KR102575742B1 - Ltcc 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물, ltcc 기판의 제조 방법, ltcc 기판, 공간 변환기 및 공간 변환기의 제조 방법 - Google Patents

Ltcc 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물, ltcc 기판의 제조 방법, ltcc 기판, 공간 변환기 및 공간 변환기의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

LTCC 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물, LTCC 기판의 제조 방법, LTCC 기판, 공간 변환기 및 공간 변환기의 제조 방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 LTCC 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물은 글래스 프릿(glass frit), 입자상을 갖는 복수의 제 1 필러(filler), 입자상을 가지며, 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸도록 형성되어 소성 공정에서 상기 글래스 프릿 및 상기 제 1 필러와의 반응을 방지하기 위한 쉘 부를 포함하는 복수의 제 2 필러, 바인더 및 용제를 포함할 수 있다. 상기 제 1 필러는 상기 제 2 필러 보다 높은 강도를 가질 수 있고, 상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 낮은 열팽창 계수를 가질 수 있다.

Description

LTCC 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물, LTCC 기판의 제조 방법, LTCC 기판, 공간 변환기 및 공간 변환기의 제조 방법{Slurry composition for LTCC substrate, method of fabricating LTCC substrate, LTCC substrate, space transformer and method of fabricating space transformer}
본 발명은 저온 동시소성 세라믹(low temperature co-fired ceramic; LTCC) 기판과 그 제조 방법 및 이를 적용한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LTCC 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물, LTCC 기판의 제조 방법, LTCC 기판, LTCC 기판을 포함하는 프로브 카드 및 프로브 카드의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 메모리 같은 복수의 반도체 소자가 형성된 웨이퍼의 전기적 불량 검사에 프로브 카드(probe card)가 이용되고 있다. 상기 프로브 카드는, 다수의 프로브들과 테스트 장치와 연결된 인쇄 회로 기판 사이에 배치되는 인터포저(interposer)인 공간 변환기(space transformer)(STF)라 불리는 복합 세라믹 기판을 갖는다.
상기 공간 변환기(STF)를 이용한 전기적 불량 검사에서는, 테스터에 상기 프로브 카드를 전기적으로 접속함과 동시에 다수의 프로브를 상기 반도체 소자[이하, Device Under Test(DUT)라 함]의 접속 단자에 접촉시킨다. 그리고, 이후 상기 테스터와 상기 반도체 소자 사이에 전원과 시험에 필요한 각종 신호를 입ㆍ출력함에 의해서, 상기 반도체 소자에 단선과 단락(Open or Short)과 같은 불량이나 오류를 판단할 수 있도록 되어 있다.
그런데, 최근에는 상기 반도체 소자의 전기 검사의 처리량을 증대시키기 위해서, 검사 대상이 되는 웨이퍼 레벨 전체의 반도체 소자들을 대상으로 일괄적으로 동시에 검사하는 것이 요구되고 있다. 상기 반도체 소자의 고집적화로 인해서, 상기 반도체 소자에서 전극 패드의 간격이 더욱 좁아지고 있다. 상기 전극 패드간 축소된 간격에 대응하여, 상기 프로브들의 접촉 구조의 간격도 좁아지고 있다. 이러한 반도체 소자의 고집적화에 대응하여, 상기 공간 변환기(STF)에서 프로브들의 접촉 구조와 신뢰성 있는 접촉을 확보하기 위해, 상기 STF의 배선층은 점차 다층화되고 있다. 상기 배선층은 세라믹 기판 상에 절연층과 배선층을 교대로 반복 적층함으로써 제조될 수 있다.
한편, 상기 공간 변환기(STF)의 기판으로는 반도체 소자의 미세화에 대응하여 구리 및 은과 같은 저저항 금속 배선이 사용 가능한 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판이 적용될 수 있다. LTCC(즉, 저온 동시소성 세라믹)는 세라믹스의 소성시 통상적으로 적용되는 소성 온도보다 약 200℃ 이상 낮은 약 1,000℃ 이하의 온도에서 금속 배선과 세라믹 기판이 동시에 소성되어 제조된다. LTCC 기판은 다수의 시트를 적층하여 제조되는데, 이러한 다층 기판 회로가 구동되도록 하기 위해서는 각 시트 마다 층간 회로를 연결하기 위한 비아 홀(via hole)들이 형성되어야 하며, 각 층간 회로에 통전이 가능하도록 상기 비아 홀이 도전성 물질로 충전되어야 한다.
그런데, 일반적인 LTCC 기판의 경우, 강도가 비교적 낮고 실리콘 웨이퍼 대비 열팽창률이 비교적 높기 때문에, 이와 관련해서, 공간 변환기(STF)로의 적용시 다양한 단점들을 갖는다. 예를 들면, 반도체 소자의 전극 패드의 간격이 감소함에 따라, LTCC 기판의 열팽창(열변형)은 가열 조건에서 수행되는 반도체 소자의 번인 테스트(burn-in test)와 같은 불량 검사에서 접촉 신뢰성을 떨어뜨리는 문제로 이어질 수 있다. 또한, 상기 번인 테스트시 공간 변환기와 실리콘 웨이퍼 사이의 열 팽창률 차이로 인하여, 공간 변환기의 냉각이 필요하기 때문에, 냉각 시간이라는 처리량(through-put)을 저해하는 요인이 발생된다. 따라서, 고강도 및 고신뢰성을 갖는 공간 변환기(STF)의 제조를 위해서는, LTCC 기판의 물성을 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고강도 및 낮은 열팽창 특성을 갖는 LTCC 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물 및 이로부터 LTCC 기판을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 슬러리 조성물을 이용해서 제조된 것으로, 고강도 및 낮은 열팽창 특성을 갖는 LTCC 기판을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 LTCC 기판을 적용한 STF(space transformer) 및 이를 포함하는 프로브 카드를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물로서, 글래스 프릿(glass frit); 입자상을 갖는 복수의 제 1 필러(filler); 입자상을 가지며, 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸도록 형성되어 소성 공정에서 상기 글래스 프릿과 상기 제 1 필러 사이의 반응을 방지하기 위한 쉘 부를 포함하는 복수의 제 2 필러; 바인더(binder); 및 용제(solvent)를 포함하고, 상기 제 1 필러는 상기 제 2 필러 보다 높은 강도를 갖고, 상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 STF용 LTCC 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물이 제공된다.
