KR20230153162A - Electromagnetic wave shielding material having a multi-layer structure and semiconductor chip device including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2GHz 이상의 고주파수 대역의 전자파를 차폐하는 전자파 차폐재를 개시한다. 상기 전자파 차폐재는 제1 전도도를 갖는 제1 물질로 형성된 제1 차폐층, 상기 제1 차폐층 상에 적층되고, 상기 제1 전도도보다 큰 제2 전도도를 갖는 제2 물질로 형성된 제2 차폐층, 상기 제2 차폐층 상에 적층되고, 상기 제2 전도도보다 작은 제3 전도도를 갖는 제3 물질로 형성된 제3 차폐층, 및 상기 제3 차폐층 상에 적층되고, 상기 제3 전도도보다 큰 제4 전도도를 갖는 제4 물질로 형성된 제4 차폐층을 포함하고, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각의 두께는, 적어도 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께보다 큰 것을 특징으로 한다.The present invention discloses an electromagnetic wave shielding material that shields electromagnetic waves in a high frequency band of 2 GHz or higher. The electromagnetic wave shielding material includes a first shielding layer formed of a first material having a first conductivity, a second shielding layer laminated on the first shielding layer and formed of a second material having a second conductivity greater than the first conductivity, A third shielding layer formed of a third material laminated on the second shielding layer and having a third conductivity less than the second conductivity, and a fourth shielding layer laminated on the third shielding layer and having a third conductivity greater than the third conductivity. and a fourth shielding layer formed of a fourth material having conductivity, wherein the thickness of each of the second shielding layer and the fourth shielding layer is at least greater than the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer. do.
Description
본 발명은 고주파 대역에서의 전자파 차폐 효율이 우수한 멀티 레이어 구조를 갖는 전자파 차폐재 및 이를 포함하는 반도체 칩 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic wave shielding material having a multi-layer structure with excellent electromagnetic wave shielding efficiency in a high frequency band and a semiconductor chip device including the same.
전자파 차폐를 위해, 기존에는 주로 Cu, Ag 등을 단층 구조로 하여 차폐 대상 물질에 코팅하여 전자파를 차폐하는 방식이 사용되어 왔다.For electromagnetic wave shielding, a method of shielding electromagnetic waves by coating the material to be shielded with a single-layer structure of Cu, Ag, etc. has been used.
그러나, 종래의 단층 구조로 이루어진 차폐 방식은 주파수 대역이 올라갈수록 차폐 효율이 지속적으로 감소하게 되어, 저주파 대역에서 보이는 차폐 효율을 고주파 대역에서는 유지하지 못하게 되는 단점이 있다.However, the conventional single-layer shielding method has the disadvantage that the shielding efficiency continues to decrease as the frequency band increases, and the shielding efficiency seen in the low frequency band cannot be maintained in the high frequency band.
본 발명의 일 목적은 고주파 대역에서의 전자파 차폐 효율이 우수한 멀티 레이어 구조를 갖는 전자파 차폐재 및 이를 포함하는 반도체 칩 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an electromagnetic wave shielding material having a multi-layer structure with excellent electromagnetic wave shielding efficiency in a high frequency band and a semiconductor chip device including the same.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐재는 2 GHz 이상의 고주파수 대역의 전자파를 차폐하는 전자파 차폐재로, 제1 전도도를 갖는 제1 물질로 형성된 제1 차폐층, 상기 제1 차폐층 상에 적층되고, 상기 제1 전도도보다 큰 제2 전도도를 갖는 제2 물질로 형성된 제2 차폐층, 상기 제2 차폐층 상에 적층되고, 상기 제2 전도도보다 작은 제3 전도도를 갖는 제3 물질로 형성된 제3 차폐층, 및 상기 제3 차폐층 상에 적층되고, 상기 제3 전도도보다 큰 제4 전도도를 갖는 제4 물질로 형성된 제4 차폐층을 포함하고, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각의 두께는, 적어도 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께보다 큰 것을 특징으로 한다.The electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present invention is an electromagnetic wave shielding material that shields electromagnetic waves in a high frequency band of 2 GHz or more, and includes a first shielding layer formed of a first material having a first conductivity, and laminated on the first shielding layer, A second shielding layer formed of a second material having a second conductivity greater than the first conductivity, a third shielding layer laminated on the second shielding layer and formed of a third material having a third conductivity less than the second conductivity. layer, and a fourth shielding layer laminated on the third shielding layer and formed of a fourth material having a fourth conductivity greater than the third conductivity, and a thickness of each of the second shielding layer and the fourth shielding layer. is characterized in that it is at least greater than the thickness of each of the first and third shielding layers.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 차폐층의 두께는 상기 제4 차폐층의 두께와 동일하거나, 또는 상이할 수 있고, 상기 제1 차폐층의 두께는 상기 제3 차폐층의 두께와 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.In one embodiment, the thickness of the second shielding layer may be the same as or different from the thickness of the fourth shielding layer, and the thickness of the first shielding layer may be the same as the thickness of the third shielding layer. Or it may be different.