束層２６０を取り除いて、表面電極２５０が外部へ露出した多層セラミック基板２００を完成する。
【００６２】
また、図５に示すように、本発明の他の実施形態によれば、有機層３４０は、図２〜図４の表面電極だけではなく、無収縮セラミック基板の内部電極回路パターン３３０で微細パターンが要求される時にも適用されることができる。すなわち、セラミック積層体３１０の内部電極回路パターン３３０の形成時、同じ方法で電極回路パターン３３０の上下部に有機層３４０を形成してもよい。
【００６３】
前記内部電極回路パターン３３０に有機層３４０を形成する場合、該内部電極回路パターン３３０の全体に形成してもよく、一部のみに選択的に有機層３４０を形成してもよい。
【００６４】
前記内部電極回路パターン３３０に形成される有機層３４０は、前記表面電極に形成されることと同様に、溶液状態で内部電極回路パターン３３０が形成される位置のみにスクリーン印刷などの方法で塗布してもよく、フィルム形態で前記内部電極回路パターン３３０の全面に付着してもよい。
【００６５】
したがって、有機層を含む内部電極回路パターン３３０の設けられたセラミック積層体３１０を焼成すると、セラミック積層体３１０と内部電極回路パターン３３０とが有機層３４０によって分離されているため、セラミック積層体３１０は、無収縮焼成時に内部電極回路パターン３３０が水平方向に収縮焼成されて微細パターンを形成することができる。詳しくは、前記内部電極回路パターン３３０は、水平方向に約１０％以上収縮可能な特徴を有する。
【００６６】
以下、本発明の多層セラミック基板の製造方法について詳記する。
【００６７】
図６には、内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０に、難焼結性拘束層１６０を先に形成し、該セラミック積層体の無収縮焼成を行うと共に焼結過程で難焼結性拘束層１６０を取り除き、ここに有機層１４０及び表面電極１５０を順次に形成した後、該表面電極１５０を焼結して製造する方法が示されている。すなわち、セラミック積層体と表面電極とを個別に焼結する方法が示されている。
【００６８】
詳しくは、第１のステップは、内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０と難焼結性拘束層１６０用のグリーンシートとを製造した後、これらを熱圧着して一体化された積層体を製造する。難焼結性拘束層１６０は、前記セラミック積層体が厚さ方向だけに収縮が生じ、長さ及び幅方向には、収縮が生じないような無収縮工程で用いられる。
【００６９】
続いて、前記セラミック積層体１１０に含まれたバインダを取り除いて、前記一体化された積層体を焼結して無収縮セラミック積層体を製造する。この過程で、前記難焼結性拘束層１６０が除去される。
【００７０】
続いて、第２のステップが行われる。この第２のステップでは、前記焼結されたセラミック積層体１１０に有機層１４０を形成する。この有機層１４０は、フィルム形態で作って前記セラミック積層体の全面に付着してもよく、前記有機層形成材料を溶液状態で製造して後で形成される表面電極１５０のパターン領域のみにスクリーン印刷などの方法で塗布してもよい。
【００７１】
続いて、前記有機層１４０が形成した後、その上に表面電極１５０を形成して焼結する。前記表面電極１５０の焼結時、前記表面電極の下部に設けられた有機層１４０によって、前記表面電極１５０とセラミック積層体１１０とは接触されなくなり、該表面電極１５０は水平方向に自由に収縮して微細なパターンを形成する。前記表面電極１５０の焼結が完了すると、温度をさらに高めて前記有機層１４０を取り除く。
【００７２】
次に、図７を参照して、本発明の実施形態による多層セラミック積層体の製造方法について詳記する。内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０に、有機層１４０及び表面電極１５０の両方を形成した後、前記セラミック積層体１１０及び表面電極１５０を焼結する。
【００７３】
第１のステップは、内部電極回路パターン１３０の設けられたセラミック積層体１１０を製造する。
【００７４】
続いて、該セラミック積層体１１０の外部に有機層１４０を形成する。本発明の一実施形態によれば、前記有機層１４０は、前記セラミック積層体１１０の全面に形成するか、または後で形成される表面電極１５０のパターン位置のみに形成してもよい。望ましくは、セラミック積層体１１０と表面電極１５０との間の接触を防止するために、表面電極１５０のパターンを取り囲むことができる程度に形成する。
【００７５】
前記有機層１４０は、表面電極１５０が焼結される温度区間では残存し、前記セラミック積層体が焼結される温度区間では熱分解されて除去される。よって、前記有機層１４０は、表面電極１５０が焼結される温度で耐えることができる耐熱性付き材料からならなければならない。
【００７６】
続いて、前記有機層１４０上に表面電極１５０を形成する。この表面電極１５０は、前記有機層１４０が熱分解されないように表面電極１５０に用いられる金属粒子の大きさを１μｍ未満で調節し、前記表面電極１５０の温度を調節するのが望ましい。
【００７７】
最後に、前記セラミック積層体を焼結する。
【００７８】
一実施形態によれば、表面電極１５０の焼結時、該表面電極１５０の上部及び下部に設けられた有機層１４０によって、前記表面電極１５０とセラミック積層体１１０とは接触しないで分離された状態で維持される。よって、前記表面電極１５０は水平方向に自由に収縮が起きて微細なパターン形成が可能である。また、表面電極１５０の焼結が完了した後、セラミック積層体１１０の焼結時に前記有機層１４０は熱分解されて除去され、最後にセラミック積層体１１０の外部に表面電極１５０だけ残るようになる。
【００７９】
一実施形態によれば、多層セラミック基板の製造時に、前記セラミック積層体１１０の上部及び下部に難焼結性拘束層１６０を形成するステップをさらに含む。
【００８０】
前記難焼結性拘束層は、有機層及び表面電極の設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される。
【００８１】
一実施形態によれば、多層セラミック基板の製造方法は、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層を形成するステップをさらに含む。すなわち、表面電極のパターンだけではなく、内部電極回路パターンも水平方向に自由に収縮される。
