KR100674847B1 - Method for manufacturing LTCC substrate - Google Patents
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Abstract
LTCC 기판의 제조방법이 제공된다. A method of manufacturing an LTCC substrate is provided.
본 발명은, 캐리어 필름상에 그린시트층을 소망하는 갯수로 형성하는 공정; 상기 각각 형성된 그린시트층 소정의 위치에 viahole을 형성한후, 그 viahole을 도체페이스트로 충진하는 공정; 상기 그린시트층으로 부터 캐리어 필름을 제거한후, 그 하부로 돌출된 도체페이스트 부분을 제거하는 공정; 및 상기 도체페이스트 제거된 그린시트층을 다수 가압적층하여 LTCC적층체를 마련하는 공정;을 포함하는 LTCC기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention provides a process for forming a desired number of green sheet layers on a carrier film; Forming viaholes at predetermined positions of the formed green sheet layers, and then filling the viaholes with conductor paste; Removing a carrier film from the green sheet layer, and then removing a portion of the conductor paste protruding downward; And a step of preparing a LTCC laminate by pressing a plurality of green paste layers from which the conductor paste has been removed.
LTCC, 동시소성, viahole 충진, 캐리어 필름 LTCC, cofiring, viahole filling, carrier film
Description
도 1은 구속층을 포함한 적층체 및 외부전극 동시소성 방식으로 LTCC 기판을 제조하는 공정을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing a process of manufacturing an LTCC substrate in a laminate including a restraint layer and an external electrode co-firing method.
도 2는 구속층제거후 외부전극 후소성방식으로 LTCC 기판을 제조하는 공정을 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a process for manufacturing the LTCC substrate by the external electrode post-firing method after removing the restraint layer.
도 3은 LTCC 적층체를 제조하는 종래의 공정도이다. 3 is a conventional process diagram for manufacturing an LTCC laminate.
도 4는 본 발명에 따른 LTCC 적층체 제조를 나타내는 공정도이다. Figure 4 is a process chart showing the LTCC laminate production according to the present invention.
도 5는 그린시트층 하방으로 돌출된 도체페이스트를 평탄화방식으로 제거하는 것을 보여주는 모식도이다. FIG. 5 is a schematic view showing a planarization method of removing the conductive paste protruding below the green sheet layer.
도 6a는 본 발명의 구속층을 포함한 적층체 및 외부전극 동시소성 방식으로 LTCC 기판의 제조를 나타내는 개략도이다. 6A is a schematic diagram illustrating the fabrication of an LTCC substrate in a laminate and external electrode cofired manner including the constraint layer of the present invention.
도 6b는 본 발명의 구속층제거후 외부전극 후소성방식으로 LTCC 기판의 제조를 나타내는 개략도이다. Figure 6b is a schematic diagram showing the manufacture of the LTCC substrate by the external electrode post-firing method after removing the restraint layer of the present invention.
도 7은 LTCC기판들을 그 그린시트층이 접하는 측방향으로 절단한후, 그 절단면에 대한 표면상태를 광학현미경사진으로 나타낸 것으로, 도 7(a)는 종래예를, 도 7(b)는 발명예를 나타낸다. Fig. 7 shows the LTCC substrates cut in the lateral direction where the green sheet layer is in contact with each other, and shows the surface state of the cut surface by optical microscopy. Fig. 7 (a) shows a conventional example, and Fig. 7 (b) shows a foot. Shows honor.
본 발명은 LTCC공정의 안정성을 도모할 수 있는 LTCC 기판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구속소성공정에서 LTCC적층체를 형성함에 있어서, 내부전극형성으로 그 그린시트층 하방으로 돌출된 도체페이스트를 압착이나 세이빙(shaving)함으로써 LTCC공정의 안정성을 도모할 수 있는 LTCC기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing an LTCC substrate capable of achieving the stability of the LTCC process, and more particularly, in forming the LTCC laminate in the constrained firing process, the inner electrode is formed to protrude below the green sheet layer. The present invention relates to a method for manufacturing an LTCC substrate capable of achieving stability of an LTCC process by pressing or shaving a conductor paste.
