説明

無収縮セラミック基板及びその製造方法

【課題】本発明は、無収縮セラミック基板及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明による無収縮セラミック基板の製造方法は、セラミック積層体を用意する第1段階と、上記セラミック積層体に保護層を形成する第2段階と、上記保護層に金属パターンを形成する第3段階と、を含むことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無収縮セラミック基板及びその製造方法に関するもので、より詳細には、金属パターンの形成が容易な無収縮セラミック基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子機器の小型化に伴い、限定した空間で多様な機能を同時に行うことができ、多様な回路パターンを一体に具備することができる積層型基板に対する需要が増加している。
【0003】
一方、通常の印刷回路基板(Printed Circuit Board、 PCB)は、小型化が難しく、高周波領域における信号損失及び高温多湿な環境での信号信頼性が低下する。そのため、積層型基板としては、通常の印刷回路基板ではないセラミック基板が使用されている。
【0004】
セラミック基板の主成分は、低温同時焼成が可能なガラス(glass)が多量に含まれたセラミック組成物である。ここで、低温同時焼成セラミック(Low Temperature Co−fired Ceramic)基板は、収縮工法及び無収縮工法の2つの工法によって製作されることができる。しかしながら、収縮工法によるセラミック基板は、基板の寸法変形をもたらすため、通常的には無収縮工法によってセラミック基板を製造する。
【0005】
また、低温同時焼成セラミック基板は、低温焼成のために相当量のガラス成分を含有することから、セラミック基板に金属パターンを形成する過程において強酸または強塩基の化学溶液によって浸食されやすい。
【0006】
しかしながら、このようなガラス成分の浸食は、セラミック基板の強度及びセラミック基板と金属パターンとの接合力を低下させるため、強酸または強塩基溶液からセラミック基板のガラス成分を保護できる方法を講じる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、強酸または強塩基溶液によってセラミック基板の強度が低下することを防止し、セラミック基板に金属パターンが堅固に接合されるようにする無収縮セラミック基板及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法は、セラミック積層体を用意する第1段階と、上記セラミック積層体に保護層を形成する第2段階と、上記保護層に金属パターンを形成する第3段階と、を含むことができる。
【0009】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記保護層は、耐化学性に優れた成分を含むことができる。
【0010】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記保護層は、アルミナ成分を含むことができる。
【0011】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記金属パターンは、Cu、NiまたはAu成分を含むことができる。
【0012】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記保護層は、薄膜蒸着またはコーティングによって形成されることができる。
【0013】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記第3段階は、上記金属パターンの形成が容易なように上記保護層にシード層を形成する第3−1段階をさらに含むことができる。
【0014】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記シード層は、TiまたはCuであることができる。
【0015】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記シード層は、薄膜蒸着(sputtering)、イオン蒸着法またはドライプリンティング法によって形成されることができる。
【0016】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記第3段階は、上記シード層にPRパターンを形成する第3−2段階をさらに含むことができる。
【0017】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記第3段階は、上記PRパターンに金属パターンをめっきする第3−3段階をさらに含むことができる。
【0018】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記めっきパターンは、電解めっきまたは無電解めっきによって形成されることができる。
【0019】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記第3段階は、上記シード層及びPRパターンを除去する第3−4段階をさらに含むことができる。
【0020】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法において、上記第1段階は、セラミックグリーンシートを積層する第1−1段階と、上記セラミックグリーンシートにビア電極を形成する第1−2段階と、上記セラミックグリーンシートを焼成する第1−3段階と、を含むことができる。
