KR100757902B1 - 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소 및 그제조방법 - Google Patents

정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

절연체 세라믹 기판; 상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 형성되는 저항체 모듈; 및 상기 절연체 세라믹 기판의 이면에 적층되는 바리스터 모듈을 포함하고, 상기 저항체 모듈은 상기 절연체 세라믹 기판의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하여 형성되는 내부전극과 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 포함하고, 상기 바리스터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되며, 상기 바리스터 모듈의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 세라믹 필터요소가 개시된다.
복합, 적층, 어레이, 레이저 트리밍, 정렬, 지그

Description

정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소 및 그 제조방법{Ceramic filter element and Method for making the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 RC 필터의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 세라믹 RC 필터를 구성하는 필터요소의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 RC 필터요소를 보여주는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 LC 필터요소를 보여주는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RLC 필터요소를 보여주는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제조방법을 나타내는 플로차트이다.
본 발명은 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대전화의 고기능화에 따라 회로 설계에서는 연성 인쇄회로기판(이하, FPCB라 함)를 카메라 모듈 또는 LCD 모듈 등에 있어서 데이터의 송수신을 위한 인터페이스로 널리 이용하고 있다.
베이스 밴드의 마이크로 컨트롤러로부터 LCD 또는 카메라 등으로 고속의 데이터 송신을 하는 경우, FPCB의 케이블에는 가는 전선이 수 개 또는 수십 개가 연결되어 있어서 이 전선을 중심으로 전자기파가 발생한다. 이에 기인한 EMI 문제는 내부 신호의 송수신 과정 중, 휴대폰 내부 회로의 여러 군데로부터 간섭현상을 일으킬 수 있으며, 적절하게 조치되지 못할 경우, 디지털 신호의 외곽 부분이 EMI 노이즈로 전환되는 등의 악영향을 미치게 된다.
RF 동작 소자(안테나 등)는 잠재적인 EMI 원인으로서 데이터 고속 송수신에 영향을 미칠 수 있으며, 이들로부터 발생하는 RF 신호 또한 LCD, 카메라, 메모리 저장장치 등의 로직 회로와의 고속 데이터 송수신 과정 중 간섭 현상의 원인으로 작용할 수 있다.
EMI 발생에 따른 신호의 간섭 현상을 제거할 목적으로, 저주파수 대역통과필터가 데이터의 송수신 접합 위치에 장착되어 사용되며, 일반적으로 저주파수 대역통과필터는 저항과 커패시터로 구성되거나 인덕터와 커패시터로 구성되며, 고주파수 대역의 RF 신호에 의한 간섭 현상을 제거하는 역할을 수행한다.
EMI 제거 목적으로 사용되는 로우 패스 필터와 ESD 등으로부터 보호하고자 사용되는 바리스터 등의 소자들에 의한 회로 구성에 있어서, 개별 소자를 이용하는 경우 고기능화된 전자 회로 내에서 많은 부분의 실장 공간이 필요하게 된다.
이러한, 공간적인 효율성을 고려하여, 최근 한 개의 소자로 구성된 EMI 필터 기능을 갖는 바리스터 어레이가 개발되어 사용되고 있다. 이러한 바리스터 어레이를 제작하기 위해서, 예를 들어, 소성이 완료된 단위 바리스터 어레이 위에 각각 저항체를 형성하는 방법이 있다.
단위 바리스터 어레이는 예를 들어, 길이 2.0mm, 폭 1.25mm 및 두께 0.60 ~ 0.80mm 칩을 지그 내부에 일정 간격으로 배열한다.
이때, 진동에 의해 배열하게 되는데, 최종 정렬된 상태를 보면 정확히 배열된 것과 함께 사선으로 틀어지는 등 잘못 정렬된 것도 있다.
물론, 제조업체마다 나름대로 정렬 방법을 구비하겠지만, 정렬되는 단위 칩의 위치 정확도는 당연히 떨어질 수밖에 없다.
정렬된 칩 위에, 스크린 프린터를 이용하여 칩 저항을 형성하는데, 상기한 바와 같이 칩 위치가 틀어지면, 최종적으로 불량 제품이 나오게 된다. 즉, 바리스터의 단자 부위와 칩 저항의 단자 부위가 일직선을 이루지 않는다거나, 단위 칩 위에서의 칩 저항 전극의 배열이 틀어져서 최종 제품의 특성 평가에서 바리스터 특성은 구현되지만, 저항 특성이 개방되는 일이 발생한다.
