KR100690354B1 - Fabrication Process of Thermally Curable Thick-Film Resistor And Resistor made by the Process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열경화형 후막 레지스터 제조방법 및 이에 따른 레지스터에 관한 것으로, 특히 기판 위에 금속 물질을 증착하는 단계; 사진 식각(Photo Etching) 공정으로 상기 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 식각 하여 하부 금속 패드를 형성하는 단계; 상기 하부 금속 패드를 덮도록 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계; 상기 도포 된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 건조 및 열처리하여 저항체를 형성하는 단계; 상기 저항체가 형성되지 않은 기판 위에 절연체 물질을 도포함으로써 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 저항체 및 절연층 위에 금속 물질을 증착한 후, 상기 금속 물질의 양쪽 일부를 식각하여 상부 금속 패드를 형성하는 단계로 이루어지는 열경화형 후막 레지스터 제조방법에 의하는 경우, 하부와 상부 금속 패드 사이에 레지스터가 위치하고, 금속 패드와 레지스터의 접촉면이 매우 정밀하게 형성되어 저항값이 현저하게 균일해진 레지스터를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a thermosetting thick film resistor and a resistor according to the present invention, particularly comprising depositing a metal material on a substrate; Etching a portion of both sides of the metal material by a photo etching process to form a lower metal pad; Applying a thick film resistor paste or ink to cover the lower metal pad; Drying and heat-treating the applied thick film resistor paste or ink to form a resistor; Forming an insulating layer by applying an insulator material on the substrate on which the resistor is not formed; And depositing a metal material on the resistor and the insulating layer, and then etching both portions of the metal material to form an upper metal pad, between the lower and upper metal pads. The resistor is located, the contact surface between the metal pad and the resistor is formed very precisely, there is an effect that can be produced a resistor with a significantly uniform resistance value.
후막 레지스터, 절연층, 금속 패드 Thick Film Resistors, Insulation Layers, Metal Pads
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 스크린 프린팅법에 의해 열경화성 후막 레지스터를 제조하는 과정을 나타내는 순서도이고,1A to 1E are flowcharts illustrating a process of manufacturing a thermosetting thick film resistor by a screen printing method according to the related art.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열경화형 후막 레지스터 제조과정을 나타내는 흐름도이고,2 is a flow chart showing a thermosetting thick film resistor manufacturing process according to an embodiment of the present invention,
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열경화형 후막 레지스터 제조과정을 나타내는 순서도이고,3A to 3J are flowcharts illustrating a process of manufacturing a thermosetting thick film resistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 감광성 절연체 물질을 사용하는 열경화형 후막 레지스터 제조과정을 나타내는 흐름도이고,4 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thermosetting thick film resistor using a photosensitive insulator material according to another preferred embodiment of the present invention;
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 감광성 절연체 물질을 사용하는 열경화형 후막 레지스터 제조과정을 나타내는 순서도이다.5A through 5J are flowcharts illustrating a process of manufacturing a thermosetting thick film resistor using a photosensitive insulator material according to another exemplary embodiment of the present invention.
**도면의 주요부분에 대한 기호의 간단한 설명**** Simple explanation of symbols for main parts of drawing **
1: 기판 2: 금속 물질1: substrate 2: metal material
3: 포토레지스트(photoresist) 4: 하부 금속 패드3: photoresist 4: bottom metal pad
5: 저항체 6: 절연층5: resistor 6: insulation layer
7: 상부 금속 패드 8: 감광성 절연층7: upper metal pad 8: photosensitive insulating layer
본 발명은 후막 레지스터에 관한 것으로, 특히 내장이 가능한 열경화형 후막 레지스터 제조방법 및 이에 따른 레지스터에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 레지스터에 의한 저항체를 균일한 형태로 형성하고 이러한 저항체와 금속 패드와의 정밀한 접촉성을 도모하여 저항값의 편차를 줄일 수 있는 레지스터 제조방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thick film resistor, and more particularly, to a method for manufacturing a thermosetting thick film resistor that can be embedded and a resistor according to the present invention. More specifically, a resistor formed by a resistor is formed in a uniform shape, and the resistor and the metal pad are precisely formed. The present invention relates to a resistor manufacturing method that can reduce the variation in resistance value by achieving contact.
전자제품의 다기능화, 고속화, 이동 편의성의 증가, 모든 제품을 인터넷과 연결시키려는 소비자의 욕구 등은 제품 디자이너와 생산업체들에 더 작은 공간에 더 많은 회로를 형성해야 한다는 부담을 가중시키고 있다. 예를 들어, 이동통신단말기는 음성뿐만 아니라 컴퓨터와 연계된 시장자료, 스포츠정보 등의 실시간 정보를 제공함은 물론 무선인터넷도 가능케 하고 있다. 이렇듯 제품의 기능이 향상 됨에 따라 IC 수의 증가에 대비, 수동소자(passive component)도 상대적으로 늘어나게 된다. 수동소자로는 레지스터(resistor), 커패시터(capacitor), 인덕터 (inductor) 등이 있다. The versatility, speed, and mobility of electronics, and the desire for consumers to connect all their products to the Internet, put pressure on product designers and manufacturers to create more circuitry in smaller spaces. For example, mobile communication terminals not only provide real-time information such as market data and sports information associated with computers, but also wireless internet. As the product's functionality improves, passive components also increase relative to the number of ICs. Passive devices include resistors, capacitors, and inductors.
소비자의 요구를 만족시키는 기능은 계속 추가해야 하는데 그 크기가 제한된다면 수동소자는 인쇄회로기판 표면에서 사라질 수밖에 없다. 이런 이유로 등장한 것이 바로 내장형 수동소자이다. 내장형 수동소자(embedded passives)를 한마디로 설명하면 표면 실장 된 수많은 수동소자들을 인쇄회로기판의 내층에 위치시킨다는 의미다. Functions that meet the needs of consumers must continue to be added, but if the size is limited, passive elements will disappear from the printed circuit board surface. This is why embedded passive devices have emerged. In short, embedded passives mean that many surface-mounted passives are placed inside the printed circuit board.