【0021】
上記目的を達成するための本発明の一実施例による無収縮セラミック基板は、前述した製造方法によって製造されることができる。
【0022】
また、上記目的を達成するための本発明の一実施例による無収縮セラミック基板は、セラミック積層体と、上記セラミック積層体に形成される保護層と、上記保護層に形成される金属パターンと、を含むことができる。
【0023】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の上記保護層は、アルミナ成分を含むことができる。
【0024】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板は、上記保護層にシード層がさらに形成されることができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明は、セラミック積層体に強酸及び強塩基に強い保護層が形成されるため、セラミック積層体に金属パターンを形成する過程においてセラミック積層体が強酸または強塩基によって浸食されることを効果的に防止できる。
【0026】
従って、本発明によると、セラミック積層体に金属パターンが安定的に形成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法を示す図面である。
【図2】図1に示される製造方法によって製作された無収縮セラミック基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下では、本発明の好ましい実施例を添付の例示図面に基づいて詳細に説明する。
【0029】
以下で本発明を説明するにあたり、本発明の構成要素を称する用語はそれぞれの構成要素の機能を考慮し命名されたものであるため、本発明の技術的構成要素を限定する意味で理解されてはならない。
【0030】
図1は本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法を示す図面であり、図2は図1に示される製造方法によって製作された無収縮セラミック基板の断面図である。
【0031】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板の製造方法を説明する。
【0032】
本実施例による無収縮セラミック基板の製造方法は、セラミック積層体の形成段階と、セラミック積層体の焼成段階と、保護層の形成段階と、シード層の形成段階と、PRパターンの形成段階と、めっきパターンの形成段階と、エッチング段階と、を含むことができる。
【0033】
セラミック積層体の形成及び焼成段階
【0034】
本実施例によるセラミック積層体の形成段階は、複数のセラミックグリーンシートを積層する段階と、積層されたセラミックグリーンシートにビア電極を形成する段階と、積層されたセラミックグリーンシートの上部及び下部に拘束用シートを積層する段階と、セラミックグリーンシートを焼成加工する段階と、を含むことができ、このような段階が完了した以後に行われることができる。
【0035】
セラミックグリーンシートは800〜1000℃の焼成温度を有することができ、拘束用シートはそれより高い1500℃以上の焼成温度を有することができる。
【0036】
セラミックグリーンシートの焼成加工は、セラミックグリーンシートの焼成温度と同一温度範囲(800〜1000℃)で行われるか、またはそれより高い温度範囲で行われることができる。
【0037】
ビア電極は、セラミックグリーンシートにビアを形成し、ビアに伝導体を充填する方式で形成されることができる。
【0038】
ここで、ビア電極はAgまたはCuの単一成分からなることができる。または、AgとPbとの混合成分からなることができる。但し、無収縮セラミック基板の焼成温度及び電気的特性効率等を考慮する際、列挙された成分のうちAgをビア電極として用いることが好ましい。
【0039】
一方、添付の図面には6枚のセラミックグリーンシート12が積層されてセラミック積層体10を形成するように示されているが、それより少ないまたは多いセラミックグリーンシート12を積層してセラミック積層体10を形成することができる。
【0040】
保護層の形成段階
【0041】
本段階は、セラミック積層体10に耐化学性成分を含む保護層50を形成する段階であることができる。
【0042】
または、本段階は、セラミック積層体10のセラミックグリーンシート12より焼成温度が高いセラミック成分を含む保護層50を形成する段階であることができる。
【0043】
保護層50は、セラミック積層体10の両面(図1を基準にして上面及び下面)に全部形成されるか、または、セラミック積層体10の上面または下面のみに形成されることができる。
【0044】
さらに、保護層50は、セラミック積層体10の上面及び下面においてビア電極20を除外した部分のみに形成されることができる。これは、ビア電極20とシード層30との円滑な接合に有利であることができる。
【0045】
このため、保護層50の形成作業の際、ビア電極20には別途の保護膜(図示せず)が形成されることができる。この保護膜は、保護層50の形成作業が完了した以後に除去されることができる。
【0046】
または、保護層50をセラミック積層体10の一面に形成した後、ビア電極20に対応する部位のみをエッチングしてビア電極20が形成された部分を外部に露出させることができる。
【0047】
保護層50はアルミナ(Al)を含む単一成分からなることができる。
【0048】
