KR101297579B1 - Manufacturing method of micro-patterned electrode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에의 접착력이 증가되고 배선의 전기저항이 감소된 미세패턴 전극의 제조방법을 개시하며, 이를 위하여 감광성 세라믹 기판을 노광 및 현상하여 이의 상면에 함몰된 소정 폭 및 깊이의 트렌치 채널을 형성하는 단계와, 상기 감광성 세라믹 기판의 상면 전체에 감광성 전극 페이스트를 도포 및 건조하는 단계와, 노광 및 현상하여 하부가 상기 트렌치 채널에 충전되고 상부가 상기 감광성 세라믹 기판상에 돌출된 전극패턴을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention discloses a method for manufacturing a micropattern electrode having increased adhesion to the substrate and reduced electrical resistance of the wiring. To this end, a photosensitive ceramic substrate is exposed and developed to provide a trench channel having a predetermined width and depth recessed in an upper surface thereof. Forming, applying and drying the photosensitive electrode paste over the entire upper surface of the photosensitive ceramic substrate, and exposing and developing the electrode pattern, the lower part of which is filled in the trench channel and the upper part of which protrudes on the photosensitive ceramic substrate. It includes a step.

Description

미세패턴 전극의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF MICRO-PATTERNED ELECTRODE}Manufacturing Method of Fine Pattern Electrode {MANUFACTURING METHOD OF MICRO-PATTERNED ELECTRODE}

본 발명은 미세패턴 전극의 제조방법에 관한 것으로, 특히 기판에의 접착력이 증가되고 배선의 전기저항이 감소된 미세패턴 전극의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a micropattern electrode, and more particularly, to a method of manufacturing a micropattern electrode in which the adhesion to the substrate is increased and the electrical resistance of the wiring is reduced.

최근 디지털 컨버전스 및 유비쿼터스용 차세대 휴대용 정보통신기기에 적용가능한 고집적 세라믹 다층집적화모듈의 제작을 위하여 3차원 미세회로를 적용한 세라믹 집적화 모듈의 수요가 크게 증가하고 있다.Recently, the demand for ceramic integrated modules using three-dimensional microcircuits has increased significantly for the fabrication of highly integrated ceramic multilayer integrated modules that can be applied to the next generation of portable information communication devices for digital convergence and ubiquitous.

이러한 3차원 집적화 모듈의 미세회로 구현은 후막 페이스트를 이용하는 종래 스크린 인쇄법으로는 달성되기 어렵다. 일반적으로 스크린 인쇄법에 의하면 패턴 해상도가 대체로 100㎛ 정도에 불과하다. 다만 캘린더 형이나 식각 메쉬를 적용하는 경우에는 50~70㎛ 정도까지도 구현가능하다는 보고가 있으나 이 경우 실제 얻는 막이 거칠고 형성되는 패턴의 에지(edge)가 선명하지 않아 활용이 어렵다.The microcircuit implementation of such a three-dimensional integrated module is difficult to achieve by the conventional screen printing method using a thick film paste. In general, the screen printing method has a pattern resolution of about 100 μm. However, when the calendar type or etching mesh is applied, there is a report that it can be implemented up to about 50 ~ 70㎛, but in this case, the obtained film is rough and the edge of the formed pattern is not clear, so it is difficult to utilize.

이를 해결하기 위하여, 감광특성을 갖는 여러 금속 페이스트 및 세라믹 페이스트의 조성물질과 이를 이용해 직접 사진식각하는 방법이 제시되고 있다. 일 예를 들면, 일본 공개특허공보 평5-287221호(1993. 11. 2 공개)나 평8-227153호(1996. 9. 3 공개)에서는 포토레지스트 층에 의한 간접식각이 아니라 전극분말 및 감광성 유기물을 포함하는 감광성 도전 페이스트를 기판상에 도포하여 이를 노광 및 현상함으로써 미세패턴을 형성하는 기술을 개시한다.In order to solve this problem, compositions of various metal pastes and ceramic pastes having photosensitivity and a method of directly photographing etching using the same have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-287221 (published on November 2, 1993) or 8-227153 (published on September 3, 1996) discloses electrode powder and photosensitive properties, not indirect etching by a photoresist layer. Disclosed is a technique of forming a fine pattern by applying a photosensitive conductive paste containing an organic material on a substrate and exposing and developing the same.

도 1a~1d는 이러한 감광성 도전 페이스트를 사용하여 미세패턴전극을 형성하는 종래의 방법을 도시한다.1A to 1D show a conventional method of forming a fine pattern electrode using such a photosensitive conductive paste.

도 1a~1d를 참조하면, 먼저 기판(1) 상에 은(Ag)이나 구리(Cu) 등의 금속분말과 감광성 유기물을 포함하는 감광성 도전 페이스트(2)를 도포한 후 건조한다(도 1a~1b). 그리고, 자외선(UV) 광원(4)을 패턴 마스크(3)를 통해 조사하여 상기 감광성 도전 페이스트(2)를 노광하여 노광 부위에 함유된 모노머를 광중합 반응으로 경화시킨다(도 1c). 이후, 현상 및 식각하여 미세패턴전극(5)을 형성한다(도 1d).1A to 1D, first, a photosensitive conductive paste 2 containing a metal powder such as silver (Ag) or copper (Cu) and a photosensitive organic material is applied onto a substrate 1 and then dried (FIGS. 1A to 1C). 1b). Then, the ultraviolet (UV) light source 4 is irradiated through the pattern mask 3 to expose the photosensitive conductive paste 2 to cure the monomer contained in the exposed portion by the photopolymerization reaction (FIG. 1C). Thereafter, the micro pattern electrode 5 is formed by developing and etching (FIG. 1D).

