KR101041626B1 - 표면실장용 칩 부품 - Google Patents

Abstract

표면 실장이 가능한 칩 부품이 개시된다. 내부 전극 재질로서 도전 시트를 사용하고 이 도전 시트를 기판 위에 일정 두께의 열경화성 본딩 시트를 개재하여 등온 열압착 과정을 통해 균일하고 신뢰성 있는 접합층을 제공하여 균일한 품질의 칩 부품을 제공한다.

절연체 기판, 에폭시, 관통홀, 본딩 시트, 도전 시트, 금속 호일, 경화, FCCL

Description

표면실장용 칩 부품{Chip Component}

본 발명은 표면 실장이 가능한 칩 부품에 관한 것으로서, 특히 내부 전극 재질로서 도전 시트를 사용하고 이 도전 시트를 기판 위에 일정 두께의 열경화성 본딩 시트를 개재하여 등온 열 압착 과정을 통해 균일하고 신뢰성 있는 접합층을 제공하여 균일한 품질의 칩 부품을 제조하는 기술에 관련한다.

일반적으로, 전원을 사용하는 전자기기, 통신기기 등에 있어서 뿐만 아니라 배터리를 사용하는 전자기기 등에 있어서도 예상하지 못한 서지 전류, 정전기 등에 의한 전자 회로의 파손을 사전에 방지할 목적으로 여러 가지의 표면 실장이 가능한 보호소자들이 사용되고 있다.

이러한 보호소자의 제품 구성은 크게 두 가지 부류로 분류되는데, 하나는 세라믹 그린시트와 내부전극의 반복적인 복수 적층형태로 구성하고, 다른 하나는 절연세라믹 기판 위에 전극을 형성하고 이 위에 절연 코팅층을 구성하는 것이다.

상기의 일반적인 보호소자 구성 중 후자에 대하여 세부적으로 살펴보면, 통상 세라믹 또는 글라스 세라믹(LTCC), 전극, 기판과 전극의 접합층, 절연커버, 그리고 금속 엘리먼트에 전기적으로 연결되는 외부전극으로 구성되며, 이러한 칩 부 품은 선택되는 전극 및 그 구조에 따라 다양한 전기적 기능을 수행하는 소자로서 제조되며, 이에 대한 많은 제안이 이어져 왔다.

칩 퓨즈를 예를 들어 설명하면, 금속 엘리먼트를 기판에 접합하는 방법에 대한 제안으로서, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈 또는 이들이 포함되는 합금 등의 금속 재료를 알루미나 기판 등의 표면에 스퍼터링 또는 도금 등의 방식으로 형성하는 방법, 상기의 금속재료가 포함된 금속 페이스트를 세라믹 기판의 표면에 스크린 인쇄하여 형성하는 방법, 상기의 금속재료로 구성된 금속 호일을 확산접합 등의 접합기술을 이용해서 세라믹 기판의 표면에 금속 층을 형성하는 방법, 또는 글라스 글래즈를 인쇄법으로 형성하고 그 위에 금속 층을 형성하는 방법 등이 있다.

그러나, 상기의 방법으로 제조한 칩 부품은 금속 엘리먼트를 세라믹 기판과 접합하는데 있어서 다음과 같은 문제점이 지적되었다.

먼저, 금속 층을 스퍼터링 또는 도금에 의해 형성하는 경우, 금속 층이 극히 얇은 두께로 형성되기 때문에 허용 전류용량의 제한이 있으며, 금속 층을 두껍게 형성하기 위해서는 추가적인 도금 공정 등이 진행되어야 하기 때문에 제조 비용이 증가한다.

또한, 금속 층을 금속 페이스트의 인쇄에 의해 형성하는 경우, 금속 페이스트 내에 글라스 플릿을 용융시켜 세라믹 기판 표면에 접합하는 과정을 거치는데, 이때 사용되는 금속은 용융점이 높아야 하므로, 은과 같은 귀금속 재질을 사용하여야 하거나 구리 등을 사용하는 경우 산화 방지를 위하여 질소 분위기 등의 조치가 있어야만 한다.

또한, 글라스 글래즈에 의한 접합의 경우도 상기 금속 페이스트 인쇄 방법에서와 마찬가지로, 글라스 글래즈를 열처리 용융에 의해 금속 층을 세라믹 기판에 접합하기 때문에 사용되는 금속 엘리먼트의 종류가 제한되는 등의 단점을 가진다.

아울러, 글라스 글래즈의 용융시 금속층의 유동이 발생할 수 있으며, 기판과 글라스, 그리고 금속의 열팽창계수 차이에 따른 접합층의 균열이 발생할 위험이 있어 각 재질의 선택에 있어 많은 제약 사항이 존재한다.

또한, 글라스 글래즈를 접합층으로 형성하는 경우, 전기적인 기능 부가를 위한 관통 홀이 인쇄 방법 등에 의해 형성될 수 있으나, 글라스 페이스트의 인쇄 흐름성이 자연적으로 존재하기 때문에 균일 두께 및 균일 크기의 관통 홀 형성은 불가능하다.

