WO2019066468A1 - 고정세 선폭을 가지는 칩인덕터 제조방법 및 이에 사용되는 감광성 물질 - Google Patents

고정세 선폭을 가지는 칩인덕터 제조방법 및 이에 사용되는 감광성 물질 Download PDF

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WO2019066468A1
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WO
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photosensitive
electrode pattern
range
paste
dielectric layer
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PCT/KR2018/011385
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박찬석
백신혜
정일호
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(주)이노시아
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a multilayer chip inductor manufacturing method, and more particularly, to a method of manufacturing a multilayer chip inductor having electrodes and a dielectric with a fine line width and a photosensitive composition used therein.
  • an inductor is a basic circuit element having self-inductance, and it is usually composed of a coil and a core which is a magnetic body.
  • a toroidal inductor manufactured by winding a conductive coil around a ferrite core, which is a magnetic body, has been mainly used.
  • the truidar type inductor has a problem in that it is difficult to mass-produce a ferrite powder by a method such as powder compression molding and then a sintering process to produce a core, and the size of the ferrite powder can not be used for small electronic devices.
  • chip inductors which are not only compact but also capable of mass production, have been developed and used unlike the troidal inductors.
  • Chip inductors are one of the key components of consumer electronics and electronic products. They are widely used for various purposes such as noise elimination, voltage regulation, and high frequency oscillation. Typical examples are smartphones, tablets, PCs, radios, and audio. Each product requires fewer than several tens to several hundreds of inductors.
  • chip inductors are fabricated in the production of components with standard sizes of 0603 (600 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m) or more by using screen printing (printing) (20/20 ⁇ ⁇ L / S or less) required for 0402 (400 ⁇ ⁇ x 200 ⁇ ⁇ ) can be formed. ), It is necessary to apply new materials and manufacturing methods.
  • the process of forming the electrode pattern is performed by forming a pattern by a photolithography process after applying the photosensitive conductive paste,
  • the process of forming the dielectric layer is performed by forming a via hole connected to the electrode pattern by a photolithography process after applying a photosensitive dielectric paste on the electrode pattern,
  • the photosensitive conductive paste is filled in the via hole formed in the dielectric layer so that the lower electrode pattern and the upper electrode pattern are electrically connected to each other.
  • a photolithography process using a photosensitive dielectric material and a photosensitive conductive material is applied, so that the width of the electrode pattern, the interval between the patterns, and the width of the via hole of the dielectric are finely and precisely adjusted It is possible to manufacture a multilayered chip inductor having a fine line width.
  • the drying process may be performed in the range of 50 to 100 ° C, and the firing process may be performed in the range of 600 to 900 ° C.
  • the electrode pattern is formed such that the width (S) of the pattern and the height (t e ) of the electrode pattern are in the range of 0.5 to 500 mu m.
  • the dielectric layer has a thickness ts of 0.5 to 1000 mu m
  • the width D of the via hole formed in the dielectric layer is preferably in the range of 0.1 to 500 mu m.
  • a photosensitive dielectric paste according to another aspect of the present invention is used for forming a dielectric layer in the process of manufacturing a multilayer chip inductor in which a plurality of electrode patterns are stacked with a dielectric layer sandwiched therebetween.
  • Binders ranging from 11 to 80 wt%; Monomers ranging from 1 to 30 wt%; Oligomers ranging from 1 to 10 wt%; 0.05 to 10 wt% photoinitiator; Dispersants ranging from 1 to 10 wt%; A light absorbent ranging from 0.05 to 10 wt%; And a solvent in the range of 0.1 to 40 wt%, wherein the dielectric material is a glass frit.
  • the photosensitive dielectric paste of the present invention comprises a dielectric material and a photosensitive portion so that a photolithography process can be applied in the process of forming a via hole in a dielectric layer of a chip inductor.
  • a dispersant and a light absorber are included as additives.
  • the binder essentially comprises a binder material containing a double bond.
  • the monomer is preferably a trifunctional or tetrafunctional material and a 6-functional material.
  • the photosensitive conductive paste according to another embodiment of the present invention is used for forming an electrode pattern in the process of manufacturing a multilayer chip inductor in which a plurality of electrode patterns are stacked with a dielectric layer sandwiched therebetween.
  • Body material ranging from 10 to 80 wt%; Monomers ranging from 1 to 30 wt%; Oligomers ranging from 1 to 30 wt%; 0.05 to 10 wt% photoinitiator; And a solvent in the range of 0.1 to 40 wt%, wherein the conductor material is a metal powder, and the binder essentially comprises a binder material containing a double bond and a cellulosic binder material.
  • the metal powder preferably has a D 50 of 0.5 to 3 ⁇ m and a D Max of 3 to 6 ⁇ m or less.
  • the photosensitive conductive paste of the present invention has a disadvantage in that it is structured in a highly sensitive form and difficult to be stored in the process of including a conductive material which does not transmit light. Therefore, it is preferable to further contain the polymerization inhibitor in the range of 0.001 to 5 wt% in order to prevent the photo-curing in the storage process and thereby ensure the stability during storage.
  • the chip inductor according to the last aspect of the present invention is a multilayered chip inductor in which electrode patterns are laminated several times to several tens of times with a dielectric layer sandwiched therebetween and electrode patterns of adjacent layers are electrically connected by a via hole, Wherein the interval S between the width L of the electrode pattern and the electrode pattern and the height t e of the electrode pattern are in the range of 0.5 to 500 ⁇ m and the thickness t s of the dielectric layer is in the range of 0.5 to 1000 ⁇ m And the width D of the via hole formed in the dielectric layer is in the range of 0.1 to 500 mu m.
  • the present invention constructed as described above has the effect of producing a multilayered chip inductor that is more precise and excellent in durability and stability by using a photosensitive conductive material and a photosensitive dielectric material.
  • 1 to 10 are schematic views showing a method of manufacturing a chip inductor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a standard applied to a stacked chip inductor.
  • FIG. 12 is a photograph showing a state in which a pattern is formed by a photolithography process using the photosensitive dielectric paste of Example 2.
  • FIG. 13 is a photograph of a state in which a pattern is formed by a photolithography process using the photosensitive dielectric paste of Example 3.
  • FIG. 14 is a photograph of a state in which a pattern is formed by a photolithography process using the photosensitive dielectric paste of Comparative Example 1.
  • FIG. 16 is a photograph of a state in which a pattern is formed by a photolithography process using the photosensitive conductive paste of Example 6.
  • 1 to 10 are schematic views showing a method of manufacturing a chip inductor according to an embodiment of the present invention.
  • a substrate 100 made of a dielectric material is prepared and a photosensitive conductive material layer 210 is formed thereon.
  • the substrate 100 may be a photosensitive dielectric material to be used later as a dielectric material, but it is not necessary to form a via hole, so a general dielectric material may be used.
  • the substrate 100 may be a substrate, a substrate, or a PI film formed on a substrate, but is not limited thereto.
  • the photosensitive conductive paste forming the photosensitive conductive material layer 210 will be described in detail later.
  • Various coating methods such as screen printing, bar coating, and spin coating can be applied as a method of applying the photosensitive conductive material in paste state.
  • the applied photosensitive conductive paste is dried to maintain its shape when performing the lithographic process and subsequent processes. In this case, the drying process is performed at 50 to 100 ° C for 5 to 10 minutes, and is performed at a lower temperature than the baking process for completely hardening the paste.
  • an exposure process is performed on the photosensitive conductive material layer 210 coated on the substrate 100.
  • the exposure process is performed by irradiating UV light while the mask 310 is placed on the photosensitive conductive material layer 210.
  • a negative-type photosensitive conductive material which is insoluble when exposed to UV light is applied, a mask in which the electrode pattern is to be formed is opened, and the dried photosensitive conductive paste is exposed to UV light .
  • the present invention is not limited to this, and in the case of applying the positive photosensitive conductive material, the exposure process may be performed while the mask is positioned at the position where the electrode pattern is to be formed.
  • the exposure process was performed in the range of 50 to 1000 mJ / cm 2, and the main wavelength was set to 365 nm (I-Line), but the present invention is not limited thereto.
  • a development process is performed on the photosensitive conductive material layer subjected to the exposure process to form an electrode pattern 212 as shown in FIG.
  • a developing process is performed to leave the electrode pattern 212 using a developing solution suitable for the negative photosensitive conductive material or the positive photosensitive conductive material.
  • a developing solution suitable for the negative photosensitive conductive material or the positive photosensitive conductive material For example, it can be developed in the range of 20 to 40 ° C using 0.2 to 1.0 wt% of Na 2 CO 3 , and the development time is controlled according to the concentration and the temperature.
  • the remaining electrode pattern 212 is manufactured by a precise photolithography process so that the width L of the pattern and the spacing S between the patterns are realized with a high resolution of several hundred microns or less, more preferably several tens of microns and several microns do.
  • a layer of photosensitive dielectric material 110 is formed on which the electrode pattern 212 is formed.
  • the photosensitive dielectric paste forming the photosensitive dielectric material layer 110 will be described in detail later.
  • the present invention can form the dielectric material layer 110 by covering the protruded electrode patterns 212 by applying the photosensitive dielectric paste in a paste state.
  • a drying process is performed on the applied photosensitive dielectric paste to volatilize the organic solvent in the paste to form a film or a coating film so as to maintain the shape when the lithography process and the subsequent process are performed.
  • the drying process is performed at 50 to 100 ° C for 5 to 10 minutes, and the drying process is performed at a lower temperature than the baking process for completely solidifying the fine pattern formed using the photosensitive paste.
  • an exposure process for forming a via hole in the photosensitive dielectric material layer 110 is performed.