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 중 하나의 층은 상기 제1 내지 제4 차폐층 중에서 가장 얇은 두께를 가지며, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중 하나의 층은 상기 제1 내지 제4 차폐층 중에서 가장 두꺼운 두께를 가질 수 있다.In one embodiment, one of the first shielding layer and the third shielding layer has the thinnest thickness among the first to fourth shielding layers, and one of the second shielding layer and the fourth shielding layer may have the thickest thickness among the first to fourth shielding layers.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 물질 및 상기 제3 물질은 서로 독립적으로 Ni, Fe 및 Co로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함하고, 상기 제2 물질 및 상기 제4 물질은 서로 독립적으로 Cu, Ag, Au 또는 Al을 함유하는 금속을 포함할 수 있다.In one embodiment, the first material and the third material are independently a metal, alloy, or oxide, nitride, carbide, or sulfide of the metal including at least one selected from the group consisting of Ni, Fe, and Co. It includes, and the second material and the fourth material may independently include a metal containing Cu, Ag, Au, or Al.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 물질 및 제3 물질은 강자성 또는 상자성 특성을 가질 수 있다.In one embodiment, the first material and the third material may have ferromagnetic or paramagnetic properties.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 물질 및 상기 제3 물질은 서로 독립적으로 Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn 및 Mo 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함하고, 상기 제2 물질 및 상기 제4 물질은 서로 독립적으로 Cu, Ag, Au 또는 Al을 함유하는 금속을 포함할 수 있다.In one embodiment, the first material and the third material are each independently a metal, alloy, or oxide of the metal including one or more selected from Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn, and Mo, It includes nitride, carbide, or sulfide, and the second material and the fourth material may independently include a metal containing Cu, Ag, Au, or Al.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 물질 및 제3 물질은 비자성 특성을 가질 수 있다.In one embodiment, the first material and the third material may have non-magnetic properties.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각의 두께는 상기 제1 내지 제4 차폐층 전체 두께의 25 내지 48%이고, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중에서 큰 두께를 갖는 하나의 층의 두께에 대한 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께의 비는 1 이상 19 이하일 수 있다.In one embodiment, the thickness of each of the second shielding layer and the fourth shielding layer is 25 to 48% of the total thickness of the first to fourth shielding layers, and the larger thickness among the second shielding layer and the fourth shielding layer The ratio of the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer to the thickness of one layer may be 1 or more and 19 or less.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중에서 큰 두께를 갖는 하나의 층의 두께에 대한 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께의 비는 1 이상 9 이하일 수 있다.In one embodiment, the ratio of the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer to the thickness of one layer having a larger thickness among the second shielding layer and the fourth shielding layer may be 1 or more and 9 or less. .
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 칩 장치는, 기판 상에 배치된 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩 상에 배치된 본 발명의 전자파 차폐재를 포함하고, 상기 전자파 차폐재는 상기 제1 차폐층이 상기 반도체 칩과 인접하게 배치된 것을 특징으로 한다.Meanwhile, a semiconductor chip device according to another embodiment of the present invention includes a semiconductor chip disposed on a substrate, and an electromagnetic wave shielding material of the present invention disposed on the semiconductor chip, wherein the electromagnetic wave shielding material includes the first shielding layer. It is characterized in that it is disposed adjacent to the semiconductor chip.
다른 실시예로, 본 발명의 반도체 칩 장치는, 기판 상에 배치된 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩 상에 배치된 본 발명의 전자파 차폐재를 포함하고, 상기 전자파 차폐재는 상기 제4 차폐층이 상기 반도체 칩과 인접하게 배치된 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the semiconductor chip device of the present invention includes a semiconductor chip disposed on a substrate, and an electromagnetic wave shielding material of the present invention disposed on the semiconductor chip, wherein the electromagnetic wave shielding material is such that the fourth shielding layer is formed on the semiconductor chip. It is characterized by being placed adjacent to the chip.