현재 소형의 전자기기를 개발하기 위해서 저항 등의 수동 소자의 크기를 줄이고, 인쇄회로기판의 회로 폭과 선폭 간의 간격을 줄임으로써 소형화하고 있고, 최근에는 인쇄회로기판 내부에 수동소자의 기능을 하는 물질을 기판 내부에 넣어 줌으로서 회로 기판 표면에서의 공간을 넓히는 효과를 얻고자 하고 있다. At present, in order to develop a small electronic device, the size of passive elements such as resistors is reduced and the size of the printed circuit board is reduced by reducing the distance between the circuit width and the line width, and recently, a material that functions as a passive element inside the printed circuit board. It is intended to obtain the effect of widening the space on the surface of the circuit board by putting the inside of the substrate.
그 중에서도 후막 레지스터는 넓은 범위의 저항값들을 구현할 수 있기 때문에, 하이브리드 전자 회로에서 저항체 구성 요소로서 많이 활용되어 왔다. 종래의 후막 레지스터의 제작 순서는 도 1a 내지 도 1e에 표시되어 있다. 이것은 종래 기술에 따른 스크린 프린팅법에 의해 열경화성 후막 레지스터를 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다. Among them, thick film resistors have been widely used as resistor components in hybrid electronic circuits because they can realize a wide range of resistance values. The manufacturing procedure of the conventional thick film resistor is shown in Figs. 1A to 1E. This is a flowchart showing a process of manufacturing a thermosetting thick film resistor by the screen printing method according to the prior art.
이를 상세히 설명하면 먼저 기판(101) 위에 동박(102)을 부착하거나(도 1a) 또는 도금에 의하여 원하는 모양의 금속 패드(103)를 형성한다(도 1b). 그리고, 이러한 금속 패드(103) 사이에 스크린 프린팅 방법을 활용하여 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크(104)를 도포한다(도 1c). 도포된 후막 레지스터는 레벨링 및 건조를 거쳐 유기 용매를 휘발시킨 후, 열경화 공정을 거쳐 유기물 바인더를 경화시킴으로써 최종적인 저항체를 얻는다(도 1d). 마지막으로, 이렇게 제작된 저항체 표면에 보호막을 처리함으로써 후막 레지스터를 완성한다(도 1e). In detail, first, the
상기한 종래의 스크린 프린팅 기술은 인쇄하고자 하는 패턴이 형성되어 있는 마스크를 이용한다. 마스크를 인쇄하고자 하는 기판에 적정 간격을 띄워서 기판 위에 위치시킨 후, 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 마스크에 로딩하고, 스퀴지를 활용하여 압력을 가하면서 페이스트를 기판에 도포하는 것이다. The conventional screen printing technique described above uses a mask in which a pattern to be printed is formed. The mask is placed on the substrate with a suitable distance from the substrate to be printed, the thick film resistor paste or ink is loaded onto the mask, and the paste is applied to the substrate while applying pressure using a squeegee.
여기서, 후막 레지스터의 전기적 특성은 레지스터 물질 자체 특성 그리고 형성된 저항체의 모양 및 레지스터와 금속 패드와의 접촉면 모양에 의해 좌우된다. x축과 z축 즉, 저항체의 폭과 두께는 스크린 프린팅 공정에 의해 결정되며, 반면에 y축 치수는 레지스터가 형성되는 패턴에 의해 결정된다. 금속 패드는 레지스터 페이스트의 인쇄 전 혹은 후에 도금 혹은 동박의 에칭에 의하여 형성시킬 수 있다. The electrical properties of the thick film resistors here depend on the properties of the resistor material itself and the shape of the formed resistor and the shape of the contact surface of the resistor and the metal pad. The x and z axes, i.e. the width and thickness of the resistor, are determined by the screen printing process, while the y-axis dimensions are determined by the pattern on which the resistor is formed. The metal pad can be formed by plating or copper foil etching before or after printing of the resistor paste.
상술한 스크린 프린팅법을 활용하여 후막 레지스터를 형성하는 경우, 도포된 후막 레지스터는 건조 및 열경화 되어 기판과 하부 금속 패드에 부착되는 적절한 저항 피막으로 변환된다. 그러나, 건조 및 열경화 후 레지스터 잉크를 인쇄하는 동안 피막두께를 일정하고 균일하게 하기가 어렵기 때문에, 각 부위별로 저항값의 편차가 생기게 된다. 도 1e에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따라 형성된 저항체의 모양은 찌그러져 있으며, 금속 패드와의 접촉면도 불규칙적이다. 이렇게 형성된 저항체의 저항값 편차는 20%로 매우 크다. When the thick film resistor is formed using the screen printing method described above, the coated thick film resistor is dried and thermally cured and converted into an appropriate resist film that is attached to the substrate and the lower metal pad. However, since it is difficult to make the film thickness constant and uniform during printing of the resist ink after drying and thermosetting, a variation in resistance value occurs for each part. As shown in FIG. 1E, the shape of the resistor formed according to the prior art is crushed, and the contact surface with the metal pad is irregular. The resistance value variation of the resistor thus formed is very large at 20%.
