| 초록 |
다층 세라믹 기판의 구조가 복합화, 정밀화되면서 내부 패턴 및 비아 구조의 설계 마진이 점차 줄어들고 있다. 이에 따라 소성 기판의 치수 정밀도 확보를 위해 많은 연구가 행해지고 있는데, 그 중에서도 특히 LTCC 다층 세라믹 기판의 횡방향 수축을 억제하는 무수축 소성 공정을 통해 치수 정밀도를 확보하려는 시도가 많이 되어 왔다. 이를 위해 다층 세라믹 기판의 한쪽 또는 양쪽 면에 세라믹 기판 재료의 소성 온도에서는 소성되지 않는 소재의 가요성 구속층을 접합하여 x-y방향 수축을 억제하는 방법과 소성 시 기판에 큰 하중을 주어 수축을 억제하는 방법, 또는 이 두 가지를 병행하는 방법 등이 제안되고 있다. 가요성 구속층을 접합하여 소성하는 경우, 구속층의 두께가 내부 기판의 두께에 비해 크게 높지 않으면 소성 시 기판의 뒤틀림이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해 구속층의 두께를 크게 높이면 소성 과정에서 세라믹 기판으로부터의 탈지가 제한되어 소성 특성이 나빠지게 된다. 하중을 이용한 가압 소성의 경우, 가압만으로 x-y 수축을 억제해야 하므로 기판에 매우 높은 압력을 가하게 되는데, 소성 과정에서 역시 탈지를 위한 통로 부족으로 소성 특성이 저하될 수 있다. 이러한 경우, 소결된 세라믹 적층체에 잔탄량이 클 수 있으며, 이는 세라믹 기판 신뢰성 저하의 원인이 될 수 있다. 따라서 구속층이 충분한 구속력을 발휘하기 위해 세라믹 기판에 밀착되면서도 소성 시 탈 바인더가 잘 될 수 있도록 하는 무수축 재료 및 공정이 요구된다. 본 연구에서는, 다층 세라믹 기판의 평면 방향 수축을 효과적으로 억제하면서도 세라믹 기판의 탈바인더를 용이하게 하기 위해 두 종류의 구속층을 적층하여 사용하였다. 제 1 구속층은 세라믹 기판에 직접 접촉하는 층으로서, 입경이 미세한 분말을 사용하여 세라믹 기판과의 접촉점을 늘리고 세라믹 기판 내의 무기 바인더가 구속층 쪽으로 침투하여 결합을 형성하기 위한 모세관력을 증가시키는 효과를 얻게 한다. 이로써 세라믹 기판과 대면적의 강한 결합을 형성하여 세라믹 기판의 평면 방향 수축을 강하게 억제할 수 있다. 또한 또한 제 2 구속층은 제 1 구속층 위에 적층되는 최외각 층으로서 분말 입경이 크고, 따라서 낮은 바인더 함량으로도 안정적인 시트 성형이 가능하다. 바인더 함량이 낮은 최외각 층(제 2구속층)은 쉽게 탈바인더가 되고, 분말 입경이 큰 만큼 주변 기공도 크므로 제 1구속층과 세라믹 기판으로부터의 탈바인더를 위한 통로를 쉽게 확보할 수 있다. 구속층 시트의 종류별 배열 방법에 의한 수축율과 잔탄량 변화 측정 결과, 본 발명에서 의도한 바와 같이 세라믹 기판에 대한 구속력이 강하도록 미세한 분말로 성형된 구속층 시트를 제 1 구속층으로 하고, 탈바인더가 잘 되도록 분말 입경이 크고 바인더 함량이 낮은 시트를 제 2 구속층으로 한 경우에 가장 개선된 결과를 나타내었다. |