본 발명의 전자파 차폐재는 각 층이 두께 구배와 전기 전도도 차이를 가지는 4층의 레이어가 순차적으로 적층된 멀티 레이어 구조를 가지며, 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각은 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께보다 크고, 전기 전도도 또한 크며, 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중 하나의 층은 가장 두꺼운 두께를 가지고, 제1 차폐층 및 제3 차폐층 중 하나의 층은 가장 얇은 두께를 가지는 두께 구배를 가짐으로써, 단층 구조의 전자파 차폐재에 비해 2 GHz 이상의 고주파수 대역에서의 전자파 차폐 효율이 우수하다.The electromagnetic wave shielding material of the present invention has a multi-layer structure in which four layers with each layer having a thickness gradient and difference in electrical conductivity are sequentially stacked, and the second shielding layer and the fourth shielding layer are respectively the first shielding layer and the third shielding layer. It is greater than the thickness of each of the shielding layers, and the electrical conductivity is also greater, one of the second shielding layer and the fourth shielding layer has the thickest thickness, and one layer of the first shielding layer and the third shielding layer has the thinnest thickness. By having a thickness gradient, the electromagnetic wave shielding efficiency in the high frequency band of 2 GHz or more is superior to that of a single-layer electromagnetic wave shielding material.
따라서, 본 발명의 전자파 차폐재는 센서, 태블릿PC, 스마트폰, 컴퓨터, 반도체 칩 장치 등 전자파 간섭이 일어나는 부위에 적용할 수 있다.Therefore, the electromagnetic wave shielding material of the present invention can be applied to areas where electromagnetic interference occurs, such as sensors, tablet PCs, smartphones, computers, and semiconductor chip devices.
도 1은 총 두께가 1140nm 인 단층 구조의 Cu 전자파 차폐재의 FIB 이미지(비교예, 좌측) 및 이의 EDS 데이터 분석 결과(우측)를 나타낸다.
도 2는 총 두께가 각각 895nm, 916nm, 892nm, 905nm, 880nm, 895nm, 1002nm, 937nm 이고, 제2 및 제4 차폐층과, 제1 및 제3 차폐층의 두께 비가 각각 약 1:1, 3:2, 2:1, 3:1, 5:1, 11:1, 19:1, 1:2 인 4 레이어 구조의 멀티레이어 전자파 차폐재의 FIB 이미지 및 이들의 EDS 데이터 분석 결과를 나타낸다.
도 3은 총 두께가 1003 nm 이고, 제2 및 제4 차폐층과, 제1 및 제3 차폐층의 두께 비가 약 3:1 이며, 제1 내지 제4 차폐층의 증착 순서를 도 2의 샘플들과 반대로 하여 증착시킨 4 레이어 구조의 멀티레이어 전자파 차폐재(4layer 3:1 reverse multilayer)의 FIB 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 4층 전자파 차폐재 샘플 및 비교예 샘플들의 전자파 차폐 효능 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 18 GHz 주파수 대역에서 측정한 4층 전자파 차폐재 샘플 및 비교예 샘플들의 차폐효율 값을 나타내는 그래프이다.
도 6은 4층 전자파 차폐재 샘플들의 XRD 상 분석 결과이다.Figure 1 shows a FIB image (comparative example, left) and its EDS data analysis results (right) of a single-layer Cu electromagnetic wave shielding material with a total thickness of 1140 nm.
2 shows that the total thickness is 895nm, 916nm, 892nm, 905nm, 880nm, 895nm, 1002nm, and 937nm, respectively, and the thickness ratios of the second and fourth shielding layers and the first and third shielding layers are about 1:1 and 3, respectively. :2, 2:1, 3:1, 5:1, 11:1, 19:1, 1:2 FIB image of multi-layer electromagnetic wave shielding material with 4-layer structure and their EDS data analysis results are shown.
Figure 3 shows a total thickness of 1003 nm, a thickness ratio of the second and fourth shielding layers and the first and third shielding layers of about 3:1, and the deposition sequence of the first to fourth shielding layers in the sample of Figure 2. This is a FIB image of a multilayer electromagnetic wave shielding material (4layer 3:1 reverse multilayer) with a 4-layer structure deposited in reverse order.
Figure 4 is a graph showing the results of electromagnetic wave shielding efficacy analysis of a four-layer electromagnetic wave shielding material sample manufactured according to an embodiment of the present invention and a comparative example sample.
Figure 5 is a graph showing the shielding efficiency values of the four-layer electromagnetic wave shielding material samples and comparative samples measured in the 18 GHz frequency band.