または、保護層50は、アルミナ(Al)と異なる成分を含む混合成分からなることができる。例えば、アルミナ(Al)とガラスとを含む混合成分からなることができる。
【0049】
保護層50は、薄膜蒸着(sputtering)によって形成されることができる。
【0050】
または、保護層50は、PVD(Physical Vapor Deposition)の一種であるイオン蒸着法、ドライプリンティング法によって形成されることができる。
【0051】
または、保護層50は、PLD(Pulsed Laser Deposition)、エアロゾル蒸着等によっても形成されることができる。
【0052】
しかしながら、保護層50は、上に列挙された方法以外の方法によっても形成されることができる。
【0053】
例えば、保護層50は、アルミナ粉末またはガラス粉末を含む物質をセラミック積層体10に噴射してコーティングする方式で形成されることができる。
【0054】
このような方式でセラミック積層体10に保護層50が形成されると、焼成工程をさらに進行させることができる。
【0055】
または、セラミック積層体10を焼成する前段階において保護層50を形成し、セラミック積層体10及び保護層50を共に焼成することができる。
【0056】
セラミック積層体10及び保護層50の焼成工程は、800〜1200℃の温度範囲で行われることができる。即ち、保護層50は、セラミック積層体10の焼成温度範囲で加熱されることができる。
【0057】
ここで、保護層50の焼成温度は、セラミック積層体10の焼成温度範囲(800〜1200℃)より高い1500℃以上であるため、セラミック積層体10の焼成工程において変化しない。
【0058】
従って、保護層50の表面は、セラミック積層体10の表面と異なって均一した状態で維持されることができ、これによって、セラミック積層体10の表面を保護することができる。
【0059】
即ち、保護層50は、セラミック積層体10の内部に強酸または強塩基のエッチング液が流入されることを遮断してエッチング液によってセラミック積層体10が腐食されることを防止できる。
【0060】
シード層の形成段階
【0061】
本段階は、焼成加工されたセラミック積層体10の表面にシード層30を形成する段階であることができる。
【0062】
焼成加工されたセラミック積層体10の表面はセラミック材質であるため、金属材質からなるめっきパターン60が形成されにくいことがある。
【0063】
従って、セラミック積層体10にめっきパターン60を含む他の付加的な層が容易に付着されるようにセラミック積層体10にシード層30を形成することができる。
【0064】
シード層30はTiまたはCuの単一成分からなることができる。または、TiまたはCuを含む混合成分からなるか、または、Ti及びCuを全部含む混合成分からなることができる。
【0065】
このような成分を含むシード層30は、薄膜蒸着(sputtering)によって形成されることができる。
【0066】
さらに、シード層30は、PVD(Physical Vapor Deposition)の一種であるイオン蒸着法、ドライプリンティング法によって形成されることができる。または、PLD(Pulsed Laser Deposition)、エアロゾル蒸着等によっても形成されることができる。
【0067】
しかしながら、シード層30は、上に列挙された方法以外の方法によっても形成されることができる。
【0068】
例えば、シード層30は、TiまたはCuを含む液状物質をセラミック積層体10に噴射する方式で形成されることができる。
【0069】
PR(フォトレジスト)パターンの形成段階
【0070】
本段階は、シード層30にPRパターン40を形成する段階であることができ、シード層30の形成段階以後に行われることができる。ここで、PRパターン40は、紫外線によって硬化される材質で形成されることができる。例えば、PRパターン40は樹脂材質で形成されることができる。
【0071】
PRパターン40は、プリンティング、噴射、スクリーン印刷等の方法で形成されることができる。しかしながら、PRパターン40は列挙された方法によっても形成されることができる。
【0072】
シード層30にPRパターン40が形成されると、PRパターン40にマスクを形成し、PRパターン40の一部分を露光及び現象することができる。即ち、本段階ではビア電極20が形成された部分のみが露光するようにマスクを形成し、ビア電極20に形成されたPRパターン40を除去することができる。
【0073】
ここで、PRパターン40の除去は、ビア電極20に対応する部位のみに行われることができる。しかしながら、作業の便宜性を図るため、全部のビア電極20のPRパターン40が除去されることができる。
【0074】
めっきパターンの形成段階
【0075】
本段階は、シード層30にめっきパターン60を形成する段階であることができる。
【0076】
セラミック積層体10にシード層30が形成されると、セラミック積層体10の表面に異なる材質(特に、金属材質)が容易に付着されることができる。従って、本段階においては、このようなシード層30の特性を用いて欠陥部位にめっきパターン60を形成することができる。
【0077】
めっきパターン60は電解めっきまたは無電解めっきによって形成されることができる。
【0078】
めっきパターン60はNiの単一成分からなることができる。しかしながら、必要に応じて、Niを含む混合成分からなることができる。または、ビア電極20と異なる成分からなることができる。
【0079】
めっきパターン60は、Ni、Ni/Cu、Cuのうちいずれかの一つを主成分とする材質で形成されることができる。
