KR101292040B1 - Manufacturing method of low teperature co-fired ceramics substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 소결온도가 900℃ 이하인 복수의 저온동시소성세라믹스(LTCC) 시트를 제조하는 단계와, 소결온도가 1150℃ 이상인 하나 이상의 지지층 시트를 제조하는 단계와, 상기 복수의 LTCC 시트의 각 면에 전기회로패턴을 형성하는 단계와, 상기 전기회로패턴이 형성된 상기 복수의 LTCC 시트를 적층하여 서브 어셈블리를 형성하는 단계와, 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나 이상에 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하여 어셈블리를 형성하는 단계와, 상기 어셈블리를 900℃ 이하의 온도에서 소결하는 단계와, 소결된 상기 어셈블리로부터 이에 부착되어 있는 상기 하나 이상의 지지층 시트를 제거하는 단계를 포함하는 LTCC 기판의 제조방법을 개시한다.In the present invention, the step of manufacturing a plurality of low-temperature co-fired ceramic (LTCC) sheet having a sintering temperature of 900 ℃ or less, the step of manufacturing at least one support layer sheet having a sintering temperature of 1150 ℃ or more, and on each side of the plurality of LTCC sheet Forming an electric circuit pattern, stacking the plurality of LTCC sheets on which the electric circuit pattern is formed, to form a subassembly, and attaching the at least one support layer sheet to at least one of an upper surface and a lower surface of the subassembly; A method of making an LTCC substrate is provided that includes forming an assembly, sintering the assembly at a temperature of 900 ° C. or less, and removing the one or more support layer sheets attached thereto from the sintered assembly. .

Description

저온동시소성세라믹스 기판의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF LOW TEPERATURE CO-FIRED CERAMICS SUBSTRATE}Method for manufacturing low temperature simultaneous firing ceramic substrate {MANUFACTURING METHOD OF LOW TEPERATURE CO-FIRED CERAMICS SUBSTRATE}

본 발명은 저온동시소성세라믹스(LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics) 기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 편평도가 우수하고 가요성을 갖는 저온동시소성세라믹스 기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a low temperature co-fired ceramics (LTCC) substrate, and more particularly, to a method for manufacturing a low temperature co-fired ceramic substrate having excellent flatness and flexibility.

최근 이동통신장치 등을 포함한 전자 디바이스가 경박단소화되는 추세에 따라, 반도체 칩 등의 내부전자회로가 실장되는 패키지 역시 그 두께의 박층화가 요구된다. In recent years, as the electronic devices including mobile communication devices and the like become thin and short, packages having internal electronic circuits such as semiconductor chips are required to be thinner in thickness.

특히, 얇은 반도체 패키지의 경우 얇은 두께에도 불구하고 강도와 편평도뿐만 아니라 회로의 실장이 용이한 특성을 확보해야 한다. 통상의 패키지용 기판으로는 PCB 기판소재를 이용한 유기기반의 패키지와, 고온동시소성세라믹스(HTCC: High Temperature Co-fired Ceramics) 및 저온동시소성세라믹스(LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics)로 이루어진 세라믹스 기판의 패키지가 있다. 그러나, 박층의 패키지를 구현함에 있어서, 상기 유기기반의 PCB 소재를 이용한 패키지는 강도의 한계 등으로 사용이 불가능하며 또한 열전도도가 낮은 문제를 갖는다. 반면에, 반도체의 고주파수화 등에 따라 Ag 전극을 사용하여 회로와 세라믹스 기판을 저온에서 함께 소성가능한 저온동시소성세라믹스는 고주파수대에서 회로의 저항을 줄이면서도 강도가 높고 열전도도가 3W/mK 정도의 값을 가지므로 가장 유망한 소재라 할 것이다. In particular, in the case of a thin semiconductor package, in addition to the strength and flatness, it is necessary to secure the characteristics of easy circuit mounting. Conventional package substrates include organic based packages using PCB substrate materials, ceramics consisting of high temperature co-fired ceramics (HTCC) and low temperature co-fired ceramics (LTCC). There is a package of substrates. However, in the implementation of the thin package, the package using the organic-based PCB material is not available due to the limitation of strength, and also has a problem of low thermal conductivity. On the other hand, low temperature co-fired ceramics capable of firing circuits and ceramic substrates together at low temperatures using Ag electrodes due to high frequency semiconductors have high strength and high thermal conductivity of about 3 W / mK while reducing the resistance of the circuit at high frequencies. It will be called the most promising material.