  • the exposure process is performed by irradiating UV light while the mask 320 is placed on the photosensitive dielectric material layer 110.
  • a negative photosensitive dielectric material that is insoluble when exposed to UV light is applied, the mask is placed only at a position where a via hole is to be formed, and the dried photosensitive dielectric paste is cured by UV light.
  • the present invention is not limited thereto.
  • an exposure process is performed using a mask that is open only at a position where a via hole is to be formed. The exposure process was performed in the range of 50 to 1000 mJ / cm 2, and the main wavelength was set to 365 nm (I-Line), but the present invention is not limited thereto.
  • a development process is performed on the photosensitive dielectric material layer subjected to the exposure process to form a dielectric layer 112 on which a via hole 114 is formed as shown in FIG.
  • a development process is performed to leave a dielectric layer 112 on which a via hole 114 is formed by using a developing solution suitable for a negative photosensitive conductive material or a positive photosensitive conductive material.
  • a developing solution suitable for a negative photosensitive conductive material or a positive photosensitive conductive material For example, it can be developed in the range of 20 to 40 ° C using 0.2 to 1.0 wt% of Na 2 CO 3 , and the development time is controlled according to the concentration and the temperature.
  • the via hole 114 formed with the dielectric layer 112 is formed by a precise photolithography process, and its width D is realized with a high resolution.
  • a photosensitive conductive material layer 220 is formed on a dielectric layer 112 on which a via hole is formed.
  • the photosensitive conductive paste is filled in the minute via hole, So that the electrode pattern can be brought into contact with the electrode pattern.
  • an electrode pattern 222 is formed by sequentially performing an exposure process and a developing process on a photosensitive conductive material layer 220 formed by filling a via hole.
  • a photosensitive dielectric material layer is formed on the electrode pattern 222 as described above, and then an exposure process and a development process are performed to form a dielectric layer. After forming a photosensitive conductive material layer, an exposure process And the developing process are repeated. Finally, the laminate structure as shown in FIG. 10 is repeatedly formed and finally baked.
  • the firing process is performed at a relatively high temperature of 600 to 900 ° C for 10 minutes to 1 hour.
  • the firing temperature can be adjusted according to the particle size of the material, and the entire dried dielectric layer and electrode patterns are subjected to a single firing process Simultaneous firing.
  • the process of forming the electrode pattern using the photosensitive conductive material and the process of forming the dielectric layer having the via hole by using the photosensitive dielectric material are repeatedly performed several times to several tens of times or more to be connected by the via holes formed in the respective dielectric layers
  • the multilayered chip inductor including the multilayer electrode pattern can be manufactured by a single firing step.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a standard applied to a stacked chip inductor.
  • the chip inductor manufactured by the above method has a width S between the width L of the electrode pattern and the electrode pattern and a height t e of the electrode pattern in the range of 0.5 to 500 ⁇ m and the thickness t s of the dielectric layer is And the width (D) of the via-hole formed in the dielectric layer is in the range of 0.1 to 500 mu m.
  • the multilayered chip inductor manufactured by the method of the present invention is fabricated by a precise photolithography process for the electrode pattern of each layer, and the width of the pattern and the interval between the patterns are realized with a high resolution, and the via hole formed in each dielectric layer is also formed by a precise photolithography process Layered chip inductors that are more precise and have superior durability and stability because they are manufactured with high resolution and each layer is individually finished and the entire multilayer structure is not subjected to a high temperature pressing process .
  • the photosensitive material to be applied to the production method of the present invention is a photosensitive conductive material or a photosensitive dielectric material and is a material which changes resistance to chemicals used in the developing process by light used in the exposure process.
  • the photosensitive material of the present invention is a composition in which a binder, a photoinitiator, a monomer, an oligomer, and an additive are mixed so that lithography can be applied.
  • a photosensitive conductive material a conductive material is essential.
  • a photosensitive dielectric material ≪ / RTI >
  • the present invention by applying a photosensitive material in a paste state, the possibility of misalignment is reduced compared with a conventional method of stacking sheets.
  • the photosensitive dielectric paste is applied, not only the electrode pattern can be completely covered but also the process of filling the via hole formed in the dielectric layer easily proceeds, so that application of the paste is suitable for mass production.
  • the photosensitive dielectric paste of the present invention comprises a dielectric material in the range of 10 to 80 wt% and a binder in the range of 11 to 80 wt%, a monomer in the range of 1 to 30 wt%, an oligomer in the range of 1 to 10 wt% a photoinitiator in the range of 0.01 to 10 wt%, a dispersant in the range of 0.01 to 10 wt%, a light absorber in the range of 1.0 to 10 wt%, an acid in the range of 0.01 to 10 wt%, a wax in the range of 0.01 to 10 wt% % Of defoamer, 0.01 to 5 wt% of fumed silica, 0.01 to 10 wt% of plasticizer and 0.1 to 40 wt% of solvent.
  • the photosensitive part generally comprises a binder, a monomer and an oligomer, and a photoinitiator.
  • the photosensitive dielectric paste of the present invention essentially includes a light absorber and a dispersing agent in the nature of the dielectric material, so that the lithography process is performed smoothly.
  • the photosensitive dielectric paste of the present invention includes glass frit as a dielectric material, and the content of the dielectric material is selected in consideration of the thickness and shrinkage ratio of the material.
  • the composition of the dielectric glass frit can be changed according to the characteristics of the chip inductor to be manufactured and the composition of the photosensitive liquid solution (vehicle) is changed in accordance with the refractive index inherent in the ceramic contained in the glass frit.
  • materials contained in glass frit include Al 2 O 3 (1.768), SiO 2 (1.544), ZnO (2.0034), and TiO 2 (2.488). These materials are light- The parentheses indicate the refractive index. In the case of a frit having a large amount of SiO 2, the refractive index of the material becomes low, and the content of the absorber and the photoinitiator in the composition of the photosensitive liquid decrease. On the contrary, when the content of the high refractive index material such as TiO 2 is increased, the content of the photoinitiator and the absorber must be increased.
  • the firing temperature needs to be adjusted according to the material and dielectric constant of the electrode. For example, when the electrode for high temperature firing is applied, the content of SiO 2 increases. At this time, the particle size can be increased and controlled to be suitable for high temperature firing.
  • Acrylic binders, cellulose, and epoxy acrylate are used as binders to fix the materials contained in the paste, and these materials are characterized by having acid groups at their ends.
  • a binder may also participate in cross linking between the photoinitiator and the monomer, thereby increasing the degree of photo-curing.
  • the binder material is applied at a molecular weight (MW) of 5,000 to 100,000 and affects the sensitivity of PR depending on the molecular weight.
  • the viscosity of the binder is a minimum viscosity of 5000 cPs for screen printing, which may vary depending on the solids content or molecular weight of the binder.
  • the Tg of the binder material is applied at a level of -10 to 130 ⁇ . The higher the T g of the binder is, the more favorable the drying property (solvent volatility). In this embodiment, the binder having a T g of 93 ⁇ is constituted.
  • the double bond amount of the photosensitive binder can be determined based on the GMA content, for example, and the GMA content in the entire binder content can be limited to a range of 1 to 30 wt%.
  • Monomers can be applied at 2 to 10 functional groups, and acrylic monomers and urethane systems are used.
  • the selection of the monomer varies depending on the kind of the binder. For example, acrylic polymer has excellent matching with acrylic, urethane, etc., but cellulose polymer has good matching with urethane monomer. When the cellulose-based polymer and the acrylic monomer are combined, the stability is affected by hydrogen bonding.
  • the degree of curing of the monomer is important because different types of photosensitive materials must be coated repeatedly and the development process must be possible. Depending on the curing state, residue may be generated after the development process when the photosensitive conductive paste is applied in a subsequent process. Therefore, it is necessary to accelerate the surface hardening in photocuring to reduce the adhesion between different materials. It is possible to increase the degree of hardening of coating film by applying 6-functional group (DPHA) at the same time with the composition of 3-functional group (TMP3EOTA) or 4-functional group (PPTTA)
  • the oligomer is preferably applied at a level of 2 to 12 functional groups, and urethane-based, epoxy-based, etc. may be used. Oligomers have a slower reaction rate than monomers, but they participate in cross linking in a broad form, affecting the strength of the material and the clarity of the pattern. In addition, the process margin in the development process is increased to suppress the occurrence of surface damage during alkali etching. Therefore, it is preferable to use the monomer and the oligomer together.
  • the oligomer in a limited amount of 1 to 10%, because the light scattering may cause excessive phenomenon, and this range is also advantageous in reducing the residue after the development process.
  • A-Hydroxyketone, Phenylglyoxylate, a-Aminoketone, Mono Acyl Diphenyl, and Oxime are used as photoinitiators. They can be changed depending on the absorption wavelength and the line width and sensitivity of the pattern to be formed. When coating with a thickness of 30um or more, it is recommended to use short-wavelength initiators with short wavelengths and do not use an initiator of special sensitizing properties. By applying a small amount of long wavelength initiator, light absorption at the upper part of the coated surface is controlled, .
  • the sensitivity of the desired material can be adjusted by adjusting the photoinitiator content while simultaneously using the short wavelength initiator and the long wavelength initiator. When applied to yellowing or color sensitive materials, the color and content of the initiator should be adjusted.
  • the dispersant is a material containing both an amine and an acid value, and maintains dispersibility by pre-periodic repulsion.
  • the amine participates in the reactivity with the thermosetting resins to improve the degree of curing of the material, which can prevent the bottom undercut phenomenon during the development process.
  • the acid value can affect the development speed in the development process or the residue characteristics after development.