또한, 바리스터 웨이퍼를 먼저 소성한 후 그 위에 저항을 형성하는 방법을 고려할 수 있으나 실제로 가능하지 않다. 즉, 바리스터 웨이퍼 사이즈에 제한이 있어, 경험적으로 대략 길이 40mm, 폭 40mm 그리고 두께 0.5mm 상태에서는 소성에서 휨 현상이 없지만, 길이와 폭이 증가하면 휨 현상이 심하게 발생한다.
이러한 제한적 상황에서 생산성을 기대하기 힘들고, 만일 저항을 형성한다고 해도 나중에 다이싱 소우 방식으로 절단하여야 하기 때문에 공정 비용이 증가한다.
본 발명의 목적은 기계적 굴곡 강도가 현저하게 향상된 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소와 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 주파수 필터 기능을 갖는 복합 소자를 제조하는데 있어서, 필터의 구성 요소 중 저항 전극의 배열이 틀어지는 일이 결코 발생하지 않으면서 생산성을 향상시킬 수 있는 구조의 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소와 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 두께 균일성이 유지하고 이에 따라 최종 제품의 특성 편차를 최소화할 수 있는 정전기 방전 보호기능을 갖는 구조의 세라믹 필터요소와 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 특징 및 이점들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 명확하게 이해될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 절연체 세라믹 기판; 상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 형성되는 저항체 모듈; 및 상기 절연체 세라믹 기판의 이면에 적층되는 바리스터 모듈을 포함하고, 상기 저항체 모듈은 상기 절연체 세라믹 기판의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하여 형성되는 내부전극과 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 포함하고, 상기 바리스터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되며, 상기 바리스터 모듈의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착된다.
상기한 목적은 절연체 세라믹 기판; 및 상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 적층되는 바리스터/저항체 모듈을 포함하고, 상기 바리스터/저항체 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되는 바리스터 모듈과, 기능성 세라믹 시트의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하여 형성되는 내부전극과 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 포함하는 저항체 모듈이 적층되어 구성되며, 상기 바리스터 모듈의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소에 의해 달성된다.
또한, 상기한 목적은 절연체 세라믹 기판; 상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 적층되는 바리스터 모듈; 및 상기 절연체 세라믹 기판의 이면에 적층되는 인덕터 모듈을 포함하고, 상기 바리스터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되고, 상기 인덕터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되며, 상기 바리스터 모듈 및 인덕터 모듈 각각의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소에 의해 달성된다.
또한, 상기한 목적은 절연체 세라믹 기판; 상기 절연체 세라믹 기판의 표면 에 적층되는 바리스터/저항체 모듈; 및 상기 절연체 세라믹 기판의 이면에 적층되는 인덕터 모듈을 포함하고, 상기 바리스터/저항체 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되는 바리스터 모듈과, 기능성 세라믹 시트의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하여 형성되는 내부전극과 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 포함하는 저항체 모듈이 적층되어 구성되고, 상기 인덕터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되며, 상기 바리스터 모듈 및 인덕터 모듈 각각의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소에 의해 달성된다.
또한, 상기한 목적은 절연체 세라믹 기판 이면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계; 상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계; 및 상기 절연체 세라믹 기판 표면의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하도록 내부전극을 형성하고, 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 형성하고 열처리하여 저항체 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법에 의해 달성된다.
상기한 목적은 또한 절연체 세라믹 기판 표면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극 을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계; 상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계; 및 상기 바리스터 모듈의 최상부 기능성 세라믹 시트 위에 양단으로부터 일정 간격으로 대향하도록 내부전극을 형성하고, 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 형성하고 열처리하여 저항체 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법에 의해 달성된다.
더욱이, 상기한 목적은 절연체 세라믹 기판 표면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계; 상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계;
상기 절연체 세라믹 기판 이면에 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하여 인덕터 모듈을 적층하는 단계; 및 상기 바리스터 모듈과 인덕터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계를 포함하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법에 의해 달성된다.
