KR101004911B1 - 마이크로 전자기계적 부품 제조방법 - Google Patents

마이크로 전자기계적 부품 제조방법 Download PDF

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Abstract

3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법은, 도체 기판을 마련하는 단계와, 상기 도체 기판을 선택적으로 전기적 절연화시키거나 제거하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 기능성 구조물을 형성하는 단계와, 상기 기능성 구조물의 적어도 일면에 전기적 접속부로 제공되는 도금 구조물을 형성하는 단계와, 상기 전기 접속부가 회로 기판의 회로 패턴에 연결되도록 상기 회로 기판 상에 상기 기능성 구조물을 장착시키는 단계를 포함한다.

Description

마이크로 전자기계적 부품 제조방법{FABRICATION METHOD OF MICRO ELECTRO-MECHANICAL COMPONENT}
본 발명은 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속 기판을 직접 가공하여 보다 용이하게 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품의 제조방법에 관한 것이다.
현재 산업적으로 가장 많이 쓰이는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품으로는 반도체, 디스플레이 등 집적소자의 전기적 검사를 위한 프로브와 스위치 어레이, 릴레이와 전자소자와, 가변 광감쇄기와 같은 광학소자 등이 있다.
주로 사용되고 있는 3차원 구조의 마이크로 전자기계적 부품의 제조방법으로는 평면 기판 위에 형성된 주형을 이용한 다단의 전기도금법을 행하거나, 식각된 실리콘 기판 위에 형성된 주형을 이용한 전기도금법이 있다.
미국특허 제6,747,465호에는 평면 기판 위에 형성된 주형을 이용한 다단의 전기도금법을 이용한 3차원 구조의 마이크로 전자기계적 부품의 제조방법이 개시되어 있다.
평면 기판 위에 도금바닥전극을 증착하고, 상기 도금바닥전극 위에 주형을 형성한다. 상기 주형의 내부에 전도성 소재를 전기 도금하고, 상기 도금바닥전극 증착, 주형 형성, 전기도금 단계를 순차적으로 반복하여 3차원 프로브 구조물을 제조한다. 이 방법에 따르면, 다단의 도금바닥전극 증착단계, 주형 형성단계, 및 전기도금 단계를 필요로 하므로, 전체적인 공정이 복잡하다.
또한, 전기 도금만으로 제조된 3차원 구조물은 도금 물질 자체의 조직이 치밀하지 못하여 기계적/전기적 특성이 좋지 않으므로, 기계적 구조물을 이용한 전기적 접속단자로 사용하기에 적합하지 못하다는 문제가 있다.
미국 공개번호 제2008-0048687호에는, 식각된 실리콘 기판 위에 형성된 주형을 이용한 전기도금법을 이용한 제조방법을 제공한다.
우선, 실리콘 기판을 식각하여 오목부를 형성하고, 상기 오목부 위에 주형을 제조한다. 상기 주형의 내부에 전도성 소재를 전기도금하여 원하는 3차원 구조물을 제조한다. 이 방법에 따르면, 오목부를 가진 실리콘 기판 위에 형성된 주형을 이용함으로써, 다단의 전기도금 공정없이 3차원 구조물을 제조할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 실리콘 기판을 식각하여 오목부를 형성하고, 전기도금 후 전체 실리콘 기판을 제거해야 하는 별도의 과정이 필요하다. 뿐만 아니라, 앞서 설명한 바와 같이, 전기도금만에 의해 제조된 구조물은 그 조직이 치밀하지 못하여 기계적/전기적 특성이 좋지 않다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 기 기계적/전기적 특성이 우수하면서 양산에 적합한 공정을 통해 실현될 수 있는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계 부품의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
도체 기판을 마련하는 단계와, 상기 도체 기판을 선택적으로 전기적 절연화시키거나 제거하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 기능성 구조물을 형성하는 단계와, 상기 기능성 구조물의 적어도 일면에 전기적 접속부로 제공되는 도금 구조물을 형성하는 단계와, 상기 전기 접속부가 회로 기판의 회로 패턴에 연결되도록 상기 회로 기판 상에 상기 기능성 구조물을 장착시키는 단계를 포함하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 도체 기판을 마련하는 단계와, 상기 도체 기판의 적어도 일면에 전기적 접속부로 제공되는 도금 구조물을 형성하는 단계와, 상기 도체 기판을 선택적으로 전기적 절연화시키거나 제거하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 기능성 구조물을 형성하는 단계와, 상기 전기 접속부가 회로 기판의 회로 패턴에 연결되도록 상기 회로 기판 상에 상기 기능성 구조물을 장착시키는 단 계를 포함하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법을 제공한다.