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. In manufacturing LTCC substrates for electronic packaging, the dimensional accuracy of the substrate itself is very important for high productivity and smoothness of SMT, wire bonding, flip chip, etc., and the technology to control them is the core of the packaging process. At this time, a constrained firing process for preventing shrinkage during firing in the x and y axis directions, a so-called non-shrinkage process, has been developed in the past.
도 1~2은 이러한 구속 소성공정을 채택한 종래기술의 예로서, 도 1은 구속층을 포함한 적층체 및 외부전극 동시소성방식을, 그리고 도 2는 구속층제거후 외부전극에 대한 후소성방식을 각각 나타낸다. 1 and 2 are examples of the prior art adopting such a constrained firing process, FIG. 1 shows a simultaneous firing method of a laminate and an external electrode including a restraint layer, and FIG. Represent each.
도 1~2에 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 적층체(1")의 상/하부에 상기 그린시트(1)의 소성온도에서는 소성 되지 않는 구속층 시트(5)를 형성하고, 이어, 그 구속층 시트(5)를 제거하는 공정으로 이루어져 있다. As shown in Figs. 1 and 2, the restraint firing process is performed by providing an
상기 구속층의 그린시트(5)는 고온에서 소성되는 무기파우더와 유기바인더로 구성되며, 상기 무기파우더는 알루미나, 지르코니아등과 같이 통상의 유리-세라믹스와는 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. The
이러한 구속 소성방식은 도 1과 같이, 적층체(1")에 외부전극(7)을 형성한후, 이를 동시에 소성하는 구속층을 포함한 적층체 및 외부전극 동시소성방식과, 도 2와 같이, 소성된 적층체로부터 구속층(5)을 제거한후 외부인쇄회로패턴(7)을 그 상/하부에 도포하고, 이어, 외부인쇄회로패턴(7)이 형성된 적층체에 후소성을 거치는, 구속층제거후 외부전극에 대한 후소성방식으로 구분될 수 있다. This constrained firing method, as shown in Figure 1, after forming the external electrode (7) in the laminate (1 "), and at the same time the laminate and the external electrode simultaneous firing method including a constraint layer for firing the same, as shown in Figure 2, After removing the
한편 이러한 LTCC 구속소성공정에 이용되는 LTCC 적층체를 마련하는 통상적인 공정이 도 3에 제시되어 있다.Meanwhile, a conventional process of preparing an LTCC laminate for use in such LTCC restraint firing process is shown in FIG. 3.
도 3(a)에 나타난 바와 같이, LTCC적층체를 마련하기 위해서는 먼저, 캐리어필름(11)상에 통상의 Tape casting법등으로 그린시트층(13)을 형성한다. 그리고 도 3(b)와 같이, 캐리어필름(11)상에 형성된 그린시트(13)상 소정의 위치에 레이저를 이용하여 viahole(15)를 형성한다. 그런데 이러한 레이저가공으로 상기 그린시트(13) 뿐만 아니라 하부의 캐리어필름(11)까지 영향을 받게 되며, 이에 따라, 상기 캐리어필름(11)에도 소망치 않은 hole(15')이 형성된다. As shown in Fig. 3 (a), in order to prepare the LTCC laminate, the
따라서 도 3(c)와 같이, 후속하는 공정에서 상기와 같이 형성된 viahole(15)을 도체페이스트(17)로 충진한후 캐리어필름을 제거할 경우 상기 그린시트(13)의 하부로 도체페이스트(17)이 돌출하게 된다.Therefore, as shown in FIG. 3 (c), when the carrier film is removed after filling the
이와 같이, 필요에 따라 그 하부로 돌출된 도체페이스트, 즉, 전극을 갖는 그린시트(13)을 다수 형성한후, 이를 가압적층함으로써 LTCC적층체(20)를 마련할 경우, 도 3(d)와 같이 그린시트 하방으로 도출된 전극으로 인해 적층시 맞닿은 그린시트면은 손상을 받게 된다. 그리고 이러한 상태로 소성을 하게 되면 상하 맞닿은 면으로 전극이 관통되어 short가 발생하는 문제가 있다. As described above, in the case where the
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LTCC 적층체 제조공정에서 그린시트 하방으로 돌출된 전극을 효과적으로 제거함으로써 특성이 우수한 LTCC 기판을 제조하는 방법을 제공함을 그 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an LTCC substrate having excellent characteristics by effectively removing the electrode protruding downward from the green sheet in the LTCC laminate manufacturing process. do.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, The present invention for achieving the above object,
