KR20070051684A

KR20070051684A - 복합 배선 기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070051684A
Application number: KR1020060110832A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 우에마츠; 도시노부 미야코시; 히사시 고부케
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-05-18
Also published as: TW200803684A; EP1786250B1; US20100018630A1; EP1786250A1; US20070108586A1; KR100875625B1

Abstract

세라믹 기판과 수지층을 조합한 복합 배선 기판에 있어서, 제조 공정의 간략화를 도모함과 동시에, 치수 정밀도나 평면도의 향상을 도모한다.

세라믹 기판(1)과, 세라믹 기판(1)의 적어도 한 면에 접하여 설치된 수지층(3)과, 수지층(3)을 관통하는 소결 금속 도체(6)를 갖는다. 복합 배선 기판을 제조하는 방법은, 수축 억제 효과를 갖는 시트에 형성한 관통공에 도전 페이스트를 충전하여 도체 형성용 시트를 얻는 공정과, 도체 형성용 시트와 기판용 그린 시트를 서로 중첩한 상태에서 소성하여, 표면에 소결 금속 도체를 갖는 세라믹 기판을 얻는 공정과, 세라믹 기판 표면으로부터 수축 억제 효과를 갖는 시트의 소성물을 제거하는 공정과, 세라믹 기판 표면에 수지층을 형성하는 공정을 갖는다. 수축 억제 효과를 갖는 시트로는 수축 억제용 그린 시트 또는 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용할 수 있다.

시트, 수축, 억제, 그린, 탄산, 칼슘, 도체, 소결, 금속, 복합, 배선, 도전, 페이스트, 소성, 세라믹, 수지

Description

복합 배선 기판 및 그 제조 방법{COMPOSITE WIRING BOARD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명을 적용한 복합 배선 기판의 일례를 도시한 개략 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 복합 배선 기판의 제조 방법의 일례를 설명하는 도면으로서, 기판용 그린 시트를 나타낸 개략 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시한 복합 배선 기판의 제조 방법의 일례를 설명하는 도면으로서, 도체 형성용 시트의 일례를 나타낸 개략 단면도이다.

도 4는 도체 형성용 시트의 다른 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 5는 도 1에 도시한 복합 배선 기판의 제조 방법의 일례를 설명하는 도면으로서, 도체 형성용 시트와 기판용 그린 시트의 적층 상태를 나타낸 개략 단면도이다.

도 6은 복합 배선 기판의 제조 방법의 일례를 설명하는 도면으로서, 수지층 형성 전의 세라믹 기판을 나타낸 개략 단면도이다.

도 7은 복합 배선 기판의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 도면으로서, 진공 라미네이트에 의한 맞붙임 공정을 나타낸 개략 단면도이다.

도 8은 복합 배선 기판의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 도면으로서, 가열 가압 장치에 의한 수지 경화 공정을 나타낸 개략 단면도이다.

도 9는 본 발명을 적용한 복합 배선 기판의 다른 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 10은 도 9에 도시한 복합 배선 기판을 제조하기 위한 도체 형성용 시트의 일례를 나타낸 개략 단면도이다.

도 11은 도 9에 도시한 복합 배선 기판을 제조하기 위한 도체 형성용 시트의 다른 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 12는 도 1에 도시한 복합 배선 기판의 제조 방법의 다른 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 13은 도 1에 도시한 복합 배선 기판의 제조 방법의 또 다른 예를 나타낸 개략 단면도이다.

<부호의 설명>

1 : 세라믹 기판 2 : 수지층

3 : 수지층 4 : 비아

5 : 내층 패턴 6 : 소결 금속 도체

11 : 기판용 그린 시트 12 : 지지체

13, 14 : 도전 페이스트 15 : 도체 형성용 시트

16 : 도체 형성용 시트 17 : 수축 억제효과를 갖는 시트

18 : 도전 페이스트 19 : 지지체

20 : 도전 패턴 41 : 진공 라미네이터 장치

42 : 가열 평판 43 : 실리콘 수지막

51 : 가압 챔버 61 : 도체 형성용 시트

62 : 지지체 63 : 수축 억제효과를 갖는 시트

64 : 도전 페이스트 71, 81, 82 : 도체 형성용 시트

83 : 수축 억제 효과를 갖는 시트

본 발명은 세라믹 기판과 상기 세라믹 기판의 적어도 한 면에 접하여 설치된 수지층을 갖는 복합 배선 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전자 기기 등의 분야에서는 전자 디바이스를 실장하기 위한 세라믹 기판이 널리 사용되며, 최근에는 전자 기기의 소형 경량화나 다기능화 등의 요망에 부응하여, 그리고 고신뢰성을 갖는 세라믹 기판으로서 다층 세라믹 기판이 제안되어, 실용화되고 있다. 다층 세라믹 기판은 복수의 세라믹층을 적층함으로써 구성되고, 각 세라믹층에 배선 도체나 전자 소자 등을 일체로 만들어넣음으로써, 회로 기판의 고밀도화가 가능해졌다.

한편, 전자 기기의 더 많은 고기능화나 고정밀화에 대한 요망이 높아지고 있으며, 이에 따라, 세라믹 배선 기판과 수지층을 조합한 복합 배선 기판에 주목이 집중되고 있다. 복합 배선 기판에서는, 표면에 수지층을 설치함으로써 표면 평활성이 대폭으로 개선될 것으로 기대되고 있다. 표면 평활성이 개선되는 결과, 배선의 더 많은 미세화가 실현되고, 나아가서는 반도체 등의 칩 부품의 실장성이 양호 해진다는 이점도 얻어진다.

이러한 복합 배선 기판에서는, 최외층의 수지층 표면의 배선 패턴과 내층 패턴 사이의 전기적 접속이나 세라믹 기판의 방열을 행할 목적으로, 수지층에 비아를 설치할 수 있다. 비아를 설치하는 방법으로는, 예컨대 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 비아 홀에의 도전성 수지의 충전이나 도금을 이용한 방법이 제안된 바 있다. 또한, 수지 프리프레그 시트에 비아 홀을 형성하고, 다음에, 도전 페이스트를 비아 홀 내에 충전하고, 이를 세라믹 다층 기판 상에 중첩하여 압착한 후 경화시키는 방법도 제안된 바 있다(특허 문헌 3 등 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2003-124435호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2004-253512호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 2003-188538호 공보

그런데, 배선 기판과 수지층의 복합화는 배선 기판의 다기능화나 소형화에 대응하는 하나의 수단으로서 유효하다고 생각되는데, 수지층에 비아 도체 등을 관통시키는 작업이 어렵고, 다양한 문제를 일으킨다. 예컨대, 특허 문헌 1, 2에 기재되는 방법에서는 세라믹 기판의 전면에 수지층을 형성한 후, 관통공(비아 홀)을 형성하고, 그 후에 도전성 수지의 충전 또는 도금을 행할 필요가 있어 공정 수가 매우 많아지게 된다. 또한, 수지층으로 인해 세라믹 기판의 전면이 가려지게 되기 때문에 관통공을 정확하게 형성하기 위한 정밀한 위치 정합이 필요해진다.

특허 문헌 3에 기재된 발명에 의하면, 수지층과 비아를 동시 형성할 수 있다 는 이점은 얻어지지만, 수지층에 의해 세라믹 기판의 전면이 가려지게 되기 때문에 세라믹 기판의 표층 도체나 내부 도체와 수지층의 비아의 접속 상태를 육안에 의해 확인하는 것이 불가능해진다. 결과적으로 매우 정밀한 위치 정합이 필요해지기 때문에 제조 공정의 번잡화로 이어지게 될 우려가 있다.

또한, 다층 세라믹 기판 등의 세라믹 기판에서는 소성 시의 수축에 기인하는 치수 정밀도나 평면도의 저하가 커다란 문제가 된다. 다층 세라믹 기판은 복수의 그린 시트를 적층하여 적층체를 형성한 후, 이를 소성함으로써 형성된다. 그리고, 상기 그린 시트는 소성 공정에서의 소결에 따라 수축하는데, 이 수축율이나 수축 방향은 기판 재료, 그린 시트의 조성, 제조 로트, 나아가서는 제조 조건 등에 따라 달라지게 된다. 이 수축 불균일로 인해 그린 시트의 수축에 의해 다층 세라믹 기판의 치수 정밀도나 평면도는 크게 저하되어, 최종적으로 얻어지는 다층 세라믹 기판에서는 예컨대 치수 정밀도는 0.5% 정도에 머물고 있다.

상기 수축 불균일은 구체적으로는 이하의 같은 다양한 문제를 일으킨다. 예컨대 내부 전극 인쇄용 스크린판은 기판 수축율을 역산하여 제작하여야 하는데, 전술한 기판 수축율의 변화에 의해 제조 로트에 따라 스크린판을 몇 번이고 다시 만들어야 하여 비경제적이다. 이에 더하여, 수축 오차를 미리 허용하도록 필요 이상으로 큰 면적의 전극을 형성해야 하여 배선의 고밀도화에도 방해가 된다. 또한, 다층 세라믹 기판 내에 대용량 콘덴서를 만들어 넣을 목적에서 기판 재료와 유전체 재료를 동시 소성하였을 때, 기판 재료와 유전체 재료에서 평면 방향의 수축율이 다르면, 유전체가 형성된 부분의 기판 표면에 움푹 팬 곳이 생겨 부품의 실장성이 악화된다. 나아가서는, 그린 시트에서는 막 제조 방향에 따라 폭 방향과 길이 방향의 수축율이 다르기 때문에 이것도 제조 상의 문제가 된다.

이와 같이 세라믹 기판의 치수 정밀도나 평면도가 저하하면 복합 배선 기판의 치수 정밀도나 평면도도 당연히 저하하기 때문에 개선책이 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 세라믹 기판과 수지층을 조합한 복합 배선 기판에 있어서, 제조 공정의 간략화를 도모함과 동시에, 치수 정밀도나 평면도의 향상을 도모하는 것이 가능한 복합 배선 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 복합 배선 기판은, 세라믹 기판과, 상기 세라믹 기판의 적어도 한 면에 접하여 설치된 수지층과, 상기 수지층을 관통하는 소결 금속 도체를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 복합 배선 기판의 제조 방법은, 수축 억제 효과를 갖는 시트에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 도전 페이스트를 충전하여 도체 형성용 시트를 얻는 공정과, 상기 도체 형성용 시트와 기판용 그린 시트를 서로 중첩한 상태에서 소성하여, 표면에 소결 금속 도체를 갖는 세라믹 기판을 얻는 공정과, 상기 세라믹 기판 표면으로부터 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트의 소성물을 제거하는 공정과, 상기 세라믹 기판 표면에 수지층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 복합 배선 기판의 수지층을 관통하는 소결 금속 도체와 세라 믹 기판을 동시 소성하여 형성하고, 그 후에 수지층을 형성하고, 소결 금속 도체를 비아 등으로 사용한다. 소결 금속 도체를 예컨대 수지층을 관통하는 비아로서 사용함으로써 수지층에 비아 형성용 관통공을 뚫는 공정이 불필요해진다. 또한, 소결 금속 도체가 층간 접속용 비아로서 기능하는 경우, 세라믹 기판의 표면 도체와 수지층의 비아(소결 금속 도체) 사이의 접속 상태를 육안에 의해 확인하는 것이 가능하며, 수지층에 비아 홀을 형성하기 위한 정밀한 위치 정합도 불필요해진다. 나아가서는, 수지층을 관통하는 소결 금속 도체를 위치 정합용 마크로서 사용할 수 있어, 예컨대 수지층 표면에 표층 도체를 형성할 때의 위치 정합이 용이해진다.