상기와 같은 접합재의 형성 방법으로서 제시되어 온 스크린 인쇄 방법에 의한 형성에 있어서의 문제점들은 페이스트가 가지는 물리적 현상에 기인한 것으로서 자연적으로 수반되는 것이며, 이는 최종 제품의 품질을 저하하는 원인이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 균일한 두께의 내열성, 내화학성을 가진 열경화성 본딩 시트를 이용하여 기판과 도전 시트를 등온 등수압 및 열처리에 의해 신뢰성 있게 접합함으로써 기판에 의한 열전달 등의 외부요소를 제거하여 품질이 우수한 표면실장이 가능한 칩 부품을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 열경화성 본딩 시트를 접합재로 사용함으로써 도전 시트와 기판의 선택의 폭을 넓힘으로써 다양한 사양의 표면 실장이 가능한 칩 부품을 경제적으로 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 열경화성 본딩 시트 내에 균일한 크기의 상하 관통 홀을 형성할 수 있어 다양한 전기적 기능을 구비한 표면 실장이 가능한 칩 부품을 경제적으로 제조하는 것이다.

상기의 목적은, 절연체 기판; 상기 절연체 기판 위에 적층되는 열경화성 본딩 시트; 및 상기 열경화성 본딩 시트 위에 적층되어 일정 패턴을 갖는 도전 시트를 포함하며; 상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 열경화성 본딩 시트와 상기 절연체 기판을 균일한 두께로 신뢰성 있게 접착하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품에 의해 달성된다.

또한 상기의 목적은, 절연체기판; 상기 절연체 기판의 적층되는 열경화성 본딩 시트; 상기 열경화성 본딩 시트 위에 적층되어 일정형태로 형성된 도전 시트; 상기 도전 시트 양 측면의 일부가 노출되도록 형성된 절연보호층; 상기 절연체 기판의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극;및 상기 도전 시트와 외부전극의 전기적 연결에 의한 접촉저항이 최소화되도록 상기 도전 시트와 외부전극을 전기적으로 연결하기 위해 상기 외부전극 위에 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 열경화성 본딩 시트와 상기 절연체 기판을 균일한 두께로 신뢰성 있게 접착하는 구조를 갖도록 하므로써 달성된다.

상기의 목적은, 절연체 기판; 상기 절연체 기판 위에 일정 패턴으로 형성된 내부전극; 상기 절연체 기판과 내부전극 위에 적층되는 하나 이상의 일정크기의 관통홀이 형성된 열경화성 본딩 시트; 상기 열경화성 본딩 시트 위에 등온 등수압 및 열처리에 의해 균일한 두께로 신뢰성 있게 접합된 도전시트;및 상기 도전시트와 상기 내부전극은 상기 본딩 시트의 관통홀에 의해 상하로 대응되는 구조를 갖도록 하는 표면실장용 칩 부품에 의해 달성된다.

또한, 상기의 목적은, 절연체 기판; 상기 절연체 기판 위에 형성되어 타단에 노출되는 일정형태의 내부전극; 상기 절연체 기판 및 내부 전극 위에 적층되는 하나 이상의 관통 홀을 갖는 열경화성 본딩 시트; 상기 관통 홀에 의해 일부 노출된 내부전극; 상기 관통 홀을 포함한 열경화성 본딩 시트 위에 접합되어 관통 홀에 의해 상기 내부전극과 상하 대응되며 대향되도록 일정형태로 형성된 도전 시트; 상기 내부 전극 및 도전 시트 타단이 노출되도록 형성된 절연보호층; 상기 절연체 기판의 대향하는 양 측면에 형성되며 상기 도전 시트와 전기적으로 연결되는 외부전극; 및 상기 도전 시트와 외부전극의 전기적 연결에 의한 접촉저항이 최소화되도록 상기 도전 시트와 외부전극을 전기적으로 연결하기 위해 상기 외부전극 위에 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 열경화성 본딩 시트와 상기 절연체 기판을 균일한 두께로 신뢰성 있게 접착하는 구조를 갖도록 하므로써 달성된다.

상기 기판은 알루미나, 질화 알루미늄, 마그네시아 또는 저온 소성 세라믹(LTCC) 등의 사전에 소성된 절연체 세라믹 기판 또는 글라스 에폭시 (FR4)등 절연체 에폭시 기판 등에 의해 형성될 수 있다.

바람직하게, 기계적인 강도 및 경제성, 그리고 절연성 등을 고려하여 스크라이브 처리된 알루미나 기판을 사용할 수 있다.

바람직하게, 열경화성 본딩 시트는 일정 두께의 연성을 가지며, 60℃ ~ 300℃ 온도 범위에서 열처리에 의해 연화되는 과정을 거쳐 경화되는 내열성, 내화학성 에폭시 레진을 포함할 수 있다.

또한, 열경화성 본딩 시트에는 최종 제품의 전기적, 물리적, 화학적인 기능의 향상을 위하여, 자성체 세라믹 입자, 반도체 또는 절연체 세라믹 입자, 도전체 입자 등의 첨가물이 포함될 수 있다.

첨가물의 열경화성 본딩 시트 내의 함량은 열경화성 본딩 시트의 본연의 목적인 접합재의 성격을 고려하여 중량비를 결정할 수 있으며, 바람직하게는 약 50% 미만의 함량으로 제조될 수 있다.

첨가물이 절연체 세라믹 입자인 경우, 절연체 세라믹 입자는 기판으로부터 발생하는 열이 도전 시트로 전달되는 것을 방해하여 도전 시트가 열에 의해 열화되는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.