이러한 저온동시소성 기술은 예를 들어 미국특허 제4,654,095호(1987. 3. 31 공고)에 개시된 바와 같이 먼저 저온에서 소성 가능한 세라믹스 조성을 이용하여 분체상태로 제조하고 이를 고분자 바인더와 함께 용제에 혼합하여 후막으로 테이프 캐스팅한다. 그리고, 이 후막 소재의 표면에는 적층을 위하여 각 층에서 적용되는 회로를 인쇄하고 층간의 전기적 연결을 위한 비아(via) 펀칭 및 충전 공정을 거쳐 설계된 층의 개수로 적층 및 절단함으로써 성형체 상태의 모듈로 제작된 후, 가소 및 소결의 열처리 공정을 거쳐 충분한 강도와 전기적 특성을 만족하는 세라믹스 모듈로 제조된다.Such low temperature co-firing technology, for example, as disclosed in U.S. Patent No. 4,654,095 (announced on March 31, 1987), is prepared in a powder state using a ceramic composition calcinable at low temperature, and then mixed with a polymer binder in a solvent to form a thick film. To tape. Then, the thick film material is printed on the surface of each layer for lamination, and is laminated and cut into a number of layers designed through via punching and filling processes for electrical connection between the layers. After the fabrication, the ceramic module is manufactured to satisfy the sufficient strength and electrical properties through heat treatment processes of calcination and sintering.

그러나, 이러한 저온동시소성세라믹스 기판은 전자부품의 소형화 집적화에 대응하기 위하여 적층 개수가 증가하고 층간 비아홀 개수도 급격히 증가하는 추세이지만, 세라믹스 공정의 필수적인 소성수축 과정에서 약 10% 이상의 선 수축을 나타내기 때문에, 기판의 두께가 얇아짐에 따라 다양한 회로가 형성된 상태에서 동시 소성할 경우 선 수축으로 인해 기판의 편평도를 유지하는 것이 쉽지 않아 복잡한 내부 회로의 단선 등의 불량이 다발한다. 더구나, 최근 추세에 따라 패키지용 기판이 대형화될수록 편평도를 유지하는 것은 더욱 힘들어진다. However, in order to cope with the miniaturization and integration of electronic components, such low temperature co-fired ceramic substrates tend to increase the number of stacked layers and the number of interlayer via holes, but they exhibit a line shrinkage of about 10% or more during the necessary plastic shrinkage of the ceramic process. Therefore, as the thickness of the substrate becomes thinner, when simultaneously firing in a state where various circuits are formed, it is not easy to maintain the flatness of the substrate due to the line shrinkage, so that defects such as disconnection of a complicated internal circuit occur frequently. Moreover, according to the recent trend, as the substrate for a package becomes larger, it becomes more difficult to maintain flatness.

그러므로, 대형 사이즈로 제작이 가능하고 편평도가 유지될 수 있는 기판의 제작은 장기적인 관점에서 패키지의 박층화와 저가격화를 선도할 수 있는 핵심기술로 된다. Therefore, fabrication of a substrate that can be manufactured in a large size and maintain flatness is a key technology that can lead to thinner packages and lower costs in the long term.

이에, 본 발명은 우수한 편평도 및 가요성을 가지며 대형 사이즈의 기판으로 사용가능한 저온동시소성세라믹스 기판의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention is to provide a method for producing a low temperature co-fired ceramic substrate having excellent flatness and flexibility and can be used as a substrate of a large size.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 저온동시소성세라믹스(LTCC) 기판의 제조방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:The method for manufacturing a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate according to the present invention for achieving the above object may include the following steps:

소결온도가 900℃ 이하인 복수의 LTCC 시트를 제조하는 단계;Preparing a plurality of LTCC sheets having a sintering temperature of 900 ° C. or less;

소결온도가 1150℃ 이상인 하나 이상의 지지층 시트를 제조하는 단계;Preparing at least one support layer sheet having a sintering temperature of at least 1150 ° C .;

상기 복수의 LTCC 시트의 각 면에 전기회로패턴을 형성하는 단계;Forming an electrical circuit pattern on each side of the plurality of LTCC sheets;

전기회로패턴이 형성된 상기 복수의 LTCC 시트를 적층하여 서브 어셈블리를 형성하는 단계;Stacking the plurality of LTCC sheets on which electric circuit patterns are formed to form a subassembly;

상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나 이상에 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하여 어셈블리를 형성하는 단계;Attaching the at least one support layer sheet to at least one of an upper surface and a lower surface of the subassembly to form an assembly;

상기 어셈블리를 900℃ 이하의 온도에서 소결하는 단계; 및Sintering the assembly at a temperature of 900 ° C. or less; And

소결된 상기 어셈블리로부터 부착되어 있는 상기 하나 이상의 지지층 시트를 제거하는 단계.Removing the at least one support layer sheet attached from the sintered assembly.