그런데, 이렇게 형성된 미세패턴전극(5)은 그 선폭이 통상의 50㎛ 이상일 경우에는 현상 또는 열처리 시 전극패턴의 들뜸 내지는 박리 현상 등의 불량은 적지만, 선폭이 50㎛ 이하일 경우에는 도 2a에 도시하듯이 하부가 언더컷(undercut)된 전극패턴(5')이라든지, 또는 도 2b에 도시하듯이 기판(1)과의 접착력 부족으로 박리된 전극패턴(5")과 같은 불량이 발생한다. By the way, the fine pattern electrode 5 formed as described above is shown in FIG. 2A when the line width is more than 50 μm or more, but the defects such as lifting or peeling of the electrode pattern during development or heat treatment are small. As shown in FIG. 2B, defects such as an undercut electrode pattern 5 ′ or an electrode pattern 5 ″ peeled off due to lack of adhesion to the substrate 1 occur as shown in FIG. 2B.

뿐만 아니라, 통상의 후막공정으로 제조되는 전극패턴의 두께는 10㎛ 내외이나 소결후에는 일반적으로 5~8㎛ 정도까지 축소된다. 이에 따라 전극패턴의 선저항이 증가하며, 이로 인해 특히 패턴의 선폭이 50㎛ 이하로 미세할 경우에는 패키지 시스템의 회로 파라미터 제어에 큰 장애로 된다. 따라서, 전극패턴에서의 선저항의 증가를 줄이기 위하여 형성되는 전극패턴의 두께를 증가시키는 방법이 시도되고 있지만, 이와 같이 동일한 선폭에서 전극 두께만 증가할 경우 현상된 전극패턴의 열처리 전후의 선폭 수축율이 커져서 오히려 패턴이 기판으로부터 박리될 확률이 더욱 커지게 된다.In addition, the thickness of the electrode pattern manufactured by the conventional thick film process is reduced to about 5 ~ 8㎛ generally after the sintering of about 10㎛. As a result, the line resistance of the electrode pattern is increased, which causes a great obstacle to circuit parameter control of the package system, particularly when the line width of the pattern is fine to 50 μm or less. Therefore, a method of increasing the thickness of the electrode pattern formed to reduce the increase in the line resistance in the electrode pattern has been attempted. However, if only the electrode thickness is increased at the same line width, the shrinkage of the line width before and after heat treatment of the developed electrode pattern is increased. It becomes larger so that the probability of the pattern peeling off from the substrate becomes greater.

이러한 종래의 문제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 기판에의 접착력이 증가되고 배선의 전기저항이 감소된 미세패턴 전극의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve these conventional problems, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a fine pattern electrode in which the adhesion to the substrate is increased and the electrical resistance of the wiring is reduced.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 의한 미세패턴 전극의 제조방법은 다음 단계들을 포함할 수 있다:The method of manufacturing a micropattern electrode according to an aspect of the present invention for achieving this object may include the following steps:

- 감광성 세라믹 기판을 노광 및 현상하여 이의 상면에 함몰된 소정 폭 및 깊이의 트렌치 채널을 형성하는 단계와;Exposing and developing the photosensitive ceramic substrate to form trench channels of a predetermined width and depth recessed in an upper surface thereof;

- 상기 감광성 세라믹 기판의 상면 전체에 감광성 전극 페이스트를 도포 및 건조하는 단계와;Applying and drying the photosensitive electrode paste over the entire upper surface of the photosensitive ceramic substrate;

- 노광 및 현상하여 하부가 상기 트렌치 채널에 충전되고 상부가 상기 감광성 세라믹 기판상에 돌출된 전극패턴을 형성하는 단계.Exposing and developing to form an electrode pattern with a lower portion filled in the trench channel and an upper portion protruding on the photosensitive ceramic substrate.

이때, 상기 돌출된 전극패턴 상부의 최대폭은 상기 충전된 전극패턴 하부의 최대폭 이상으로 될 수 있다. 또는, 상기 트렌치 채널은 언더컷되고 이에 충전된 상기 전극패턴 하부의 최대폭은 상기 돌출된 전극패턴 상부의 최대폭 이상으로 될 수 있다. In this case, the maximum width of the upper portion of the protruding electrode pattern may be greater than or equal to the maximum width of the lower portion of the charged electrode pattern. Alternatively, the trench channel may be undercut and the maximum width of the lower portion of the electrode pattern filled therein may be greater than or equal to the maximum width of the upper portion of the protruding electrode pattern.

또한, 상기 돌출된 전극패턴 상부와 상기 충전된 전극패턴 하부의 두께 비율은 1:1 내지 1:3으로 됨이 바람직하다.In addition, the thickness ratio of the upper portion of the protruding electrode pattern and the lower portion of the charged electrode pattern is preferably 1: 1 to 1: 3.