본 발명에 채용되는 도체 기판으로는, 금속 기판 또는 도전성 물질이 도포된 기판일 수 있다.
상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는, 상기 도체 기판을 선택적으로 제거하는 단계로 구현될 수 있으며, 이 경우에 기계적 가공, 화학적 가공 및 광학적 가공 중에서 선택된 일 방법이 사용될 수 있다.
이와 달리, 상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는, 상기 금속 기판을 선택적으로 전기적 절연화시키는 단계로 구현될 수 있다. 특히, 상기 도체 기판이 금속 기판일 경우에는, 선택적 절연화는 양극산화공정으로 실행될 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는, 상기 기능성 구조물 중 선택적 절연화된 영역을 적어도 일부 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 선택적 절연화된 영역의 제거는, 상기 회로 기판에 상기 기능성 구조물을 장착하는 단계 전에 실행될 수 있으나, 필요에 따라 상기 회로 기판에 상기 기능성 구조물을 장착하는 단계 후에 실행될 수도 있다.
상기 도금 구조물을 형성하는 단계는, 상기 도금 구조물이 형성될 위치에 사 진식각 공정을 이용하여 내부가 빈 주형을 형성하는 단계와, 상기 주형의 내부를 전도성 매립체가 충전되도록 도금공정을 실행하는 단계에 의해 실행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기능성 구조물 또는 상기 도체 기판에 다양한 기능을 수행하기 위한 추가적인 도금 구조물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 채용되는 추가적인 도금 구조물은, 상기 전기적 접속부가 형성된 면과 동일면에 형성되어 상기 회로 기판 상에 고정되어 상기 기능성 구조물을 지지하기 위한 지지체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 추가적인 도금 구조물은, 상기 전기적 접속부가 형성된 면과 반대되는 면에 형성되며 상기 기능성 구조물의 일부로 제공될 수 있다.
이러한 추가적인 도금 구조물을 형성하는 단계도 역시 상기 도금 구조물이 형성될 위치에 사진식각 공정을 이용하여 내부가 빈 주형을 형성하는 단계와, 상기 주형의 내부를 전도성 매립체가 충전되도록 도금공정을 수행하는 단계에 의해 형성될 수 있다.
상기 회로 기판은 그 상면에 형성되어 상기 기능성 구조물을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지구조체를 가질 수 있다.
본 발명의 특정 실시형태에서, 상기 기능성 구조물은, 특정의 전자기계적 기 능을 담당하는 기능부와, 상기 기능부와 이격되어 그 주위에 위치한 지지부와, 상기 지지부에 의해 상기 기능부가 지지되도록 그 사이를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 갖는 기능성 구조물일 수 있다.
이 경우에, 상기 전기 접속부는 상기 지지부에 형성될 수 있다.
이와 달리, 상기 지지부 및 상기 연결부 중 적어도 하나가 선택적 절연화되거나, 기능부만 존재하는 구조인 경우에, 상기 전기 접속부는 상기 기능부에 직접 형성될 수도 있다.
경우에 따라, 상기 기능성 구조물을 상기 회로 기판에 장착하는 단계 후, 상기 기능성 구조물로부터 상기 지지부와 상기 연결부를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 프로브 부품에 유용하게 구현될 수 있다. 이 경우에, 상기 기능성 구조물 또는 상기 도체 기판 중 상기 전기 접속부가 형성된 면의 반대면에 프로브 팁으로 제공되는 추가적인 도금 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 도체 기판에 직접 기계적 가공이나 화학적 가공 또는 광학적 가공과 같은 공지된 가공방법을 적용하여 원하는 3차원 구조의 기본형태를 제조하고, 부수적으로 도금공정을 적용함으로써, 기계적/전기적 특성이 우수한 3차원 구조의 마이크로 전자기계 부품을 높은 생산수율로 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 전기적 접속부와 같은 필요한 구조물을 형성할 때에, 도금공정이 금속과 같은 도체 기판 상에 직접 적용되므로, 도금을 위한 시드층 형성공정이 별도로 요구되지 않는 장점이 있다.
