KR970009204B1 - 집적 변성기 및 그 제조공정 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

집적 변성기 및 그 제조공정

제1도는 일반적인 변성기의 구조를 도시한 개략도.

제2도는 본 발명에 의한 집적 변성기의 평면도.

제3도는 제 2 도에 도시한 집적 변성기의 X-X'를 따라본 개략적인 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입력부 2 : 철심코어

3 : 철심코어간 절연물 4 : 1차코일

5 : 2차코일 6 : 출력부

10 : 기판 20 : 하면 코일 패턴

30,50,70 : 절연체층들 40,60 : 철심코어층들

80 : 상면 코일 패턴 90 : 바아호울

100 : 철심코어부

본 발명은 직접 변성기 및 그 제조공정에 관한 것으로, 특히 막처리 기술 및 금속배선형성기술을 이용한 소형 집적 변성기 및 그 제조공정에 관한 것이다.

일반적으로, 변성기는 1차권선 및 2차권선의 권선비를 이용하여, 1차권선에 인가되는 전압, 전류 또는 전력을 받아서, 2차권선에 소정의 전압, 전류 또는 전력의로 유도변성하는 변성기를 의밋하며, 전압을 변성하는 변압기, 전류를 변성하는 변규기 또는 전력용 변성기로 나누어진다.

제 1 도에 도시한 바와 같이, 통상적으로 변성기는 입력원(1), 철심코어(2), 코어간간의 절연물(3), 1차코일(4), 2차코일(5) 및 출력부(6)를 구비하여 구성되어 있다.

제 1 도에서와 같이, 통상적인 변성기는 상기 철심코어(2)에 동코일을 감아 사용하고 있으며, 1차코일(4) 및 2차코일(5)의 동코일의 감는 횟수에 따라서 소정의 입력을 원하는 출력으로 변성하여 출력하게 된다. 이 경우, 철심재료 및 코일재료의 고급화 및 소형화에 따라서 점차 변성기의 부피를 줄일 수 있었다.

그러나, 종래에는 철심재료로서 규소강판재나 비정질 판재를 사용하고 있으며, 그 철심재료를 이용하여 소정의 자로를 형성하기 위하여는 그 철심재료를 적충하여 사용하였다. 그 다음, 그 적충된 철심 주위에 코일을 감는 형태로 변성기를 제작하였다. 이렇게 제작된 변성기들은 소형화에 한계가 있으며 상당한 크기를 가지게 되므로, 휴대용 컴퓨터를 비롯한 정보통신장비들에 요구되는 극소형 변성기들로 사용하기에는 부적합하였다.

또한, 종래에도 철심재료으 기계적인 절단, 적충작업 및 권선작업들을 자동화하여 생산가를 낮출 수 있으나, 배치프로세스(batch process)를 수행하기가 어려웠다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 결점들을 극복하기 위하여, 박형, 소형 및 경량의 집적 변성기 및 그 제조공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 막처리 공정 및 금속배선형공정을 이용하여 양산화, 품질균일화 및 저가격화 할 수 있는 소형 집적 변성기 및 그 제조공정을 제공하는 것이다.

그러므로, 본 발명은 상기 목적들을 달성하기 위하여 소정을 입력을 1차코일 및 2차코일의 권선 ㅣ에 따라 소정의 출력으로 변성하는 변성기에 있어서, 소정의 기판상에 금속배선형공정(metallization)을 통하여, 상기 1차 및 2차 코일의 하면 코일 패턴을 형성하여 이루어진 하부 권선부 : 상기 하부 권선부 및 기판상에 도포된 유전체층 : 상기 유전체층상에 소정의 충수로 상기 유전체충과 동일한 재료의 유전체층을 개재하여 막처리 적층된 철심코어부 : 상기 철심코어부상에 금속배선형성공정을 통하여 상기 1차 및 상기 2차코일의 상면 코일 패턴을 형성하여 이루어진 상부 권선부 : 및 상기 하부 권선부와 하부 권선부를 전기적으로 접속하는 비아호울(via hole)을 포함하는 집적 변성기를 제공하고 있다.

또한, 본 발명은 소정의 입력을 1차코일 및 2차코일의 권선비에 따라 소정의 출력으로 변성하는 변성기의 제조공정에 있어서, 소정의 기판상에 상기 1차 및 2차코일의 하부에 해당하는 하면 코일 패턴을 형성하는 제 1 금속배선형성단계 : 상기 기판 및 상기 하면 코일패턴상에 유전체를 도포하는 단계 : 상기 도포된 유전체충상에 원하는 충수만큼 상기 유전체층과 유사한 재질의 유전체층을 개재하여 막처리 적층하여 철심코어부를 형성하는 단계 : 상기 하면 코일 패턴위에 비아호울을 형성하고 그 속에 도체를 채우는 단계 : 상기 철심코오부에 상기 1차 및 2차코일의 상부에 해당하는 상면 코일 패턴을 형성하는 제2 금속배선형성단계: 및 상기 상면 코일 패턴과 상기 하면 코일 패턴을 상기 비아호울(viahole)을 통하여 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는 집적 변성기 제조공정을 제공하고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 첨부된 도면을 첨부하여 상세히 벌명하기로 한다.

