KR100714571B1 - Thin film capacitor embedded printed circuit board, and methods of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판 및 그 제조방법이 제공된다. Provided are a printed circuit board having a thin film capacitor and a method of manufacturing the same.
본 발명은, 그 양면에 소정의 패턴을 갖는 동박이 부착된 CCL(copper clad laminate); 상기 패턴화된 동박부착된 CCL의 적어도 일면에 형성된 상유전체막; 및 상기 상유전체막상에 형성된 상부전극;을 포함하고, 상기 CCL은 상기 패턴화된 동박을 상호 연결하기 위해 도금된 관통홀(TH)을 가지며, 그리고 상기 패턴화된 동박과 상부전극은 각각 전원패드와 접지패드와 연결되도록 구성된 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides a copper clad laminate (CCL) having copper foil having a predetermined pattern on both surfaces thereof; An ordinary dielectric film formed on at least one surface of the patterned copper foil-attached CCL; And an upper electrode formed on the dielectric film, wherein the CCL has a plated through hole TH for interconnecting the patterned copper foil, and the patterned copper foil and the upper electrode are each a power pad. And a printed circuit board having a thin film capacitor configured to be connected to the ground pad, and a method of manufacturing the printed circuit board.
박막 커페시터, 인쇄회로기판, 상유전체막, CCL Thin film capacitors, printed circuit boards, dielectric films, CCL
Description
도 1은 종래의 커패시커 내장된 인쇄회로기판의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a printed circuit board incorporating a conventional capacitor.
도 2는 종래의 박막 커패시터의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a conventional thin film capacitor.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 박막커패시터 내장된 인쇄회로기판의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a printed circuit board with a thin film capacitor according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막커패시터 내장된 인쇄회로기판의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a printed circuit board with a thin film capacitor according to another embodiment of the present invention.
도 5(a-i)는 본 발명의 일실시예에 따른 박막커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조공정도이다. 5 (a-i) is a manufacturing process diagram of a printed circuit board with a thin film capacitor according to an embodiment of the present invention.
도 6(a-l)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조공정도이다. 6 (a-1) is a manufacturing process diagram of a printed circuit board with a thin film capacitor according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 박막 커패시터의 주파수에 대한 유전계수등과의 관계를 나타내는 그림이다. 7 is a diagram showing the relationship between the dielectric constant and the like for the frequency of the thin film capacitor manufactured according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따라 제조된 박막 커패시터의 DC bias에 대한 커패시턴스등관의 관계를 보여주는 그림이다. 8 is a view showing the relationship of the capacitance isometric to the DC bias of the thin film capacitor manufactured according to the present invention.
본 발명은 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통상의 Build-up PCB 제조공정을 통하여 저온 상유전체막을 갖는 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a printed circuit board with a thin film capacitor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a printed circuit board with a thin film capacitor having a low-temperature dielectric dielectric film through a conventional build-up PCB manufacturing process. will be.
전자 제품의 소형화 및 고기능화, 고주파화에 따라 최근 PCB에 실장되는 수동 소자를 PCB 내로 삽입하는 기술(Embedded Passive Device Technology)이 도입되고 있다. 이러한 기술은 기판 표면적의 50%이상을 차지하는 수동소자(이중 50%이상이 커패시터임)를 Embedding함으로써 제품의 소형화, Design 자유도의 증대, 및 solder joint의 감소등을 통하여 제품의 신뢰성 향상과 noise 감소를 도모할 수 있으며, 아울러, 연결 경로가 짧아짐에 따라 inductance 감소효과등을 얻을 수 있다. With the miniaturization, high functionality, and high frequency of electronic products, an embedded passive device technology has recently been introduced to insert passive components mounted on a PCB into the PCB. This technology embeds passive devices (more than 50% of which are capacitors) that occupy more than 50% of the surface area of the board, improving product reliability and reducing noise by miniaturizing the product, increasing design freedom, and reducing solder joints. In addition, as the connection path is shortened, the effect of reducing inductance can be obtained.
특히 decoupling capacitor의 경우, IC부근에 배치하여 전원공급 및 Switching에 의한 노이즈를 제거를 위해 사용되어 지고 있으며, 점차 IC chip의 고속화로 인해 더욱 높은 capacitance와 낮은 ESL(Equivalent series Inductance)를 요구하고 있다. In particular, decoupling capacitors are used to remove noise due to power supply and switching by placing them near the IC, and increasingly demanding higher capacitance and lower equivalent series inductance (ESL) due to the higher speed of IC chips.
SMD(Surface Mount Devices)의 경우 Inductance를 감소시킨 LICC(Low Inductance Chip Capacitor)등의 개발을 통해 ~300pH 정도로 인덕턴스를 낮추고 있다. In the case of SMD (Surface Mount Devices), inductance is being reduced to ~ 300pH through the development of low inductance chip capacitors (LICCs) with reduced inductance.
따라서 Thin film embedded capacitor(EDC)에 대한 연구가 계속되고 있으며, 이러한 EDC의 얇은 막 두께로 인하여 높은 Capacitance와 낮은 ESL특성의 구현이 모색되고 있다. Therefore, research on thin film embedded capacitor (EDC) continues, and due to the thin film thickness of EDC, high capacitance and low ESL characteristics are being sought.