상기 제 1 필러는 알루미나(alumina), 멀라이트(mullite) 및 다이옵사이드(diopside) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 필러의 상기 코어부는 코디어라이트(cordierite), 퓨즈드 실리카(fused silica), 윌레마이트(willemite), 유크립타이트(eucryptite) 및 셀시안(celsian) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 필러의 상기 쉘 부는 세라믹 및 금속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 필러의 상기 쉘 부는 지르코니아(zirconia)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 필러의 함유량은 상기 제 2 필러의 함유량 보다 높을 수 있다.
상기 글래스 프릿, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 제 1 필러의 함유량은 약 10 wt% ∼ 40 wt% 정도일 수 있고, 상기 제 2 필러의 함유량은 약 5 wt% ∼ 30 wt% 정도일 수 있다.
상기 글래스 프릿, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 글래스 프릿의 함유량은 약 40∼70 wt% 정도일 수 있다.
상기 글래스 프릿은 상기 제 1 필러와 반응하여 결정상을 형성할 수 있는 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판의 제조 방법으로서, 전술한 슬러리 조성물을 마련하는 단계; 상기 슬러리 조성물을 성형(casting)하여 상기 슬러리 조성물로부터 적어도 하나의 미소성 시트(unsintered sheet)를 형성하는 단계; 상기 적어도 하나의 미소성 시트를 포함하는 적층형 기판 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 적층형 기판 구조체를 소성하여 이로부터 LTCC 기판을 형성하는 단계를 포함하는 STF용 LTCC 기판의 제조 방법이 제공된다.
상기 적층형 기판 구조체를 소성하여 상기 LTCC 기판을 형성하는 단계에서, 상기 글래스 프릿의 일부와 상기 제 1 필러의 일부가 반응하여 아노사이트(anorthite), 코디어라이트(cordierite) 및 유크립타이트(eucryptite) 중 적어도 하나의 결정상이 형성될 수 있고, 상기 제 2 필러는 상기 글래스 프릿 및 상기 제 1 필러와 실질적으로 미반응할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 방법을 이용해서 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 제조하는 단계; 상기 LTCC 기판을 포함하는 STF(space transformer)를 제조하는 단계; 및 상기 STF를 적용한 프로브 카드(probe card)를 제조하는 단계를 포함하는 프로브 카드의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판으로서, 소성된 세라믹 시트를 포함하고, 상기 소성된 세라믹 시트는, 결정질 물질 및 글래스(glass) 물질을 포함하는 매트릭스층; 상기 매트릭스층 내에 분산된 입자상을 갖는 복수의 제 1 필러(filler); 및 상기 메트릭스층 내에 분산된 입자상을 가지며, 코어부 및 이를 둘러싼 쉘 부를 구비하는 제 2 필러를 포함하고, 상기 제 1 필러는 상기 제 2 필러 보다 높은 강도를 갖고, 상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 STF용 LTCC 기판이 제공된다.
상기 결정질 물질은 아노사이트(anorthite) 결정상, 코디어라이트(cordierite) 결정상 및 유크립타이트(eucryptite) 결정상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 1 필러는 알루미나(alumina), 멀라이트(mullite) 및 다이옵사이드(diopside) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 필러의 상기 코어부는 코디어라이트(cordierite), 퓨즈드 실리카(fused silica), 윌레마이트(willemite), 유크립타이트(eucryptite) 및 셀시안(celsian) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 필러의 상기 쉘 부는 세라믹 및 금속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 필러의 상기 쉘 부는 지르코니아(zirconia)를 포함할 수 있다.
상기 결정질 물질, 상기 글래스 물질, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 제 1 필러의 함유량은 약 10 wt% ∼ 40 wt% 정도일 수 있다.
상기 결정질 물질, 상기 글래스 물질, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 제 2 필러의 함유량은 약 5 wt% ∼30 wt% 정도일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 LTCC 기판을 적용한 STF(space transformer)를 포함하는 프로브 카드(probe card)가 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 고강도 및 저팽창(즉, 낮은 열팽창) 특성을 갖는 LTCC 기판을 구현할 수 있다. 이러한 실시예에 따른 LTCC 기판을 적용한 STF(space transformer)를 사용하면, 고강도 및 고신뢰성을 갖는 프로브 카드를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 제조하기 위한 슬러리(slurry)의 조성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 슬러리 조성에 적용될 수 있는 제 1 필러의 입자 및 제 2 필러의 입자를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTCC 기판의 제조 방법에서 세라믹 시트의 소성 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 비교예에 따른 LTCC 기판의 제조 방법에서 세라믹 시트의 소성 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTCC 기판을 제조하기 위한 적층형 기판 구조체를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LTCC 기판을 제조하기 위한 적층형 기판 구조체를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 STF(space transformer)를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 STF를 포함하는 프로브 카드를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 제조하기 위한 슬러리(slurry)의 조성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 슬러리 조성물은 STF용 LTCC 기판을 제조하는데 적용되는 그린 시트(green sheet)(즉, 미소성 세라믹 시트)를 제조하기 위한 것일 수 있다. 상기 슬러리 조성물은 글래스 프릿(glass frit)(10), 입자상을 갖는 복수의 제 1 입자들로 구성된 제 1 필러(filler)(20), 입자상을 갖는 복수의 제 2 입자들로 구성된 제 2 필러(30), 바인더(binder)(40) 및 용제(solvent)(50)를 포함할 수 있다.