  • the light absorber is a material for enhancing the sharpness by suppressing light scattering due to the refractive index of the glass frit.
  • the binder polymer having a double bond and the reactive monomer / oligomer undergo a radical reaction by a photoinitiator, wherein an unreacted region (unexposed region) and a reactive region (exposed region) are distinguished.
  • an ultraviolet absorber which is one of the absorbers, is applied and absorbs light energy of a specific wavelength and diverges into harmless heat to form a fine pattern.
  • Hals the radical peroxide generated in ultraviolet rays can be removed to control the sensitivity of the radical reaction.
  • Benzotriazole and benzophenone are used as the absorber, and radical scavenger such as hals (hindered amine light stabilizer), screener, ultraviolet absorber can be applied.
  • the defoaming agent can be added to remove bubbles generated during the process of passing through the plate during printing.
  • Fumed silica or bentonite is added to control the inherent rigidity of the material and also functions as a filler to increase the strength of the film after firing and control the shrinkage rate.
  • Fumaric acid may function as a thickener.
  • BC, BCA, TPN, etc. are generally applied in consideration of drying level after drying and continuous printing property and leveling property in printing process.
  • the photosensitive conductive paste of the present invention may contain a conductive material in the range of 10 to 85 wt% and a binder in the range of 10 to 80 wt%, a monomer in the range of 1 to 30 wt%, an oligomer in the range of 1 to 30 wt%
  • a defoaming agent in the range of 0.01 to 10 wt%, a fumed silica in the range of 0.01 to 5 wt%, a plasticizer in the range of 0.01 to 10 wt%, a polymerization inhibitor in the range of 0.001 to 5 wt%, and a
  • Drying of the paste is a very important problem because there is a problem in that a lower undercut occurs if not properly dried. Since the photosensitive conductive paste of the present invention uses a metal powder as a conductive material and the metal powder is a material that does not transmit light, the lower light curing level is very important, and when the lower light curing level is low, It is necessary to constitute a paste composition so that drying can be smoothly performed.
  • the photosensitive conductive paste of the present invention includes a metal powder as a conductive material, and the content of the metal powder is selected in consideration of the physical properties of the photosensitive dielectric paste to be co-fired, And the target resistance value of the electrode is considered together.
  • the size of the powder should be selected according to the line width (by cihp size) of the electrode required for the chip inductor to be manufactured, and the firing temperature and resistance must be considered at the same time.
  • the particle size should be applied at a level of 0.5 to 3 ⁇ m on the basis of D 50 , and the maximum size (D Max size) should be applied in the range of 3 to 6 ⁇ m .
  • the shape of the powder is advantageous to the photosensitive method in the angular shape or the round shape, and in the case of the rough surface and the uneven shape, the specific surface area is increased and the sensitivity of the photosensitive material is lowered. It is preferable to use a powder of uniform shape.
  • the dielectric material used for the co-fired photosensitive dielectric paste has a high melting point, it is necessary to apply a metal powder having a large size or a metal powder having a melting point such as AgPd.
  • metal powder processed in the form of a coating or alloy may be applied in consideration of unit cost. Silver was used in the present invention.
  • the binder used to fix the materials contained in the paste is used in the same manner as in the case of the photosensitive dielectric paste described above, but necessarily contains a binder material containing a double bond and a cellulose based binder material.
  • the cellulose-based binder facilitates binder burn-out in the firing step, thereby preventing cracks due to plastic shrinkage of the conductive pattern and maintaining the shape of the formed fine pattern.
  • As the cellulose-based binder ethyl cellulose or the like can be used, but in the present invention, hydroxypropyl cellulose having an acid value is suitable.
  • the molecular weight (Mw) is preferably from 20,000 to 200,000, and the viscosity is preferably from 5,000 to 100,000 cPs, and 1 to 50% by weight of the binder may be used.
  • the metal powder contained in the photosensitive conductive paste must be cross-linked to light transmitted between the interstices between the particles because light is not transmitted. Since the curing to the bottom should proceed by the photo-curing chain action rather than the direct light exposure, for example, the GMA-based GMA content may be limited to the range of 1 to 30 wt% in the binder as a whole.
  • the monomer is also similar to the case of the photosensitive dielectric paste described above, and a description of the same contents is omitted. It is preferable to use a trifunctional monomer or a 4-functional monomer having excellent reactivity, since it exhibits a property of not being dried.
  • oligomers having excellent reactivity are also used in the range of 1 to 30 wt%.
  • the same description as in the case of the photosensitive dielectric paste will be omitted.
  • TPO or OXE-01,02 as the main initiator and DETX as the initiator of the sensitizer properties. Since the photoinitiator also inhibits drying characteristics, it is preferable to apply the minimum amount.
  • Dispersants, acids, waxes, antifoaming agents, fumed silica, plasticizers and solvents are the same as in the case of the photosensitive dielectric paste, and the description thereof is omitted.
  • the photosensitive conductive paste of the present invention has a disadvantage in that it is formed in a highly sensitive form and is difficult to be stored, and a small amount of a polymerization inhibitor is added in order to prevent photocuring and to ensure stability during storage.
  • Table 1 is a table showing the composition of the photosensitive dielectric paste according to the embodiment of the present invention and the photosensitive dielectric paste according to the comparative example.
  • Comparative Example 1 did not use a light absorber
  • Comparative Example 2 used only a small amount of dispersant
  • Comparative Example 3 used a reduced amount of binder.
  • a pattern having a line width of 30 m was formed on the photosensitive dielectric paste of Table 1 by photolithography.
  • FIGS. 12 and 13 are photographs of photolithography process of forming the pattern using the photosensitive dielectric paste of Example 2 and Example 3, respectively.
  • Example 1 the quality of the photolithography process and the finished pattern was the most excellent.
  • Example 2 the viscosity of the developing time increased slightly due to the increase of the dielectric material and the decrease of the amount of the solvent,
  • Example 3 the amount of the photoinitiator was reduced and the amount of the binder was reduced compared to the inorganic solid (glass frit). The exposure amount was increased and the line width on the pattern was decreased, but the development time was slightly increased .
  • FIG. 14 is a photograph of a state in which a pattern is formed by a photolithography process using the photosensitive dielectric paste of Comparative Example 1.
  • the pattern is not formed in the photosensitive dielectric paste of Comparative Example 1, and since the light absorber is not used, the pattern is not formed due to light scattering due to the excessive phenomenon. Also undercuts were generated using a binder without a double bond. Since the present invention aims at manufacturing a chip inductor with a finer line width, the line width of the pattern is very narrow, and if the line width is wide, a pattern can be formed without using a light absorber. However, Can not form a pattern with a desired line width in the present invention.
  • the photosensitive dielectric paste of Comparative Example 2 containing only 0.5 wt% of the dispersing agent did not exhibit a viscosity to such an extent that the photosensitive dielectric paste could be thinly applied to perform the exposure process. Since the photosensitive dielectric paste of the present invention contains a considerable amount of dielectric material, it has been confirmed that a paste having a sufficient viscosity can not be produced without using a dispersant in an amount of 1.0 wt% or more.
  • Comparative Example 3 in which the amount of the binder was reduced, it was possible to form a pattern, but a large amount of residue was generated on the main surface of the pattern, and it was confirmed that it was difficult to apply it to the production of an actual chip inductor.
  • Table 2 is a table showing the compositions of the photosensitive conductive paste according to the embodiment of the present invention and the photosensitive conductive paste according to the comparative example.
  • Comparative Example 4 reduced the amount of the binder containing a double bond
  • Comparative Example 5 did not use a binder containing a double bond
  • Comparative Example 6 shows a case where a cellulose-based binder was not used to be.
  • Example 2 a pattern of a line width of 20 mu m was formed on the photosensitive conductive paste by photolithography.
  • FIG. 16 is a photograph of a state in which a pattern is formed by a photolithography process using the photosensitive conductive paste of Example 6.
  • Example 5 shows that the effect of reducing the photoinitiator and increasing the amount of the binder , The amount of exposure and the development time were slightly increased.
  • Example 6 the amount of metal powder as a conductive material was increased and the amount of binder and solvent was decreased. As a result, the exposure amount and development time were slightly increased, Respectively.
  • CBPR-4096C which is an acrylic binder
  • HPC HPC
  • Comparative Example 5 in which a cellulose-based binder was mainly used and a binder containing a double bond was not used was able to form a pattern, but the pattern was hardly cured to cause brittleness, a large amount of residue was generated around the pattern, It is difficult to apply it to the fabrication of actual chip inductors.
  • the photosensitive conductor paste of Comparative Example 6 which did not use a cellulose binder, had poor meshability in the printing process and had poor surface leveling, and it was difficult to form a printed coating film having a uniform thickness in comparison with Example 6. Further, after the drying process, surface tacky occurs, and it is difficult to form fine patterns in the exposure process and the development process.

Abstract

본 발명은 고정세 선폭의 적층형 칩인덕터를 제조하는 방법에 관한 것으로, 유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터를 제조하는 방법으로서, 상기 전극 패턴을 형성하는 과정이, 감광성 도전체 페이스트를 도포한 뒤에 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성하여 수행되고, 상기 유전체층을 형성하는 과정이, 전극 패턴 위에 감광성 유전체 페이스트를 도포한 뒤에 포토리소그래피 공정으로 전극 패턴에 연결된 비아홀을 형성하여 수행되며, 감광성 도전체 페이스트를 도포하는 과정에서 감광성 도전체 페이스트가 유전체층에 형성된 비아홀을 채움으로써 하부의 전극 패턴과 상부의 전극 패턴이 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은, 감광성 도전체 물질과 감광성 유전체 물질을 사용함으로써, 더욱 정밀하면서 내구성과 안정성이 뛰어난 적층형 칩인덕터를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

고정세 선폭을 가지는 칩인덕터 제조방법 및 이에 사용되는 감광성 물질
본 발명은 적층형 칩인덕터 제조에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 고정세 선폭의 전극 및 유전체를 가지는 적층형 칩인덕터를 제조하는 방법과 그에 사용되는 감광성 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 인덕터는 자기 인덕턴스를 가지는 기본적인 회로소자로 보통 코일(coil) 및 자성체인 코어(core)로 구성된다.
