KR100206384B1 - Making method for thin film capacitor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신시스템 등에 사용되는 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 외부전극을 용이하고 정밀하게 형성할 수 있는 박막콘덴서의 제조방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a thin film capacitor for use in a mobile communication system and the like; The object is to provide a method for manufacturing a thin film capacitor capable of easily and precisely forming an external electrode.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 내부전극층, SiO2유전층, 내부전극층, SiO2보호층이 증착된 글래스기판에 먼저 포토레지스트(photoresist)를 도포, 건조하고 통상의 사진식각에 의해 유기물패턴층을 형성한 다음, 유기물패턴층이 형성된 기판을 1차 절단하고, 외부전극층을 형성하는 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention first applies a photoresist to a glass substrate on which an internal electrode layer, a SiO 2 dielectric layer, an internal electrode layer, and an SiO 2 protective layer are deposited, and then forms an organic material layer by conventional photolithography. Next, the technical gist of the method of manufacturing a thin film capacitor which first cuts the substrate on which the organic material pattern layer is formed and forms the external electrode layer.
Description
본 발명은 휴대폰, 이동통신시스템 등에 사용되는 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정상 용이하고 정밀하게 외부전극크기를 제어할 수 있는 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film capacitor used in a mobile phone, a mobile communication system, and more particularly, to a method for manufacturing a thin film capacitor capable of controlling an external electrode size easily and precisely in a process.
최근 박막콘덴서는 커패시턴스(capacitance) 값이 일반 MLCC보다도 그 오차가 적은 특성을 갖고 있는 정밀 제어를 요하는 통신분야에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 박막콘덴서는 제1도와 같이 글래스기판(12)의 내부에 내부전극층(14), SiO2유전층(15b), 내부전극층(14), SiO2보호층(15a), 에폭시결합층(17)이 형성되고, 그 기판(12)의 양측에 외부전극(16)이 성막되는 구조를 갖는다. 일반적인 박막콘덴서의 제조공정은 하부글래스기판에 내부전극을 증착 및 패턴화하는 공정, 유전층과 보호층을 성막하는 공정, 상부 보호용 글래스기판의 에폭시접합 등의 글래스기판의 가공 공정, 상기 글래스기판의 절단공정 및 외부전극 형성공정 등의 제조공정으로 대별된다. 상기 여러가지 제조공정중 외부전극 형성공정은 콘덴서의 내부전극과 외부전극의 전기적인 연결뿐만아니라 외부전극과 글래스기판 사이의 밀착력에 크게 영향을 주기 때문에 매우 중요한 공정 중 하나이다.Recently, thin film capacitors have been widely used in the communication field requiring precise control, which has a characteristic that capacitance is smaller than that of general MLCC. Generally, the thin film capacitor has an internal electrode layer 14, an SiO 2 dielectric layer 15b, an internal electrode layer 14, an SiO 2 protective layer 15a, and an epoxy bonding layer 17 inside the glass substrate 12 as shown in FIG. 1. Is formed, and the external electrodes 16 are formed on both sides of the substrate 12. Typical thin film capacitor manufacturing processes include depositing and patterning internal electrodes on a lower glass substrate, forming a dielectric layer and a protective layer, processing a glass substrate such as epoxy bonding of an upper protective glass substrate, and cutting the glass substrate. It is roughly divided into manufacturing processes, such as a process and an external electrode formation process. The external electrode forming process among the various manufacturing processes is one of the very important processes because it greatly affects the adhesion between the external electrode and the glass substrate as well as the electrical connection between the internal electrode and the external electrode of the capacitor.
한편, 종래에는 이러한 박막콘덴서를 제조시 외부전극 형성과정은 제2a도와 같이 글래스기판(1)의 내부에 상기와 같이 내부전극층(14) SiO2층(15b)(15a)을 형성하고 각 층이 포함된 기판(1)을 우선적으로 스트립(strip)형태로 1차절단한 후, (B)와 같이 절단된 기판(11)의 측면 및 상하 양 모서리 부분의 일정영역에 외부전극층(16)을 형성하고, 다시 1차절단방향과 각각방향으로 기판을 2차 절단한 다음, 2차 절단된 칩의 측면에 Ni층 및 땜납층 등의 외부전극을 형성하는 방법을 이용하였다. 구체적으로 상기 외부전극형성은 주로 증착, 함침, 또는 무전해도금 등에 의해 형성되며 그 구조는 우선 Cr층(18a), Cu층(18b), Ni층과 땝납층 등으로 이루어진다.On the other hand, in the conventional manufacturing of such a thin film capacitor, the external electrode forming process is to form the internal electrode layer 14 SiO 2 layers 15b and 15a inside the glass substrate 1 as shown in FIG. After first cutting the included substrate 1 in the form of a strip, the external electrode layer 16 is formed in a predetermined region of the side and upper and lower corners of the substrate 11, as shown in (B). Subsequently, the substrate was secondly cut in the first cutting direction and the respective direction, and then an external electrode such as a Ni layer and a solder layer was formed on the side of the second cut chip. Specifically, the external electrode formation is mainly formed by evaporation, impregnation, or electroless plating, and the structure is first composed of a Cr layer 18a, a Cu layer 18b, a Ni layer and a solder layer.