이러한 Embedded Decoupling Capacitor(이하 EDC)를 제조하는 방법의 일예로서 미국특허 US5,261,153에 기재된 발명을 들 수 있다. 이 방법에서는 도 1과 같이, 전도성 Cu foil 사이에 경화되지 않는 유전시트를 넣어 적층하여 Capacitive PCB를 제조함을 제시하고 있다. 그러나 이 경우 Capacitance Density는 0.077nF/cm2(0.5nF/in2)정도로 낮기 때문에 그 사용에 제약이 있다. As an example of the method of manufacturing such an embedded decoupling capacitor (hereinafter EDC), the invention described in US Pat. No. 5,261,153 is mentioned. In this method, as shown in FIG. 1, a dielectric sheet that is not cured is placed between conductive Cu foils to produce a Capacitive PCB. In this case, however, the capacitance density is as low as 0.077 nF / cm 2 (0.5 nF / in 2 ), which limits its use.
또다른 방법으로 강유전체를 이용하여 고온박막 embedded capacitor를 제조하는 미국 특허 US6,541,137에 기재된 발명을 들 수 있다. 상기 방법에서는 도 2와 같이, 고온열처리(400~800℃)로 인한 전도성층의 산화를 막기 위하여 Ni-P, Ni-Cr과 같은 barrier층을 이용함을 제시하고 있다 . Another method is the invention described in US Pat. No. 6,541,137, which manufactures high temperature thin film embedded capacitors using ferroelectrics. In the above method, as shown in FIG. 2, barrier layers such as Ni-P and Ni-Cr are proposed to prevent oxidation of the conductive layer due to high temperature heat treatment (400 to 800 ° C.).
또다른 방법으로는 Al, Ta, Nb등로 이루어진 하부금속층의 일부를 anodizing 방법을 통해 산화시켜 유전체층으로 사용하고, 그 유전체층 위에 전도성 폴리머 또는 유기 반도성 재료등으로 중간층을 형성하고, 그 위에 다시 전극금속을 형성하여 제조되는 Built-in embedded capacitor를 제시하고 있다.In another method, a part of the lower metal layer made of Al, Ta, Nb, etc. is oxidized through anodizing to be used as a dielectric layer, and an intermediate layer is formed on the dielectric layer using a conductive polymer or an organic semiconducting material, and the electrode is formed thereon. A built-in embedded capacitor manufactured by forming a metal is proposed.
그러나 상술한 바와 같은, 박막 Embedded Capacitor의 경우 RCC 형태로 전극 위에 박막을 형성하고 열처리를 통해 결정화함으로써 유전율을 발현시킨 자재를 제 조한후, 이를 PCB 공정에 넣는 기술이 일반적이었다. 그러나 이와 같은 자재들은 400~800℃정도의 고온에서 열처리함으로 인해 Resin을 포함한 PCB 상에 구현할 수 없을 뿐만 아니라, 전극부분의 산화, 수축/팽창으로 인한 정렬도의 문제, 별도 제조로 인한 관리 및 작업성 등 많은 문제점을 안고 있다. 아울러, 하부전극과의 접합 문제 등 공정성에 있어서도 해결해야 할 기술적인 문제점이 있다. However, as described above, in the case of the thin film embedded capacitor, a technology of manufacturing a material expressing a dielectric constant by forming a thin film on an electrode in the form of RCC and crystallizing it by heat treatment, and then putting it in a PCB process. However, such materials cannot be realized on PCBs containing Resin due to heat treatment at a high temperature of 400-800 ° C, as well as problems in the degree of alignment due to oxidation of electrode parts, shrinkage / expansion, and management and work by separate manufacturing. There are many problems such as sex. In addition, there is a technical problem to be solved also in fairness such as a problem of bonding with the lower electrode.
따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 통상적인 PCB in-line 공정을 통하여 제조될 수 있는 상유전체막을 갖는 박막커패시터 내장된 인쇄회로기판을 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a printed circuit board with a thin film capacitor having a dielectric constant film that can be manufactured through a conventional PCB in-line process.
또한 본 발명은 상기 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a printed circuit board having the thin film capacitor embedded therein.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, The present invention for achieving the above object,
그 양면에 소정의 패턴을 갖는 동박이 부착된 CCL(copper clad laminate);Copper clad laminate (CCL) having copper foil having a predetermined pattern on both surfaces thereof;
상기 패턴화된 동박부착된 CCL의 적어도 일면에 형성된 상유전체막; 및An ordinary dielectric film formed on at least one surface of the patterned copper foil-attached CCL; And
상기 상유전체막상에 형성된 상부전극;을 포함하고, An upper electrode formed on the dielectric film;
상기 CCL은 상기 패턴화된 동박을 상호 연결하기 위해 도금된 관통홀(TH)을 가지며, 그리고The CCL has a plated through hole TH for interconnecting the patterned copper foil, and
상기 패턴화된 동박과 상부전극은 각각 전원패드와 접지패드와 연결되도록 구성된 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판에 관한 것이다.The patterned copper foil and the upper electrode relate to a printed circuit board having a thin film capacitor configured to be connected to a power pad and a ground pad, respectively.