종래에는 자성체인 페라이트 코어 주위에 도전성 코일을 권선하여 제작한 트로이달형 인덕터가 주로 사용되었다. 트로이달형 인덕터는 페라이트 분말을 분말압축성형 등의 방법으로 성형한 후 소성 공정을 거쳐 코어로 제조하는데 있어 대량생산이 곤란하고, 크기가 커서 소형 전자기기에는 사용할 수 없는 문제가 있다.
한편, 트로이달형 인덕터와는 달리 소형일 뿐만 아니라 대량생산이 가능한 칩형태의 인덕터(이하 칩인덕터)가 개발되어 사용되고 있다.
칩인덕터는 가전, 전자제품의 핵심적인 부품 중 하나로써 노이즈 제거, 전압조절, 고주파 발진 등 여러 가지 용도로 사용되며, 광범위하게 이용되고 있다. 대표적인 예로는 스마트폰, 태블릿, PC, 라디오, 오디오 등을 들 수가 있으며, 각 제품에서는 적게는 수십에서 많게는 수백 개의 인덕터가 필요하다.
과학의 발전과 기술의 진보에 따라, 가전 및 전자제품들은 더 좋은 성능과 다양한 기능을 겸비한 제품들이 꾸준히 출시되고 있고, 고객의 구매를 사로잡기 위하여 축적된 기술과 끊임없는 연구개발을 통하여 새로운 용도를 가진 제품들이 출시되어 새로운 시장을 형성하고 있다. 그 대표적인 예로서 스마트폰이나 웨어러블 어플리케이션을 들 수가 있겠다. 이러한 제품의 완성도를 높이기 위해서는 소형화가 되어야 함은 필수적이며, 기능과 성능 면에서는 과거의 전자기기에 비하여 혁명적인 발전이 없이는 불가능한 현실이다.
이러한 기술적 문제를 해결하기 위하여 제품의 디자인뿐만 아니라 제조기술 면에서도 꾸준한 발전이 진행되고 있다. 특히 원천적인 재료뿐만 아니라 이를 이용하여 생산된 핵심 부품의 기술분야에서도 비약적인 발전을 해 왔다. 더 적은 크기의 디바이스에 더 많은 회로를 실장하기 위하여 핵심적인 부품 소자는 더욱더 소형화함은 피할 수 없는 요구이며, 이를 실현하기 위하여 부품의 구성체 중 하나인 도전체의 선폭이나 간격을 고해상도의 제조기술의 요구가 증가하고 있다.
칩인덕터는 그의 제조기술의 특성상 0603(600㎛×300㎛) 이상의 표준 크기를 가진 부품의 제조에 있어서 기존의 보편적 생산 방식인 스크린 프린트(인쇄) 방법에 의하여 약 40/40㎛ L/S(L: 전극 패턴의 폭, S: 전극 패턴 사이의 간격)의 해상도가 필요한 도전체를 형성할 수 있지만, 그 이하 즉, 0402(400㎛×200㎛)에 필요한 고해상도(20/20㎛ L/S 이하)의 미세선폭을 구현하는데 있어서 새로운 물질 및 제조방식을 적용하는 것이 필요하다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 고정세 선폭의 적층형 칩인덕터를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
[이 발명을 지원한 대한민국 국가연구개발사업]
- 과제고유번호: S2490052
- 과제고유번호: 대한민국 중소기업청
- 연구관리 전문기관: 중소기업기술정보진흥원
- 연구사업명: 구매조건부신제품개발사업(해외수요처)
- 연구과제명: MLI용 초고정세패턴 구현을 위한 감광성전극 및 유전체페이스트 개발
- 주관기관: ㈜이노시아
- 연구기간: 2017년6월 1일 ~ 2019년 5월 31일
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 칩인덕터의 제조방법은,
유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터를 제조하는 방법으로서,
상기 전극 패턴을 형성하는 과정이, 감광성 도전체 페이스트를 도포한 뒤에 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성하여 수행되고,
상기 유전체층을 형성하는 과정이, 전극 패턴 위에 감광성 유전체 페이스트를 도포한 뒤에 포토리소그래피 공정으로 전극 패턴에 연결된 비아홀을 형성하여 수행되며,
감광성 도전체 페이스트를 도포하는 과정에서 감광성 도전체 페이스트가 유전체층에 형성된 비아홀을 채움으로써 하부의 전극 패턴과 상부의 전극 패턴이 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
유전체 그린시트에 전극을 스크린 프린트한 구조를 다층으로 적층한 뒤에 고온 고압에 의한 라미네이션을 수행하여 적층 칩인덕터를 제조하는 종래의 기술은, 선폭의 해상도에 한계가 있고, 다층 구조의 그린시트를 라미네이션하는 과정에서 전극 위치가 밀려서 어긋나거나 유전체가 압착되는 전극 가장자리에 갭이 발생하여 소자의 치밀도가 떨어져 내구성 및 안정성에 문제가 있었다.
본 발명은 적층형 칩인덕터를 제조하는 과정에서 감광성 유전체 물질과 감광성 도전체 물질을 사용한 포토리소그래피 공정을 적용함으로써, 전극 패턴의 폭과 패턴 사이의 간격 및 유전체의 비아홀의 폭이 미세하고 정밀하게 조절된 고정세 선폭의 적층형 칩인덕터를 제조할 수 있다.
이때, 유전체층과 전극 패턴이 반복되는 적층형 구조를 형성한 뒤에 1회의 소성 공정만을 수행하는 것이 좋으며, 감광성 도전체 페이스트를 도포한 뒤와 감광성 유전체 페이스트를 도포한 뒤에 건조 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 건조 공정은 50~100℃ 범위에서 수행되고, 소성 공정은 600~900℃ 범위에서 수행될 수 있다.
또한, 전극 패턴은 패턴의 폭(L)과 전극 패턴 사이의 간격(S) 및 전극 패턴의 높이(te)가 0.5~500㎛ 범위로 형성되고, 유전체층은 두께(ts)가 0.5~1000㎛ 범위로 형성되며, 유전체층에 형성된 비아홀은 폭(D)이 0.1~500㎛ 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 형태에 의한 감광성 유전체 페이스트는, 유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터를 제조하는 과정에서 유전체층 형성에 사용되는 것으로서, 10~80 wt% 범위의 유전체 물질; 11~80 wt% 범위의 바인더; 1~30 wt% 범위의 모노머; 1~10 wt% 범위의 올리고머; 0.05~10 wt% 범위의 광개시제; 1~10 wt% 범위의 분산제; 0.05~10 wt% 범위의 흡광제; 및 0.1~40 wt% 범위의 용매를 포함하며, 상기 유전체 물질은 글래스 프릿인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 감광성 유전체 페이스트는 칩인덕터의 유전체층에 비아홀을 형성하는 과정에서 포토리소그래피 공정을 적용할 수 있도록, 유전체 물질과 감광성 부분을 포함하여 구성된다. 이때, 유전체 물질인 글래스 프릿이 빛을 투과하고 굴절시키기 때문에, 분산제와 흡광제를 첨가제로서 포함시킨다.
이때, 바인더가 이중결합을 함유하는 바인더 물질을 필수적으로 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 모노머는 3관능기 또는 4관능기 물질과 6관능기 물질을 함께 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 형태에 의한 감광성 도전체 페이스트는, 유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터를 제조하는 과정에서 전극 패턴 형성에 사용되는 것으로서, 10~85 wt% 범위의 도전체 물질; 10~80 wt% 범위의 바인더; 1~30 wt% 범위의 모노머; 1~30 wt% 범위의 올리고머; 0.05~10 wt% 범위의 광개시제; 및 0.1~40 wt% 범위의 용매를 포함하며, 상기 도전체 물질은 메탈 파우더이고, 상기 바인더는 이중결합을 함유하는 바인더 물질과 셀룰로즈계 바인더 물질을 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 감광성 도전체 페이스트는 메탈 파우더가 D50 가 0.5~3㎛ 이고 DMax 는 3~6㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 감광성 도전체 페이스트는 빛을 투과하지 않는 도전체 물질을 포함하여 구성하는 과정에서, 매우 고감도 형태로 구성되어 보관이 어려운 단점이 있다. 따라서 보관 과정에서의 광경화를 방지함으로써 보관시의 안정성을 확보하기 위하여 중합금지제를 0.001~5 wt% 범위로 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 마지막 형태에 의한 칩인덕터는, 유전체층을 사이에 두고 전극 패턴이 수회 내지 수십회 적층되고 인접한 층의 전극 패턴 사이는 비아홀에 의해서 전기적으로 연결된 적층형 칩인덕터로서, 상기한 칩인덕터의 제조 방법으로 제조되어, 전극 패턴의 폭(L)과 전극 패턴 사이의 간격(S) 및 전극 패턴의 높이(te)가 0.5~500㎛ 범위이고, 유전체층의 두께(ts)는 0.5~1000㎛ 범위이며, 유전체층에 형성된 비아홀의 폭(D)이 0.1~500㎛ 범위인 고정세 선폭의 적층형 칩인덕터인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 감광성 도전체 물질과 감광성 유전체 물질을 사용함으로써, 더욱 정밀하면서 내구성과 안정성이 뛰어난 적층형 칩인덕터를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 칩인덕터의 제조방법을 나타내는 모식도이다.