한편, 금속과 같은 도체 기판은 일정한 탄성을 가지므로, 그에 따른 기계적 동작시에 탄성 작용에 의해 복원성이 개선되는 효과를 기대할 수 있다. 특히, 기능성 구조물을 기능부와 지지부 및 이를 연결하는 연결부를 갖는 구조로 구현할 경우에, 기능부의 기계적 작동에서 보다 향상된 효과를 기대할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 중 "마이크로 전자기계 부품"은, 특정 회로기판과 그 회로기판의 회로와 전기적으로 연결되도록 형성된 3차원 구조물을 포함하며, 3차원 구조물은 원하는 전자 기계적 기능을 수행하기 위해서 전기적 신호를 회로기판의 회로와 교환하는 부품을 말한다.
예를 들어, 프로브는 물론, 정전기적 변화에 의해 3차원 구조물이 이동되어 스위칭 작용 또는 광경로상의 광량을 변화시키는 스위칭 어레이 또는 가변 광감쇄기도 이에 해당될 수 있다.
본 명세서 사용되는 "전자기계적 기능"이란 용어는, 전기적 또는 전자기적 변화를 통해 물리적 또는 기계적 변화가 발생하거나, 그 반대로 물리적 또는 기계적 변화를 통해 전기적 또는 전자기적 변화가 발생하는 과정뿐만 아니라, 작동과정에서 물리적 변화와 함께 전기적 변화가 동시에 발생되는 형태를 포함한다.
예를 들어, 프로브는 측정대상물과의 물리적 접촉과 함께 회로기판의 회로로부터 공급되는 전압을 공급하여 그 변화를 탐지하는 전자기계적 기능을 수행하는 것으로 설명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도1e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제1 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다. 본 실시예는, 프로브를 제조하기 위한 형태로서 예시되어 있다.
도 1a을 참조하면, 도체 기판(11)이 도시되어 있다. 본 실시형태에 사용되는 도체 기판(11)은, 금속 자체로 이루어진 기판일 수 있으나, 금속과 같은 도전성 물질이 도포된 기판일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 기판(11)으로부터 얻어질 3차원 구조물은 전기적 또는 전자기적 기능을 요구되므로, 본 발명에서 사용되는 기판은 전기적 도체성분으로 이루어질 것이 요구된다.
특히, 도체 기판(11)으로서 금속 기판을 사용할 경우에, 선택적 변성, 즉 양 극산화법과 같은 절연화공정을 이용하여 선택적으로 절연화시킴으로써 원하는 구조체를 형성할 수 있다. 이에 대해서는 후속 실시형태에서 상세히 설명하기로 한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 도체 기판(11)을 가공하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 기능성 구조물(12)을 형성한다.
본 기능성 구조물 형성공정에서는 크게 구분하여 선택적인 전기적 절연화공정과 선택적 제거공정이 사용될 수 있다. 본 실시형태는 선택적인 제거공정을 예시하는 것으로 이해할 수 있다. 선택적인 제거공정으로는 기계적 가공, 화학적 가공 또는 광학적 가공(예, 레이저 가공)과 같은 공지된 가공공정이 사용될 수 있다. 상기한 선택적 제거공정을 이용하여 상기 기판(11)을 패터닝함으로써 원하는 전기기계적 기능을 갖는 기능성 구조물(12)을 얻을 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 기능성 구조물(12)은 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부(12a)와, 상기 기능부(12a)와 이격되어 그 주위에 위치한 지지부(12b)와, 상기 지지부(12b)에 의해 상기 기능부(12a)가 지지되도록 그 사이를 연결하는 2개의 연결부(12c)를 갖도록 형성된다.
이어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 구조물(12)의 상부 및 하부에 도금방법을 이용하여 도금구조물(14, 15)을 형성한다.
상기 기능성 구조물의 하면에 형성된 도금 구조물(14)은 전기적 접속부로 제공된다. 상기 전기적 접속부는, 상기 기능성 구조물(12)의 기능부(12a)와 후속공정 에서 기재로 사용되는 회로기판(도1d의 17)의 회로와 전기적으로 연결시킨다.
