KR100206385B1 - 외부전극의 밀착력이 우수하고 전극크기제어가 정밀한 박막콘덴 서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신시스템 등에 사용되는 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 외부전극과 기판간의 밀착력이 향상되고 공정상 외부전극크기를 정밀하게 제어할 수 있는 박막콘덴서의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 글래스기판에 내부전극층, SiO₂유전층, 내부전극층, SiO₂보호층, 에폭시결합층의 순서로 각 층을 형성한 다음, 각 층이 형성된 기판의 상하부 양면에 일정간격을 두고 스트립형태의 단자전극층을 형성하는 단계; 상기 단자전극층이 마련된 글래스기판을 그 단자전극층의 길이방향을 따라 1차 절단하는 단계; 절단된 글래스기판의 절단면을 따라 글래스기판의 양측면에 외부전극층을 형성시키는 단계; 상기 외부전극층이 형성된 글래스기판을 1차절단방향과 직각방향으로 2차절단하는 단계; 및 2차 절단된 각 칩의 외부전극층에 Ni층과 땝납층을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 외부전극의 밀찰력이 우수하고 전극크기제어가 정밀한 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

외부전극의 밀착력이 우수하고 전극크기제어가 정밀한 박막콘덴서의 제조방법

본 발명은 휴대폰, 이동통신시스템 등에 사용되는 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부전극과 기판간의 밀착력이 향상되고 공정상 외부전극크기를 정밀하게 제어할 수 있는 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.

최근 박막콘덴서는 커패시턴스(capacitance) 값이 일반 MLCC보다도 그 오차가 적은 특성을 갖고 있어 정밀 제어를 요하는 통신분야에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 박막콘덴서는 제1도와 같이 글래스기판(12)의 내부에 내부전극층(14), SiO₂유전층(15b), 내부전극층(14), SiO₂보호층(15a), 에폭시결합층(17)이 형성되고, 그 기판(12)의 양측에 외부전극(16)이 성막되는 구조를 갖는다. 일반적인 박막콘덴서의 제조공정은 하부글래스기판에 내부전극을 증착 및 패턴화하는 공정, 유전층과 보호층을 성막하는 공정, 상부 보호용 글래스기판의 에폭시접합 등의 글래스기판의 가공 공정, 상기 글래스기판의 절단공정 및 외부전극 형성공정 등의 제조공정으로 대별할 수 있다. 상기 여러가지 제조공정중 외부전극 형성공정은 콘덴서의 내부전극과 외부전극의 전기적인 연결뿐만아니라 외부전극과 글래스기판 사이의 밀착력에 크게 영향을 주기 때문에 매우 중요한 공정 중 하나이다.

한편, 종래에는 이러한 박막콘덴서를 제조시 외부전극 형성과정은 제2a도와 같이 글래스 기판(1)의 내부에 상기와 같이 내부전극층(14), SiO₂층(15b)(15a)을 형성하고 각 층이 포함된 기판(1)을 우선적으로 스트립(strip)형태로 1차절단한 후, (b)와 같이 절단된 기판(11)의 측면 및 상하 양 모서리 부분에 일정크기의 단자전극층(18)을 형성하고, 다시 1차절단방향과 각각방향으로 기판을 2차 절단한 다음, 2차 절단된 칩의 측면에 외부전극을 형성하는 방법을 이용하였다. 구체적으로 상기 단자전극형성은 주로 증착, 함침, 또는 무전해도금 등에 의해 형성되며 그 구조는 Cr층(18a), Cu층(18b)로 이루어지며 또한 외부전극은 증착 또는 도금 등을 통해 상기 단자전극층에 Ni층과 땝납층 등으로 이루어진다. 여기서 상기 Cr층은 글래스 기판과 외부전극의 밀찰력을 목적으로 성막되는 것이다. 결국, 종래의 방법에 의하면 상기 외부전극층내의 단자전극층(18)은 상기 스트립형태의 글래스기판의 상하면 중앙부위를 길이방향을 따라 스크린프린팅법(screen printing) 등으로 유기물을 도포하거나 특수한 기구물을 사용해서 증착, 함침 또는 무전해도금시 상기 기판의 상하면 중앙부분에는 형성되지 않도록 하여 외부전극의 모양과 크기를 조절하였다.