도 11은 적층형 칩인덕터에 적용되는 규격을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 실시예 2의 감광성 유전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
도 13은 실시예 3의 감광성 유전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
도 14는 비교예 1의 감광성 유전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
도 15는 비교예 3의 감광성 유전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
도 16은 실시예 6의 감광성 도전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
[부호의 설명]
100: 기재
110: 감광성 유전체 물질층
112: 유전체층
114: 비아홀
210, 220: 감광성 도전체 물질층
212, 222: 전극 패턴
310, 320: 마스크
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 칩인덕터의 제조방법을 나타내는 모식도이다.
먼저, 도 1에 도신된 것과 같이, 유전체 재질의 기재(100)를 준비하고 그 위에 감광성 도전체 물질층(210)을 형성한다.
기재(100)는 유전체 재질로서 이후에 사용될 감광성 유전체 물질을 사용할 수도 있으나, 비아홀을 형성할 필요가 없는 부분이므로 일반적인 유전체 재질을 적용할 수도 있다. 또한 기재(100)는 자체가 기판일 수도 있고, 기판 위에 형성된 것일 수도 있으며, 기판 위에 형성된 PI 필름 위에 형성된 것일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
감광성 도전체 물질층(210)을 형성하는 감광성 도전체 페이스트에 대해서는 이후에 자세하게 설명한다.
페이스트 상태의 감광성 도전체 물질을 적용하는 방법으로는 스크린 프린팅, 바코팅, 스핀코팅 등 다양한 코팅 방법을 적용할 수 있다. 도포된 감광성 도전체 페이스트는 건조하여 리소그래피 공정과 이후의 추가 공정을 수행할 때에 형태를 유지할 수 있도록 한다. 이때, 건조 공정은 50~100℃ 범위에서 5~10분 동안 수행되며, 페이스트를 완전히 굳히기 위한 소성 공정에 비하여 낮은 온도에서 수행된다.
다음으로 도 2에 도시된 것과 같이, 기재(100) 상에 코팅된 감광성 도전체 물질층(210)에 대하여 노광공정을 수행한다.
감광성 도전체 물질층(210) 위에 마스크(310)를 위치시킨 상태에서 UV광을 조사하여 노광공정을 수행한다. 도시된 노광공정은 UV광에 노출된 경우에 불용성이 되는 네거티브형 감광성 도전체 물질을 적용한 경우로서, 전극 패턴이 형성될 위치가 개방된 마스크를 사용하며, 건조된 감광성 도전체 페이스트가 UV광에 의해서 경화된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 포지티브형 감광성 도전체 물질을 적용하는 경우에는 전극 패턴이 형성될 위치에 마스크를 위치시킨 상태에서 노광공정을 할 수도 있다. 노광공정은 50~1000mJ/㎠ 범위에서 수행하였으며, 365nm(I-Line)을 주파장으로 하며, 강도에 영향을 받지 않도록 구성하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
노광공정을 수행한 감광성 도전체 물질층에 대한 현상공정을 수행하여, 도 3에 도시된 것과 같이 전극 패턴(212)을 형성한다.
네거티브형 감광성 도전체 물질 또는 포지티브형 감광성 도전체 물질에 적합한 현상용액을 사용하여 전극 패턴(212)을 남기는 현상공정을 수행한다. 예를 들면, 0.2~ 1.0wt% 의 Na2CO3 를 사용하여 20 ~ 40℃ 범위에서 현상할 수 있으며, 현상 시간은 농도와 온도 등에 따라서 조절된다. 이때, 남겨진 전극 패턴(212)은 정밀한 포토리소그래피 공정으로 제작되어 패턴의 폭(L)과 패턴 사이의 간격(S)이 수백 미크론 이하, 더 바람직하게는 수십 미크론 및 수 미크론을 가지는 높은 해상도로 구현된다.
도 4에 도시된 것과 같이, 전극 패턴(212)이 형성된 위에 감광성 유전체 물질층(110)을 형성한다.
감광성 도전체 물질과 마찬가지로, 감광성 유전체 물질층(110)을 형성하는 감광성 유전체 페이스트에 대해서는 이후에 자세하게 설명한다.
페이스트 상태의 감광성 유전체 물질을 적용하는 방법으로는 스크린프린팅, 바코팅, 스핀코팅 등 그에 따른 다양한 코팅 방법을 적용할 수 있다. 본 발명은 페이스트 상태인 감광성 유전체 페이스트를 도포함으로써, 돌출된 전극 패턴(212)를 모두 감싸는 형태로 유전체 물질층(110)을 형성할 수 있다. 도포된 감광성 유전체 페이스트에 대해 건조공정을 수행하여 페이스트 내 유기용제를 휘발시켜 필름 또는 도막을 형성함으로써 리소그래피 공정과 이후의 추가 공정을 수행할 때에 형태를 유지할 수 있도록 한다. 이때, 건조 공정은 50~100℃ 범위에서 5~10분 동안 수행되며, 감광성 페이스트를 사용하여 형성된 미세패턴을 완전히 굳히기 위한 소성 공정에 비하여 낮은 온도에서 수행된다.
도 5에 도시된 것과 같이, 감광성 유전체 물질층(110)에 비아홀을 형성하기 위한 노광공정을 수행한다.
감광성 유전체 물질층(110) 위에 마스크(320)를 위치시킨 상태에서 UV광을 조사하여 노광공정을 수행한다. 도시된 노광공정은 UV광에 노출된 경우에 불용성이 되는 네거티브형 감광성 유전체 물질을 적용한 경우로서, 비아홀이 형성될 위치에만 마스크를 위치시키며, 건조된 감광성 유전체 페이스트가 UV광에 의해서 경화된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 포지티브형 감광성 유전체 물질을 적용하는 경우에는 비아홀이 형성될 위치만 개방된 마스크를 사용하여 노광공정을 수행한다. 노광공정은 50~1000mJ/㎠ 범위에서 수행하였으며, 365nm(I-Line)을 주파장으로 하며, 강도에 영향을 받지 않도록 구성하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
노광공정을 수행한 감광성 유전체 물질층에 대한 현상공정을 수행하여, 도 6과 같이 비아홀(114)이 형성된 유전체층(112)을 형성한다.
네거티브형 감광성 도전체 물질 또는 포지티브형 감광성 도전체 물질에 적합한 현상용액을 사용하여 비아홀(114)이 형성된 유전체층(112)을 남기는 현상공정을 수행한다. 예를 들면, 0.2~ 1.0wt% 의 Na2CO3 를 사용하여 20 ~ 40℃ 범위에서 현상할 수 있으며, 현상 시간은 농도와 온도 등에 따라서 조절된다. 이때, 유전체층(112) 형성된 비아홀(114)은 정밀한 포토리소그래피 공정으로 제작되어 그 폭(D)이 높은 해상도로 구현된다.
도 7에 도시된 것과 같이, 비아홀이 형성된 유전체층(112)의 위에 감광성 도전체 물질층(220)을 형성한다.
이때 감광성 물질층(220)을 형성하는 방법은 앞서 살펴본 과정과 동일하고, 감광성 도전체 페이스트를 사용하여 감광성 도전체 물질층(220)을 형성하는 과정에서 미세한 비아홀에 감광성 도전체 페이스트가 채워져서 아래쪽에 위치하는 전극 패턴과 접촉할 수 있도록 공정을 수행하여야 한다.
도 8 내지 도 9에 도시된 것과 같이, 비아홀을 채우면서 형성된 감광성 도전체 물질층(220)에 노광공정과 현상공정을 순차로 수행하여 전극 패턴(222)을 형성한다.
노광공정과 현상공정도 앞서 설명한 과정과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
나아가 전극 패턴(222)이 형성된 위로, 다시 앞서 설명한 것과 같은 방법으로 감광성 유전체 물질층을 형성한 뒤에 노광공정과 현상공정을 수행하여 유전체층을 형성하고, 다시 감광성 도전체 물질층을 형성한 뒤에 노광공정과 현상 공정을 수행하는 과정을 반복하여, 도 10에 도시된 것과 같은 적층 구조가 반복된 형태를 만든 이후에 최종적으로 소성한다.
소성 공정은 600~900℃의 상대적으로 높은 온도에서 10분 내지 1시간 동안 수행되며, 재료의 입자크기에 따라서 소성온도를 조정할 수 있고, 건조되어 있던 유전체층과 전극 패턴들 전부를 1회의 소성 공정으로 동시소성한다.
이와 같이 감광성 도전체 물질을 사용하여 전극 패턴을 형성하는 과정 및 감광성 유전체 물질을 사용하여 비아홀이 형성된 유전체층을 형성하는 과정을 수회에서 수십 회 이상 반복 수행함으로써, 다층의 유전체층 각각에 형성된 비아홀에 의해서 연결된 다층의 전극 패턴을 포함하는 적층형 칩인덕터를 1회의 소성 공정으로 제조할 수 있다.
도 11은 적층형 칩인덕터에 적용되는 규격을 설명하기 위한 도면이다.
상기한 방법으로 제조된 칩인덕터는 전극 패턴의 폭(L)과 전극 패턴 사이의 간격(S) 및 전극 패턴의 높이(te)가 0.5~500㎛ 범위이고, 유전체층의 두께(ts)는 0.5~1000㎛ 범위이며, 유전체층에 형성된 비아홀의 폭(D)이 0.1~500㎛ 범위인 고정세 선폭의 적층형 칩인덕터이다.
