KR100714625B1 - Method for manufacturing printed circuit board embedded capacitor - Google Patents
Method for manufacturing printed circuit board embedded capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- KR100714625B1 KR100714625B1 KR1020050098323A KR20050098323A KR100714625B1 KR 100714625 B1 KR100714625 B1 KR 100714625B1 KR 1020050098323 A KR1020050098323 A KR 1020050098323A KR 20050098323 A KR20050098323 A KR 20050098323A KR 100714625 B1 KR100714625 B1 KR 100714625B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- printed circuit
- circuit board
- metal electrode
- electrode film
- metal oxide
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 35
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 5
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 13
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000007737 ion beam deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 2
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
- H05K1/162—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors
Abstract
비정질의 금속산화물을 유전체층으로 형성하고, 방사원 조사에 의해 결정화시키는 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 제조방법이 제공된다.Provided is a method of manufacturing a thin film capacitor-embedded printed circuit board in which an amorphous metal oxide is formed of a dielectric layer and crystallized by radiation source irradiation.
이 인쇄회로기판의 제조방법은, 폴리머 기재상에 제1금속 전극막을 형성하는 단계,The printed circuit board manufacturing method includes the steps of forming a first metal electrode film on a polymer substrate,
상기 제1금속 전극막상에 BiZnNb계 비정질 금속산화물인 유전체를 형성하는 단계,Forming a dielectric material of BiZnNb-based amorphous metal oxide on the first metal electrode film;
상기 비정질의 유전체상에 방사원을 조사하여 결정화 처리하는 단계,Irradiating and crystallizing a radiation source on the amorphous dielectric material,
상기 결정화된 유전체상에 제2금속 전극막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.And forming a second metal electrode film on the crystallized dielectric material.
본 발명에 따르면 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판에서 문제가 되고 있는 저비용, 긴공정시간, 기판의 제약 등의 단점을 해결할 수 있다. According to the present invention can solve the disadvantages such as low cost, long processing time, substrate constraints that are a problem in the printed circuit board embedded with a thin film capacitor.
내장형 캐패시터, 인쇄회로기판, 방사원 조사, 전자빔, 비정질, 결정화 Built-in capacitors, printed circuit boards, radiation source irradiation, electron beam, amorphous, crystallization
Description
도 1은 방사원의 조사전과 조사후의 미세조직사진이다.1 is a microstructure photograph before and after irradiation of a radiation source.
도 2는 방사원 조사전과 조사후의 전기특성을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing electrical characteristics before and after radiation source irradiation.
도 3은 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a printed circuit board having a thin film capacitor.
도 4는 버퍼층을 갖는 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a printed circuit board with a thin film capacitor having a buffer layer.
미국특허공보 5,079,069, U.S. Patent Publication 5,079,069,
미국특허공보 5,261,153, U.S. Patent Publication 5,261,153,
미국특허공보 5,800,575,U.S. Patent Publication 5,800,575,
대한민국 특허출원 2005-57907Republic of Korea Patent Application 2005-57907
본 발명은 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 비정질의 금속산화물을 유전체층으로 형성하고, 방사원 조사에 의해 결정화시키는 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film capacitor embedded printed circuit board. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a thin film capacitor-embedded printed circuit board in which an amorphous metal oxide is formed as a dielectric layer and crystallized by radiation source irradiation.
인쇄회로기판상에 탑재되던 각종 수동소자는 제품의 소형화에 큰 장애가 되고 있다. 특히, 반도체 능동소자가 점차 내장화되고 그 입출력단자수가 증가함에 따라 그 능소자 주위에 보다 많은 수동소자의 확보공간이 요구되고 있다. Various passive elements mounted on printed circuit boards are a major obstacle to miniaturization of products. In particular, as semiconductor active devices are increasingly embedded and the number of input / output terminals thereof increases, more space for securing passive devices around the necessity devices is required.
대표적인 수동소자로는 캐패시터가 있다. 캐패시터는 운용주파수의 고주파화에 따라 인덕턴스를 감소시키기 위하여 입력단자와 최근접 거리에 배치되는 것이 유리하다.A typical passive element is a capacitor. The capacitor is advantageously disposed at the closest distance to the input terminal in order to reduce the inductance as the operating frequency increases.