【００８２】
本発明の一実施形態によれば、前記内部電極回路パターンの焼結時、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に設けられた有機層によって、前記内部電極回路パターンとセラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される。
【００８３】
＜実施例１＞
１）セラミック積層体の製作
【００８４】
ガラス-セラミック粉末１００重量％に、アクリル系バインダを１５重量％、分散剤を０．５重量％、及びトルエンとエタノールとの混合溶媒を添加した後、ボールミルを用いて分散した。こうして得たスラリをフィルタで濾過した後脱泡して、ドクターブレード法を用いて８０μｍ厚さのグリーンシートを成形した。このグリーンシートを一定な大きさで裁断し、所定の電極パターンをスクリーン印刷で形成した後、２０層を圧着積層して、一体化された未焼結多層セラミック積層体を製作した。
【００８５】
２）難焼結性拘束層用グリーンシートの製作
密度が３．９５ｇ／ｃｍ３で、平均粒径が４．０μｍであるＡｌ２Ｏ３粉末を使った。この粉末１００重量％に対して、アクリル系バインダ１５重量％、分散剤０．５重量％及びトルエンとエタノールとの混合溶媒を添加した後、ボールミルを用いて分散した。こうして得たスラリをフィルタで濾過した後脱泡し、ドクターブレード法を用いて１５０μｍ厚さのグリーンシートを成形した。
【００８６】
３）セラミック基板と拘束用グリーンシートとの接合
未焼結セラミック基板と同じ面積で裁断した１５０μｍ厚さの上記２）での難焼結性拘束層用グリーンシートを、上記１）での未焼結セラミック基板の両周面に各々２枚ずつ付着して、３００Ｋｇｆ／ｃｍ２、８５℃の条件で熱圧着して、一体化された積層体を製作した。
【００８７】
４）脱バインダ及び焼結
常温で有機物分解が行われる４２０℃までは、時間当り６０℃の速度で昇温させ、十分な脱バインダの時間を確保するために、４２０℃で２時間間維持した。脱バインダ期間後には、時間当り３００℃で昇温して焼成温度である８７０℃に到達させた後、８７０℃で３０分間維持して焼結が行われるようにした。焼結完了後、室温まで炉冷させて焼結体を得た。
【００８８】
５）有機層の形成
ポリイミドとポリビニールブチラール（ＰＶＢ）バインダとを７:３で混合し、有機溶剤であるジメチルアセトアミド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）と交ぜて、粘度３００ｃｐｓの溶液を製造した。この溶液をドクターブレード法を用いて厚さ１０μｍの高分子フィルムで各々成形した。
【００８９】
該製造された高分子フィルムを、前記セラミック積層体に熱圧着して有機層を形成した。
【００９０】
６）表面電極の塗布及び焼結
スクリーン印刷法で前記高分子フィルムの設けられたセラミック積層体上に１００μｍ幅の表面電極を塗布した。このセラミック積層体を４５０℃で３０分間保持して表面電極が焼結されるようにした。該表面電極焼結後、固着力の測定のためにめっきを実施して、最終の多層セラミック基板を製造した。
【００９１】
＜比較例１＞
実施例１で、高分子フィルムからなった有機層を形成するステップを備えなく多層セラミック基板を製造した。
【００９２】
＜実験例１＞
表面電極の線幅及び固着力の測定
【００９３】
実施例１及び比較例１から得られた焼結体から、表面電極の線幅及び固着力を測定した。固着力の測定のために、２５ｍｍ×２５ｍｍ大きさで切ったケプトンテープ（Ｋｅｐｔｏｎ Ｔａｐｅ）をパターンに接着した後、剥離して、パターンの浮びや破損などを評価して、その結果を下記＜表１＞に示した。
【００９４】
【表１】
【００９５】
＜表１＞から分かるように、高分子有機層が適用されない比較例１は、焼成過程で電極の水平方向への収縮が抑制され、焼成後に線幅が焼成前と同様な程度に維持された。
【００９６】
一方、実施例１では、表面電極とセラミック基板との間の高分子有機層によって、電極が水平方向に比較的自由に収縮し、焼成後に線幅が焼成前に比べて約１４〜１５％程度減少し、該高分子有機層による表面電極とセラミック基板との間の固着力の低下は現われなかった。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９８】
１１〜１９、１１０、２１０、３１０ セラミック積層体
３０、１３０、２３０ 内部電極回路パターン
３１ ビア
１４０、２４０ 有機層
１５０、２５０ 外部表面電極
６０、１６０、２６０ 難焼結性拘束層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体と、
前記セラミック積層体の外部に設けられた表面電極とを含み、
前記表面電極は、有機層を含む多層セラミック基板。
【請求項２】
前記有機層は、前記表面電極の上部及び下部に設けられる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項３】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される間に残存して前記セラミック積層体と表面電極とが接触されないようにし、前記セラミック積層体の焼結時、熱分解されて除去される請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項４】
前記表面電極は、水平方向に１０％以上収縮可能である請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項５】
前記セラミック積層体は、収縮されない無収縮セラミック積層体である請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項６】
前記有機層は、３５０〜５００℃で耐熱性付き材料で形成される請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項７】
前記材料は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイド、芳香族ポリサルフォン及びポリベンゾイミダゾールよりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項６に記載の多層セラミック基板。