또한 본 발명은, In addition, the present invention,
그 양면에 소정의 패턴을 갖는 동박이 부착된 CCL(copper clad laminate);Copper clad laminate (CCL) having copper foil having a predetermined pattern on both surfaces thereof;
상기 패턴화된 동박부착된 CCL의 양면에 형성된 절연층;Insulating layers formed on both sides of the patterned copper foil-attached CCL;
상기 절연층중 적어도 하나에 형성된 하부전극;A lower electrode formed on at least one of the insulating layers;
상기 하부전극상에 형성된 상유전체막; 및A dielectric film formed on the lower electrode; And
상기 상유전체막상에 형성된 상부전극;을 포함하고, An upper electrode formed on the dielectric film;
상기 CCL은 그 패턴화된 동박을 상호 연결하기 위해 도금된 관통홀(TH)을 가지며,The CCL has a plated through hole TH for interconnecting the patterned copper foil,
상기 절연층에는, 상기 CCL의 동박과 상기 하부전극을 연결하는 도금된 BVH이 형성되어 있으며, 그리고In the insulating layer, a plated BVH connecting the copper foil of the CCL and the lower electrode is formed, and
상기 하부전극과 상부전극은 각각 전원패드와 접지패드와 연결되도록 구성된 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판에 관한 것이다.The lower electrode and the upper electrode relate to a printed circuit board having a thin film capacitor configured to be connected to a power pad and a ground pad, respectively.
또한 본 발명은, In addition, the present invention,
그 양면에 동박이 적층된 CCL(copper clad laminate)의 소정 위치에 관통홀을 형성한후, 상기 관통홀을 도금하는 공정; Forming a through hole at a predetermined position of a copper clad laminate (CCL) having copper foil laminated on both surfaces thereof, and then plating the through hole;
상기 관통홀이 형성된 CCL의 적어도 일면에 저온 성막공정을 통하여 상유전체막을 형성하는 공정;Forming a dielectric film on at least one surface of the CCL on which the through hole is formed through a low temperature film forming process;
상기 상유전체막이 형성된 적층체의 양면에 감광성 건식 필름(photo resist dry film)을 부착한후, 통상의 사진식각공정으로 상기 유전체막과 동박을 식각함으 로써 동일한 패턴을 갖는 하부전극 동박과 상유전체막을 형성하는 공정; 및After attaching a photo resist dry film to both sides of the laminate on which the dielectric film is formed, the lower electrode copper foil and the dielectric film having the same pattern are formed by etching the dielectric film and the copper foil by a general photolithography process. Forming step; And
상기 상유전체막상에 상부전극을 형성하는 공정;을 포함하는 박막커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. And a step of forming an upper electrode on the dielectric film.
또한 본 발명은, In addition, the present invention,
그 양면에 동박이 적층된 CCL(copper clad laminate)의 소정 위치에 관통홀을 형성한후, 상기 관통홀을 도금하는 공정; Forming a through hole at a predetermined position of a copper clad laminate (CCL) having copper foil laminated on both surfaces thereof, and then plating the through hole;
상기 관통홀이 형성된 CCL의 양면에 감광성 건식 필름을 부착한후, 통상의 사진식각공정을 이용하여 상기 동박을 식각함으로써 소정 패턴을 갖는 동박을 형성하는 공정;Attaching a photosensitive dry film to both surfaces of the CCL on which the through holes are formed, and then etching the copper foil using a conventional photolithography process to form a copper foil having a predetermined pattern;
상기 패턴화된 동박을 갖는 CCL의 양면에 절연층을 적층한후, 그 절연층 소정위치에 BVH를 형성하는 공정;Laminating an insulating layer on both surfaces of the CCL having the patterned copper foil, and then forming BVH at a predetermined position of the insulating layer;
상기 BVH가 형성된 적층체의 양면을 무전해 및 전해동도금함으로써 금속전도층을 형성하는 공정;Forming a metal conductive layer by electrolessly and electrolytic copper plating both surfaces of the laminate on which the BVH is formed;
상기 형성된 금속전도층중 적어도 하나상에 저온 성막공정을 통하여 상유전체막을 형성하는 공정;Forming a dielectric film on at least one of the formed metal conductive layers through a low temperature film forming process;
상기 상유전체막상에 감광성 건식 필름(photo resist dry film)을 부착하고, 이어, 통상의 사진식각공정을 이용하여 상기 유전체막 및 금속전도층을 식각함으로써 동일한 패턴을 갖는 금속전도층과 상유전체막을 형성하는 공정; 및 A photoresist dry film is attached on the dielectric film, and then the dielectric film and the metal conductive layer are etched using a conventional photolithography process to form a metal conductive layer and an dielectric film having the same pattern. Process of doing; And