참고적으로 대부분의 표면실장형 칩부품처럼 박막콘덴서도 크림솔더(cream solder)를 이용해서 인쇄회로기판 등에 실장되는데 만약 제품의 양쪽 외부전극의 크기가 다를 경우에는 양 외부전극에 균일한 힘이 배분되지 아니하여 제대로 실장되지 않고 칩이 일어서게 되는 불량요인이 된다. 따라서, 박막콘덴서의 양쪽 외부전극의 크기를 정밀하게 제어하는 것이 중요하다.

또한, 글래스기판과 외부전극 사이의 밀착력은 도금이나 함침 등의 외부전극 형성과정과 실제 제품적용에서 전극층에 발생될 수 있는 큰 응력을 견디는 중요한 인자이므로 제품의 특성에 큰 영향을 준다. 즉, 글래스기판과 외부전극 사이의 밀착력이 나쁜 제품은 글래스기판과 외부전극의 박리현상을 일으킬 수 있으며, 이는 외부전극과 내부전극 사이의 전기적 단락이라는 치명적인 결과를 야기하게 되므로 중요한 의미를 갖는 것이다.

그러나, 상기 방법은 스트립형태의 글래스기판(11)의 폭이 약 1.6mm정도로 좁고 제어해야 할 중앙부분의 폭이 단지 1.0mm정도밖에 되지 않기 때문에 정확히 단자전극의 크기를 제어하는 것이 공정상으로 무척 어렵고 제품생산에 있어서도 높은 불량요인이 되고 있었다. 또한, 단자전극 형성과정에서 상기 스트립형태의 양측면방향으로만 증착이 이루어지므로 기판의 상하면에는 단자전극이 균일하게 성막될 수 없으며, 또한 기판과 단자전극 사이의 밀착력도 우수하지 못한 단점이 있었다. 이런 단점을 해결하기 위해서는 글래스 기판의 상하면에 먼저 전극을 증착해야 하는데, 이때도 기판의 일부 측면에 단자전극층이 성막되어 오히려 밀착력을 저하시키는 문제점을 야기시킨다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 박막콘덴서 제조시 절단에 앞서 기판에 단자전극을 형성하므로써, 기판과 외부전극과의 밀착력을 향상시키며 또한 보다 정확하게 외부전극의 크기를 제어할 수 있는 박막콘덴서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 일반적인 박막콘덴서의 구조도.

제2a도는 종래의 박막콘덴서 제조과정을 설명하기 위한 글래스기판의 사시도.

제2b도는 제2a도의 글래스기판을 절단후 단자전극층이 형성된 기판의 단면도.

제3a도는 본 발명에 따른 박막콘덴서 제조과정을 설명하기 위한 글래스 기판의 평면도.

제3b도는 제3a도의 A-A' 단면도.

제4a도는 본 발명에 따른 박막콘덴서의 또 다른 제조과정을 설명하기 위한 글래스기판의 평면도.

제4b도는 제4a도의 B-B' 단면도.

제5도는 본 발명에 따라 1차 절단된 글래스기판의 단면도.