상기한 목적은 절연체 세라믹 기판 표면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계; 상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계; 상기 절연체 세라믹 기판 이면에 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세 라믹 시트를 적층하고 일축 가압하여 인덕터 모듈을 적층하는 단계; 상기 바리스터 모듈과 인덕터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계; 및 상기 바리스터 모듈의 최상부 기능성 세라믹 시트 위에 양단으로부터 일정 간격으로 대향하도록 내부전극을 형성하고, 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 형성하고 열처리하여 저항체 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 절연체 세라믹 기판 표면에 순차적으로 내부전극을 인쇄하고 전기적 특성을 갖는 기능성 세라믹 시트를 적층하여 일축 가압하는 단계를 반복하여 제 1 기능모듈을 구성한 후 등온 등수압 압착하고 소성하여 상기 제 1 기능모듈을 상기 절연체 세라믹 기판에 화학적으로 접착하는 세라믹 필터요소의 제조방법이 개시된다.
본 발명의 구성 및 작용을 이하 이 발명의 도면 및 실시예를 통하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 RC 필터의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
절연체 세라믹 기판(100) 상에는 다수의 기능성 세라믹 시트(210, 220, 230, 240)가 적층되는데, 각 기능성 세라믹 시트(210, 220, 230)의 표면에는 내부전극(212, 222, 232)이 형성되고, 기능성 세라믹 시트(240)의 표면에는 내부전극(도 3의 242)과 내부전극(242) 사이에 저항체(244)(저항 전극)가 형성된다.
이때, 기능성 세라믹 시트 (240)은 기능성 세라믹 시트 (210, 220, 230)에 대하여 2배 이상의 두께로 형성할 수 있다. 이는 이후 공정인 저항체 정밀 편차조정을 위한 레이저 트리밍 시 기능성 세라믹 시트(240)의 두께 방향으로 일정한 두께, 예를 들어, 20㎛ ~ 30㎛이 제거되기 때문이다. 바람직하게, 기능성 세라믹 시트(240)는 그린시트 상태에서 50㎛ 이상, 소성된 상태에서는 35㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 3 보호막(402, 404, 406)이 상부에 형성되고, 내부전극(212, 222, 232, 242)에 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 외부단자(502, 504)가 측면에 형성되며, 외부단자는 도금층(602, 604)에 의해 코팅된다.
도 3은 도 1의 세라믹 RC 필터를 구성하는 필터요소의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 필터요소는 절연체 세라믹 기판(100)과, 이 기판 위에 적층되고 소성에 의해 기판(100)에 접착되는 바리스터/저항체 모듈(200)로 구성된다.
바리스터/저항체 모듈(200)은 각각 내부전극(212, 222, 232, 242) 및 선택적으로 저항체(244)가 인쇄되고 전기적 특성을 갖는 세라믹 조성의 기능성 시트(210, 220, 230, 240; 이하, "기능성 세라믹 시트"라 함)가 적층되어 구성된다.
절연체 세라믹 기판(100)의 표면에는 다수의 캐비티(cavity)가 형성되며, 그 위에 적층된 기능성 세라믹 시트(210)의 조성물이 후술하는 일축 가압 및 등온 등수압 압착 공정을 거쳐 밀착되면서 이 캐비티에 충진되어 소성 공정에 의해 기능성 세라믹 시트(210)와 절연체 세라믹 기판(100)이 강하게 결합되는 메커니즘이 발생한다. 즉, 캐비티에 충진된 기능성 세라믹 시트(200) 부분이 앵커링(anchoring) 작 용을 하게 되어 소성 공정에서 절연체 세라믹 기판과 기능성 세라믹 시트 사이의 밀착력을 향상하는 효과를 발휘한다.
바람직하게, 절연체 세라믹 기판(100)으로서, 알루미나 또는 뮬라이트 계열이 사용될 수 있으며, 1100℃ 이상의 고온에서 소성되어 기계적 강도를 보유한 것을 특징으로 한다. 이는 1100℃ 미만의 온도에서 소성된 절연체 세라믹 기판을 사용하는 경우, 1100℃ 이상의 고온에서 소성이 필요한 기능성 시트를 적용하는 데 있어서 세라믹 기판(100)의 휨 현상 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
이 실시예에서, 내부전극(212, 222, 232, 242)은 Ag-Pd, Pd, Pt 또는 Ag 등의 귀금속 중 어느 하나를 함유한 페이스트를 인쇄법으로 도포하고 열풍 건조하여 형성할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 다음과 같은 특성이 있다.