본 발명의 방법으로 제조된 적층형 칩인덕터는 각 층의 전극 패턴이 정밀한 포토리소그래피 공정으로 제작되어 패턴의 폭과 패턴 사이의 간격이 높은 해상도로 구현되고, 각 유전체층에 형성된 비아홀도 정밀한 포토리소그래피 공정으로 제작되어 그 폭이 높은 해상도로 구현되며, 각층이 개별적으로 완성되고 다층 구조 전체에 대한 고온 가압공정을 수행하지 않고 1회의 소성 공정만으로 완성되기 때문에, 더욱 정밀하면서 내구성과 안정성이 뛰어난 적층형 칩인덕터를 제공할 수 있다.
이하에서는 상기한 본 발명의 제조방법에 적용되는 감광성 물질에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 제조방법에 적용되는 감광성 물질은, 감광성 도전체 물질 또는 감광성 유전체 물질로서, 노광공정에서 사용되는 빛에 의해서 현상공정에서 사용되는 약품에 대한 내성이 변화하는 재료이다.
본 발명의 감광성 물질은 리소그래피를 적용할 수 있도록 바인더, 광개시제, 모노머, 올리고머 및 첨가제가 혼합된 조성물이며, 감광성 도전체 물질의 경우는 도전체 물질을 필수로 포함하고, 감광성 유전체 물질의 경우는 유전체 물질을 포함한다. 특히, 본 발명에서는 페이스트 상태인 감광성 물질을 적용하여, 기존에 시트를 적층하는 방식에 비하여 정렬에 오차가 발생하는 가능성을 줄였다. 또한, 감광성 유전체 페이스트를 도포할 때에 전극 패턴을 완전히 감쌀수 있을 뿐만 아니라 유전체층에 형성된 비아홀을 채우는 과정이 용이하게 진행되기 때문에, 페이스트를 적용하는 것이 대량 생산에 적합하다.
먼저, 본 발명의 칩인덕터 제조에 사용되는 감광성 유전체 페이스트에 대하서 살펴본다.
본 발명의 감광성 유전체 페이스트는 10~80 wt% 범위의 유전체 물질과 감광성 부분으로서 11~80 wt% 범위의 바인더, 1~30 wt% 범위의 모노머, 1~10 wt% 범위의 올리고머, 0.05~10 wt% 범위의 광개시제, 0.01~10 wt% 범위의 분산제, 1.0~10 wt% 범위의 흡광제, 0.01~10 wt% 범위의 산(acid), 0.01~10 wt% 범위의 왁스, 0.01~10 wt% 범위의 소포제, 0.01~5 wt% 범위의 퓸드실리카, 0.01~10 wt% 범위의 가소제 및 0.1~40 wt% 범위의 용매로 구성된다. 감광성 부분은 바인더와 모노머 및 올리고머 그리고 광개시제가 필수적인 구성인 것이 일반적이지만, 본 발명의 감광성 유전체 페이스트는 유전체 물질의 특성상 흡광제와 분산제를 필수적으로 포함하여야 리소그래피 공정이 원활하게 수행된다.
일반적인 리소그래피용 감광성물질에 비하여, 본 발명의 감광성 유전체 페이스트는 유전체 물질로서 글래스 프릿을 포함하며, 유전체 물질의 함량은 재료의 두께와 수축율 등을 고려하여 선정한다.
제조 대상인 칩인덕터의 특성에 따라서 유전체 글래스 프릿의 조성이 달라질 수 있고, 글래스 프릿에 포함된 세라믹 고유의 굴절율에 따라서 감광성 조액(비히클)의 조성을 변경한다. 일반적으로 글래스 프릿에 포함된 물질은 Al2O3(1.768), SiO2(1.544), ZnO(2.0034), TiO2(2.488) 등이며, 이들은 빛을 투과하는 물질로서 빛이 투과되면서 굴절이 일어나고 괄호안은 굴절률을 표시한 것이다. SiO2함량이 많은 프릿의 경우 재료의 굴절율이 낮아지게 되며, 감광성 조액의 조성 중 흡광제의 함량과 광개시제의 함량은 감소한다. 반대로 TiO2와 같이 굴절률이 높은 물질의 함량이 증가하게 되면 광개시제와 흡광제의 함량이 증가해야 한다.
그리고 소성 온도는 전극의 재질과 유전율에 따라서 조절이 필요하며, 예를들어 고온 소성용 전극이 적용되게 되면 SiO2함량이 증가하게 되고, 이때 파티클 사이즈를 크게 하여 고온 소성에 적합하도록 컨트롤 할수 있다.
페이스트에 포함된 물질들을 고정하는 바인더는 아크릴바인더와 셀룰로즈, 에폭시아크릴레이트 등이 사용되며, 이들 물질은 말단에 산(acid)기가 달려있는 것이 특징이다. 한편, 바인더 물질에 이중결합이 있는 경우에는 광개시제와 모노머 사이의 크로스 링킹 시에 바인더도 참여하여 광경화도를 올릴수 있다.
바인더 물질은 분자량(MW) 5,000~100,000수준으로 적용되며 분자량에 따라서 PR의 감도에도 영향을 미친다. 바인더의 점도는 스크린인쇄용으로써 5000cPs수준의 최소한의 점성이 필요하며 이는 바인더 합성시 고형분 또는 분자량에 따라서 바뀔수 있다. 바인더 물질의 Tg는 -10~130℃수준으로 적용되며 바인더의 Tg가 높을수록 건조특성(용매 휘발성)에 유리하며, 본 실시예에서는 Tg가 93℃인 바인더를 구성하였다.
한편, 감광성 유전체 페이스트의 경우는 유전체 물질에 포함된 세라믹 재료의 고유 굴절율이 있기 때문에 감광성 바인더의 이중결합량이 많게 되면 바인더의 광경화 참여도가 높아져서 노광마스크 선폭과 동일한 선폭을 얻기 힘들기 때문에, 이를 감안하여야 한다. 구체적으로 감광성 바인더의 이중결합량은 일예로 GMA함량을 기준으로 결정될 수 있으며, 바인더 함량 전체에서 GMA함량을 1~30 wt%범위로 한정할 수 있다.
모노머는 2~10관능기 수준으로 적용이 가능하며, 아크릴계 모노머와 우레탄계 등이 사용된다. 단관능기일수록 반응성이 느리며, 다관능기일 경우 현상 공정 후 잔사에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 바인더의 종류에 따라서 모노머의 선정이 달라지며, 예를들면 아크릴폴리머의 경우 아크릴,우레탄계 등과의 매칭성이 우수하지만 셀룰로즈계열의 폴리머의 경우 우레탄계 모노머와의 매칭성이 좋다. 셀룰로즈계 폴리머와 아크릴계 모노머가 합쳐진 경우 수소결합에 의해서 안정성에 영향을 준다.
이종의 감광성재료가 반복적으로 코팅이 되고 현상공정이 가능해야 하기 때문에 모노머의 경화도가 중요하고, 경화상태에 따라서 이후 공정에서 감광성 도전체 페이스트가 도포되었을시 현상공정 이후 잔사가 발생될수 있다. 따라서 광경화시 완벽한 표면경화를 진행시켜 이종재료간의 부착력을 감소시켜야 한다. 경화속도가 빠르고 반응성이 우수한 3관능기(TMP3EOTA) 또는 4관능기(PPTTA)를 주력으로 한 조성으로 하며 6관능기(DPHA)를 동시에 적용하여, 도막의 경화도를 높일 수 있다.
반대로 과도한 모노머의 함량을 적용하게 되면 , 건조공정시 건조가 되지 않는 문제가 발생되며, 이는 현상공정에서 언더컷 불량을 야기시킬수 있다. 그리고 광경화 이후의 취급 시에 크랙이 발생할수도 있다.
올리고머는 2~12관능기 수준으로 적용하는 것이 좋으며, 우레탄계, 에폭시계등이 사용될 수 있다. 올리고머는 모노머보다 반응속도는 느리지만 넓은 형태로 크로스링킹에 참여하여 재료의 강도와 패턴의 선명도에 영향을 준다. 또한, 현상공정에서의 공정마진을 증가시켜 알카리에칭시 표면 손상의 발생을 억제한다. 따라서 모노머와 올리고머는 함께 사용하는 것이 바람직하다.
하지만 감광성 유전체 페이스트의 경우는 빛의 산란에 의한 과폭현상이 발생할 수 있기 때문에, 올리고머 사용량은 1~10% 수준으로 제한적으로 사용하는게 좋으며, 이러한 범위가 현상공정 이후 잔사발생을 줄이는 데도 유리하다.
광개시제는 a-Hydroxyketone, Phenylglyoxylate, a-Aminoketone, Mono Acyl Diphenyl, oxime 계 등이 사용되며 흡수파장과 형성하고자 하는 패턴의 선폭 및 감도에 따라서 종류를 바꿀수 있다. 30um이상의 두꺼운 형태로 코팅할 경우 파장이 짧은 단파장 개시제들을 메인으로 하며 별도의 증감제 특성의 개시제는 사용하지 않는 것이 좋으며, 장파장 개시제를 소량 적용하여 코팅면 상부에서의 광흡수를 컨트롤하여 하부선폭을 조절하게 된다.
그리고 단파장 개시제와 장파장 개시제를 동시에 사용하면서, 광개시제 함량을 조정하여 원하는 재료의 감도를 맞출 수 있다. 그리고 황변이나 색상에 민감한 재료에 적용할 경우 개시제의 색상과 함량을 조정해야한다.