본 실시형태와 같이, 기능부(12a)와 함께 연결부(12c)와 지지부(12c) 모두가 도체로 유지되는 경우에는 지지부(12b)의 하면에 형성될 수 있다. 물론, 필요에 따라 기능부(12a)에도 직접 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 실시형태는 프로브 부품으로 예시되어 있다. 따라서, 프로브에 필요한 탐침부를 제공하기 위해서 추가적인 도금 구조물(15)을 기능부 상면, 즉 전기적 접속부(14)가 형성된 면의 반대에 위치한 면에 형성한다.
본 발명에 채용되는 도금구조물(14,15)은, 해당 도금 구조물이 형성될 위치에 사진식각 공정을 이용하여 내부가 빈 주형을 형성하고, 상기 주형의 내부를 전도성 매립체가 충전되도록 도금공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.
다음으로, 도 1d에 도시된 바와 같이, 회로 기판(17)을 마련한다. 상기 회로기판(17)은 소정의 회로를 구비하며, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 회로 기판(17)의 회로는 상기 기능성 구조물(12)과 전기적 접속부(14)에 의해 전기적으로 연결된다.
본 실시형태와 같이, 바람직하게는 상기 회로 기판(17) 상에 기능성 구조물을 안정적으로 지지하기 위한 지지 구조체(18)을 형성한다. 이러한 지지 구조체(18)는 도전성 물질로 구성될 것이 요구되지 않으며, 기계적으로 안정되고, 접합성이 우수한 수지물로 이루어질 수 있다.
이어, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 구조물(12)를 상기 회로 기판(17) 상에 장착시킨다.
본 장착과정에서, 상기 전기적 접속부(14)는 회로 기판(12)의 회로에 연결되며, 이러한 연결은 통상의 솔더 본딩공정이나, 열압착공정에 의해 부착될 수 있다.
상기 기능성 구조물(12)은 전기적 접속부(14)에 의해서도 어느 정도 지지가능하지만, 지지 구조체(18)에 의해 보다 안정적으로 회로 기판(17) 상에 지지될 수 있다. 이러한 장착 공정은 지지 구조체(18)의 일부를 접착성 수지로 형성하고 열압착 또는 초음파 방법을 이용함으로써 실현될 수 있다.
도1에 도시된 실시형태는 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 특히, 본 발명을 구성하는 각 단계는 변경된 순서로 실시될 수 있다. 대표적으로, 앞선 실시형태에서는, 도금 구조물을 형성하는 공정은 기능성 구조물 형성하는 단계 후에 적용하는 것으로 예시하였으나, 이와 달리 도금 구조물을 형성하는 공정을 기능성 구조물을 형성하기 전에, 즉 도체 기판 상태에서 직접 실시될 수 있다. 이러한 공정은 도2a 내지 도2e에 예시되어 있다.
도 2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제2 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 제조방법은 도체 기판(21)을 마련하는 공정에서 시작된다. 본 실시형태에 사용되는 도체 기판(21)은, 금속 자체로 이루어진 기판 또는 금속과 같은 도전성 물질이 도포된 기판일 수 있다.
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 도체 기판(21)의 상부 및 하부에 도금방법을 이용하여 도금 구조물(24, 25)을 형성한다.
상기 도금 구조물(24)은 전기적 접속부로 제공하기 위한 구조물이며, 그와 반대면에 형성된 추가적인 도금 구조물(25)은, 프로브를 위한 탐침부를 제공하기 위한 구조물이다. 전기적 접속부(24)와 탐침부(25)는 각각 도1c에서 설명된 전기적 접속부(14) 및 탐침부(15)와 대응되는 요소로 설명될 수 있다.
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 도체 기판(21)을 가공하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 기능성 구조물(22)을 형성한다.
본 실시형태와 같이 선택적인 제거공정은 기계적 가공, 화학적 가공 또는 광학적 가공과 같은 공지된 가공공정이 사용될 수 있다.
본 실시형태에서는, 도1에 도시된 실시형태와 유사하게, 상기 기능성 구조물(22)은 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부(22a)와, 상기 기능부(22a)와 이격되어 그 주위에 위치한 지지부(22b)와, 상기 지지부(22b)에 의해 상기 기능부(22a)가 지지되도록 그 사이를 연결하는 2개의 연결부(22c)를 갖도록 형성된다.
