KR100631982B1 - 표면 평탄성이 우수한 ｌｔｃｃ 기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

표면 평탄성이 우수한 LTCC 기판의 제조방법이 제공된다.

본 발명은, 하나 이상의 그린시트로 이루어진 LTCC 적층체를 마련한후, 그 적층체의 상/하부에 더미층(dummy layer)을 적치하는 공정; 상기 적치된 더미층상에 구속층을 적치한후, 상기 그린시트의 소성온도로 소성하는 공정; 및 상기 구속층을 제거한후, 그 표면 평탄도가 유지되도록 상기 더미층을 추가로 래핑하는 공정;을 포함하는 표면 평탄성이 우수한 LTCC 기판의 제조방법에 관한 것이다.

LTCC, 평탄성, 더미층, 구속층

Description

표면 평탄성이 우수한 ＬＴＣＣ 기판의 제조방법{Method for manufacturing LTCC substrate having goood suface flatteness}

도 1은 구속층제거후 외부전극 후소성방식으로 LTCC 기판을 제조하는 공정을 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 LTCC 기판의 제조공정을 나타내는 공정도이다.

도 3은 본 발명의 구속층제거후 외부전극 후소성방식으로 제조된 LTCC 기판의 모식도이다.

도 4(a)는 더미층을 이용하지 않고 제조된 종래의 LTCC기판의 표면사진이다.

도 4(b)는 더미층을 이용하여 제조된 본 발명의 LTCC기판의 표면사진이다.

도 4(c)는 그 상부에는 더미층을 이용하고, 하부에는 더미층을 이용하지 않고 제조된 LTCC기판에서 도체충전된 via부분을 나타내는 단면사진이다.

본 발명은 표면 평탄성이 우수한 LTCC 기판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LTCC 적층체를 제조한후 그 상/하부에 더미층(dummy layer)층을 추가로 가압적층함으로써 후속하는 구속소성공정이후, 래핑공정의 효율성을 촉진하여 표면 평탄성이 우수한 기판을 제조할 수 있는 LTCC 기판의 제조방법에 관한 것이다.

전자패키징용 LTCC기판의 제조에 있어 SMT, Wire bonding, flip chip등을 생산성 높고 원활하게 하기 위해서는 기판자체의 치수정밀도가 매우 중요하며, 이를 제어하는 기술이 패키징 공정의 핵심이다. 이때 소위 무수축공정인, x 및 y축 방향으로 소성시 수축이 일어나지 않도록 하기 위한 구속 소성공정이 종래부터 개발되어 오고 있다.

도 1은 이러한 구속 소성공정을 채택한 종래기술의 예로서, 구체적으로 구속층 제거후 외부전극 후소성방식을 나타내고 있다.

도 1에 나타난 바와 같이, 구속 소성공정은, 그 내부 소정의 위치에 도체(3)가 충진된 via홀을 갖는 하나 이상의 그린시트(1)로 이루어진 LTCC 적층체(1")를 마련한후, 그 적층체의 상/하부에 상기 그린시트(1)의 소성온도에서는 소성되지 않는 구속층 시트(5)를 형성하고, 이어, 그 구속층 시트(5)를 제거하는 공정으로 이루어져 있다. 그리고 상기 구속층 시트(5)를 제거한후, 적층체의 상하부에 도체페이스트를 도포하고, 이어 통상의 인쇄공정을 이용하여 외층인쇄회로패턴(7)을 형성할 수 있다.

상기 구속층의 그린시트(5)는 고온에서 소성되는 무기파우더와 유기바인더로 구성되며, 상기 무기파우더는 알루미나, 지르코니아등과 같이 통상의 유리-세라믹 스와는 그 소성온도가 100℃이상 차이가 나는 무기재료를 사용한다. 또한 상기 적층체(1")를 구성하는 저온 그린시트(1)는 붕규산 유리와 알루미나로 주로 구성되어 있으며, 통상 900℃이하에서 소성이 이루어진다. 이러한 구속소성후 x,y축 수축률은 ~0.2% ±0.05%정도를 나타내며 z축의 경우 35~40%의 수축률을 보인다. 이때 소성하지 않은 구속층(5)의 제거는 외부 도체 패드의 품질을 좌우하는 매우 중요한 인자이다.

한편 상기와 같이 그 상/하부에 구속층이 적치된 구속소성공정에 있어서, 구속층을 제거하는 방법은 기계적인 방법과 화학적인 방법 2가지로 나누어진다. 상기 기계적인 방법에는 buff, sand blast, lap등을 들 수 있고 화학적인 방법으로는 불화수소산을 사용하는 방법이 있다. 일반적인 방법으로는 sand blast와 lap를 사용하는데, 이러한 방법으로 구속층을 제거할 경우 기판의 두께감소를 유발할 수 있다. 또한 연마되는 두께를 적게 가져가는 경우, 기판표면에 구속층과 잔류물질을 제거할 수는 있으나 기판의 평탄도는 효율적으로 확보할 수 없다.

