KR20190132607A - 초소형 칩 저항기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초소형 칩저항기에 관한 것으로 특히, 기존의 박막 공정이나 후막 인쇄공정에서 탈피하여, 절연기판에 마이크로 홀을 형성한 후 저항체를 홀 내에 형성되게 한 후 개별 칩저항기로 분리시킨 것을 특징으로 한 것으로, 초소형 칩저항기를 보다 효율적으로 양산성 있게 제작 할 수 있는 방법을 제공하도록 한 것이다.

Description

초소형 칩 저항기 및 그 제조방법{Micro chip resistor and its fabrication method}

본 발명은 칩저항에 관한 것으로, 특히 0.4mm X 0.2mm 이하의 사이즈를 지니는 초소형 칩저항기 및 이의 안정적인 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰, TV, 카메라 등 각종 전자소자에 사용되는 칩저항기는 저항체의 두께 및 제조방법에 따라 박막형 칩 저항기와 후막형 칩저항기로 구분된다.

[도 1] 에는 이들 전자소자의 부품으로 사용되고 있는 일반적인 박막형 칩저항기(좌측) 후막형 칩저항기(우측)을 나타내고 있다.

( http://www.resistorquide.com/thin-and-thick-film 참조 )

보통 박막형 칩 저항기는 스퍼터링이나 진공증착 등의 박막 공정으로 니크롬박막과 같은 저항박막을 절연기판상에 형성한 후 포토리소그라피 공정이나 레이저 미세패턴 공정을 이용해 회로패턴으로 만들어 저항체를 구현한다.

후막형 칩저항기의 경우, 산화루테늄을 함유한 저항 페이스트를 특정 회로 형상으로 인쇄한 후 특정 온도에서 소결하여 저항체를 구현하는 것이 일반적이다.

[도 2]에는 박막형 칩저항기 및 후막형 칩저항기의 저항성분의 제조방법을 나타내고 있다. 박막형 칩저항기의 경우 절연기판(2-1-1) 에 박막(2-1-2)을 형성한 후 이것을 포토리소그라피 공정이나 레이저 공법에 의해 패턴(2-1-3)을 만들어 저항으로 이용을 한다. 반면에 후막형 칩저항기의 경우 절연기판(2-2-1)상에 인쇄공정으로 저항성분 페이스트를 인쇄한후(2-2-2) 이를 소성하여 저항체(2-2-3)를 만드는 것이 일반적이다.

박막공정을 기본으로 한 박막형 칩저항기의 경우 매우 미세한 패턴을 제조하는 것이 가능하나, 포토리소그라피 공정을 이용하여 패턴을 만드는 경우 박막공정, 포토레지스트 도포공정, 노광공정, 현상공정, 에칭공정, 박리공정 등 매우 많은 고가공정을 사용해야 하는 문제점을 지니고 있다. 레이저를 이용하는 경우 수 많은 저항성분을 레이저로 각각 패턴을 하여야 하는 문제점을 지니고 있다.

반면에 후막공정을 기본으로 한 후막형 칩저항기는 패턴을 인쇄 소성하는 간단한 단계를 취함으로 공정은 매우 간단하나, 0.4mm X 0.2mm 급 이하인 초소형 칩인덕터의 대응을 위해서는, 회로선폭의 미세화에 문제가 있고, 회로정밀도도 떨어지게 되는 등, 인쇄공정에 수반되는 회로불량이 발생되는 문제점을 지니고 있다.

당 발명에서는 이와 같은 박막형 칩저항기나 후막형 칩저항기의 제조에 있어서 문제점을 해결할 수 있는 초소형 칩저항기 및 그 제조방법을 제공하고자 하였다.