상기 상유전체막상에 상부전극을 형성하는 공정;을 포함하는 박막커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. And a step of forming an upper electrode on the dielectric film.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 박막커페시터 내장된 인쇄회로기판의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a printed circuit board with a thin film capacitor according to an embodiment of the present invention.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 인쇄회로기판(100)은, 그 양면에 소정의 패턴을 갖는 동박(113a, 113b)이 부착된 CCL(copper clad laminate:110); 상기 동박부착된 CCL(110)의 적어도 일면상에 형성된 상유전체막(130); 및 상기 상유전체막(130)상에 형성된 상부전극(150);을 포함하여 구성되어 있다. As shown in FIG. 3, the
또한 상기 CCL(110)은 상기 패턴화된 동박(113a, 113b)을 상호 연결하기 위한 도금된 관통홀(111a, 111b)을 가진다. The
그리고 상기 동박(111a)과 상부전극(150)은 각각 IC칩의 전원패드(190b)와 접지패드(190a)와 연결되도록 구성되어 있다. 이와 같은 연결은 BVH나 TH등의 형성을 통하여 가능하며, 본 발명은 그 구체적인 방법에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명에서는 도 3과 같이, 상기 상부전극(150)상에 ABF 필름과 같은 고분자절연층(160a)을 적층한후 그 소정위치에 BVH(161a, 161b)를 형성한다. 이후, 무전해동도금, 건식필름 부착후 패턴형성, 전해동도금, 및 Flash etching의 순차적인 공정을 이용하여 상기 BVH를 도금하고 금속 전도층 패턴(170a)이 형성될 수 있다. 또한 상기 전도층 패턴(170a)이 형성된 적층체의 양면에 다시 고분자 절연층(180a) 적층, BVH홀(181a, 181b)형성, 무전해동도금, 건식필름 부착후 패턴형성, 전해동도 금 및 flash etching등의 잘 알려진 연속적인 공정을 통하여 각 층간을 연결할 수 있다. The
즉, 본 발명에서는 상기 하부전극인 동박(113a)은 상기 순차적으로 도금된 BVH(161b)와 BVH(181b)를 통하여 상기 전원패드(190b)와 연결될 수 있으며, 상기 상부전극(150)은 각각 상기 순차적으로 도금된 BVH(161a)와 BVH(181a)를 통하여 상기 접지패드(190a)와 연결되도록 할 수 있다. That is, in the present invention, the lower electrode copper foil 113a may be connected to the
또한, 도 3과 같이, 상기 상유전체막(150)이 형성되지 않은 CCL(110)의 패턴화된 동박(113b)상에도, 고분자 절연층(160b) 적층, BVH(163) 형성, 전도성 패턴(170b)형성, 고분자 절연층(180b)적층, BVH(183)형성, 무전해도금, 전해도금등의 공정을 순차적으로 진행하여 상기 하부전극 동박을 IC칩의 입력전원패드(195)와 연결되도록 구성할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 3, the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막커페시터 내장된 인쇄회로기판의 단면도이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 인쇄회로기판(200)은, 그 양면에 소정의 패턴을 갖는 동박(211a, 211b)이 부착된 CCL(copper clad laminate:210); 상기 동박부착된 CCL(210)의 양면에 형성된 절연층(230a, 230b); 상기 절연층(230a,230b)중 적어도 하나에 형성된 하부전극(250); 상기 하부전극(250)상에 형성된 상유전체막(260); 및 상기 상유전체막(260)상에 형성된 상부전극(270);을 포함하여 구성된다. 4 is a cross-sectional view of a printed circuit board with a thin film capacitor according to another embodiment of the present invention. As shown in Figure 4, the printed
또한 상기 CCL(210)은 상기 패턴화된 동박(211a, 211b)을 상호 연결하기 위 한 도금된 관통홀(211a, 211b)을 가진다. 아울러, 상기 절연층(230a, 230b)에는, 상기 CCL(210)의 동박(213a, 213b)을 각각 상기 하부전극(250)이나 금속전도층(250")에 연결하는 도금된 BVH(231a, 231b)가 형성되어 있다. The
그리고 상기 하부전극(250)과 상부전극(270)은 각각 IC칩의 전원패드(290b)와 접지패드(290a)와 연결되도록 구성되어 있다. 이와 같은 연결은 BVH나 TH등의 형성을 통하여 가능하며, 본 발명은 그 구체적인 방법에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명에서는 도 4와 같이, 상기 상부전극(270)이 형성된 적층체의 양면에ABF 필름과 같은 고분자 절연층(280)을 적층한후 그 소정위치에 BVH(281a, 281b)를 형성한다. 이후, 무전해동도금, 건식필름 부착후 패턴형성, 전해동도금 및 flash etching등의 잘 알려진 연속적인 공정을 통하여 BVH를 도금하고 각 층간을 연결할 수 있다. The lower electrode 250 and the
즉, 본 발명에서는 상기 하부전극(250)은 상기 도금된 BVH(281b)를 통하여 전원패드(290b)와 연결될 수 있으며, 상기 상부전극(270)은 상기 도금된 BVH(281a)를 통하여 접지패드(290a)와 연결되도록 할 수 있다. That is, in the present invention, the lower electrode 250 may be connected to the
또한, 도 4와 같이, 전도성 패턴(250")이 형성된 CCL의 하방에도, 다시 고분자 절연층(280b)적층, BVH(283)형성, 무전해도금, D/F 부착후 패턴형성, 전해도금공정, 및 flash etching등을 순차적으로 진행하여 상기 하부전극 동박을 IC칩의 입력전원패드(295)와 연결되도록 구성할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 4, the
한편, 상술한 본 발명의 실시예에서, 상기 상유전체막(130,260)은 PVD(Physical Vapor Deposition)법으로 형성가능하며, 300℃이하(일반적으로는 200℃이하)의 저온에서 유전율을 갖는BiZnNb계 비정질 금속산화물로 조성됨이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.3<x<2.0, 0.8<y<1.5, 및 z< 1.6을 만족하는 BixZnyNbzO7 금속산화물로 조성되는 것이다. 또한 Bi2O3, ZnO, Nb2O5, PbO, CuO, TiO2등을 포함한 저온 유전체박막이나 ALD(Atomic Layer Deposition) 법에 의해 형성 가능한 Al2O3등의 박막도 사용가능하다. Meanwhile, in the above-described embodiment of the present invention, the
보다 바람직하게는, 상기 상유전체막(130,260) 두께를 1㎛이하, 보다 바람직하게는 500nm이하로 제한하는 것이다.More preferably, the thickness of the dielectric
또한 상기 상부전극(150,270)은 Cu, Ni, Al, Pt, Ta 및 Ag로 이루어진 그룹중 선택된 1종이상의 금속으로 조성됨이 바람직하다. In addition, the
다음으로, 본 발명의 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조공정을 설명한다.Next, the manufacturing process of the printed circuit board incorporating the thin film capacitor of the present invention will be described.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조공정도이다. 5 is a manufacturing process diagram of a printed circuit board with a thin film capacitor according to an embodiment of the present invention.