캐리어 필름상에 그린시트층을 소망하는 갯수로 형성하는 공정; 상기 각각 형성된 그린시트층 소정의 위치에 viahole을 형성한후, 그 viahole을 도체페이스트 로 충진하는 공정; 상기 그린시트층으로 부터 캐리어 필름을 제거한후, 그 하부로 돌출된 도체페이스트 부분을 제거하는 공정; 및 상기 도체페이스트 제거된 그린시트층을 다수 가압적층하여 LTCC적층체를 마련하는 공정;을 포함하는 LTCC기판의 제조방법에 관한 것이다. Forming a desired number of green sheet layers on the carrier film; Forming viaholes at predetermined positions of the formed green sheet layers, and then filling the viaholes with conductor paste; Removing a carrier film from the green sheet layer, and then removing a portion of the conductor paste protruding downward; And a step of preparing a LTCC laminate by pressing a plurality of green paste layers from which the conductor paste has been removed.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 LTCC기판을 제조하는 공정을 보여주는 공정도이다. 도 4(a)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저 캐리어필름(21)상에 그린시트층(23)을 형성한다. 이러한 그린시트층(23)은 비닐제의 캐리어필름상에 통상의 tape casting법등을 이용하여 제조할 수 있으며, 이때, 그린시트 조성은 붕규산유리 60%이상과 잔여 알루미나로 이루어진 유리-세라믹스로 구성될 수 있다. 이러한 조성을 갖는 그린시트층(23)로 이루어진 LTCC 적층체는 900℃이하의 온도에서 소성가능하다. 4 is a process chart showing a process of manufacturing an LTCC substrate according to the present invention. As shown in FIG. 4 (a), in the present invention, the
이어, 본 발명에서는 도 4(b)와 같이, 상기 각각 형성된 그린시트층 소정의 위치에 viahole(25)을 형성하며, 이러한 viahole(25)은 통상적인 레이저가공등을 통하여 형성될 수 있다. 그런데 이러한 레이저가공으로 상기 그린시트층(23) 뿐만 아니라 하부의 캐리어필름(21)까지 영향을 받게 되며, 이에 따라, 상기 캐리어필름(21)에도 소망치 않은 hole(25')이 형성될 수 있다. Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 4 (b),
그리고 본 발명에서는 상기 형성된 viahole(25)부분을 도체페이스트로(27)로 충진한다. 그런데 상술한 바와 같이, 레이저가공으로 캐리어필름(21) 자체에도 영향을 미치므로, 도체페이스트가 hole이 형성된 캐리어필름(21)에 까지 충진되게 되고, 이에 따라, 후속하는 공정에서 상기 캐리어필름(21)을 제거하는 경우 상기 도체페이스트(27)가 그린시트층(23)의 하방으로 돌출하게 된다. In the present invention, the
따라서 본 발명에서는 상기 돌출된 도체페이스트 부분을 제거한다. 본 발명은 이러한 돌출 페이스트 부분을 제거하는 구체적인 방법에 제한되는 것은 아니나, 예컨데, 평탄화(flattening)방법이나 세이빙(shaving)방법중 어느 하나를 선택하여 이용함이 바람직하다. 상기 평탄화방법은 도 5와 같이 도체페이스트가 돌출된 그린시트층(23)의 상방에 rigid bar를 이용하여 저압압착함으로써 효과적으로 달성될 수 있다. 또한 상기 세이빙방법으로는 통상적인 연마나 연삭등을 방법을 이용할 수 있다. Therefore, in the present invention, the protruding conductor paste portion is removed. Although the present invention is not limited to the specific method of removing the protruding paste portion, for example, it is preferable to use one of a flattening method and a shaving method. The planarization method may be effectively achieved by low compression using a rigid bar on the
후속하여 본 발명에서는 상기와 같이 viahole에 도체페이스트 충진된 그린시트층(23)을 소망하는 갯수로 가압적층함으로써 그 내부에 소정의 패턴을 갖는 LTCC 적층체(30)를 형성할 수 있다. Subsequently, in the present invention, the
다음으로 본 발명에서는 통상의 구속층 및 외부전극 동시소성방식을 채용하여 LTCC 기판을 제조할 수 있다. Next, in the present invention, the LTCC substrate may be manufactured by adopting a conventional constraint layer and an external electrode co-firing method.