이때, 상기 지지층 시트는 고온동시소성세라믹스(HTCC: High Temperature Co-fired Ceramics), Al2O3, ZrO2, SiO2 및 뮬라이트(Mulite) 중의 하나 이상의 조성으로 될 수 있다.In this case, the support layer sheet may be made of one or more of high temperature co-fired ceramics (HTCC), Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 and mullite (Mulite).

그리고, 상기 하나 이상의 지지층 시트를 제거하는 단계는 초음파세척, 브러싱, 샌드블래스팅 및 비드블래스팅 중의 하나 이상으로 될 수 있다.The removing of the at least one support layer sheet may be at least one of ultrasonic cleaning, brushing, sand blasting, and bead blasting.

또한, 상기 어셈블리를 900℃ 이하의 온도에서 소결하는 단계는 상기 어셈블리에 압력을 인가하는 공정을 포함할 수 있고, 이러한 압력을 인가하는 공정은 냉정수압프레스(CIP: Cold Isostatic Press) 또는 온정수압프레스(HIP: Hot Isostatic Press)로 수행되거나 상기 어셈블리의 상면에 임의 무게를 갖는 개체를 올려놓고 수행될 수 있다.In addition, the step of sintering the assembly at a temperature of 900 ° C or less may include a step of applying a pressure to the assembly, the process of applying the pressure is a cold isostatic press (CIP: Cold Isostatic Press) or a warm water press (HIP: Hot Isostatic Press) or may be performed by placing an object having an arbitrary weight on the upper surface of the assembly.

또한, 상기 하나 이상의 지지층 시트를 제거하는 단계는 상기 지지층 시트를 제거한 후 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나 이상을 연마하는 공정을 포함할 수 있다.In addition, removing the at least one support layer sheet may include grinding one or more of the top and bottom surfaces of the subassembly after removing the support layer sheet.

또한, 상기 어셈블리를 형성하는 단계는 상기 서브 어셈블리의 두께가 300㎛ 이하일 경우는 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나에만 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하고, 상기 서브 어셈블리의 두께가 300㎛를 초과할 경우는 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 모두에 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착함이 좋다. 이때, 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나에만 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하는 경우에는 상기 하나 이상의 지지층 시트의 두께는 상기 서브 어셈블리 두께의 0.5배 이상으로 되고, 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 모두에 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하는 경우에는 상기 하나 이상의 지지층 시트의 두께는 상기 서브 어셈블리 두께의 0.2배 이상으로 됨이 좋다.In the forming of the assembly, when the thickness of the subassembly is 300 μm or less, the at least one support layer sheet may be attached to only one of the upper and lower surfaces of the subassembly, and the thickness of the subassembly may exceed 300 μm. In one case, the at least one support layer sheet may be attached to both the top and bottom surfaces of the subassembly. In this case, when the one or more support layer sheets are attached to only one of the top and bottom surfaces of the subassembly, the thickness of the one or more support layer sheets is not less than 0.5 times of the thickness of the subassembly, and on both the top and bottom surfaces of the subassembly. In the case of attaching the at least one support layer sheet, the thickness of the at least one support layer sheet may be at least 0.2 times the thickness of the subassembly.

이상과 같이 제조된 어셈블리로 되는 LTCC 기판은 50㎛ 이하의 편평도를 갖는다.The LTCC board | substrate which becomes the assembly manufactured as mentioned above has a flatness of 50 micrometers or less.

본 발명에 의해 제조되는 저온동시소성세라믹스(LTCC) 기판은 특히 50㎛ 이하의 우수한 편평도를 가지며, 또한 양호한 가요성을 가지므로, 대형 사이즈의 기판으로 매우 유망하다.Low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrates produced by the present invention are particularly promising as substrates of large size because they have an excellent flatness of 50 μm or less and also have good flexibility.