글래스 프릿(10)은 상기 그린 시트의 소성(sintering) 과정에서 제 1 필러(20)의 일부 또는 전부와 반응하여 소정의 결정상(crystal phase)을 형성(석출)할 수 있는 물질 구성을 가질 수 있다. 이 과정에서 글래스 프릿(10)은 일부 소모되거나 전체가 소모될 수 있으며, 생성된 결정상과 함께 잔류의 글래스 프릿 성분은 매트릭스를 구성한다. 일 실시예에서, 글래스 프릿(10)은 아노사이트(anorthite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿이거나, 코디어라이트(cordierite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿이거나, 유크립타이트(eucryptite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿일 수 있다.
글래스 프릿(10)이 상기 아노사이트(anorthite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿인 경우, 글래스 프릿(10)은 CaO, Al2O3, SiO2 성분을 포함할 수 있다. 글래스 프릿(10)이 상기 코디어라이트(cordierite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿인 경우, 글래스 프릿(10)은 MgO, Al2O3, SiO2 성분을 포함할 수 있다. 글래스 프릿(10)이 상기 유크립타이트(eucryptite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿인 경우, 글래스 프릿(10)은 Li2O, Al2O3, SiO2 성분을 포함할 수 있다. 따라서, 글래스 프릿(10)은 Al2O3, SiO2 성분을 포함하면서, CaO, MgO 및 Li2O 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 글래스 프릿(10)은 B2O3 성분 등 다른 성분을 더 포함할 수도 있다. 글래스 프릿(10)이 상기 아노사이트(anorthite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿인 경우, 상기 소성 과정에서 아노사이트(anorthite) 결정상이 형성될 수 있고, 글래스 프릿(10)이 상기 코디어라이트(cordierite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿인 경우, 상기 소성 과정에서 코디어라이트(cordierite) 결정상이 형성될 수 있고, 글래스 프릿(10)이 상기 유크립타이트(eucryptite) 계열의 결정화가 가능한 글래스 프릿인 경우, 상기 소성 과정에서 유크립타이트(eucryptite) 결정상이 형성될 수 있다. 이러한 결정상은 상기 그린 시트의 소성 특성(즉, 저온 소성 특성)을 개선하고 강도를 강화하는 역할을 할 수 있다.
전술한 것과 같이, 제 1 필러(20)는 글래스 플릿(10)과 반응하여 LTCC 기판의 강도를 높여주는 역할을 할 수 있다. 이와 관련해서, 제 1 필러(20)는 제 2 필러(30) 보다 높은 강도(물리적 강도)를 가질 수 있다. 제 1 필러(20)는 복수의 제 1 입자들로 구성될 수 있다. 도 2의 (A)도면에는 상기 제 1 입자(P1)가 예시적으로 도시되어 있다. 제 1 입자(P1)는 쉘 부가 없는 구조, 즉, 미코팅된 구조를 가질 수 있다. 제 1 입자(P1)는, 예를 들어, 약 0.2 ㎛ ∼ 5 ㎛ 정도의 직경을 가질 수 있다. 제 1 입자(P1)는, 예를 들어, 알루미나(alumina)(Al2O3), 멀라이트(mullite) 및 다이옵사이드(diopside) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 여기서 개시된 제 1 필러(20)의 구체적인 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다른 물질이 적용될 수도 있다.
제 2 필러(30)는 제품화된 LTCC 기판의 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion)(CTE)를 낮추는 역할을 할 수 있다. 이와 관련해서, 제 2 필러(30)는 제 1 필러(20) 보다 낮은 열팽창 계수(CTE)를 가질 수 있다. 제 2 필러(30)는 복수의 제 2 입자들로 구성될 수 있다. 도 2의 (B)도면에는 상기 제 2 입자(P2)가 예시적으로 도시되어 있다. 제 2 입자(P2)는 코어부(C1) 및 코어부(C1)를 둘러싸는 쉘 부(S1)를 포함할 수 있다. 쉘 부(S1)는 LTCC 기판의 제조를 위한 소성 공정에서 글래스 프릿(10)과 제 1 필러(20) 사이의 반응을 방지하기 위한 층, 즉, 반응 방지층일 수 있다. 따라서, 제 2 입자(P2)는 쉘 부(S1)에 의해 상기 소성 공정에서 글래스 프릿(10) 및 제 1 필러(20)와 실질적으로 반응하지 않을 수 있다.
