KR20200122884A - Method for manufacturing a ceramic substrate and the ceramic substrate made thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 세라믹 기재에 금속 패턴을 형성시켜 제조하는 세라믹 기판을 제조하는 방법과 그 방법에 의해 제조되는 세라믹 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic substrate manufactured by forming a metal pattern on a ceramic substrate, and a ceramic substrate manufactured by the method.
세라믹 기판은 세라믹 기재에 동박과 같은 금속박을 일체로 부착하여 구성된다. 세라믹 기판은 AMB(Active Metal Brazing), DBC(Direct Bond Copper) 등의 제조 공정을 통해 생성되며, 제조 공정상의 차이에 따라 세라믹 AMB 기판, 세라믹 DBC 기판 등으로 구분될 수도 있다.The ceramic substrate is constituted by integrally attaching a metal foil such as copper foil to a ceramic substrate. Ceramic substrates are generated through manufacturing processes such as Active Metal Brazing (AMB) and Direct Bond Copper (DBC), and may be classified into ceramic AMB substrates and ceramic DBC substrates according to differences in manufacturing processes.
세라믹 DBC 기판은 세라믹 기재에 산화 가능한 금속을 직접 접합시키는 공정에 의해 제조되고, 세라믹 AMB 기판은 세라믹 기재에 active metal을 brazing하여 층을 형성하고, brazing layer에 금속이 brazing되어 제조되는 차이가 있다.A ceramic DBC substrate is manufactured by a process of directly bonding an oxidizable metal to a ceramic substrate, and a ceramic AMB substrate is manufactured by brazing an active metal to a ceramic substrate to form a layer, and a metal brazing to the brazing layer.
그리고, 양 공정 모두 금속층을 형성시킨 후 포토리소그래피(photolithography) 공정을 거친 후 식각(etching)에 의해 패턴층을 형성시키게 된다.In addition, after forming a metal layer in both processes, a pattern layer is formed by etching after undergoing a photolithography process.
그런데, 이러한 종래의 세라믹 기판 제조 방법은 패턴층 형성 공정이 복잡하고, 브레이징 및 에칭 공정이 비교적 과다한 단점을 가지며, 적층하는 층 간 미스얼라인(misalign) 가능성이 큰 한계가 있다.However, such a conventional method of manufacturing a ceramic substrate has a disadvantage in that a pattern layer formation process is complicated, a brazing and etching process is relatively excessive, and a possibility of misalignment between layers to be stacked is large.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background art are provided to help understanding the background of the invention, and may include matters other than the prior art already known to those of ordinary skill in the field to which this technology belongs.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 브레이징 및 에칭 공정을 최소화하고, 미스얼라인 발생을 최소화할 수 있는 세라믹 기판 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 세라믹 기판을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was conceived to solve the above-described problems, and the present invention is to provide a ceramic substrate manufacturing method capable of minimizing brazing and etching processes and minimizing the occurrence of misalignment, and a ceramic substrate manufactured by the method. There is a purpose.
본 발명의 일 관점에 의한 세라믹 기판 제조 방법은, 세라믹 기재 상에 적층된 금속층을 정해진 패턴 형상으로 가공하는 패턴 선가공 단계 및 상기 금속층을 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 패턴 선가공 단계는 상기 금속층 두께의 일부만을 선가공하고, 상기 금속층을 에칭하는 단계는 상기 패턴 선가공 단계 후 잔류 금속층을 에칭하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a ceramic substrate according to an aspect of the present invention includes a pattern pre-processing step of processing a metal layer stacked on a ceramic substrate into a predetermined pattern shape, and a step of etching the metal layer, and the pattern pre-processing step includes the metal layer The step of pre-processing only part of the thickness and etching the metal layer is characterized in that the residual metal layer is etched after the pre-processing of the pattern.
여기서, 상기 패턴 선가공 단계는 밀링(milling) 공정에 의해 가공하는 것을 특징으로 한다.Here, the pattern pre-processing step is characterized in that it is processed by a milling process.
특히, 상기 패턴 선가공 단계에 의한 상기 잔류 금속층의 두께는 1~100㎛인 것을 특징으로 한다.In particular, the thickness of the residual metal layer by the pattern pre-processing step is characterized in that 1 ~ 100㎛.
보다 바람직하게는, 상기 패턴 선가공 단계에 의한 상기 잔류 금속층의 두께는 40~60㎛인 것을 특징으로 한다.More preferably, the thickness of the residual metal layer by the pattern line processing step is characterized in that 40 ~ 60㎛.