도 1a~1b는 본 발명의 바람직한 구현예들로서,
도 1a는 LTCC 기판의 일면에 지지층을 부착하는 단면지지구조도;
도 1b는 LTCC 기판의 양면에 지지층을 각각 부착하는 양면지지구조도.
도 2는 본 발명에 의한 LTCC 기판의 제조공정도를 설명하는 흐름도.
도 3a~3c는 본 발명에 의해 소성후 지지층이 제거된 LTCC 기판 표면의 전자현미경사진으로서,
도 3a 및 3b는 각각 글라스 함침층 단면 및 표면의 전자현미경사진;
도 3c는 지지층이 접합되지 아니한 LTCC 기판의 표면의 전자현미경사진.
도 4는 본 발명에 의한 제조방법으로 제조된 최종 LTCC 기판의 양단을 손으로 가압하여 휘게 한 상태의 사진.
1a to 1b are preferred embodiments of the present invention,
1A is a cross-sectional support structure diagram for attaching a support layer to one surface of an LTCC substrate;
1B is a double-sided support structure for attaching a support layer to both sides of an LTCC substrate, respectively.
2 is a flowchart illustrating a manufacturing process diagram of an LTCC substrate according to the present invention.
3a to 3c are electron micrographs of the surface of the LTCC substrate with the support layer removed after firing according to the present invention,
3A and 3B are electron micrographs of the glass impregnated layer cross section and surface, respectively;
3C is an electron micrograph of the surface of an LTCC substrate without supporting layer bonded thereto.
Figure 4 is a photograph of the state bent by pressing the both ends of the final LTCC substrate produced by the manufacturing method according to the present invention.

먼저, 여기서 "LTCC 기판"이라는 용어는 저온동시소성세라믹스(LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics) 기판을 가리킨다. 또한, 여기서 상기 "저온동시소성세라믹스"는 소결온도범위가 900℃ 이하인 해당 분야에서 공지된 모든 세라믹스를 가리킨다.First, the term "LTCC substrate" refers to a Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) substrate. In addition, the "low temperature simultaneous firing ceramics" refers to all ceramics known in the art having a sintering temperature range of 900 ° C. or less.

전술하였듯이, 기판의 박층화에 따라 대면적의 LTCC 기판의 편평도를 높이기 위해서는 소성시 기판의 수축에서 발생할 수 있는 기판 및 바닥면 간의 마찰력과, 기판 내에 포함된 회로와 세라믹 간의 수축률 차이를 최소화하는 것이 중요하다. 그러나, 근본적으로 이들 마찰력 및 수축률 차이를 줄이는 것은 한계가 있으므로, 박층의 대면적 기판제조에서 편평도를 유지하기가 매우 어렵다. As described above, in order to increase the flatness of a large-area LTCC substrate according to the thinning of the substrate, it is necessary to minimize the frictional force between the substrate and the bottom surface and the shrinkage difference between the circuit and the ceramic included in the substrate during firing. It is important. However, it is fundamentally difficult to reduce these frictional force and shrinkage difference, so it is very difficult to maintain flatness in the manufacture of large area substrates of thin layers.

이에 관하여, 본 발명자들은 LTCC 기판보다 상대적으로 소결온도가 높은 지지층을 LTCC 기판의 양면 또는 일면에 부착하여 소성하는 경우에는 LTCC의 소결온도범위인 900℃ 이하로 소성시 상기 지지층은 소성이 되지 아니하여 수축이 전혀 발생하지 않으므로 LTCC 기판의 마찰력 및 수축이 억제되어 기판의 편평도가 개선됨을 알아냈다. 특히, 본 발명자들은 두께 200㎛ 이하의 박층 LTCC 기판을 소성하는 경우, 상기 지지층을 LTCC 기판의 일면에만 부착한 것만으로도 x, y축 수축율이 0.2~1% 이하로 되고 50㎛ 이하의 양호한 편평도가 유지됨을 발견하였다.In this regard, the present inventors, when the support layer having a higher sintering temperature than the LTCC substrate is attached to both sides or one side of the LTCC substrate and fired, the support layer is not fired when firing at 900 ° C. or less, which is the sintering temperature range of the LTCC substrate. Since no shrinkage occurred, it was found that the frictional force and shrinkage of the LTCC substrate were suppressed, thereby improving the flatness of the substrate. In particular, when the present inventors fire a thin LTCC substrate having a thickness of 200 μm or less, the x and y axis shrinkage ratios are 0.2 to 1% or less, and a good flatness of 50 μm or less is achieved by only attaching the support layer to only one surface of the LTCC substrate. Was found to be maintained.