최근에는 정밀하게 저항값을 구현하기 위하여 이렇게 형성된 저항체들을 레이저 트리밍을 활용하여 저항값의 편차를 줄이고자 하는 노력이 펼쳐지고 있다. 그럼에도 불구하고, 줄어드는 저항값의 편차는 미비하며, 별도의 트리밍에 의하는 경우 추가 공정 및 비용의 소요로 저렴한 가격의 저항체의 형성이 매우 어렵다. Recently, in order to precisely implement resistance values, efforts have been made to reduce the variation of resistance values by using laser trimming of the resistors thus formed. Nevertheless, the variation of the resistance value that is reduced is insignificant, and it is very difficult to form an inexpensive resistor due to additional trimming and cost by separate trimming.
그래서, 저항값의 편차를 줄이고 정밀한 저항값을 구형하기 위해서는 정밀한 모양의 저항체 형성 및 저항체와 금속 패드의 정밀한 접촉성이 요구된다. 종래 기술과 같이 y축으로 후막 레지스터와 금속 패드와의 접촉성을 스크린 프린팅법으로 구현하는 경우 정밀한 접촉성을 달성하기가 매우 어렵다. 후막 레지스터와 금속 패드의 겹침을 방지할 수 없기 때문이다. 그러므로 저렴한 비용의 공정인 스크린 프린팅법을 활용하면서 후막 레지스터와 금속 패드와의 정밀한 접촉성을 구현할 수 있는 기술이 절실히 필요한 실정이다.Therefore, in order to reduce the variation of the resistance value and to form a precise resistance value, the formation of a precisely shaped resistor and precise contact between the resistor and the metal pad are required. As in the prior art, when the contact between the thick film resistor and the metal pad on the y-axis is implemented by the screen printing method, it is very difficult to achieve precise contact. This is because overlapping the thick film resistor and the metal pad cannot be prevented. Therefore, there is an urgent need for a technology that can realize precise contact between the thick film resistor and the metal pad while utilizing the screen printing method, which is an inexpensive process.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다층 인쇄회로기판 및 세라믹 고분자 복합체 기판에 내장이 가능한 열경화성 후막 레지스터 및 제조방법을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a thermosetting thick film resistor and a manufacturing method that can be embedded in a multilayer printed circuit board and a ceramic polymer composite substrate.
더욱 상세하게는 레지스터와 닿는 하부 금속 패드의 정밀한 에칭, 감광성 절연층에 따른 내부층 형성 및 금속 패드 형성에 의한 저항체와 금속 패드의 정밀한 접촉성 구현을 통하여 정밀한 저항값을 구현하는 저항체를 형성하는 방법을 제공하고자 한다. More specifically, a method of forming a resistor that realizes a precise resistance value by precise etching of a lower metal pad in contact with a resistor, forming an inner layer according to a photosensitive insulating layer, and precise contact between a resistor and a metal pad by forming a metal pad. To provide.
이러한 본 발명에 의하여, 레지스터에 의한 저항체를 균일한 형태로 형성하고, 후막 레지스터와 금속 패드의 겹침을 방지하기 위함이다. 또한, 본 발명은 후막 레지스터와 금속 패드의 정밀한 접촉성을 구현하고, 아울러 공정이 간편하며 비용이 저렴한 스크린 프린팅법을 활용하면서 적은 편차의 저항값을 가진 정밀한 후막 레지스터를 구현하고자 한다. According to the present invention, the resistor is formed in a uniform form to prevent the thick film resistor and the metal pad from overlapping. In addition, the present invention is to implement the precise contact between the thick film resistor and the metal pad, and to implement a precise thick film resistor having a low resistance resistance while utilizing a simple and inexpensive screen printing method.
본 발명은 열경화형 후막 레지스터 제조방법 및 이에 따른 레지스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레지스터에 의한 저항체를 균일한 형태로 형성하고, 이러한 저항체와 금속 패드가 겹치지 않도록 하여, 정밀한 접촉성을 도모함으로써 저항값의 편차를 줄일 수 있는 레지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thermosetting thick film resistor and a resistor according to the present invention. More particularly, the resistor is formed in a uniform form, and the resistor and the metal pad do not overlap so as to achieve precise contact resistance. The present invention relates to a register and a method of manufacturing the same, which can reduce variations in values.
이러한 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태는 기판 위에 금속 물질을 증착하는 단계; 사진 식각(Photo Etching) 공정으로 상기 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 식각 하여 하부 금속 패드를 형성하는 단계; 상기 하부 금속 패드를 덮도록 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계; 상기 도포 된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 건조 및 열처리하여 저항체를 형성하는 단계; 상기 저항체가 형성되지 않은 기판 위에 절연체 물질을 도포함으로써 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 저항체 및 절연층 위에 금속 물질을 증착한 후, 상기 금속 물질의 양쪽 일부를 식각하여 상부 금속 패드를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열경화형 후막 레지스터 제조방법이다. One preferred embodiment of this invention comprises the steps of depositing a metal material on a substrate; Etching a portion of both sides of the metal material by a photo etching process to form a lower metal pad; Applying a thick film resistor paste or ink to cover the lower metal pad; Drying and heat-treating the applied thick film resistor paste or ink to form a resistor; Forming an insulating layer by applying an insulator material on the substrate on which the resistor is not formed; And depositing a metal material on the resistor and the insulating layer, and etching both portions of the metal material to form an upper metal pad.
여기서, 상기 식각 공정은 상기 금속 물질 위에 포토레지스트(photoresist)를 도포하고; 상기 포토레지스트가 도포 된 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 포토 마스크(Photomask)를 이용하여 빛으로 노광(exposure)시키며; 상기 노광된 포토레지스트를 현상(develop)한 후; 상기 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 에칭(etching)하고; 상기 에칭 되지 않은 금속 물질의 상부에 남아있는 포토레지스트를 박리하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다. The etching process may include applying a photoresist on the metal material; Exposing both partial regions of the metal material to which the photoresist is applied with light using a photomask; After developing the exposed photoresist; Etching both partial regions of the metal material; Preferably, the photoresist remaining on the unetched metal material is stripped off.