본 발명은 상기와 같은 박막형 칩 저항기 및 후막형 칩 저항기의 문제점을 제거하면서 초소형 칩저항기를 안정적이고 정밀하게 제조할 수 있도록 하는 칩저항기 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 기존의 절연기판 상에 박막형 저항체나 후막형 저항체를 형성하는 방식에서 탈피한 방법을 제공하고자 하였다. 이를 위하여 절연기판, 저항배선, 단자 등으로 구성된 초소형 칩저항기에 있어서, 절연기판의 내부에 마이크로 홀이 형성되어 있고, 홀 내에 저항 성분이 형성되도록 한 초소형 칩저항기를 제공하여, 기존방식의 문제점을 제거하고자 하였다.

본 발명에 의한 초소형 칩저항기는 일반적으로 평면상에 형성되는 칩저항기와는 틀리게 절연기판에 무수히 많은 관통홀을 형성한 다음 관통홀 내에 저항성분을 충진한 후 개별 칩저항으로 절단해내는 방식을 취하므로, 무수히 많은 초소형 칩저항기를 동시에 안정적으로 제작해낼 수 있는 효과를 지닌다.

[도 1] 박막형 칩저항과 후막형 칩저항을 나타내는 그림
[도 2] 박막형 칩저항 및 후막형 칩저항의 저항체를 형성하는 공정
[도 3] 당 발명의 초소형 칩저항 개략도면
[도 4] 당 발명의 초소형 칩저항 제작 공정도
[도 5] 테스트 제작된 0.2mm X 0.1mm급 절연체 구조체

일반적으로 오늘 날 사용되고 있는 초소형 칩저항기의 경우 절연기판의 평면 상에 박막공정 또는 후막공정에 의해 저항 성분을 형성하는 것에 의해 제조된다.

반면에 당 발명에서는 기존과는 틀리게 절연기판의 평면상에 저항성분을 형성하는 것이 아니고 절연기판에 저항성분이 형성될 미세관통홀을 형성한 후 저항성분을 충진하고 이를 절단해내는 방식을 취하게 되므로 기존 방식에 비해서 하나의 기판에 훨씬 많은 초소형 칩저항기을 제작하는 것이 가능하게 된다.

[도 3]에는 이와 같은 방식에 의해 만들어진 칩저항기를 도시하였다. 절연체(3-1)내에 저항체(3-2)를 형성한 후 양 끝단에 단자(3-3,3-4)를 형성한 구조로 되어 있다.

이와 같은 형상으로 제작하는 구체적인 제조방식은 [도 4]에 도시하였다. 먼저 절연기판(4-1)에 관통홀(4.2)를 형성한다. 절연기판의 두께는 만들려는 저항체 사이즈가 0.2mmX0.1mm급이면 0.2mm 두께의 절연기판을 사용하며, 0.3mmX0.15mm급이면 0.3mm두께의 절연기판을 사용하면 된다. 이후 관통홀에 저항체를 충진(4-3)한다. 저항체는 일반적으로 산화루테늄을 함유한 페이스트 형태로 충진되어 소결되는 것이 일반적이다.

이후 단자에 해당되는 전극을 절연기판의 양단(4-4)에 형성시킨다. 일반적으로 단자 역시 전극재 페이스트를 인쇄 후 소결하여 제작할 수 있다. 도면에서 점선은 추후 절단되는 선을 나타낸 것으로 상기와 같이 제작된 칩저항기를 절단하면 개별의 칩저항기(4-5)로 제작하는 것이 가능하게 된다. 제조방법은 제작과정에서 개발자들의 제조방식에 따라 조금씩 변화될 수 있다.

이와 같은 방식으로 제작을 하는 경우 10cm X 10cm기판 한장에서도 수십만개의 칩저항기를 제작하는 것이 가능하게 되며, 절연체 내부에 저항이 있게 되므로, 저항체 보호하기 위한 실링하기 위한 방식을 적용하지 않아도 되는 장점이 있을 뿐 만 아니라, 안정적으로 양산성있게 제작될 수 있는 특징을 지닌다.

[도 5]에는 이와 같은 공정의 타당성을 보기 위하여 현재 국내 최저 사이즈 저항인 0.4mm X 0.2mm사이즈급의 절반 사이즈인 0.2mm X 0.1mm급 절연체 구조체를 제작해 보았다. 홀을 동시에 제작하였으며, 저항체 충진은 하지 않았으나, 당 발명의 타당성을 확인하기 에는 충분한 것으로 보인다.