도 5(a)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저, 그 양면에 동박이 적층된 CCL(copper clad laminate:310)의 소정 위치에 관통홀(311a, 311b)을 형성한후, 상기 관통홀을 도금한다. 이러한 관통홀을 통상의 기계적인 가공으로 가능하며 특정한 방법에 제한되는 것은 아니다. 이후, 상기 가공으로 형성된 관통홀(311a, 311b) 은 무전해동도금 및 전해동도금처리함으로써 도통될 수 있다. As shown in FIG. 5 (a), in the present invention, through
이어, 본 발명에서는 도 5(b)와 같이, 상기 관통홀(311a,311b)이 형성된 CCL(310)의 적어도 일면에 저온 성막공정을 통하여 상유전체막(330)을 형성한다. Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 5B, at least one surface of the
상기 상유전체막(330)은 sputtering등과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition)법으로 형성가능하며, 300℃이하(일반적으로는 200℃이하)의 저온에서 유전율을 갖는BiZnNb계 비정질 금속산화물로 조성됨이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.3<x<2.0, 0.8<y<1.5, 및 z< 1.6을 만족하는 BixZnyNbzO7 금속산화물로 조성되는 것이다. 또한 본 발명에서는 Bi2O3, ZnO, Nb2O5, PbO, CuO, TiO2등을 포함한 저온 유전체박막이나 ALD(Atomic Layer Deposition) 법에 의해 형성 가능한 Al2O3등을 유전체막으로 이용할 수도 있다. The
보다 바람직하게는, 상기 상유전체막(330) 두께를 1㎛이하, 보다 바람직하게는 500nm이하로 제한하는 것이다.More preferably, the thickness of the
이어, 본 발명에서는 도 5(c)와 같이, 상기 상유전체막(330)이 형성된 적층체의 양면에 감광성 건식 필름(photo resist dry film:335)을 부착한후, 통상의 사진식각공정을 이용하여 상기 유전체막(330)과 동박을 식각함으로써 동일한 패턴을 갖는 하부전극 동박(313a)과 상유전체막(330)을 형성한다. Subsequently, in the present invention, as shown in Figure 5 (c), after attaching a photoresist dry film (335) on both sides of the laminate on which the
이때, CCL(310)의 하방에도 건식필름(335)를 부착한후, 노광, 현상하고, 에 칭함으로써 소정 패턴을 갖는 동박(313b)을 형성할 수 있다. At this time, the
그리고 소정의 패턴을 갖는 상유전체막 및/또는 동박을 형성한후 상기 미식각된 부분의 건식필름(335)을 제거한다.Then, after forming the dielectric film and / or copper foil having a predetermined pattern, the
다음으로, 본 발명에서는 상기 상유전체막(330)상에 상부전극(350)을 형성한다. Next, in the present invention, the
바람직하게는, 먼저, 도 5(d)와 같이, 상기 상유전체막(330)이 형성된 적층체의 표면에 건식필름을 재부착한후, 상기 상유전체막(330)이 식각된 부분(A) 및 이에 인접하는 상유전체막상의 일부에 건식필름 패턴(340)이 형성되도록 상기 재적층된 건식필름을 노광, 현상한다. 이와 같이, 상기 상유전체막(330)이 식각된 부분(A) 뿐만 아니라 이에 인접하는 상유전체막(330)의 일부에 까지 건식필름 패턴(340)을 형성하는 이유는 상기 형성된 하부전극인 동박(313a)보다 이후 형성되는 상부전극(350)의 크기를 보다 작게 하기 위함이다. 이렇게 상부전극(350)의 크기를 작게 함으로써, 후속하는 공정에서 BVH을 형성할 수 있는 공간이 주어질 뿐만 아니라 leak current특성을 개선시킬 수 있다. Preferably, as shown in FIG. 5 (d), after the dry film is re-attached to the surface of the laminate on which the
이어, 도 5(e)와 같이, 상기 건식필름 패턴(337)이 형성되지 않은 상유전체막(330)상에 상부전극(350)을 형성한후, 상기 건식 필름을 제거함으로써 소정의 패턴을 갖는 상부전극(50)을 형성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 5E, after forming the
이때, 본 발명에서는 상기 상부전극(350)을 형성하는 구체적인 방법에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 건식필름 패턴이 형성된 상유전체막(330)에 sputtering 법, 증발법과 같은 통상의 PVD법이나 프린팅법등을 이용하여 상부전극을 형성할 수 있다. 또한 무전해도금후 전해도금하는 방식을 이용할 수도 있으며, 무전해도금후 PVD법등을 적용하여 상부전극을 형성할 수 있다. In this case, the present invention is not limited to the specific method of forming the
본 발명에서 상기 상부전극(350)은 Cu, Ni, Al, Pt, Ta 및 Ag로 이루어진 그룹중 선택된 1종이상의 금속으로 조성됨이 바람직하다.In the present invention, the