이어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 회로 기판(27)을 마련한다.
상기 회로 기판(27)은 도전성 비아와 도전성 패턴에 의해 층간회로를 갖는 세라믹 기판 또는 인쇄회로기판(PCB)과 같은 다양한 공지된 형태의 회로기판일 수 있다. 상기 회로 기판(27) 상에 기능성 구조물(22)을 안정적으로 지지하기 위한 지지 구조체(28)을 형성한다.
다음으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 구조물(22)를 상기 회로 기판(27) 상에 장착시킨다.
본 장착과정에서, 상기 전기적 접속부(24)는 회로 기판(212)의 회로에 연결될 수 있다. 상기 기능성 구조물(22)은 전기적 접속부(24)와 함께 지지구조체(28)에 의해 안정적으로 회로 기판(27) 상에 고정될 수 있다.
앞선 실시형태에서, 기능성 구조물은 기능부, 지지부 및 이를 연결하는 연결부로 예시하였으나, 본 발명에 채용가능한 기능성 구조물은 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 즉, 상기 기능성 구조물은 특정 전자기계적 기능을 수행할 수 있는 구조를 만족하는 경우에 다양한 변형예로 구현될 수 있다. 도3은, 앞선 실시형태와 동일한 프로브를 구현하는데 있어서, 보다 간소한 구조의 프로브의 제조방법을 설명하기 위한 예를 나타낸다.
도 3a 내지 도3e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조 방법의 제3 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 도체 기판(31)을 마련한다. 상기 도체 기판(31)은, 금속 기판 또는 도전성 물질이 도포된 전기적 절연성을 갖는 기판일 수 있다.
이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 도체 기판(31)을 가공하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 1차 기능성 구조물(32)을 형성한다.
본 실시형태에서는, 상기 1차 기능성 구조물(32)은 앞선 실시형태와 유사하게, 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부(32a)와 함께, 상기 기능부(32a)와 이격되어 그 주위에 위치한 지지부(32b)와, 상기 지지부(32b)와 상기 기능부(32a)를 연결하는 4개의 연결부(32c)를 갖도록 형성된다. 다만, 앞선 실시형태와 달리, 기능부(32a)를 제외하는 지지부(32b) 및 연결부(32c)는 공정 중에만 유지되는 요소로서, 최종 기능성 구조물인 기능부(32a)를 용이하게 취급하기 위해서 제공되며 최종 공정(도3e)에서 제거될 것이다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 구조물(32)의 상부 및 하부에 도금방법을 이용하여 도금구조물(34, 35)을 형성한다.
상기 1차 기능성 구조물(32)의 하면에 형성된 도금 구조물(34)은 전기적 접속부로 제공된다. 다만, 후속공정에서 기능부(32a)를 제외한 연결부(32c)와 지지부(32c)는 모두 제거되므로, 본 실시형태에서 상기 전기적 접속부(34)는 기능 부(32a)의 하면에 형성될 필요가 있다. 또한, 프로브에 필요한 탐침부를 제공하기 위해서 추가적인 도금 구조물(35)을 기능부(32a) 상면에 형성된다.
이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 회로 기판(37)을 마련한다. 상기 회로기판(37)은 소정의 회로를 구비하며, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 회로 기판(37)의 회로는 상기 기능성 구조물(32)과 전기적 접속부(34)에 의해 전기적으로 연결된다.
다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 구조물(32)를 상기 회로 기판(37) 상에 장착시킨다.
본 장착과정에서, 상기 전기적 접속부(34)는 회로 기판(32)의 회로에 연결된다. 이러한 연결은 통상의 솔더 본딩공정이나, 열압착공정에 의해 부착될 수 있다. 본 실시형태에서는, 별도의 지지 구조체를 제공하지 아니하므로, 상기 전기적 접속부(32a)가 전기적 접속기능과 함께 기구적 지지기능도 함께 수행한다.
상술된 실시형태들에서는, 본 기능성 구조물 형성공정은 선택적인 제거공정으로 도시되어 설명되었으나, 선택적인 제거공정 외에도, 선택적인 전기적 절연화공정이 이용될 수 있다.