제 2 필러(30)의 코어부(C1)는, 예를 들어, 코디어라이트(cordierite), 퓨즈드 실리카(fused silica), 윌레마이트(willemite), 유크립타이트(eucryptite) 및 셀시안(celsian) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 2 필러(30)의 쉘 부(S1)은 세라믹 및 금속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 쉘 부(S1)은 세라믹층이거나 금속층일 수 있다. 쉘 부(S1)이 상기 세라믹층인 경우, 구체적인 예로, 쉘 부(S1)은 지르코니아(zirconia)를 포함하거나 지르코니아(zirconia)로 구성된 층일 수 있다. 그러나, 여기서 개시된 코어부(C1)의 구체적인 물질 및 쉘 부(S1)의 구체적인 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다른 물질이 적용될 수도 있다. 코어부(C1)는, 예를 들어, 약 0.5 ㎛ ∼ 10 ㎛ 정도의 직경을 가질 수 있고, 쉘 부(S1)은, 예를 들어, 약 5 ㎚ ∼300 ㎚정도의 두께를 가질 수 있다. 쉘 부(S1)는 상당히 얇은 두께를 갖기 때문에, LTCC 기판의 열팽창 계수에는 큰 영향을 주지 않을 수 있고, 주로 코어부(C1)에 의해 LTCC 기판의 열팽창 계수가 저감되는 효과가 나타날 수 있다. 이와 관련해서, 코어부(C1)의 열팽창 계수가 제 1 입자(P1)의 열팽창 계수보다 낮을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 슬러리 조성물에서 제 1 필러(20)의 함유량은 제 2 필러(30)의 함유량 보다 높을 수 있다. 글래스 프릿(10), 제 1 필러(20) 및 제 2 필러(30)의 총량 대비 제 1 필러(20)의 함유량은 약 10 wt% ∼ 40 wt% 정도일 수 있고, 제 2 필러(30)의 함유량은 약 5 wt% ∼ 30 wt% 정도일 수 있다. 한편, 글래스 프릿(10), 제 1 필러(20) 및 제 2 필러(30)의 총량 대비 글래스 프릿(10)의 함유량은 약 40 wt% ∼ 70 wt% 정도일 수 있다. 제 2 필러(30)는 소성 공정에서 글래스 프릿(10) 및 제 1 필러(20)와 반응하지 않고 소모되지 않으므로, 슬러리 제조 시에 과다하게 투입하지 않을 수 있다. 제 1 필러(20)의 경우, 소성 공정에서 글래스 프릿(10)과 반응하여 결정상을 생성하는 역할을 할 수 있으므로, 결정상 생성을 위해 소모되는 양을 고려하여, 슬러리 제조 시에 제 1 필러(20)의 첨가량을 의도적으로 증가시킬 수 있다. 제 1 필러(20)의 일부가 상기 결정상 생성에 소모되고, 남은 제 1 필러(20) 부분은 LTCC 기판의 강도를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 바인더(40)는, 예를 들어, 아크릴(Acryl),에폭시(epoxy), PVB(poly vinyl butyral), EC(ethyl cellulose) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 용제(50)는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 아세톤, 디에틸 에테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 슬러리 조성물 전체에서 바인더(40)의 함유량은, 예컨대, 약 6 wt% ∼ 15 wt% 정도일 수 있고, 용제(50)의 함유량은, 예컨대, 약 20 wt% ∼ 40 wt% 정도일 수 있다. 또한, 상기 슬러리 조성물은 분산제나 그 밖에 다른 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 슬러리 조성물을 사용해서, 상기 슬러리 조성물로부터 그린 시트, 즉, 미소성 시트(unsintered sheet)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 슬러리 조성물은 테이프 캐스팅(tape casting) 등의 방식으로 성형(casting)되어, 상기 그린 시트가 형성할 수 있다. 그 다음, 상기 그린 시트를 포함하는 적층형 기판 구조체를 형성하고, 상기 적층형 기판 구조체를 소성하여 이로부터 LTCC 기판을 형성할 수 있다. 상기 적층형 기판 구조체는 적층된 복수의 그린 시트를 포함하면서, 그 내부에 형성된 배선 패턴을 포함할 수 있다. 상기 배선 패턴은 저융점의 구리나 은과 같은 저저항 금속이나 금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 소성은 약 1,000 ℃ 이하의 온도에서의 저온 소성일 수 있다. 예를 들어, 상기 소성의 온도는 약 600 ℃ ∼ 1,000 ℃ 정도일 수 있다. 이렇게 제조된 LTCC 기판은 STF(space transformer) 소자의 제조에 적용될 수 있다.
상기 적층형 기판 구조체를 소성하여 LTCC 기판을 형성하는 단계에서, 글래스 프릿(10)의 일부와 제 1 필러(20)의 일부가 반응하여 소정의 결정질 물질이 형성될 수 있다. 상기 결정질 물질은 아노사이트(anorthite) 결정상, 코디어라이트(cordierite) 결정상 및 유크립타이트(eucryptite) 결정상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 제 2 필러(30)는 상기 소성 과정에서 글래스 프릿(10) 및 제 1 필러(20)와 실질적으로 반응하지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LTCC 기판의 제조 방법에서 세라믹 시트의 소성 과정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 3에서 (A)도면은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 슬러리 조성물로부터 얻어진 미소성 세라믹 시트(그린 시트)의 구성을 보여주고, (B)도면은 상기 미소성 세라믹 시트(그린 시트)를 소성하여 얻어진 소성된 세라믹 시트의 구성을 보여준다.
도 3의 (A)도면에 도시된 바와 같이, 상기 미소성 세라믹 시트(그린 시트)는 매트릭스층(M10) 내에 복수의 제 1 입자로 구성된 제 1 필러(F10)와 복수의 제 2 입자로 구성된 제 2 필러(F20)가 분산된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 매트릭스층(M10)은 글래스 프릿을 주요 구성 물질로 포함할 수 있고, 바인더 등 일부 다른 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 글래스 프릿은 도 1을 참조하여 설명한 글래스 프릿(10)에 대응될 수 있다. 제 1 필러(F10) 및 제 2 필러(F20)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 제 1 필러(20) 및 제 2 필러(30)에 각각 대응될 수 있다. 제 2 필러(F20)의 입자(상기 제 2 입자)는 코어부(C1) 및 쉘 부(S1)을 포함할 수 있다.