Figure 6 shows the results of XRD analysis of 4-layer electromagnetic wave shielding material samples.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or steps. , it should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐재는 2 GHz 이상의 고주파수 대역의 전자파를 차폐하는 전자파 차폐재로, 제1 차폐층, 제2 차폐층, 제3 차폐층 및 제4 차폐층을 포함할 수 있다.The electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present invention is an electromagnetic wave shielding material that shields electromagnetic waves in a high frequency band of 2 GHz or more, and may include a first shielding layer, a second shielding layer, a third shielding layer, and a fourth shielding layer.
상기 제1 차폐층은 제1 전도도를 갖는 제1 물질로 형성될 수 있다.The first shielding layer may be formed of a first material having first conductivity.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 물질은 Ni, Fe 및 Co로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제1 물질은 강자성 또는 상자성 특성을 가질 수 있다.In one embodiment, the first material may include a metal or alloy containing at least one selected from the group consisting of Ni, Fe, and Co, or an oxide, nitride, carbide, or sulfide of the metal. More preferably, the first material may have ferromagnetic or paramagnetic properties.
다른 실시예에 있어서, 상기 제1 물질은 Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn 및 Mo 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제1 물질은 비자성 특성을 가질 수 있다.In another embodiment, the first material may include a metal, an alloy, or an oxide, nitride, carbide, or sulfide of the metal including one or more selected from Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn, and Mo. You can. More preferably, the first material may have non-magnetic properties.
즉, 상기 제1 물질은 강자성 또는 상자성 특성을 갖는 물질이거나, 또는 비자성 특성을 갖는 물질일 수 있다.That is, the first material may be a material with ferromagnetic or paramagnetic properties, or may be a material with non-magnetic properties.
상기 제2 차폐층은 상기 제1 차폐층 상에 적층되고, 상기 제1 전도도보다 큰 제2 전도도를 갖는 제2 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 물질은 특별히 제한되는 것은 아니나, Cu, Ag, Au 또는 Al을 함유하는 금속을 포함할 수 있다.The second shielding layer may be laminated on the first shielding layer and may be formed of a second material having a second conductivity greater than the first conductivity. In one embodiment, the second material is not particularly limited, but may include a metal containing Cu, Ag, Au, or Al.
상기 제3 차폐층은 상기 제2 차폐층 상에 적층되고, 상기 제2 전도도보다 작은 제3 전도도를 갖는 제3 물질로 형성될 수 있다.The third shielding layer may be laminated on the second shielding layer and may be formed of a third material having a third conductivity that is smaller than the second conductivity.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 물질은 Ni, Fe 및 Co로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제3 물질은 강자성 또는 상자성 특성을 가질 수 있다.In one embodiment, the third material may include a metal or alloy containing at least one selected from the group consisting of Ni, Fe, and Co, or an oxide, nitride, carbide, or sulfide of the metal. More preferably, the third material may have ferromagnetic or paramagnetic properties.
다른 실시예에 있어서, 상기 제3 물질은 Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn 및 Mo 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제3 물질은 비자성 특성을 가질 수 있다.In another embodiment, the third material may include a metal or alloy containing at least one selected from Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn and Mo, or an oxide, nitride, carbide or sulfide of the metal. You can. More preferably, the third material may have non-magnetic properties.
즉, 상기 제3 물질은 강자성 또는 상자성 특성을 갖는 물질이거나, 또는 비자성 특성을 갖는 물질일 수 있다.That is, the third material may be a material with ferromagnetic or paramagnetic properties, or may be a material with non-magnetic properties.
상기 제4 차폐층은 상기 제3 차폐층 상에 적층되고, 상기 제3 전도도보다 큰 제4 전도도를 갖는 제4 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제4 물질은 특별히 제한되는 것은 아니나, Cu, Ag, Au 또는 Al을 함유하는 금속을 포함할 수 있다.The fourth shielding layer may be laminated on the third shielding layer and may be formed of a fourth material having a fourth conductivity greater than the third conductivity. In one embodiment, the fourth material is not particularly limited, but may include a metal containing Cu, Ag, Au, or Al.
위와 같이, 본 발명의 전자파 차폐재는 2GHz 이상의 고주파수 대역의 전자파 차폐 효율을 높이기 위해, 제1 차폐층 및 제3 차폐층이 제2 및 제4 차폐층보다 작은 전기 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있다.As above, in the electromagnetic wave shielding material of the present invention, in order to increase the electromagnetic wave shielding efficiency in the high frequency band of 2 GHz or more, the first shielding layer and the third shielding layer may be made of a material having a lower electrical conductivity than the second and fourth shielding layers.