본 발명에 채용되는 선택적 전기적 절연화공정은 도체 기판 중 일부영역을 선택적으로 변성, 즉 절연화시키는 방식으로 패터닝함으로써 원하는 전기기계적 기 능을 갖는 구조체를 제조하는 공정을 말한다.
물론, 이러한 선택적인 절연화 공정은 완전한 기능성 구조체를 형성하기 위해서 식각과 같은 직접적인 제거공정과 부분적으로 결합되어 구현된다. 도4 내지 도6에 도시된 실시형태는, 선택적인 전기적 절연화공정을 이용한 기능성 구조물 형성공정을 채용한 제조방법을 나타낸다.
우선, 도 4a를 참조하면, 금속 기판(41)이 도시되어 있다. 본 실시형태에서는, 선택적 변성공정, 즉 양극산화법과 같은 절연화공정을 이용하여 선택적으로 절연화시킴으로써 원하는 구조체를 형성할 수 있도록, 금속기판(41)을 사용하는 것이 바람직하다.
이어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 금속 기판(41)을 양극산화법을 적용하여 기능성 구조물을 제조하기 위해 필요한 영역을 선택적으로 변성시킨다.
본 실시형태에서는, 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부에 해당하는 내부영역(41a)과 지지부를 구성할 외곽영역(41b)을 제외하고, 그 사이의 영역(41b)을 양극산화시킨다.
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(41)의 상면 및 하면에 도금방법을 이용하여 도금구조물(44,45,46)을 형성한다.
상기 내부영역(41a)의 하면에 형성된 도금 구조물(44)은 전기적 접속부로 제 공된다. 상기 내부영역(41a)의 상면에 형성된 도금 구조물(45)은 프로브를 위한 탐침부로 제공된다. 본 실시형태에서는 추가적으로 외곽영역의 하면에도 도금구조물이 형성된다. 외곽영역의 하면에 헝셩되는 도금구조물은 지지체로서 제공된다. 이 경우에, 별도의 지지구조체를 회로기판에 형성하지 않아도 무방하다.
상술된 도금구조물(44,45,46)은, 해당 도금 구조물이 형성될 위치에 사진식각 공정을 이용하여 내부가 빈 주형을 형성하고, 상기 주형의 내부를 전도성 매립체가 충전되도록 도금공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. 이러한 복수의 도금 구조물(44,45,46)은, 동시에 일괄 공정을 통해서 얻어질 수 있다. 물론, 이러한 도금 공정은 양극산화공정을 적용하기 전의 금속 기판(41)상태에서 적용될 수도 있다.
이어, 도 4d에 도시된 바와 같이, 회로 기판(47)을 마련한다.
상기 회로기판(47)은 소정의 회로를 구비하며, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 회로 기판(47)의 회로와 상기 양극산화된 금속기판(41)의 전기적 접속부(44)를 전기적으로 연결한다. 또한, 본 과정에서 상기 접속부(44)의 연결과 함께 지지체인 도금 구조물(46)도 회로 기판(47)에 접합시킨다. 본 공정은, 통상의 솔더 본딩공정이나, 열압착공정 또는 초음파 공정에 의해 부착될 수 있다.
이어, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 양극 산화된 기판(41) 중 양극산화된 영역을 부분적으로 제거하여 원하는 최종 기능성 구조물(42)을 제공한다.
본 제거공정은 식각액을 이용하여 용이하게 구현될 수 있다. 보다 구체적으 로, 양극산화된 영역을 부분적으로 식각하여 2개의 연결부(42c)를 형성함으로써 도1에 도시된 기능성 구조물(12)과 유사하게, 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부(42a), 지지부(42b) 및 이를 연결하는 연결부(42c)로 구성된 기능성 구조물(42)을 제공할 수 있다.
도 5a 내지 도5e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제5 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 제조방법은 금속 기판(51)을 마련하는 공정에서 시작된다.
이어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 기능성 구조물을 제조하기 위한 1차적 공정으로서 금속 기판(51)의 일부영역을 선택적으로 양극산화시킨다.
본 실시형태에서는, 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부에 해당하는 내부영역(41a)을 제외한 외부 영역(41b)을 모두 산화시킨다.
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(51)의 상면 및 하면에 도금방법을 이용하여 도금구조물(54,55)을 형성한다.