따라서 이러한 평탄도가 좋지 않은 기판을 이용하여 SMT, 및 패키징등의 공정에 적용할 경우, 불완전한 기판의 평탄도로 공정의 난이도가 높아지고 생산성이 떨어질 A만 아니라, 제조된 제품의 특성에도 좋지 않은 영향을 미친다는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 서, 우수한 평탄도를 갖는 LTCC 기판 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

하나 이상의 그린시트로 이루어진 LTCC 적층체를 마련한후, 그 적층체의 상/하부에 더미층(dummy layer)을 적치하는 공정; 상기 적치된 더미층상에 구속층을 적치한후, 상기 그린시트의 소성온도로 소성하는 공정; 및 상기 구속층을 제거한후, 그 표면 평탄도가 유지되도록 상기 더미층을 추가로 래핑하는 공정;을 포함하는 표면 평탄성이 우수한 LTCC 기판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다,

도 2는 본 발명에 따른 LTCC기판을 제조하는 공정을 보여주는 공정도이다.

도 2(b)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저, LTCC 적층체(10)를 마련하는데, 이러한 적층체(10)는 도 2(a)와 같은 그린시트(11)를 하나 이상 가압적층하는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 통상의 tape casting법등을 이용하여 상기 그린시트(11)를 제조할 수 있으며, 이때, 그린시트 조성은 붕규산유리 60%이상과 잔여 알루미나로 이루어진 유리-세라믹스로 구성될 수 있다. 이러한 조성을 갖는 그린시트(11)로 이루어진 LTCC 적층체는 900℃이하의 온도에서 소성가능하다. 또한 상기 그린시트(11) 내부 소정의 위치에는 필요에 따라 viahole(11a)을 형성한후 이를 도체페이스트(11b)로 충진할 수 있으며, 아울러 그 표면 소정의 위치에도 통상의 인쇄공정을 이용하여 소망하는 내부인쇄회로패턴(11c)을 형성할 수도 있다.

그리고 이와 같이 형성된 개개의 그린시트(11)를 가압적층함으로써 도 2(b)와 같은 소정의 패턴을 갖는 LTCC 적층체(10)을 마련할 수 있는 것이다. 그러나 이러한 LTCC 적층체를 제조하는 공정은 일반적인 것으로, 본 발명은 이러한 제조공정 조건에 제한되는 것은 아니다.

다음으로 본 발명에서는 도 2(c)와 같이, 상기 LTCC 적층체의 상/하부 표면에 더미층(dummy layer:20)을 가압적치한다. 이러한 더미층은 후술하는 바와 같이 본원발명에서 기판의 평탄도를 확보하기 위하여 채택한 것으로서, 상기 그린시트층을 더미층으로 이용함이 보다 바람직하다. 즉, 소망하는 두께이상을 갖는 LTCC적층체를 마련한후 그 최외부층을 더미층(20)으로 활용할 수 있다.

이어, 본 발명에서는 도 2(d)와 같이, 상기와 같이 더미층(20)이 형성된 적층체의 상/하부에 구속층(30)을 적치한후 압착한다. 통상 구속층을 적치함에는 접착제가 이용되며, 이러한 접착제는 PVB 또는 아크릴계 바인더와 알코올류나 방향족등의 용제로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 구속층(30)은 상기 LTCC적층체(10)가 소성되지 않는 온도, 즉, 상기 그린시트(11)가 소성되지 않는 온도에서 소성될 수 있는 재료로 조성됨이 바람직하다. 예컨데 본 발명에서 상기 구속층(30)은 무기재료와 PVB계 및 아크릴계 유기바인더와 같은 유기바인더를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 무기재료로는 알루미나, 지르코니아등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 구속층(30)은 그 소성온도가 1000℃이상인 재료로 조성되는 것이다.

그리고 본 발명에서는 상기 압착된 적층체를 상기 LTCC 적층체의 소성온도, 다시 말하면, 상기 그린시트(11)의 소성온도로 소성한다. 그리고 상술한 바와 같은 그린시트(11)의 조성을 고려할때, 상기 소성온도는 900℃이하가 바람직할 것이다.

후속하여, 도 2(e)와 같이, 상기 소성된 적층체로 부터 상기 구속층(30)을 제거한후 그 표면 평탄도가 유지되도록 상기 더미층(20)을 추가로 래핑을 래핑한다. 이때 본 발명에서는 상기 구속층(30)을 제거하는 구체적인 방법에 제한되지 않으며, 예컨데 기계적인 연삭이나 연마등을 이용하여 제거할 수 있다.

그리고 본 발명에서는 상기 더미층(20)에 대한 추가적인 래핑을 실시함으로써 기판의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 바람직하게는 이러한 추가적인 래핑으로 기판 표면의 표면거칠기를 3~5㎛범위로 제어하는 것이다.