또한, 열경화성 본딩 시트 내에는 최종 제품의 전기적 기능을 향상하기 위하여 하나 이상의 일정 크기로 형성된 상하 관통 홀이 형성될 수 있다.

열경화성 본딩 시트에 형성된 상하 관통 홀의 내부에는 추가로 실리콘, 알루미나, 지르코니아 등의 절연체 유기물 또는 무기물 물질을 포함할 수 있으며, 도전체 입자나 반도체 입자가 일부 포함된 절연물 또는 도전체 물질을 충진하여 전기적 기능을 향상할 수 있다.

예를 들어, 정전기 보호소자의 경우, 관통 홀의 내부는 에어, 반도체 또는 도체를 포함한 절연물 중 어느 하나 이상이 충진되어 관통 홀 내부로 순간적인 정전기의 이동 경로를 효율적으로 제공할 수 있다.

또 다른 예로서 칩 퓨즈의 경우, 관통 홀 내부에는 실리콘 페이스트가 본딩 시트와 수평이 되도록 충진될 수 있는데, 그 위에 일정 형태의 패턴을 가지는 도전시트를 퓨즈 가용체로서 형성하게 되면 표면실장이 가능한 칩 퓨즈를 제조할 수 있다. 이 경우, 실리콘 위의 퓨즈가용체는 정격 전류 이상에서 쉽게 용단되도록 도움을 주며, 용단 이후 절연상태를 유지하도록 하는 역할을 부여할 수 있다.

여기서, 열경화성 본딩 시트 내에 상하 관통 홀을 가공하는 방법은 다양하게 적용될 수 있다.

예를 들어, 열경화성 본딩 시트는 사전에 상하 관통 홀을 갖도록 금형 펀칭, 레이저 드릴링 등의 방법을 적용할 수 있으며, 또한 기판 위에 열경화성 본딩 시트 를 접합한 이후 가공하는 방법이 적용될 수 있다.

후자의 방법에 있어서는, 금형 펀칭에 의한 상하 관통 홀 가공을 위해서는 기판은 세라믹 재질로는 부적합하며, 레이저 드릴링의 방법이 적합할 수 있다.

도전 시트는 일정한 두께를 갖는 금속 호일, 금속 호일 위에 일정 두께로 형성된 저융점 금속 박막층 또는 금속 박막층과 일체화된 폴리머 필름 중 어느 하나일 수 있다.

바람직하게, 도전 시트가 금속 호일로 사용되는 경우, 상기 열경화성 본딩 시트와의 신뢰성 있는 접합을 위하여 접합되는 도전 시트의 면은 화학적 에칭, 물리적 가공 등의 방법으로 표면 조도를 조절하여 적용될 수 있다.

도전 시트의 일정 형태 구성은 레이저 트리밍 또는 마스킹 형성 및 화학적인 에칭 방법 등에 의해 다양하게 적용될 수 있다.

내부전극은 금속 재질로서 다양한 방법에 의해 구성될 수 있다. 먼저, 통상적인 도전체 페이스트를 이용한 스크린 인쇄법에 의해 형성할 수 있다. 도전체 페이스트에는 글라스 플릿 또는 열경화용 에폭시 레진이 포함될 수 있으며, 글라스 플릿이 포함된 경우, 500℃ 이상의 고온 열처리가 필요하므로, 기판 재질로서 세라믹 재질이 선택되어야 하며, 도전체 금속 입자의 종류에 따라 열처리의 분위기를 일반적인 공기 또는 질소 등의 환원성 분위기로 조절될 수 있다. 도전체 페이스트에 열 경화용 에폭시 레진이 포함된 경우, 일반적으로 열 경화는 300℃ 미만에서 진행되기 때문에 기판에 대한 선택의 폭이 넓을 수 있으나, 일반적으로 열경화성 도전체 페이스트에 의한 전극의 선 저항은 상기 글라스 플릿을 포함한 도전체 페이 스트에 의한 전극보다 다소 높을 수 있다. 이외 내부전극 형성 방법으로서는, 상기의 기판 위에 열경화성 본딩 시트와 도전 시트를 적층하여 압착하고, 이를 일정 형태로 패턴을 형성하는 방법이 적용될 수 있다.

절연보호층은 절연 에폭시 페이스트에 의한 인쇄법, 절연보호필름 부착 및 사진 식각에 의한 박리법 등으로 적용이 가능하며, 상기 절연보호층은 고내열성, 고 내화학성을 가지는 것이 바람직하다.

도전 시트 및 내부전극에 전기적으로 연결되는 외부단자는 도전체 페이스트를 디핑법에 의해 형성할 수 있으며, 도전체 페이스트는 도전체 입자와 열경화성 에폭시로 구성되어 열 경화 과정을 거쳐 고착되는 것이 바람직하다.

도전체 입자로서는 금속 입자인 은, 구리, 니켈, 금, 백금, 팔라듐 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.

상기의 외부단자는 도전 시트 또는 내부전극의 일부분에 접합하도록 하여, 이후 도금층에 의해 외부단자와 도전 시트 또는 내부전극에 전기적으로 접촉하도록 하여 오믹 접촉을 유도하는 것이 바람직하다.