이러한 미소성 세라믹 시트(그린 시트)를 소성하면, 상기 글래스 프릿의 일부와 제 1 필러(F10)의 일부가 반응하여 결정질 물질이 매트릭스 내에 석출될 수 있다. 상기 글래스 프릿에서 상기 반응에 참여하지 않은 나머지는 글래스 물질로 잔류될 수 있다. 또한, 제 1 필러(F10)에서 상기 반응에 참여하지 않은 나머지 부분도 잔류될 수 있다. 한편, 제 2 필러(F20)는 쉘 부(S1)을 포함하는 것과 관련해서, 상기 소성 과정에서 상기 글래스 프릿 및 제 1 필러(F10)와 반응하지 않고 소모되지 않을 수 있다. 즉, 제 2 필러(F20)는 소성 이전의 상태를 거의 그대로 혹은 대체로 유지될 수 있다.
따라서, 도 3의 (B)도면에 도시된 바와 같이, 소성된 세라믹 시트는 매트릭스층(M10') 내에 복수의 제 1 입자로 구성된 제 1 필러(F10)와 복수의 제 2 입자로 구성된 제 2 필러(F20)가 분산된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 매트릭스층(M10')은 주요 구성 물질로서 결정질 물질 및 글래스 물질을 포함할 수 있다. 상기 결정질 물질은, 예를 들어, 아노사이트(anorthite) 결정상, 코디어라이트(cordierite) 결정상 및 유크립타이트(eucryptite) 결정상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 필러(F10)의 총량은 소성 전(A도면)의 제 1 필러(F10)의 총량 보다 적을 수 있다. 이는 제 1 필러(F10)의 일부가 상기한 결정질 물질을 형성하는데 소모되었기 때문일 수 있다. 이와 관련해서, 제 1 필러(F10)를 구성하는 입자들의 개수가 감소하거나 상기 입자들의 부피(직경)가 줄어들 수도 있다. 한편, 제 2 필러(F20)는 쉘 부(S1)을 포함하기 때문에, 소성 과정에서 상기 글래스 프릿 및 제 1 필러(F10)와 반응하여 소모되지 않을 수 있고, 소성 전(A도면)의 상태를 거의 그대로 혹은 대체로 유지될 수 있다.
상기 소성된 세라믹 시트에서 상기 결정질 물질, 상기 글래스 물질, 제 1 필러(F10) 및 제 2 필러(F20)의 총량 대비 제 1 필러(F10)의 함유량은 약 10 wt% ∼ 40 wt% 정도일 수 있다. 한편, 상기 소성된 세라믹 시트에서 상기 결정질 물질, 상기 글래스 물질, 제 1 필러(F10) 및 제 2 필러(F20)의 총량 대비 제 2 필러(F20)의 함유량은 약 5 wt% ∼ 30 wt% 정도일 수 있다. 제 1 필러(F10)와 제 2 필러(F20)의 물질 구성은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있으므로, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
제 2 필러(30)는 소성 공정에서 글래스 프릿(10) 및 제 1 필러(20)와 반응하지 않고 소모되지 않으므로, 슬러리 제조 시에 과다하게 투입하지 않을 수 있다. 제 1 필러(20)의 경우, 소성 공정에서 글래스 프릿(10)과 반응하여 결정상을 생성하는 역할을 할 수 있으므로, 결정상 생성을 위해 소모되는 양을 고려하여, 슬러리 제조 시에 제 1 필러(20)의 첨가량을 의도적으로 증가시킬 수 있다. 제 1 필러(20)의 일부가 상기 결정상 생성에 소모되고, 남은 제 1 필러(20) 부분은 LTCC 기판의 강도를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 고강도 및 저팽창(즉, 낮은 열팽창) 특성을 갖는 LTCC 기판을 제조할 수 있다.
도 4는 비교예에 따른 LTCC 기판의 제조 방법에서 세라믹 시트의 소성 과정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 4에서 (A)도면은 비교예에 따른 슬러리 조성물로부터 얻어진 미소성 세라믹 시트(그린 시트)의 구성을 보여주고, (B)도면은 상기 미소성 세라믹 시트(그린 시트)를 소성하여 얻어진 소성된 세라믹 시트의 구성을 보여준다. 상기 비교예에 따른 슬러리 조성물은 글래스 프릿과 제 1 필러(F11) 및 제 2 필러(F22)를 포함하고, 여기서, 제 2 필러(F22)는 코팅되지 않은 미코팅된 구조를 갖는다. 즉, 상기 비교예에 따른 슬러리 조성물은 도 3의 실시예에 해당하는 슬러리 조성물과 유사한 물질 구성을 갖되, 제 2 필러(F22)는 미코팅된 구조를 갖고, 제 1 필러(F11) 및 제 2 필러(F22) 각각의 첨가량에서도 상기 실시예와 차이가 있다.
도 4의 (A)도면을 참조하면, 비교예에 따른 상기 미소성 세라믹 시트(그린 시트)는 매트릭스층(M11) 내에 복수의 제 1 입자로 구성된 제 1 필러(F11)와 복수의 제 2 입자로 구성된 제 2 필러(F22)가 분산된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 매트릭스층(M11)은 글래스 프릿을 주요 구성 물질로 포함할 수 있고, 바인더 등 일부 다른 물질을 더 포함할 수 있다. 제 1 필러(F11)는 강도 증진을 위해 첨가된 필러일 수 있고, 제 2 필러(F22)는 열팽창 계수 저감을 위해 첨가된 필러일 수 있다. 제 2 필러(F22)는 미코팅된 구조를 갖는다.