또한, 상기 감광성 세라믹 기판은 감광성 유기물과 소결온도가 800~900℃ 범위의 저온동시소성 세라믹스(LTCC)를 포함하는 조성물로 될 수 있고, 예로서 [글라스(glass)＋알루미나(Al2O3) 필러(filler)], [글라스＋코디어라이트(cordierite: 2MgO-2Al2O3-5SiO2) 필러] 및 비정질 코디어라이트(MgO-CaO-2Al2O3-5SiO2)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 될 수 있다. 이때, 상기 감광성 유기물은 바인더 폴리머, 감광성 모노머, 광 개시제, 분산제 및 침강방지제를 포함할 수 있다.In addition, the photosensitive ceramic substrate may be a composition including a photosensitive organic material and low temperature co-fired ceramics (LTCC) in the sintering temperature range of 800 ~ 900 ℃, for example [glass + alumina (Al 2 O 3 ) Filler], [glass + cordierite (cordierite: 2MgO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 filler)] and amorphous cordierite (MgO-CaO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) It can be more than one. In this case, the photosensitive organic material may include a binder polymer, a photosensitive monomer, a photoinitiator, a dispersant, and an antisettling agent.

또한, 상기 감광성 전극 페이스트는 감광성 유기물 조성과 전도성 금속분말을 포함할 수 있다. 이때, 상기 감광성 유기물은 바인더 폴리머, 감광성 모노머, 광 개시제, 분산제 및 침강방지제를 포함하고, 상기 전도성 금속분말은 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 및 Ag/Pd 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 될 수 있다.In addition, the photosensitive electrode paste may include a photosensitive organic composition and a conductive metal powder. In this case, the photosensitive organic material includes a binder polymer, a photosensitive monomer, a photoinitiator, a dispersant, and a sedimentation inhibitor, and the conductive metal powder is composed of silver (Ag), copper (Cu), palladium (Pd), and Ag / Pd alloy. It may be one or more selected from.

또한, 상기 감광성 세라믹 기판은 상기 기판 조성물로 되는 시트를 하나 이상 적층하여 형성될 수 있다.In addition, the photosensitive ceramic substrate may be formed by stacking one or more sheets of the substrate composition.

또한, 상기 감광성 전극 페이스트는 스크린 인쇄 및 스핀코팅 중의 하나 이상으로 도포될 수 있다.In addition, the photosensitive electrode paste may be applied by one or more of screen printing and spin coating.

본 발명에 의하면, 미세패턴 전극의 제조방법에 있어서 트렌치 채널을 형성하고 이 내부 및 상부에 일정 두께로 전극패턴을 형성함으로써 기판에의 접착력이 증가되고 배선의 전기저항이 감소되므로 매우 유리하다.According to the present invention, it is very advantageous in forming a trench channel in the method of manufacturing a fine pattern electrode and forming an electrode pattern with a predetermined thickness therein and on the upper side, since the adhesion to the substrate is increased and the electrical resistance of the wiring is reduced.

도 1a~1d는 종래 방법에 의해 감광성 도전 페이스트를 사용하여 미세패턴전극을 형성하는 각 제조공정.
도 2a는 패턴 하부가 언더컷된 전극패턴의 단면도.
도 2b는 기판으로부터 박리된 전극패턴의 단면도.
도 3a~3e는 본 발명의 일 구현예에 의한 미세패턴 전극의 각 제조공정.
도 4a~4b는 본 발명의 다른 일 구현예에 의한 도 3e보다 개선된 구조의 전극패턴의 단면도.1A to 1D are manufacturing steps for forming a fine pattern electrode using a photosensitive conductive paste by a conventional method.
2A is a cross-sectional view of an electrode pattern with a pattern undercut.
2B is a cross-sectional view of the electrode pattern peeled from the substrate.
3a to 3e is a manufacturing process of each fine pattern electrode according to an embodiment of the present invention.
4A to 4B are cross-sectional views of electrode patterns having an improved structure than FIG. 3E according to another embodiment of the present invention.

본 발명에서는 미세패턴 전극을 제조함에 있어서 기판표면에 소정 깊이 트렌치 구조의 채널을 만들고 이 채널 내 및 이의 상부에 걸쳐 전극을 형성함으로써 형성된 전극패턴과 기판 간의 접착력을 증가시키고 또한 배선의 전기저항을 감소시킨다.In the present invention, in forming a fine pattern electrode, by forming a channel having a predetermined depth trench structure on the surface of the substrate and forming an electrode in and over the channel, the adhesion between the formed electrode pattern and the substrate is increased and the electrical resistance of the wiring is reduced. Let's do it.