분산제는 아민과 산가를 모두 포함하는 물질로서, 전정기적 반발로 분산성을 유지한다. 아민이 열경화성 수지들과의 반응성에 참여하여 재료의 경화도를 향상시키며, 이는 현상공정시 하부언더컷 현상을 방지할수 있게 된다. 산가의 경우 현상공정에서 현상속도나 현상이후 잔사특성에 영향을 줄수 있다.
흡광제는 글래스 프릿의 굴절률로 인한 빛의 산란을 억제하여 선명도를 높이기 위한 물질이다. 이중결합을 가지는 바인더 고분자 및 반응성 모노머/올리고머가 광개시제에 의해 라디칼 반응을 하며, 이때 미반응영역(비노광부)과 반응역역(노광부)이 구분된다. 노광영역에서의 굴절률로 인한 빛의 산란을 억제하기 위하여 본 실시예에서는 흡광제 중의 하나인 자외선흡수제를 적용하였으며, 특정 파장의 광에너지를 흡수하여 무해한 열로 발산시킴으로써 미세패턴을 형성할 수 있도록 한다. Hals를 사용하게 되면 자외선에 생성된 라디칼 per-oxide를 제거하여 라디칼반응을 억제하여 감도 조절할 수 있다. 흡광제는 benzotriazole와 Benzophenone계를 사용하며 Hals(hindered amine light stabilizer) 등의 radical scavenger, Screener, 자외선 흡수제 등을 적용할수 있다.
첨가제로 적정량의 산(acid)를 넣으면, 감광성 페이스트의 보관안정성 및 현상성을 개선시킬 수 있으며, 요변성(thixotropic)을 부여하여 인쇄(코팅)성을 향상시킬 수 있다.
왁스와 같은 표면장력 첨가제를 사용하여 슬립성을 부여하면 인쇄공정시 제판과의 들러붙는 현상을 개선할수 있다.
소포제를 첨가하여 인쇄시 제판을 통과하는 과정에서 발생되는 기포를 제거할 수 있다.
퓸드실리카 또는 벤토나이트 등을 첨가하여 재료 고유의 칙소성을 컨트롤 하는 동시에 필러로써의 기능하여 소성이후 도막의 강도를 올리며 수축률을 제어한다. 퓸드실리카는 증점제로서 기능할 수도 있다.
가소제를 적용하여 광경화 이후 유연성(flexibility)을 부여하여 재료의 깨지는 특성을 억제하며, 건조상태를 컨트롤하여 패턴형성에 도움을 줄 수 있다.
용매의 경우 가건조 후 건조수준 및 인쇄공정시 연속인쇄성 및 레벨링성등을 고려하며 적용하며 BC, BCA, TPN등이 일반적으로 적용된다.
다음으로, 본 발명의 칩인덕터 제조에 사용되는 감광성 도전체 페이스트에 대하서 살펴본다.
본 발명의 감광성 도전체 페이스트는 10~85 wt% 범위의 도전체 물질과 감광성 부분으로서 10~80 wt% 범위의 바인더, 1~30 wt% 범위의 모노머, 1~30 wt% 범위의 올리고머, 0.05~10 wt% 범위의 광개시제, 0.01~10 wt% 범위의 분산제, 0.05~10 wt% 범위의 흡광제, 0.01~10 wt% 범위의 산(acid), 0.01~10 wt% 범위의 왁스, 0.01~10 wt% 범위의 소포제, 0.01~5 wt% 범위의 퓸드실리카, 0.01~10 wt% 범위의 가소제, 0.001~5 wt% 범위의 중합금지제 및 0.1~40 wt% 범위의 용매로 구성된다.
제대로 건조가 되지 않으면 하부 언더 컷이 발생하는 문제가 있으므로, 페이스트의 건조는 매우 중요한 문제이다. 본 발명의 감광성 도전체 페이스트는 도전체 물질로서 메탈 파우더를 적용하며, 메탈 파우더는 빛이 투과하지 않는 물질이기 때문에 하부광경화 수준이 매우 중요하고 하부광경화 수준이 낮은 경우에는 현상과정에서도 패턴탈락이 발생할 수 있으므로, 특히 건조가 원활하게 수행될 수 있도록 페이스트 조성물을 구성할 필요가 있다.
일반적인 리소그래피용 감광성물질에 비하여, 본 발명의 감광성 도전체 페이스트는 도전체 물질로서 메탈 파우더를 포함하며, 메탈 파우더의 함량은 동시 소성되는 감광성 유전체 페이스트의 물성 및 재료의 두께와 수축율 등을 고려하여 선정하며, 전극의 목표 저항치를 함께 고려한다.
제조 대상인 칩인덕터에 요구되는 전극의 선폭(cihp size에 의한)에 따라서 파우더의 사이즈를 선정해야 하며, 이때 소성온도 및 저항을 함께 고려해야 한다. 전극을 선폭 20㎛이하로 패턴 형성하려면, 파티클사이즈는 D50 기준으로 0.5~3㎛ 수준으로 적용해야 하며, 최대 크기(DMax size)는 3~6㎛ 이하로 적용해야 선간 간섭이 발생되지 않는다.
파우더의 형상은 각진형태나 둥근 형태가 감광성 공법에 유리하며, 상대적으로 표면이 거칠고 울퉁불퉁한 형상의 경우 비표면적이 증가하게 되어 감광성 재료의 감도를 떨어 뜨리게 된다. 균일한 형태의 파우더를 사용하는것이 바람직하다.
동시 소성되는 감광성 유전체 페이스트에 사용되는 유전체 물질의 녹는점이 높을 경우에, 메탈파우더의 크기가 큰 것을 적용하거나 AgPd와 같은 고용융점을 갖는 메탈파우더를 선정해야 한다. 다른 방법으로는 단가 문제를 고려하여 코팅형태나 합금형태로 가공된 메탈파우더를 적용할수도 있다. 본 발명에서는 Silver를 사용하였다.
페이스트에 포함된 물질들을 고정하는 바인더는 앞서 설명한 감광성 유전체 페이스트의 경우와 동일하게 사용되나, 이중결합을 포함하는 바인더 물질과 셀룰로즈계 바인더 물질을 반드시 함께 함유한다. 셀룰로즈계 바인더는 소성공정에서 탈바인더화(Binder burn out)를 용이하게 하여 도전성 패턴의 소성수축에 의한 크랙 발생을 방지하고 형성된 미세패턴의 형상을 유지하게 하게 도와준다. 뿐만아니라 인쇄공정에서 스크린메쉬의 페이스트 빠짐성이 용이하여 인쇄특성을 좋게하고 건조후 표면의 Tackyt성을 낮추어주어 작업성이 우수하다. 셀룰로즈계 바인더로는 에틸셀룰로즈(ethyl cellulose) 등 사용이 가능하나 본 발명에서는 산가를 함유하고 있는 하이드록시 프로필 셀룰로즈(Hydroxy Propyl Cellulose)가 적합하다. 분자량(Mw)은 20,000~200,000, 점도는 5,000~100,000cPs가 적합하며 바인더 전체에서 1~50wt%를 사용할 수 있다. 한편, 감광성 유전체 페이스트와 달리, 감광성 도전체 페이스트에 포함된 메탈 파우더는 빛이 투과되지 않아서 입자간 틈새 사이사이로 투과되는 빛에 크로스링킹 되어야 한다. 직접적인 빛의 노출이 아닌 광경화 연쇄작용으로 하부까지의 경화를 진행해야 하기 때문에, 일예로 GMA 기준 GMA함량이 바인더 전체에서 1~30 wt%범위로 한정할 수 있다.
모노머도 앞서 설명한 감광성 유전체 페이스트의 경우와 유사하며, 동일한 내용에 대한 설명은 생략한다. 반응성이 우수한 3관능기 모노머 또는 4관능기 모노머를 사용하되, 건조가 되지 않는 특성이 나타내기 때문에 최소한의 함량으로 적용하는 것이 좋다.
올리고머에 대해서도 감광성 유전체 페이스트의 경우와 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 감광성 도전체 페이스트는 빛의 산란이 발생하지 않아 하부까지 경화시키기가 상대적으로 어려우므로, 반응성이 우수한 올리고머도 1~30 wt% 범위에서 사용한다.
광개시제에 대해서도 감광성 유전체 페이스트의 경우와 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략한다. TPO 또는 OXE-01,02를 메인개시제로 적용하고, DETX를 증감제 특성의 개시제로서 함께 적용한다. 광개시제도 건조특성을 저해하기 때문에, 최소 함량으로 적용하는 것이 좋다.
흡광제에 대해서도 감광성 유전체 페이스트의 경우와 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
분산제, 산(acid), 왁스, 소포제, 퓸드실리카, 가소제 및 용매는 감광성 유전체 페이스트의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다.
한편, 본 발명의 감광성 도전체 페이스트는 매우 고감도 형태로 구성되어 보관이 어려운 단점이 있으며, 광경화를 방지함으로써 보관시의 안정성을 확보하기 위하여 중합금지제를 소량 첨가하였다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 감광성 유전체 페이스트와 비교예에 따른 감광성 유전체 페이스트의 조성을 나타낸 표이다.
[표 1]
Figure PCTKR2018011385-appb-I000001
(단위 : wt%)
※ CB-S-A7022 : GMA 25% 함유
※ RA9000 : GMA 15% 함유
※ IN-1 : 이중결합 미함유, MMA-MAA 공중합체
실시예들과 비교하면, 비교예 1은 흡광제를 사용하지 않았고, 비교예 2는 분산제를 소량만 사용하였으며, 비교예 3은 바인더의 양을 줄인 경우이다.
상기한 표 1의 감광성 유전체 페이스트에 대하여 포토리소그래피에 의해서 선폭이 30㎛인 패턴을 형성하였다.