또한, 도금층의 재질은 일반적으로 니켈 도금, 주석 도금의 이중 구조로써 적용할 수 있으나, 도전 시트 또는 내부전극의 종류에 따라 다양하게 적용할 수 있다. 특히 도전 시트 또는 내부전극의 재질이 망간, 니켈, 크롬, 구리 중 어느 하나 이상의 합금인 경우, 도금층은 주석 도금 1단계에 의해서도 접합층의 밀착력이 확보될 수 있으며, 니켈 도금층을 적용하는 경우 니켈도금층과 도전 시트 또는 내부전극과의 접합층 밀착력은 오히려 저하될 수 있다.

상기의 구조에 의하면, 고 내열성, 고 내화학성 열경화성 본딩 시트를 등온 등압 및 열처리 과정을 거쳐 도전 시트와 기판을 신뢰성 있게 접합할 수 있어, 기판 위에 접합되는 도전 시트의 변형 없이 균일한 두께로 접합할 수 있으며, 또한 일정 형태로의 가공이 원활하며, 안정된 품질의 제품을 제조할 수 있다.

또한, 열경화성 본딩 시트는 기판으로부터 전달되는 열 발생을 차단하여 도전 시트의 열적 변화를 사전에 방지할 수 있어 제품의 품질 편차를 개선할 수 있다는 장점을 가진다.

또한, 열경화성 본딩 시트에 균일한 크기 및 두께의 상하 관통홀 형성이 가능하여 이를 이용한 다양한 사양의 전기적 기능을 발휘할 수 있는 제품을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 상하 관통 홀의 내부에는 최종 제품의 전기적 기능을 향상할 목적으로 절연체, 반도체, 도체 등의 물질을 충진하여 개재할 수 있어 다양한 표면실장형 칩 부품을 제조하는데 유용하다는 장점을 가진다.

또한, 도전 시트의 종류 및 두께의 변경 적용이 원활하기 때문에 다양한 사양의 제품군을 제조할 수 있어, 종래 기술에서의 인쇄 방식 등에 의한 도전체 형성 방식보다 균일한 품질 분포 및 다양한 사양의 정격 전류 제품을 제조할 수 있다.

또한, 절연보호층 형성 부위를 제외한 도전 시트의 양단과 외부전극이 도금에 의해 전기 전도층을 추가로 형성할 수 있어 도전 시트와 외부전극 사이의 접촉저항을 최소화할 수 있다는 장점을 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 들어 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면실장용 칩 부품을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 표면실장용 칩 부품은 절연체 기판(100), 열경화성 본딩 시트(200), 그 위에 접착된 도전 시트(300), 도전 시트의 보호를 위한 절연보호층(400), 도전 시트(300)에 전기적으로 연결되는 외부전극(510, 520), 도전 시트(300)와 외부전극(510, 520)을 전기적으로 연결되는 도금층(610, 620)으로 이루어진다.

절연체 기판(100)은 사전에 소성된 글라스 세라믹, 알루미나, 질화 알루미늄 기판이나 글라스 에폭시 계열의 기판일 수 있으며, 이 중 충분한 기계적 강도 및 경제성을 고려하여 스크라이브 처리된 알루미나 기판을 사용하는 것이 바람직하다.

열경화성 본딩 시트(200)는 고 내열성, 고 내화학성 재질의 에폭시 레진을 포함하는 고무일 수 있으며, 등온 등수압 압착 및 열처리에 의하여 연화점을 거쳐 경화되어 접착된다. 바람직하게는, 60℃ 이상에서 연화되며, 150℃ ~ 200℃ 범위에서의 열처리로 경화되는 것이 선택될 수 있다.

이러한 열경화성 본딩 시트(200)는 0.005㎜ ~ 0.2㎜ 두께 범위로 적용될 수 있으며, 기판(100)과 도전 시트(300)를 균일한 두께로 신뢰성 있도록 접착력을 부여함과 동시에 기판(100)으로부터 열이 도전 시트(300)로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다.

바람직하게, 열경화성 본딩 시트(200)는 0.01㎜ ~ 0.10㎜ 두께 범위로 적용될 수 있는데, 시트의 두께가 0.10㎜를 초과하는 경우 이후 칩 분할 공정에서 균일한 사이즈로의 분할하는데 문제가 될 수 있기 때문이다.

열경화성 본딩 시트(200)에는 최종 제품의 전기적, 물리적, 및 화학적인 기능의 향상을 위하여 자성체 세라믹 입자, 반도체 또는 절연체 세라믹 입자, 도전체 입자 등의 첨가물이 포함될 수 있다. 예를 들어, 첨가물이 절연체 세라믹 입자인 경우, 절연체 세라믹 입자는 기판(100)으로부터 발생하는 열이 도전 시트(300)로 전달되는 것을 방해하여 도전 시트(300)가 열에 의해 열화하는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.

상기 첨가물의 열경화성 본딩 시트 내의 함량은 열경화성 본딩 시트의 본연의 목적인 접합재의 성격을 고려하여 중량비를 결정할 수 있으며, 바람직하게는 약 50% 미만일 수 있다.

열경화성 본딩 시트(200)는 기판(100)과 도전 시트(300) 사이에 개재되어 등온 등수압에 의해 압착과 열처리 공정을 통해 접합하는 과정을 거치는데, 이러한 균일 압착의 공정은 도전 시트(300)가 가진 균일한 두께를 유지할 수 있도록 도움을 주기 때문에 종래 기술에서 사용되던 금속 페이스트 인쇄 방식에 의한 도전체 형성 방식보다 균일한 제품 분포를 제공할 수 있다.