【請求項８】
前記表面電極は、銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）の金属からなる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項９】
前記金属粒子の大きさは、１μｍ未満である請求項８に記載の多層セラミック基板。
【請求項１０】
前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層が設けられる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項１１】
前記有機層は、前記内部電極回路パターンが焼結される間に残存して前記セラミック積層体と内部電極回路パターンとが接触されないようにし、前記セラミック積層体の焼結時、熱分解されて除去される請求項１０に記載の多層セラミック基板。
【請求項１２】
前記内部電極回路パターンは、水平方向に１０％以上収縮可能である請求項１０に記載の多層セラミック基板。
【請求項１３】
前記セラミック積層体の上部及び下面には、難焼結性拘束層が設けられる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項１４】
内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体を製造するステップと、
前記セラミック積層体の外部に有機層を形成するステップと、
前記有機層上に表面電極を形成するステップと、
前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体を焼結するステップと
を含む無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１５】
前記セラミック積層体の焼結時、前記セラミック積層体と表面電極とが同時に焼結される請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１６】
前記表面電極の焼結時、前記表面電極の上部及び下部に設けられた有機層によって、前記表面電極と前記セラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される請求項１５に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１７】
前記内部電極回路パターンの上部及び下部に前記有機層を形成するステップを、さらに含む請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１８】
前記有機層は、前記表面電極及び前記内部電極回路パターンに形成されるかまたは前記表面電極及び前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の全面に形成される請求項１４または１７に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１９】
前記内部電極回路パターンの焼結時、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に設けられた有機層によって、前記内部電極回路パターンと前記セラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される請求項１７に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２０】
前記セラミック積層体の上部及び下部に難焼結性拘束層を形成するステップを、さらに含む請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２１】
前記難焼結性拘束層は、前記内部電極回路パターンの設けられた前記セラミック積層体の上部及び下部に形成されるかまたは前記有機層及び前記表面電極の設けられた前記セラミック積層体の上部及び下部に形成される請求項２０に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２２】
前記難焼結性拘束層が前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される場合、前記拘束層は、前記セラミック積層体と焼結されて該セラミック積層体の無収縮焼結を誘導する請求項２１に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２３】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される温度区間では残存し、前記セラミック積層体が焼結される温度区間では、熱分解されて除去される請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１】
内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体と、
前記セラミック積層体の外部に設けられた表面電極とを含み、
前記表面電極は、有機層を含む多層セラミック基板。
【請求項２】
前記有機層は、前記表面電極の上部及び下部に設けられる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項３】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される間に残存して前記セラミック積層体と表面電極とが接触されないようにし、前記セラミック積層体の焼結時、熱分解されて除去される請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項４】
前記表面電極は、水平方向に１０％以上収縮可能である請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項５】
前記セラミック積層体は、収縮されない無収縮セラミック積層体である請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項６】
前記有機層は、３５０〜５００℃で耐熱性付き材料で形成される請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項７】