이러한 본 발명의 바람직한 구현예들을 도 1a~1b에 각각 나타낸다. 즉, 도 1a에서는 LTCC 기판(1)의 일면에 지지층(2)을 부착하는 단면지지구조를, 도 1b에서는 LTCC 기판(1)의 양면에 지지층(2', 2")을 각각 부착하는 양면지지구조를 도시한다. 상기 단면지지의 경우는 지지층(2)의 두께는 LTCC 기판(1) 두께의 0.5배 이상으로, 상기 양면지지의 경우는 지지층(2', 2")의 두께는 LTCC 기판(1) 두께의 0.2배 이상으로 됨이 좋다. 또한, 전술하였듯이 단면지지로 본 발명의 목적을 충분히 달성가능하지만, 일 실시예로서 LTCC 기판(1) 두께가 300㎛ 이하일 경우는 상기 단면지지로, 300㎛를 초과할 경우는 상기 양면지지로 수행될 수 있다.Preferred embodiments of this invention are shown in FIGS. 1A-1B, respectively. That is, in FIG. 1A, the cross-sectional support structure for attaching the support layer 2 to one surface of the LTCC substrate 1 is shown, and in FIG. 1B, the double-side support for attaching the support layers 2 'and 2 "to both surfaces of the LTCC substrate 1 is shown. In the cross-sectional support, the thickness of the support layer 2 is 0.5 times or more the thickness of the LTCC substrate 1, and in the case of the double-side support, the thickness of the support layers 2 'and 2 "is the LTCC substrate ( 1) It should be more than 0.2 times the thickness. In addition, as described above, the object of the present invention can be sufficiently achieved by the cross-sectional support, but as an example, when the thickness of the LTCC substrate 1 is 300 μm or less, the cross-sectional support is performed, and when the thickness exceeds 300 μm, the double-sided support is performed. Can be.

본 발명에 의하면, 이러한 지지층은 LTCC 기판의 소결온도보다 더 높은 소결온도를 갖는 조성으로 선택되고, 특히 1150℃이상의 소결온도를 갖는 조성으로 됨이 좋다. According to the present invention, such a support layer is selected as a composition having a sintering temperature higher than the sintering temperature of the LTCC substrate, and particularly preferably a composition having a sintering temperature of at least 1150 ° C.

또한, 전술하였듯이, 지지층은 소성이 되지 아니하므로, LTCC 동시소성이 완료된 이후 제거된다. 이러한 제거방법은 초음파세척, 브러싱, 샌드블래스팅, 비드블래스팅 등을 포함한 해당 분야에서 공지된 모든 방법으로 될 수 있다.In addition, as described above, since the support layer is not baked, it is removed after the LTCC cofiring is completed. Such a removal method may be any method known in the art including ultrasonic cleaning, brushing, sand blasting, bead blasting, and the like.

한편, 지지층과 LTCC 기판 간의 반응은 억제됨으로써 반응으로 인한 새로운 상이 생성되지 않아야 한다. 그러나, 소성시, LTCC 기판에는 액상인 글라스(glass)가 존재하는 반면에, 지지층은 소성되지 않아 분말상태로 있게 되므로, 상기 글라스 일부가 지지층 내부의 분말들 간에 흡수될 수 있다. On the other hand, the reaction between the support layer and the LTCC substrate should be suppressed so that no new phase due to the reaction should be produced. However, during firing, glass, which is a liquid, exists in the LTCC substrate, whereas the support layer is not fired and thus remains in a powder state, so that a part of the glass may be absorbed between the powders in the support layer.

이러한 현상의 전자현미경사진을 도 3a~3c에 나타낸다. 도 3a~3c는 본 발명에 의해 소성후 지지층이 제거된 LTCC 기판의 사진으로서, 도 3a 및 3b는 각각 글라스 함침층 단면 및 표면을, 도 3c는 지지층이 접합되지 아니한 LTCC 기판의 표면을 각각 나타낸다. Electron micrographs of this phenomenon are shown in Figs. 3A to 3C. 3A to 3C are photographs of the LTCC substrate from which the support layer is removed after firing according to the present invention, and FIGS. 3A and 3B show the glass impregnated layer cross section and the surface, respectively, and FIG. 3C shows the surface of the LTCC substrate to which the support layer is not bonded. .

도 3a 및 3b를 참조하면, 소성시 글라스 일부가 지지층 내부로 함침하여 지지층에 글라스가 흡수된 층("A")을 이미 형성하였음을 알 수 있다. 따라서, 글라스의 함침되는 깊이가 작을수록 좋은 지지층으로 기능할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 지지층은 글라스와 화학반응성이 없으면서도 글라스의 침윤성(wetting)이 낮은 소재로 됨이 좋으며, 예를 들어 소결온도가 900℃, 특히 1150℃ 이상의 HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics), Al2O3, ZrO2, SiO2, 뮬라이트(Mulite) 등을 포함할 수 있고 이들 중 선택된 LTCC 조성에 따라 실험적으로 침윤성이 가장 낮은 조성으로 선택될 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, it can be seen that a part of the glass is impregnated into the support layer during firing to form a layer (“A”) in which the glass is absorbed in the support layer. Therefore, the smaller the impregnated depth of the glass can function as a good support layer. That is, according to the present invention, the support layer may be made of a material having low wetting of the glass without chemical reaction with the glass. For example, the sintering temperature is 900 ° C, in particular, 1150 ° C or higher HTCC Ceramics), Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 , Mullite (Mulite), and the like, and among these may be selected as the composition with the lowest invasiveness experimentally according to the selected LTCC composition.