또한, 소결 금속 도체를 형성하기 위한 도체 형성용 시트로서, 수축 억제 효과를 갖는 시트를 이용하므로 소성 시의 기판용 그린 시트의 면 방향으로의 수축이 억제된다. 그 결과, 얻어지는 세라믹 기판에 있어서 면내 방향에서의 치수 정밀도나 평면도가 양호해지고, 이를 이용한 복합 배선 기판에 있어서도 치수 정밀도나 평면도는 양호해진다. 특히, 수축 억제 효과를 갖는 시트로서 수축 억제용 그린 시트를 사용한 경우, 치수 정밀도나 평면도를 개선하는 효과가 현저하게 얻어진다.

한편, 예컨대 일본 특허 공개 평 6-53655호 공보에서는 미소결 시트에 홀을 뚫고, 이 홀에 범프 형성용 도체를 충전하고, 이것을 그린 시트 상에 적층·가열하고 있는데, 단순히 세라믹 기판 상에 범프를 형성하는 것에만 착안하고 있으며, 세라믹 기판을 수지와 복합화하고, 나아가서는 도체를 관통시켜 예컨대 비아로서 사용하는 것 등에 대한 기재는 찾아볼 수 없다.

또한, 일본 특허 공개 2005-197663호 공보에서는 세라믹 기판을 제조한 후, 후막 부재를 충전한 미소결 시트를 적층하고, 가열함으로써 세라믹 기판 상에 도체나 절연체 등의 볼록부를 형성하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 소성을 2회(세라믹 기판을 제조하기 위한 소성 및 볼록부 형성용 가열) 행하여야 하여 공정 수의 증가를 초래한다는 문제를 수반한다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명을 적용한 복합 배선 기판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

<제1 실시 형태>

본 발명을 적용한 복합 배선 기판은 고주파 부품으로서 사용되기에 적합한 기판이다. 도 1에 도시한 복합 배선 기판은, 세라믹 기판(1)과 세라믹 기판(1)의 양면에 접하여 설치된 수지층(2, 3)을 구비하고 있다.

세라믹 기판(1)은, 예컨대 1000℃ 이하에서 저온 소성 가능한 유리 세라믹에 의해 구성되는 저온 소성(LTCC) 기판인 것이 바람직하다. 세라믹 기판(1)은 복수의 세라믹층(1a∼1e)이 적층 일체화된 다층 세라믹 기판으로서, 세라믹층 표면에 형성된 배선 패턴, 전극 패턴 등의 내층 패턴(5), 각 내층 패턴(5) 등을 관통하는 층간 접속용 또는 방열용의 비아(4) 등의 내부 도체가 만들어져 들어가 있다. 또한, 도시는 생략하였으나, 세라믹 기판(1)의 내부에는 인덕터나 캐패시터 등의 전자 소자가 만들어져 들어가 있어도 좋다. 세라믹 기판(1)을 구성하는 세라믹 재료로는 이러한 종류의 세라믹 기판에 사용되는 일반적인 세라믹 재료가 모두 사용 가능하다.

세라믹 기판(1)의 내부 도체는, 예컨대 소결 금속으로 이루어진다. 내부 도체 재료로는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 Ag, Pd, Au, Cu, Ni 등의 금속을 사용할 수 있다.

수지층(2, 3)은 수지 재료에 의해 구성되는 것이다. 수지 재료로는 시트상, 필름상 등으로 성형 가능한 수지 재료가 모두 사용 가능하다. 예컨대 수지 재료로는 열가소성 수지, 열경화성 수지의 쌍방이 사용 가능하고, 구체적으로는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 비닐벤질에테르 화합물 수지, 비스말레이미드트리아진 수지, 시아네이트에스테르계 수지, 폴리이미드, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르, 폴리페닐렌옥사이드, 액정 폴리머, 실리콘 수지, 불소계 수지 등이 있고, 이들을 단독 또는 복수 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 수지 재료로는 아크릴 고무, 에틸렌아크릴고무 등의 고무 재료나 고무 성분을 일부 포함하는 수지 재료이어도 좋다. 또한, 수지 재료 중에 세라믹스 등의 무기 필러가 함유된 것이어도 좋다.

수지층(2, 3)에는 수지층(2, 3)을 관통하여 소결 금속으로 이루어지는 소결 금속 도체(6)가 형성되어 있다. 소결 금속 도체(6)에 사용 가능한 재료로는 소결 상태의 금속이면 이러한 종류의 기판에 사용되는 금속을 모두 사용 가능하나, 예컨대 내부 도체와 마찬가지로, Ag, Pd, Au, Cu, Ni 등의 금속이나 합금 등을 사용할 수 있고, 그 중에서도 특히 Ag인 것이 바람직하다. 또한, 소결 금속 도체(6)는, 상기 금속을 90% 이상 포함함과 동시에, 산화물을 포함한다. 더욱이, 소결 금속 도체(6)는, 유리성분을 포함하여도 된다. 유리성분으로서는, PbO, SiO₂, B₂O₃, ZnO, 알칼리 토류 금속 산화물에서 선택되는 적어도 1종의 산화물을 주성분으로 하는 것을 들 수 있다. 다만, 산화물, 유리성분은 반드시 포함되지 않아도 된다.

소결 금속 도체(6)는 예컨대 기둥 형태로 형성되며, 수지층(2, 3)의 표층의 배선과 세라믹 기판(1)의 내부 도체를 층간 접속하는 층간 접속용 비아, 방열용 비아, 수지층(2, 3)의 표층 도체(도시 생략)를 형성할 때 등의 위치 정합용 마크 등의 기능을 부여할 수 있다. 소결 금속 도체(6)에는 층간 접속 비아, 방열용 비아, 위치 정합용 마크 등으로서 단독의 기능을 가지게 하여도 좋고, 예컨대 층간 접속 비아와 위치 정합용 마크의 기능을 모두 갖도록 하여도 좋다.

이 복합 배선 기판에 있어서는, 세라믹 배선 기판의 표면에 수지층을 설치함으로써 세라믹 기판 표면의 굴곡이나 요철을 저감하는 것이 가능해지며, 종래의 세라믹 기판에 비하여 표면 평활성이 대폭으로 개선된다. 예컨대, 통상의 세라믹 기판 표면에는 20μm∼50μm의 굴곡이 존재해 있는데, 세라믹 기판 표면에 수지층을 설치함으로써 이 표면의 굴곡을 거의 없앨 수 있다. 한편, 상기 굴곡은 기판 표면을 연마함으로써 평탄화하는 것도 가능한데, 수지층 표면은 세라믹 기판 표면에 비하여 연마하기 쉽다는 이점도 있다.

그리고, 수지층 형성에 의해 표면 평활성이 개선되는 결과, 예컨대 포토리소그래피 가공 가능한 Cu를 수지층 표면의 표층 도체로서 사용 가능해지기 때문에, 배선(표층 도체)의 더 많은 미세화가 실현된다. 표면 평활성의 향상은 포토리소그래피의 해상도를 상승시킬 수 있기 때문에, 배선의 더 많은 미세화에 기여한다. 예컨대, 세라믹 기판에 있어서는 굴곡의 존재로 인해 실현 곤란하였던 배선 피치 10μm∼80μm와 같은 협 피치화가 가능하며, 회로 기판의 보다 한층의 고밀도화가 실현된다. 나아가서는, 표면 평활성이 개선됨으로써 반도체 등의 칩 부품의 실장성이 양호해진다는 이점도 얻을 수 있다.

이하, 도 1에 도시한 복합 배선 기판의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 본 발명에서는 기판용 그린 시트의 면내 방향의 수축을 억제하여 두께 방향으로만 수축시키는 소위 무수축 소성 방법을 이용함으로써 세라믹 기판(1)을 제조함과 동시에, 수지층(2, 3)을 관통하는 비아 등의 도체를 세라믹 기판과 동시에 형성하는 데 커다란 특징점이 있다.

다층 구조의 세라믹 기판(1)을 제작하려면, 도 2에 도시한 바와 같이, 세라믹 기판(1)의 각 세라믹층(1a∼1e)을 구성하는 기판용 그린 시트(11a∼11e)를 준비한다. 기판용 그린 시트(11a∼11e)는 세라믹 분말과 유기 비히클을 혼합하여 얻어지는 슬러리 형태의 유전체 페이스트를 제작하고, 이것을 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 시트 등의 지지체(12) 상에 닥터 블레이드법 등에 의해 성막함으로써 형성한다. 상기 세라믹 분말이나 유기 비히클로는 공지의 것이 모두 사용 가능하다.

세라믹 기판(1)으로서 저온 소성 가능한 유리 세라믹 기판을 제작하는 경우에는, 상기 유전체 페이스트에 있어서, 세라믹 분말과 유리 분말을 병용한다. 이 때, 이들 유리 성분과 세라믹 성분은 목적으로 하는 비유전율이나 소성 온도에 기초하여 적당히 선택하면 된다.

상기 기판용 그린 시트(11a∼11e)에는 필요에 따라 내층 패턴(5)이나 내층 패턴(5) 등을 층간 접속하는 비아(4) 등의 내부 도체, 나아가서는 인덕터, 캐패시터 등의 전자 소자(도시 생략)를 만들어 넣어 둔다. 비아(4)는 상기 기판용 그린 시트(11a∼11e)의 소정의 위치에 관통공을 형성하고, 도전 페이스트(14)를 충전함으로써 형성된다. 또한, 내층 패턴(5)은 기판용 그린 시트(11)의 표면, 즉 지지체(12)와 반대측의 면에 도전 페이스트(13)를 스크린 인쇄 등에 의해 소정 형상으로 인쇄함으로써 형성된다.

상기 도전 페이스트는 Ag, Pd, Au, Cu, Ni 등의 각종 도전성 금속이나 합금으로 이루어지는 도전 재료와 유기 비히클을 혼련함으로써 조제되는 것이다. 유기 비히클은 바인더와 용제를 주요 성분으로 하는 것으로서, 상기 도전 재료와의 혼합비 등은 임의이지만, 통상은 바인더 1∼15 질량%, 용제가 10∼50 질량%가 되도록 도전 재료에 대하여 배합된다. 도전 페이스트에는 필요에 따라 각종 분산제나 가소제 등으로부터 선택되는 첨가물이 첨가되어도 좋다.

한편, 수축 억제 효과를 갖는 시트에 관통공을 형성하고, 이 관통공에 도전 페이스트를 충전함으로써 도체 형성용 시트를 준비한다. 도체 형성용 시트는 세라믹 기판(1)의 면내 방향의 수축을 억제함과 동시에, 세라믹 기판(1)의 표면에 소결 금속 도체(6)를 형성할 목적으로 사용하는 것이다. 수축 억제효과를 가지는 시트로서는, 기판용 그린 시트와 중합된 상태에서 소성 된 때 세라믹기판의 평면방향의 수축을 억제하는 것이 가능한 시트를 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로는, 소성온도에서 수축하지 않는 그린시트인 수축억제용 시트, 탄산칼슘(CaCO₃)을 포함하 는 시트, 산화지르코늄(지르코니아) 또는 산화알루미늄(알루미나)을 포함하는 시트 등을 사용할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도체형성용 시트(15,16)를 도시한다. 본 실시 형태에 있어서는, 도체형성용 시트(15,16)를 구성하는 수축 억제효과를 갖는 시트(17)로 하여, 수축 억제용 그린 시트를 사용한 경우를 예로 들어 설명한다. 수축 억제효과를 갖는 시트(17)의 수지층(2) 중의 소결 금속 도체(6)에 대응한 위치에 관통공을 각각 형성함과 동시에, 이들 관통공 내에 도전 페이스트(18)를 충전하여 도체 형성용 시트로 한다.

수축 억제용 그린 시트로서는, 예컨대, 석영, 크리스토발라이트 및 트리다이마이트로부터 선택되는 적어도 1종과, 소결 조제를 포함하는 시트를 사용할 수 있다. 수축 억제용 그린 시트가 소결 조제를 포함함으로써, 양면에 적층한 수축 억제용 그린 시트는 시트 형태로 소결되고, 소성 후에 세라믹 기판 표면으로부터 수축 억제용 그린 시트의 소성물을 시트 상태에서 박리할 수 있고, 상기 소성물을 떼내기가 용이해지게 된다. 수축 억제용 그린 시트가 소결 조제를 포함하지 않는 경우, 수축 억제용 그린 시트는 소성 공정에서 소결되지 않고, 기판 표면에서는 분말 상태로 존재하는데, 분말 상태이면 냉각 중에 입자가 움직일 수 있기 때문에 상 변태점에서 세라믹 기판과의 사이에 응력이 가해졌다 해도 이 응력이 완화될 수 있다. 이에 대하여, 소결 조제를 포함하는 수축 억제용 그린 시트를 사용함으로써 상기 문제를 회피할 수 있고, 그 결과, 전술한 바와 같이 소성물의 제거가 보다 훨씬 용이해진다.

소결 조제는 기판용 그린 시트의 소결 개시 온도 이하에서 연화되는데, 액상 을 생성하는 산화물 및 알칼리 금속 화합물로부터 선택되는 적어도 1종이다. 기판용 그린 시트의 소결 개시 온도 이하에서 연화하는 산화물을 사용한 경우에는 산화물이 연화함으로써 상기 조성물의 입자끼리가 결합하기 때문에 소결되게 된다. 기판용 그린 시트의 소결 개시 온도 이하에서 액상을 생성하는 산화물을 사용한 경우에는 산화물이 액상을 생성함으로써 상기 조성물의 입자 표면이 반응하고, 입자끼리가 결합하기 때문에 소결하게 된다. 이러한 산화물로는 특별히 한정되지 않으나, 규산 납 알루미늄 유리, 규산 납 알칼리 유리, 규산 납 알칼리 토류 유리, 붕규산 납 유리, 붕규산 알칼리 유리, 붕산 알루미늄 납 유리, 붕산 납 알칼리 유리, 붕산 납 알칼리 토류 유리, 붕산 납 아연 유리 등으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.

알칼리 금속 화합물에는 SiO₂의 소결의 진행을 촉진하는 효과가 있다. 따라서, 석영, 크리스토발라이트 및 트리다이마이트로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 조성물은 소결 조제로서 알칼리 금속 화합물을 첨가함으로써 소결하게 된다. 알칼리 금속 화합물로는 특별히 한정되지 않으나, 탄산 리튬, 탄산 칼륨, 탄산 나트륨, 산화 리튬, 산화 칼륨 등이 바람직하다.

또는, 상기 수축 억제용 시트로서, 세라믹 기판을 얻기 위해서 소성에 의해 소결되는 트리다이마이트와, 상기 소성에 의해 소결되지않는 산화물을 포함하는 시트도 사용할 수 있다.

기판용 그린 시트의 소성 과정에서 소결되는 트리다이마이트는 석영에 알칼 리 금속 화합물을 첨가하여 열처리를 하는 것 등에 의해 제작할 수 있다.

또한, 기판용 그린 시트의 소성 과정에서 소결하지 않는 산화물로는 특별히 한정되지 않으나, 석영, 용융 석영, 알루미나, 뮬라이트, 지르코니아 등이 적합하다.

트리다이마이트는 조성의 선택에 의해 소결 온도를 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 트리다이마이트는 소결함으로써 기판과의 경계에 응력을 발생시킨다. 단, 트리다이마이트는 열 팽창 계수가 크고 온도에 따라서는 열 팽창 계수가 40ppm/℃에 달하기도 한다. 따라서, 트리다이마이트를 포함하는 수축 억제용 그린 시트는 유리 세라믹 재료(약 3∼10ppm/℃)와의 열 팽창차가 지나치게 커지는 결과, 소결 전에 박리되어 버릴 수 있다. 이 문제를 방지하기 위하여, 세라믹 기판 재료의 소성 온도에서 소결하지 않는 산화물을 부가하여 열 팽창 계수를 조절하고, 소결 후에 시트 상태에서 자연스럽게 박리하도록 한다. 이에 따라, 세라믹 기판으로부터의 수축 억제용 그린 시트의 소성물을 떼내기가 용이해져 초음파 세정 등은 불필요해진다. 한편, 이 경우의 소성의 모습은 앞에서 설명한 석영, 크리스토발라이트 및 트리다이마이트로부터 선택되는 적어도 1종에 소결 조제를 첨가한 것과 동일한 현상이 일어난 것으로 사료된다.

도체 형성용 시트(15, 16)를 제작하려면, 먼저 수축 억제효과를 갖는 시트(17)를 준비한다. 수축 억제효과를 갖는 시트(17)는 앞에서 설명한 바와 같이 석영, 크리스토발라이트 및 트리다이마이트로부터 선택되는 적어도 1종과, 소결 조제를 포함하는 조성물, 또는 세라믹 기판을 얻기 위한 소성에 의해 소결되는 트리다 이마이트와, 상기 소성에 의해 소결하지 않는 산화물을 포함하는 조성물과, 유기 비히클을 혼합하여 슬러리 형태의 페이스트를 제작하고, 이것을 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 시트 등의 지지체(19) 상에 닥터 블레이드법 등에 의해 시트 형태로 성막함으로써 얻어진다.

다음에, 수축 억제효과를 갖는 시트(17)에 소결 금속 도체(6)에 대응한 형상의 관통공을 설치한다. 관통공을 설치할 때의 가공 방법에 대해서는 특별히 제한되지 않으나, 예컨대 금형에 의한 프레스, 펀칭 가공이나 레이저 가공 등을 들 수 있다.

다음, 관통공에 도전 페이스트(18)를 충전한다. 도전 페이스트를 충전하는 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 스크린 인쇄 등의 인쇄법 등을 들 수 있다. 도전 페이스트로는 세라믹 기판(1)의 내부 도체 패턴의 형성에 사용한 도전 페이스트와 동일한 것을 사용할 수 있다. 관통공에 도전 페이스트(18)를 충전함으로써 도 3에 도시한 도체 형성용 시트(15)가 얻어진다. 더욱이, 인쇄면에 도전 페이스트를 소정 형상으로 인쇄함으로써 도 4에 도시한 도체 형성용 시트(16)가 얻어진다. 도체 형성용 시트(16)의 표면에 인쇄된 도전 패턴(20)은 세라믹층(1e)의 최표면의 도체가 된다.

다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 평탄한 대(T) 상에 얻어진 도체 형성용 시트(15), 기판용 그린 시트(11a∼11e), 도체 형성용 시트(16)를 차례대로 적층함으로써, 도체 형성용 시트와 기판용 그린 시트를 서로 중첩한다. 이 때, 지지체로부터 박리한 기판용 그린 시트(11a∼11e), 도체 형성용 시트(15, 16)는 각각 인쇄면 이 아래를 향하도록 적층한다. 이들을 서로 중첩한 후, 가압을 하여도 된다.

그리고, 도체 형성용 시트(15), 기판용 그린 시트(11a∼11e), 도체 형성용 시트(16)의 적층체를 소성한다. 소성 분위기로는 예컨대 산화 분위기, 환원 분위기 등을 사용할 수 있고, 구체적으로는 대기를 사용하면 된다. 도체 형성용 시트(15, 16)를 구성하는 수축 억제효과를 갖는 시트(17)의 작용에 의해 소성 시의 기판용 그린 시트(11)의 면내 방향에서의 수축이 억제되고, 두께 방향으로만 수축하는 결과, 얻어지는 세라믹 기판(1)에 있어서 예컨대 ±1% 이하의 수축율이 실현된다. 이 때의 치수 정밀도는 0.1% 이하로서 매우 양호한 것이다. 그리고, 보다 수축율을 최적화함으로써 0.05% 이하의 더욱 뛰어난 치수 정밀도를 확보할 수 있다.

또한, 소성을 행함으로써 도체 형성용 시트(15, 16)에 유지된 도전 페이스트(18)가 세라믹 기판(1)의 표면에 부착됨과 동시에, 도전 페이스트(18) 중의 금속의 소결 반응이 진행한다. 소성 후, 도체 형성용 시트(15, 16)를 구성하는 수축 억제효과를 갖는 시트(17)의 소성물은 세라믹 기판(1)과의 선 팽창 계수와의 차이 등에 기인하여 박리하기 쉬운 상태로 되어 있는데, 이미 시트 형태로 박리되어 있으므로 이를 제거한다. 이에 따라, 도체 형성용 시트(15,16)에 충전된 도전 페이스트(18)(소결 금속 도체(6)) 및 도체 형성용 시트(16) 표면의 도전 패턴(20)이 세라믹 기판(1) 측에 전사된 형태가 되고, 도 6에 도시한 바와 같은 소결 금속 도체(6)를 표면에 구비하는 세라믹 기판(1)이 얻어진다.

도 6에 도시한 세라믹 기판(1)의 표면에 수지층(2, 3)을 형성함으로써 도 1에 도시한 복합 배선 기판이 얻어진다. 세라믹 기판(1)과 수지층(2, 3)을 복합화 하는 방법으로는 프레스 등도 생각할 수 있는데, 세라믹 기판의 파손이 문제가 되기 쉽다. 따라서, 세라믹 기판의 파손을 방지하면서 복합 배선 기판에 있어서 고도의 표면 평활성을 달성하기 위해서는 이하와 같은 진공 라미네이트를 이용한 맞붙임을 행하는 것이 바람직하다.

먼저, 세라믹 기판(1)의 양측에 수지층(2, 3)이 될 수지 시트를 맞붙인다. 본 실시 형태에서는 이 맞붙임에 예컨대 도 7에 도시한 바와 같은 진공 라미네이터 장치(41)를 이용한 진공 라미네이트를 이용하는 점에 특징이 있다. 이 진공 라미네이터 장치(41)는 예컨대 히터가 내장된 가열 평판(42)과 가열 평판(42)의 하방에 배치한 실리콘 수지막(43)을 기본적으로 구비하고, 이들이 내부 공간을 감압 가능한 금형(도시하지 않음) 내에 수용된 것이다.

상기 진공 라미네이터 장치(41)를 이용하여 수지층의 형성을 하려면, 먼저 도 7(a)에 도시한 바와 같이, 금형(도시 생략)을 개방한 상태에서 세라믹 기판(1)의 양측(최외층)에 한 쌍의 수지 시트(31)를 배치함과 동시에, 이들을 가열 평판(42)과 실리콘 수지막(43) 사이에 배치한다.

다음, 금형을 닫고, 도 7(b)에 도시한 바와 같이 가열 평판(42)과 실리콘 수지막(43) 사이의 공기를 배기하여 금형 내를 감압함과 동시에, 실리콘 수지막(43)의 하방으로부터 가열 압축 공기를 공급하여 실리콘 수지막(43)을 부풀게 하고, 수지 시트(31), 세라믹 기판(1) 및 수지 시트(31)로 이루어지는 적층체를 가열 평판(42) 측으로 밀어붙인다. 진공 라미네이트에 의한 맞붙임의 조건은, 예컨대 온도를 80℃∼120℃, 압력을 0.1MPa∼0.8MPa, 가압 시간을 30초∼120초로 할 수 있다. 이에 따라, 세라믹 기판(1)과 수지 시트(31)가 밀착되고, 세라믹 기판(1)에 대하여 수지 시트(31)가 붙여지게 된다. 이 때, 소결 금속 도체(6)의 높이와 수지 시트(31)의 두께를 적절하게 설정함으로써 세라믹 기판(1)의 표면에 형성된 소결 금속 도체(6)는 수지 시트(31)의 수지 재료를 관통한다. 한편, 진공 라미네이터 장치 자체는 예컨대 일본 특허 공개 평 11-320682호 공보 등에 기재되어 있는데, 세라믹층과 수지층 간 복합 배선 기판에 적용한 예는 존재하지 않는다.

이상과 같이 진공 라미네이트를 이용함으로써 예컨대 진공 프레스 등에 비하여 적절한 저압에서의 균일 가압이 가능해지고, 세라믹 기판(1)의 파손을 초래하지 않고 세라믹 기판(1)과 수지 시트(31)의 맞붙임을 실현할 수 있다. 또한, 수지 시트(31) 및 세라믹 기판(1)으로 이루어지는 적층체의 측면은 실리콘 수지막(43)을 통하여 가압되므로, 적층체 측면으로부터의 수지의 유출을 방지하고, 최종적으로 얻어지는 복합 세라믹 기판에 있어서 두께 불균일의 저감이나 표면 평활성의 향상을 실현할 수 있다. 나아가서는, 진공 라미네이트를 이용함으로써 세라믹 기판(1)과 수지층(2, 3) 사이의 계면에 있어서 기포를 포함하는 것에 기인하는 밀착 불량 등의 문제의 발생을 억제할 수 있다.

한편, 예컨대 일본 특허 공개 평 11-266080호 공보에서는 유리 에폭시 동박 적층판에의 절연 수지 필름의 맞붙임에 진공 라미네이트를 적용하고 있는데, 세라믹 기판에 대해서는 일절 언급되어 있지 않다. 또한, 일본 특허 공개 평 11-266080호 공보에 기재되는 라미네이트 장치는 복수의 롤 사이를 통과시킴으로써 라미네이트를 행하는 것인데, 이러한 방식의 라미네이트를 세라믹 기판에 적용하면 세라믹 기판이 파손하여, 복합 세라믹 기판의 제작도 불가능하다. 이에 대하여, 본 발명에서는 세라믹 기판을 대상으로 하여 예컨대 도 7에 도시한 바와 같은 방식의 진공 라미네이트를 이용함으로써 세라믹 기판의 결점인 파손의 문제를 해소하면서 세라믹 기판과 수지층의 복합화를 실현할 수 있는 것이다.

수지층의 형성에 사용되는 수지 시트(31)는 수지 분말과 유기 비히클을 혼합하여 얻어지는 슬러리 형태의 수지 페이스트를 제작하고, 이것을 지지체 상에 닥터 블레이드법 등에 의해 도포하고 건조시킨 것이다. 지지체 상에 성막된 수지 재료는 맞붙임 시에 충분한 유동성을 갖는 상태로 하는 것이 바람직하며, 예컨대 반경화 상태(B 스테이지 상태)로 한다. 수지 재료로서 열경화성 수지를 사용하는 경우에는 열처리를 실시함으로써 상기 반경화 상태로 한다. 수지 재료를 반경화 상태로 함으로써, 수지 시트(31)를 세라믹 기판(1)에 맞붙일 때, 세라믹 기판(1)의 표면에의 밀착성이 향상됨과 동시에, 소결 금속 도체(6)에 기인하는 요철간의 충전성이 향상되고, 최종적으로 얻어지는 복합 배선 기판에 있어서 표면 평활성의 더 많은 향상이 실현된다.

수지 시트(31)에 있어서 수지 재료의 막두께는 세라믹 기판의 표면 상태 등에 따라 적당히 설정하면 되는데, 적어도 세라믹 기판의 표면의 굴곡이나 요철의 높이 이상의 두께가 필요하며, 예컨대 10μm∼100μm로 한다.

수지 시트(31)를 구성하는 지지체로는, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지 필름이나 동박 등의 금속 박을 사용할 수 있다.

상기한 바와 같은 진공 라미네이트에 의해 맞붙임을 행하는 경우, 파손 방지 효과를 효과적으로 얻는 관점에서 세라믹 기판(1)은 기판 면적에 대하여 두께가 얇은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 세라믹 기판의 면적을 s(mm²)라 하고, 두께를 t(mm)라 하였을 때, s/t가 10000∼250000인 세라믹 기판을 세라믹 기판(1)으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 하회 하면, 즉 기판 면적에 대하여 두께가 커지면 세라믹 기판의 파손이 문제가 되지 않게 된다. 반대로, 상기 범위를 상회하는 경우, 즉 기판 면적에 대하여 두께가 너무 얇으면 파손 방지 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다.

한편, 수지 시트의 맞붙임 공정에 앞서, 세라믹 기판(1)에 표면 처리를 행하여도 좋다. 예컨대, 세라믹 기판(1)의 표면에 수지 시트를 맞붙이기 전에 세라믹 기판(1)의 표면을 실란 커플링재로 처리함으로써 수지 재료와 세라믹 기판을 맞붙임에 있어 친화성을 향상시키고, 세라믹 기판(1)과 수지층(2, 3) 사이의 접착성을 향상시킬 수 있다.

상기 맞붙임을 행한 후, 수지 시트(31)를 구성하는 수지 재료를 경화시킨다. 예컨대 수지층이 열경화성 수지에 의해 형성되어 있는 경우, 진공 라미네이터 장치(41)에 의한 수지 시트(31)의 맞붙임 후, 같은 진공 라미네이터 장치(41)로 계속하여 가열 및 가압을 행하면 좋다. 이에 따라, 수지 재료의 경화를 행할 수 있고, 세라믹 기판(1)의 표면에 수지층(2, 3)이 형성된다.

진공 라미네이터 장치(41)를 이용하는 경우의 경화 조건은 수지층(수지 시트의 수지 재료)의 종류에 따라 적당히 설정할 필요가 있는데, 예컨대 온도를 150℃ ∼180℃로 한다. 또한, 경화 시의 압력은 0.1MPa∼0.8MPa로 하면 좋다. 가압에 필요한 시간은 수지층의 종류에 따라 변동하는데, 1시간∼10시간 정도이다.

이상과 같은 제조 방법에 의해 세라믹 기판(1)의 표면에 수지층(2, 3)이 형성되고, 도 1에 도시한 바와 같은 복합 배선 기판이 얻어진다.

한편, 수지층(2,3)을 형성한 후, 소결 금속 도체(6)가 수지층(2,3)을 관통하고 있지 않은 경우 등에는 수지층(2, 3)의 표면을 연삭함으로써 소결 금속 도체(6)의 일부를 수지층(2,3)의 표면에 노출시키도록 하여도 좋다.

또한, 필요에 따라 수지층(2, 3)의 표면에 표층 도체를 형성하여도 좋다. 표층 도체를 형성하는 방법으로는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 Cu 도금 등을 행한 후, 포토리소그래피 기술과 식각 등에 의해 Cu 등을 소정 형상으로 가공함으로써 형성할 수 있다. 또한, 수지 시트(31)의 지지체로서 PET 필름 등의 수지 필름을 사용한 경우에는, 해당 수지 필름을 박리한 후에 표층 도체를 형성하면 좋다. 한편, 상기 지지체로서 Cu 박 등의 금속 박을 사용한 경우에는, 포토리소그래피 기술과 식각 등에 의해 해당 금속 박을 패터닝함으로써 표층 도체를 형성할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 세라믹 기판(1)의 표면에 예컨대 기둥형의 소결 금속 도체(6)를 형성한 후, 소결 금속 도체(6)가 관통하도록 수지층(2, 3)을 형성함으로써 수지층(2, 3)에 층간 접속 비아나 방열용 비아를 형성할 목적으로 관통공을 뚫는 공정이 불필요해진다. 따라서, 공정이 간략해짐과 동시에, 관통공을 형성할 때의 정밀한 위치 정합이 불필요해진다. 또한, 소결 금속 도체(6)는 수지층(2, 3)의 표면에 표층 도체를 형성할 때 등의 위치 정합용 마 크로서 이용할 수도 있다. 따라서, 보다 정밀한 복합 배선 기판을 용이하게 제조할 수 있다.

또한 이상과 같은 제조 방법에 있어서는, 저압에서 등방적인 가열 및 가압이 가능한 진공 라미네이트를 이용함으로써 세라믹 기판의 파손을 초래하지 않고 세라믹 기판과 수지 시트의 맞붙임이 실현되고, 결과적으로 파손이 없는 복합 배선 기판이 제작된다. 이 때, 평판에 의한 프레스로 발생하는 복합 배선 기판 단면으로부터의 수지의 유출이 방지되고, 두께 불균일이 작은 복합 배선 기판이 얻어진다. 더욱이, 비교적 두께가 두꺼운 수지 시트를 적층함으로써 세라믹 기판의 표면의 요철이나 굴곡이 평탄해지고, 수지층 표면에 있어서 뛰어난 평활성이 실현된다.

그런데, 상기 복합 배선 기판을 제조함에 있어서, 수지 경화 공정은 가열 분위기를 매체로 하여 가압하면서 행하는 것이 바람직하다. 가열 분위기를 매체로 하여 가압하면서 수지 경화를 행하려면, 세라믹 기판(1)에 수지 시트(31)를 붙인 후의 적층체를 진공 라미네이터 장치(41)로부터 꺼내고, 도 8에 도시한 바와 같은 가열 가압 장치를 이용하여 수지 재료의 경화를 행한다.

가열 가압 장치는 가압 챔버(51)를 구비하며, 가열 분위기를 매체로 하여 대상물에 대하여 등방적으로 압력을 가할 수 있다. 진공 라미네이터 장치(41)로부터 꺼낸 수지 시트(31) 및 세라믹 기판(1)의 적층체를 상기 가압 챔버(51) 내에 수용하고, 가압 챔버(51) 내를 가열함과 동시에, 가압 챔버(51) 내의 압력을 높인다. 가열 분위기를 매체로 하여 가압함으로써 수지 재료 중에 존재하는 휘발 성분이나 기포를 눌러 찌그러뜨리면서 경화가 진행되기 때문에, 수지층(2, 3)의 팽창 등을 방지하고, 복합 배선 기판의 표면 평활성을 더욱 양호하게 할 수 있다. 또한, 가압 챔버(51) 내에서 가열 분위기를 매체로 하여 가압함으로써 수지 재료의 경화 속도를 올릴 수 있기 때문에, 수지 재료의 경화에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 경화에 필요한 시간은 수지층(2, 3)의 종류에 따라 변동하는데, 예컨대 1시간∼3시간 정도의 단시간이면 되며, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

가열 가압 장치에 의한 경화 조건은 수지층(2, 3) 등의 종류에 따라 적당히 설정하면 되는데, 예컨대 온도 150℃∼250℃로 한다. 그 때의 압력은 0.1MPa∼1. 5MPa 정도로 하면 좋다. 또한, 분위기는 공기, 질소, 이들의 혼합 가스 등 이러한 종류의 가열 및 가압에 사용되는 일반적인 가스가 모두 사용 가능하다.

수지 조성물을 경화시킬 때 가열 분위기를 매체로 하여 가압하는 기술로는, 예컨대 일본 특허 공개 2003-277479호 공보 등에 기재되는 바와 같이 알려진 기술이긴 하지만, 상기 특허 문헌에서는 예컨대 동박이나 알루미늄판, 스테인레스판 등의 금속 재료와 수지 조성물의 복합화를 상정하고 있으며, 세라믹 기판의 이용은 전혀 상정 밖이다. 세라믹 기판과 수지층의 특수한 조합의 복합 배선 기판을 제조함에 있어서는, 먼저 진공 라미네이트에 의해 맞붙임을 행하고, 다음, 가열 분위기를 매체로 하여 가압하여 경화를 행하는 것이 중요하다.

한편, 전술한 설명에 있어서, 가열 분위기를 매체로 한 가압은 필수는 아니며, 상압 하의 가열 분위기 중에서 수지 재료의 경화를 행한 경우에도 경화 시간의 단축을 도모할 수 있다. 단, 수지 재료의 충전성을 높이는 관점에서 가압도 병용하는 것이 바람직하다. 가압하지 않고 가열 분위기에 의해서만 수지 재료의 경화 를 행할 때에는 클린 오븐이나 열풍 건조기 등을 사용할 수 있다.

<제2 실시 형태>

그런데, 전술한 제1 실시 형태에서는 세라믹 기판(1)의 표면에 높이가 같은 기둥형의 소결 금속 도체(6)를 형성하고 있으나, 본 발명의 복합 배선 기판은 도 9에 도시한 바와 같이, 세라믹 기판(1)의 표면에 높이가 다른 소결 금속 도체(6a∼6c)를 형성하여도 된다. 이하, 제2 실시 형태의 복합 배선 기판 및 그 제조 방법에 대하여 설명하는데, 제1 실시 형태와 중복되는 부분의 설명은 생략한다. 한편, 도 9에서는 세라믹 기판(1)의 내부 도체를 생략하였다.

제2 실시 형태의 복합 배선 기판은 소결 금속 도체(6)로서 수지층(3)을 관통하는 기둥형의 소결 금속 도체(6c) 이외에, 기둥형의 소결 금속 도체(6c)와 세라믹 기판(1)의 표면으로부터의 높이가 다른 소결 금속 도체(6a, 6b)를 갖는다. 예컨대 도 9에서는, 가장 높이가 낮은 소결 금속 도체(6a)와, 소결 금속 도체(6a)보다 높이가 높은 소결 금속 도체(6b)와, 상기 소결 금속 도체(6a, 6b)보다 높고, 수지층(3)을 관통하는 기둥형의 소결 금속 도체(6c)의 세 종류의 소결 금속 도체(6)가 형성되어 있다. 소결 금속 도체(6)의 높이는 소결 금속 도체에 부여하는 기능 등에 따라 적당히 설정하면 되며, 예컨대 5μm∼200μm의 범위 내에서 설정할 수 있다. 한편, 본 발명에서 “소결 금속 도체의 높이가 다른”이란 제조 공정에 기인하는 불균일 정도의 경미한 높이 차는 포함시키지 않는 것을 의미한다.

도 10은 서로 높이가 다른 소결 금속 도체(6a∼6c)를 형성하기 위한 도체 형성용 시트(61)이다. 도체 형성용 시트(61)는 지지체(62) 상에 수축 억제 효과를 갖는 시트(63)로서 예를 들면, 수축 억제용 그린 시트를 성막한 후, 수축 억제효과를 갖는 시트(63)의 수지층(3)을 관통하는 소결 금속 도체(6c)에 대응한 위치에 관통공을 형성함과 동시에, 관통공 내에 도전 페이스트(64c)를 충전함으로써 얻어진다. 도전 페이스트를 충전하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 스크린 인쇄 등을 들 수 있다.

또한, 도체 형성용 시트(61)에서는 수지층(3)을 관통하지 않는 소결 금속 도체(6a, 6b)에 대응하는 도전 페이스트(64a, 64b)가 수축 억제효과를 갖는 시트(63) 표면에 유지되어 있다. 도전 페이스트(64a, 64b)는 스크린 인쇄 등의 인쇄에 의해 소정의 패턴으로 형성되고, 도전 페이스트(64a, 64b)의 높이는 중첩 인쇄함으로써 제어된다.

도 9에 도시한 복합 배선 기판을 제작할 때에는 기판용 그린 시트(11a∼11e)와 도 10에 도시한 도체 형성용 시트(61)를 서로 중첩하여 배치한다. 이 때, 도체 형성용 시트(61)의 인쇄면, 즉 도체 형성용 시트(61)의 표면에 유지된 도전 페이스트(64a, 64b)가 기판용 그린 시트(11e)에 접하도록 이들을 적층한다. 한편, 제2 실시 형태에서는 세라믹 기판(1)의 한 면에만 소결 금속 도체(6a∼6c)를 형성하므로, 기판용 그린 시트(11a∼11e)의 도체 형성용 시트(61)가 접하는 측과 반대측에는 도전 페이스트가 충전되지 않은 수축 억제용 그린 시트를 배치한다. 그런 다음 소성하고, 수축 억제용 그린 시트의 소성물을 제거함으로써, 높이가 다른 복수 종류의 소결 금속 도체(6a∼6c)가 세라믹 기판(1)의 표면에 형성된다.

그리고, 세라믹 기판(1)의 표면에 수지층(2, 3)을 형성함으로써 도 9에 도시 한 복합 배선 기판이 얻어진다.

제2 실시 형태의 복합 배선 기판은 소결 금속 도체(6)로서 수지층(2)을 관통하는 소결 금속 도체(6c) 이외에, 세라믹 기판(1)의 표면으로부터의 높이가 다른 소결 금속 도체(6a, 6b)를 갖는다. 예컨대 높이가 낮은 소결 금속 도체(6a)를 콘덴서 전극, 그보다 높이가 높은 소결 금속 도체(6b)를 대전류용 배선 등으로서 기능하게 하고, 가장 높이가 높은 기둥형의 소결 금속 도체(6c)를 층간 접속용 비아, 방열용 비아, 수지층(3)의 표층 도체를 형성할 때의 위치 정합용 마크 등으로서 기능하게 하는 등 소결 금속 도체(6)의 높이에 따라 수지층(3)에 다양한 기능을 갖게 할 수 있다. 따라서, 소결 금속 도체(6)의 높이를 다르게 함으로써 복합 배선 기판의 더 많은 다기능화, 소형화가 가능해진다.

<제3 실시 형태>

제3 실시 형태는 제2 실시 형태에서 사용한 도체 형성용 시트(61) 대신 도 11에 도시한 바와 같이 수축 억제효과를 갖는 시트(63)에 형성된 오목부에 도전 페이스트(64a, 64b)가 충전된 도체 형성용 시트(71)를 사용한 예이다.

이 도체 형성용 시트(71)는 이하와 같이 하여 제작된다. 먼저, 지지체(62) 상에 수축 억제 효과를 갖는 시트로서 수축 억제용 그린 시트를 형성하고, 기둥형의 소결 금속 도체(6c)에 대응하는 관통공을 소정의 위치에 형성한다. 또한, 본 실시 형태에서는 소결 금속 도체(6c)보다 높이가 낮은 소결 금속 도체(6a, 6b)에 대응한 오목부를 수축 억제효과를 갖는 시트(63)의 소정의 위치에 형성한다. 여기서 형성되는 오목부의 깊이가 대응하는 소결 금속 도체(6a, 6b)의 높이를 결정하게 된다. 오목부 및 관통공을 형성할 때의 가공 방법에 대해서는 특별히 제한되지 않으나, 예컨대 금형에 의한 프레스, 펀칭 가공이나 레이저 가공 등을 들 수 있다. 이들 가공 방법은 오목부의 깊이 제어나 형상 제어, 또는 관통공의 형상 제어가 용이하여 바람직한 방법이다.

다음, 오목부 및 관통공에 도전 페이스트를 충전한다. 도전 페이스트를 충전하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 스크린 인쇄 등을 들 수 있다. 이에 따라, 도전 페이스트(64a, 64b, 64c)가 충전된 도체 형성용 시트(71)가 얻어진다.

다음, 기판용 그린 시트(11a∼11e)와 도 11에 도시한 도체 형성용 시트(71)를 서로 중첩하여 배치하는데, 이 때 도체 형성용 시트(71)의 인쇄면, 즉 도체 형성용 시트(71)의 오목부 내에 충전된 도전 페이스트(64a, 64b)가 기판용 그린 시트(11e)에 접하도록 이들을 적층한다. 그 후 소성하고, 수축 억제용 그린 시트의 소성물을 제거함으로써 높이가 다른 복수 종류의 소결 금속 도체(6a∼6c)가 세라믹 기판(1)의 표면에 형성된다.

그리고, 세라믹 기판(1)의 표면에 수지층(2, 3)을 형성함으로써 도 9에 도시한 복합 배선 기판이 얻어진다.

전술한 제2 실시 형태에서는 높이가 다른 소결 금속 도체(6a, 6b)(도전 페이스트(64a, 64b))를 형성함에 있어 중첩 인쇄를 행할 필요가 있기 때문에 높이 제어가 어렵고, 또한 인쇄 공정이 번잡해질 우려가 있다.

이에 대하여, 제3 실시 형태에서는 수축 억제효과를 갖는 시트(63)에 형성된 오목부의 깊이에 따라 도전 페이스트(64a, 64b), 나아가서는 소결 금속 도체(6a, 6b)의 높이가 결정되기 때문에 중첩 인쇄가 불필요해져, 인쇄 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 오목부의 깊이 제어에 의한 도전 페이스트의 높이 제어는 중첩 인쇄에 의한 도전 페이스트의 높이 제어에 비교하여 용이하다는 점에서도 유리하다.