본 발명에 있어서, 사용되는 상기 기판은 일반적인 세라믹 기판, 미소결 세라믹 기판, 감광성 세라믹 페이스트 또는 테이프로 되는 감광성 세라믹 기판으로 될 수 있으며, 특히 상기 감광성 세라믹 페이스트 또는 테이프는 감광성 유기물 조성과 소결온도가 800~900℃ 범위의 저온동시소성 세라믹(Low Temperature Co-Fired Ceramics: LTCC) 조성물이 혼합되어 형성됨으로써 추후 전극패턴과 동시소결할 수 있도록 함이 바람직하다. 또한, 상기 감광성 유기물 조성과 상기 LTCC 조성의 중량비는 30:70~80:20, 바람직하게는 40:60~70:30으로 된다. In the present invention, the substrate used may be a photosensitive ceramic substrate made of a general ceramic substrate, a green ceramic substrate, a photosensitive ceramic paste or a tape, and in particular, the photosensitive ceramic paste or tape has a photosensitive organic composition and a sintering temperature of 800. Low Temperature Co-Fired Ceramics (LTCC) composition in the range of ~ 900 ℃ is preferably formed by mixing so that it can be co-sintered later with the electrode pattern. In addition, the weight ratio of the photosensitive organic compound composition and the LTCC composition is 30:70 to 80:20, preferably 40:60 to 70:30.

상기 감광성 유기물 조성은 바인더 폴리머(binder polymer), 유기 용매(organic solvent), 감광성 모노머(photosensitive monomer), 광개시제(photoinitiator), 분산제(dispersant) 및 침강방지제(anti-setting agent)를 포함하여 구성됨이 바람직하다. The photosensitive organic material composition may include a binder polymer, an organic solvent, a photosensitive monomer, a photoinitiator, a dispersant, and an anti-setting agent. Do.

이때, 상기 바인더 폴리머는 전이온도(Tg)가 80℃인 아크릴계 수지와 123℃인 아크릴계 수지를 그 중량비가 1:1 내지 1:3, 바람직하기로는 1:3으로 되도록 혼합하여 제조될 수 있으며, 상기 바인더 폴리머의 양은 상기 전체 감광성 유기물 총량의 30-50wt%로 됨이 바람직하다. 또한, 상기 전이온도(Tg)가 80℃인 아크릴계 수지는 예를 들어 PB-2648RD(Mitsubishi Rayon사)를, 상기 전이온도(Tg)가 123℃인 아크릴계 수지는 예를 들어 PB-2656RD(Mitsubishi Rayon사)를 사용할 수 있다. At this time, the binder polymer may be prepared by mixing an acrylic resin having a transition temperature (T g ) of 80 ° C. and an acrylic resin having a temperature of 123 ° C. in a weight ratio of 1: 1 to 1: 3, preferably 1: 3. The amount of the binder polymer is preferably 30-50 wt% of the total amount of the photosensitive organic material. Further, the acrylic resin having a transition temperature T g of 80 ° C. is, for example, PB-2648RD (Mitsubishi Rayon), and the acrylic resin having a transition temperature T g of 123 ° C. is, for example, PB-2656RD ( Mitsubishi Rayon) can be used.

또한, 상기 유기 용매로서는 γ-Butyrolactone(C4H6O2), 모노머로서는 Triphenylamine(C18H15N: 예를 들어 TPA 330(Nippon Kayaku사))를 사용함이 바람직하며, 광개시제로서는 예를 들어 IRACURE 369(Ciba Specialty Chemical사), 분산제로서는 예를 들어 Nopco 092(Sun Nopco사), 침강방지제로서는 예를 들어 Flownon SP-1000(Kyoeisha Chemical사)를 사용할 수 있다. 이때, 상기 모노머는 상기 전체 감광성 유기물 총량의 20-35wt%, 상기 광개시제는 상기 전체 감광성 유기물 총량의 5-10wt%, 상기 분산제는 상기 전체 감광성 유기물 총량의 1-5wt%, 상기 침강방지제는 상기 전체 감광성 유기물 총량의 0.5-5wt%로 됨이 바람직하다. In addition, it is preferable to use γ-Butyrolactone (C 4 H 6 O 2 ) as the organic solvent and triphenylamine (C 18 H 15 N: for example, TPA 330 (Nippon Kayaku Co.)) as the monomer, and for example, as a photoinitiator, As IRACURE 369 (Ciba Specialty Chemical Co., Ltd.), a dispersing agent, Nopco 092 (Sun Nopco Co., Ltd.), and a sedimentation inhibitor, for example, Flownon SP-1000 (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) can be used. In this case, the monomer is 20-35wt% of the total amount of the total photosensitive organic material, the photoinitiator is 5-10wt% of the total amount of the total photosensitive organic material, the dispersant is 1-5wt% of the total amount of the total photosensitive organic material, the antisettling agent is the total Preferably, the total amount of the photosensitive organic substance is 0.5-5 wt%.

또한, 상기 감광성 유기물 조성에는 UV 흡수를 높이고 유기물의 굴절율을 상승시키기 위하여 Benzotriazole(BT: C6H5N3)을 소량 첨가할 수도 있다.In addition, a small amount of Benzotriazole (BT: C 6 H 5 N 3 ) may be added to the photosensitive organic compound in order to increase UV absorption and increase the refractive index of the organic material.