즉, 상기와 같이 형성된 LTCC 적층체(30)의 상/하부에 먼저, 도 6(a)과 같이, 외층인쇄회로패턴(31)을 형성할 수 있다. 이러한 외층인쇄회로패턴은 상기 적 층체(30)의 상/하부에 도체페이스트를 도포한후 통상의 인쇄공정으로 형성할 수 있다. 그리고 이렇게 외층인쇄회로패턴(31)이 형성된 적층체의 상/하부에 구속층시트(33)를 적치한후, 상기 그린시트층의 소성온도로 소성한다. 이후, 상기 구속층시트(33)를 제거함으로써 LTCC기판을 제조할 수 있는 것이다. 여기에서 구속층 시트(33)는 무기재료와 유기바인더를 포함하여 이루어짐이 통상적이며, 상기 무기재료로는 알루미나, 지르코니아등을 들 수 있다. 이러한 구속층 시트는 그 소성온도가 1000℃이상임이 바람직하다. 그러나 이러한 제조공정은 통상적인 것으로서 본 발명은 이러한 구체적인 공정조건에 제한되는 것은 아니다. That is, the outer layer printed
또다르게는 본 발명에서는 통상의 구속층제거후 외부전극 후소성방식을 이용하여 LTCC기판을 제조할 수도 있다. Alternatively, in the present invention, after removing the restraint layer, the LTCC substrate may be manufactured by using an external electrode post-firing method.
즉, 도 6(b)와 같이, 상기와 같이 마련된 LTCC 적층체(30)의 상/하부에 구속층시트(31')를 먼저 적치한후, 상기 그린시트층의 소성온도로 소성할 수 있다. 이후, 상기 구속층시트(31')를 제거한후, 그 적층체(30)의 상/하부에 외층인쇄회로패턴(33')을 형성함으로써 LTCC기판을 제조할 수 있다. 그러나 이러한 제조공정은 통상적인 것으로서 본 발명은 이러한 구체적인 공정조건에 제한되는 것은 아니다. That is, as shown in FIG. 6 (b), the
이하, 본 발명을 바람직한 일실시예를 들어 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
(실시예 1) (Example 1)
캐리어필름상에 Tape casting법을 이용하여 붕규산유리 60%이상과 잔여 알루 미나로 이루어진 다수의 그린시트층을 형성하였다. 이어, 상기와 같이 마련된 그린시트층 소정의 위치에 CO2 레이저를 이용하여 viahole을 형성한후, Ag도체 페이스트를 충진하였다. 그리고 상기 도체충진된 그린시트층으로부터 캐리어필름을 제거하였으며, 이어, 그 하방으로 도출된 페이스트 부분을 평탄화(flattening)방법을 이용하여 제거한후 이들을 가압적층하여 LTCC적층체를 마련하였다. Tape casting was formed on the carrier film to form a plurality of green sheet layers composed of more than 60% borosilicate glass and residual alumina. Subsequently, after forming a viahole using a CO 2 laser at a predetermined position of the green sheet layer prepared as described above, Ag conductor paste was filled. Then, the carrier film was removed from the conductor-filled green sheet layer. Then, the paste portion drawn downward was removed by using a flattening method, and then they were pressed to prepare an LTCC laminate.