상기 내부영역(51a)의 하면에 형성된 도금 구조물(54)은 전기적 접속부로 제 공된다. 상기 내부영역(51a)의 상면에 형성된 도금 구조물(55)은 프로브를 위한 탐침부로 제공된다. 물론, 이러한 도금 공정은 양극산화공정을 적용하기 전의 금속 기판(51)상태에서 적용될 수도 있다.
이어, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 양극 산화된 기판(51) 중 양극산화된 영역을 부분적으로 제거하여 원하는 최종 기능성 구조물(52)을 형성한다.
즉, 양극산화된 외부영역(51b)을 부분적으로 식각하여 지지부(52b)와 2개의 연결부(52c)를 형성함으로써, 도1에 도시된 기능성 구조물(52)과 유사하게, 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부(52a)와 함께, 지지부(52b) 및 이를 연결하는 연결부(52c)로 구성된 기능성 구조물(52)을 형성할 수 있다.
이어, 도 5e와 같이, 회로 기판(57)을 마련한다. 상기 회로기판(57)은 소정의 회로를 구비한다. 본 실시형태와 같이, 바람직하게는 상기 회로 기판(57) 상에 기능성 구조물(52)을 안정적으로 지지하기 위한 지지 구조체(58)을 형성한다.
다음으로, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 회로 기판(57)의 회로와 상기 기능성 구조물(52)의 전기적 접속부(54)를 전기적으로 연결한다. 본 공정은, 통상의 솔더 본딩공정이나, 열압착공정 또는 초음파 공정에 의해 부착될 수 있다.
본 실시형태에서는 도4에 도시된 실시형태와 달리, 양극산화공정을 적용한 후에 회로기판에 장착하기 전에 선택적 식각공정을 적용하여 원하는 최종 기능성 구조물을 제조하는 형태로 도시되어 있으나, 도4에 도시된 방식과 유사하게 회로기판에 장착된 상태에서 선택적 식각을 통해 원하는 기능성 구조물을 형성하는 과정으로도 변경되어 실시될 수 있다.
도 6a 내지 도6e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제6 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
우선, 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 제조방법은 금속 기판(61)을 마련하는 단계로 시작된다.
이어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 금속 기판(61)을 양극산화법을 적용하여 기능성 구조물을 제조하기 위해 필요한 영역을 선택적으로 변성시킨다. 본 실시형태에서는, 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능부에 해당하는 내부영역(61a)과 지지부를 구성할 외곽영역(61b)을 제외하고, 그 사이의 영역(61b)을 양극산화시킨다.
다음으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(61)의 상면 및 하면에 도금방법을 이용하여 도금구조물(64,65)을 형성한다.
상기 내부영역(61a)의 하면에 형성된 도금 구조물(64)은 전기적 접속부로 제공된다. 상기 내부영역(61a)의 상면에 형성된 도금 구조물(65)은 프로브를 위한 탐침부로 제공된다.
이어, 도 6d에 도시된 바와 같이, 회로 기판(67) 상에 상기 양극산화된 기판(61)을 장착한다.
상기 회로기판(67)은 소정의 회로를 구비하며, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 회로 기판(67)의 회로와 상기 양극산화된 금속기판(61)의 전기적 접속부(64)를 전기적으로 연결한다. 본 공정은, 통상의 솔더 본딩공정이나, 열압착공정 또는 초음파 공정에 의해 부착될 수 있다.
이어, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 양극 산화된 기판(61) 중 양극산화된 영역을 부분적으로 제거하여 원하는 최종 기능성 구조물(62)을 제공한다.
양극산화된 영역을 완전히 식각하여 제거함으로써 특정의 전자기계적 기능을 담당하는 기능구조물(62)만을 제외하고, 나머지부분을 모두 제거한다. 도 6e에 도시된 기능성 구조물(62)은 도3에서 제공되는 프로브 형태와 유사한 것으로서 이해할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 프로브 형태로 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 특정 회로기판 상에 3차원 구조물로 구현되어 전자기계적 기능을 수 행하면서 회로기판의 회로와 전기적으로 연결되는 형태의 마이크로 전자기계적 부품에 모두 유용하게 적용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
도 1a 내지 도1e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제1 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
도 2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제2 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
도 3a 내지 도3e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제3 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
도 4a 내지 도4e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제4 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
도 5a 내지 도5f는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제5 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.
