KR100364926B1

KR100364926B1 - 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100364926B1
Application number: KR1019990020436A
Authority: KR
Inventors: 문제도; 박윤휘; 박성대; 강현규
Original assignee: 사단법인 고등기술연구원 연구조합
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2002-12-16
Also published as: KR20010001306A

Abstract

입출력 핀들없이 다른 회로 기판에 연결할 수 있는 측면 실장이 가능한 LTCC 모듈 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 LTCC 모듈은 전극이 인쇄된 그린 테이프들이 적층된 적층체; 상기 적층체의 일측면에 상기 일측면으로부터 상기 적층체의 내부로 연장된 전극; 및 상기 전극의 상부에 형성된 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, LTCC 모듈의 제조시 입출력 패드에 리드 프레임 및 핀 컨넥터와 같은, 입출력 핀들을 접합시키는 공정을 생략할 수 있어, LTCC 모듈의 제조 원가를 줄일 수 있으며, 입출력 핀들에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.

Description

측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈 및 그 제조 방법{Leadless Type LTCC Module And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 저온 동시 소성 세라믹 (Low Temperature Cofired Ceramic: LTCC) 모듈에 관한 것으로, 특히 입출력 핀들없이 다른 회로 기판에 연결할 수 있는 측면 실장이 가능한 LTCC 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

다양한 형태의 전자 디바이스들은 단일 모듈 또는 팩키지내에 상호 연결된(Interconnected) 집적 회로 칩들을 사용한다. 이러한 멀티칩 모듈(Mutichip Module)들은 다시 PCB와 같은 기판과 전기적으로 연결하게 되는데, 이러한 전기적 연결을 위해 모듈의 입출력 패드들 각각에는 리드 프레임(Lead Frame) 또는 핀 컨넥터와 같은 입출력 핀들이 결합되며, 이러한 입출력 핀들을 통해 모듈은 다른 회로와 전기적으로 연결할 수 있게 된다.

따라서, LTCC 모듈의 제조시, LTCC 모듈의 입출력 패드에 리드 프레임 및 핀 컨넥터와 같은, 입출력 핀들을 접합시키는 공정이 필요로 하게 되는데, 이러한 입출력 핀들을 모듈에 접합할 때 핀 부분이 밴딩 모멘트(bending moment)에 약하여 다른 보강 방법을 필요로하며, 리드를 사용하는 경우에는 리드의 재료비 및 결합 공정에 의해 추가적인 원가 상승을 발생시킨다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 입출력 핀들이 없는 LTCC 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 LTCC 모듈은 전극이 인쇄된 그린 테이프들이 적층된 적층체; 상기 적층체의 일측면에 상기 일측면으로부터 상기 적층체의 내부로 연장된 전극; 및 상기 전극의 상부에 형성된 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 관점에 따른 LTCC 모듈 제조 방법은 a) 그린 테이프에 전극 또는 회로 패턴을 인쇄하는 단계; b) 단계 a)에 의해 각각 전극 또는 회로 패턴이 인쇄된 그린 테이프를 적층하는 단계; c) 단계 b)에 의한 적층체를 상기 전극을 따라 절단하는 단계; 및 d) 단계 c)에 의한 적층체의 측면을 따라 형성된 각 그린 테이프의 전극을 전도성 도료를 도포하여 패드를 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, LTCC 모듈의 제조시 입출력 패드에 리드 프레임 및 핀 컨넥터와 같은, 입출력 핀들을 접합시키는 공정을 생략할 수 있어, LTCC 모듈의 제조 원가를 줄일 수 있으며, 입출력 핀들에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LTCC 모듈을 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 LTCC 모듈의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 기판을 도시한 평면도이다.

도 4a 내지 4d는 준비된 다수의 그린 테이프에 본 발명의 일 실시 예에 따라 전극을 인쇄하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시 예에 따라 준비된 기판 및 그린 테이프로 LTCC 모듈을 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100: LTCC 모듈 110: 금속 기판