먼저, 기계적 굴곡 강도가 현저하게 향상된다. 즉, 고온에서 소성한 세라믹 기판을 베이스로 이용하기 때문에 기능성 세라믹을 얇은 두께로 형성하더라도, 최종 SMD 칩 형태로서 인쇄회로기판에 납땜되는 경우, PCB의 휨 또는 절개 단계에서 발생할 수 있는 칩 깨짐 등을 미연에 방지할 수 있는 충분한 기계적 강도를 확보할 수 있다.
또한, 얇은 기능성 세라믹 시트를 소성에 의해 세라믹 기판에 부착하고, 압착 등의 공정을 통하여 제조되기 때문에 두께 균일성이 유지하고, 이 때문에 최종 제품의 특성 편차를 최소화하는 효과를 갖는다. 즉, 종래의 적층방법의 칩 제조 공정에서 나타나는 복수 개의 시트 적층시, 각 시트가 보유한 두께 편차의 누적으로 인한 전기적 특성 편차 심화를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 고가의 금속 산화물들로 구성된 조성의 기능성 세라믹 시트를 얇게 하여 적용함으로써, 종래의 적층방법에서의 제조원가 중 차지하는 재료비 비중을 약 1/10로 크게 절감되는 이점이 있다.
또한, 절연체 세라믹 기판 위에 형성된 기능성 세라믹의 전극 부분과 저항체의 전극 부분을 정확히 일치시킬 수 있기 때문에, 최종 제품의 수율 향상을 기대할 수 있다.
이 실시예에서는 내부전극(212, 222, 232, 242)이 각각 기능성 세라믹 시트(210, 220, 230, 240)의 표면에 형성되는 것을 보여주고 있으나, 내부전극(212)을 절연체 세라믹 기판(100)의 표면에 형성함으로써 기능성 세라믹 시트를 절약할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기 방전에 대한 보호기능을 갖는 세라믹 RC 필터요소를 보여주는 분해 사시도이다.
이 실시예는 절연체 세라믹 기판(100)의 이면에 바리스터 모듈(200')이 접착되고, 세라믹 기판(100)의 표면에 내부전극(134)과 저항체(136)로 이루어지는 저항체 모듈이 형성된다는 점을 제외하고는 도 3의 일 실시예와 동일하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 LC 필터요소를 보여주는 분해 사시도이다.
절연체 세라믹 기판(100)의 표면에는 도 4의 실시예와 같은 바리스터 모듈(200")이 접착되고, 이면에는 인덕터 모듈(300)이 접착된다.
인덕터 모듈(300)은 인덕터 패턴전극(312)이 형성된 기능성 세라믹 시트(310)로 구성된다.
이 실시예에서는 작은 용량의 인덕터 모듈(300)을 예로 들었으나, 큰 용량을 필요로 하는 경우에는 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트를 적층하여 내부전극이 다수의 기능성 세라믹 시트를 경유하면서 코일을 형성하도록 할 수 있다. 예를 들어, 3매의 기능성 세라믹 시트를 이용할 경우, 상부의 기능성 세라믹 시트의 내부전극과 하부의 기능성 세라믹 시트의 내부전극은 중간의 기능성 세라믹 시트에 형성된 비아 홀을 통하여 순차적으로 연결됨으로써 입체적으로 코일을 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 방전 보호기능을 갖는 RLC 필터요소를 보여주는 분해 사시도이다.
이 실시예는 절연체 세라믹 기판(100)의 표면에 도 3에 나타낸 바리스터/저항체 모듈(200)이 접착되고, 이면에 도 5에 나타낸 인덕터 모듈(300)이 접착된다.
도 7은 본 발명에 따른 제조방법을 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명에 따른 RC 필터의 제조방법을 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 이 제조방법은 RC 필터 이외에 LC 필터 또는 RLC 필터에 공통으로 적용될 수 있다.
1100℃ 이상에서 소성된 절연체 세라믹 기판, 예를 들어, 알루미나 웨이퍼를 준비한다(단계 S1). 절연체 세라믹 기판(100)으로 알루미나 이외에 뮬라이트 재질을 이용할 수 있으며, 이 실시예에서는 250㎛ ± 5㎛의 두께 편차를 갖는 96% 이상 순도의 알루미나 기판을 사용하였다.
알루미나 기판(100) 위에 제 1 내부전극(212)을 형성한다(단계 S2). 예를 들어, 팔라듐 금속이 57%인 페이스트를 이용하여 인쇄법으로 형성하고, 열풍으로 건조하여 형성한다.
