KR20200122885A - Method for manufacturing a ceramic substrate and the ceramic substrate made thereby - Google Patents

Method for manufacturing a ceramic substrate and the ceramic substrate made thereby Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate, including the steps of: a filler layer patterning step of processing the filler layer stacked on the ceramic substrate into a predetermined pattern shape; a step of processing a wire in a metal layer in which a pattern shape corresponding to the pattern shape is processed on the metal layer to be bonded to the filler layer; and a step of bonding the metal layer to the filler layer. According to the present invention, the ceramic substrate can be manufactured by minimizing brazing and etching processes.

Description

세라믹 기판 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조된 세라믹 기판{METHOD FOR MANUFACTURING A CERAMIC SUBSTRATE AND THE CERAMIC SUBSTRATE MADE THEREBY}A method for manufacturing a ceramic substrate and a ceramic substrate manufactured by the method for manufacturing the same TECHNICAL FIELD

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 가지고 있다.However, such a conventional method for manufacturing a ceramic substrate has a disadvantage in that a pattern layer formation process is complicated, and a brazing and etching process is relatively excessive.

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.

한국공개특허공보 제10-2018-0037865호Korean Patent Application Publication No. 10-2018-0037865

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 브레이징 및 에칭 공정을 최소화하여 제조할 수 있는 세라믹 기판 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 세라믹 기판을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a ceramic substrate manufacturing method that can be manufactured by minimizing brazing and etching processes, and a ceramic substrate manufactured by the method.

본 발명의 일 관점에 의한 세라믹 기판 제조 방법은, 세라믹 기재 상에 적층된 필러층을 정해진 패턴 형상으로 가공하는 필러층 패터닝 단계, 상기 필러층에 접합시킬 금속층에 상기 패턴 형상에 대응되는 패턴 형상을 가공하는 금속층 선가공 단계, 상기 필러층에 상기 금속층을 접합하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a ceramic substrate according to one aspect of the present invention includes a filler layer patterning step of processing a filler layer stacked on a ceramic substrate into a predetermined pattern shape, and a pattern shape corresponding to the pattern shape is applied to a metal layer to be bonded to the filler layer. Pre-processing the metal layer to be processed, and bonding the metal layer to the filler layer.

여기서, 상기 필러층 패터닝 단계는 상기 필러층을 상기 패턴 형상으로 에칭하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step of patterning the filler layer, the filler layer is etched into the pattern shape.

그리고, 상기 금속층 선가공 단계는 상기 금속층 상부에 가공되지 않은 브릿지가 남도록 가공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the pre-processing of the metal layer is characterized in that processing is performed so that an unprocessed bridge remains on the metal layer.

또한, 상기 금속층을 접합하는 단계는 상기 필러층 상에 구리(Cu)를 브레이징(brazing) 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the bonding of the metal layer is characterized in that copper (Cu) is formed on the filler layer by a brazing process.

나아가, 상기 필러층에 상기 금속층을 접합하는 단계 이후 상기 브릿지를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, after the step of bonding the metal layer to the filler layer, the step of removing the bridge may be further included.

한편, 상기 필러층 패터닝 단계 이전에 상기 세라믹 기재의 일면에 시드층을 형성시키는 시드층 형성단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, prior to the step of patterning the filler layer, a seed layer forming step of forming a seed layer on one surface of the ceramic substrate may be further included.

이 때, 상기 시드층 형성단계는 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 증착 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 한다.In this case, the seed layer forming step is characterized in that at least one of titanium (Ti) and copper (Cu) is formed by a deposition process.

또한, 상기 필러층 패터닝 단계 이전에 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 before the filler layer patterning step.

여기서, 상기 필러층 형성단계는 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 상기 시드층 상에 도금하여 형성시키는 것을 특징으로 한다.Here, the step of forming the filler layer may be formed by plating at least one of copper (Cu) and silver (Ag) on the seed layer.

그리고, 상기 필러층에 상기 금속층을 접합하는 단계 이전에 상기 필러층 상에 상기 금속층을 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.And, prior to the step of bonding the metal layer to the filler layer, the step of aligning the metal layer on the filler layer may further include.

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 이후 필러층, 시드층의 에칭을 요하지 않으므로 제조 공정을 최소화할 수 있다.According to the method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention, compared to the conventional manufacturing method, since it does not require etching of the filler layer and the seed layer after brazing, the manufacturing process can be minimized.