다음으로, 본 발명에서는 도 5(f)와 같이, 상기와 같이 마련된 적층체의 양면에 ABF 필름과 같은 고분자 절연층(360a, 360b))을 적층한후 그 소정위치에 BVH(361a, 361b 및 363)를 형성할 수 있다. 이러한 BVH는 통상의 CO2레이저를 이용하여 가공할 수 있다.Next, in the present invention, as shown in FIG. 5 (f), the
이후, 도 5(g)와 같이, 상기 BVH을 갖는 절연층이 적층된 적층체의 양면을 무전해동도금, 건식필름 부착후 패턴형성, 전해동도금 및 Flash etching공정을 통하여 상기 절연층(360a, 360b)상에 금속전도층 패턴(370a, 370b)를 형성할 수 있다. 한편 상기 BVH는 이러한 무전해 및 전해도금으로 도통된다. Then, as shown in Figure 5 (g), the insulating layer (360a, 360b) through the electroless copper plating, dry film deposition pattern formation, electrolytic copper plating and Flash etching process on both sides of the laminate laminated the insulating layer having the BVH The metal
그리고, 도 5(h)와 같이, 다시 상기 금속전도층 패턴(370a, 370b)이 형성된 적층체의 양면에 고분자 절연층(380a, 380b) 적층, BVH(381a, 381b 및 383) 형성, 무전해동도금, D/F 부착후 패턴형성, 전해동도금 및 flash etching등의 공정을 통하여 도 5(i)와 같은 인쇄회로기판(300)이 제조할 수 있다. 한편, 도 5(i)에서 도 면부호 390a는 접지패드, 390b는 전원패드를 나타내며, 395는 입력전원패드를 나타낸다. Then, as shown in FIG. 5 (h), the
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조공정도이다. On the other hand, Figure 6 is a manufacturing process diagram of a printed circuit board with a thin film capacitor according to another embodiment of the present invention.
도 6(a)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저, 그 양면에 동박이 적층된 CCL(copper clad laminate:410)의 소정 위치에 관통홀(411a, 411b)를 형성한후, 상기 관통홀을 도금한다. 이러한 관통홀을 통상의 기계적인 가공으로 가능하며 특정한 방법에 제한되는 것은 아니다. 이후, 상기 가공으로 형성된 관통홀(411a, 411b)은 통상 무전해동도금 및 전해동도금을 통하여 도통될 수 있다. As shown in FIG. 6 (a), in the present invention, through
이어, 도 6(b)와 같이, 상기 관통홀이 형성된 CCL(410)의 양면에 감광성 건식 필름(420)을 부착한후, 통상의 사진식각공정을 이용하여 상기 동박을 식각함으로써 도 6(c)와 같이, 소정 패턴을 갖는 동박(413a, 413b)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 6 (b), the photosensitive
그리고 도 6(d)와 같이, 상기 패턴화된 동박(413a, 413b)을 갖는 CCL(410)의 양면에 ABF 필름과 같은 고분자절연필름과 같은 고분자 절연층(430a, 430b)을 적층한후, 그 절연층 소정위치에 BVH(431a,431b)를 형성한다. 이러한 BVH는 통상의 CO2레이저를 이용하여 가공할 수 있다.6 (d), after laminating
다음으로, 도 6(e)와 같이, 상기 절연층(430a,430b)이 적층된 CCL(410)의 양면을 예컨대 무전해동도금한후, 전해동도금함으로써 상기 절연층상에 금속전도층(450, 450")을 형성할 수 있다. 한편 이러한 도금으로 상기 형성된 BVH(431a,431b)는 도통된다. Next, as shown in FIG. 6E, both surfaces of the
본 발명에서는 상기 형성된 금속전도층중 적어도 하나를 박막 커패시터의 하부전극(450)으로 이용한다. In the present invention, at least one of the formed metal conductive layers is used as the
이어, 본 발명에서는 도 6(f)와 같이, 상기 하부전극상(450)에 저온 성막공정을 통하여 상유전체막(460)을 형성한다.Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 6 (f), the
상기 상유전체막(460)은 sputtering등과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition)법으로 형성가능하며, 300℃이하(일반적으로는 200℃이하)의 저온에서 유전율을 갖는BiZnNb계 비정질 금속산화물로 조성됨이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.3<x<2.0, 0.8<y<1.5, 및 z< 1.6을 만족하는 BixZnyNbzO7 금속산화물로 조성되는 것이다. 또한 본 발명에서는 Bi2O3, ZnO, Nb2O5, PbO, CuO, TiO2등을 포함한 저온 유전체박막이나 ALD(Atomic Layer Deposition) 법에 의해 형성 가능한 Al2O3등을 유전체막으로 이용할 수도 있다. The