이러한 비교예에 따른 미소성 세라믹 시트(그린 시트)를 소성하면, 글래스 프릿의 일부와 제 1 필러(F11)의 일부가 반응하여 반응물을 생성하고, 또한, 상기 글래스 프릿의 다른 일부와 제 2 필러(F22)의 일부가 반응하여 반응물을 생성한다. 따라서, 제 1 필러(F11)의 일부가 소모되고, 제 2 필러(F22)의 일부도 소모된다. 결과적으로, 도 4의 (B)도면에 도시된 바와 같이, 제 1 필러(F11) 및 제 2 필러(F22) 각각의 양이 소정 전(A도면) 보다 모두 줄어들게 된다. (B)도면에서 참조번호 M11'는 소성 후의 매트릭스층을 나타내고, 매트릭스층(M11')은 상기 반응물과 잔류된 글래스 물질을 포함할 수 있다.
이러한 비교예에서는 제 2 필러(F22)의 일부가 소성 공정에 의해 소모되기 때문에, 소모되는 양을 고려하여, 슬러리 제조 시에는 제 2 필러(F22)를 과다 첨가할 필요가 있다. 따라서, 제 2 필러(F22)를 과다하게 첨가하는 양 만큼 제 1 필러(F11)의 첨가량을 제한해야 한다. 이 경우, 제 1 필러(F11)의 첨가량이 상당히 제한될 수 있고, 결과적으로, LTCC의 강도 증진 효과를 높이기가 어려울 수 있다. 또한, 제 2 필러(F22)의 양이 소성에 의해 줄어들고, 제 2 필러(F22)의 특성이 소성에 의해 열화될 수 있기 때문에, 결과적으로, LTCC의 저팽창 특성을 확보하기가 쉽지 않을 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 제 1 필러(F11)와 제 2 필러(F22)가 원치 않게 반응하여 LTCC의 특성을 열화시킬 수도 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제 2 필러(F20)가 글래스 프릿 및 제 1 필러(F10)와 실질적으로 반응하지 않을 수 있으므로, 제 2 필러(F20)의 첨가량이 소성 후에도 그대로(거의 그대로) 유지될 수 있고, 슬러리 제조 시에 제 2 필러(F20)를 과다 첨가하지 않을 수 있다. 이와 같이, 슬러리 제조 시에 제 2 필러(F20)를 과다 첨가하지 않으므로, 그 대신에, 슬러리에서 강도 증진을 위한 제 1 필러(F10)의 양을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 결과적으로, 소성된 세라믹 시트에서 제 1 필러(F10)의 양을 충분히 확보하기가 용이할 수 있다. 또한, 소성된 세라믹 시트에서 열팽창 계수 저감을 위한 제 2 필러(F20)의 양도 상기한 비교예 보다 증가시킬 수 있다. 또한, 제 1 필러(F10)와 제 2 필러(F20) 사이의 원치 않게 반응을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 고강도 및 저팽창(즉, 낮은 열팽창) 특성을 갖는 LTCC 기판을 제조할 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 따른 LTCC 기판을 적용한 STF(space transformer)를 사용하면, 고강도 및 고신뢰성을 갖는 프로브 카드를 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LTCC 기판을 제조하기 위한 적층형 기판 구조체를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 LTCC 기판을 제조하기 위한 적층형 기판 구조체는 복수의 세라믹 시트(미소성 세라믹 시트)(101)를 포함할 수 있다. 각 세라믹 시트(101)의 두께는, 예컨대, 약 20 ㎛ ∼ 200 ㎛ 정도일 수 있다. 복수의 세라믹 시트(101)에 복수의 비아홀(VH)이 형성될 수 있고, 비아홀(VH) 내에 도전 플러그(103)가 형성될 수 있다. 또한, 복수의 세라믹 시트(101) 사이에는 도전 플러그들(103)을 전기적으로 연결하기 위한 도전 패턴층(104)이 형성될 수 있다. 비아홀(VH)의 배치와 도전 플러그(103) 및 도전 패턴층(104)의 배치, 형상 등은 예시적인 것이고, 다양하게 변화될 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같은 미소성 세라믹 시트(그린 시트)에 비아홀(VH)을 형성한 후, 도전 플러그(103) 및 도전 패턴층(104)을 형성할 수 있고, 이러한 미소성 세라믹 시트(그린 시트)를 복수 개 적층하여 도 5와 같은 적층형 기판 구조체를 제조할 수 있다. 따라서, 도 5에서 복수의 세라믹 시트(101)의 물질 구성은 도 3의 (A)도면의 소성 전 세라믹 시트의 물질 구성에 대응될 수 있다. 상기 적층형 기판 구조체에 대한 소성 공정(저온 소성 공정)을 수행함으로써, LTCC 기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 세라믹 시트(101) 중 일부는 도 3의 소성 전 세라믹 시트와는 다른 물질 구성을 가질 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LTCC 기판을 제조하기 위한 적층형 기판 구조체를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 LTCC 기판을 제조하기 위한 적층형 기판 구조체는 적어도 하나의 세라믹 시트(미소성 세라믹 시트)(101)와 적어도 하나의 구속용 시트(102)가 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 세라믹 시트(101)와 적어도 하나의 구속용 시트(102)가 교대로 반복 적층될 수 있다. 세라믹 시트(101)와 구속용 시트(102)에는 비아홀(VH)이 형성될 수 있고, 비아홀(VH) 내에 도전 플러그(103)가 형성될 수 있다. 또한, 세라믹 시트(101)와 구속용 시트(102) 사이에는 도전 플러그들(103)을 전기적으로 연결하기 위한 도전 패턴층(104)이 형성될 수 있다. 비아홀(VH)의 배치와 도전 플러그(103) 및 도전 패턴층(104)의 배치, 형상 등은 예시적인 것이고, 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 세라믹 시트(101)와 구속용 시트(102)의 적층 순서 및 배열 방식은 다양하게 변화될 수 있다.