한편, 비교를 위하여 상술한 평탄화방법을 거치지 않은 그린시트층을 다수 가압적층하여 LTCC적층체를 마련하였다. Meanwhile, for comparison, a LTCC laminate was prepared by pressing a plurality of green sheet layers not subjected to the planarization method described above.
이와 같이 마련된 LTCC적층체들의 상/하부 표면에 알루미나를 주요성분으로 하는 구속층시트를 적치한후, 상기 그린시트층의 소성온도로 소성하였다. 그리고 상기 소성된 적층체들로부터 구속층시트를 제거한후, 그 적층체의 상/하부 표면에 외층인쇄회로패턴을 형성하여 LTCC기판을 제조하였다. The restraint layer sheet containing alumina as a main component was deposited on the upper and lower surfaces of the LTCC laminates thus prepared, and then fired at the firing temperature of the green sheet layer. After removing the restriction layer sheets from the fired laminates, an outer layer printed circuit pattern was formed on upper and lower surfaces of the laminate to manufacture an LTCC substrate.
상기와 같이 제조된 LTCC기판들을 그 그린시트층이 접하는 측방향으로 절단하고 폴리싱(polishing)한후, 그 폴리싱된 절단면에 대한 표면상태를 도 7의 광학현미경사진으로 나타내었다. 도 7(a)에 나타난 바와 같이, 평탄화방법을 거치지 않은 종래의 공정으로 제조된 LTCC적층체의 경우, 그 절단면에 도체페이스트가 돌출되어 있으며, 이에 따라 그 돌출부위에 접하는 그린시트층의 찍힘현상이 유발되고 각 층간 short도 유발될 수 있음을 알 수 있다(도 7(a)의 'A' 부분 참조). After the LTCC substrates prepared as described above were cut and polished in the lateral direction where the green sheet layer was in contact with each other, the surface state of the polished cut surface was shown by the optical micrograph of FIG. 7. As shown in FIG. 7 (a), in the case of the LTCC laminate manufactured by a conventional process without a planarization method, the conductor paste is protruded on the cut surface thereof, and thus the green sheet layer is in contact with the protruding portion. It can be seen that it can be induced and each layer short (see section 'A' of FIG. 7 (a)).
이에 반하여, LTCC적층체의 제조공정에서 그린시트층 하방으로 돌출된 도체페이스트를 평탄화방법으로 사전 제거하는 본 발명의 공정으로 LTCC기판의 경우, 도 7(b)와 같이 그 절단면의 표면상태가 우수하여 상술한 문제점을 효과적으로 해소할 수 있음을 알 수 있다(도 7(b)의 'B' 부분 참조). On the contrary, in the manufacturing process of the LTCC laminate, the surface of the cut surface of the LTCC substrate is excellent as shown in FIG. 7 (b). It can be seen that it is possible to effectively solve the above-described problem (see section 'B' of Figure 7 (b)).
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. As described above, the present invention has been described through the above-described embodiment, but the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art to which the present application pertains, although not shown in the Examples, can be imitated or improved for various inventions within the scope of the appended claims, all of which are within the technical scope of the present invention. Would be too self-explanatory.
상술한 바와 같이, 본 발명은 LTCC 적층체용 그린시트층을 제조함에 있어서 내부전극형성을 위한 viahole내의 도체페이스트 충진시 발생하는 도체페이스트의 하방 돌출부위를 사전에 제거함으로써 그 돌출부위에 접하는 그린시트의 찍힘현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라 각 층간 short를 예방하여 LTCC공정의 안정성을 도모할 수 있는 것이다.As described above, the present invention, in the manufacture of the green sheet layer for the LTCC laminate, the green sheet in contact with the projected portion is removed by removing the lower projected portion of the conductor paste generated in advance during the filling of the conductor paste in the viahole for internal electrode formation. The phenomenon can be prevented, and thus the shortness of each layer can be prevented to improve the stability of the LTCC process.
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