또한, 상기 LTCC 조성으로서는 [글라스(glass)＋알루미나(Al2O3) 필러(filler)], [글라스＋코디어라이트(cordierite: 2MgO-2Al2O3-5SiO2) 필러] 등의 복합계(composite) LTCC, 비정질 코디어라이트 조성물 (MgO-CaO-2Al2O3-5SiO2)의 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 이때, 상기 LTCC의 평균입도는 0.5-3.0㎛ 범위로 됨이 바람직하다.Further, as the LTCC composition, a composite system such as [glass + alumina (Al 2 O 3 ) filler], [glass + cordierite: 2MgO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) filler, etc. (composite) At least one of LTCC, an amorphous cordierite composition (MgO-CaO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) may be used. At this time, the average particle size of the LTCC is preferably in the range of 0.5-3.0㎛.

이때, 상기 복합계 LTCC에 사용되는 상기 알루미나 조성의 유전특성은 유전율(dielectric constant:εr)이 대략 7.5-7.8, 유전손실(tanδ)이 대략 0.0025-0.0033, 열팽창계수(Thermal Coefficient of Expansion: TCE)가 대략 5.4-5.6 ppm/℃이다. 또한, 상기 복합계 LTCC에 사용되는 상기 코디어라이트 조성(2MgO-2Al2O3-5SiO2)은 순수 코디어라이트 결정질 조성으로서 1200℃ 이상의 고온에서 완전한 결정상을 나타내며, 그 유전율(εr)은 약 4.2, 유전손실(tanδ)은 약 0.0015(@100kHz), 열팽창계수(TCE)는 약 2.83 ppm/℃이다. 이때, 상기 복합계 LTCC 조성에 사용되는 글라스 분말은 유전율(εr)이 약 4, 유전손실(tanδ)이 약 0.0015, 열팽창계수(TCE)가 약 4.2 ppm/℃이고, 유리전이온도(Tg)는 대략 350-430℃이며 연화점은 대략 650-680℃이다. 따라서, 상기 글라스를 포함하는 복합계 LTCC는 저온소성이 가능해지며, 특히 상기 [글라스＋코디어라이트 필러] 조성의 경우는 유리전이온도(Tg)가 650-820℃까지 저하될 수 있어 우수한 유전특성을 지니면서도 저온소성이 가능해진다. 이때, 그 굴절율은 2.5 이하, 바람직하게는 1.5-2.0이다. In this case, the dielectric properties of the alumina composition used in the composite LTCC are dielectric constant (ε r ) of about 7.5-7.8, dielectric loss (tanδ) of about 0.0025-0.0033, and thermal coefficient of expansion (TCE). ) Is approximately 5.4-5.6 ppm / ° C. In addition, the cordierite composition (2MgO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) used in the composite LTCC is a pure cordierite crystalline composition and shows a complete crystal phase at a high temperature of 1200 ° C. or higher, and its dielectric constant (ε r ) is About 4.2, dielectric loss (tanδ) is about 0.0015 (@ 100 kHz), and coefficient of thermal expansion (TCE) is about 2.83 ppm / ° C. In this case, the glass powder used in the composite LTCC composition has a dielectric constant (ε r ) of about 4, a dielectric loss (tanδ) of about 0.0015, a thermal expansion coefficient (TCE) of about 4.2 ppm / ° C, and a glass transition temperature (T g). ) Is approximately 350-430 ° C and the softening point is approximately 650-680 ° C. Therefore, the composite LTCC including the glass is capable of low-temperature firing, and in particular, in the case of the [glass + cordierite filler] composition, the glass transition temperature (T g ) may be lowered to 650-820 ° C., resulting in excellent dielectric properties. It is possible to have low temperature firing while having characteristics. At this time, the refractive index is 2.5 or less, Preferably it is 1.5-2.0.

또한, 상기 비정질 코디어라이트 조성물(MgO-CaO-2Al2O3-5SiO2)은 그 유리전이온도(Tg)가 675-810℃이므로 저온소성이 가능하다. 따라서, 이 조성물은 800-850℃에서 2시간 유지시 소결될 수 있다. 그 유전율(εr)은 약 6.7, 유전손실(tanδ)은 대략 1.4x10-3(@1MHz), 열팽창계수(TCE)는 약 5.3 ppm/℃이다. 또한, 상기 비정질 코디어라이트 조성물의 평균 입도는 1.8-2.8㎛이며, 미세패턴을 얻기 위한 감광성 식각공정에서 50㎛이하의 해상도를 얻기 위해서는 평균 입경이 2.5㎛, D90은 가능한 10㎛이하, 바람직하게는 5㎛ 이하로 되어야 한다. 특히, 상기 비정질 코디어라이트 조성물 분말은 굴절율이 1.5-1.7, 바람직하게는 약 1.65로서 기존의 복합계 LTCC에 비해 매우 낮아 페이스트에 사용된 유기물과의 굴절율차가 아주 작다.In addition, the amorphous cordierite composition (MgO-CaO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) has a glass transition temperature (T g ) of 675-810 ° C., thus enabling low temperature firing. Thus, the composition can be sintered at 2 hours holding at 800-850 ° C. The dielectric constant (ε r ) is about 6.7, the dielectric loss (tanδ) is about 1.4x10 -3 (@ 1 MHz), and the coefficient of thermal expansion (TCE) is about 5.3 ppm / ° C. In addition, the average particle size of the amorphous cordierite composition is 1.8-2.8㎛, in order to obtain a resolution of 50㎛ or less in the photosensitive etching process to obtain a fine pattern, the average particle diameter is 2.5㎛, D 90 is 10㎛ or less possible, preferably Preferably less than 5 μm. In particular, the amorphous cordierite composition powder has a refractive index of 1.5-1.7, preferably about 1.65, which is very low compared to the conventional composite LTCC, and has a very small refractive index difference with the organic material used in the paste.