그리고, 상기 세라믹 기재의 일면에 시드층을 형성시키는 시드층 형성단계를 더 포함할 수 있다.In addition, a seed layer forming step of forming a seed layer on one surface of the ceramic substrate may be further included.
여기서, 상기 시드층 형성단계는 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 증착 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 한다.Here, in the step of forming the seed layer, at least one of titanium (Ti) and copper (Cu) is formed by a deposition process.
또한, 상기 시드층의 일면에 필러층을 형성시키는 필러층 형성단계를 더 포함할 수 있다.In addition, a filler layer forming step of forming a filler layer on one surface of the seed layer may be further included.
여기서, 상기 필러층 형성단계는 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 상기 시드층 상에 도금하여 형성시키는 것을 특징으로 한다.Here, in the step of forming the filler layer, at least one of copper (Cu) and silver (Ag) is plated on the seed layer.
그리고, 상기 필러층의 일면에 상기 금속층을 형성시키는 금속층 형성단계를 더 포함할 수 있다.In addition, a metal layer forming step of forming the metal layer on one surface of the filler layer may be further included.
이때, 상기 금속층 형성단계는 상기 필러층 상에 구리(Cu)를 브레이징(brazing) 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 한다.In this case, the metal layer forming step is characterized in that copper (Cu) is formed on the filler layer by a brazing process.
나아가, 상기 금속층을 에칭하는 단계 후 상기 잔류 금속층 하부에 대응되는 필러층을 에칭하는 필러층 에칭 단계를 더 포함할 수 있다.Further, after the step of etching the metal layer, a filler layer etching step of etching a filler layer corresponding to a lower portion of the residual metal layer may be further included.
그리고, 상기 필러층 에칭 단계 후 상기 잔류 금속층 하부에 대응되는 시드층을 에칭하는 시드층 에칭 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after the filler layer etching step, a seed layer etching step of etching a seed layer corresponding to a lower portion of the residual metal layer may be further included.
또한, 본 발명에 의한 세라믹 기판은 상기의 세라믹 기판 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.In addition, the ceramic substrate according to the present invention is characterized in that it is manufactured by the above ceramic substrate manufacturing method.
본 발명의 세라믹 기판 제조 방법에 의하면, 기존 제조 방법에 비해 브레이징 공정과 에칭 공정을 최소화할 수 있다.According to the method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention, it is possible to minimize the brazing process and the etching process compared to the conventional manufacturing method.
따라서, 작업 시간 및 비용을 줄일 수가 있다.Therefore, it is possible to reduce working time and cost.
또한, 세라믹 기재, 필러, 시드층, 금속층 간 미스얼라인 발생을 최소화할 수가 있다.In addition, it is possible to minimize the occurrence of misalignment between the ceramic substrate, the filler, the seed layer, and the metal layer.
도 1은 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법을 순서적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법에 대한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법의 실제 형상을 나타낸 것이다.1 is a sequence diagram illustrating a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention.
2 is a schematic diagram of a method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention.
3 shows an actual shape of the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.In describing a preferred embodiment of the present invention, known techniques or repetitive descriptions that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be reduced or omitted.
도 1은 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법을 순서적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법에 대한 모식도이며, 도 3은 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법의 실제 형상을 나타낸 것이다.1 is a diagram illustrating a method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention in sequence, FIG. 2 is a schematic diagram of a method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention, and FIG. 3 shows an actual shape of the method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention.
이하, 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 세라믹 기판 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 세라믹 기판을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a ceramic substrate and a ceramic substrate manufactured by the method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
본 발명은 세라믹 기재에 금속 패턴층을 형성시키는 세라믹 기판을 제조하는 방법 및 그 세라믹 기판에 관한 것으로서, 기존의 방식과는 다른 공정에 의해 제조 공정을 보다 용이하게 하며, 미스얼라인(misalign)을 최소화하기 위한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic substrate in which a metal pattern layer is formed on a ceramic substrate, and to the ceramic substrate, which facilitates the manufacturing process by a process different from the conventional method, and prevents misalignment. To minimize it.
본 발명의 세라믹 기판 제조 방법은 도 1의 순서에 의해 제조되고, 도 2의 모식도가 이 순서에 따라 도시되었으며, 도 3은 실제 공정에 의한 사진을 나타낸 것이다.The method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention is manufactured according to the sequence of FIG. 1, and a schematic diagram of FIG. 2 is shown according to this sequence, and FIG. 3 shows a photograph of an actual process.