이러한 소형화와 고주파화의 요구를 충족시키기 위해 최근 내장형 캐패시터의 구현방안이 활발이 연구되고 있다. 내장형 캐패시터는 인쇄회로기판에 내장된 형태로서, 제품의 크기를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 능동소자의 입력단자에 근접거리에 배치할 수 있으므로 도선길이를 최소화하여 유도인덕턴스를 크게 저감시킬 수 있으며, 고주파 노이즈 제거에도 유리하다. Recently, in order to meet the demand of miniaturization and high frequency, an implementation method of an embedded capacitor has been actively studied. Built-in capacitors are embedded in the printed circuit board, which can significantly reduce the size of the product. In addition, since it can be disposed in close proximity to the input terminal of the active element, the inductance can be greatly reduced by minimizing the lead length, and is also advantageous for removing high frequency noise.
내장형 캐패시터의 대표적인 예가 미국특허공보 5,079,069, 5,261,153, 5,800,575호에 제안되어 있다. 이들 특허는 미국의 산미나(sanmina)사가 제안한 기술로서, 인쇄회로기판(PCB)의 내층에 캐패시터 특성을 갖는 별도의 유전체층을 삽입하여 캐패시터를 구현하는 것이다. 유전체층은 FR4로 알려진 PCB자재를 이용하여도 특성이 구현된다고 알려져 있다. 요구하는 정전용량을 구현하기 위하여 유전체층으로서, 유전율이 높은 강유전체 분말이 분산된 에폭시의 폴리머(폴리머-세라믹 복합체)가 될 수 있다고 알려져 있다.Representative examples of embedded capacitors are proposed in US Pat. Nos. 5,079,069, 5,261,153, 5,800,575. These patents are proposed by Sanmina of the United States, and implement a capacitor by inserting a separate dielectric layer having a capacitor characteristic into an inner layer of a printed circuit board (PCB). The dielectric layer is known to be implemented even by using a PCB material known as FR4. In order to realize the required capacitance, it is known that as a dielectric layer, a high dielectric constant ferroelectric powder can be a polymer of dispersed epoxy (polymer-ceramic composite).
그러나, 폴리머-세라믹의 복합체를 유전체층으로 사용하는 경우 정전용량의 한계로 인하여 패키지(pacakage) 수준의 소형 크기에 내장할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 전자산업에 요구되는 대부분의 디커플링 캐패시터를 내장시키기 위해서는 유전율을 향상시키고 유전체층의 두께를 줄이는 다양한 박막화 기술이 요구된다.However, when a polymer-ceramic composite is used as the dielectric layer, there is a problem in that it cannot be embedded in a small size of a package level due to the limitation of capacitance. Therefore, in order to embed most of the decoupling capacitors required in the electronics industry, various thinning techniques for improving the dielectric constant and reducing the thickness of the dielectric layer are required.
이와는 달리, 인쇄회로기판에 높은 유전율을 갖는 유전체막과 금속전극막을 포함한 박형 캐패시터를 적층구조로서 삽입하는 방안이 있다. 이 방안에서는 인쇄회로기판의 폴리머 기재가 고온에 약하므로 금속전극막과 유전체막은 저온에서 성막되어야 한다. 저온에서 성막된 유전체는 결정성을 갖지 못하므로 낮은 유전율을 갖게 된다. Alternatively, there is a method of inserting a thin capacitor including a dielectric film and a metal electrode film having a high dielectric constant into a printed circuit board as a stacked structure. In this solution, since the polymer substrate of the printed circuit board is weak to high temperature, the metal electrode film and the dielectric film should be formed at low temperature. Dielectrics deposited at low temperatures do not have crystallinity and thus have a low dielectric constant.
유전체의 결정화를 위해 열처리공정이 추가적으로 행해져야 하나, 이러한 열처리는 400℃이상의 고온에서 이루어진다. 따라서, CCL(Copper Clad Laminate), 기판(wafer), 호일(foil), 폴리머 등의 기재 종류에 따른 공정온도의 제약 및 용량의 제약이 있어 인쇄회로기판에 적용될 수 없는 문제가 있다.A heat treatment process must be additionally performed for crystallization of the dielectric, but such heat treatment is performed at a high temperature of 400 ° C or higher. Therefore, there is a problem in that it cannot be applied to a printed circuit board because of limitations in process temperature and capacity according to substrate types such as CCL (Copper Clad Laminate), a substrate, a foil, and a polymer.