【0080】
エッチング段階
【0081】
本段階はシード層30及びPRパターン40を除去する段階であることができる。
【0082】
無収縮セラミック基板100においてPRパターン40は不要な部分であるため、エッチング液によって除去されることができる。
【0083】
さらに、ビア電極20と金属パターン60との間に配置されたシード層30は、ビア電極20と金属パターン60との接着力を増進させる役割をするが、残りの部分に形成されたシード層30は、無収縮セラミック基板100において不要な部分であることができる。
【0084】
従って、本段階においては、これらの部分に形成されたシード層30も除去されることができる。
【0085】
また、シード層30を除去するためのエッチング液は、シード30の種類に応じて異なることができる。
【0086】
例えば、シード層30がTiの場合には強酸溶液を、シード層30がCuの場合には強塩基溶液をエッチング液として用いることができる。
【0087】
以下では、本発明による無収縮セラミック基板を説明する。
【0088】
本発明の一実施例による無収縮セラミック基板を図2を参照して説明する。
【0089】
本実施例による無収縮セラミック基板100は、セラミック積層体10と、ビア電極20と、保護層50と、シード層30と、PRパターン40と、めっきパターン60と、を含むことができる。
【0090】
セラミック積層体10は、複数のセラミックグリーンシート12を含むことができる。さらに、セラミック積層体10は、複数のセラミックグリーンシート12を上下方向(図2を基準とした方向である)に積層して形成されることができる。
【0091】
また、添付の図面には6枚のセラミックグリーンシート12が積層されてセラミック積層体10を形成するように示されているが、それより少ないまたは多いセラミックグリーンシート12を積層してセラミック積層体10を形成することができる。
【0092】
ビア電極20はセラミック積層体10に形成されることができる。ビア電極20は、セラミックグリーンシート12にビアを形成し、ビアに伝導体を充填する方式で形成されることができる。
【0093】
ここで、ビア電極20は、Ag、CuまたはAlの単一成分からなるか、または、Ag、CuまたはAlを含む混合成分からなることができる。または、Ag、Cu、Alのうち少なくとも二つ以上の成分を含む混合成分からなることができる。
【0094】
但し、無収縮セラミック基板の焼成温度及び無収縮セラミック基板の電気的特性効率等を考慮する際、列挙された成分のうちAgをビア電極20として用いることが好ましい。
【0095】
シード層30はTiまたはCuの単一成分からなるか、または、TiまたはCuを含む混合成分からなることができ、Ti及びCuを全部含む混合成分からなることができる。このように形成されたシード層30は、研磨段階で除去されることができる。
【0096】
PRパターン40はシード層30に形成されることができる。PRパターン40は紫外線によって硬化される材質で形成されることができ、研磨段階で除去されることができる。
【0097】
PRパターン40は、プリンティング、噴射、スクリーン印刷等の方法で形成されることができる。しかしながら、列挙された方法によっても形成されることができる。
【0098】
保護層50はセラミック積層体10の一面に形成されるか、または、セラミック積層体10の両面(図1を基準として上面及び下面)に全部形成されることができる。または、保護層50はセラミック積層体10の上面または下面のみに形成されることができる。
【0099】
保護層50は、セラミック積層体10の上面及び下面においてビア電極20を除外した部分のみに形成されることができる。これは、ビア電極20とシード層30との円滑な接合に有利であることができる。
【0100】
保護層50はアルミナ(Al)を含む単一成分からなることができる。または、アルミナ(Al)と異なる成分を含む混合成分からなることができる。例えば、アルミナ(Al)とガラスとを含む混合成分からなることができる。
【0101】
保護層50は、薄膜蒸着(sputtering)によって形成されるか、または、PVD(Physical Vapor Deposition)の一種であるイオン蒸着法、ドライプリンティング法によって形成されることができる。または、PLD(Pulsed Laser Deposition)、エアロゾル蒸着等によっても形成されることができる。
【0102】
しかしながら、保護層50は、上に列挙された方法以外の方法によっても形成されることができる。例えば、アルミナ粉末またはガラス粉末を含む物質をセラミック積層体10に噴射してコーティングする方式で形成されることができる。
【0103】
保護層50は、耐化学性特性を有することができ、セラミック積層体10の焼成温度(800〜1200℃)より高い焼成温度(1500℃以上)を有することができる。
【0104】
このような特性を有する保護層50は、セラミック積層体10の焼成過程においても変形されず、耐食性に優れるため、セラミック積層体10の表面がエッチング液によって腐食されることを効果的に遮断できる。
【0105】
めっきパターン60はビア電極20に形成されることができる。または、一部のビア電極20または全部のビア電極20に形成されることができる。このようなめっきパターン60は、電解めっきまたは無電解めっきによって形成されることができる。
【0106】
めっきパターン60はTi、NiまたはCrの単一成分からなることができる。しかしながら、必要に応じて、Ti、NiまたはCrを含む混合成分からなることができる。または、Ti、Ni、Crのうち少なくとも二つ以上を含む混合成分からなることができる。