도 6a 내지 도6e는 본 발명에 따른 마이크로 전자기계적 부품(프로브) 제조방법의 제6 실시형태를 설명하기 위한 공정별 개략사시도이다.

Claims (20)

  1. 도체 기판을 마련하는 단계;
    상기 도체 기판을 선택적으로 전기적 절연화시키거나 제거하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 기능성 구조물을 형성하는 단계;
    상기 기능성 구조물의 적어도 일면에 전기적 접속부로 제공되는 도금 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 전기 접속부가 회로 기판의 회로 패턴에 연결되도록 상기 회로 기판 상에 상기 기능성 구조물을 장착시키는 단계를 포함하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  2. 도체 기판을 마련하는 단계;
    상기 도체 기판의 적어도 일면에 전기적 접속부로 제공되는 도금 구조물을 형성하는 단계;
    상기 도체 기판을 선택적으로 전기적 절연화시키거나 제거하여 원하는 전자기계적 기능을 수행하기 위한 기능성 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 전기 접속부가 회로 기판의 회로 패턴에 연결되도록 상기 회로 기판 상에 상기 기능성 구조물을 장착시키는 단계를 포함하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도체 기판은, 금속 기판 또는 도전성 물질이 도포된 기판인 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는, 기계적 가공, 화학적 가공 및 광학적 가공 중에서 선택된 일 방법으로 상기 도체 기판을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도체 기판은 금속 기판이며,
    상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는, 상기 금속 기판을 양극산화공정으로 선택적으로 전기적 절연화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는,
    상기 기능성 구조물 중 선택적 절연화된 영역을 적어도 일부 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 선택적 절연화된 영역을 제거하는 단계는, 상기 회로 기판에 상기 기능성 구조물을 장착하는 단계 전에 실행되는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 선택적 절연화된 영역을 제거하는 단계는, 상기 회로 기판에 상기 기능성 구조물을 장착하는 단계 후에 실행되는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도금 구조물을 형성하는 단계는, 상기 도금 구조물이 형성될 위치에 사진식각 공정을 이용하여 내부가 빈 주형을 형성하는 단계와, 상기 주형의 내부를 전도성 매립체가 충전되도록 도금공정을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기능성 구조물 또는 상기 도체 기판에 추가적인 도금 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 추가적인 도금 구조물은, 상기 전기적 접속부가 형성된 면과 동일면에 형성되어 상기 회로 기판 상에 고정되어 상기 기능성 구조물을 지지하기 위한 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 추가적인 도금 구조물은, 상기 전기적 접속부가 형성된 면과 반대되는 면에 형성되며 상기 기능성 구조물의 일부로 제공되는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가적인 도금 구조물을 형성하는 단계는, 상기 도금 구조물이 형성될 위치에 사진식각 공정을 이용하여 내부가 빈 주형을 형성하는 단계와, 상기 주형의 내부를 전도성 매립체가 충전되도록 도금공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회로 기판은 그 상면에 형성되어 상기 기능성 구조물을 지지하기 위한 적어도 하나의 지지구조체를 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는, 상기 전자기계적 기능을 담당하는 기능부와, 상기 기능부와 이격되어 그 주위에 위치한 지지부와, 상기 지지부에 의해 상기 기능부가 지지되도록 그 사이를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 갖는 기능성 구조물을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전기 접속부는 상기 지지부에 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 도체 기판은 금속 기판이며,
    상기 기능성 구조물을 형성하는 단계는, 상기 금속 기판을 양극산화공정으로 선택적으로 전기적 절연화시키는 단계와, 상기 기능성 구조물 중 선택적 절연화된 영역을 적어도 일부 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 지지부 및 상기 연결부 중 적어도 하나가 선택적 절연화된 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전기 접속부는 상기 기능부에 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기능성 구조물을 상기 회로 기판에 장착하는 단계 후, 상기 기능성 구조물로부터 상기 지지부와 상기 연결부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 전자기계적 부품은 프로브 부품이며,
    상기 기능성 구조물 또는 상기 도체 기판 중 상기 전기 접속부가 형성된 면의 반대면에 프로브 팁으로 제공되는 추가적인 도금 구조물을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는 마이크로 전자기계적 부품 제조방법.
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