한편, 본 발명의 전자파 차폐재는 2GHz 이상의 고주파수 대역의 전자파 차폐 효율을 높이기 위해, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각의 두께는, 적어도 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께보다 큰 두께 구배를 가질 수 있다.Meanwhile, in the electromagnetic wave shielding material of the present invention, in order to increase the electromagnetic wave shielding efficiency in the high frequency band of 2 GHz or more, the thickness of each of the second shielding layer and the fourth shielding layer is at least greater than the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer. Can have large thickness gradients.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 차폐층의 두께는 상기 제3 차폐층의 두께와 동일하거나, 또는 상이할 수 있다. 또한, 상기 제2 차폐층의 두께는 상기 제4 차폐층의 두께와 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.In one embodiment, the thickness of the first shielding layer may be the same as or different from the thickness of the third shielding layer. Additionally, the thickness of the second shielding layer may be the same as or different from the thickness of the fourth shielding layer.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 중 하나의 층은 상기 제1 내지 제4 차폐층 중에서 가장 얇은 두께를 가지며, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중 하나의 층은 상기 제1 내지 제4 차폐층 중에서 가장 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 전자파 차폐재는 각 층의 두께가 모두 상이한 두께 구배를 나타낼 수 있다.In one embodiment, one of the first shielding layer and the third shielding layer has the thinnest thickness among the first to fourth shielding layers, and one of the second shielding layer and the fourth shielding layer may have the thickest thickness among the first to fourth shielding layers. That is, the electromagnetic wave shielding material of the present invention may exhibit a thickness gradient in which the thickness of each layer is different.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각의 두께는 상기 제1 내지 제4 차폐층 전체 두께의 25 내지 48%이고, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중에서 큰 두께를 갖는 하나의 층의 두께에 대한 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께의 비는 1 이상 19 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제4 차폐층 전체 두께는 약 1000 nm 일 수 있고, 상기 제2 및 제4 차폐층은 약 200 ~ 500 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the thickness of each of the second shielding layer and the fourth shielding layer is 25 to 48% of the total thickness of the first to fourth shielding layers, and the larger thickness among the second shielding layer and the fourth shielding layer The ratio of the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer to the thickness of one layer having a may be 1 or more and 19 or less. For example, the total thickness of the first to fourth shielding layers may be about 1000 nm, and the second and fourth shielding layers may be about 200 to 500 nm, but are not limited thereto.
보다 바람직하게는, 상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중에서 큰 두께를 갖는 하나의 층의 두께에 대한 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께의 비는 1 이상 9 이하일 수 있다. 이 경우, 단일층 구조의 차폐재에 비해 2GHz 이상의 고주파수 대역에서의 전자파 차폐 효율이 현저히 증가한다.More preferably, the ratio of the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer to the thickness of one layer having a larger thickness among the second shielding layer and the fourth shielding layer may be 1 or more and 9 or less. In this case, the electromagnetic wave shielding efficiency in the high frequency band of 2 GHz or more is significantly increased compared to the single-layer structure shielding material.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태로 반도체 칩 장치를 들 수 있다.Meanwhile, another embodiment of the present invention includes a semiconductor chip device.
상기 반도체 칩 장치는, 기판 상에 배치된 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩 상에 배치된 상기 전자파 차폐재를 포함하고, 이때, 상기 전자파 차폐재는 상기 제1 차폐층이 상기 반도체 칩과 인접하게 배치되어 전자파의 내부로의 전달을 감소시킬 수 있다.The semiconductor chip device includes a semiconductor chip disposed on a substrate, and the electromagnetic wave shielding material disposed on the semiconductor chip, wherein the electromagnetic wave shielding material is configured such that the first shielding layer is disposed adjacent to the semiconductor chip, transmission to the interior can be reduced.
본 발명의 또 다른 실시 형태로, 기판 상에 배치된 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩 상에 배치된 본 발명의 전자파 차폐재를 포함하고, 상기 전자파 차폐재의 상기 제4 차폐층이 상기 반도체 칩과 인접하게 배치된 반도체 칩 장치를 들 수 있다. 이 경우, 전자파의 외부로의 전달을 감소시킬 수 있다.In another embodiment of the present invention, it includes a semiconductor chip disposed on a substrate, and an electromagnetic wave shielding material of the present invention disposed on the semiconductor chip, wherein the fourth shielding layer of the electromagnetic wave shielding material is adjacent to the semiconductor chip. An example may be a deployed semiconductor chip device. In this case, transmission of electromagnetic waves to the outside can be reduced.