도 2의 구조와 같이, 기능성 세라믹 시트(210)를 먼저 적층하고 그 위에 제 1 내부전극을 형성할 수도 있다.
알루미나 기판(100) 위에 기능성 세라믹 시트(210)를 적층한다(단계 S3).
기능성 세라믹 시트(200)는 주원료인 산화아연과 첨가제인 프로세듐 산화물, 코발트 산화물, 네오듐 산화물로 구성된 화합물을 중량비 100%로 하여, 바인더 솔루션 20 ~ 40%(고형분 환산 비율 10 ~ 20%), 톨루엔: 에탄올이 8:2로 배합된 솔벤트를 각각 중량비로 30 ~ 50%의 비율로 배합하여, 120 ~ 130도로 유지되는 열풍 캐스팅 공정을 통하여, 기능성 세라믹 시트(200)의 두께는 10㎛ ~ 60㎛ ± 0.5㎛ 범위가 되도록 형성할 수 있다.
기능성 세라믹 시트(200)의 두께는 하한은 크게 문제되지 않지만, 상한의 경우 60㎛를 초과하는 때, 세라믹 시트(200) 내에 다량의 솔벤트가 잔존하게 되며, 이는 소성 공정 등에서 세라믹 시트의 열적 변형을 발생하는 주원인이 된다. 따라서, 예를 들어, 70㎛의 세라믹 시트가 필요한 경우, 30㎛과 40㎛ 두께의 세라믹 시트를 조합하여 적층하는 것이 좋다.
이 실시예에서는 두께가 25㎛ ± 0.5㎛인 기능성 세라믹 시트를 사용하였다.
열풍 건조된 기능성 세라믹 시트(200)는, 바람직하게, 세라믹 고형분의 함량 이 40 ~ 80%이며, 바인더 고형분 함량은 5 ~ 30%로 구성되어, 세라믹 기판(100) 위에 등온 등수압 압착 공정을 통해 밀착될 수 있는 조건으로 형성될 수 있다.
세라믹 고형분의 함량이 40% 미만인 경우, 소성 공정 이후의 최종 세라믹 시트(200)는 과수축이 발생하며, 최종 세라믹 시트와 세라믹 기판(100) 사이에 들뜸 현상 등의 문제점이 발생한다. 또한, 함량이 80%를 초과하는 경우, 세라믹 시트 내에 포함된 바인더 성분이 상대적으로 작아지기 때문에, 이어지는 등수압 압착 공정에서 세라믹 기판(100)에 밀착되지 않게 된다.
또한, 바인더 고형분은 최소 5% 이상을 함유하여야 세라믹 기판과 기능성 세라믹 시트의 접착성을 향상시킬 수 있으며, 30%를 초과한 경우, 상기한 바와 같이 세라믹 고형분 함량 40% 미만에서의 문제인 소성 과수축 현상이 발생한다.
절연체 세라믹 기판(100) 위에 기능성 세라믹 시트(210)가 적층된 상태에서 일축 가압의 평면 프레스를 온도 40 ~ 70℃, 압력 200psi 이상으로 가압착한다(단계 S4).
이어, 기능성 세라믹 시트(210)의 표면에 제 2 내부전극(222)을 인쇄한다(단계 S5).
이후, 기능성 세라믹 시트(220)를 적층하고(단계 S6), 일축 가압하고(단계 S7), 제 3 내부전극(232)을 인쇄한다(단계 S8).
이어 다시 기능성 세라믹 시트(230)를 적층하고(단계 S9), 일축 가압한 후(단계 S10), 알루미늄 재질의 판재 또는 보조물 위에 스크라이브 처리된 알루미나 웨이퍼를 탑재하고, 진공포장 비닐에 넣어 밀봉한 후, 수온 80℃, 2200psi(3분) - 6000psi(15분)의 조건으로 등수압 압착을 실시한다(단계 S11).
이와 같이, 알루미늄 재질의 판재 또는 보조물을 이용하는 것은 등수압 압착시 발생 가능한 스크라이브 처리된 절연체 세라믹 기판의 파손을 방지하기 위함이다.
이후 소성 공정을 통하여, 기능성 세라믹 시트(210, 220, 230), 절연체 세라믹 기판(100), 및 내부전극(212, 222, 232)을 화학적으로 결합한다(단계 S12). 이 실시예에서, 소성은 기능성 세라믹의 특성을 고려하여 1150℃에서 3시간 유지하는 조건으로 시행한다.