우선, 본 발명에 적용되는 막처리기술은 일반적으로 반도체 DRAM의 제조공정에 적용되는 후막처리공정 및 박막처리공정을 들 수 있으며, 본 발명의 실시예에 대해서는 설명의 편의상 후막처리공정을 예로써 설명하기로 한다. 그러나, 반드시 후막공정에 한정되ㄴ 것은 아니라는 것이 당업자에게는 명백함에 주목하여야 한다. 또한, 본발명에 적용되는 금속배선형공정으로는 공지된 스크린프린팅법, 리소그라피법 또는 리프트오프법등을 적용할 수 있다.

제 2 도 및 제 3 도에 의하면, 본 발명의 집적변성기를 제조하기 위한 기본적인 공정은 다음과 같다.

1) 알루미나등의 재질로 이루어진 기판(10)을 준비하여 세정한다.

2) 준비된 기판(10)상에 알루미늄, 구리, 금, 백금등의 도선재료 또는 초전도체를 금속배선형성공정을 통하여 제 1 금속패턴을 형성한다.

3) 상기 패터닝된 금속배선(20) 및 기판(10)상에 SiO, Sin등의 유전재료로 유전체층(30)을 형성한다.

4) 상기 기판(10) 및 형성된 유전체층(30)에 열을 가한다. 이 공정은 통상 화이어링(firing) 공정이라 하며, 매 공정마다 할 수도 있고, 최종 공정이 끝난 후 수행할 수도 있다. 즉, 적층단계마다 수행할 수도 있고 최종 적층단계가 완료된 후 할 수도 있다.

5) 막처리기술을 이용하여 페라이트와 같은 코어재료를 상기 유전체층(30)에 형성하여 철심코어층(40)을 형성한다.

6) 상기 철심코어층(40)위에 유전체층(50)을 형성시킨다.

7) 원하는 층수만큼 상기 5) 및 6)단계를 반복한다.

8) 원하는 층수만큼 철수코어층들(40,60)을 적충한 후, 레이저, 케미컬엣칭 또는 드라이엣칭등의 방법으로 비하호울(90)을 형성한다. 이경우, 비아호울을 형성하는 대신 도금을 하는 것도 가능하다.

9) 형성된 비아호울(90)속에 도체를 채운다.

10) 상기 형성된 철심코오층(50)위에 제 2 금속패턴(80)을 형성하고, 상기 비아호울(90)을 통하여 상기 제 1 및 제 2 금속패턴(20,80)이 상호 전기적으로 접속되도록 한다.

다음, 제2도 및 제3도를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

제 2 도에 도시된 바와 같이, 알루미나등의 재질의 기판(10)상에는 1차코일 및 2차코일의 하부를 형성하는 하면 코일 패턴(20)이 금속배선형성공정을 이용하여 형성되어 있다. 이 금속 코일 패턴은 반도체등의 제조공정에 사용되는 공지된 금속배선형성공정을 사용하고 있다. 여기에 사용되는 금속코일재료로는 알루미늄 또는 구리등을 사용할 수 있으며, 이 패터닝기술로는 박막인 경우 리소그라피(lithography)등을 들 수 있다. 상기 코일 패턴의 폭 및 두께는 설계자의 사양에 따라 다르나, 일반적으로 제한은 없다. 보통 수 마이크로미터의 디멘죤을 갖는 것이 본 발명의 목적에서와 같은 소형 변성기에 적용될 수 있다. 여기서, 상기 금속배선을 한줄씩 한겹으로 패턴형성시키고 있는 것을 설명하고 있으나, 2줄, 3줄, 또는 2겹, 3겹등의 복수의 줄 또는 겹으로 형성시킬 수 있다.

또한, 제 2 동에서 하면 코일 패턴을 형성한 뒤 그 위에 제 3 도에 도시한 바와 같이 유전체등(SiN,SiO)의 절연층(30)을 형성시킨다. 그 다음, 그 절연층(30)위에 막처리기술을 사용하여 철심코어부(100)를 형성시킨다. 제 3 도에는 철심코어부가 2층의 철심코어층들(40,60) 및 절연체층들(50,70)로 구성되어 있으나, 이 철심코어층 및 절연층의 수는 설계장의 원하는 사양에 따라서 알맞는 자로(magnetic path)를 형성시키기 위하여 가변될 수 있다. 이 경우도, 금속배선형성에서와 마찬가지로 층의 두께 및 폭의 디멘죤은 제한이 없으나, 수마이크로미터정도이다.