이하에서는, 구체적인 실시예들 및 비교예를 통해서 본 발명의 전자파 차폐재 및 이의 제조 방법에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the electromagnetic wave shielding material of the present invention and its manufacturing method will be described in more detail through specific examples and comparative examples. However, the embodiments of the present invention are only some embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<제조예: 전자파 차폐재 제조><Manufacturing example: manufacturing electromagnetic wave shielding material>
1. 전해도금법을 이용한 전자파 차폐재 제조1. Manufacture of electromagnetic wave shielding material using electroplating method
전해도금법을 이용하여 Cu layer와 NiFe layer를 순차적으로 적층하여 기판 상에 전자파 차폐재를 형성하였다. 여기서, Cu layer와 NiFe layer 의 적층 시에, pH 가 1 이상인 전해질을 이용하였으며, Cu layer 적층시 전해질의 온도는 60℃, NiFe layer 적층시 전해질의 온도는 20℃ 로 유지시켰다. 또한, 펄스 플레이팅으로 1ASD ~ 10ASD 의 전류를 인가하여 멀티 레이어 전자파 차폐재를 제조한 후, 증류수로 세척하고 건조시켰다.An electromagnetic wave shielding material was formed on the substrate by sequentially stacking a Cu layer and a NiFe layer using electroplating. Here, when stacking the Cu layer and NiFe layer, an electrolyte with a pH of 1 or higher was used, and the temperature of the electrolyte when stacking the Cu layer was maintained at 60°C and the temperature of the electrolyte when stacking the NiFe layer was maintained at 20°C. In addition, a multi-layer electromagnetic wave shielding material was manufactured by applying a current of 1ASD to 10ASD through pulse plating, then washed with distilled water and dried.
한편, 상기 기판으로는 스테인리스 강(SUS), Cu, Ti, Au, Cr, Ag, Ni 등을 사용할 수 있다.Meanwhile, stainless steel (SUS), Cu, Ti, Au, Cr, Ag, Ni, etc. can be used as the substrate.
2. 스퍼터링 증착법을 이용한 전자파 차폐재 제조2. Manufacturing electromagnetic wave shielding material using sputtering deposition method
Cu 타겟, Ti 타겟을 이용한 스퍼터링 증착법을 통해 멀티 레이어 전자파 차폐재를 제조하였으며, 각 층의 증착은 80 ~ 500 W 로 수행하였다.A multi-layer electromagnetic wave shielding material was manufactured through sputtering deposition using a Cu target and a Ti target, and deposition of each layer was performed at 80 to 500 W.
<실시예: 4층 레이어 구조의 전자파 차폐재><Example: Electromagnetic wave shielding material with 4-layer layer structure>
도 1은 총 두께가 1140nm 인 단층 구조의 Cu 전자파 차폐재의 FIB 이미지(비교예, 좌측) 및 이의 EDS 데이터 분석 결과(우측)를 나타낸다.Figure 1 shows a FIB image (comparative example, left) and its EDS data analysis results (right) of a single-layer Cu electromagnetic wave shielding material with a total thickness of 1140 nm.
도 2는 총 두께가 각각 895nm, 916nm, 892nm, 905nm, 880nm, 895nm, 1002nm, 937nm 이고, 제2 및 제4 차폐층과, 제1 및 제3 차폐층의 두께 비가 각각 약 1:1, 3:2, 2:1, 3:1, 5:1, 11:1, 19:1, 1:2 인 4 레이어 구조의 멀티레이어 전자파 차폐재의 FIB 이미지 및 이들의 EDS 데이터 분석 결과를 나타낸다.2 shows that the total thickness is 895nm, 916nm, 892nm, 905nm, 880nm, 895nm, 1002nm, and 937nm, respectively, and the thickness ratios of the second and fourth shielding layers and the first and third shielding layers are about 1:1 and 3, respectively. :2, 2:1, 3:1, 5:1, 11:1, 19:1, 1:2 FIB image of multi-layer electromagnetic wave shielding material with 4-layer structure and their EDS data analysis results are shown.
도 3은 총 두께가 1003 nm 이고, 제2 및 제4 차폐층과, 제1 및 제3 차폐층의 두께 비가 약 3:1 이며, 제1 내지 제4 차폐층의 증착 순서를 도 2의 샘플들과 반대로 하여 증착시킨 4 레이어 구조의 멀티레이어 전자파 차폐재(4layer 3:1 reverse multilayer)의 FIB 이미지이다.Figure 3 shows a total thickness of 1003 nm, a thickness ratio of the second and fourth shielding layers and the first and third shielding layers of about 3:1, and the deposition sequence of the first to fourth shielding layers in the sample of Figure 2. This is a FIB image of a multilayer electromagnetic wave shielding material (4layer 3:1 reverse multilayer) with a 4-layer structure deposited in reverse order.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 4층 전자파 차폐재 샘플 및 비교예 샘플들의 전자파 차폐 효능 분석 결과를 나타내는 그래프이고, 도 5는 18 GHz 주파수 대역에서 측정한 4층 전자파 차폐재 샘플 및 비교예 샘플들의 차폐효율 값을 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the electromagnetic wave shielding efficacy analysis results of the four-layer electromagnetic wave shielding material sample and comparative example samples manufactured according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is a graph showing the four-layer electromagnetic wave shielding material sample and comparison measured in the 18 GHz frequency band. This is a graph showing the shielding efficiency values of the example samples.