이어 소성이 완료된 세라믹 시트(230)의 상부면에 제 4 전극(242)을 형성하고(단계S13), 루테늄 산화물 등의 저항체 세라믹(244)을 형성한다(단계 S14).
이어 800 ~ 900℃ 범위에서 5 ~ 15분 동안 열처리한다(단계 S15).
열처리가 완료되면, 세라믹 시트(230) 위에 액티브층이 노출되지 않을 정도로 제 1 보호막(402)을 형성한다(단계 S16).
이어 레이저 트리밍에 의해 저항체(244)에 대해 미세 저항 튜닝을 진행한다(단계 S17). 튜닝이 완료된 웨이퍼 위에 700 ~ 800℃ 범위의 융점을 갖는 유리질 페이스트를 선택하여, 인쇄 방법으로 보호막(402)을 형성한다(단계 S18).
이후 브레이킹 공정을 거쳐, 개별 소자로 제작한다(단계 S19).
이어 개별 소자의 제 1 외부단자(502) 형성을 위해서 롤러 코팅 타입의 단자 부착 방식을 적용하여 단자를 부착, 건조하고, 이를 600 ~ 650℃ 온도 범위에서 5 ~ 15분 동안 열처리하여 제 1 외부단자를 고착한다(단계 S20).
이어 제 3 보호막(406)을 형성하고(단계 S21), 이후, 제 1 외부단자와 동일한 방식으로 제 2 외부단자(504)를 형성한다(단계 S22).
제 2 외부단자 부착 및 건조 이후, 에폭시의 경화를 진행하고, 이후 납땜성을 부여하기 위하여, 니켈 및 주석 도금(602, 604)을 거쳐 최종 소자로 제작한다(단계 S23).
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 RC 필터뿐만 아니라 LC 필터, RLC 필터 등에도 적용할 수 있다.
한편, RLC 필터를 제조하는 경우, 소성 온도는 각 모듈의 형성에 따라 달리 조정될 필요가 있으며, 예를 들어, 절연체 세라믹 기판은 1400℃, 바리스터 모듈은 1150 ~ 1200℃, 인덕터 모듈은 900 ~ 1000℃, 그리고 저항체 모듈은 850℃ 미만일 수 있다. 이는 절연체 세라믹 기판의 경우는 문제가 없으나, 기능성 세라믹 시트의 경우 다음에 형성될 모듈의 소성 온도에 의해 특성변화가 발생할 수 있기 때문이다.
이러한 이종 재질의 소성 온도를 구분하는 사유는, 기능성 세라믹 시트의 경우 1차 소성이 완료된 상태에서 이종 재질의 기능성 세라믹이 2차, 3차로 소성 또는 열처리가 진행되는 단계에서 전기적인 특성 변화가 발생할 수 있기 때문이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안 되며 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석 되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 복합기능을 구비한 세라믹 필터 요소는 기계적 굴곡 강도가 현저하게 향상된다. 즉, 고온에서 소성한 세라믹 기판을 베이스로 이용하기 때문에 기능성 세라믹을 얇은 두께로 형성하더라도, 최종 SMD 칩 형태로서 인쇄회로기판에 납땜되는 경우, PCB의 휨 또는 절개 단계에서 발생할 수 있는 칩 깨짐 등을 미연에 방지할 수 있는 충분한 기계적 강도를 확보할 수 있다.
또한, 얇은 기능성 세라믹 시트를 소성에 의해 세라믹 기판에 부착하고, 압착 등의 공정을 통하여 제조되기 때문에 두께 균일성이 유지하고, 이 때문에 최종 제품의 특성 편차를 최소화하는 효과를 보유한다. 즉, 종래의 적층방법의 칩 제조 공정에서 나타나는 복수 개의 시트 적층시, 각 시트가 보유한 두께 편차의 누적으로 인한 전기적 특성 편차 심화를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 고가의 금속 산화물들로 구성된 조성의 기능성 세라믹 시트를 얇게 하여 적용함으로써, 종래의 적층방법에서의 제조원가 중 차지하는 재료비 비중을 약 1/10로 크게 절감되는 이점이 있다.
또한, 절연체 세라믹 기판 위에 형성된 기능성 세라믹의 전극 부분과 저항체의 전극 부분을 정확히 일치시킬 수 있기 때문에, 최종 제품의 수율 향상을 기대할 수 있다.