다음 공정으로, 상면 코일 패턴(80)을 형성시키기 전에 하면 코일 패턴(20)과 상기 상면 코일 패턴(80)을 전기적으로 접속시키기 위하여 레이저, 케미컬엣칭 또는 드라이엣칭등의 방법을 사용하여 비아호울(90)을 형성시킨다. 상기 비아호울(90)속에 도체를 채운 뒤 상기 하면 코일 패턴(20)에서와 같은 금속배선형성공정을 통하여 상면 코일패턴(80)을 형성시킨다. 이 경우, 상기 비아호울(90)에 채워지는 도체재료는 알루미늄 또는 구리등을 사용할 수 있다.

제 3 도에는 도시되어 있지 않지만, 이렇게 제작된 변성기의 1차코일을 형성하는 상하면 코일 패턴의 양단자에 1차 입력을 인가하면 반대편에 위치한 2차코일을 형성하는 상하면 콩링 패턴의 양단자에는 상기 1차 및 2차코일의 상하면 코일패턴의 권선비, 즉 임피던스비에 따라 변성된 2차 출력을 얻게 된다.

본 발명에 의한 집적 변성기 및 그 제조공정은 이론적으로 대소형 변성기들에 모두 적용될 수는 있지만, 대용량의 변성기를 제작하기 위하여는 철심코어부 및 코일패턴의 두께가 커지게 되므로, 본 발명의 목적에 적합한 소형 및 극소형의 변성기를 얻기 어려우나, 공지된 도전재료로서 초전도도체를 사용하면, 상당한 용량의 변성기를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 당업자가 본 발명에 적용되는 도전재료 및 절연재료를 변경할 수 있음은 명백하다.

상술한 바와 같이, 본 발명을 적용하면, 종래의 변성기등에서와 같은 철심부 및 코일부의 부피에 따른 전체 부피의 증가를 방지할 수 있다. 이로서, 종래의 입체적인 변성기를 소형, 박막, 경량화시킬 수 있고, 거의 평판에 가까운 변성기를 제조할 수 있다.

또한, 상술한 공정에 따라서, 반도체제조공정등에 적용되는 배치프로세스(batch process)를 통하여 산기 막처리 및 금속배선형성 공정을 적용하는 경우, 본 발명에 의한 집적 변성기를 양산화할 수 있다.

Claims (5)

1. 소정의 입력을 1차코일 및 2차코일의 권선비에 따라 소정의 출력으로 변성하는 변성기에 있어서, 스크린프린팅법, 리소그라피법 또는 리프트오프법의 금속배선형성 공정을 통하여, 상기 1차 및 2차 코일의 하면 코일 패턴을 소정의 기판상에 형성하여 이루어진 하부 권선부; 상기 하부 권선부 및 기판상에 도포된 유전체층: 상기 츄전체충상에 소정의 층수로 상기 유전체층과 동일한 재료의 유전체층을 개재하여 박막처리공정 또는 후막처리공정으로 막처리 적층된 철심코오부; 상기 스크린프린팅법, 리소그라피법 또는 리프트오프법의 금속배선형성공정을 통하여 상기 1차 및 2차 코일의 상면 코일 패턴을 상기 철심코어부상에 형성하여 이루어진 상부 권선부; 및 그 안에 도체가 채워지고, 상기 하부 권선부와 하부 권선부를 전기적으로 접속하는 비아호울(via hole)을 포함하는 집적 변성기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부권선부 및 상기 상부권선부는 복수개의 줄 또는 겹으로 형성됨을 특징으로 하는 집적 변성기.
3. 소정의 입력을 1차코일 및 2차코일의 권선비에 따라 소정의 출력으로 변성하는 변성기의 제조공정에 있어서, 스크린프린팅법, 리속라피법 또는 리프트오프법의 금속배선공정을 이용하여 상기 1차 및 2차 코일의 하부에 해당하는 하면 코일 패턴을 소정의 기판상에 형성하여 이루어지는 제 1 금속배선형성 단계; 상기 기판 및 상기 하면 코일패턴상에 유전체를 도포하는 단계; 상기 도포된 유전체층상에 읜하는 층수만큼 상기 유전체층과 유사한 재질이 유전체층을 개재하여 박막처리공정 또는 후막처리공정으로 막처리 적층하여 철심코어부를 형성하는 단계; 상기 하면 코일 패턴위에 비아호울 형성하고 그 속에 도체를 채우는 단계; 상기 철심코어부에 스크린프린팅법, 리소그라피법 또는 리프트오프법의 금속배선공정을 이용하여 상기 1차 및 2차코일의 상부에 해당하는 상면 코일 패턴을 형성하는 제 2 금속배선 형성단계; 및 상기 상면 코일 패턴을 상기 비아호울(viahole)을 통하여 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는 직접 변성기 제조공정.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 금속배선형성단계는 원하는 도전율을 얻기 위하여 복수의 줄 또는 복수의 겹으로 수행되도록 반복됨을 특징으로 하는 집적 변성기의 제조공정.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 유전체도포단계와 철심코어형성단계의 사이에 열처리단계를 더 폼함하는 것을 특징으로 하는 집적 변성기의 제조공정.