<제4 실시 형태>

제4 실시 형태는 도체 형성용 시트를 구성하는 수축 억제 효과를 갖는 시트로서 탄산 칼슘(CaCO₃)을 포함하는 시트를 사용하는 예이다.

탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용한 도체 형성용 시트는 지지체 상에 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 성막한 후 관통공을 형성하고, 이 관통공에 도전 페이스트를 충전함으로써 얻어진다. 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용한 도체 형성용 시트의 표면에는 도전 페이스트를 인쇄하여도 좋으며, 또한 도전 페이스트를 중첩 인쇄하여도 좋다. 나아가, 도체 형성용 시트(탄산 칼슘을 포함하는 시트)에 오목부를 형성하고, 이 오목부에 도전 페이스트를 충전하여도 좋다.

상기 탄산 칼슘을 포함하는 시트는 바인더와 탄산 칼슘을 혼합한 탄산 칼슘 함유 페이스트를 지지체 상에 성막하여 시트화함으로써 형성된다.

상기 탄산 칼슘을 포함하는 시트에 포함되는 바인더에는 예컨대 임의의 수지 재료를 사용하는 것이 가능한데, 소성 시에 신속하게 열분해될 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 기판용 그린 시트에 포함되는 유기 비히클보다 열분해되기 쉬운 재료, 또는 기판용 그린 시트에 포함되는 유기 비히클과 동등 한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는 도 12에 도시한 바와 같이, 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용한 도체 형성용 시트(81, 82)와 기판용 그린 시트(11a∼11e)를 서로 중첩한 상태에서 소성한다. 한편, 이들을 서로 중첩한 후, 가압을 하여도 좋다. 상기 소성에 의해 도체 형성용 시트(81, 82)의 관통공에 충전된 도전 페이스트(18)가 세라믹 기판 측에 전사되어, 소결 금속 도체를 표면에 구비하는 세라믹 기판을 얻을 수 있고, 이 세라믹 기판 표면에 수지층을 형성함으로써 복합 배선 기판이 얻어진다.

수축 억제 효과를 갖는 시트로서 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용함으로써 수축 억제 효과를 갖는 시트의 소성물이 잔사로서 세라믹 기판의 표면(특히 도체 패턴의 표면)에 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 수축 억제 효과를 갖는 시트의 소성물은 절연물이며, 이것이 도체 패턴의 표면에 잔사로서 잔존하면 도통의 방해가 되는데, 수축 억제 효과를 갖는 시트로서 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용함으로써 잔사가 거의 남지 않아, 세정을 하지 않고도 충분히 접속 신뢰성(도통 신뢰성)이 뛰어난 복합 배선 기판을 제조하는 것이 가능해진다. 한편, 상기한 바와 같이 소성 후에 세라믹 기판을 세정하지 않고도 잔사를 해소할 수 있는데, 소성 후의 세라믹 기판에 대하여 초음파 세정 등의 세정을 하는 것은 임의이다.

또한, 수축 억제용 그린 시트에 의해 실현되는 치수 정밀도나 평면도에 비교하면 효과는 작지만, 도체 형성용 시트에 사용한 탄산 칼슘을 포함하는 시트가 갖는 수축 억제 효과에 의해 소성 후의 세라믹 기판에 있어서 치수 정밀도나 평면도의 향상을 도모할 수 있다.

<제5 실시 형태>

제5 실시 형태는 제4 실시 형태에서 사용한 도체 형성용 시트(수축 억제 효과를 갖는 시트가 탄산 칼슘을 포함하는 시트임.)의 더 외측에 수축 억제 효과를 갖는 시트를 서로 중첩한 상태에서 소성을 행하는 예이다.

상기 수축 억제 효과를 갖는 시트로는 수축 억제용 그린 시트, 탄산 칼슘을 포함하는 시트 또는 산화 지르코늄 또는 산화 알루미늄을 포함하는 시트를 들 수 있으며, 그 중에서도 특히 상기 수축 억제용 그린 시트를 사용한 경우는, 기판용 그린 시트의 수축 억제 효과가 크다. 상기 수축 억제용 그린 시트로는 상기 제1 실시 형태에서 도체 형성용 시트에 사용한 수축 억제용 그린 시트와 동일한 것을 사용할 수 있다. 즉, 상기 수축 억제용 그린 시트로는 석영, 크리스토발라이트 및 트리다이마이트로부터 선택되는 적어도 1종과, 소결 조제를 포함하는 수축 억제용 그린 시트, 세라믹 기판을 얻기 위한 소성에 의해 소결되는 트리다이마이트와 상기 소성에 의해 소결하지 않는 산화물을 포함하는 수축 억제용 그린 시트 등을 사용할 수 있다. 상기 탄산 칼슘을 포함하는 시트로는 상기 제4 실시 형태에서 도체 형성용 시트에 사용한 탄산 칼슘을 포함하는 시트와 동일한 것을 사용할 수 있다.

또한, 산화 지르코늄 또는 산화 알루미늄을 포함하는 시트를 사용하면, 예를 들어 트리다이마이트를 포함하는, 상기 수축 억제용 시트를 사용하는 경우와 비교하여, 소결 금속 도체에 작용하는 응력을 작게 할 수 있고, 소결 금속 도체의 불량발생수의 저감에 효과적이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 적층된 복수의 기판용 그린 시트(11a∼11e)의 양 측에 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용한 도체 형성용 시트(81, 82)를 배치함과 동시에, 그 더 외측에 수축 억제 효과를 갖는 시트(83)를 각각 배치한 상태로 하여 소성을 행한다. 한편, 이들을 서로 중첩한 후, 가압을 하여도 된다. 상기 소성에 의해 도체 형성용 시트(81, 82)의 관통공에 충전된 도전 페이스트(18)가 세라믹 기판 측에 전사되어 소결 금속 도체를 표면에 구비하는 세라믹 기판을 얻을 수 있고, 이 세라믹 기판 표면에 수지층을 형성함으로써 복합 배선 기판이 얻어진다.

탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용한 도체 형성용 시트(81, 82)의 외측에 수축 억제 효과를 갖는 시트(83)를 중첩함으로써 상기 도체 형성용 시트(81, 82)를 단독으로 사용하는 경우와 마찬가지로 수축 억제 효과를 갖는 시트의 소성물이 잔사로서 세라믹 기판의 표면(특히 도체 패턴의 표면)에 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트(83)의 작용에 의해 세라믹 기판과의 계면에서 도체 형성용 시트(81, 82)가 자연 박리되기 때문에 잔사의 제거가 보다 용이해진다.

더욱이, 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용한 도체 형성용 시트에 수축 억제 효과를 갖는 시트, 특히 수축 억제용 그린 시트를 조합함으로써 기판에 대하여 충분한 구속력이 작용하기 때문에, 상기 도체 형성용 시트를 단독으로 사용하는 경우에 비교하여 기판의 치수 정밀도 및 평면도의 향상을 도모할 수 있다.

이상 본 발명의 복합 배선 기판 및 그 제조 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 전술한 기재에 한정되는 것이 아님은 말할 것도 없다. 즉, 전술한 설명에서는 세라믹 기판으로서 다층 구조의 세라믹 기판을 예로 들었으나, 단층의 세라믹 기판을 사용한 경우에서 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 세라믹 기판에 수지층을 맞붙여 복합 배선 기판으로 할 때, 세라믹 기판의 양측에 수지층을 형성하는 경우에 한정되지 않으며, 예컨대 세라믹 기판의 소결 금속 도체가 형성된 측의 한 쪽에만 수지층을 형성하여도 좋다.

더욱이, 복합 배선 기판을 구성하는 세라믹 기판을 제작할 때, 제1 실시 형태∼제5 실시 형태에서 설명한 각종 도체 형성용 시트를 적당히 조합하는 것도 가능하다.

<실시예>

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 실험 결과에 의거하여 설명한다.

<기판용 그린 시트의 제조>

먼저, 기판용 세라믹 재료로서 알루미나-유리계 유전체 재료를 준비하였다. 이를 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하고, 닥터 블레이드법에 의해 두께 40μm의 기판용 그린 시트를 제조하였다. 상기 기판용 그린 시트에 비아 홀을 형성하고, 이 비아 홀에 도전 페이스트를 충전하여 비아를 형성하였다. 기판용 그린 시트에는 도전 페이스트를 소정 형상으로 인쇄함으로써 내부 도체 패턴을 형성하였다. 도전 페이스트는 도전재로서 평균 입자 직경 1.5μm의 Ag 입자를 사용하여, 이것을 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 제작한 것이다.

<도체 형성용 시트(A)의 제작>

수축 억제용 재료로서 트리다이마이트-실리카계 재료를 준비하고, 이를 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 닥터 블레이드법에 의해 두께 50μm의 수축 억제 용 그린 시트를 제작하였다. 수축 억제용 그린 시트에는 탄산 가스 레이저에 의해 구멍 지름 40μm인 관통공을 피치 간격 80μm로 형성하였다. 다음, 도전 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 관통공에 충전하여 도체 형성용 시트(A)를 얻었다. 도전 페이스트는 도전재로서 평균 입자 직경 1.5μm의 Ag 입자를 사용하여, 이것을 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 조제한 것이다.

<도체 형성용 시트(B)의 제작>

수축 억제용 재료로서 트리다이마이트-실리카계 재료를 준비하고, 이것을 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 닥터 블레이드법에 의해 두께 125μm의 수축 억제용 그린 시트를 제작하였다. 수축 억제용 그린 시트에는 펀칭 가공에 의해 구멍 지름 100μm인 관통공을 피치 간격 300μm로 형성하였다. 다음, 상기 도체 형성용 시트(A)에서 사용한 도전 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 관통공에 충전하여 도체 형성용 시트(B)를 얻었다.

<도체 형성용 시트(C)의 제작>

탄산 칼슘을 유기 바인더(아크릴 수지), 가소제, 분산제 및 유기 용제와 혼합하여 탄산 칼슘 함유 페이스트를 조제한 후, 닥터 블레이드법에 의해 두께 50μm의 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 제작하였다. 탄산 칼슘을 포함하는 시트에는 UV-YAG 레이저에 의해 구멍 지름 40μm의 관통공을 피치 간격 80μm로 형성하였다. 다음, 상기 도체 형성용 시트(A)에서 사용한 도전 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 관통공에 충전하여 도체 형성용 시트(C)를 얻었다.

<도체 형성용 시트(D)의 제작>

탄산 칼슘을 유기 바인더(아크릴 수지), 가소제, 분산제 및 유기 용제와 혼합하여 탄산 칼슘 함유 페이스트를 조제한 후, 닥터 블레이드법에 의해 두께 100μm의 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 제작하였다. 탄산 칼슘을 포함하는 시트에는 펀칭 가공에 의해 구멍 지름 100μm의 관통공을 피치 간격 250μm로 형성하였다. 다음, 상기 도체 형성용 시트(A)에서 사용한 도전 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 관통공에 충전하여 도체 형성용 시트(D)를 얻었다.