따라서, 인쇄회로기판에 캐패시터를 내장시키기 위해서는 저온에서 성막하고 저온에서 열처리할 수 있는 유전체의 개발이 필요하다. 이러한 필요에 대응하여 대한민국 특허출원 2005-57907호에는 Bi2O3-ZnO-Nb2O5 (BZN계)의 유전체가 제안되어 있다. 이 유전체는 파이로클로로상의 금속산화물을 비정질 상태로 이용하는 것으로 비정 질임에도 유전특성을 갖는다. 파이로클로로(Pyrchlore)상은 강유전체 물질계인 페로브스카이트상에서 일부 산소가 결핍된 형태의 구조를 가지는 것이다. 일반적으로 파이로클로로상은 유전율이 낮아서 그 생성을 억제해야 유전율이 높은 소재가 만들어진다고 생각하고 있었다. 대한민국 특허출원 2005-57907호는 파이로클로로상의 BZN계 금속산화물을 비정질의 상태에서 이용하면서 유전특성을 확보하고 있다. 본 발명은 이 박막캐패시터의 전기적특성을 개량하고자 하는 것이다.Therefore, in order to embed a capacitor in a printed circuit board, it is necessary to develop a dielectric that can be formed at low temperature and heat treated at low temperature. In response to this need, Korean Patent Application No. 2005-57907 proposes a dielectric of Bi 2 O 3 -ZnO-Nb 2 O 5 (BZN). This dielectric uses pyrochloro phase metal oxides in an amorphous state and has dielectric properties even though it is amorphous. The Pyrchlore phase has a structure in which some oxygen is deficient in the ferroelectric phase of the ferroelectric material. In general, the pyrochloro phase had a low permittivity, and therefore, it was thought that a material having a high permittivity would be produced by suppressing its production. Korean Patent Application No. 2005-57907 secures dielectric properties while using BZN-based metal oxides of pyrochloro phase in an amorphous state. The present invention seeks to improve the electrical characteristics of this thin film capacitor.
본 발명은 폴리머 기재상에 형성되는 비정질 금속산화물 유전체를 간접가열에 의해 결정화시켜 유전특성을 향상시킬 수 있는 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film capacitor-embedded printed circuit board which can improve dielectric properties by crystallizing an amorphous metal oxide dielectric formed on a polymer substrate by indirect heating.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 제조방법은, 폴리머 기재상에 제1금속 전극막을 형성하는 단계,In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film capacitor-embedded printed circuit board of the present invention may include forming a first metal electrode film on a polymer substrate;
상기 제1금속 전극막상에 BiZnNb계 비정질 금속산화물인 유전체를 형성하는 단계,Forming a dielectric material of BiZnNb-based amorphous metal oxide on the first metal electrode film;
상기 비정질의 유전체를 간접 가열하여 결정화 처리하는 단계,Indirectly heating the amorphous dielectric to crystallize,
상기 결정화된 유전체상에 제2금속 전극막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. And forming a second metal electrode film on the crystallized dielectric material.
상기 간접가열은 유전체만 가열하여 결정화시키는 것으로, 폴리머 기재는 열손상이 없도록 하는 것이다. 간접가열의 대표적인 예가 방사원에 의한 가열로서, 방사원의 예로는 전자빔, 레이저, 플라즈마, 마이크로파, 이온빔 등이 있다. The indirect heating is to crystallize by heating only the dielectric, so that the polymer substrate is free of thermal damage. A representative example of indirect heating is heating by a radiation source, and examples of the radiation source include electron beams, lasers, plasmas, microwaves, and ion beams.
상기 방사원으로 가장 바람직한 예가 전자빔으로, 전자빔의 구체적인 실시조건은 가속에너지는 1Kv~200kV로 하는 것이 가장 바람직하다. 전자빔은 10-9~10-3Torr의 진공상태에서 행하는 것이 바람직하다. The most preferable example of the radiation source is an electron beam, the specific implementation conditions of the electron beam is most preferably the acceleration energy is 1Kv ~ 200kV. The electron beam is preferably carried out in a vacuum state of 10 -9 to 10 -3 Torr.
본 발명에서 상기 BiZnNb계 비정질 금속산화물은 BixZnyNbzO7으로 표현할 때 상기 x,y,z는 1.3<x<2.0, 0.8<y<1.5, 1.4<z<1.6가 바람직하다. 또한, 상기 BiZnNb계 비정질 금속산화물은 Bi2O3, ZnO, Nb2O5의 3성분계에 PbO, CuO, TiO2에서 선택된 1종 또는 2종이상이 추가로 포함하여 조성될 수 있다. In the present invention, when the BiZnNb-based amorphous metal oxide is expressed as Bi x Zn y Nb z O 7 , the x, y, z is preferably 1.3 <x <2.0, 0.8 <y <1.5, 1.4 <z <1.6. In addition, the BiZnNb-based amorphous metal oxide may be formed by additionally including one or two or more selected from PbO, CuO and TiO 2 in a three-component system of Bi 2 O 3 , ZnO, and Nb 2 O 5 .