그리고, 본 발명에 따른 열경화형 후막 레지스터 제조방법의 바람직한 다른 하나의 실시형태는 기판 위에 금속 물질을 증착한 후 상기 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 식각 하여 하부 금속 패드를 형성하는 단계; 상기 하부 금속 패드를 덮도록 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계; 상기 도포된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 건조 및 열처리하여 저항체를 형성하는 단계; 상기 저항체 및 기판 위에 감광성 절연체 물질을 도포함으로써 감광성 절연층을 형성하는 단계; 상기 저항체 위에 있는 감광성 절연층 일부를 사진 식각 공정으로 식각하여 저항체 상부가 드러나도록 하는 단계; 상기 드러난 저항체 및 감광성 절연층 위에 금속 물질을 증착한 후, 상기 금속 물질의 양쪽 일부를 식각하여 상부 금속 패드를 형성하는 단계로 이루어지는 것도 가능하다. In addition, another preferred embodiment of the method of manufacturing a thermosetting thick film resistor according to the present invention comprises depositing a metal material on a substrate and etching both partial regions of the metal material to form a lower metal pad; Applying a thick film resistor paste or ink to cover the lower metal pad; Drying and heat-treating the applied thick film resistor paste or ink to form a resistor; Forming a photosensitive insulating layer by applying a photosensitive insulator material over the resistor and the substrate; Etching a portion of the photosensitive insulating layer on the resistor by a photolithography process to expose the upper portion of the resistor; After depositing a metal material on the exposed resistor and the photosensitive insulating layer, it is also possible to etch both portions of the metal material to form an upper metal pad.
여기서, 상기 사진 식각 공정은 상기 감광성 절연층 위에 포토레지스트를 도포하고; 상기 포토레지스트와 감광성 절연층이 형성된 저항체의 일부 영역을 포토 마스크를 이용하여 빛으로 노광시키며; 상기 노광 된 포토레지스트를 현상한 후; 상기 일부 영역의 감광성 절연층을 에칭하고; 상기 에칭 되지 않은 감광성 절연층의 상부에 남아있는 포토레지스트를 박리하는 것으로 이루어지는 것이 바람직한 열경화형 후막 레지스터 제조방법일 수 있다. 이 경우, 감광성 절연층 일부를 사진 식각 공정으로 식각하여 저항체 상부가 드러나도록 해야 하므로, 상기 포토 마스크는 드라이 필름 형태의 광 저항형 물질로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. Here, the photolithography process may include applying a photoresist on the photosensitive insulating layer; Exposing a portion of the resistor on which the photoresist and the photosensitive insulating layer are formed with light using a photo mask; After developing the exposed photoresist; Etching the photosensitive insulating layer of the partial region; It may be a preferred method of manufacturing a thermosetting thick film resistor consisting of peeling off the photoresist remaining on the unetched photosensitive insulating layer. In this case, part of the photosensitive insulating layer must be etched by a photolithography process so that the upper portion of the resistor is exposed, so that the photo mask is preferably made of a photoresist material in the form of a dry film.
또한, 이러한 본 발명에 있어서 상기 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계는 구멍의 크기가 400 메쉬(mesh) 내지 1000 메쉬 범위 내이고, 두께는 10 ㎛ 내지 70 ㎛ 범위 내인 금속 마스크를 이용하여 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 도포하는 것이 가능하다. 그리고, 상기 저항체를 형성하는 단계는 도포된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 레벨링(leveling)하고, 건조 및 열처리한 이후에 트리밍(trimming)함으로서 저항체를 형성할 수 있다. 나아가, 상기 상부 금속 패드를 형성하는 단계 이후에는 상기 열경화형 후막 레지스터의 모든 층들에 열과 압력을 가하면서 열처리하는 단계를 더 포함하여 마무리 하는 것이 바람직하다. In the present invention, the step of applying the thick film resistor paste or ink is screen printing using a metal mask having a pore size in the range of 400 mesh to 1000 mesh and a thickness in the range of 10 μm to 70 μm. It is possible to apply by a screen printing method. In the forming of the resistor, the resistor may be formed by leveling the applied thick film resistor paste or ink, and trimming after drying and heat treatment. Further, after the forming of the upper metal pad, it is preferable to further include finishing the heat treatment while applying heat and pressure to all the layers of the thermosetting thick film resistor.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. Hereinafter, one preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
본 발명은 열경화형 후막 레지스터를 활용하여 내장형 저항체를 구현하기 위한 것이다. 구체적으로, 인쇄회로기판 혹은 폴리머 세라믹 복합형 기판에 먼저 하부 금속 패드를 형성시키는 공정; 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하여 저항체를 형성하는 공정; 스크린 프린팅법으로 절연층을 도포하거나 혹은 감광성 절연 물질의 필름 또는 페이스트를 사용하여 정밀한 모양의 절연층 패턴을 형성하는 공정; 금속 물질을 부착하거나 도금을 통하여 상부 금속 패드를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여 z축 즉, 두께 방향으로 저항체를 형성하고 저항체와 금속 패드와의 정밀한 접촉성을 구현하여 편차가 적은 저항값을 가진 저항체를 형성시키는 방법이다. The present invention is to implement a built-in resistor using a thermosetting thick film resistor. Specifically, forming a lower metal pad first on a printed circuit board or a polymer ceramic composite substrate; Applying a thick film resistor paste or ink to form a resistor; Coating an insulating layer by a screen printing method or forming a precisely shaped insulating layer pattern using a film or paste of a photosensitive insulating material; Attaching a metal material or forming an upper metal pad through plating. Through this, a resistor is formed along the z-axis, that is, in the thickness direction, and precise contact between the resistor and the metal pad is formed to form a resistor having a small resistance value.