따라서, 작업 시간 및 비용을 줄일 수가 있다.Therefore, it is possible to reduce working time and cost.

도 1은 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법을 순서적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법에 대한 모식도이다.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.

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 모식도이다.1 is a diagram illustrating a method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention in sequence, and FIG. 2 is a schematic diagram of a method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention.

이하, 도 1 내지 2를 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 2.

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 단순화하기 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, and is to further simplify the manufacturing process by a process different from the conventional method.

본 발명의 세라믹 기판 제조 방법은 도 1의 순서에 의해 제조되고, 도 2의 모식도가 이 순서에 따라 제조되는 것을 나타낸 것이다.The method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention is manufactured according to the procedure of FIG. 1, and the schematic diagram of FIG. 2 is manufactured according to this procedure.

이를 참조하면, 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법은 먼저 세라믹 기재(10) 상에 시드층(미도시)을 형성시킨다(S11).Referring to this, in the method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention, a seed layer (not shown) is first formed on the ceramic substrate 10 (S11).

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 ceramic substrate 10 is formed of one of a ceramic material of ZTA (Zirconia Toughened Alumina), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (alumina, Al2O3), and silicon nitride (SiN, Si3N4). The ceramic substrate 10 may be formed of a synthetic ceramic material including at least one of ZTA, aluminum nitride, aluminum oxide, and silicon nitride.

세라믹 기재(10)는 이외에도 전력 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능하다.The ceramic substrate 10 may be modified into a ceramic material that can be used in a power module or the like.

시드층은 세라믹 기재(10)의 일면에 세라믹 기재(10)와 결합력이 우수한 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 증착하여 형성시킨다.The seed layer is formed by depositing at least one of titanium (Ti) and copper (Cu) having excellent bonding strength with the ceramic substrate 10 on one surface of the ceramic substrate 10.

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, 시드층의 일면에 필러층(30)을 형성시킨다(S12).Then, a filler layer 30 is formed on one surface of the seed layer (S12).

필러층(30)은 도금이 가능한 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 시드층 상에 도금하여 형성시킨다.The filler layer 30 is formed by plating at least one of plateable copper (Cu) and silver (Ag) on the seed layer.

그런 다음, 필러층(30)을 정해진 패턴 형상에 맞도록 에칭하여 패터닝(patterning)을 수행한다(S13).Then, patterning is performed by etching the filler layer 30 to conform to the predetermined pattern shape (S13).

한편, 금속층(40)은 S11, S12, S13 단계와 별도로 선가공 단계를 거쳐 준비한다(S20).Meanwhile, the metal layer 40 is prepared through a pre-processing step separately from steps S11, S12, and S13 (S20).

기존 방법에 의하면, 필러층 상에 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, a pattern layer is formed by forming a metal layer on a filler layer and then performing a photolithography process to form a pattern layer and then etching, but in the present invention, the pattern layer is formed by a different process.

즉, 금속층(40)을 별도로 필러층(30)에 형성시킨 패턴 형상에 대응되는 패턴 형상으로 기계적으로 선가공하는 것이다.That is, the metal layer 40 is mechanically pre-processed into a pattern shape corresponding to the pattern shape formed on the filler layer 30 separately.

이러한 금속층 선가공 단계(S20)는 필러층(30)의 패턴 형상에 대응되는 부분을 모두 가공하는 것이 아니라, 상부에 가공하지 않은 브릿지(bridge, 41)를 남긴 상태로 도시와 같이 하프 밀링(half milling)하여 홈 가공함으로써 패터닝을 수행한다.This metal layer pre-processing step (S20) does not process all portions corresponding to the pattern shape of the filler layer 30, but a half milling (half milling) as shown in a state where an unprocessed bridge 41 is left on the upper part. milling) and groove processing to perform patterning.

이 같은 가공은 레이저를 이용하거나, 에칭 등에 의해 수행할 수 있다.Such processing can be performed by using a laser or by etching.

이와 같이 금속층을 선가공한 다음, 도 2에서 참조되는 바와 같이 필러층(30) 상에 금속층(40)을 지그 등을 이용하여 정렬시킨다(S30).After pre-processing the metal layer in this way, the metal layer 40 is aligned on the filler layer 30 by using a jig or the like as shown in FIG. 2 (S30).

그런 다음, 정렬된 금속층(40)을 필러층(30)에 접합시킨다(S40).Then, the aligned metal layer 40 is bonded to the filler layer 30 (S40).

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 metal layer 40 directly bonds copper foil (copper) through the filler layer 30 through a brazing process, and the metal layer 40 is formed to have a smaller area than the ceramic substrate 10.

이후 금속층(40)의 브릿지(41)를 제거함으로써 패턴층을 형성하여 세라믹 기판 제조를 완료한다.Thereafter, the bridge 41 of the metal layer 40 is removed to form a pattern layer to complete the ceramic substrate manufacturing.

이상과 같이 본 발명의 세라믹 기판 제조 방법에 의하면, 패터닝된 필러층 상에 별도로 가공된 금속층을 접합시킴으로써 브레이징 이후 필러층 및 시드층의 별도 에칭을 요하지 않아 에칭 과다에 따른 공정 복합도를 상당히 낮춰 보다 용이하게 세라믹 기판을 제조할 수 있게 한다.As described above, according to the ceramic substrate manufacturing method of the present invention, since separate etching of the filler layer and the seed layer after brazing is not required by bonding a separately processed metal layer on the patterned filler layer, the process complexity due to excessive etching is considerably lowered. It makes it possible to easily manufacture a ceramic substrate.

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
30 : 필러층
40 : 금속층
41 : 브릿지10: ceramic substrate
30: filler layer
40: metal layer
41: bridge

Claims (11)

세라믹 기재 상에 적층된 필러층을 정해진 패턴 형상으로 가공하는 필러층 패터닝 단계;
상기 필러층에 접합시킬 금속층에 상기 패턴 형상에 대응되는 패턴 형상을 가공하는 금속층 선가공 단계;
상기 필러층에 상기 금속층을 접합하는 단계를 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.A filler layer patterning step of processing the filler layer stacked on the ceramic substrate into a predetermined pattern shape;
A metal layer pre-processing step of processing a pattern shape corresponding to the pattern shape on the metal layer to be bonded to the filler layer;
Including the step of bonding the metal layer to the filler layer,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 1에 있어서,
상기 필러층 패터닝 단계는 상기 필러층을 상기 패턴 형상으로 에칭하는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method according to claim 1,
The filler layer patterning step is characterized in that the filler layer is etched into the pattern shape,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 1에 있어서,
상기 금속층 선가공 단계는 상기 금속층 상부에 가공되지 않은 브릿지가 남도록 가공하는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method according to claim 1,
The pre-processing of the metal layer is characterized in that processing so that an unprocessed bridge remains on the metal layer,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 3에 있어서,
상기 금속층을 접합하는 단계는 상기 필러층 상에 구리(Cu)를 브레이징(brazing) 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 3,
The bonding of the metal layer is characterized in that forming copper (Cu) on the filler layer by a brazing process,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 3에 있어서,
상기 필러층에 상기 금속층을 접합하는 단계 이후 상기 브릿지를 제거하는 단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 3,
Further comprising the step of removing the bridge after the step of bonding the metal layer to the filler layer,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 5에 있어서,
상기 필러층 패터닝 단계 이전에 상기 세라믹 기재의 일면에 시드층을 형성시키는 시드층 형성단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 5,
Further comprising a seed layer forming step of forming a seed layer on one surface of the ceramic substrate before the filler layer patterning step,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 6에 있어서,
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 6,
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. 청구항 6에 있어서,
상기 필러층 패터닝 단계 이전에 상기 시드층의 일면에 필러층을 형성시키는 필러층 형성단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 6,
Further comprising a filler layer forming step of forming a filler layer on one surface of the seed layer before the filler layer patterning step,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 8에 있어서,
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 8,
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. 청구항 8에 있어서,
상기 필러층에 상기 금속층을 접합하는 단계 이전에 상기 필러층 상에 상기 금속층을 정렬하는 단계를 더 포함하는,
세라믹 기판 제조 방법.The method of claim 8,
Prior to the step of bonding the metal layer to the filler layer, further comprising aligning the metal layer on the filler layer,
Ceramic substrate manufacturing method. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 세라믹 기판 제조 방법에 의해 제조되는 세라믹 기판.A ceramic substrate manufactured by the method of manufacturing a ceramic substrate according to any one of claims 1 to 10.
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