본 발명에서 유전체층의 두께는 50nm~1㎛가 바람직하다. 본 발명에서 금속산화물인 유전체는 스퍼터링, PLD, CVD, MOD 등의 방법에서 선택되는 하나의 방법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 금속산화물의 형성은 300℃이하에서 행하는 것이 바람직하다. In the present invention, the thickness of the dielectric layer is preferably 50nm ~ 1㎛. In the present invention, the metal oxide dielectric is preferably formed by one method selected from the methods such as sputtering, PLD, CVD, and MOD. It is preferable to form the said metal oxide at 300 degrees C or less.
본 발명에서 상기 제1금속 전극막과 상기 제2금속 전극막은 Cu, Ni, Al, Pt, Pd, Ta, Au, Ag의 금속 그룹에서 각각 선택된 1종이 바람직하다. In the present invention, the first metal electrode film and the second metal electrode film are preferably one selected from a metal group of Cu, Ni, Al, Pt, Pd, Ta, Au, and Ag.
본 발명에서 상기 유전체층과 제1금속 전극막 또는 제2금속 전극막의 사이에는 버퍼층이 추가로 형성되는데, 그 버퍼층의 가장 바람직한 예가 Ni이다. In the present invention, a buffer layer is further formed between the dielectric layer and the first metal electrode film or the second metal electrode film. The most preferable example of the buffer layer is Ni.
본 발명에서 기재로 사용되는 폴리머는 인쇄회로기판에서 사용하는 것이면 적용 가능하며, 그 대표적인 예가 에폭시, 폴리이미드의 그룹에서 선택된 1종이다. The polymer used as the substrate in the present invention is applicable as long as it is used in a printed circuit board, and a representative example thereof is one selected from the group of epoxy and polyimide.
상기 제2금속 전극막의 상부에는 추가로 폴리머가 형성될 수 있다. A polymer may be further formed on the second metal electrode layer.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
대한민국 특허출원번호 2005-57907호는 BiZnNb계 금속산화물을 박막 캐패시터의 유전체로서 사용하고자 한 것이다. 본 발명은 폴리머 기재에 열손상 없이 비정질의 금속산화물을 결정화 처리 한다면 전기적 특성을 향상시킬 수 있다는 점에 주목하여 완성된 것이다. Korean Patent Application No. 2005-57907 intends to use BiZnNb-based metal oxide as a dielectric of a thin film capacitor. The present invention has been completed by paying attention to the fact that if the amorphous metal oxide crystallized without thermal damage to the polymer substrate can improve the electrical properties.
폴리머 기재의 열손상 없이 비정질 금속 산화물의 결정화처리는 간접가열방식이 필요하다. 즉, 폴리머 기재에는 400℃이상 바람직하게는 약 300℃이상의 열이 가해지지 않으면서 비정질 금속산화물을 결정화처리를 하여야 한다. 그러한 간접가열 방식으로 방사원의 조사를 이용하는데, 특징이 있다. Crystallization of amorphous metal oxides without thermal damage to the polymer substrate requires an indirect heating method. That is, the amorphous metal oxide should be subjected to crystallization treatment without applying heat of 400 ° C. or higher, preferably about 300 ° C. or higher. Such an indirect heating method uses irradiation of a radiation source, which is characteristic.
본 발명에 따라 방사원 조사에 의해 결정화처리하면 도 1에 나타난 바와 같이, 방향성을 가지는 입자들의 배열(도 1b)를 확인할 수 있다. 이와 같이 결정화된 유전체는 유전특성이 개선되는 것을 확인할 수 있다(도 2(b).Crystallization by radiation source irradiation according to the present invention, as shown in Figure 1, it can be confirmed the arrangement of the particles having a direction (Fig. 1b). The dielectric crystallized as described above can be seen to improve the dielectric properties (Fig. 2 (b)).
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 방사원 조사에 의해 비정질의 금속산화물을 결정 화하여 전기적특성을 개선하는 것이다. 이하에서는 BiZnNb계 비정질 금속산화물을 대상으로 하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.As described above, the present invention is to improve the electrical properties by crystallizing the amorphous metal oxide by radiation source irradiation. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to BiZnNb-based amorphous metal oxides.