<도체 형성용 시트(E)의 제작>

탄산 칼슘을 유기 바인더(아크릴 수지), 가소제, 분산제 및 유기 용제와 혼합하여 탄산 칼슘 함유 페이스트를 조제한 후, 닥터 블레이드법에 의해 두께 60μm의 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 제작하였다. 탄산 칼슘을 포함하는 시트에는 펀칭 가공에 의해 구멍 지름 100μm의 관통공을 피치 간격 250μm로 형성하였다. 다음, 상기 도체 형성용 시트(A)에서 사용한 도전 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 관통공에 충전하여 도체 형성용 시트(D)를 얻었다.

<수축 억제효과를 갖는 시트(A)의 제작>

수축 억제용 재료로서 트리다이마이트-실리카계 재료를 준비하고, 이것을 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 닥터 블레이드법에 의해 두께 75μm의 수축 억제용 그린 시트를 제작하였다.

<수축 억제효과를 갖는 시트(B)의 제작>

수축 억제용 재료로서 트리다이마이트-실리카계 재료를 준비하고, 이것을 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 닥터 블레이드법에 의해 두께 125μm의 수축 억제용 그린 시트를 제작하였다.

<수축 억제효과를 갖는 시트(C)의 제작>

수축 억제효과를 갖는 시트(C)로서, 산화 지르코늄을 포함하는 시트를 제작하였다. 즉, 산화 지르코늄 재료를 준비하고, 이것을 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 닥터 블레이드법에 의해 두께 75μm의 시트를 제작하였다.

<수축 억제효과를 갖는 시트(D)의 제작>

수축 억제효과를 갖는 시트(D)로서, 산화 알루미늄을 포함하는 시트를 제작하였다. 즉, 산화 알루미늄재료를 준비하고, 이것을 유기 바인더 및 유기 용제와 혼합하여 닥터 블레이드법에 의해 두께 75μm의 시트를 제작하였다.

<수지 시트의 제작>

수지 시트는 닥터 블레이드법에 의해 PET 필름 상에 수지 도료를 도포하고, 건조시키고, 수지 도료가 반경화 상태(B 스테이지 상태)가 되도록 열처리를 실시함으로써 제작하였다. 수지 도료는 수지 재료로서 비닐벤질 수지와, 필러로서 구형의 실리카를 30vol%를 포함하며, 볼 밀에 의해 분산·혼합함으로써 조제하였다. PET 필름 상의 수지 재료의 두께는 45μm 정도 또는 60μm 정도가 되도록 제어하였다.

<실시예 1>

제작한 기판용 그린 시트를 복수 장 적층하고, 적층한 기판용 그린 시트의 한 면에 도체 형성용 시트(A)가, 다른 한 면에 두께 50μm의 수축 억제용 그린 시트가 중첩되도록 이들을 적층하였다. 이와 같이 하여 얻어진 적층체를 통상의 상 하 펀치가 평탄한 금형에 넣어 700kg/cm² 으로 7분 가압한 후, 900℃에서 소성하였다. 소성 후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(A) 및 수축 억제용 그린 시트의 소성물을, 샌드 블래스트(FUJI MANUFACTURING CO., LTD. 제조, 상품명 PNEUMA BLASTER)에 의해 제거하였다. 샌드 블래스트는 알루미나 연마 입자 1000번을 사용하여, 공기압 0.17MPa∼0.2MPa로 행하였다.

이상에 의해, 세라믹 기판의 표면에 높이 40μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면 방향으로는 수축하지 않고, 두께 방향만이 크게 수축되어 있었다.

다음, 표면에 소결 금속 도체가 형성된 세라믹 기판의 양측에 두께 45μm의 상기 수지 시트를 1장씩 배치하고, 진공 라미네이터 장치(MEIKI CO., LTD. 제조, VAII-700형)를 이용하여 이들을 맞붙였다. 맞붙임 조건은 온도를 110℃로 하고, 가압 시간을 60초로 하였다. 맞붙임 시의 압력은 0.5MPa로 하였다. 계속하여 진공 라미네이터 장치로 수지 재료를 경화시켰다. 경화 조건은 온도를 180℃로 하고, 압력을 0.5MPa로 하였다. 경화에 필요한 시간은 4시간이었다.

경화 후의 기판의 수지면을 웨트 블래스트(마코사 제조)로 연삭하고, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 웨트 블래스트는 알루미나 연마 입자 2000번, 공기압 0.15MPa∼0.17MPa의 조건으로 행하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 1의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<실시예 2>

복수 장 적층한 기판용 그린 시트의 한 면에 도체 형성용 시트(B)가, 다른 한 면에 두께 125μm의 수축 억제용 그린 시트가 중첩되도록 이들을 적층한 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 가압하고 소성하였다. 소성 후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(B) 및 수축 억제용 그린 시트의 소성물을 웨트 블래스트(마코사 제조)에 의해 제거하였다. 웨트 블래스트는 알루미나 연마 입자 2000번, 공기압 0.17MPa∼0.2MPa의 조건으로 행하였다.

이상에 의해 세라믹 기판의 표면에 높이 100μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면방향으로는 수축하지 않고, 두께 방향만 크게 수축해 있었다.

다음, 두께 60μm의 상기 수지 시트를 2장 중첩하여 두께 120μm의 수지 시트로 하였다. 이 두께 120μm의 수지 시트를 표면에 소결 금속 도체가 형성된 세라믹 기판의 양측에 각각 배치하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 이들을 맞붙였다. 맞붙임 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 계속하여 진공 라미네이터 장치로 수지 재료를 경화시켰다. 경화 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.

경화 후의 기판의 수지면을 그라인더 연마기(DISCO사 제조)를 이용하여 연삭하여, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 그라인더 연마는 연삭 속도 1μm/초의 조건으로 행하고, 수지층을 두께 20μm 연삭하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 2의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<실시예 3>

복수 장 적층한 기판용 그린 시트의 한 면에 도체 형성용 시트(C)가, 다른 한 면에 두께 50μm의 탄산 칼슘을 포함하는 시트가 중첩되도록 이들을 적층한 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 가압하고 소성하였다. 소성 후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(C) 및 탄산 칼슘을 포함하는 시트의 소성물을 초음파 세정에 의해 제거하였다. 초음파 세정의 조건은 45kHz, 60초간으로 하였다.

이상에 의해 세라믹 기판의 표면에 높이 40μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면방향의 수축이 억제되고, 두께 방향만 크게 수축해 있었다. 소성 후의 수축율은 +2.6%∼+3.0% 정도이었다.

다음, 표면에 소결 금속 도체가 형성된 세라믹 기판의 양측에 두께 45μm의 상기 수지 시트를 한 장씩 배치하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 이들을 맞붙였다. 맞붙임 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 계속하여 진공 라미네이터 장치로 수지 재료를 경화시켰다. 경화 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.

경화 후의 기판의 수지면을 웨트 블래스트(마코사 제조)를 이용하여 연삭하여, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 웨트 블래스트는 알루미나 연마 입자 2000번, 공기압 0.15MPa∼0.17MPa의 조건으로 행하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 3의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<실시예 4>

실시예 4에서는 도체 형성용 시트(C)의 더 외측에 수축 억제효과를 갖는 시트(A)를 배치한 상태에서 소성을 행하였다. 즉, 복수 장 적층한 기판용 그린 시트 의 한 면에 도체 형성용 시트(C) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(A)가 중첩되도록, 또한 다른 한 면에도 도체 형성용 시트(C) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(A)가 중첩되도록 이들을 적층한 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 가압하고 소성하였다. 소성 후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(C) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(A)의 소성물을 샌드 블래스트(FUJI MANUFACTURING CO., LTD. 제조, 상품명 PNEUMA BLASTER)에 의해 제거하였다. 샌드 블래스트는 알루미나 연마 입자 1000번, 공기압 0.17MPa∼0.2MPa의 조건으로 행하였다.

이상에 의해 세라믹 기판의 표면에 높이 45μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면방향으로는 수축하지 않고, 두께 방향만 크게 수축해 있었다. 소성 후의 수축율은 +0.4%∼+0.5% 정도로서, 실시예 3에 비교하여 기판 수축이 억제되어 있었다.

다음, 표면에 소결 금속 도체가 형성된 세라믹 기판의 양측에 두께 45μm의 상기 수지 시트를 한 장씩 배치하고, 실시예 1과 동일하게 하여 이들을 맞붙였다. 맞붙임 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 계속하여 진공 라미네이터 장치로 수지 재료를 경화시켰다. 경화 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.

경화 후의 기판의 수지면을 웨트 블래스트(마코사 제조)를 이용하여 연삭하여, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 웨트 블래스트는 알루미나 연마 입자 2000번, 공기압 0.15MPa∼0.17MPa의 조건으로 행하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 4의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<실시예 5>

실시예 5에서는 도체 형성용 시트(C)의 더 외측에 두께 125μm의 수축 억제효과를 갖는 시트(B)를 배치한 상태에서 소성을 행하였다. 즉, 복수 장 적층한 기판용 그린 시트의 한 면에 도체 형성용 시트(C) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(B)가 중첩되도록, 또한 다른 한 면에도 도체 형성용 시트(C) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(B)가 중첩되도록 이들을 적층한 후, 실시예 1과 동일한 조건에서 가압하고 소성하였다. 소성 후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(C) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(B)의 소성물을 샌드 블래스트(FUJI MANUFACTURING CO., LTD. 제조, 상품명 PNEUMA BLASTER)에 의해 제거하였다. 샌드 블래스트는 알루미나 연마 입자 1000번, 공기압 0.17MPa∼0.2MPa의 조건으로 행하였다.

이상에 의해 세라믹 기판의 표면에 높이 45μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면방향으로는 수축하지 않고, 두께 방향만 크게 수축해 있었다. 소성 후의 수축율은 +0.2%∼+0.3% 정도로서, 실시예 4에 비교하여 기판 수축이 억제되었다.

경화 후의 기판의 수지면을 웨트 블래스트(마코사 제조)를 이용하여 연삭하여, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 웨트 블래스트는 알루미 나 연마 입자 2000번, 공기압 0.15MPa∼0.17MPa의 조건으로 행하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 5의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<실시예 6>

실시예 6에서는 도체 형성용 시트(D)의 더 외측에 두께 125μm의 수축 억제효과를 갖는 시트(B)를 배치한 상태에서 소성을 행하였다. 즉, 복수 장 적층한 기판용 그린 시트의 한 면에 도체 형성용 시트(D) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(B)가 중첩되도록, 또한 다른 한 면에도 도체 형성용 시트(D) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(B)가 중첩되도록 이들을 적층한 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 가압하고 소성하였다. 소성 후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(D) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(B)의 소성물을 웨트 블래스트(마코사 제조)에 의해 제거하였다. 웨트 블래스트는 알루미나 연마 입자 2000번, 공기압 0.17MPa∼0.2MPa의 조건으로 행하였다.

이상에 의해 세라믹 기판의 표면에 높이 85μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면방향으로는 수축하지 않고, 두께 방향만 크게 수축해 있었다. 소성 후의 수축율은 +0.7%∼+0.8% 정도로서, 실시예 5에 비교하여 기판 수축이 증가하였다.