종래공정과 같이, 단순히 구속층만을 연마제거하는 경우, 그 연마두께가 작아 구속층과 반응 잔류물질은 제거할 수 있으나, 내부전극과 유전체층간의 밀도차이에 따라 발생하는 기판 표면부의 요철부를 효과적으로 제거할 수 없다. 따라서 본 발명은 기판의 적층시 더미층을 추가로 형성하여 충분한 래핑이 가능한 기판 두께를 형성함으로써, 래핑완료후 정밀한 두께제어가 가능할 뿐만 아니라 효율적으로 기판의 평탄도를 개선할 수 있다.

이후, 본 발명에서는 도 3과 같이 래핑처리된 적층체(10)의 상/하부에 외층인쇄회로패턴(40)을 형성할 수 있다. 이러한 외층인쇄회로패턴(40)은 상기 적층체 (10)의 상/하 표면에 도체페이스트를 도포한후, 통상의 인쇄공정을 이용하여 소정의 위치에 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 일실시예를 들어 상세히 설명한다.

(실시예 1)

캐리어필름상에 Tape casting법을 이용하여 붕규산유리 60%이상과 잔여 알루미나로 이루어진 다수의 그린시트층을 형성하였다. 이어, 상기와 같이 마련된 그린시트층 소정의 위치에 CO₂ 레이저를 이용하여 viahole을 형성한후, Ag도체 페이스트를 충진하였다. 그리고 상기 도체충진된 그린시트층으로부터 캐리어필름을 제거한후, 이를 가압적층함으로써 LTCC적층체를 마련하였으며, 후속하여 상기 LTCC 적층체의 상/하부 표면에 소정의 패턴을 갖는 더미층을 가압적치하였다. 이어, 상기 더미층이 형성된 적층체의 상/하부에 알루미나를 주요성분으로 하는 구속층을 적치한후 압착하였으며, 상기 그린시트의 소성온도로 소성하였다.

한편 비교를 위하여 상기 마련된 LTCC적층체중 하나를 그 상/하부에 더미층을 적층하지 않고, 곧바로 구속층을 적치하고 압착한후 소성하였다.

이후, 상기 소성된 각각의 적층체로부터 구속층을 제거한후 그 기판의 표면을 초음파세척하였다. 이때, 더미층을 이용한 경우에는 더미층 부분까지 래핑한후 그 표면을 초음파세척하였다.

도 4(a)는 종래와 같이 더미층을 이용하지 않고 구속층을 가압적층한후 그 구속층을 제거한 경우의 LTCC기판의 표면사진이다. 도 4(a)와 같이, 더미층을 이용하지 않는 경우에는 그 기판표면에 via전극부분이 튀어올라 기판의 평탄성이 떨어짐을 보여주고 있으며, 또한 via전극부분과 기판표면에 구속층의 알루미나물질과 반응한 잔류물질이 존재함을 알 수 있다.

한편, 더미층을 이용하고, 구속층제거후 더미층까지 래핑제거한 본 발명의 LTCC기판 표면사진이 도 4(b)에 나타난 있다. 도 4(b)에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법으로 제조된 LTCC기판의 경우 래핑공정을 통하여 기판의 잔류물질의 제거가 가능하고, 또한 기판 표면의 평탄도를 개선할 있음을 알 수 있다.

도 4(c)는 LTCC기판의 상부에는 더미층을 이용하고, 하부에는 더미층을 이용하지 않고 제조된 LTCC기판의 도체충전된 via부분을 도시한 사진으로서, 더미층을 이용한 기판의 상부 표면이 하부표면에 비하여 우수한 평탄도를 나타냄을 잘 제시하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예를 통하여 설명되었지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재범위내에서 다양한 본원발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본원발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 구속소성공정을 이용한 LTCC 기판의 제조공정에 있어서, LTCC 적층체를 제조한후 그 상/하부에 더미층(dummy layer)층을 추가로 가압적층함으로써 후속하는 구속소성공정이후, 래핑공정의 효율성을 촉진하여 표면 평탄성이 우수한 기판의 제조에 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 하나 이상의 그린시트로 이루어진 LTCC 적층체를 마련한후, 그 적층체의 상/하부에 더미층(dummy layer)을 적치하는 공정;

   상기 적치된 더미층상에 구속층을 적치한후, 상기 그린시트의 소성온도로 소성하는 공정; 및

   상기 구속층을 제거한후, 그 표면 평탄도가 유지되도록 상기 더미층을 추가로 래핑하는 공정;을 포함하는 표면 평탄성이 우수한 LTCC 기판의 제조방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 그린시트는 붕규산유리 60%이상과 잔여 알루미나로 이루어진 유리-세라믹스로 조성됨을 특징으로 하는 LTCC기판의 제조방법
3. 제 1항에 있어서, 상기 더미층으로 상기 그린시트를 이용함을 특징으로 하는 LTCC기판의 제조방법
4. 제 1항에 있어서, 상기 래핑처리된 LTCC 적층체의 상/하부 표면에 외층인쇄회로패턴을 형성하는 공정;을 추가로 포함하는 LTCC 기판의 제조방법

Images