상기한 특징을 가지는 본 발명의 바람직한 실시형태는 크게 두 가지로 나뉠 수 있다. 첫 번째 방법은 도 2의 순서도에 나타난 바와 같이 기판 위에 금속 물질을 증착하고, 이를 사진 식각 공정으로 하부 금속 패드를 형성한 뒤, 저항체와 절연층 및 상부 금속 패드를 제조하는 과정이다. 두 번째 방법은 도 4에 나타난 바와 같이 기판 위에 하부 금속 패드와 저항체를 형성하고, 감광성 절연체 물질을 이용하여 절연층을 제작한 뒤, 사진 식각 공정으로 상기 저항체 위에 있는 절연층 일부를 식각하여 저항체 상부가 드러나도록 한 후, 상부 패드 금속을 제조하는 과정이다. Preferred embodiments of the present invention having the above characteristics can be broadly divided into two types. The first method is a process of depositing a metal material on a substrate as shown in the flowchart of FIG. 2, forming a lower metal pad by a photolithography process, and then manufacturing a resistor, an insulating layer, and an upper metal pad. In the second method, as shown in FIG. 4, a lower metal pad and a resistor are formed on a substrate, an insulating layer is formed using a photosensitive insulator material, and a portion of the insulating layer on the resistor is etched by a photolithography process. After revealing, the process of manufacturing the upper pad metal.
즉, 첫 번째 방법은 사진 식각 공정으로 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 식각한 뒤, 저항체와 절연층 및 상부 금속 패드를 제조하는 것이 특징이지만, 두 번째 방법에서는 보통 일반적인 절연체 물질이 아니라 감광성 절연체 물질을 사용하는 것과 사진 식각 공정으로 저항체 위에 있는 절연층 일부를 식각하는 것이 상기 첫 번째 방법과 차이가 있는 것이다. That is, the first method is characterized by etching both partial regions of the metal material by a photolithography process, and then manufacturing a resistor, an insulating layer and an upper metal pad. In the second method, a photosensitive insulator material is usually used instead of a general insulator material. It is different from the first method by using and etching part of the insulating layer on the resistor by a photolithography process.
그 중에서, 사진 식각 공정으로 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 식각하는 첫 번째 방법에 대해서 설명하면 도 2의 흐름도 및 도 3a 내지 도 3j의 순서도에 나타난 바와 같다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열경화형 후막 레지 스터 제조과정을 나타내는 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열경화형 후막 레지스터 제조과정을 나타내는 순서도이다. Among them, the first method of etching both partial regions of the metal material by the photolithography process is as shown in the flowchart of FIG. 2 and the flowcharts of FIGS. 3A to 3J. 2 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thermosetting thick film register according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3J are flowcharts illustrating a process of manufacturing a thermosetting thick film resistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 하나의 실시형태로서, 상기 첫 번째 방법은 먼저, 기판(1) 위에 금속 물질(2)을 증착하는 단계(S 11)를 거친다(도 3a). 동박 혹은 금속 물질(2)이 도금되어 있는 인쇄 회로 기판(1) 혹은 세라믹 폴리머 복합 기판(1)을 준비하는 것이다. 여기서, 기판(1)은 인쇄회로기판, 플렉서블 기판, 세라믹과 유기물 복합 기판 또는 세라믹 내지 실리콘 기판이 가능하다.In one preferred embodiment of the present invention, the first method first undergoes a step S 11 of depositing a
다음으로, 사진 식각(Photo Etching) 공정으로 상기 금속 물질(2)의 양쪽 일부 영역을 식각 하여 하부 금속 패드(4)를 형성하는 단계(S 12)를 거친다(도 3f). 기판(1) 상의 금속 물질(2)을 광 식각 공정을 통하여 원하는 정밀한 형태의 금속 패드(4)를 형성시키는 것이다. 아울러, 이렇게 형성된 금속 패드(4)의 표면을 가공하여 평탄한 면으로 만드는 과정을 포함하는 것도 가능하다. Next, a portion of both regions of the
여기서, 상기 식각 공정은 상기 금속 물질 위에 포토레지스트(photoresist)(3)를 도포하고(도 3b); 상기 포토레지스트(3)가 도포 된 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 포토 마스크(Photomask)를 이용하여 빛으로 노광(exposure)시키며(도 3c); 상기 노광된 포토레지스트(3)를 현상(develop)한 후(도 3d); 상기 금속 물질(2)의 양쪽 일부 영역을 에칭(etching)하고(도 3e); 상기 에칭 되지 않은 금속 물질(2)의 상부에 남아있는 포토레지스트(3)를 박리(도 3f)하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the etching process is to apply a photoresist (3) on the metal material (Fig. 3b); Exposing both partial regions of the metal material to which the
하부 금속 패드(4)를 형성한 이후에는, 상기 하부 금속 패드(4)를 덮도록 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계(S 13)를 거친다(도시되지 않음). 후 막 레지스터는 상기 하부 금속 패드만을 덮도록 하는 것이 바람직하고, 마스크를 이용하는 통상적인 스크린 프린팅법을 활용하여 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 것이 가능하다. After the
도포시에는 페이스트 또는 잉크의 인쇄성을 감안하여 균일한 두께와 균일한 라인을 형성하도록 스퀴지와 인쇄 속도 및 인쇄 공정 조건을 설정한다. 이러한 본 발명에 있어서 상기 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계는 바람직하게는 구멍의 크기가 400 메쉬(mesh) 내지 1000 메쉬 범위 내이고, 두께는 10 ㎛ 내지 70 ㎛ 범위 내인 금속 마스크를 이용하여 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 도포하는 것이 가능하다. In application, the squeegee, the printing speed, and the printing process conditions are set to form a uniform thickness and a uniform line in consideration of the printability of the paste or ink. In the present invention, the step of applying the thick film resistor paste or ink is preferably a screen using a metal mask having a pore size in the range of 400 mesh to 1000 mesh and a thickness in the range of 10 μm to 70 μm. It is possible to apply by a screen printing method.
기판 상에서 설계하고자 하는 마스크의 패턴대로 일정한 두께의 후막을 전이시키는 작업(스크린 프린팅)에서 영향을 미치는 페이스트의 점도는 프린팅 시의 온도 및 습도 관리 및 스퀴즈의 조건에 따라서 많은 영향을 받는다. 스크린으로 사용되는 스크린의 형상과 스크린에 마스크를 이용하여 프린팅하는 경우 400 메쉬(mesh) 내지 1000 메쉬 범위를 사용하는 것이 바람직하고, SUS(steel use stainless: 즉, 스테인레스를 말하는 것으로 'STS'라고도 함)재질을 가지는 스크린을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.Viscosity of the paste which is affected in the operation of transferring a thick film of constant thickness to the pattern of the mask to be designed on the substrate (screen printing) is greatly influenced by the temperature and humidity management during printing and the conditions of the squeeze. When printing the screen shape and the screen used as a mask using a mask, it is preferable to use a 400 mesh to 1000 mesh range, SUS (steel use stainless: that is referred to as 'STS' also referred to as stainless) It is more preferable to use a screen having a material.
페이스트를 프린팅할 때 스퀴즈는 적절한 압력으로 약 45°를 유지하면서 미끄러지듯 프린팅한다. 이때 마스크와 다이어프램 사이는 약 1.5mm 정도의 간격을 유지하여야 스퀴즈가 닿는 부분만 프린팅되고, 밀림현상이 없이 마스크 모양으로 깨끗하게 형성되며, 각각의 저항 오차를 최소화시킬 수있다. 스크린 프린팅에 있어서 영향을 주는 요인은 메쉬의 종류에 따라서 프린팅 두께가 달리 나타나므로 저항 크기에 따라서 요구되는 패턴의 형상 전이와 일정한 두께를 얻기 위한 마스크를 만들어야만 한다. When printing paste, the squeeze slips while maintaining about 45 ° at the appropriate pressure. At this time, the gap between the mask and the diaphragm should be maintained about 1.5mm, and only the part where the squeeze touches is printed, and it is formed cleanly in the shape of a mask without the phenomena, and each resistance error can be minimized. The factors influencing screen printing have different printing thicknesses depending on the type of mesh, so it is necessary to make a mask for obtaining a desired shape shape and a certain thickness according to the resistance size.
이어서, 상기 도포 된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 건조 및 열처리하여 저항체(5)를 형성하는 단계(S 14)를 거친다(도 3g). 본 발명에서 사용된 후막 레지스터들은 전기 전도성 물질과 유기물 바인더 그리고 유기물 용매 및 인쇄를 위해 유동성 구현을 가능하게 하는 유기물로 구성될 수 있다. 도포된 후막 레지스터는 건조를 거쳐 유기 용매를 휘발시키고, 열처리를 하는 열경화 공정을 거쳐 유기물 바인더를 경화시킴으로써 최종적인 저항체(5)를 얻는 것이다. Subsequently, the coated thick film resistor paste or ink is dried and heat treated to form a resistor 5 (S 14) (FIG. 3G). The thick film resistors used in the present invention may be composed of an electrically conductive material, an organic binder, and an organic solvent and an organic material that enables fluidity for printing. The coated thick film resistor is obtained by drying the volatilized organic solvent and curing the organic binder through a heat curing step of heat treatment.
계속해서, 상기 저항체(5)가 형성되지 않은 기판(1) 위에 절연체 물질을 도포함으로써 절연층(6)을 형성하는 단계(S 15)를 거친다(도 3h). 페이스트화 되어 있는 절연체 물질을 스크린 프린팅법을 활용하여 도포를 함으로써, 절연층(6) 즉 유전체 층을 형성시키고 건조를 실시한다. Subsequently, the insulating
마지막으로, 상기 저항체(5) 및 절연층(6) 위에 금속 물질(2)을 증착한 후(도 3i), 상기 금속 물질(2)의 양쪽 일부를 식각하여 상부 금속 패드(7)를 형성하는 단계(S 16)를 거친다(도 3j). 동박 혹은 금속 물질(2)을 도금을 활용하여 부착시키고, 부착 후에는 통상적인 광 식각 공정을 통하여 원하는 금속 패드 모양을 형성시키는 것이다. Finally, after depositing the
더불어서, 상기 상부 금속 패드(7)를 형성하는 단계 이후에는 상기 열경화형 후막 레지스터의 모든 층들에 열과 압력을 가하면서 열처리하는 단계를 더 포함하여 마무리 하는 것이 바람직하다. 최종적으로 모든 층들에 열과 압력을 가하면서 열경화를 통해 각 층간의 부착력을 증가시키기 위함이다. 위 과정을 반복함으로 내장형 열경화형 후막 레지스터를 형성시킬 수 있다.In addition, after the forming of the
한편, 본 발명에 따른 열경화형 후막 레지스터 제조방법으로 감광성 절연체 물질을 사용하고, 사진 식각 공정으로 저항체 위에 있는 절연층 일부를 식각하는 두 번째 방법에 대해서 설명하면 도 4의 흐름도 및 도 5a 내지 도 5j의 순서도에 나타난 바와 같다. 도 4는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 감광성 절연체 물질을 사용하는 열경화형 후막 레지스터 제조과정을 나타내는 흐름도이고, 도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 감광성 절연체 물 질을 사용하는 열경화형 후막 레지스터 제조과정을 나타내는 순서도이다.Meanwhile, a second method of using a photosensitive insulator material as a method of manufacturing a thermosetting thick film resistor according to the present invention and etching a portion of the insulating layer on the resistor by a photolithography process will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 and FIGS. 5A to 5J. As shown in the flowchart. 4 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thermosetting thick film resistor using a photosensitive insulator material according to another preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5J are photosensitive insulator materials according to another preferred embodiment of the present invention. Is a flow chart showing the manufacturing process of a thermosetting thick film resistor using
본 발명의 바람직한 다른 하나의 실시형태로서, 상기 두 번째 방법은 먼저, 기판(1) 위에 금속 물질(2)을 증착한 후 상기 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 식각 하여 하부 금속 패드(4)를 형성하는 단계(S 21)를 거친다(도 5a). 상기한 첫 번째 방법에서와 같이, 기판(1) 상의 금속 물질(2)을 식각 공정을 통하여 원하는 정밀한 형태의 하부 금속 패드(4)를 형성시키는 것이다. 식각 공정은 통상의 광 식각 공정을 사용할 수 있지만 여기에 제한 되는 것은 아니다. In another preferred embodiment of the present invention, the second method first deposits a metal material (2) on a substrate (1), and then etching both partial regions of the metal material to form a lower metal pad (4). The step S 21 is performed (FIG. 5A). As in the first method described above, the
다음으로, 하부 금속 패드(4)를 형성한 이후에는, 상기 하부 금속 패드(4)를 덮도록 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계(S 22)를 거친다(도시되지 않음). 이어서, 상기 도포 된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 건조 및 열처리하여 저항체(5)를 형성하는 단계(S 23)를 거친다(도 5b). 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하여 저항체를 형성하는 것은 상술한 첫 번째 방법과 동일하다. Next, after the
일정한 압력으로 페이스트를 도포할 때 마모에 대한 방지책으로 본 발명에서는 금속(메탈) 마스크를 사용하고 있다. 또한, 스퀴즈는 마스크 상에서 페이스트가 기판에 전이될 수 있도록 밀어주는 역할을 하는 도구인데 내마모성과 초기 마모성을 갖어야 하고 미세한 진동을 흡수하도록 탄성과 부드러움이 있어야 하며 스퀴즈의 각도, 경도 등도 매우 중요하다.In order to prevent abrasion when the paste is applied at a constant pressure, a metal (metal) mask is used in the present invention. In addition, the squeeze is a tool that pushes the paste to the substrate on the mask. The squeeze must have abrasion resistance and initial abrasion resistance, elasticity and softness to absorb minute vibrations, and squeeze angle and hardness are also very important.
계속해서, 저항체(5)를 형성한 이후에는 상기 저항체(5) 및 기판(1) 위에 감광성 절연체 물질을 도포함으로써 감광성 절연층(8)을 형성하는 단계(S 24)를 거친다(도 5c). 첫 번째 방법과는 달리 기판(1) 뿐만 아니라 저항체(5)까지 덮도록 절연체 물질을 도포하는 것이며, 상기 절연체 물질은 감광성 절연체 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이후에 저항체 위에 형성된 절연층을 사진 식각 공정으로 식각해야 하기 때문이다. 여기서, 상기 감광성 절연체 물질이라 함은 통상의 절연체 물질이 빛에 의해 노광되는 감광 특성을 갖는 것으로, 특정 파장대의 빛을 받으면 반응 하는 통상의 감광 고분자 화합물(photosensitive polymer)을 포함한다.Subsequently, after forming the
그리고, 본 발명에 따른 상기 두 번째 방법에 있어서, 감광성 절연층(8)을 형성한 이후에는 상기 저항체(5) 위에 있는 감광성 절연층(8) 일부를 사진 식각 공정으로 식각하여 저항체(5) 상부가 드러나도록 하는 단계(S 25)를 거친다(도 5h). 저항체(5) 및 기판(1) 위에 형성된 감광성 절연층(8) 혹은 유전체층에 드라이 필름 형태의 광저항형 물질을 부착 후, 광 식각 공정을 통하여 저항체 상부에 정밀한 형태의 빈 공간을 형성시키는 것이다.In the second method according to the present invention, after the photosensitive insulating
여기서, 상기 식각 공정은 상기 감광성 절연층(8) 위에 포토레지스트(3)를 도포하고(도 5d); 상기 포토레지스트(3)와 감광성 절연층(8)이 형성된 저항체의 일부 영 역을 포토 마스크를 이용하여 빛으로 노광시키며(도 5e); 상기 노광된 포토레지스트(3)를 현상한 후(도 5f); 상기 일부 영역의 감광성 절연층(8)을 에칭하고(도 5g); 상기 에칭 되지 않은 감광성 절연층(8)의 상부에 남아있는 포토레지스트(3)를 박리(도 5h)하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the etching process is to apply a photoresist (3) on the photosensitive insulating layer 8 (Fig. 5d); A portion of the resistor on which the
마지막으로, 상기 저항체(5) 및 감광성 절연층(8) 위에 금속 물질(2)을 증착한 후(도 5i), 상기 금속 물질(2)의 양쪽 일부를 식각하여 상부 금속 패드(7)를 형성하는 단계(S 26)를 거친다(도 5j). Finally, after depositing the
최종적으로 열과 압력을 가하면서 저항체 및 절연층의 열경화를 동시에 실시하여 각 층간의 부착력을 증가시킨다. 그렇게 함으로써 일정한 형태의 후막 레지스터 즉 저항체를 형성할 수 있고, 이러한 저항체와 금속 패드 간의 정밀한 접촉성을 구현할 수 있으며, 이를 통해 적은 편차의 저항값을 가진 내장형 열경화형 후막 레지스터를 구현할 수 있는 것이다.Finally, the thermosetting of the resistor and the insulating layer is simultaneously performed while applying heat and pressure to increase the adhesion between the layers. By doing so, it is possible to form a certain type of thick film resistor, that is, a resistor, and to realize precise contact between the resistor and the metal pad, thereby realizing a built-in thermosetting thick film resistor having a low deviation resistance value.
본 발명의 또 다른 특징은 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하고, 이를 건조 및 열처리하여 저항체(5)를 형성하는 단계에 있어서, 도포된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 레벨링(leveling)하고, 건조 및 열처리한 이후에 트리밍(trimming)함으로서 저항체를 형성하는 것이다.Another feature of the present invention is the step of applying a thick film resistor paste or ink, and drying and heat treating the thick film resistor paste or ink to form a
여기서, 상기 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크의 레벨링은 표면을 평탄하게 하기 위한 것으로, 즉 평탄화라고도 하며, 건조 및 열처리한 이전에 하는 것이 바람직하지만, 이후에 하는 것도 가능하다. 이를 통하여, 상기 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크에 의하여 형성되는 저항체의 모양을 균일하게 하기 위함이다.Here, the leveling of the thick film resistor paste or ink is for leveling the surface, that is, also referred to as flattening, preferably before drying and heat treatment, but also afterwards. This is to uniformize the shape of the resistor formed by the thick film resistor paste or ink.
그리고, 도포된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크는 건조 및 열처리 과정을 거친다. 건조 및 열처리 과정 중의 소결 동안 레지스터 잉크는 레지스터의 안정성을 촉진하고 잉크의 유기 매개체를 태우기에 충분히 느린 속도로 가열된다. 소결은 분말체를 적당한 형상으로 가압 성형한 것을 가열하면 서로 단단히 밀착하여 고결하는 현상을 말하는 것으로, 이 기간에 후막 레지스터 내부에서는 물리적 및 화학적 변화가 일어나며, 이에 의해 레지스터의 도전네트워크 또는 미세구조가 형성된다. 특별히 요구되는 저항성, 안정성 및 온도특성을 얻기 위하여는 여러 가지 첨가제가 전형적으로 사용될 수 있다.The applied thick film resistor paste or ink is then dried and heat treated. During sintering during the drying and heat treatment process, the resist ink is heated at a rate slow enough to promote the stability of the resist and burn the organic medium of the ink. Sintering refers to a phenomenon in which the powder is press-molded into an appropriate shape to be tightly adhered and solidified when heated. During this period, physical and chemical changes occur within the thick film resistor, whereby a conductive network or microstructure of the resistor is formed. do. Various additives can typically be used to achieve the specially required resistance, stability and temperature characteristics.
트리밍은 흔히 마모 또는 레이저 기술을 이용하여 후막 레지스터내에 절단부(cut)를 형성하고, 이에 의해 레지스터의 유효 전기장(長)을 증대시켜 전기저항을 증대시키는 것이다. 소결 동안 전도체 확산에 기인하여 일어나는 저항값 손실을 보충하기 위하여 레지스터 트리밍은 수행되는 것이 바람직하다.Trimming often uses abrasion or laser technology to form a cut in a thick film resistor, thereby increasing the effective electric field of the resistor to increase the electrical resistance. Resistor trimming is preferably performed to compensate for the loss of resistance that occurs due to conductor diffusion during sintering.
더불어, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 하나의 실시 형태는 상술한 열경화형 후막 레지스터 제조방법으로 제조된 열경화형 후막 레지스터도 가능하다.In addition, another embodiment of the present invention for achieving another object of the present invention is also possible a thermosetting thick film resistor manufactured by the method of manufacturing a thermosetting thick film resistor described above.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기판 위에 금속 물질을 증착하는 단계; 사진 식각(Photo Etching) 공정으로 상기 금속 물질의 양쪽 일부 영역을 식각 하여 하부 금속 패드를 형성하는 단계; 상기 하부 금속 패드를 덮도록 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 도포하는 단계; 상기 도포 된 후막 레지스터 페이스트 또는 잉크를 건조 및 열처리하여 저항체를 형성하는 단계; 상기 저항체가 형성되지 않은 기판 위에 절연체 물질을 도포함으로써 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 저항체 및 절연층 위에 금속 물질을 증착한 후, 상기 금속 물질의 양쪽 일부를 식각하여 상부 금속 패드를 형성하는 단계로 이루어지는 열경화형 후막 레지스터 제조방법 및 이에 따른 방법으로 제조되는 레지스터를 제공할 수 있다.As described above, the present invention includes the steps of depositing a metal material on a substrate; Etching a portion of both sides of the metal material by a photo etching process to form a lower metal pad; Applying a thick film resistor paste or ink to cover the lower metal pad; Drying and heat-treating the applied thick film resistor paste or ink to form a resistor; Forming an insulating layer by applying an insulator material on the substrate on which the resistor is not formed; And depositing a metal material on the resistor and the insulating layer, and etching both portions of the metal material to form an upper metal pad, and a resistor manufactured by the method. have.
이러한 본 발명에 따르는 경우, 레지스터에 의한 저항체를 균일한 형태로 형성할 수 있고, 후막 레지스터와 금속 패드의 겹침을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 하부와 상부 금속 패드 사이에 레지스터가 위치하고, 금속 패드와 레지스터의 접촉면이 매우 정밀하게 형성되며, 적은 편차의 저항값을 가진 정밀한 후막 레지스터를 구현할 수 있는 효과가 있는 것이다. According to the present invention, the resistor by the resistor can be formed in a uniform form, and the overlap of the thick film resistor and the metal pad can be prevented. In addition, the present invention has the effect that the resistor is located between the lower and the upper metal pad, the contact surface of the metal pad and the resistor is formed very precisely, it is possible to implement a precise thick film resistor having a low deviation resistance value.
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