이를 참조하면, 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법은 먼저 세라믹 기재(10) 상에 시드층(20)을 형성시킨다(S10).Referring to this, in the method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention, first, a
세라믹 기재(10)는 ZTA(Zirconia Toughened Alumina), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(알루미나, Al2O3), 질화규소(SiN, Si3N4) 중 하나의 세라믹 재질로 형성된다. 세라믹 기재(10)는 ZTA, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소 중 하나 이상을 포함하는 합성 세라믹 재질로 형성될 수도 있다.The
세라믹 기재(10)는 이외에도 전력 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능하다.The
시드층(20)은 세라믹 기재(10)의 일면에 세라믹 기재(10)와 결합력이 우수한 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 증착하여 형성시킨다.The
증착 공정은 열증착(Evaporation), 이빔(ebeam)증착, 레이저(laser) 증착, 스퍼터링(Sputtering), 아크이온플레이팅(Arc Ion Plating) 중 어느 하나일 수 있다.The deposition process may be any one of evaporation, ebeam deposition, laser deposition, sputtering, and arc ion plating.
그리고, 시드층(20)의 일면에 필러층(30)을 형성시킨다(S20).Then, a
필러층(30)은 도금이 가능한 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 시드층(20) 상에 도금하여 형성시킨다.The
그런 다음, 필러층(30)의 일면에 금속층(40)을 형성시킨다(S30).Then, a
즉, 금속층(40)은 브레이징(brazing) 공정을 통해 필러층(30)을 매개로 동박(구리)을 직접 접합시키고, 금속층(40)은 세라믹 기재(10)보다는 좁은 면적을 가지며 형성된다.That is, the
이상의 공정 후의 상태가 도 2의 제일 좌측 도면에 해당한다.The state after the above process corresponds to the leftmost drawing in FIG. 2.
기존 방법에 의하면, 이상의 공정에 의해 금속층을 형성시킨 후 패턴층 형성을 위해 포토리소그래피 공정을 거친 후 에칭하는 과정에 의해 패턴층을 형성시켰으나, 본 발명은 이와는 다른 공정에 의해 패턴층을 형성시킨다.According to the conventional method, after forming the metal layer by the above process, the pattern layer is formed by etching after undergoing a photolithography process to form the pattern layer, but in the present invention, the pattern layer is formed by a different process.
먼저, 금속층 형성 단계(S30) 후 정해진 패턴 형상에 맞도록 금속층(40)을 가공하는 패턴 선가공 단계(S40)를 수행한다.First, after the metal layer forming step (S30), a pattern pre-processing step (S40) of processing the
본 발명의 패턴 선가공 단계(S40)는 금속층(40) 두께 전체를 가공하지 않고 잔류 금속층(41)을 남긴 채 금속층(40) 두께의 일부만을 먼저 가공한다.In the pattern pre-processing step (S40) of the present invention, the entire thickness of the
이러한 패턴 선가공 단계(S40)는 에칭 공정에 의하지 않고 기계적 가공에 의한다.This pattern pre-processing step (S40) is not by an etching process, but by mechanical processing.
즉, CNC 장치를 이용하여 밀링(milling) 공정에 의해 금속층(40)을 선가공한다.That is, the
잔류 금속층(41)의 두께(t)는 1~100㎛인 것이 바람직하고, 40㎛~60㎛인 것이 보다 바람직하고, 50㎛일 수 있다.The thickness t of the
이와 같이 금속층(40)을 선가공하는 패턴 선가공 단계(S40) 후 패턴 에칭 단계에 의해 후가공을 실시한다.In this way, post-processing is performed by the pattern etching step after the pattern pre-processing step (S40) of pre-processing the
패턴 에칭 단계는 먼저 1~100㎛ 두께의 잔류 금속층(41)을 에칭액(예를 들면, 염화제이철(FeCl3))으로 에칭(etching)하고(S50), 잔류 금속층(41) 하부에 대응되는 필러층(30)과 시드층(20) 각각을 필러층 에칭 단계(S60) 및 시드층 에칭 단계(S70)에 의해 에칭함으로써 패턴층을 형성하여 세라믹 기판 제조를 완료한다.In the pattern etching step, first, the
이러한 패턴 에칭 단계는 잔류 금속층 에칭 단계(S50), 필러층 에칭 단계(S60) 및 시드층 에칭 단계(S70)로 구분될 수 있고, 순차적인 이들 단계를 일거에 진행할 수도 있다.The pattern etching step may be divided into a residual metal layer etching step (S50), a filler layer etching step (S60), and a seed layer etching step (S70), and these sequential steps may be performed at once.
이상과 같이 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법에 의하면, 밀링 공정을 통해서 금속층에 패턴의 기초를 선가공한 후, 여러 단계의 브레이징 및 에칭을 거치지 않음으로써 브레이징 및 에칭 공정을 최소화하고, 미스얼라인 발생을 최소화하여 세라믹 기판을 제조할 수 있게 한다.As described above, according to the ceramic substrate manufacturing method of the present invention, after pre-processing the base of the pattern on the metal layer through the milling process, the brazing and etching process is minimized by not going through several stages of brazing and etching, and misalignment occurs. It is possible to manufacture a ceramic substrate by minimizing.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.Although the present invention as described above has been described with reference to the illustrated drawings, it is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention, and the scope of the present invention should be interpreted based on the appended claims.
10 : 세라믹 기재
20 : 시드층
30 : 필러층
40 : 금속층
41 : 잔류 금속층10: ceramic substrate
20: seed layer
30: filler layer
40: metal layer
41: residual metal layer
Claims (13)
상기 금속층을 에칭하는 단계를 포함하고,
상기 패턴 선가공 단계는 상기 금속층 두께의 일부만을 선가공하고, 상기 금속층을 에칭하는 단계는 상기 패턴 선가공 단계 후 잔류 금속층을 에칭하는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.A pattern pre-processing step of processing the metal layer stacked on the ceramic substrate into a predetermined pattern shape; And
Including the step of etching the metal layer,
In the pattern pre-processing step, only a part of the thickness of the metal layer is pre-processed, and the etching of the metal layer is characterized in that the residual metal layer is etched after the pattern pre-processing step.
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 패턴 선가공 단계는 밀링(milling) 공정에 의해 가공하는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method according to claim 1,
The pattern pre-processing step is characterized in that processing by a milling process,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 패턴 선가공 단계에 의한 상기 잔류 금속층의 두께는 1~100㎛인 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method according to claim 2,
The thickness of the residual metal layer by the pattern pre-processing step is characterized in that 1 ~ 100㎛,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 패턴 선가공 단계에 의한 상기 잔류 금속층의 두께는 40~60㎛인 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 3,
The thickness of the residual metal layer by the pattern pre-processing step is characterized in that 40 ~ 60㎛,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 세라믹 기재의 일면에 시드층을 형성시키는 시드층 형성단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method according to claim 1,
Further comprising a seed layer forming step of forming a seed layer on one surface of the ceramic substrate,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 시드층 형성단계는 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 증착 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 5,
The seed layer forming step is characterized in that at least one of titanium (Ti) and copper (Cu) is formed by a deposition process,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 시드층의 일면에 필러층을 형성시키는 필러층 형성단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 5,
Further comprising a filler layer forming step of forming a filler layer on one surface of the seed layer,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 필러층 형성단계는 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 상기 시드층 상에 도금하여 형성시키는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 7,
The filler layer forming step is characterized in that forming by plating at least one of copper (Cu) and silver (Ag) on the seed layer,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 필러층의 일면에 상기 금속층을 형성시키는 금속층 형성단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 7,
Further comprising a metal layer forming step of forming the metal layer on one surface of the filler layer,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 금속층 형성단계는 상기 필러층 상에 구리(Cu)를 브레이징(brazing) 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 9,
The metal layer forming step is characterized in that copper (Cu) is formed on the filler layer by a brazing process,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 금속층을 에칭하는 단계 후 상기 잔류 금속층 하부에 대응되는 필러층을 에칭하는 필러층 에칭 단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 10,
After the step of etching the metal layer, further comprising a filler layer etching step of etching the filler layer corresponding to the lower portion of the residual metal layer,
Ceramic substrate manufacturing method.
상기 필러층 에칭 단계 후 상기 잔류 금속층 하부에 대응되는 시드층을 에칭하는 시드층 에칭 단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 11,
After the filler layer etching step, further comprising a seed layer etching step of etching the seed layer corresponding to the lower portion of the residual metal layer,
Ceramic substrate manufacturing method.
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