여기서 상기 Cr층은 글래스 기판과 외부전극의 밀찰력 향상과 내부전극과의 접촉저항을 감소시킬 목적으로 성막되는 것인데, 상기 Cr층형성에 있어 글래스기판에 세정과 화학적 에칭을 하거나 저온소성전도성 접착제를 중간층으로 함침하는 방법을 이용하기도 한다. 그런데, 종래의 방법에 의하면 상기 외부전극층(16)은 상기 스트립형태의 글래스기판의 상하면 중앙부위를 길이방향을 따라 스크린프린팅법(screen printing) 등으로 유기물을 도포하거나 특수한 기구물을 사용해서 증착, 함침 또는 무전해도금시 상기 기판의 상하면 중앙부분에는 형성되지 않도록 하여 외부전극의 모양과 크기를 조절하였다.Herein, the Cr layer is formed for the purpose of improving the glass substrate and the external electrode and reducing the contact resistance between the internal electrode. In forming the Cr layer, the Cr layer is cleaned and chemically etched or a low temperature plastic conductive adhesive is used. Another method is to impregnate the intermediate layer. However, according to the conventional method, the external electrode layer 16 is deposited or impregnated with a screen printing method or the like using a special apparatus on the upper and lower center portions of the strip-shaped glass substrate along the longitudinal direction. Alternatively, the shape and size of the external electrode were adjusted so that the upper and lower surfaces of the substrate were not formed in the electroless plating.
참고적으로 대부분의 표면실장형 칩부품처럼 박막콘덴서도 크림솔더(cream solder)를 이용해서 인쇄회로기판 등에 실장되는데 만약 제품의 양쪽 외부전극의 크기가 다를 경우에는 양 외부전극에 균일한 힘이 배분되지 아니하여 제대로 실장되지 않고 칩이 일어서게 되는 불량요인이 된다. 따라서, 박막콘덴서의 양쪽 외부전극의 크기를 정밀하게 제어하는 것이 중요하다.For reference, like most surface-mount chip components, thin film capacitors are mounted on a printed circuit board using a cream solder. If the size of both external electrodes of the product is different, uniform force is distributed to both external electrodes. If not, it will not be properly mounted and will be a bad factor that the chip will stand up. Therefore, it is important to precisely control the sizes of both external electrodes of the thin film capacitor.
또한, 글래스기판과 외부전극 사이의 밀착력은 도금이나 함침 등의 외부전극 형성과정과 실제 제품적용에서 전극층에 발생될 수 있는 큰 응력을 견디는 중요한 인자이므로 제품의 특성에 큰 영향을 준다. 즉, 글래스기판과 외부전극 사이의 밀찰력이 나쁜 제품은 글래스기판과 외부전극의 박리현상을 일으킬 수 있으며, 이는 외부전극과 내부전극 사이의 전기적 단락이라는 치명적인 결과를 야기하게 되므로 중요한 의미를 갖는 것이다.In addition, the adhesion between the glass substrate and the external electrode is an important factor to endure the large stress that may occur in the electrode layer in the process of forming the external electrode, such as plating or impregnation, and the actual application of the product has a great influence on the characteristics of the product. In other words, the poor glass-tightness between the glass substrate and the external electrode may cause peeling of the glass substrate and the external electrode, which is important because it causes a fatal result of an electrical short between the external electrode and the internal electrode. .
그러나, 상기 방법은 스트립형태의 글래스기판(11)의 폭이 약 1.6mm정도로 좁고 제어해야 할 중앙부분의 폭이 단지 1.0mm정도밖에 되지 않기 때문에 정확히 외부전극의 크기를 제어하는 것이 공정상으로 무척 어렵고 제품생산에 있어서도 높은 불량요인이 되고 있었다. 또한, 외부전극 형성과정에서 상기 스트립형태의 양측면방향으로만 증착이 이루어지므로 기판의 상하면에는 외부전극이 균일하게 성막될 수 없으며, 또한 기판과 외부전극 사이의 밀찰력도 우수하지 못한 단점이 있었다. 이런 단점을 해결하기 위해서는 글래스 기판의 상하면에 먼저 전극을 증착해야 하는데, 이때도 기판의 일부 측면에 외부전극층이 성막되어 오히려 밀착력을 저하시키는 문제점을 야기시킨다.However, in the above method, since the width of the strip-shaped glass substrate 11 is as narrow as about 1.6 mm and the width of the center portion to be controlled is only about 1.0 mm, it is very difficult to control the size of the external electrode accurately. It was difficult and was a high defect factor in product production. In addition, since the deposition is performed only in both side surfaces of the strip form in the process of forming the external electrode, the external electrode cannot be uniformly deposited on the upper and lower surfaces of the substrate, and also there is a disadvantage in that the smuggling force between the substrate and the external electrode is not excellent. In order to solve this drawback, the electrode must be deposited on the upper and lower surfaces of the glass substrate, and in this case, an external electrode layer is formed on some side surfaces of the substrate, thereby causing a problem of deterioration of adhesion.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 박막콘덴서 제조시 절단에 앞서 기판에 유기물코팅을 하므로써, 기판과 외부전극을 용이하고 정밀하게 형성할 수 있는 박막콘덴서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film capacitor which can easily and precisely form a substrate and an external electrode by coating an organic material on a substrate prior to cutting when manufacturing a thin film capacitor to solve the above problems. have.
제1도는 일반적인 박막콘덴서의 구조도.1 is a structural diagram of a general thin film capacitor.
제2a도는 종래의 박막콘덴서 제조과정을 설명하기 위한 글래스기판의 사시도.Figure 2a is a perspective view of a glass substrate for explaining a conventional thin film capacitor manufacturing process.
제2b도는 제2a도의 글래스기판을 절단후 단자전극층이 형성된 기판의 단면도.FIG. 2B is a cross-sectional view of the substrate on which the terminal electrode layer is formed after cutting the glass substrate of FIG. 2A.
제3도는 본 발명에 따른 박막콘덴서 제조과정을 설명하기 위한 글래스 기판의 평면도.3 is a plan view of a glass substrate for explaining a thin film capacitor manufacturing process according to the present invention.
제4도는 제3도의 A-A' 단면도.4 is a cross-sectional view along the line A-A 'of FIG.
제5도는 본 발명에 따라 1차 절단된 글래스기판의 단면도.5 is a cross-sectional view of a glass substrate first cut in accordance with the present invention.
제6도는 본 발명에 따라 제조된 박막콘덴서의 단면도.6 is a cross-sectional view of a thin film capacitor manufactured according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2, 22 : 글래스기판 20 : 박막콘덴서2, 22: glass substrate 20: thin film capacitor
24 : 내부전극 26 : 외부전극층24: internal electrode 26: external electrode layer
28 : 유기물패턴층28: organic material pattern layer
상기한 목적달성을 위한 본 발명은 그 내부에 내부전극층, SiO2유전층, 내부전극층, SiO2보호층, 에폭시결합층이 형성된 글래스기판과, 상기 글래스기판의 내부전극과 연결되도록 기판의 양측면에 형성된 외부전극층을 포함하여 구성되는 박막콘덴서의 제조방법에 있어서, 상기 글래스기판에 내부전극층, SiO2유전층, 내부전극층, SiO2보호층, 에폭시결합층의 순서로 각 층을 형성한 다음, 각 층이 형성된 기판의 상하부 양면에 일정간격을 두고 스트립형태의 유기물층을 형성하는 단계; 상기 각 유기물층이 기판의 중앙부에 오도록 글래스기판을 길이방향을 따라 1차 절단하는 단계; 절단된 글래스기판의 절단면을 따라 글래스기판의 측면에 단자전극층을 형성시키는 단계; 상기 단자전극층이 마련된 기판의 유기물층을 제거하는 단계; 상기 유기물층이 제거된 글래스기판을 1차절단방향과 직각방향으로 2차절단하는 단계; 및 2차 절단된 각 칩의 외부전극층에 Ni층과 땜납층을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 외부전극크기제어가 정밀한 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a glass substrate having an internal electrode layer, an SiO 2 dielectric layer, an internal electrode layer, a SiO 2 protective layer, and an epoxy bonding layer formed therein, and formed on both sides of the substrate so as to be connected to the internal electrodes of the glass substrate. In the method of manufacturing a thin film capacitor including an external electrode layer, each layer is formed on the glass substrate in the order of an internal electrode layer, a SiO 2 dielectric layer, an internal electrode layer, a SiO 2 protective layer, an epoxy bonding layer, and then each layer is Forming a strip-shaped organic material layer at predetermined intervals on both upper and lower surfaces of the formed substrate; Firstly cutting a glass substrate along a longitudinal direction such that each organic layer is at a center portion of the substrate; Forming a terminal electrode layer on a side of the glass substrate along a cut surface of the cut glass substrate; Removing the organic material layer of the substrate provided with the terminal electrode layer; Secondly cutting the glass substrate from which the organic material layer has been removed in a direction perpendicular to the first cutting direction; And forming a Ni layer and a solder layer on the outer electrode layers of the second cut chips. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film capacitor with precise external electrode size control including a.
이하, 본 발명을 도면을 통하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
전술한 바와 같이, 박막콘덴서의 외부전극 형성공정은 제조공정의 마지막 단계로서, 글래스기판의 내부전극과 외부전극을 전기적으로 연결시키는 매우 중요한 공정이다. 종래방법에 의하면 그 내부에 내부전극, 유전층, 및 보호층을 포함하는 글래스기판을 먼저 스트립형태로 1차 절단한 후 외부전극을 형성하는 공정을 행하였으나, 본 발명에서는 글래스기판을 1차절단이전에 글래스기판의 상하면에 스트립형태의 기판의 길이방향을 따라 우선 유기물층을 형성함에 특징이 있다.As described above, the external electrode forming process of the thin film capacitor is a final step of the manufacturing process, and is a very important process for electrically connecting the internal electrode and the external electrode of the glass substrate. According to the conventional method, the glass substrate including the internal electrode, the dielectric layer, and the protective layer is first cut into a strip shape, and then the external electrode is formed. However, in the present invention, the glass substrate is first cut before the first cut. In the upper and lower surfaces of the glass substrate, the organic material layer is first formed along the longitudinal direction of the strip-shaped substrate.
본 발명에 의한 외부전극층 형성과정은, 본 발명의 일시예를 나타내는 제3도와 같이, 우선 그 내부에 내부전극 등을 포함하는 글래스기판(2)의 상하 양면 전면에 포토레지스트(photoresist; PR)을 도포한 다음 건조시킨다. 이때, 상기 포토레지스트의 도포과정은 스핀코팅(spin coating) 또는 딥코팅(dip coating)으로 행함이 바람직하며, 그 두께는 약 1㎛이상으로 함이 바람직하다. 건조된 포토레지스트 도포층은 이후 사진식각(photolithography) 및 패턴(pattern)공정을 통해 제4도와 같이 일정한 간격을 갖는 스트립형태의 유기물층(28)을 형성한다. 사진식각은 노광기와 포토마스크(photomask) 등을 이용하여 글래스기판을 노광, 현상하고 다시 이를 에칭공정을 통해 일정한 패턴층을 형성하는 통상적인 방법이면 무방하다.In the process of forming the external electrode layer according to the present invention, first, as shown in FIG. Apply and dry. In this case, the coating process of the photoresist is preferably performed by spin coating or dip coating, and the thickness thereof is preferably about 1 μm or more. The dried photoresist coating layer is then formed through the photolithography and pattern (pattern) process to form an organic layer 28 in the form of a strip having a predetermined interval as shown in FIG. Photolithography may be a conventional method of exposing and developing a glass substrate using an exposure machine, a photomask, and the like, and forming a predetermined pattern layer through an etching process.
이렇게 유기물패턴층(28)이 형성된 기판은 유기물층이 형성되지 않은 중간부분을 유기물층의 길이방향(①)을 따라 1차 절단한다. 도 5는 1차절단된 글래스기판(22)의 단면을 나타낸 것으로 기판(22)의 상하면의 중심부분에 유기물층(28)이 형성된 모습을 보이고 있다.The substrate on which the organic pattern layer 28 is formed is first cut along an intermediate portion (①) of the organic material layer in which the organic material layer is not formed. FIG. 5 shows a cross section of the first cut glass substrate 22 and shows the organic material layer 28 formed at the center of the upper and lower surfaces of the substrate 22.
그 다음, 글래스기판(22)에 Cr층과 Cu층으로 이루어지는 단자전극층을 형성한다. 상기 단자전극층의 경우 Cr층과 Cu층은 각각 0.03-0.1㎛ 및 0.2-1.5㎛ 정도가 바람직하다. 상기 단자전극층은 증착, 함침 또는 무전해도금 등 어떠한 방법을 사용해도 무방하다.Next, a terminal electrode layer made of a Cr layer and a Cu layer is formed on the glass substrate 22. In the case of the terminal electrode layer, the Cr layer and the Cu layer are preferably about 0.03-0.1 μm and about 0.2-1.5 μm, respectively. The terminal electrode layer may be any method such as vapor deposition, impregnation, or electroless plating.
그 다음, 상기 스트립형태의 유기물층(28)과 그 위에 형성된 단자전극층을 용해하면 기판의 측면 및 상하 모서리의 일부에만 정확히 단자전극층을 마련할 수 있게 된다. 상기 유기물패턴층에 형성된 단자전극층과 유기물의 제거를 위해서는 아세톤 등으로 처리하면 된다.Then, by dissolving the strip-shaped organic material layer 28 and the terminal electrode layer formed thereon, it is possible to accurately provide the terminal electrode layer only on a part of the side and top and bottom edges of the substrate. In order to remove the terminal electrode layer and the organic material formed on the organic material pattern layer, it may be treated with acetone or the like.
이후, 상기와 같은 방법으로 일정한 스트립형태의 패턴을 갖는 단자전극층이 형성된 글래스기판을 통상적인 방법으로 화학적 에칭과 세정을 실시하거나 또는 단순히 세정만을 실시한 후, 스트립방향, 즉 단자전극의 길이방향(①)과 직각방향으로 2차 절단한다. 이렇게 형성되는 단일 칩(chip) 크기의 박막콘덴서는 제6도와 같이 상기 단자전극층(26a)(26b)에 Ni층(26c)과 땝납층(26d)을 형성하여 외부전극 형성공정을 마무리한다. 상기 Ni층의 형성은 전기배럴(barel)도금 등의 방법을 이용하면 되며, 또한 땜납층은 Sn 또는 Sn-Pb가 적당하다. 물론 땝납층의 형성은 함침에 의한 방법도 상과없다.Subsequently, the glass substrate on which the terminal electrode layer having a predetermined strip-shaped pattern is formed in the above manner is chemically etched and cleaned in a conventional manner or simply cleaned, and then the strip direction, that is, the length direction of the terminal electrode (① 2nd cut at right angles to The single chip size thin film capacitor thus formed forms a Ni layer 26c and a solder layer 26d on the terminal electrode layers 26a and 26b to finish the external electrode forming process as shown in FIG. The formation of the Ni layer may be performed using a method such as electric barrel plating, and the solder layer is preferably Sn or Sn-Pb. Of course, the formation of a soldering layer is similar to the method by impregnation.
이와 같이 글래스기판의 상하 전면에 먼저 포토레지스트를 도포하고, 통상의 사진식각에 의해 스티립형태의 유기물패턴층을 형성한 다음, 기판을 절단하면 외부전극의 형성이 매우 용이할 뿐만아니라 외부전극의 크기도 정밀하게 제어가능하며, 또한 상기 외부전극층은 균일하게 형성되어 그 외부전극과 글래스기판과의 밀찰력이 우수하게 될 수 있다.In this way, the photoresist is first applied to the upper and lower surfaces of the glass substrate, and the organic pattern layer in the form of sty is formed by ordinary photolithography. The size is also precisely controllable, and the external electrode layer can be uniformly formed so that the external electrode and the glass substrate have excellent visibility.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 박막콘덴서의 외부전극을 용이하게 형성할 수 있을 뿐만아니라 외부전극의 크기도 정밀하게 제어될 수 있으며, 특히 이러한 제조방법에 의하면 균일한 크기로 외부전극이 형성되어 낮은 등가직렬저항 및 높은 품질계수를 갖는 등 매우 안정화된 박막콘덴서의 제조공정이 확립되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, not only the external electrode of the thin film capacitor can be easily formed, but also the size of the external electrode can be precisely controlled. In particular, according to the manufacturing method, the external electrode is formed to have a uniform size. There is an effect of establishing a highly stable thin film capacitor manufacturing process, such as having a low equivalent series resistance and a high quality factor.
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Family Applications (1)
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