다음, 표면에 소결 금속 도체가 형성된 세라믹 기판의 양측에 두께 45μm의 상기 수지 시트를 2장씩 배치하고, 실시예 1과 동일하게 하여 이들을 맞붙였다. 맞붙임 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 계속하여 진공 라미네이터 장치로 수지 재료를 경화시켰다. 경화 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.

경화 후의 기판의 수지면을 그라인더 연마기(DISCO사 제조)를 이용하여 연삭하여, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 그라인더 연마는 연삭 속도 1μm/초의 조건으로 행하고, 수지층을 두께 20μm 연삭하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 6의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<실시예 7>

실시예 7에서는, 도체 형성용 시트(E)의 더 외측에 수축 억제효과를 갖는 시트(C)를 배치한 상태에서 소성을 행하였다. 즉, 복수 장 적층한 기판용 그린 시트의 한 면에 도체 형성용 시트(E) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(C)가 중첩되도록, 또한, 다른 면에도 도체 형성용 시트(E) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(C)가 중첩되도록 이들을 적층한 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 가압하고, 소성하였다. 소성후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(E) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(C)의 소성물을 웨트 블라스트(마코사 제조)에 의해 제거하였다. 웨트 블래스트는 알루미나 연마 입자 2000번, 공기압 0.17MPa∼0.2MPa의 조건으로 행하였다.

이상에 의해 세라믹 기판의 표면에 높이 55μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면방향으로는 수축하지 않고, 두께 방향만 크게 수축해 있었다. 소성 후의 수축율은 +0.1%∼+0.3% 정도였다.

다음, 표면에 소결 금속 도체가 형성된 세라믹 기판의 양측에 두께 60μm의 상기 수지 시트를 1장씩 배치하고, 실시예 1과 동일하게 하여 이들을 맞붙였다. 맞붙임 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 계속하여 진공 라미네이터 장치로 수지 재료를 경화시켰다. 경화 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.

경화 후의 기판의 수지면을 그라인더 연마기(DISCO사 제조)를 이용하여 연삭하여, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 그라인더 연마는 연삭 속도 1μm/초의 조건으로 행하고, 수지층을 두께 20μm 연삭하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 7의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<실시예 8>

실시예 8에서는, 도체 형성용 시트(E)의 더 외측에 수축 억제효과를 갖는 시트(D)를 배치한 상태에서 소성을 행하였다. 즉, 복수 장 적층한 기판용 그린 시트의 한 면에 도체 형성용 시트(E) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(D)가 중첩되도록, 또한, 다른 면에도 도체 형성용 시트(E) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(D)가 중첩되도록 이들을 적층한 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 가압하고, 소성하였다. 소성후, 적층한 기판용 그린 시트의 양측에 배치한 도체 형성용 시트(E) 및 수축 억제효과를 갖는 시트(D)의 소성물을 웨트 블라스트(마코사 제조)에 의해 제거하였다. 웨트 블래스트는 알루미나 연마 입자 2000번, 공기압 0.17MPa∼0.2MPa의 조건으로 행하였다.

이상에 의해 세라믹 기판의 표면에 높이 55μm 전후의 기둥형의 소결 금속 도체를 구비한 세라믹 기판이 얻어졌다. 소성 후의 세라믹 기판은 전체적으로는 면방향으로는 수축하지 않고, 두께 방향만 크게 수축해 있었다. 소성 후의 수축율은 +0.2%∼+0.4% 정도였다.

경화 후의 기판의 수지면을 그라인더 연마기(DISCO사 제조)를 이용하여 연삭하여, 소결 금속 도체의 상면을 수지층 표면에 노출시켰다. 그라인더 연마는 연삭 속도 1μm/초의 조건으로 행하고, 수지층을 두께 20μm 연삭하였다. 이상의 공정을 거침으로써 실시예 8의 복합 배선 기판이 얻어졌다.

<평가>

이상, 실시예 1부터 실시예 8의 어느 복합 배선 기판에서도, 세라믹 기판 표면에 형성된 기둥형의 소결 금속 도체가 수지층을 관통하여 그 상면이 노출되어 있어, 접속용 비아, 방열용 비아 등으로서 이용 가능하다는 것이 확인되었다.

또한, 소성 후의 세라믹 기판 표면의 관찰 결과로부터, 도체 형성용 시트로서 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 사용한 실시예 3∼6에서는 소성 후의 세라믹 소지 상 및 도체 상의 잔사(도체 형성용 시트의 소성물) 양이 도체 형성용 시트로서 수축 억제용 그린 시트만 사용한 실시예 1, 2에 비교하여 대폭으로 저감되어 있는 것이 확인되었다. 탄산 칼슘을 포함하는 시트(도체 형성용 시트)의 외측에 수축 억제용 그린 시트를 서로 중첩한 상태에서 소성한 실시예 4∼8에서는 도체 형성용 시트는 소성 후의 냉각 과정에서 신속하게 세라믹 기판으로부터 자기 박리되었다. 도체 형성용 시트로서 탄산 칼슘을 포함하는 시트를 단독으로 사용한 실시예 3에서 는 도체 형성용 시트는 소성 후에 곧바로 박리되지는 않았으나, 대기 중에서는 소성 후 수 시간 후에 분해되어 산산이 부서졌다.

한편, 탄산 칼슘을 포함하는 시트(도체 형성용 시트)의 외측에 수축 억제용 그린 시트를 서로 중첩한 상태에서 소성한 실시예 4 및 실시예 5의 소결 금속 도체의 높이는 실시예 1 및 실시예 3에 비교하여 5μm 증가했다. 이는 도체 형성용 시트 상에 수축 억제용 그린 시트를 중첩한 경우, 도체 형성용 시트에 충전한 도전 페이스트가 가압 시에 최외층(수축 억제용 그린 시트)으로 돌출하기 때문이다. 상기 돌출량은 도전 페이스트의 치밀성 및 가압에 의한 수축 억제용 그린 시트의 수축율에 의존하여 변동하는 것이다.

탄산 칼슘을 포함하는 시트를 도체 형성용 시트에 사용하는 경우, 실시예 3∼실시예 8의 소성 후의 기판 수축율의 비교로부터, 탄산 칼슘을 포함하는 시트(도체 형성용 시트)의 외측에 수축 억제용 그린 시트를 배치함으로써 기판에 대하여 충분한 구속력이 작용하여 기판의 수축을 보다 확실하게 억제할 수 있음을 알 수 있었다. 더욱이, 실시예 7 및 실시예 8에 있어서 소결 금속 도체의 불량 발생수가 실시예 4 ~ 실시예 6과 비교하여 저감되는 것을 확인하였다.

본 발명에 의하면, 복합 배선 기판의 제조 공정을 간략화하면서, 세라믹 기판의 치수 정밀도나 평면도의 향상을 도모할 수 있고, 부품의 실장성 향상이나 복합 배선 기판의 더 많은 고밀도화도 가능하다.

Claims

세라믹 기판과, 상기 세라믹 기판의 적어도 한 면에 접하여 설치된 수지층과, 상기 수지층을 관통하는 소결 금속 도체를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 기판은 복수의 세라믹층이 적층 일체화된 다층 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
제 2 항에 있어서, 상기 다층 세라믹 기판에 내부 도체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
제 1 항에 있어서, 상기 소결 금속 도체는 층간 접속 비아, 방열용 비아, 위치 정합용 마크로부터 선택되는 적어도 1종으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
제 1 항에 있어서, 상기 소결 금속 도체로서 상기 세라믹 기판 표면으로부터의 높이가 다른 복수 종류의 소결 금속 도체를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
제 5 항에 있어서, 높이가 낮은 소결 금속 도체가 배선 패턴 또는 전극으로서 기능하고, 높이가 높은 소결 금속 도체가 층간 접속 비아, 방열용 비아, 위치 정합용 마크로부터 선택되는 적어도 1종으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
제 1 항에 있어서, 상기 소결 금속 도체는 Ag, Pd, Au, Cu, Ni로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
제 1 항에 있어서, 고주파 부품에 사용되는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판.
수축 억제 효과를 갖는 시트에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 도전 페이스트를 충전하여 도체 형성용 시트를 얻는 공정과,

상기 도체 형성용 시트와 기판용 그린 시트를 서로 중첩한 상태에서 소성하여, 표면에 소결 금속 도체를 갖는 세라믹 기판을 얻는 공정과,

상기 세라믹 기판 표면으로부터 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트의 소성물을 제거하는 공정과,

상기 세라믹 기판 표면에 수지층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트는 수축 억제용 그린 시트인 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 수축 억제용 그린 시트는 석영, 크리스토발라이트 및 트리다이마이트로부터 선택되는 적어도 1종과, 소결 조제를 포함하고,

상기 소결 조제는 기판용 그린 시트의 소결 개시 온도 이하에서 연화되거나, 액상을 생성하는 산화물 및 알칼리 금속 화합물로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 수축 억제용 그린 시트는 상기 소성에 의해 소결하는 트리다이마이트와, 상기 소성에 의해 소결하지 않는 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트는 탄산 칼슘을 포함하는 시트인 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 도체 형성용 시트의 더 외측에 수축 억제 효과를 갖는 그린 시트를 서로 중첩한 상태에서 상기 소성을 행하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 도체 형성용 시트의 더 외측에 배치하는 상기 수축 억제효과를 갖는 시트는, 산화 지르코늄 또는 산화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트의 표면에 도전 페이스트를 중첩 인쇄하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트에 오목부를 더 형성하고, 상기 오목부에 상기 도전 페이스트를 충전함과 동시에, 상기 오목부 내의 도전 페이스트가 상기 기판용 그린 시트에 접하도록 상기 도체 형성용 시트와 상기 기판용 그린 시트를 서로 중첩하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 복수의 기판용 그린 시트를 적층하여 그린 시트 적층체로 하고, 상기 그린 시트 적층체의 적어도 한 면에 상기 도체 형성용 시트를 배치하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 수축 억제 효과를 갖는 시트의 소성물을 제거한 후, 상기 세라믹 기판 표면에 수지 시트를 중첩하여 배치하고, 진공 라미네이트에 의해 이들을 맞붙임으로써 상기 수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 진공 라미네이트로서, 가열 평판과 막 사이에 상기 세라믹 기판과 상기 수지 시트를 배치한 후, 상기 가열 평판과 상기 막으로 만들어지는 공간을 감압함과 동시에, 가열 가스로 상기 가열 평판의 방향으로 팽창시킨 상기 막을 상기 세라믹 기판 및 상기 수지 시트에 대하여 누름으로써 상기 맞붙임을 행하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 맞붙임을 행한 후, 가열 분위기를 매체로 하여 수지 경화를 행하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 가열 분위기를 매체로 하여 가압함으로써 상기 수지 경화를 행하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 수지 시트는 지지체 상에 수지 재료를 성막한 것이며, 상기 수지 재료는 반경화 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 세라믹 기판의 면적을 s(mm²)라 하고, 두께를 t(mm)라 하였을 때, s/t가 10000∼250000인 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 수지층 형성 후, 상기 수지층의 표면을 연삭하는 것을 특징으로 하는 복합 배선 기판의 제조 방법.