일반적으로 칩저항에 이용되는 절연기판은 산화알루미늄이나, 산화실리콘을 함유한 것으로 여기에 홀을 형성하는 방법으로는 소결하여 제작된 절연기판을 레이저 가공과 같은 방식으로 미세홀을 형성할 수도 있으며, 세라믹 페이스트를 그린시트로 만든 후 펀칭 소결해 만들 수도 있다. 그러나 제조공정, 정밀도, 제조비용 등의 문제가 있어 여기서는 광감응유리 공정 기반하여 마이크로구조체를 제작하는 방식을 취하였다.

즉 [도 5] 사진의 칩저항기 제작 테스트는, 광감응유리에 자외선을 노광시켜 노광된 부분이 결정화되고, 추후 이 부분이 화학식각 공정에 의해 식각되어 홀이 형성되는 포지티브 광감응유리 공정을 취하였다. 당 발명자가 발견한 네거티브 광감응유리 공정을 이용하는 경우 보다 정밀한 구조체를 제작하는 것이 가능하게 된다. 광감응유리 공정에서는 노광, 결정화, 에칭 공정에 의해서는 유리로 제작된 마이크로 구조체가 만들어지나, 이 유리 구조체를 전면 노광하고 열처리시키면 유리구조체 내에서 결정화가 일어나게 되어, 결정화유리가 되며, 이로 인하여 고온 공정이 가능하게 되는 특징을 지니게 된다. 보통 광감응유리의 결정화는 600~850도 정도에서 일어나게 하나, 산화루테늄 페이스트 소결온도가 850도 정도 되므로, 유리의 결정화와 산화루테늄 페이스트의 소결이 동시에 일어나게 하는 온도에서 소결하는 것이 바람직하다.

해당없음

Claims (11)

1. 절연체, 저항배선, 단자 등으로 구성된 초소형 칩저항기에 있어서, 절연체의 내부에 마이크로 홀이 형성되어 있고, 홀 내에 저항 성분이 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 칩저항기
2. 제 1항에 있어 절연체는 산화알루미늄 또는 산화실리콘을 적어도 한종류 이상 함유하고 있는 세라믹인 것을 특징으로초소형 칩저항기
3. 제 1항의 칩저항기의 절연체는 유리 또는 결정화된 유리인 것을 특징으로 하는 초소형 칩저항기
4. 제 1항에 있어서 절연체는 복수개의 절연체가 형성된 절연기판을 잘라서 제작되는 것을 특징으로 하는 초소형 칩저항기
5. 제 1항에 있어서 단자는 절연체의 양단에 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 칩저항기
6. 제 1항에 있어 저항성분이 저항페이스트 충진 및 소결공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 칩저항기
7. 제 6항에 있어 저항성분은 산화루테늄을 함유한 페이스트를 소결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 칩저항기
8. 절연기판에 다수개의 초소형 칩저항기에 해당되는 홀을 형성하는 단계, 홀내에 저항성분을 형성하는 단계, 절연기판의 양단에 단자를 형성하는 단계 및 개별 초소형 칩저항기로 분리하는 단계를 포함하는 초소형 칩저항기의 제조방법
9. 제 8항에 있어 절연기판에 홀을 형성하는 방식에 있어, 광감응유리를 노광하는 단계, 홀이 형성될 부분을 결정화시키는 단계, 화학식각을 하여 홀을 형성하는 단계를 포함하는 초소형 칩저항기의 홀 형성방법
10. 제 9항의 홀이 형성된 기판을 전면 노광 후 재열처리하여 결정성장 시킨 것을 특징으로 하는 홀이 형성된 결정화유리로 이루어진 초소형 칩저항기용 절연기판의 제조방법
    
11. 제 10항에 있어서 재열처리 온도는 800~850도 이내인 것을 특징으로 하는 초소형 칩저항기용 절연기판의 제조방법
    
    

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