먼저, 폴리머 기재를 준비한다. First, a polymer substrate is prepared.
폴리머는 인쇄회로기판의 공정에서 사용하는 기재면 모두 적용 가능하며, 그 대표적인 예가 FR4, 폴리이미드, 에폭시와 같은 기재가 있다. 즉, 본 발명에서는 PCB공정에 적용되는 유기 기판을 그대로 사용할 수 있는 것으로, PCB 제조공정에서 박막 캐패시터를 내장할 수 있는 것이다. The polymer is applicable to all substrate surfaces used in the process of printed circuit boards, and typical examples thereof include substrates such as FR4, polyimide, and epoxy. That is, in the present invention, the organic substrate applied to the PCB process can be used as it is, and the thin film capacitor can be embedded in the PCB manufacturing process.
도 3에는 일반적인 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 일례가 제시되어 있다. 도 3에서 PCB기판은 코어의 양측에 전극이 형성되고, 각 전극의 일측에는 폴리머가 적층되고, 하부측 폴리머에는 전극이 형성되어 있는 것이다. 코어와 그 양측의 전극은 CCL(Copper Clad Laminate)로 대체되기도 한다. 필요에 따라 CCL의 일측 동박을 박막캐패시터의 하부전극으로 하여 박막 캐패시터가 형성되는 경우도 있다. 본 발명에서는 박막 캐패시터가 인쇄회로기판에 내장되는 것으로, 인쇄회로기판에서 내장되는 형태에 대해서는 특별히 제한하는 것은 아니다. 3 shows an example of a printed circuit board having a general thin film capacitor embedded therein. 3, electrodes are formed on both sides of the core, polymers are stacked on one side of each electrode, and electrodes are formed on the bottom polymer. The core and the electrodes on both sides may be replaced with a copper clad laminate (CCL). If necessary, a thin film capacitor may be formed using one copper foil of the CCL as a lower electrode of the thin film capacitor. In the present invention, the thin film capacitor is embedded in the printed circuit board, and the form embedded in the printed circuit board is not particularly limited.
폴리머의 상부에는 제1금속 전극막을 형성한다. 제1금속 전극막은 인쇄회로기판에 적용되는 도체금속이면 가능하며, 그 대표적인 예가 Cu, Ni, Al, Pt, Pd, Ta, Au, Ag로서, 여기에 제한되는 것은 아니다. 금속 전극막의 형성은 무전해 도금, 전해도금, 증발, 스퍼터, 이온빔 증착법 등이 이용될 수 있다. 물론, CCL과 같은 라미네 이트재를 사용하는 경우에는 그 라미네이트재의 금속전극을 제1금속 전극막으로 대체할 수 있는 것이다.The first metal electrode film is formed on the polymer. The first metal electrode film may be a conductive metal applied to a printed circuit board, and typical examples thereof are Cu, Ni, Al, Pt, Pd, Ta, Au, and Ag, but are not limited thereto. For the formation of the metal electrode film, electroless plating, electroplating, evaporation, sputtering, ion beam deposition, or the like may be used. Of course, when using a laminate material such as CCL it is possible to replace the metal electrode of the laminate material with a first metal electrode film.
제1금속 전극막의 상부에 비정질의 금속산화물을 유전체로 형성한다. An amorphous metal oxide is formed as a dielectric on the first metal electrode film.
본 발명에서 비정질의 금속산화물은 BiZnNb계(이하 BZN이라 간략히 표기하기도 함) 로서, 가장 바람직한 조성은 대한민국 특허출원 2005-57907호에 제시된 것이다. 즉, BixZnyNbzO7으로 표현할 때 상기 x,y,z는 1.3<x<2.0, 0.8<y<1.5, 1.4<z<1.6로 되는 것이다. 또한, 상기 BiZnNb계 비정질 금속산화물은 Bi2O3, ZnO, Nb2O5의 3성분에 PbO, CuO, TiO2에서 선택된 1종 또는 2종이상이 추가로 포함될 수 있다. In the present invention, the amorphous metal oxide is BiZnNb-based (hereinafter briefly referred to as BZN), and the most preferable composition is presented in Korean Patent Application No. 2005-57907. That is, when expressed as Bi x Zn y Nb z O 7 , x, y, z is 1.3 <x <2.0, 0.8 <y <1.5, 1.4 <z <1.6. In addition, the BiZnNb-based amorphous metal oxide may further include one or two or more selected from PbO, CuO, and TiO 2 in three components of Bi 2 O 3 , ZnO, and Nb 2 O 5 .