도 2는 본 발명에 의한 LTCC 기판의 제조공정도를 설명하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a manufacturing process diagram of an LTCC substrate according to the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 LTCC 기판 시트와 지지층 시트를 각각 제조한다(S201, S211). 이러한 시트들은 닥터블레이드 등 통상의 테이프캐스팅 방식으로 제조가능하며, 본 발명에서는 이러한 방식에 한정되지 아니한다.2, first, the LTCC substrate sheet and the support layer sheet are manufactured, respectively (S201 and S211). Such sheets may be manufactured by a conventional tape casting method such as a doctor blade, and the present invention is not limited thereto.

그리고, 상기 LTCC 기판 시트의 표면에 회로패턴을 인쇄하고(S202), 추후 적층될 각 기판층상의 각 회로패턴 간의 전기적 도통을 위한 비아(via) 및 전극을 형성한다(S203). 이러한 전극형성은 스퍼터링, 스크린인쇄 등을 포함한 통상의 방법으로 될 수 있고, 비아의 형성은 드릴링, 펀칭, 레이저 등을 포함한 통상의 방법으로 될 수 있다. 또한, 비아의 형성후, 그 가공 중에 발생하는 각종 오염과 이물질을 제거하기 위해 디버링(Deburring), 디스미어(Desmear) 공정 등을 수행할 수도 있다.Then, a circuit pattern is printed on the surface of the LTCC substrate sheet (S202), and vias and electrodes for electrical conduction between the circuit patterns on each substrate layer to be stacked later are formed (S203). Such electrode formation may be by conventional methods including sputtering, screen printing, etc., and the formation of vias may be by conventional methods including drilling, punching, laser, and the like. In addition, after the via is formed, a deburring, a desmear process, or the like may be performed to remove various contaminants and foreign matters generated during the processing.

그리고, 이렇게 형성된 복수의 LTCC 기판시트들을 정렬 및 적층하여 서브 어셈블리(sub assembly)를 완성하고(S204), 이 서브 어셈블리의 일면에 지지층 시트를 정렬 및 적층하거나(도 1a의 단면지지 방식) 또는 이 서브 어셈블리의 양면에 각각 지지층 시트를 정렬 및 부착함으로써(도 1b의 양면지지 방식) 어셈블리를 완성한다(S205). Then, the plurality of LTCC substrate sheets thus formed are aligned and stacked to complete a sub assembly (S204), and the supporting layer sheets are aligned and stacked on one surface of the sub assembly (cross-sectional support method of FIG. 1A) or the The assembly is completed by aligning and attaching the supporting layer sheets to both surfaces of the subassembly (double-sided supporting method of FIG. 1B), respectively (S205).

그리고, 상기 어셈블리를 900℃ 이하의 저온으로 소결(즉, 동시소결)한다(S206). 이때, 상기 소성은 해당 분야에 공지된 모든 소성방법으로 수행될 수 있다. 특히, 기판의 편평도를 더 향상시키기 위하여 상기 어셈블리에 압력을 가하며 소성할 수도 있고, 이를 위하여 냉정수압프레스(CIP: Cold Isostatic Press) 또는 온정수압프레스(HIP: Hot Isostatic Press)를 수행할 수 있고, 또는 상기 어셈블리에 임의 무게를 갖는 기판을 추가로 올려서 소성을 행할 수도 있다.Then, the assembly is sintered (ie co-sintered) at a low temperature of 900 ° C. or less (S206). In this case, the firing may be performed by any firing method known in the art. Particularly, in order to further improve the flatness of the substrate, the assembly may be pressurized and calcined, and for this, a cold isostatic press (CIP) or a hot isostatic press (HIP) may be performed. Alternatively, firing may be performed by further placing a substrate having an arbitrary weight on the assembly.

그리고, 소결되지 않은 지지층 시트를 제거하고(S207), 이에 부가하여 임의로 상기 소결된 LTCC 기판의 표면을 통상의 방법으로 연마할 수도 있다(S208).Then, the unsintered support layer sheet may be removed (S207), and in addition, the surface of the sintered LTCC substrate may optionally be polished by a conventional method (S208).