130: 적층체 151, 152, 153, 154: 패드

504: 비아 306: 금속 산화물

310: 접착제 502, 506, 507: 그린 테이프

509: 절단선 그린 테이프 510: 유약 테이프

512: LTCC 모듈용 기판 155: 전극

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 실장이 가능한 LTCC 모듈을 일부 절개하여 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 LTCC 모듈의 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, LTCC 모듈(100)은 기판(110)을 포함한다. 상기 기판(110)의 상부에는 다수의 그린 테이프들이 적층된 적층체(130)가 형성된다. 상기 적층체(130)의 일측면에는 적어도 하나 이상의 패드(151 내지 154)가 형성된다. 상기 LTCC 모듈(100)은 상기 패드들(151 내지 154)을 통해 외부의 회로(도시하지 않음)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 적층체(130)를 구성하는 다수의 그린 테이프들중에는 적어도 하나 이상의 전극이 인쇄된 그린 테이프를 포함된다. 상기 그린 테이프에 인쇄되는 전극은 적어도 하나 이상이며, 상기 패드들(151 내지 154)의 수 및 그 각각의 크기는 그린 테이프에 인쇄된 전극의 수, 및 인쇄된 전극의 크기 및 적층 두께 의해 결정된다. 따라서, 상기 패드들(151 내지 154)이 패드로서의 역할을 수행하기 위해서는 바람직하게는, 상기 전극의 길이는 1㎜ 이상이다. 또한, 상기 적층체(130)에는 상기 전극이 인쇄된 그린 테이프가 적어도 2층 이상이다. 상기 전극이 인쇄된 그린 테이프들의 동일 전극들은 상호 비아(도시하지 않음)를 통해 전기적으로 연결된다. 상기 전극들을 연결하는 상기 비아의 크기는 바람직하게는 200㎛ 이상이며, 전극들을 연결하기 위한 비아의 수는 전극의 크기에 비례하여 형성시키고, 비아들은 그 직경의 두배의 거리를 두고 형성시키는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 구성에 의하면, 모듈의 입출력을 위한 리드 프레임 또는 핀들이 없는 LTCC 모듈을 제작할 수 있게 됨으로써, 리드 프레임 형성에 따른 재료 및 공정의 원가를 절감할 수 있으며, 리드 핀 접속시 발생될 수 있는 불량을 방지할 수 있게 된다.

이하, 상기 구성으로 된 LTCC 모듈의 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LTCC 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저, LTCC 기판용 기판 및 그린 테이프를 통상의 방법을 사용하여 준비한다. 예컨데, 금속판을 LTCC 기판용 기판으로 이용하는 경우, Cu, Ni, Al, 스테인레스 강, 저탄소강, 인바아(Invar), 및 코바아(Kovar)등과 같은 재료의 금속판을 원하는 치수로 절삭하여 금속을 준비한 다음, 상기 금속의 표면을 Cu, Ni, 및 Cu/Ni와 같은 재료로 도금하여 도금층을 형성한다. 그리고, 상기 금속 도금층을 산화하여 금속 산화물을 형성하고, 이어 상기 금속 산화물의 표면(306) 일부에 결합제 및 용제로 구성된 접착제(310)를 접착시켜 도 3에 도시한 바와 같은, 금속 기판(110)을 준비한다. 또한, 상기 그린 테이프의 준비 과정을 설명하면, 상기 그린 테이프는 ZnO-Mg0-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃으로 이루어진 결정화 유리 150g, Al₂O₃-PbO-SiO₂-ZnO로 이루어진 비정질 유리 18.7g, 충전제로서의 포스트라이트 19.5g 및 코르디에라이트(cordierite) 2.9g, 착색제 Cr₂O₃0.5g를 예비 혼합한다. 분산제 및 용제로 구성된 분산 용액 39.1g, 결합제, 가소제, 용제로 구성된 수지 용액 32.7g를 상기 예비 혼합된 원료와 함께 1 ℓ의 알루미나 단지(도시안됨)에 넣고 85rpm에서 2시간 밀링한다. 이때 밀링 매체로서 지르코니아 볼 150㎖를 사용한다. 밀링이 끝난 후, 인출된 슬러리 내의 기포를 제거하기 위해 탈기를 실시한다. 슬러리 표면에 스킨이 생기는 것을 방지하기 위해 교반기(도시안됨)를 고속으로 회전시키면서 진공에서 2-3분 유지한다. 캐스터(Caster)에 필름 및 블레이드(blade)를 세팅한 후 슬러리를 투입하여 상기 그린 테이프를 준비한다.

도 4a 내지 4d는 상기 준비된 다수의 그린 테이프에 본 발명에 따라 전극을인쇄하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4a 내지 4d를 참조하면, 상기 예시와 같이, 그린 테이프가 준비되면, 상기 준비된 그린 테이프를 도 4a에 도시된 바와 같이, LTCC 모듈 제조에 적절한 크기로 절단한다.

상기 절단된 그린 테이프(502)들 각각에 해당 회로 패턴을 인쇄해야 한다. 회로 설계시 완성된 모듈의 측면을 PCB 기판(도시하지 않음)과 같은 다른 회로 기판에 연결하기 위한 패드로서 사용할 것이므로, 이를 고려하여 각각 그린 테이프(502)에 인쇄할 회로 패턴을 설계한다. 즉, 패드로 이용될 그린 테이프들에는 절단선을 따라 전극이 인쇄되도록 회로 패턴을 설계한다.