도전 시트(300)는 은이나 금, 구리, 알루미늄, 니켈, 철 또는 이들이 포함되는 합금 중 어느 하나로 형성된 금속 호일이거나, 또는 폴리이미드 필름의 일면에 금속 호일이 일체로 형성된 단면 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate: 연성 동박 적층필름)일 수 있다. 단면 FCCL인 경우 금속 호일 대신에 도금 등에 의해 금속 층이 형성될 수 있다.

특히, 도전 시트(300)가 금속 호일인 경우, 금속 호일의 재료와 두께를 선택적으로 적용함으로써, 다양한 정격전력 규격의 칩 부품을 경제성 있게 제조할 수 있다.

도전 시트(300)는 적용되는 부품에 따라 적절하게 선택될 수 있는바, 칩 퓨즈로 적용되는 경우를 예로 들면, 저 전류 용량의 칩 퓨즈가 제조되는 경우 퓨즈 가용체로서 알루미늄 시트나 주석 도금된 FCCL 시트를 적용할 수 있으며, 이와는 반대로 고 전류 용량의 칩 퓨즈가 요구되는 경우, 구리 시트 또는 구리시트에 은 도금된 도전 시트를 적용할 수 있다.

이렇게 다양한 도전 시트 적용이 가능한 이유는, 상술한 바와 같이, 균일한 두께의 열경화성 본딩 시트(200)를 적용하여 200℃ 이하의 상대적 저온에서 등온 등수압 및 열처리 과정을 통해 연화되어 경화되는 것이 가능하기 때문이다.

상기와 같이, 절연체 기판(100)에 열경화성 본딩 시트(200)에 의해 접합된 도전 시트(300)는 화학적 방법인 에칭 또는 기계적인 방법인 레이저 등에 의해 일정 형태로 도전 패턴을 형성하여 퓨즈 가용체로 사용할 수 있다.

또한, 도전 시트(300)의 두께는 허용 정격전류, 열팽창계수 등을 고려하여 선택되며, 예를 들어, 0.01㎜ 내지 0.2㎜일 수 있다.

절연보호층(400)은 열경화성 본딩 시트(200)와 유사한 고내열성, 고 내화학성 에폭시 수지를 사용하여 형성할 수 있다. 절연 코팅층(400)의 형성은 에폭시 페 이스트를 스크린 인쇄 방법 또는 필름 밀착 및 노광, 열처리 공정 등의 방법으로 적용이 가능하다.

외부전극(510, 520)은 도전성 에폭시를 사용하여 절연보호층(400)이 형성되지 않은 양단의 도전 시트(300) 노출부위와 전기적으로 연결되도록 형성한다.

여기서, 도전성 에폭시는 은, 구리, 니켈, 주석 등의 금속입자가 포함된 고 내열성, 고 내화학성 에폭시로 이루어진 페이스트를 디핑 방법에 의해 부착하여 경화한다.

상기한 바와 같이, 외부전극(510, 520)은 양단에 노출된 도전 시트 부분(301, 302)에 연결되는데, 이후 도금 공정을 통하여 외부전극(510, 520)과 연결되는 도전 시트 부분(301, 302)을 포함하여 외부전극(510, 520)을 덮는 도금층(610, 620)을 형성하여 오믹(ohmic) 접촉으로 연결하도록 기대할 수 있어, 외부전극(510, 520)과 도전 시트(300) 사이에서의 기생 저항에 의한 퓨즈 가용체로의 전류 전달 지연을 미연에 방지하는 효과를 가진다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면실장용 칩 부품을 나타낸다.

이 실시 예에 의한 표면실장용 칩 부품은 절연체 기판(100), 상하 관통 홀(210)이 형성된 열경화성 본딩 시트(200), 그 위에 접착되는 도전 시트(300), 도전 시트의 보호를 위한 절연보호층(400), 도전 시트(300)에 전기적으로 연결되는 외부전극(510, 520), 도전 시트(300)와 외부전극(510, 520)을 전기적으로 연결되는 도금층(610, 620)으로 이루어진다.

상기와 같은 열경화성 본딩 시트(200)내에 상하 관통 홀(210)의 형성은 최종 제품의 전기적 기능을 향상하는 목적으로 적용할 수 있으며, 최종 제품의 적용 목적에 따라 크기와 개수, 위치 등이 조절된다.

또한, 열경화성 본딩 시트(200)의 관통 홀(210) 내부에는 자성체, 절연체, 반도체, 도체 등의 충진재가 하나 이상의 성분 배합으로 추가로 채워질 수 있다.

칩 퓨즈를 예로 설명하면, 관통 홀(210) 내부에 실리콘, 알루미나, 또는 글라스 플릿 등의 절연체를 본딩 시트(200)의 표면과 같은 레벨을 유지하도록 충진하고, 그 위에 일정 형태의 패턴을 가지는 도전 시트(300)를 퓨즈 가용체로서 형성하여 표면실장이 가능한 칩 퓨즈를 제조할 수 있다. 이 경우, 관통 홀(210)에 충진된 절연체 위의 퓨즈 가용체가 정격 전류 이상에서 용단될 때, 용단된 퓨즈 가용체 일부는 절연체에 흡수되어 용단 이후 높은 절연 상태를 유지하는데 도움을 준다.