본 발명에서 유전체층은 50nm~1㎛가 바람직하며, 보다 바람직하게는 200~500 nm 이다. The dielectric layer in the present invention is preferably 50nm ~ 1㎛, more preferably 200 ~ 500 nm.
본 발명에서 비정질 금속산화물의 형성은 폴리머의 기재상에 적용할 수 있는 방법이면 모두 적용 가능하다. 그 대표적인 예가 스퍼터링, PLD, CVD, MOD 등이 있으며, 이중에서 선택되는 하나의 방법에 의해 행해질 수 있다. In the present invention, the formation of the amorphous metal oxide can be applied to any method applicable to the substrate of the polymer. Representative examples thereof are sputtering, PLD, CVD, MOD, and the like, and may be performed by one method selected from among them.
비정질 금속산화물의 형성은 폴리머의 열손상이 가해지지 않는 온도조건에서 행하는 것이 필요하며, 약 400℃이하 보다 바람직하게는 약 300℃이하이다. The formation of the amorphous metal oxide needs to be carried out at a temperature condition at which no thermal damage of the polymer is applied, and about 400 ° C. or less, more preferably about 300 ° C. or less.
다음으로, 비정질의 금속산화물 유전체의 표면을 결정화시킨다. 결정화처리방법은 폴리머 기재의 열 손상 없이 비정질의 금속산화물을 결정화시킬 수 있는 방법이면 가능하다. 그 구체적인 방법이 방사원의 조사에 의한 것으로, 방사원은 전자빔, 레이저, 플라즈마, 마이크로파, 이온빔이 있다. 이중에서 어느 하나를 선택하여 행할 수 있다. Next, the surface of the amorphous metal oxide dielectric is crystallized. The crystallization treatment method may be any method that can crystallize the amorphous metal oxide without thermal damage of the polymer substrate. The specific method is by irradiation of a radiation source, and a radiation source is an electron beam, a laser, a plasma, a microwave, and an ion beam. Any of these can be selected and performed.
방사원의 조사조건은 비정질의 금속산화물에 에너지를 가하여 확산 재배열에 의해 결정화를 유도할 수 있는 조건이면 된다. 방사원의 조사에 의해 비정질 금속산화물이 받게 되는 열에너지가 온도로 환산할 때 약 300℃이상의 조건이면 되는 것이다. 전자빔을 조사하는 경우에는 약 1kV이상이면 결정화가 가능하다. 전자빔의 가속에너지가 1kV이상의 에너지를 가할 때 확산과 재배열에 인해 표면의 결정화가 일어난다. 보다 바람직하게는 1kV~200kV의 가속에너지의 조건에서 전자빔을 조사하는 것이다. 이 경우에 진공도는 10-9~10-3Torr가 바람직하다. Irradiation conditions of the radiation source may be any condition that induces crystallization by diffusion rearrangement by applying energy to the amorphous metal oxide. When the heat energy that amorphous metal oxide receives by irradiation of a radiation source is converted into temperature, it should just be a condition of about 300 degreeC or more. When irradiating an electron beam, crystallization is possible in about 1 kV or more. When the acceleration energy of the electron beam applies more than 1 kV, crystallization of the surface occurs due to diffusion and rearrangement. More preferably, the electron beam is irradiated under conditions of an acceleration energy of 1 kV to 200 kV. In this case, the degree of vacuum is preferably 10 -9 to 10 -3 Torr.
결정화된 금속산화물인 유전체의 상부에는 제2금속 전극막을 형성한다. 제2금속 전극막은 제1금속 전극막과 같이 인쇄회로기판에 적용되는 것이며 가능하며, 그 대표적인 예가 Cu, Ni, Al, Pt, Pd, Ta, Au, Ag로서, 여기에 제한되는 것은 아니다. A second metal electrode film is formed on the dielectric, which is a crystallized metal oxide. The second metal electrode film may be applied to a printed circuit board like the first metal electrode film, and typical examples thereof are Cu, Ni, Al, Pt, Pd, Ta, Au, and Ag, but are not limited thereto.