도 3a~3e는 본 발명의 일 구현예에 의한 미세패턴 전극의 제조방법을 도시한다.3a to 3e illustrate a method of manufacturing a fine pattern electrode according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 구현예에서는 전술하였듯이 감광성 세라믹 페이스트 또는 테이프로 되는 감광성 세라믹 기판(100)을 사용한다(도 3a). 상기 감광성 세라믹 테이프의 경우, 닥터 블레이드(doctor blade) 등으로 제조된 시트를 하나 이상 연속 적층하여 상기 기판(100)을 형성한다. 또한, 상기 감광성 세라믹 페이스트 또는 테이프는 감광성 유기물 조성과 소결온도가 800~900℃ 범위의 저온동시소성 세라믹(LTCC) 조성물이 혼합되어 형성되며, 그 함유조성은 전술한 바와 같다.First, in this embodiment, as described above, the photosensitive ceramic substrate 100 made of the photosensitive ceramic paste or tape is used (FIG. 3A). In the case of the photosensitive ceramic tape, the substrate 100 is formed by successively stacking one or more sheets made of a doctor blade or the like. In addition, the photosensitive ceramic paste or tape is formed by mixing a low temperature co-fired ceramic (LTCC) composition having a photosensitive organic composition and a sintering temperature of 800 ~ 900 ℃ range, the composition is as described above.

그리고, 포토 마스크(102)를 통하여 감광성 세라믹 기판(100)에 UV광(102)을 조사하여 노광 및 현상함으로써 본 구현예의 특징적인 트렌치 채널(103)을 형성한다(도 3b~3c). 이때, 형성된 트렌치 채널(103)의 폭은 이후 형성될 미세패턴 전극(107)의 폭 이하로 됨이 바람직하고, 트렌치 채널(103)의 깊이(103d 또는 107d)는 미세패턴 전극(107)의 상부노출부분 두께(107d')의 1~3배 정도로 됨이 바람직하다.Then, the photosensitive ceramic substrate 100 is irradiated with UV light 102 through the photo mask 102 to be exposed and developed to form a trench channel 103 characteristic of the present embodiment (FIGS. 3B to 3C). At this time, the width of the formed trench channel 103 is preferably equal to or less than the width of the fine pattern electrode 107 to be formed later, and the depth 103d or 107d of the trench channel 103 is the upper portion of the fine pattern electrode 107. It is preferable to be about 1 to 3 times the exposed portion thickness 107d '.

그리고, 상기 형성된 트렌치 채널(103)을 포함한 기판(100)의 전면부에 은(Ag)을 포함하는 감광성 전극 페이스트를 스크린 인쇄법 또는 스핀코팅법으로 도포 및 건조한다(도 3d). 이때, 상기 감광성 전극 페이스트는 감광성 유기물 조성과, 기능성 무기물로서 전도성 금속분말을 혼합하여 제공될 수 있다. 상기 전도성 금속분말로는 은(Ag)을 일 예로 들 수 있으며, 본 구현예는 물론 이에 한정되지 아니하고 이외에도 구리(Cu), 팔라듐(Pd), Ag/Pd 합금 등 통상의 전극재료들 및 이의 조합을 모두 포함할 수 있다. 특히, 은(Ag) 분말의 경우, 순도＞99.9%, 평균입경이 D50＝1.0-1.8㎛, D90≤2.0㎛로 됨이 바람직하고, 그 양은 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 75-90wt%로 됨이 바람직하며, 76-89wt%로 됨이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 감광성 유기물 조성은 전술한 바와 같은 바인더 폴리머, 유기 용매, 감광성 모노머, 광개시제, 분산제 및 침강방지제를 포함할 수 있다.Then, the photosensitive electrode paste containing silver (Ag) is applied to the front surface of the substrate 100 including the formed trench channel 103 by the screen printing method or the spin coating method (FIG. 3D). In this case, the photosensitive electrode paste may be provided by mixing a photosensitive organic composition and a conductive metal powder as a functional inorganic material. The conductive metal powder may include silver (Ag) as an example, and the present embodiment is not limited thereto, and in addition to the conventional electrode materials such as copper (Cu), palladium (Pd), Ag / Pd alloy, and combinations thereof It may include. In particular, in the case of silver (Ag) powder, it is preferable that the purity> 99.9%, the average particle diameter be D 50 = 1.0-1.8 µm, D 90 ≤ 2.0 µm, and the amount is 75-90wt% of the total amount of the photosensitive electrode paste. Preferably, 76-89wt%. In addition, the photosensitive organic composition may include a binder polymer, an organic solvent, a photosensitive monomer, a photoinitiator, a dispersant, and an antisettling agent as described above.