Claims (9)

  1. 절연체 세라믹 기판;
    상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 형성되는 저항체 모듈; 및
    상기 절연체 세라믹 기판의 이면에 적층되는 바리스터 모듈을 포함하고,
    상기 저항체 모듈은 상기 절연체 세라믹 기판의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하여 형성되는 내부전극과 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 포함하고,
    상기 바리스터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되며,
    상기 바리스터 모듈의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소.
  2. 절연체 세라믹 기판; 및
    상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 적층되는 바리스터/저항체 모듈을 포함하고,
    상기 바리스터/저항체 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되는 바리스터 모듈과, 기능성 세라믹 시트의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하여 형성되는 내부전극과 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 포함하는 저항체 모듈 이 적층되어 구성되며,
    상기 바리스터 모듈의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소.
  3. 절연체 세라믹 기판;
    상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 적층되는 바리스터 모듈; 및
    상기 절연체 세라믹 기판의 이면에 적층되는 인덕터 모듈을 포함하고,
    상기 바리스터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되고,
    상기 인덕터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되며,
    상기 바리스터 모듈 및 인덕터 모듈 각각의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소.
  4. 절연체 세라믹 기판;
    상기 절연체 세라믹 기판의 표면에 적층되는 바리스터/저항체 모듈; 및
    상기 절연체 세라믹 기판의 이면에 적층되는 인덕터 모듈을 포함하고,
    상기 바리스터/저항체 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 내부전극이 형성된 다수의 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되는 바리스터 모듈과, 기능성 세라믹 시트의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하여 형성되는 내부전극과 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 포함하는 저항체 모듈이 적층되어 구성되고,
    상기 인덕터 모듈은 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세라믹 시트가 등온 등수압 압착에 의해 적층되어 구성되며,
    상기 바리스터 모듈 및 인덕터 모듈 각각의 기능성 세라믹 시트 중 적어도 하나는 소성에 의해 상기 절연체 세라믹 기판에 접착되는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소.
  5. 절연체 세라믹 기판 이면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계;
    상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계; 및
    상기 절연체 세라믹 기판 표면의 양단으로부터 일정 간격으로 대향하도록 내부전극을 형성하고, 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 형성하고 열처리하여 저항체 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법.
  6. 절연체 세라믹 기판 표면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계;
    상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계; 및
    상기 바리스터 모듈의 최상부 기능성 세라믹 시트 위에 양단으로부터 일정 간격으로 대향하도록 내부전극을 형성하고, 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 형성하고 열처리하여 저항체 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법.
  7. 절연체 세라믹 기판 표면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계;
    상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계;
    상기 절연체 세라믹 기판 이면에 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하여 인덕터 모듈을 적층하는 단계; 및
    상기 바리스터 모듈과 인덕터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법.
  8. 절연체 세라믹 기판 표면에 전기적 특성을 구비한 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하며 상기 기능성 세라믹 시트 위에 내부전극을 형성하는 단계를 반복하여 바리스터 모듈을 적층하는 단계;
    상기 바리스터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계;
    상기 절연체 세라믹 기판 이면에 전기적 특성을 구비하고 그 위에 인덕터 패턴전극이 형성된 기능성 세라믹 시트를 적층하고 일축 가압하여 인덕터 모듈을 적층하는 단계;
    상기 바리스터 모듈과 인덕터 모듈이 적층된 절연체 세라믹 기판을 등수압 압착한 후, 소성하는 단계; 및
    상기 바리스터 모듈의 최상부 기능성 세라믹 시트 위에 양단으로부터 일정 간격으로 대향하도록 내부전극을 형성하고, 이 사이에 전기적으로 연결되는 저항체를 형성하고 열처리하여 저항체 모듈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 방전 보호기능을 갖는 세라믹 필터요소의 제조방법.
  9. 절연체 세라믹 기판 표면에 순차적으로 내부전극을 인쇄하고 전기적 특성을 갖는 기능성 세라믹 시트를 적층하여 일축 가압하는 단계를 반복하여 제 1 기능모듈을 구성한 후 등온 등수압 압착하고 소성하여 상기 제 1 기능모듈을 상기 절연체 세라믹 기판에 화학적으로 접착하는 것을 특징으로 하는 세라믹 필터요소의 제조방법.
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