제2 금속 전극막의 형성은 무전해 도금, 전해도금, 증발, 스퍼터, 이온빔 증착법 등이 이용될 수 있다Electroless plating, electroplating, evaporation, sputtering, ion beam deposition, or the like may be used for forming the second metal electrode film.
본 발명에서 상기 유전체층과 제1금속 전극막 또는 제2금속 전극막의 사이에는 버퍼층이 추가로 형성될 수 있다. 버퍼층은 금속 전극막과 유전체층의 사이에 높은 결합강도를 유지하면서 열응력에 의한 문제를 해소하기 위해 제공된다. 상기 버퍼층은 열응력의 해소에 유리하고 캐패시터로 작용하지 않는 금속이라면 유익하게 사용될 수 있으며, 바람직하게는 버퍼층으로 Ni이 사용될 수 있다. In the present invention, a buffer layer may be further formed between the dielectric layer and the first metal electrode film or the second metal electrode film. The buffer layer is provided to solve the problem due to thermal stress while maintaining a high bonding strength between the metal electrode film and the dielectric layer. The buffer layer may be advantageously used as long as it is a metal that is advantageous in relieving thermal stress and does not act as a capacitor. Preferably, Ni may be used as the buffer layer.
상기 제2금속 전극막의 상부에는 추가로 폴리머가 형성될 수 있다. 폴리머는 FR4, 폴리이미드, 에폭시와 같은 기재를 사용할 수 있다. 도 4에는 버퍼층이 채용되는 경우와 박막 캐패시터의 상부에 인쇄회로(PCB)기판이 적용되는 경우이다.A polymer may be further formed on the second metal electrode layer. The polymer may use a substrate such as FR4, polyimide, epoxy. In FIG. 4, a buffer layer is employed and a printed circuit board is applied on the thin film capacitor.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예]EXAMPLE
제1금속 전극막이 형성된 FR4의 기재를 준비하고, 이 제1금속 전극막의 상부에 PLD공정으로 BZN의 금속산화물을 4000Å의 두께로 형성하였다. PLD 타겟은 Bi1.5Zn1.0Nb1.5조성을 갖는 것을 사용하였다. 타겟으로부터 기판과의 거리는 약 10㎝로 설정하였으며, 온도는 상온이었다. The base material of FR4 in which the 1st metal electrode film was formed was prepared, and the metal oxide of BZN was formed in the upper part of this 1st metal electrode film by the PLD process at the thickness of 4000 kPa. As the PLD target, one having a Bi 1.5 Zn 1.0 Nb 1.5 composition was used. The distance from the target to the substrate was set to about 10 cm, and the temperature was room temperature.
이와 같이 얻어진 BZN의 표면에 10-9Torr에서 200kV의 전자빔을 조사하여 결정화처리를 하였다. The surface of BZN thus obtained was irradiated with an electron beam of 200 kV at 10 -9 Torr for crystallization.
결정화처리전과 처리후의 미세조직사진을 도 1에 나타내었다. 도 1(b)에 나타난 바와 같이, 방향성을 가지는 입자들이 배열된 것(도 1b에서 검색으로 짙게 원형으로 보이는 부분)을 통해 결정화가 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 도 2에는 결정화처리전과 처리후의 전기적특성이 나타나 있다. 전자빔 처리후에 유전특성이 개선되는 것을 확인할 수 있었다. Microstructure photographs before and after crystallization are shown in FIG. 1. As shown in Figure 1 (b), it was confirmed that the crystallization proceeds through the arrangement of the particles having a direction (part that appears to be dark circular in the search in Figure 1b). 2 shows the electrical characteristics before and after the crystallization treatment. It was confirmed that the dielectric properties were improved after the electron beam treatment.
본 발명에서 상기 실시형태는 하나의 예시로서, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 따라서, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 형태의 치환, 변형, 변경이 가능할 것이며, 이러한 것들은 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에서는 방사원의 조사원으로 전자빔을 이용하고 있으나, 전자빔외의 다른 방사원을 이용할 수 있는 것이다. In the present invention, the above embodiment is only one example, and the present invention is not limited thereto. Anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and achieves the same operation and effect is included in the technical scope of the present invention. Accordingly, various forms of substitution, modification, and alteration may be made within the scope of the present invention by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims of the present invention. Will belong. For example, in the embodiment of the present invention, the electron beam is used as the radiation source, but other radiation sources other than the electron beam may be used.