각 그린 테이프(502)에 해당 회로 패턴을 인쇄하기 전에, 각각의 그린 테이프(502)에는 도 4b와 같이, 회로간 상호 연결을 위한 비아를 형성한다. 이 때, 전극이 인쇄되는 부분에는 비아간의 간격이 비아(504) 직경의 2배 이상이 되도록 비아를 형성하는 것이 바람직하다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 비아가 형성된 그린 테이프(503)들이 준비되면, 각각의 회로 패턴에 따라 비아가 형성된 각각의 그린 테이프(503)에는 전도성 도료 예컨데, Ag 도료를 사용하여 해당 회로 패턴을 인쇄한다. 이 때, 다수의 그린 테이프들(503)중 패드로 사용되지 않는 그린 테이프(506)에는 도 4c에 도시된 바와 같이, 회로 패턴이 인쇄되며, 패드에 이용되는 그린 테이프(507)는 도 4d에 도시한 바와 같이, 절단선을 따라 전극이 형성되는 회로 패턴이 인쇄된다. 또한, 상기 그린 테이프(507)에 인쇄되는 전극은 바람직하게는 절단선(509)을 따라 1㎜ 이상의길이 그리고, 수직으로는 500㎛의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 준비된 기판 및 그린 테이프로 LTCC 모듈을 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a 내지 도 5e을 참조하면, 상기 다수의 회로 패턴 또는 전극이 각각 인쇄된 상기 각각의 그린 테이프들(506 및507)를 건조시킨 후, 도 5a에 도시된 바와 같이 각각의 층을 이루는 그린 테이프들(406) 및 유약 테이프(510)을 적층하여, 그린 적층체(410), 즉 하나의 성형체로 만든다. 4" 치수의 경우 10∼15 톤의 압력으로 85-100℃에서 4-5분 가압하여 도 5b에 도시된 바와 같이, 적층체(410)를 형성한다. 이 때 유약 테이프(510)는 다수의 그린 테이프들(506 및 507)의 최하위 그린 테이프의 아래에 위치하여 적층된다. 상기 유약 테이프(510)는 상기 적층체(410)를 상기 준비된 기판(110)에 부착시키는 역할을 한다.

이어, 기판(110)의 상부에 상기 적층체(410)를 부착시킨 다음, 다시 가압하여 도 5c에 도시한 바와 같이 동시 적층체(512)를 형성한 다음, 상기 동시 적층체(512)를 소성하여 도 5d에 도시한 바와 같은, LTCC 모듈용 기판(512)을 완성한 다음, 상기 LTCC 모듈용 기판(512)를 절단기(도시하지 않음)를 사용하여 상기 절단선(509)을 따라 절단하여 도 5d에 도시한 바와 같이, 절단선(509)에 대해 대칭적으로 형성된 모듈들을 분리한다.

상기 절단선(509)을 따라 절단된 모듈의 절단면에는 도 5e에 도시된 바와 같이, 각층의 그린테이프에 인쇄된 전극들(155)이 외부에 노출되므로, 그 노출된 전극들(155)에 Ag/Pd 페이스트를 각각 도포하여 패드를 형성한 다음, 다시 소성하여도 1 및 도 2에 도시된 LTCC 모듈을 완성한다.

따라서, 상기한 구성에 의하면, LTCC 모듈의 제조시 입출력 패드에 리드 프레임 및 핀 컨넥터와 같은, 입출력 핀들을 접합시키는 공정을 생략할 수 있어, LTCC 모듈의 제조 원가를 줄일 수 있으며, 입출력 핀들에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명에 의하면, 입출력 핀들이 없는 LTCC 모듈 및 그 제조 방법을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명을 상기한 실시 예를 들어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고, 당업자의 통상의 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims

전극을 포함한 회로 패턴이 인쇄된 그린 테이프가 적층된 적층체;

상기 적층체의 일측면으로부터 상기 적층체의 내부로 연장된 전극; 및

상기 전극의 상부에 형성된 패드를 포함하며,

상기 적층체에서 상기 전극이 인쇄된 그린 테이프가 2층 이상이며, 상기 적층체에서 상기 전극이 인쇄된 그린 테이프들의 동일 전극은 상호 비아를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 패드는 Ag/Pd 성분의 도료인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈.
삭제
삭제
제1 항에 있어서, 상기 비아의 직경은 200㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 전극은 하나 이상인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 저온 동시 소성 세가믹 모듈은 상기 적층체의 저부에 부착된 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 전극의 폭은 500㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 전극의 길이는 1㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈.
삭제
a) 그린 테이프에 전극 또는 회로 패턴을 인쇄하는 단계;

b) 단계 a)에 의해 각각 전극 또는 회로 패턴이 인쇄된 그린 테이프를 적층하는 단계;

c) 단계 b)에 의한 적층체를 상기 전극을 따라 절단하는 단계; 및

d) 단계 c)에 의한 적층체의 측면을 따라 형성된 각 그린 테이프의 전극을 전도성 도료를 도포하여 패드를 형성하는 단계를 포함하며,

상기 적층체에서 상기 전극이 인쇄된 그린 테이프는 적어도 2개 이상이며, 상기 전극이 인쇄된 그린 테이프들의 전극 위치는 상호 대응하는 위치에 인쇄되고, 각각의 상호 대응하는 위치의 전극들은 비아를 통해 전기적으로 연결는 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈 제조 방법.
삭제
삭제
제10 항에 있어서, 상기 전도성 도료는 Ag/Pd 도료인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈 제조 방법.
제10 항에 있어서, 상기 전극의 폭은 500㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈 제조 방법.
제10 항에 있어서, 상기 전극의 길이는 1㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 측면 실장이 가능한 저온 동시 소성 세라믹 모듈 제조 방법.