도 12 와 도 13은 각각 실시예 2와 실시예 3의 감광성 유전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
도시된 것과 같이, 모든 실시예에서 패턴을 형성할 수 있었을 뿐만 아니라 패턴의 선명도가 양호한 패턴을 얻을 수 있었다. 이중 실시예 1의 경우가 포토리소그래피 공정과 완성된 패턴의 품질면에서 가장 뛰어났으며, 실시예 2는 유전체 물질을 증가시키고 용매의 양을 줄인 영향으로 인하여 점도가 증가하면서 현상시간 두께가 조금 증가하는 모습을 나타내었고, 실시예 3은 광개시제의 양을 줄이고 무기고형분(글래스 프릿) 대비 바인더의 양이 줄어든 영향으로 노광량이 증가하고 패턴 상부의 선폭이 감소하였으나 현상시간이 조금 증가하는 결과를 나타내었다.
도 14는 비교예 1의 감광성 유전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
도시된 것과 같이 비교예 1의 감광성 유전체 페이스트에서는 패턴이 형성되지 못한 것을 확인할 수 있으며, 흡광제를 사용하지 않았기 때문에 광이 산란되어 과폭현상이 발생하면서 패턴이 형성되지 못한 것으로 보인다. 또한 이중결합이 없는 바인더를 사용하여 언더컷(undercut)이 발생되었다. 본 발명은 더욱 미세한 선폭으로 칩인덕터를 제조하는 것을 목적으로 하기 때문에 패턴의 선폭이 매우 가늘었으며, 선폭이 넓은 경우라면 흡광제를 사용하지 않고도 패턴을 형성할 수 있겠으나, 흡광제를 사용하지 않고는 본 발명에서 원하는 선폭으로 패턴을 형성할 수 없는 것을 알 수 있었다.
분산제를 0.5wt%만 포함한 비교예 2의 감광성 유전체 페이스트는 얇게 도포하여 노광공정을 수행할 수 있을 정도의 점도를 나타내지 못하였다. 본 발명의 감광성 유전체 페이스트는 유전체 물질을 상당량 포함하고 있기 때문에 분산제를 1.0wt 이상 사용하지 않고는 충분한 점도의 페이스트를 제조할 수 없음을 확인할 수 있었다.
도 15는 비교예 3의 감광성 유전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
바인더의 양을 줄인 비교예 3은 패턴을 형성할 수는 있었으나, 패턴의 주면에 많은 잔사가 발생하여 실제 칩인덕터의 제조에는 적용하기 어려운 것을 확인할 수 있었다.
표 2는 본 발명의 실시예에 따른 감광성 도전체 페이스트와 비교예에 따른 감광성 도전체 페이스트의 조성을 나타낸 표이다.
[표 2]
Figure PCTKR2018011385-appb-I000002
(단위 : wt%)
※ CBPR-4096C : GMA 30% 함유
※ IN-1 : 이중결합 미함유, MMA-MAA 공중합체
실시예들과 비교하면, 비교예 4는 이중결합을 함유하는 바인더의 양을 줄였고, 비교예 5는 이중결합을 함유하는 바인더를 사용하지 않았으며, 비교예 6은 셀룰로즈계 바인더를 사용하지 않은 경우이다.
상기한 표 2 실시예에서는 감광성 도전체 페이스트에 대하여 포토리소그래피에 의해서 선폭이 20㎛ 패턴을 형성하였다.
도 16은 실시예 6의 감광성 도전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성한 모습을 촬영한 사진이다.
도시된 것과 같이, 모든 실시예에서 패턴을 형성할 수 있었을 뿐만 아니라 패턴의 선명도가 양호한 패턴을 얻을 수 있었다. 이중 실시예 4의 경우가 상대적으로 메탈파우더의 함량이 낮아 인쇄 및 포토리소그래피 공정특성이 매우 우수하고 완성된 패턴의 품질면에서 가장 뛰어났으며, 실시예 5는 광개시제를 줄이고 바인더의 양을 늘린 영향으로 인하여 노광량과 현상시간이 조금 증가하였고, 실시예 6은 도전체 물질인 메탈파우더의 양을 증가시키고 바인더와 용매의 양을 줄인 영향으로 노광량과 현상시간이 조금 증가하고 인쇄두께도 두꺼워지는 결과를 나타내었다.
특히, 실시예 4 내지 실시예 6은 아크릴계 바인더인 CBPR-4096C와 HPC를 함께 사용하였다. CBPR-4096C는 이중결합에 의한 광경화 참여와 현상성이 높은 재료이지만 건조특성과 인쇄성(tacky)성이 불리하고, HPC는 인쇄성이 우수하고 건조특성(저온건조에 우수)하지만 광경화 참여를 하지 않으며 현상속도 및 현상 후 잔사에 불리하기 때문에, CBPR-4096C를 중심으로하여 HPC를 첨가함으로써 각각의 단점을 상쇄시켰다.
비교예 4의 감광성 도전체 페이스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성하는 경우, 패턴은 형성되었으나 이중결합을 함유하는 바인더가 부족하여 패턴의 일부가 탈락하기 때문에 실제 칩인덕터의 제조에는 적용하기 어려운 것을 확인할 수 있었다.
셀룰로즈계 바인더를 주로 사용하고 이중결합을 함유하는 바인더를 사용하지 않은 비교예 5는 패턴을 형성할 수는 있었으나 패턴의 경화도가 약하여 부스러짐이 발생하였고, 패턴의 주변에 많은 잔사가 발생하고 높은 점도로 인하여 인쇄가 불량하여 실제 칩인덕터의 제조에는 적용하기 어려운 것을 확인할 수 있었다.
실시예 6에 비하여 셀룰로오즈계 바인더를 사용하지 않은 비교예 6의 감광성 도전체 페이스트는 인쇄공정에서 메쉬 빠짐성이 떨어져 표면 레벨링이 좋지 않고 균일한 두께의 인쇄도막을 형성하기 어렵웠다. 또한 건조공정 이후 표면 끈적임(Tacky)이 발생하여 노광공정 및 현상공정에서 미세패턴을 형성하기 어려웠다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터를 제조하는 방법으로서,
    상기 전극 패턴을 형성하는 과정이,
    감광성 도전체 페이스트를 도포한 뒤에 포토리소그래피 공정으로 패턴을 형성하여 수행되고,
    상기 유전체층을 형성하는 과정이, 전극 패턴 위에 감광성 유전체 페이스트를 도포한 뒤에 포토리소그래피 공정으로 전극 패턴에 연결된 비아홀을 형성하여 수행되며,
    감광성 도전체 페이스트를 도포하는 과정에서 감광성 도전체 페이스트가 유전체층에 형성된 비아홀을 채움으로써 하부의 전극 패턴과 상부의 전극 패턴이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 칩인덕터의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    유전체층과 전극 패턴이 반복되는 적층형 구조를 형성한 뒤에 1회의 소성 공정만을 수행하는 것을 특징으로 하는 칩인덕터의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    감광성 도전체 페이스트를 도포한 뒤와 감광성 유전체 페이스트를 도포한 뒤에 건조 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 칩인덕터의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 건조 공정은 50~100℃ 범위에서 수행되고,
    상기 소성 공정은 600~900℃ 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 칩인덕터의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 패턴은, 패턴의 폭(L)과 전극 패턴 사이의 간격(S) 및 전극 패턴의 높이(te)가 0.5~500㎛ 범위로 형성되고,
    상기 유전체층은 두께(ts)가 0.5~1000㎛ 범위로 형성되며,
    상기 유전체층에 형성된 비아홀은 폭(D)이 0.1~500㎛ 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 칩인덕터의 제조방법.
  6. 유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터를 제조하는 과정에서 유전체층 형성에 사용되는 것으로서,
    10~80 wt% 범위의 유전체 물질;
    11~80 wt% 범위의 바인더;
    1~30 wt% 범위의 모노머;
    1~10 wt% 범위의 올리고머;
    0.05~10 wt% 범위의 광개시제;
    1~10 wt% 범위의 분산제;
    0.05~10 wt% 범위의 흡광제; 및
    0.1~40 wt% 범위의 용매를 포함하며,
    상기 유전체 물질은 글래스 프릿인 것을 특징으로 하는 감광성 유전체 페이스트.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바인더는 이중결합을 함유하는 바인더 물질을 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 유전체 페이스트.
  8. 유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터를 제조하는 과정에서 전극 패턴 형성에 사용되는 것으로서,
    10~85 wt% 범위의 도전체 물질;
    10~80 wt% 범위의 바인더;
    1~30 wt% 범위의 모노머;
    1~30 wt% 범위의 올리고머;
    0.05~10 wt% 범위의 광개시제; 및
    0.1~40 wt% 범위의 용매를 포함하며,
    상기 도전체 물질은 메탈 파우더이고,
    상기 바인더는 이중결합을 함유하는 바인더 물질과 셀룰로즈계 바인더 물질을 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 도전체 페이스트.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 메탈 파우더가 D50 가 0.5~3㎛ 이고 DMax 는 3~6㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 감광성 도전체 페이스트.
  10. 유전체층을 사이에 두고 복수의 전극 패턴이 적층된 적층형 칩인덕터로서,
    청구항 1의 방법으로 제조되어,
    전극 패턴의 폭(L)과 전극 패턴 사이의 간격(S) 및 전극 패턴의 높이(te)가 0.5~500㎛ 범위이고, 유전체층의 두께(ts)는 0.5~1000㎛ 범위이며, 유전체층에 형성된 비아홀의 폭(D)이 0.1~500㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 고정세 선폭의 적층형 칩인덕터.
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