【0107】
または、めっきパターン60は、ビア電極20と異なる成分からなることができる。
【0108】
例えば、ビア電極20がAgを主成分とする材質で形成された場合、めっきパターン60は、Ni、Ni/Cu、Cuのうちいずれか一つを主成分とする材質で形成されることができる。
【0109】
このように形成された無収縮セラミック基板100は、セラミック積層体10の表面に保護層50が形成されるため、焼成過程で発生したセラミック積層体10の欠陥が外部に露出すること及びエッチング液がセラミック積層体10の表面を腐食させることを効果的に遮断できる。
【0110】
本発明は以上で説明した実施例のみに限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、以下の特許請求の範囲に記載の技術的思想の要旨から外れない範囲内において、多様に変形して実施することができる。
【符号の説明】
【0111】
100 無収縮セラミック基板
10 セラミック積層体
12 (セラミック)グリーンシート
20 ビア電極
30 シード層
40 PRパターン
50 保護層
60 めっきパターン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミック積層体を用意する第1段階と、
前記セラミック積層体に保護層を形成する第2段階と、
前記保護層に金属パターンを形成する第3段階と
を含む、無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項2】
前記保護層は、耐化学性に優れた成分を含む、請求項1に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項3】
前記保護層は、アルミナ成分を含む、請求項2に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項4】
前記金属パターンは、Cu、NiまたはAu成分を含む、請求項1から3の何れか1項に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項5】
前記保護層は、薄膜蒸着またはコーティングによって形成される、請求項1から4の何れか1項に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項6】
前記第3段階は、前記金属パターンの形成が容易なように前記保護層にシード層を形成する第3−1段階をさらに含む、請求項1から5の何れか1項に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項7】
前記シード層は、TiまたはCuである、請求項6に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項8】
前記シード層は、薄膜蒸着(sputtering)、イオン蒸着法またはドライプリンティング法によって形成される、請求項6または7に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項9】
前記第3段階は、前記シード層にPRパターンを形成する第3−2段階をさらに含む、請求項6から8の何れか1項に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項10】
前記第3段階は、前記PRパターンに金属パターンをめっきする第3−3段階をさらに含む、請求項9に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項11】
前記めっきパターンは、電解めっきまたは無電解めっきによって形成される、請求項10に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項12】
前記第3段階は、前記シード層及びPRパターンを除去する第3−4段階をさらに含む、請求項9から11の何れか1項に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項13】
前記第1段階は、
セラミックグリーンシートを積層する第1−1段階と、
前記セラミックグリーンシートにビア電極を形成する第1−2段階と、
前記セラミックグリーンシートを焼成する第1−3段階と
を含む、請求項1から12のいずれか1項に記載の無収縮セラミック基板の製造方法。
【請求項14】
請求項1から13のいずれか一項に記載の製造方法によって製造される、無収縮セラミック基板。
【請求項15】
セラミック積層体と、
前記セラミック積層体に形成される保護層と、
前記保護層に形成される金属パターンと
を含む、無収縮セラミック基板。
【請求項16】
前記保護層は、アルミナ成分を含む、請求項15に記載の無収縮セラミック基板。
【請求項17】
前記保護層にはシード層がさらに形成される、請求項15または16に記載の無収縮セラミック基板。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−89942(P2013−89942A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−274513(P2011−274513)
【出願日】平成23年12月15日(2011.12.15)
【出願人】(594023722)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. (1,585)
【Fターム(参考)】