상기와 같이 열경화성 본딩 시트(200) 내의 관통 홀(210)에 추가적인 충진재가 존재하는 경우, 도전 시트(300)의 수평 접합 및 관통 홀(210)의 정상적인 형태 유지를 위하여 등온 압착 과정에서 도전 시트(300) 위에 편평도를 가지는 금속 플레이트, PET 필름 등의 기구물을 개재할 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 표면실장용 칩 부품을 나타낸다.

이 실시 예에 의한 표면실장용 칩 부품은 절연체 기판(100), 절연체 기판(100) 위에 형성되는 내부전극(700), 내부전극(700)의 단부 부분(end portion; 710)이 노출되도록 절연체 기판(100)과 내부전극(700) 위에 적층되고 내부전극(700)과 연결된 적어도 하나 이상의 관통 홀(210)을 갖는 열경화성 본딩 시트(200), 관통 홀(210)을 개재하여 내부전극(700)과 상하 대응하도록 열경화성 본 딩 시트(200) 위에 접합되는 도전 시트(310), 도전 시트(310)의 단부 부분(311)이 노출되도록 열경화성 본딩 시트(200)와 도전 시트(310) 위에 형성된 절연보호층(400), 도전 시트(310)와 내부전극(700) 각각의 단부 부분(311, 710)에 전기적으로 연결되는 외부전극(510, 520), 그리고 도전 시트(310)와 외부전극(520) 및 내부전극(700)과 외부전극(510)의 연결 부분을 포함하여 외부전극(510, 520) 위에 형성되는 도금층(610, 620)으로 이루어진다.

내부전극(700)은 금, 팔라듐, 백금, 은, 구리, 주석, 니켈, 망간, 알루미늄 및 이들 합금 중 어느 하나 이상 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄법에 의해 절연체 기판 위에 형성할 수 있다.

이와 달리, 내부전극(700)은 도전체 시트를 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 절연체 기판(100) 위에 열 경화성 본딩 시트를 적층하고, 그 위에 도전체 시트를 적층하여 등온 등수압 및 열처리를 통해 접합층을 형성한 후, 일정 패턴으로 에칭 또는 레이저 가공하여 내부전극(700)을 형성할 수 있다.

이 실시 예의 따른 칩 부품은 낮은 정전용량을 가지는 정전기 보호소자에 적용될 수 있다. 즉, 관통 홀(210)이 그 상부에 형성된 도전 시트(310)에 의해 밀폐되도록 구성되어 내부전극(700)과 도전 시트(310) 사이에 에어 갭(air gap)이 형성되며, 공기의 낮은 유전율에 기인하여 낮은 정전용량 구현이 가능하게 된다.

또한, 관통 홀(210)은 통상 내부전극(700)과 도전 시트(310)를 절연상태로 유지하게 하는데, 정전기와 같은 순간적인 과전압이 외부전극(510) 또는 (520)을 통하여 내부전극(700) 또는 도전 시트(310)로 유입될 때, 아크 발생과 동시에 반대 쪽에 위치한 도전 시트(310)나 내부전극(700)을 경유하여 다른 쪽의 외부전극(520) 또는 (510)을 통하여 방출된다.

상기와 같은 정전기 보호소자를 제조하는데 있어서, 본딩 시트(200)의 두께 및 상하 관통 홀(210)의 크기, 개수, 또는 형태 등은 유입되는 정전기의 방출속도 및 정전용량에 직접적으로 연관되며, 최종 제품의 사양에 따라 최적의 조건으로 선택하여 적용할 수 있다.

상하 관통 홀(210) 내에는 공기뿐만 아니라, 반도체, 도체, 절연체 중 어느 하나 이상으로 구성된 충진재가 추가로 충진될 수 있다.

예를 들어, 상하 관통 홀(210) 내에 도체를 충진하는 경우, 내부전극(700)과 도전 시트(310)는 전기적으로 연결되는데, 내부전극(700)과 도전 시트(310)를 평면 코일 형태로 구성하면, 칩 인덕터나 칩 커먼모드 필터 등의 부품 제조로 응용될 수 있다.

한편, 도 3a는 도 3의 변형 예로서, 이 예에 의하면, 내부전극(700)의 단부 부분(710)이 노출되지 않도록 본딩 시트(200)를 내부전극(700)의 단부까지 연장하여 형성한다. 이러한 구조는 실제 오믹 접촉이 중요하지 않은 경우에 제조상의 필요성으로 채택할 수 있다.

이하, 도 2의 실시 예에 따른 표면실장형 칩 부품의 제조방법을 도 4와 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 제조방법을 나타내는 공정도이고, 도 5는 제조방법을 설명하는 플로차트이다.

도 4(a)와 같이, 알루미나 기판(100) 위에 관통 홀(210)이 형성된 열경화성 본딩 시트(200)를 적층한다(단계 S51).

기판(100)은, 사전 소성된 알루미나 기판으로서 60㎜ × 50㎜ × 0.48㎜의 크기를 가지고, 가령 길이 방향(화면상 가로방향) 1.5㎜, 폭 방향 0.8㎜의 간격으로 슬릿 라인 처리되어 다수의 단위 기판으로 분할될 수 있으며, 여기서는 설명의 편의상 길이 1.5㎜, 폭 0.8㎜의 1개의 단위 기판을 예로 들어 설명한다.