상술한 바와 같이, 본 발명은 비정질 금속산화물 유전체의 간접가열에 의해 결정화시키기 때문에 박막 캐패시터 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에서 문제가 되고 있는 저비용, 긴공정시간, 기판의 제약 등의 단점을 해결할 수 있다.As described above, since the present invention crystallizes by indirect heating of an amorphous metal oxide dielectric, it is possible to solve the disadvantages of low cost, long processing time, and limitation of the substrate, which are problematic in the method of manufacturing a printed circuit board with a thin film capacitor. .
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050098323A KR100714625B1 (en) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | Method for manufacturing printed circuit board embedded capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050098323A KR100714625B1 (en) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | Method for manufacturing printed circuit board embedded capacitor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070042418A KR20070042418A (en) | 2007-04-23 |
| KR100714625B1 true KR100714625B1 (en) | 2007-05-07 |
Family
ID=38177304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050098323A KR100714625B1 (en) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | Method for manufacturing printed circuit board embedded capacitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100714625B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100886448B1 (en) | 2007-12-24 | 2009-03-04 | 순천향대학교 산학협력단 | Embedded capacitor dielectric ceramic compositions for ltcc module |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100755603B1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-09-06 | 삼성전기주식회사 | Embeddied thin film type capacitor, laminated structure and methods of fabricating the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020082865A (en) * | 2000-03-03 | 2002-10-31 | 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드 | A printed circuit board assembly with improved bypass decoupling for bga packages |
| KR20040036626A (en) * | 2002-10-24 | 2004-04-30 | 소니 가부시끼 가이샤 | Hybrid circuit substrate with optical and electrical interconnects, hybrid circuit module with optical and electrical interconnects and manufacturing methods thereof |
-
2005
- 2005-10-18 KR KR1020050098323A patent/KR100714625B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020082865A (en) * | 2000-03-03 | 2002-10-31 | 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드 | A printed circuit board assembly with improved bypass decoupling for bga packages |
| KR20040036626A (en) * | 2002-10-24 | 2004-04-30 | 소니 가부시끼 가이샤 | Hybrid circuit substrate with optical and electrical interconnects, hybrid circuit module with optical and electrical interconnects and manufacturing methods thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100886448B1 (en) | 2007-12-24 | 2009-03-04 | 순천향대학교 산학협력단 | Embedded capacitor dielectric ceramic compositions for ltcc module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20070042418A (en) | 2007-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6838377B2 (en) | High frequency circuit chip and method of producing the same | |
| KR100755603B1 (en) | Embeddied thin film type capacitor, laminated structure and methods of fabricating the same | |
| US9646766B2 (en) | Method of making dielectric capacitors with increased dielectric breakdown strength | |
| KR20060005342A (en) | Barium strontium titanate containing multilayer structures on metal foils | |
| KR102469185B1 (en) | Ceramic electronic component and method of manufacturing the same and electronic device | |
| US7943858B2 (en) | Thin film capacitor, thin film capacitor-embedded printed circuit board and manufacturing method of thin film capacitor | |
| JP4406420B2 (en) | Printed circuit board with built-in thin film capacitor and manufacturing method thereof | |
| KR100735396B1 (en) | thin flim capacitor and printed circuit board embedded capacitor and method for manufacturing the same | |
| EP3720258A1 (en) | Glass core, multilayer wiring substrate, and method for manufacturing glass core | |
| JP4409558B2 (en) | Method for manufacturing printed circuit board with built-in thin film capacitor and printed circuit board manufactured thereby | |
| KR100714625B1 (en) | Method for manufacturing printed circuit board embedded capacitor | |
| KR100898974B1 (en) | Thin capacitor, laminated structure and methods of manufacturing the same | |
| US7886436B2 (en) | Thin film capacitor-embedded printed circuit board and method of manufacturing the same | |
| KR100691370B1 (en) | Method of manufacturing thin flim capacitor and printed circuit board embedded capacitor | |
| KR102469184B1 (en) | Ceramic electronic component and method of manufacturing the same and electronic device | |
| US10446324B2 (en) | Thin film capacitor | |
| KR100665290B1 (en) | Method for manufacturing thin film capacitor embeded printed circuit board | |
| KR100665263B1 (en) | Fabrication method of complicated metal oxide dielectric film, and complicated metal oxide dielectric film | |
| JP2009246110A (en) | Electronic component, and electronic component module | |
| KR101303853B1 (en) | Method for formation ferroelectrics thin film and method for manufacturing device of planar structure | |
| KR20060109364A (en) | Making method of pcb with embedded passive element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130403 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140325 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |