KR20120015948A - 세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판 - Google Patents

세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 기판의 제조 방법은 세라믹 기판에 형성된 블리스터(blister)에 제1 접착층을 형성하는 단계; 상기 제1 접착층이 형성된 블리스터에 충전제를 충전하는 단계; 및 상기 세라믹 기판을 경화시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면 세라믹 기판에 형성된 블리스터를 제거할 수 있어 기판 표면이 균일한 신뢰도가 향상된 세라믹 기판을 제공할 수 있다.

Description

세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판 {MANUFACTURING METHOD OF CERAMIC SUBSTATE AND CERAMIC SUBSTATE USING THEREOF}
본 발명은 세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 블리스터가 없는 평탄한 세라믹 기판을 제조하기 위한 세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판에 관한 것이다.
일반적인 반도체 테스트 장치는 테스터(Tester), 퍼포먼스 보드(Performance board), 프로브 카드(Probe card), 척(Chuck) 및 프로버(Prober)를 구비하여, 웨이퍼(Wafer)에 제조된 칩(Chip)들의 전기적인 특성을 테스트한다. 그리고, 반도체 테스트 장치의 프로브 카드는 테스터에서 발생한 신호(Signal)를 퍼포먼스 보드를 통해 전달받아 이를 웨이퍼 내 칩의 패드(Pad)들로 전달하는 역할 및 칩의 패드들로부터 출력되는 신호를 퍼포먼스 보드를 통해 테스터로 전달하는 역할을 수행한다.
종래 프로브 카드는 프로브 카드 중앙부에 개구부가 형성되며 신호선이 형성된 프로브 기판, 프로브 기판의 개구부에 결합되는 탐침 고정대 및 탐침 고정대의 밑면에 고정되는 탐침으로 구성되어 있다.
최근 제품의 고집적화 및 소형화 추세에 의해 테스트되는 칩의 사이즈가 작아지며 이를 테스트하기 위한 프로브 카드 역시 소형화되고 있다.
프로브 카드의 소형화를 위하여, 세라믹을 이용한 기판이 사용되고 있다. 세라믹 기판의 주성분은 저온 동시 소성이 가능한 글래스(glass)가 다량 포함된 세라믹 조성물이다.
저온 동시 소성 세라믹 (Low Temperatuer Co-fired Ceramin, LTCC) 기판을 제조하는 방법은 다양한데, 그 중 소성시 세라믹 기판이 수축하는 지 여부에 따라 수축 공법 및 무수축 공법으로 분류할 수 있다.
구체적으로, 소성시 세라믹 기판이 수축되도록 하여 제조하는 방법이 수축공법이다. 하지만, 수축 공법은 세라믹 기판의 수축 정도가 전체적으로 균일하게 발생되는 것이 아니므로 기판의 면 방향에 대해서 치수 변형이 일어난다.
이와 같은 세라믹 기판의 면 방향 수축은 기판 내에 포함된 인쇄 회로 패턴의 변형을 야기시켜 패턴 위치의 정밀도 저하 및 패턴의 단선 등과 같은 문제점을 발생한다.
또한, 수축 공법으로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 소성 시 세라믹 기판의 면 방향 수축을 방지하기 위하여 제안된 무수축 공법에서도 유사한 문제점이 나타난다.
무수축 공법으로 제조되는 세라믹 기판에서 각 층을 이루는 세라믹 그린시트는 일부를 펀치하여 비아홀을 형성한 후, 비아 홀 내에 도체 페이스트를 충진함으로서, 비아 전극부를 형성하며, 비아 전극부는 세라믹 그린시트에 형성된 내부 전극과 외부 전극을 전기적으로 연결하는 기능을 한다.
그러나, 이러한 무수축 공법을 이용하여 세라믹 기판을 제조할 때에도, 소성 시에 세라믹 적층체를 이루는 세라믹 그린 시트와 비아 전극부, 외부 전극부 및 내부 전극부가 서로 다른 재질로 형성되므로 그 계면에서 수축 특성 차이 및 열팽창계수의 차이에 의해 기판 표면에 보이드 또는 블리스터(blister)가 형성되게 된다.
이렇게 만들어진 최종 제품 중에 기판 표면에 블리스터가 형성되면 박막을 균일하게 만드는 데에 방해 요소로서 작용하여 프로브 기판의 신뢰성을 저하시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 세라믹 기판에 형성된 블리스터를 간단한 공정으로 제거하여 기판의 신뢰도를 높일 수 있는 세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 세라믹 기판의 제조 방법은 세라믹 기판에 형성된 블리스터(blister)에 제1 접착층을 형성하는 단계; 제1 접착층이 형성된 블리스터에 충전제를 충전하는 단계; 및 충전제가 충전된 세라믹 기판을 경화시키는 단계를 포함한다.
상기 충전제를 충전한 후에, 세라믹 기판에 제2 접착층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 기판을 경화한 후에, 경화된 세라믹 기판 표면을 연마하여 제2 접착층을 제거하여 기판을 평탄하게 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층 또는 제2 접착층은 글라스를 포함할 수 있다.
상기 글라스는 SiO2을 포함할 수 있다.
상기 충전제는 알루미나 분말일 수 있다.
상기 충전제는 액상 형태인 알루미나 결합제(alumina bond) 또는 알루미나 퍼티(alumina putty) 형태일 수 있다.
상기 제1 접착제, 제2 접착제 및 충전제 중 하나 이상은 착색제를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 기판은, 블리스터가 형성된 세라믹 기판; 및 상기 블리스터를 충전하는 충전부: 및 상기 블리스터와 충전부 사이에 형성되어 상기 블리스터와 충전부를 접착하는 제1 접착층을 포함할 수 있다.
상기 충전부 위에 형성되어 상기 충전부와 세라믹 기판을 접착시키는 제2 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 글라스를 포함할 수 있다.
상기 글라스는 SiO2를 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층, 상기 제2 접착층 및 상기 충전부 중 하나 이상은 착색제를 포함할 수 있다.
상기 충전부는 알루미나로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단한 공정으로 세라믹 기판에 형성된 블리스터를 제거하여 세라믹 기판의 신뢰도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 기판의 블리스터 제거 공정을 나타내는 순서도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따라 세라믹 기판의 블리스터를 제거하는 공정을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 3a는 세라믹 기판에 형성된 블리스터를 나타내는 상부 단면도이고,
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 세라믹 기판에 형성된 블리스터가 메워진 것을 나타내는 상부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 기판의 블리스터 제거 공정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블리스터가 없는 세라믹 기판을 제조하는 방법에 따르면, 블리스터(blister)는 기포, 간극 또는 틈 등을 지칭하는 것으로 기판 표면에 굴곡을 형성한다.
상기 블리스터가 형성된 세라믹 기판에 블리스터를 충전하기 위하여 1차적으로 상기 블리스터에 제1 접착층을 형성하는 단계(S10)를 포함한다. 제1 접착층은 이후 블리스터를 충전하는 충전제와 세라믹 기판 사이를 접착하는 역할을 하는 것으로, 제1 접착층에 의하여 충전제가 기판에서 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 접착층이 형성된 블리스터에 충전제를 충전하는 단계(S20)를 포함한다. 충전제는 내산성 및 내화학성이 우수한 세라믹으로 구성된 것으로 기판의 블리스터를 제거하여 박막을 평탄하게 만들 수 있다.
이후, 충전제가 충전되면 충전제 위에 제2 접착층을 형성하고(S30), 이후 충전제가 충전된 세라믹 기판을 경화시킨다(S40). 상기 제1 접착층과 제2 접착층은 SiO2를 주성분으로 하는 글라스로서 충전제를 경화시킬 때에 세라믹 기판과 충전제의 수축률 차이로 인해 충전제가 기판으로부터 떨어져 나가는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 제2 접착층을 경화시킨 후에, 상기 세라믹 기판을 연마하여 상기 제2 접착층을 제거한다(S50).
본 발명의 일실시 형태에 따른 세라믹 기판의 제조 방법에 따르면, 블리스터가 없는 세라믹 기판을 제조할 수 있어, 신뢰성 높은 기판을 제조할 수 있다.
도 2a 내지도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따라 세라믹 기판의 블리스터를 제거하는 공정을 나타내는 공정 흐름도이다. 이하, 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 기판의 제조 방법에 대하여 구체적으로 알아보기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 세라믹 기판에 형성된 블리스터(blister)에 제1 접착층을 형성하는 단계를 도시하는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 세라믹 기판(100)을 제조함에 있어서 세라믹 기판(100)에 원치않는 형태의 블리스터(B)가 형성될 수 있다. 상기 블리스터(B)는 기판의 표면에 형성된 기포, 틈 또는 간극 등의 형태의 캐비티(cavity)로서 기판 표면에 굴곡을 형성하여 이후 적층, 박막 형성 등의 공정에서 기판 불량 요인으로 작용한다. 또한, 블리스터(B)가 기판 표면에 형성되면 고밀도 회로를 형성함에 있어서 기판의 신뢰도를 저하시킨다.
따라서, 이러한 블리스터(B)가 없는 세라믹 기판(100)을 제조하기 위하여 세라믹 기판(100)에 형성된 블리스터(B)를 충진제 등으로 채우거나, 기판 표면을 연마하여 블리스터를 제거한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 블리스터(B)를 제거하기 위하여 세라믹 기판의 블리스터(B)에 제1 접착층(110)을 형성한다.
상기 제1 접착층(110)은 이에 제한되는 것은 아니지만, 글라스와 같은 무기 바인더로 형성된다. 또한, 상기 글라스의 주성분은 SiO2로서 알콜을 용매로 하여 제조된다.
상기 제1 접착층(110)은 글라스로 구성되기 때문에 이후 블리스터에 충전제가 충전되면 충전제와 기판을 접착력을 향상시켜 블리스터(B)로 부터 충전제가 떨어져 나가는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 2c는 제1 접착층(110)이 형성된 세라믹 기판(100)에 충전제를 충전하는 단계를 도시하는 도면이다.
상기 블리스터(B)에 세라믹 성분으로 구성된 충전제가 충전된 충전부(130)가 형성된다. 상기 충전제는 세라믹 기판(100)을 구성하는 것과 유사한 성분의 내화학성 및 내구성이 우수한 세라믹으로 구성되어 상기 내화성 및 내구성이 우수한 세라믹 기판을 제조할 수 있다.
상기 충전제는 알루미나 분말일 수 있다. 또는 상기 충전제는 알루미나 분말로 만들어진 액상 형태인 알루미나 결합제(alumina bond) 또는 알루미나 퍼티(alumina putty)일 수 있다.
도 2d는 상기 충전제(130)가 충전된 세라믹 기판(100) 위에 제2 접착층(150)을 형성하는 단계를 도시하는 도면이다.
상기 제2 접착층(150)은 충전제가 충전된 충전부(130)를 덮는 형태로 형성된다.
상기 제2 접착층(150)은 이에 제한되는 것은 아니지만, 글라스와 같은 무기 바인더로 형성된다. 또한, 상기 글라스의 주성분은 SiO2로서 알콜을 용매로 하여 제조된다.
상기 제2 접착층(150)은 글라스로 구성되기 때문에 충전제를 경화시킬 때에. 충전제와 세라믹 기판(100) 사이의 수축률 차이로 인하여 충전부가 기판으로 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 2e는 세라믹 기판 표면을 연마하여 제2 접착층을 제거하고 기판을 평탄하게 하는 단계를 도시하는 도면이다.
상기 세라믹 기판(100)을 경화시킨 후에 제2 접착층에 의하여 기판의 표면에 굴곡이 형성된다. 이러한 굴곡이 형성된 세라믹 기판(100)은 이후 기판의 적층 또는 박막 형성 단계에 있어서 기판의 불량을 발생시킬 수 있으므로, 기판 표면을 평탄하게 할 필요가 있다.
따라서, 기판 표면을 이에 제한되지 않지만, 연마 등의 방법으로 기판 표면의 평탄화한다.
이와 같은 방법으로 기판 표면이 평탄화된 세라믹 기판(100)은 표면이 매끄럽기 때문에 기판 표면에 굴곡이 생겨서 발생하였던 불량이 감소하게 된다.
또한, 상기 제1 접착제, 제2 접착제 및 충전제 중 하나 이상은 착색제를 포함할 수 있다. 착색제를 포함하기 때문에 기판 표면이 평탄할 뿐 아니라, 외관상으로도 블리스터가 충전된 기판 표면도 블리스터가 충전되지 안은 기판과 동일한 표면을 가질 수 있다.
도 3a는 세라믹 기판에 형성된 블리스터를 나타내는 상부 단면도이다. 검은 색부분으로 표시된 블리스터(B)는 기판 표면에 형성되어 기판 표면의 굴곡을 형성하여 기판의 불량을 야기한다.
그러나, 도 3b와 같이 블리스터(B)에 충전제를 충전함으로써 평탄화된 블리스터(B')가 형성된다.
블리스터가 형성된 세라믹 기판(100)에 상기 블리스터를 충전하기 위한 충전제로 충전된 충전부가 형성된다.
상기 충전부와 세라믹 기판을 접착시키기 위하여 충전부와 기판 사이에 제1 접착층이 형성될 수 있다.
그리고 상기 충전부 표면에 경화 단계에서 충전부가 빠져나가지 않도록 제2 접착층을 구비하여 상기 세라믹 기판(100)과 충전부의 접착력을 강화할 수 있다.
그리고, 상기 제2 접착층은 이후 연마 등의 방법으로 제거되어 표면이 평탄한 세라믹 기판(100)을 제공할 수 있다.
이와 같은 방법으로 세라믹 기판(100)의 충전제로 충전된 블리스터(B')가 형성된다. 상기 세라믹 기판(100)은 블리스터(B')가 충전제로 충전되어 있고 연마 등의 공정으로 평탄화되었기 때문에 물리적으로 매끄러운 표면을 가질 수 있다.
또한, 상기 충전제는 착색제를 포함할 수 있기 때문에 외관상으로도 동일한 색을 갖는 세라믹 기판(100)의 표면이 형성될 수 있다.
도 3a에 도시된 것과 같이 블리스터(B)가 충전되지 않은 세라믹 기판(100)은 기판 표면에 굴곡이 형성되기 때문에 박막 공정 등을 진행할 때에 기판 표면이 매끄럽지 않기 때문에 박막을 균일하게 만드는 데에 문제되지만, 도 3b에 도시된 것과 같이 블리스터(B)가 충전제로 충전된 경우 기판 표면이 매끄럽기 때문에 박막 공정 등을 진행할 때에 균일한 박막을 형성할 수 있고 기판의 신뢰도가 향상된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 간단한 공정으로 기판에 형성된 블리스터를 제거하여 신뢰도가 높은 세라믹 기판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 세라믹 기판에 형성된 블리스터(blister)에 제1 접착층을 형성하는 단계;
    상기 제1 접착층이 형성된 블리스터에 충전제를 충전하는 단계; 및
    상기 세라믹 기판을 경화시키는 단계;
    를 포함하는 세라믹 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전제를 충전한 후에,
    상기 세라믹 기판에 제2 접착층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 세라믹 기판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세라믹 기판을 경화한 후에,
    상기 경화된 세라믹 기판 표면을 연마하여 제2 접착층을 제거하여 기판을 평탄하게 하는 단계;
    를 더 포함하는 세라믹 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 접착층 또는 제2 접착층은 글라스를 포함하는 세라믹 기판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 글라스는 SiO2를 포함하는 글라스인 세라믹 기판의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충전제는 알루미나 분말인 세라믹 기판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충전제는 액상 형태인 알루미나 결합제(alumina bond) 또는 알루미나 퍼티(alumina putty) 형태인 세라믹 기판의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 접착제, 제2 접착제 및 충전제 중 하나 이상은 착색제를 포함하는 세라믹 기판의 제조 방법.
  9. 블리스터가 형성된 세라믹 기판;
    상기 블리스터를 충전하는 충전부: 및
    상기 세라믹 기판과 충전부 사이에 형성되어 상기 세라믹 기판과 충전부를 접착하는 제1 접착층;
    을 포함하는 세라믹 기판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세라믹 기판에 형성된 충전부를 덮도록 형성되어 상기 충전부와 세라믹 기판을 접착시키는 제2 접착층을 더 포함하는 세라믹 기판.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 접착층 또는 제2 접착층은 글라스를 포함하는 세라믹 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 글라스는 SiO2를 포함하는 세라믹 기판.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 접착층, 상기 제2 접착층 및 상기 충전부 중 하나 이상은 착색제를 포함하는 세라믹 기판.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 충전부는 알루미나로 구성된 세라믹 기판.
KR1020100078498A 2010-08-13 2010-08-13 세라믹 기판의 제조 방법 및 이를 이용한 세라믹 기판 KR20120015948A (ko)

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