관통 홀(210)의 크기는 직경 0.05㎜ ~ 0.70㎜의 범위일 수 있으며, 0.05㎜ 미만인 경우, 이후 진행될 압착 공정에서 본딩 시트(200)의 연화 과정 중 관통 홀(210)이 메워질 수 있는 위험이 있으며, 0.70㎜ 초과하는 경우 1개의 단위 기판의 폭과의 마진이 부족하여 본딩 시트(200)의 관통 홀(210)과 알루미나 기판(100)을 정위치로 배열하는 과정에서 에러가 있을 수 있다.

본딩 시트(200)는 5㎛ ~ 200㎛의 두께를 가지는 고 내열성, 고 내화학성의 열경화성 본딩 시트를 적용할 수 있으며, 이 두께 범위에서 최종 제품의 전기적인 기능의 목적에 따라 다양하게 선택할 수 있다. 여기서, 5㎛ 미만의 본딩 시트는 제조상 어려움이 있으며, 200㎛ 초과하는 두께를 적용하는 경우, 이후 진행되는 칩 분할 공정에서 단위 칩으로 분할하는 경우 분할 면이 고르지 않는 등의 문제점을 가져올 수 있다.

또한, 본딩 시트(200)는 절연체 기판(100)의 전면에 접합되는데, 제조되는 부품의 구조 설계 및 이후 진행될 분할 공정 등의 편의를 위하여 절연체 기판(100)의 슬릿 라인과 본딩 시트(200)의 접합 부분에서 슬릿 라인이 노출되도록 본딩 시트(200)를 일정 형태로 사전 가공하여 사용할 수 있다.

다음, 도 4(b)와 같이, 관통 홀(210)을 갖는 열경화성 본딩 시트(200) 위에 절연체 기판(100)의 크기와 유사한 크기의 도전 시트(300)를 적층한 다음(단계 S52), 진공 포장하여 80℃로 유지되는 수온에 침적하여 6000psi의 일정하고 균일한 힘을 15분 동안 가하면서 1차 접착시킨다(단계 S53).

다음, 180 ~ 200℃ 온도 범위로 유지되는 오븐에 적재하고, 4시간 이상 열처리한다(단계 S54). 이 열처리 과정에서는 필요에 따라서 일정 압력이 추가될 수 있으며, 열간 압착 또는 일축 가압 압착 등의 방법이 적용 가능하다. 하지만, 기판의 종류가 스크라이브 라인 처리된 알루미나 기판인 경우 일축 가압 또는 열간 압착 등의 방법에서는 기판의 깨짐이 발생할 수 있기 때문에 주의하여야 한다.

다음으로, 도전 시트(300)를 일정 형태의 패턴을 갖는 도전 시트로 형성하기 위해 먼저 마스킹 패턴을 형성한다(단계 S55). 마스킹 패턴의 형성은 에폭시 페이스트를 스크린 인쇄법에 의해 형성할 수 있으며, 다이렉트 필름 부착 및 UV 경화 방식 등으로 적용할 수 있다.

여기서, 마스킹 패턴은 관통 홀(210)의 크기보다 크게 하여 관통 홀(210)이 이후 형성될 일정 형태의 도전 시트(300)에 의해 밀봉되도록 설계한다. 다만, 최종 제품의 전기적인 기능의 목적에 따라서 관통 홀(210)은 노출될 수도 있다.

이어, 분무 방식의 화학 에칭법으로 마스킹 처리된 부분 이외의 도전 시트를 제거하고 세척한다.(단계 S56).

다음, 마스킹을 박리, 제거하여 도 4(c)와 같이 일정 형태의 도전 시트(300) 패턴을 노출시킨다(단계 S57).

상기와 같이 화학 에칭법에 의한 도전 시트의 패턴을 가공하는 대신 레이저 트리밍을 이용하는 경우, 마스킹 패턴 형성과 에칭 및 마스킹 제거 공정을 생략하는 것이 가능하다.

다음, 도 4(d)와 같이 도전 시트(300)의 양단 부분(301, 302)이 노출되도록 절연보호층(400)의 패턴을 형성한다(단계 S58).

절연보호층(400)은 절연 내열 폴리머 수지, 전기 전도성 내열 탄성고무 또는 절연 내열 폴리머 수지에 전기전도성 금속분말 또는 페라이트 분말이 혼합된 전기 기능성 내열 폴리머 수지에 의해 형성될 수 있으며, 상술한 바와 같이, 도전 시트(300)의 표면에 절연보호층(400)을 형성한 후 경화에 의해 접착하여 형성한다.

이어, 단일 칩 사이즈로 분할하고(단계 S59), 도 4(e)에서와 같이, 도전 시트(300)를 외부와 전기적으로 연결하기 위해 알루미나 기판(100)의 대향되는 양측의 일부분에 외부전극(510, 520)을 구리, 니켈이나 은 페이스트를 사용하여 디핑(dipping) 공정을 통해 형성한다(단계 S60). 이는, 외부전극(510, 520)과 도전 시트(300)의 전기적인 접촉저항을 최소화하기 위하여, 노출된 도전 시트 부분(301, 302)에만 외부전극(510, 520)을 접합하고, 이어 전기도금에 의해 도전 시트 부분(301, 302)과 외부전극(510, 520)을 도금층(610, 620)으로 연결한다(단계 S61).

이상에서는 본 발명의 일 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면실장용 칩 부품을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면실장용 칩 부품을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 표면실장용 칩 부품을 나타낸다.