그리고, 마찬가지로 포토 마스크(105)를 통하여 UV광(106)을 조사하여 노광 및 현상함으로써 최종 미세패턴 전극(107)을 형성한다(도 3e). 이러한 전극패턴(107)은 그 일부가 기판(100) 내부로 함몰됨으로써 기판(100)과의 접착강도가 증대되고, 또한 그 전극두께가 커져 전극패턴(107)을 포함한 회로배선(미도시)의 전기저항이 감소되어 유리하다.Similarly, the final fine pattern electrode 107 is formed by irradiating and developing the UV light 106 through the photo mask 105 (FIG. 3E). Since the electrode pattern 107 is partially recessed into the substrate 100, the adhesive strength with the substrate 100 is increased, and the electrode thickness thereof is increased so that the electrode pattern 107 of the circuit pattern (not shown) including the electrode pattern 107 is increased. It is advantageous that the electrical resistance is reduced.

도 4a~4b는 본 발명의 다른 일 구현예에 의한 도 3e보다 개선된 구조의 미세패턴 전극을 도시한다.4A-4B illustrate a micropattern electrode of an improved structure than FIG. 3E according to another embodiment of the present invention.

즉, 도 3c 단계에서 형성되는 트렌치 채널(103)에 있어서 본 구현예에서는 언더컷을 유발시키며, 이로써 형성된 트렌치 채널(103')의 저면부의 폭(103'a)이 그 기판상 개구된 상면부의 폭(103'b)보다 더 넓게 식각된 소위 사다리꼴 단면형상을 이루게 된다(도 4a). 이러한 언더컷은 일반적으로 과식각 등에 의해 달성될 수 있다. 일 실시예로서, 언더컷은 노광시 UV광을 통상의 250~500 mJ/㎠보다 높은 600~1700 mJ/㎠의 광량을 조사하고, 통상 0.5~1 wt% 농도범위보다 좀 더 낮은 0.15~0.5 wt% 농도범위의 더 약한 알카리성 NaCO3 수용액 또는 디에틸아민(Diethylamine) 수용액으로 현상함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 노광 및 현상 조건은 사용되는 기지 조성물에 의존하므로 상기 언더컷 구현을 위한 조건은 얼마든지 바뀔 수 있음은 당업자에게는 자명하다.That is, in the embodiment of the trench channel 103 formed in FIG. 3C, an undercut is caused, and the width 103'a of the bottom portion of the trench channel 103 'formed is the width of the upper surface portion opened on the substrate. It forms a so-called trapezoidal cross-sectional shape that is etched wider than 103'b (FIG. 4A). Such undercuts can generally be achieved by overetching or the like. In one embodiment, the undercut irradiates UV light at 600-1700 mJ / cm2 higher than conventional 250-500 mJ / cm2 upon exposure, and typically 0.15-0.5 wt, which is slightly lower than the concentration range of 0.5-1 wt%. It can be achieved by developing with a weaker aqueous solution of alkaline NaCO 3 or aqueous solution of diethylamine in the% concentration range. However, it will be apparent to those skilled in the art that the conditions for the undercut implementation can vary as much as the exposure and development conditions depend on the known composition used.

이러한 트렌치 채널(103') 내부 및 상면에 형성된 전극패턴(107')은 도 4b에 도시하듯이 그 선폭은 유지되면서도 전극의 상부노출이 최소화되어 미세한 패턴 해상도를 유지하고, 기판(100)과의 접착력을 더욱 제고하며, 또한 전극의 단면적이 증가되어 회로배선의 전기저항이 더욱 감소되므로 매우 유리하다. 또한, 트렌치 채널(103')의 언더컷된 저면부의 폭(103'a 또는 107'a)은 전극패턴(107')의 노출된 상부면의 폭(107'b) 이하로 함으로써 회로설계상 상부노출전극들 간의 절연 이격거리를 침범하지 않도록 함이 바람직하다.As shown in FIG. 4B, the electrode pattern 107 ′ formed in the trench channel 103 ′ and the upper surface thereof has the line width while the upper exposure of the electrode is minimized to maintain the fine pattern resolution. It is very advantageous because the adhesive force is further improved, and the cross-sectional area of the electrode is increased to further reduce the electrical resistance of the circuit wiring. In addition, the width 103'a or 107'a of the undercut bottom portion of the trench channel 103 'is equal to or less than the width 107'b of the exposed top surface of the electrode pattern 107', thereby exposing the top of the circuit design. It is desirable not to violate the insulating separation distance between the electrodes.

또한, 이상 기술한 본 발명의 바람직한 실시예들의 패터닝 특성은 조성분말의 평균입도, 분포 및 비표면적과 같은 분말특성과, 원료의 순도, 불순물 첨가량 및 소결 조건에 따라 통상적인 오차범위 내에서 다소 변동이 있을 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 지극히 당연하다.In addition, the patterning characteristics of the preferred embodiments of the present invention described above vary slightly within the usual error range depending on the powder characteristics such as the average particle size, distribution and specific surface area of the composition powder, the purity of the raw material, the amount of impurity addition and the sintering conditions. It can be quite natural for one of ordinary skill in the art to be there.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예들은 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 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, anyone of ordinary skill in the art will be possible to various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications, changes And additions should be regarded as within the scope of the claims.