보다 바람직하게는, 상기 상유전체막(460)의 두께를 1㎛이하, 보다 바람직하게는 500nm이하로 제한하는 것이다.More preferably, the thickness of the
다음으로, 도 6(g)와 같이, 상기 상유전체막(460)이 형성된 적층체의 양면에 감광성 건식 필름(photo resist dry film:462)을 부착한후, 통상의 사진식각공정을 이용하여 상기 유전체막(460)과 하부전극(450)을 식각한후, 그 미시각된 부분의 건식필름(462)을 제거한다. 이에 따라, 도 6(h)와 같이, 동일한 패턴을 갖는 하부전극(450)과 상유전체막(460)을 형성할 수 있다. Next, as shown in Figure 6 (g), after attaching a photo resist dry film (462) on both sides of the laminate on which the
이후, 본 발명에서는 상기 상유전체막(460)상에 무전해도금으로 상부전극(470)을 형성한다. Thereafter, in the present invention, the
바람직하게는, 먼저,상기 상유전체막(460)이 형성된 적층체의 표면에 건식필름를 재부착하고, 이어, 도 6(i)와 같이, 상기 상유전체막(460)이 식각된 부분(A) 및 이에 인접하는 상유전체막상의 일부에 건식필름 패턴(465)이 형성되도록 상기 재적층된 건식필름을 노광, 현상한다. 이와 같이, 상기 상유전체막(460)이 식각된 부분(A) 뿐만 아니라 이에 인접하는 상유전체막(460)의 일부에 까지 건식필름 패턴(465)을 형성하는 이유는 상술한 바와 같다. Preferably, first, the dry film is reattached to the surface of the laminate on which the
이어, 도 6(j)와 같이, 상기 건식필름 패턴(465)이 형성되지 않은 상유전체막(460)상에 상부전극(470)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 6 (j), the
이때, 본 발명에서는 상기 상부전극(470)을 형성하는 구체적인 방법에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 건식필름 패턴이 형성된 상유전체막(460)에 sputtering법, 증발법과 같은 통상의 PVD법이나 프린팅법등을 이용하여 상부전극을 형성할 수 있다. 또한 무전해도금후 전해도금하는 방식을 이용할 수도 있으며, 무전해도금후 PVD법등을 적용하여 상부전극을 형성할 수 있다. In this case, the present invention is not limited to the specific method of forming the
본 발명에서 상기 상부전극(470)은 Cu, Ni, Al, Pt, Ta 및 Ag로 이루어진 그룹중 선택된 1종이상의 금속으로 조성됨이 바람직하다.In the present invention, the
후속하여, 본 발명에서는 도 6(k)와 같이, 상기와 같이 마련된 적층체의 양면에 ABF 필름과 같은 고분자 절연층(480a, 480b)을 적층한후 그 소정위치에 BVH(481a, 481b 및 483)를 형성할 수 있다. 이러한 BVH는 통상의 CO2레이저를 이용하여 가공할 수 있다.Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 6 (k), the
이후, 도 6(l)와 같이, 상기 적층체의 양면을 무전해동도금, D/F부착후 패턴형성, 전해동도금 및 flash etching등의 공정을 통하여 최종 인쇄회로기판(400)을 제조할 수 있다. 이러한 순차적인 공정을 통하여, 상기 BVH는 도통되며, 상기 절연층(480a,480b)상에 금속전도층 패턴이 형성된다. 한편, 도 6(k)에서 도면부호 490a는 접지패드, 490b는 전원패드를 나타내며, 495는 입력전원패드를 나타낸다. Thereafter, as shown in FIG. 6 (l), the final printed
상술한 제조공정을 통하여, 본 발명의 박막 커패시터를 구성하는 하부전극과 상부전극 각각은 일실시예를 통하여 제시된 BVH의 형성을 통하여 각종 IC칩에 부착되는 전원패드와 접지패드에 효과적으로 연결 구성될 수 있으므로, decoupling특성이 우수한 박막 커패시터의 구현이 가능하다. Through the above-described manufacturing process, each of the lower electrode and the upper electrode constituting the thin film capacitor of the present invention can be effectively connected to the power pad and ground pad attached to various IC chips through the formation of the BVH presented through one embodiment. Therefore, it is possible to implement a thin film capacitor having excellent decoupling characteristics.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 이는 단순한 일실시예로서 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, which are merely exemplary and the present invention is not limited thereto.
(실시예 )Example
CCL 기판상에 mechanical drill을 통하여 관통 비아를 형성한후, 이를 무전해 및 전해동도금하여 Cu 2㎛ 금속 전극층을 형성하였다. 이어, 상기 금속 전극층이 형성된 CCL 상에 도 5(a)와 같이, Bi1 .5Zn1 .0Nb1 .5O7 조성의 두께 300nm의 상유전체막을 sputtering법으로 형성하였다. 이 때 그 증착온도는 25℃였으며, 분위기가스조성은 Ar:O2의 비를 4:1로 하였다. Through vias were formed on the CCL substrate through mechanical drills, and then electroless and electrolytic copper plating were used to form
이어, 도 5(b)와 같이, 유전막 증착 후 일반적인 PCB 공정에 따라 D/F(건식필름)을 붙이고 사진 식각 공정을 통해 패턴닝하였다. 그리고 도 5(c)와 같이 패턴닝한 후 D/F를 제거한 후 다시 D/F를 형성한 후 1㎛두께의 상부전극을 형성하였다. 이후, 도 5(e)와 같이 일반적인 Flip chip BGA 공정에 따라 절연 필름(ABF)을 적층하고 Laser를 이용하여 BVH(Blind Via hole)을 형성하였다. 이 때 전극 및 유전막이 얇기 때문에 바람직하게는 CO2 Laser를 사용하였다. CO2 Laser는 파장이 길어 금속에 미치는 영향이 작기 때문에 가공하기가 용이하다. Subsequently, as shown in FIG. 5 (b), after deposition of the dielectric film, D / F (dry film) was attached according to a general PCB process and patterned through a photolithography process. After patterning as shown in FIG. 5 (c), D / F was removed and D / F was formed again to form an upper electrode having a thickness of 1 μm. Subsequently, an insulating film (ABF) was stacked according to a general flip chip BGA process as shown in FIG. 5 (e) and a blind via hole (BVH) was formed using a laser. At this time, since the electrode and the dielectric film is thin, preferably a CO 2 Laser. CO 2 Laser is easy to process because of its long wavelength and small effect on metal.
그리고 도 5(g)와 같이 일반적인 Flip chip BGA 공정에 따라 무전해 도금 후 D/F을 적층하고 사진 식각 공정을 통해 패터닝한 후 전해도금을 실시하였다. 전해도금후 D/F을 제거한 후 Flash etching을 통해 무전해도금 층을 제거함으로써 완성 된 전극 패턴을 형성하였다. 이 후 공정은 일반적인 Flip chip BGA 공정에 준한다.In addition, as shown in FIG. 5 (g), after electroless plating according to a general flip chip BGA process, D / F was laminated and patterned through a photolithography process, followed by electroplating. After the electroplating, D / F was removed and the finished electrode pattern was formed by removing the electroless plating layer through flash etching. Subsequent processes follow the normal flip chip BGA process.
위와 같은 방법으로 유전막을 제조한 후 Impedance Analyzer를 이용하여 전기적 특성을 평가한 결과를 도 7과 도 8에 나타내었다. 도 7은 CCL 기판상에 Bi 1.5 Zn 1 Nb 1.5 유전 박막을 형성한 후, sputtering 을 통하여 상부 전극을 형성하여 측정한 전기적 특성을 나타내는 그래프이다. BZN의 성막은 상온에서 이루어졌으므로 결정화되지 않은 비정질 상태로 분석되었다. 이러한 비정질 상태에서 유전율 50이상, 손실이 0.01이하의 우수한 특성을 구현하는 것을 확인할 수 있으며, 따라서 이러한 BZN 재료를 이용함으로써 상온에서 유전막 형성 공정이 가능하게 되고 PCB in-line 공정 적용이 가능하게 됨을 알 수 있다. 7 and 8 show the results of evaluating the electrical properties using the Impedance Analyzer after the dielectric film was manufactured in the above manner. FIG. 7 is a graph showing electrical characteristics measured by forming a Bi 1.5 Zn 1 Nb 1.5 dielectric thin film on a CCL substrate and then forming an upper electrode through sputtering. The deposition of BZN was performed at room temperature, so it was analyzed as an uncrystallized amorphous state. In this amorphous state, the dielectric constant of 50 or more and loss of 0.01 or less can be confirmed. Therefore, the use of this BZN material enables dielectric film formation process at room temperature and PCB in-line process application. Can be.
한편 도 8은 DC-bias 변화에 따른 BZN 의 유전율 변화를 나타내는 것이며 이는 일반적으로 이용하는 강유전체와 다르게, 상유전체 재료로서 전류변화에 따른 유전율 변화가 나타나지 않음을 확인할 수 있다. Meanwhile, FIG. 8 shows the change in permittivity of BZN according to the change of DC-bias, which is different from the commonly used ferroelectric, and it can be seen that the change in permittivity according to the change of current is shown as a dielectric material.
상술한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예의 내용에 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 in detail through the preferred embodiments, but the present invention is not limited to the contents of these embodiments. 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 저온 상유전체막을 갖는 박막 커패시터를 통상의 PCB in-line공정을 통하여 형성함으로써 decoupling특성이 우수한 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판의 제조함에 유용한 효과가 있다. 또한 종래 고온열처리를 요하는 공정 대비 우수한 생산성을 확보할 수 있다. As described above, the present invention has a useful effect in the manufacture of a thin film capacitor embedded printed circuit board having excellent decoupling characteristics by forming a thin film capacitor having a low-temperature dielectric film through a conventional PCB in-line process. In addition, it is possible to ensure excellent productivity compared to the process that requires a conventional high temperature heat treatment.
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KR101478969B1 (en) * | 2012-09-10 | 2015-01-05 | 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스 | Method for Manufacturing Electric Film Body |
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