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하며 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 하술하는 실시예는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명은 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the examples described below are provided to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited only to the following examples.

실시예Example

CaO-Al2O3-SiO2를 주 조성으로 하는 LTCC 원료를 이용하여 톨루엔-에탄올 용매에 분산하고, 이에 PVB 바인더와 DBP가소제를 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리는 두께 약 120㎛으로 테이프캐스팅 장비를 이용하여 성형하여 LTCC 시트를 제조하였다. A slurry was prepared by dispersing in a toluene-ethanol solvent using an LTCC raw material having CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 as a main composition, and mixing PVB binder and DBP plasticizer. The slurry was molded to a thickness of about 120㎛ using a tape casting equipment to prepare a LTCC sheet.

지지층으로는 입경 약 1㎛의 알루미나 원료를 이용하여 상기 LTCC 시트의 제조방법과 동일하게 100㎛ 두께로 지지층 시트를 제조하였다. As the support layer, a support layer sheet having a thickness of 100 μm was prepared using the alumina raw material having a particle size of about 1 μm in the same manner as in the method of manufacturing the LTCC sheet.

그리고, 상기 LTCC 시트 상에 Ag 페이스트를 사용하여 스크린인쇄법으로 회로패턴을 인쇄하고 비아홀들을 펀칭으로 형성하여 10장의 LTCC 시트를 제조 및 적층하여 서브 어셈블리를 형성하였고, 이 서브 어셈블리의 일면에 상기 지지층 시트 5장(500㎛ 두께)을 부착하여 함께 압착하여 어셈블리를 형성하였다. 이 어셈블리를 600℃에서 충분히 베이크아웃(bakeout)하여 유기물을 제거한 후에 900℃에서 30분간 소결하였다. Subsequently, a circuit pattern was printed by screen printing using Ag paste on the LTCC sheet, and via holes were formed by punching to manufacture and stack 10 LTCC sheets, thereby forming a subassembly. Five sheets (500 μm thick) were attached and pressed together to form an assembly. The assembly was sufficiently baked out at 600 ° C. to remove organics and then sintered at 900 ° C. for 30 minutes.

그리고, 상기 소결된 어셈블리는 초음파 세척기를 이용하여 10분간 세척함으로써 상기 지지층을 제거하였으며, 최종 생산된 LTCC 기판의 두께는 80㎛이고, 편평도는 10×10㎟ 사이즈의 기판을 기준으로 50㎛ 이하였다. And, the sintered assembly was removed for 10 minutes by using an ultrasonic cleaner to remove the support layer, the thickness of the final produced LTCC substrate was 80㎛, the flatness was 50㎛ or less based on a 10 × 10 mm2 substrate .

도 4는 이러한 최종 LTCC 기판의 양단을 손으로 가압하여 휘게 한 상태의 사진이며 가요성(flexibility)이 우수함을 나타낸다.4 is a photograph of a state in which both ends of the final LTCC substrate is pressurized by hand and shows excellent flexibility.

이상, 상술된 본 발명의 구현예 및 실시예에 있어서, 조성분말의 평균입도, 분포 및 비표면적과 같은 분말특성과, 원료의 순도, 불순물 첨가량 및 열처리 조건에 따라 통상적인 오차범위 내에서 다소 변동이 있을 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 지극히 당연하다.In the above-described embodiments and examples of the present invention, the powder characteristics such as the average particle size, distribution and specific surface area of the composition powder, and the purity of the raw material, the amount of the impurity added, and the heat treatment conditions, It is quite natural for a person of ordinary skill in the field to have such a possibility.

아울러 본 발명의 바람직한 구현예 및 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , Changes, additions, and the like are to be regarded as falling within the scope of the claims.

1: LTCC 기판 2', 2": 지지층1: LTCC substrate 2 ', 2 ": support layer

Claims (11)