도 4 및 5를 참조하면, 단층으로 형성된 Cu 전자파 차폐재(비교예)의 경우 낮은 차폐효율 값을 나타냈으며, 제1 내지 제4 차폐층의 증착 물질이 본 발명과 상이한 샘플인 4layer 3:1 reverse multilayer 또한 낮은 차폐효율 값을 나타냈다. 또한, 제2 및 제4 차폐층과 제1 및 제3 차폐층의 두께비가 약 1:2 인 샘플 또한 낮은 차폐효율 값을 나타냈다. Referring to Figures 4 and 5, the Cu electromagnetic wave shielding material formed as a single layer (comparative example) showed a low shielding efficiency value, and the 4layer 3:1 reverse sample in which the deposition material of the first to fourth shielding layers was different from that of the present invention. Multilayer also showed low shielding efficiency values. Additionally, samples with a thickness ratio of about 1:2 between the second and fourth shielding layers and the first and third shielding layers also showed low shielding efficiency values.
반면, 제2 및 제4 차폐층과 제1 및 제3 차폐층의 두께비가 약 1:1 ~ 19:1 인 경우 높은 전자파 차폐 효율을 나타냈고, 특히, 그 두께비가 약 1:1 ~ 9:1 인 경우 현저히 높은 전자파 차폐 효율을 나타냈다.On the other hand, high electromagnetic wave shielding efficiency was shown when the thickness ratio of the second and fourth shielding layers to the first and third shielding layers was about 1:1 to 19:1, especially when the thickness ratio was about 1:1 to 9:1. In the case of 1, it showed significantly high electromagnetic wave shielding efficiency.
도 6은 4층 전자파 차폐재 샘플들의 XRD 상 분석 결과이다.Figure 6 shows the results of XRD analysis of 4-layer electromagnetic wave shielding material samples.
도 6을 참조하면, 단층으로 형성된 Cu 전자파 차폐재의 결정 구조를 기준으로, 멀티레이어 차폐재의 각 층이 Cu 와 NiFe 의 결정 구조로 이루어져 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, based on the crystal structure of the Cu electromagnetic wave shielding material formed as a single layer, it can be confirmed that each layer of the multi-layer shielding material is composed of a crystal structure of Cu and NiFe.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. You will understand that it is possible.
Claims (11)
제1 전도도를 갖는 제1 물질로 형성된 제1 차폐층;
상기 제1 차폐층 상에 적층되고, 상기 제1 전도도보다 큰 제2 전도도를 갖는 제2 물질로 형성된 제2 차폐층;
상기 제2 차폐층 상에 적층되고, 상기 제2 전도도보다 작은 제3 전도도를 갖는 제3 물질로 형성된 제3 차폐층; 및
상기 제3 차폐층 상에 적층되고, 상기 제3 전도도보다 큰 제4 전도도를 갖는 제4 물질로 형성된 제4 차폐층;을 포함하고,
상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각의 두께는, 적어도 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐재.In the electromagnetic wave shielding material that shields electromagnetic waves in the high frequency band of 2 GHz or more,
a first shielding layer formed of a first material having a first conductivity;
a second shielding layer laminated on the first shielding layer and formed of a second material having a second conductivity greater than the first conductivity;
a third shielding layer laminated on the second shielding layer and formed of a third material having a third conductivity less than the second conductivity; and
A fourth shielding layer laminated on the third shielding layer and formed of a fourth material having a fourth conductivity greater than the third conductivity,
An electromagnetic wave shielding material, characterized in that the thickness of each of the second shielding layer and the fourth shielding layer is at least greater than the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer.
상기 제1 차폐층의 두께는 상기 제3 차폐층의 두께와 동일하거나, 또는 상이하고,
상기 제2 차폐층의 두께는 상기 제4 차폐층의 두께와 동일하거나, 또는 상이한 것인, 전자파 차폐재.According to paragraph 1,
The thickness of the first shielding layer is the same as or different from the thickness of the third shielding layer,
An electromagnetic wave shielding material wherein the thickness of the second shielding layer is the same as or different from the thickness of the fourth shielding layer.