세라믹 시트(101)의 물질 구성은 도 3의 (A)도면의 소성 전 세라믹 시트의 물질 구성에 대응될 수 있다. 세라믹 시트(101)의 두께는, 예컨대, 약 20∼200 ㎛ 정도일 수 있다. 한편, 구속용 시트(102)는 소성 공정에서 상기 적층형 기판 구조체 전체의 소성 수축을 억제/방지 또는 최소화하는 역할을 할 수 있다. 구속용 시트(102)는 세라믹 시트(101) 보다 높은 소성 온도를 가질 수 있다. 또한, 구속용 시트(102)는 소성 공정 하에서 세라믹 시트(101) 보다 낮은 수축률을 가질 수 있다. 구속용 시트(102)는 세라믹 시트(101)와 다른 물질 구성을 갖는 미소성 세라믹 시트일 수 있다. 구속용 시트(102)는 세라믹 시트(101)의 소성(소결) 온도에서 소성(소결)되지 않도록 매우 낮은 글래스 함량을 가질 수 있다. 구속용 시트(102)는 주요 구성 물질로, 예컨대, 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다. 따라서, 구속용 시트(102)는 알루미나 기반의 세라믹 시트일 수 있다. 또한, 구속용 시트(102)는 세라믹 필러 및 유기 바인더를 더 포함할 수도 있다. 구속용 시트(102)는 세라믹 시트(101) 보다 얇은 두께를 가질 수 있지만, 경우에 따라, 세라믹 시트(101)와 유사한 두께를 가질 수도 있다.
도 6에 도시된 적층형 기판 구조체에 대한 소성 공정(저온 소성 공정)을 수행함으로써, LTCC 기판을 제조할 수 있다. 이러한 소성 과정에서 세라믹 시트(101)의 글래스 성분이 구속용 시트(102)의 내부로 침투(확산)할 수 있고, 이러한 글래스 성분의 침투(확산)에 의해 층간 결합 및 소결 효과가 나타날 수 있다. 구속용 시트(102)는 소성 공정에서 적층형 기판 구조체의 무수축 공정을 달성하는 역할을 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 STF(space transformer)를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 STF는 LTCC 기판(LS10)을 포함할 수 있고, LTCC 기판(LS10)의 상면에 형성된 배선층 부재(WL10)를 포함할 수 있다. LTCC 기판(LS10)은 도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 6 등을 참조하여 설명한 실시예에 따라 제조된 것일 수 있다. 배선층 부재(WL10)는 LTCC 기판(LS10)의 상면에 금속 배선 패턴층과 유기 절연층(층간절연막)을 교대로 반복 적층함으로써 다층 배선 층으로 형성될 수 있다. 상기 유기 절연층에는 도전성 비아 구조가 형성될 수 있다. 상기 유기 절연층은, 예컨대, 폴리이미드(polyimide)(PI)를 포함할 수 있지만, 물질은 이에 한정되지 않는다.
배선층 부재(WL10) 상에는 복수의 제 1 전극 패드(PD10)가 형성될 수 있다. 복수의 제 1 전극 패드(PD20)에는 복수의 마이크로 프로브(probe)가 배치된다. LTCC 기판(LS10)의 하면 측에는 테스터와의 전원 및 신호 전달을 위한 인쇄 회로 기판과 전기적 연결을 달성하기 위한 배선이 형성되거나 포고핀과의 접속이 이루어진다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 STF를 포함하는 프로브 카드를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드는, 외부로부터 전기적인 신호가 인가되는 인쇄 회로 기판(1)과, 반도체 칩과 같은 검사 대상체(미도시)의 접속 패드와 접촉되는 복수의 마이크로 프로브(2)를 갖는 STF(space transformer)(3), 그리고 인쇄 회로 기판(1)과 STF(3)를 상호 전기적으로 연결하는 인터페이스 부재(4)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, STF(3)는 인쇄 회로 기판(1)과 초고집적화된 반도체 소자를 테스트하기 위해 수십 마이크로미터 크기의 복수의 마이크로 프로브(2)의 피치 변환을 수행하면서 전기적으로 연결하여 주는 전자 회로 기판일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 인쇄 회로 기판(1)은 소정의 테스터 장치에 연결될 수 있다. 상기 프로브 카드는 검사 대상체(미도시)가 되는 웨이퍼 상에 존재하는 수많은 측정 포인트(웨이퍼 패드)들을 테스터 장치까지 연결하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법은 앞서 설명한 방법을 이용해서 LTCC 기판을 제조하는 단계, 상기 LTCC 기판을 포함하는 STF를 제조하는 단계 및 상기 STF를 적용한 프로브 카드를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 고강도 및 저팽창(즉, 낮은 열팽창) 특성을 갖는 LTCC 기판을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 LTCC 기판을 적용한 STF를 사용하면, 고강도 및 고신뢰성을 갖는 프로브 카드를 제조할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 3 및 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한 실시예들에 따른 LTCC 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물, LTCC 기판의 제조 방법, LTCC 기판, 프로브 카드 및 프로브 카드의 제조 방법은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10 : 글래스 프릿 20 : 제 1 필러
30 : 제 2 필러 40 : 바인더
50 : 용제 101 : 세라믹 시트
102 : 구속용 시트 103 : 도전 플러그
104 : 도전 패턴층 C1 : 코어부
F10 : 제 1 필러 F20 : 제 2 필러
LS10 : LTCC 기판 M10, M10' : 매트릭스층
P1 : 제 1 입자 P2 : 제 2 입자
PD1 : 제 1 전극 패드 PD2 : 제 2 전극 패드
S1 : 쉘 부 VH : 비아홀
WL10 : 배선층 부재

Claims (21)

  1. STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 제조하기 위한 슬러리 조성물로서,
    글래스 프릿(glass frit);
    입자상을 갖는 복수의 제 1 필러(filler);
    입자상을 가지며, 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸도록 형성되어 소성 공정에서 상기 글래스 프릿과 상기 제 1 필러 사이의 반응을 방지하기 위한 쉘 부를 포함하는 복수의 제 2 필러;
    바인더(binder); 및
    용제(solvent)를 포함하고,
    상기 제 1 필러는 상기 제 2 필러 보다 높은 강도를 갖고, 상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 낮은 열팽창 계수를 갖고,
    상기 제 2 필러의 상기 쉘 부는 세라믹층 및 금속층 중 어느 하나이고,
    상기 쉘 부가 상기 세라믹층인 경우, 상기 쉘 부는 지르코니아(zirconia)를 포함하는 공간변환기(STF)용 LTCC 기판을 위한 슬러리 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 필러는 알루미나(alumina), 멀라이트(mullite) 및 다이옵사이드(diopside) 중 적어도 하나를 포함하는 슬러리 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 필러의 상기 코어부는 코디어라이트(cordierite), 퓨즈드 실리카(fused silica), 윌레마이트(willemite), 유크립타이트(eucryptite) 및 셀시안(celsian) 중 적어도 하나를 포함하는 슬러리 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 필러의 함유량은 상기 제 2 필러의 함유량 보다 높은 슬러리 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 글래스 프릿, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 제 1 필러의 함유량은 10 wt% ∼ 40 wt% 이고, 상기 제 2 필러의 함유량은 5 wt% ∼ 30 wt% 인 슬러리 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 글래스 프릿, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 글래스 프릿의 함유량은 40 wt% ∼ 70 wt% 인 슬러리 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 글래스 프릿은 상기 제 1 필러와 반응하여 결정상을 형성할 수 있는 물질로 구성된 슬러리 조성물.
  10. STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판의 제조 방법으로서,
    청구항 1 내지 3 및 6 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 슬러리 조성물을 마련하는 단계;
    상기 슬러리 조성물을 성형(casting)하여 상기 슬러리 조성물로부터 적어도 하나의 미소성 시트(unsintered sheet)를 형성하는 단계;
    상기 적어도 하나의 미소성 시트를 포함하는 적층형 기판 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 적층형 기판 구조체를 소성하여 이로부터 LTCC 기판을 형성하는 단계를 포함하는 STF용 LTCC 기판의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적층형 기판 구조체를 소성하여 상기 LTCC 기판을 형성하는 단계에서,
    상기 글래스 프릿의 일부와 상기 제 1 필러의 일부가 반응하여 아노사이트(anorthite), 코디어라이트(cordierite) 및 유크립타이트(eucryptite) 중 적어도 하나의 결정상이 형성되고,
    상기 제 2 필러는 상기 글래스 프릿 및 상기 제 1 필러와 실질적으로 미반응하는 LTCC 기판의 제조 방법.
  12. 청구항 10에 기재된 방법을 이용해서 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 제조하는 단계;
    상기 LTCC 기판을 포함하는 STF(space transformer)를 제조하는 단계; 및
    상기 STF를 적용한 프로브 카드를 제조하는 단계를 포함하는, 프로브 카드의 제조 방법.
  13. STF(space transformer)용 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판으로서,
    소성된 세라믹 시트를 포함하고,
    상기 소성된 세라믹 시트는,
    결정질 물질 및 글래스(glass) 물질을 포함하는 매트릭스층;
    상기 매트릭스층 내에 분산된 입자상의 제 1 필러(filler); 및
    상기 매트릭스층 내에 분산된 입자상으로 구성되고, 코어부 및 이를 둘러싼 쉘 부를 구비하는 제 2 필러를 포함하고,
    상기 제 1 필러는 상기 제 2 필러 보다 높은 강도를 갖고, 상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 낮은 열팽창 계수를 갖고,
    상기 제 2 필러의 상기 쉘 부는 세라믹층 및 금속층 중 어느 하나이고,
    상기 쉘 부가 상기 세라믹층인 경우, 상기 쉘 부는 지르코니아(zirconia)를 포함하는 STF용 LTCC 기판.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 결정질 물질은 아노사이트(anorthite) 결정상, 코디어라이트(cordierite) 결정상 및 유크립타이트(eucryptite) 결정상 중 적어도 하나를 포함하는 LTCC 기판.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 필러는 알루미나(alumina), 멀라이트(mullite) 및 다이옵사이드(diopside) 중 적어도 하나를 포함하는 LTCC 기판.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 필러의 상기 코어부는 코디어라이트(cordierite), 퓨즈드 실리카(fused silica), 윌레마이트(willemite), 유크립타이트(eucryptite) 및 셀시안(celsian) 중 적어도 하나를 포함하는 LTCC 기판.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 결정질 물질, 상기 글래스 물질, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 제 1 필러의 함유량은 10 wt% ∼ 40 wt% 인 LTCC 기판.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 결정질 물질, 상기 글래스 물질, 상기 제 1 필러 및 상기 제 2 필러의 총량 대비 상기 제 2 필러의 함유량은 5 wt% ∼ 30 wt% 인 LTCC 기판.
  21. 청구항 13 내지 16 및 19 내지 20 중 어느 한 항에 기재된 LTCC 기판을 적용한 STF(space transformer)를 포함하는 프로브 카드.
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