저온동시소성세라믹스(LTCC) 기판의 제조방법에 있어서,
소결온도가 900℃ 이하인 복수의 LTCC 시트를 제조하는 단계와;
소결온도가 1150℃ 이상인 하나 이상의 지지층 시트를 제조하는 단계와;
상기 복수의 LTCC 시트의 각 면에 전기회로패턴을 형성하는 단계와;
상기 전기회로패턴이 형성된 상기 복수의 LTCC 시트를 적층하여 서브 어셈블리를 형성하는 단계와;
상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나 이상에 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하여 어셈블리를 형성하되, 상기 서브 어셈블리의 두께가 300㎛ 이하일 경우는 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나에만 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하고, 상기 서브 어셈블리의 두께가 300㎛를 초과할 경우는 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 모두에 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하는 단계와;
상기 어셈블리를 900℃ 이하의 온도에서 소결하는 단계와;
소결된 상기 어셈블리로부터 이에 부착되어 있는 상기 하나 이상의 지지층 시트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
In the method of manufacturing a low temperature simultaneous firing ceramic (LTCC) substrate,
Preparing a plurality of LTCC sheets having a sintering temperature of 900 ° C. or less;
Preparing at least one support layer sheet having a sintering temperature of at least 1150 ° C .;
Forming an electrical circuit pattern on each side of the plurality of LTCC sheets;
Stacking the plurality of LTCC sheets on which the electric circuit patterns are formed to form a subassembly;
The at least one support layer sheet is attached to at least one of the top and bottom surfaces of the subassembly to form an assembly. When the thickness of the subassembly is 300 μm or less, the at least one support layer sheet is formed on only one of the top and bottom surfaces of the subassembly. Attaching the at least one support layer sheet to both the top and bottom surfaces of the subassembly when the thickness of the subassembly exceeds 300 µm;
Sintering the assembly at a temperature of 900 ° C. or less;
Removing the at least one support layer sheet attached thereto from the sintered assembly.
제1항에 있어서,
상기 지지층 시트는 고온동시소성세라믹스(HTCC: High Temperature Co-fired Ceramics), Al2O3, ZrO2, SiO2 및 뮬라이트(Mulite) 중의 하나 이상의 조성으로 되는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
The method of claim 1,
The support layer sheet is a method of manufacturing an LTCC substrate, characterized in that the composition of at least one of High Temperature Co-fired Ceramics (HTCC), Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 and Mullite (Mulite).
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 지지층 시트를 제거하는 단계는 초음파세척, 브러싱, 샌드블래스팅 및 비드블래스팅 중의 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
The method of claim 1,
Removing the at least one support layer sheet comprises at least one of ultrasonic cleaning, brushing, sandblasting and bead blasting.
제1항에 있어서,
상기 어셈블리를 900℃ 이하의 온도에서 소결하는 단계는 상기 어셈블리에 압력을 인가하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
The method of claim 1,
The step of sintering the assembly at a temperature of 900 ° C or less comprises the step of applying a pressure to the assembly.
제4항에 있어서,
상기 어셈블리에 압력을 인가하는 공정은 냉정수압프레스(CIP: Cold Isostatic Press) 또는 온정수압프레스(HIP: Hot Isostatic Press)로 수행되거나 상기 어셈블리의 상면에 임의 무게를 갖는 개체를 올려놓고 수행되는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The process of applying pressure to the assembly may be performed by a cold isostatic press (CIP) or a hot isostatic press (HIP) or by placing an object having an arbitrary weight on an upper surface of the assembly. Method for producing an LTCC substrate.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 지지층 시트를 제거하는 단계는 상기 지지층 시트를 제거한 후 상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나 이상을 연마하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
The method of claim 1,
Removing the at least one support layer sheet comprises removing at least one of the support layer sheet and polishing at least one of the top and bottom surfaces of the subassembly.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 중의 하나에만 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하는 경우에는 상기 하나 이상의 지지층 시트의 두께는 상기 서브 어셈블리 두께의 0.5배 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
The method of claim 1,
When the one or more support layer sheets are attached to only one of the top and bottom surfaces of the subassembly, the thickness of the at least one support layer sheet is 0.5 times or more of the thickness of the subassembly.
제1항에 있어서,
상기 서브 어셈블리의 상면 및 저면 모두에 상기 하나 이상의 지지층 시트를 부착하는 경우에는 상기 하나 이상의 지지층 시트의 두께는 상기 서브 어셈블리 두께의 0.2배 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
The method of claim 1,
When the one or more support layer sheets are attached to both the top and bottom surfaces of the subassembly, the thickness of the at least one support layer sheet is 0.2 times or more of the thickness of the subassembly.
제1항에 있어서,
상기 소결된 어셈블리는 50㎛ 이하의 편평도를 갖는 것을 특징으로 하는 LTCC 기판의 제조방법.
The method of claim 1,
And the sintered assembly has a flatness of 50 μm or less.
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KR20060099859A (en) * 2005-03-15 2006-09-20 삼성전기주식회사 Method for manufacturing ltcc substrate having minimized deimension change, and ltcc substrate thus obtained
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