상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 중 하나의 층은 상기 제1 내지 제4 차폐층 중에서 가장 얇은 두께를 가지며,
상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중 하나의 층은 상기 제1 내지 제4 차폐층 중에서 가장 두꺼운 두께를 갖는 것인, 전자파 차폐재.According to paragraph 1,
One of the first and third shielding layers has the thinnest thickness among the first to fourth shielding layers,
An electromagnetic wave shielding material, wherein one of the second shielding layer and the fourth shielding layer has the thickest thickness among the first to fourth shielding layers.
상기 제1 물질 및 상기 제3 물질은 서로 독립적으로 Ni, Fe 및 Co로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함하고,
상기 제2 물질 및 상기 제4 물질은 서로 독립적으로 Cu, Ag, Au 또는 Al을 함유하는 금속을 포함하는 것인, 전자파 차폐재.According to paragraph 1,
The first material and the third material independently include a metal, an alloy, or an oxide, nitride, carbide, or sulfide of the metal including at least one selected from the group consisting of Ni, Fe, and Co,
The second material and the fourth material independently contain a metal containing Cu, Ag, Au, or Al.
상기 제1 물질 및 제3 물질은 강자성 또는 상자성 특성을 갖는 것인, 전자파 차폐재.According to paragraph 4,
An electromagnetic wave shielding material wherein the first material and the third material have ferromagnetic or paramagnetic properties.
상기 제1 물질 및 상기 제3 물질은 서로 독립적으로 Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn 및 Mo 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속, 합금, 또는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 황화물을 포함하고,
상기 제2 물질 및 상기 제4 물질은 서로 독립적으로 Cu, Ag, Au 또는 Al을 함유하는 금속을 포함하는 것인, 전자파 차폐재.According to paragraph 1,
The first material and the third material are each independently a metal, alloy, or oxide, nitride, carbide, or sulfide of the metal containing at least one selected from Cr, Ti, Ta, Sn, W, Zn, and Mo. Contains,
The second material and the fourth material independently contain a metal containing Cu, Ag, Au, or Al.
상기 제1 물질 및 제3 물질은 비자성 특성을 갖는 것인, 전자파 차폐재.According to clause 6,
An electromagnetic wave shielding material wherein the first material and the third material have non-magnetic properties.
상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 각각의 두께는 상기 제1 내지 제4 차폐층 전체 두께의 25 내지 48%이고,
상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중에서 큰 두께를 갖는 하나의 층의 두께에 대한 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께의 비는 1 이상 19 이하인 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐재.According to paragraph 1,
The thickness of each of the second and fourth shielding layers is 25 to 48% of the total thickness of the first to fourth shielding layers,
An electromagnetic wave shielding material, characterized in that the ratio of the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer to the thickness of one layer having a larger thickness among the second shielding layer and the fourth shielding layer is 1 or more and 19 or less.
상기 제2 차폐층 및 제4 차폐층 중에서 큰 두께를 갖는 하나의 층의 두께에 대한 상기 제1 차폐층 및 제3 차폐층 각각의 두께의 비는 1 이상 9 이하인 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐재.According to clause 8,
An electromagnetic wave shielding material, characterized in that the ratio of the thickness of each of the first shielding layer and the third shielding layer to the thickness of one layer having a larger thickness among the second shielding layer and the fourth shielding layer is 1 or more and 9 or less.
상기 반도체 칩 상에 배치된 상기 제1항 내지 제9항 중 선택된 어느 한 항의 전자파 차폐재;를 포함하고,
상기 전자파 차폐재는 상기 제1 차폐층이 상기 반도체 칩과 인접하게 배치된 것인,
반도체 칩 장치.A semiconductor chip disposed on a substrate; and
It includes the electromagnetic wave shielding material of any one of claims 1 to 9 disposed on the semiconductor chip,
The electromagnetic wave shielding material is such that the first shielding layer is disposed adjacent to the semiconductor chip,
Semiconductor chip device.
상기 반도체 칩 상에 배치된 상기 제1항 내지 제9항 중 선택된 어느 한 항의 전자파 차폐재;를 포함하고,
상기 전자파 차폐재는 상기 제4 차폐층이 상기 반도체 칩과 인접하게 배치된 것인,
반도체 칩 장치.A semiconductor chip disposed on a substrate; and
It includes the electromagnetic wave shielding material of any one of claims 1 to 9 disposed on the semiconductor chip,
The electromagnetic wave shielding material is such that the fourth shielding layer is disposed adjacent to the semiconductor chip,
Semiconductor chip device.
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