도 4는 도 2의 표면실장용 칩 부품의 제조방법을 나타내는 공정도이다.

도 5는 도 4의 공정을 설명하는 플로차트이다.

Claims (14)

1. 절연체 기판;

   상기 절연체 기판 위에 적층되는 열경화성 본딩 시트; 및

   상기 열경화성 본딩 시트 위에 적층되어 일정 패턴을 갖는 도전 시트를 포함하며;

   상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 도전 시트와 상기 절연체 기판을 균일하게 접착하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
2. 절연체 기판;

   상기 절연체 기판 위에 형성되는 내부전극;

   상기 절연체 기판 및 내부전극 위에 적층되고, 상기 내부전극과 연결된 적어도 하나 이상의 관통 홀을 갖는 열경화성 본딩 시트; 및

   상기 관통 홀을 개재하여 상기 내부전극과 상하 대응하도록 상기 열경화성 본딩 시트 위에 접합되는 도전 시트를 포함하며;

   상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 도전 시트와 상기 절연체 기판을 균일하게 접착하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
3. 절연체 기판;

   상기 절연체 기판 위에 적층되는 열경화성 본딩 시트;

   상기 열경화성 본딩 시트 위에 적층되어 일정 패턴을 갖는 도전 시트;

   상기 도전 시트의 양단 부분이 노출되도록 상기 도전 시트 위에 형성된 절연보호층;

   상기 절연체 기판의 대향하는 양 측면에 형성되고 상기 도전 시트의 양단 부분에 각각 전기적으로 연결되는 외부전극; 및

   상기 도전 시트와 외부전극의 연결 부분을 포함하여 상기 외부전극 위에 형성되는 도금층을 포함하며,

   상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 도전 시트와 상기 절연체 기판을 균일하게 접착하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
4. 절연체 기판;

   상기 절연체 기판 위에 형성되는 내부전극;

   상기 절연체 기판 및 내부전극 위에 적층되고, 상기 내부전극과 연결된 적어도 하나 이상의 관통 홀을 갖는 열경화성 본딩 시트;

   상기 관통 홀을 개재하여 상기 내부전극과 상하 대응하도록 상기 열경화성 본딩 시트 위에 접합되는 도전 시트;

   상기 열경화성 본딩 시트와 상기 도전 시트 각각의 단부 부분(end portion)이 노출되도록 상기 열경화성 본딩 시트와 도전 시트 위에 형성된 절연보호층;

   상기 도전 시트의 단부 부분과 상기 내부전극의 일단에 전기적으로 연결되는 외부전극; 및

   상기 도전 시트와 외부전극의 연결 부분을 포함하여 상기 외부전극 위에 형성되는 도금층을 포함하며,

   상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 도전 시트와 상기 절연체 기판을 균일하게 접착하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
5. 절연체 기판;

   상기 절연체 기판 위에 형성되는 내부전극;

   상기 내부전극의 단부 부분이 노출되도록 상기 절연체 기판 및 내부전극 위에 적층되고, 상기 내부전극과 연결된 적어도 하나 이상의 관통 홀을 갖는 열경화성 본딩 시트;

   상기 관통 홀을 개재하여 상기 내부전극과 상하 대응하도록 상기 열경화성 본딩 시트 위에 접합되는 도전 시트;

   상기 도전 시트의 단부 부분(end portion)이 노출되도록 상기 열경화성 본딩 시트와 도전 시트 위에 형성된 절연보호층;

   상기 도전 시트와 상기 내부전극 각각의 단부 부분에 전기적으로 연결되는 외부전극; 및

   상기 도전 시트와 외부전극 및 상기 내부전극과 외부전극의 연결 부분을 포함하여 상기 외부전극 위에 형성되는 도금층을 포함하며,

   상기 열경화성 본딩 시트는 등온 등수압 및 열처리에 의해 상기 도전 시트와 상기 절연체 기판을 균일하게 접착하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
6. 청구항 1 또는 3에 있어서,

   상기 열경화성 본딩 시트 내에 하나 이상의 상하 관통 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
7. 청구항 2 또는 4에 있어서,

   상기 내부전극은 도전체 시트로 형성되고, 상기 내부전극과 상기 절연체 기판 사이에는 열경화성 본딩 시트에 의한 접합층이 개재되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
8. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절연체 기판은 알루미나, 질화 알루미늄, 마그네시아 또는 저온 소성 세라믹(LTCC), 글라스 에폭시 중의 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
9. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열경화성 본딩 시트는 내열성 및 내화학성 에폭시 레진을 포함하는 절연체인 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
10. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 열경화성 본딩 시트는 자성체 세라믹, 반도체, 절연체 세라믹, 도전체 중 어느 하나 이상의 첨가물이 포함되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
11. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 칩 부품은 퓨즈, 인덕터, 정전기 보호소자 중 어느 하나에 적용되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩부품.
12. 청구항 2 또는 4에 있어서,

    상기 관통 홀에는 공기(Air), 자성체, 반도체, 절연체, 도전체 중 어느 하나 이상의 충진재가 충진되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩부품.
13. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도전 시트는 금속 호일 또는 금속 호일이 일체로 형성된 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate: 연성 동박 적층필름)인 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.
14. 청구항 2 또는 4에 있어서

    상기 내부전극은 금, 팔라듐, 백금, 은, 구리, 주석, 니켈, 망간, 알루미늄 및 이들 합금 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 칩 부품.

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