前記材料は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイド、芳香族ポリサルフォン及びポリベンゾイミダゾールよりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項６に記載の多層セラミック基板。
【請求項８】
前記表面電極は、銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）の金属からなる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項９】
前記金属粒子の大きさは、１μｍ未満である請求項８に記載の多層セラミック基板。
【請求項１０】
前記内部電極回路パターンの上部及び下部に有機層が設けられる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項１１】
前記有機層は、前記内部電極回路パターンが焼結される間に残存して前記セラミック積層体と内部電極回路パターンとが接触されないようにし、前記セラミック積層体の焼結時、熱分解されて除去される請求項１０に記載の多層セラミック基板。
【請求項１２】
前記内部電極回路パターンは、水平方向に１０％以上収縮可能である請求項１０に記載の多層セラミック基板。
【請求項１３】
前記セラミック積層体の上部及び下面には、難焼結性拘束層が設けられる請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項１４】
内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体を製造するステップと、
前記セラミック積層体の外部に有機層を形成するステップと、
前記有機層上に表面電極を形成するステップと、
前記有機層及び前記表面電極の設けられたセラミック積層体を焼結するステップと
を含む無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１５】
前記セラミック積層体の焼結時、前記セラミック積層体と表面電極とが同時に焼結される請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１６】
前記表面電極の焼結時、前記表面電極の上部及び下部に設けられた有機層によって、前記表面電極と前記セラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される請求項１５に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１７】
前記内部電極回路パターンの上部及び下部に前記有機層を形成するステップを、さらに含む請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１８】
前記有機層は、前記表面電極及び前記内部電極回路パターンに形成されるかまたは前記表面電極及び前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の全面に形成される請求項１４または１７に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項１９】
前記内部電極回路パターンの焼結時、前記内部電極回路パターンの上部及び下部に設けられた有機層によって、前記内部電極回路パターンと前記セラミック積層体とは接触しないで分離された状態で維持される請求項１７に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２０】
前記セラミック積層体の上部及び下部に難焼結性拘束層を形成するステップを、さらに含む請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２１】
前記難焼結性拘束層は、前記内部電極回路パターンの設けられた前記セラミック積層体の上部及び下部に形成されるかまたは前記有機層及び前記表面電極の設けられた前記セラミック積層体の上部及び下部に形成される請求項２０に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２２】
前記難焼結性拘束層が前記内部電極回路パターンの設けられたセラミック積層体の上部及び下部に形成される場合、前記拘束層は、前記セラミック積層体と焼結されて該セラミック積層体の無収縮焼結を誘導する請求項２１に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項２３】
前記有機層は、前記表面電極が焼結される温度区間では残存し、前記セラミック積層体が焼結される温度区間では、熱分解されて除去される請求項１４に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８０９２７（Ｐ２０１３−８０９２７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２０１９２（Ｐ２０１２−２２０１９２）
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【出願人】（５１２２５５８０４）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (21)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１５０， Ｍａｅｙｅｏｎｇ−ｒｏ， Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ， Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【出願人】（５１２２５５８０４）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (21)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１５０， Ｍａｅｙｅｏｎｇ−ｒｏ， Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ， Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]