1, 100: 기판, 2, 104: 감광성 도전 페이스트, 3, 101, 105: 포토 마스크, 4, 102, 106: UV광, 5, 5', 5", 107, 107': 전극패턴, 103, 103': 트렌치 채널 1, 100: substrate, 2, 104: photosensitive conductive paste, 3, 101, 105: photo mask, 4, 102, 106: UV light, 5, 5 ', 5 ", 107, 107': electrode pattern, 103, 103 ': Trench channel

Claims (12)

감광성 세라믹 기판을 노광 및 현상하여 이의 상면에 함몰된 소정 폭 및 깊이의 트렌치 채널을 형성하는 단계와;
상기 감광성 세라믹 기판의 상면 전체에 감광성 전극 페이스트를 도포 및 건조하는 단계와;
노광 및 현상하여 하부가 상기 트렌치 채널에 충전되고 상부가 상기 감광성 세라믹 기판상에 돌출된 전극패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 트렌치 채널은 언더컷되고 상기 트렌치 채널에 충전된 상기 전극패턴 하부의 최대폭은 상기 감광성 세라믹 기판상에 돌출된 상기 전극패턴 상부의 최대폭 이상인 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.Exposing and developing the photosensitive ceramic substrate to form trench channels of a predetermined width and depth recessed in an upper surface thereof;
Applying and drying the photosensitive electrode paste over the entire upper surface of the photosensitive ceramic substrate;
Exposing and developing to form an electrode pattern having a lower portion filled in the trench channel and an upper portion protruding on the photosensitive ceramic substrate,
The trench channel is undercut and the maximum width of the lower portion of the electrode pattern filled in the trench channel is greater than the maximum width of the upper electrode pattern protruding on the photosensitive ceramic substrate. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 감광성 세라믹 기판상에 돌출된 상기 전극패턴 상부와 상기 트렌치 채널에 충전된 상기 전극패턴 하부의 두께 비율은 1:1 내지 1:3으로 되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.The method of claim 1,
And a thickness ratio of an upper portion of the electrode pattern protruding on the photosensitive ceramic substrate and a lower portion of the electrode pattern charged in the trench channel is 1: 1 to 1: 3. 제1항에 있어서,
상기 감광성 세라믹 기판은 감광성 유기물과 소결온도가 800~900℃ 범위의 저온동시소성 세라믹스(LTCC)를 포함하는 조성물로 되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.The method of claim 1,
The photosensitive ceramic substrate is a method of manufacturing a fine pattern electrode, characterized in that the composition comprising a photosensitive organic material and sintering temperature low temperature co-fired ceramics (LTCC) in the range of 800 ~ 900 ℃. 제5항에 있어서,
상기 저온동시소성 세라믹스는 [글라스(glass)＋알루미나(Al2O3) 필러(filler)], [글라스＋코디어라이트(cordierite: 2MgO-2Al2O3-5SiO2) 필러] 및 비정질 코디어라이트(MgO-CaO-2Al2O3-5SiO2)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.The method of claim 5,
The low temperature co-fired ceramics are [glass + alumina (Al 2 O 3 ) filler], [glass + cordierite (2MgO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) filler] and amorphous cordier Light (MgO-CaO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) A method of manufacturing a fine pattern electrode, characterized in that at least one selected from the group consisting of. 제5항에 있어서,
상기 감광성 유기물은 바인더 폴리머, 감광성 모노머, 광 개시제, 분산제 및 침강방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.The method of claim 5,
The photosensitive organic material includes a binder polymer, a photosensitive monomer, a photoinitiator, a dispersing agent and a method for producing a fine pattern electrode, characterized in that the anti-settling agent. 제1항에 있어서,
상기 감광성 전극 페이스트는 감광성 유기물 조성과 전도성 금속분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.The method of claim 1,
The photosensitive electrode paste is a method of manufacturing a fine pattern electrode, characterized in that it comprises a photosensitive organic composition and a conductive metal powder. 제8항에 있어서,
상기 감광성 유기물은 바인더 폴리머, 감광성 모노머, 광 개시제, 분산제 및 침강방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.9. The method of claim 8,
The photosensitive organic material includes a binder polymer, a photosensitive monomer, a photoinitiator, a dispersing agent and a method for producing a fine pattern electrode, characterized in that the anti-settling agent. 제8항에 있어서,
상기 전도성 금속분말은 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 및 Ag/Pd 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.9. The method of claim 8,
The conductive metal powder is silver (Ag), copper (Cu), palladium (Pd) and a method for producing a fine pattern electrode, characterized in that at least one selected from the group consisting of Ag / Pd alloy. 제5항에 있어서,
상기 감광성 세라믹 기판은 상기 조성물로 되는 시트를 하나 이상 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.The method of claim 5,
The photosensitive ceramic substrate is a method of manufacturing a fine pattern electrode, characterized in that formed by laminating one or more sheets of the composition. 제1항에 있어서,
상기 감광성 전극 페이스트는 스크린 인쇄 및 스핀코팅 중의 하나 이상으로 도포되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 전극의 제조방법.The method of claim 1,
The photosensitive electrode paste is a method of manufacturing a fine pattern electrode, characterized in that the coating is applied by one or more of screen printing and spin coating.
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