제6도는 본 발명에 따라 제조된 박막콘덴서의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2, 22 : 글래스기판 20 : 박막콘덴서

24 : 내부전극 26 : 외부전극층

27 : 유기물패턴층 28 : 단자전극층

상기한 목적달성을 위한 본 발명은 그 내부에 내부전극층, SiO₂유전층, 내부전극층, SiO₂보호층, 에폭시결합층이 형성된 글래스기판과, 상기 글래스기판의 내부전극과 연결되도록 기판의 양측면에 형성된 외부전극층을 포함하여 구성되는 박막콘덴서의 제조방법에 있어서, 상기 글래스기판에 내부전극층, SiO₂유전층, 내부전극층, SiO₂보호층, 에폭시결합층의 순서로 각 층을 증착한 다음, 각 층이 증착된 기판의 상하부 양면에 일정간격을 두고 스트립형태의 단자전극층을 형성하는 단계; 상기 단자전극층이 증착된 글래스기판을 단자전극층의 길이방향을 따라 1차 절단하는 단계; 절단된 글래스기판의 절단면을 따라 글래스기판의 양측면에 외부전극층을 형성시키는 단계; 상기 외부전극층이 형성된 글래스기판을 1차절단방향과 직각방향으로 2차절단하는 단계; 및 2차 절단된 각 칩의 외부전극층에 Ni층과 땜납층을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 외부전극의 밀착력이 우수하고 전극크기제어가 정밀한 박막콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통하여 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 박막콘덴서의 외부전극 형성공정은 제조공정의 마지막 단계로서, 글래스기판의 내부전극과 외부전극을 전기적으로 연결시키는 매우 중요한 공정이다. 종래방법에 의하면 그 내부에 내부전극, 유전층, 및 보호층을 포함하는 글래스기판을 먼저 스트립형태로 1차 절단한 후 외부전극을 형성하는 공정을 행하였으나, 본 발명에서는 글래스기판을 1차절단이전에 글래스기판의 상하면에 스트립형태의 기판의 길이방향을 따라 우선 단자전극층을 형성함에 특징이 있다.

본 발명에 의한 단자전극층 형성과정은 크게 두 가지 방법이 있다.

그 한가지 방법은 제3도와 같이, 그 내부에 내부전극 등을 포함하는 글래스기판(2)의 상하 양면에 Cr층과 Cu층으로 이루어진 단자전극층을 각각 전면 형성시키고, 이후 상기 단자전극층이 형성된 글래스기판의 양면에 포토레지스트(photoresist; PR)을 도포한 다음 건조시키고 통상의 사진식각(photolithography) 및 패턴(pattern)공정을 통해 제3a도와 같이 일정한 간격을 갖는 스트립형태의 단자전극층(28)을 형성하는 것이다. 이때 사진식각은 노광기와 포토마스트(photomask) 등을 이용하여 글래스기판을 노광, 현상하고 다시 이를 에칭공정을 통해 일정한 유기물패턴층을 형성하는 통상의 방법이다. 이렇게 유기물패턴층(28)이 형성된 부분의 단자전극층은 이후 에칭과정에서 보호되며 상기 유기물층은 용해 제거하면 된다. (b)는 제3a도의 A-A' 단면으로 상기 Cr층(28a)과 Cu층(28b)으로 이루어지는 일정크기의 스트립형태를 갖는 단자전극층의 단면을 나타낸다.

그리고, 두번째 방법은 제4a도와 같이, 글래스기판(2)의 양면에 먼저 포토레지스트를 도포하고 건조시킨 다음, 통상의 사진식각을 통해 일정한 패턴을 이용하여 (b)와 같이 스트립형태의 유기물패턴층(27)을 형성시키고, 유기물패턴층이 형성된 글래스기판 상하 전면에 Cr층과 Cu층으로 이루어지는 단자전극층을 형성한 후, 상기 스트립형태의 유기물층(27)과 그 위에 형성된 단자전극층을 용해시키는 것이다. 이 방법에서는 유기물패턴이 제3도의 단자전극층에 형성되지 않은 부분에 형성되기 때문에 유기물패턴층을 용해 제거하면 제3b도와 같이 동일한 구조를 갖는 단자전극패턴이 형성된다. 그리고, 이 경우 유기물패턴층에 형성된 단자전극층과 유기물의 제거를 위해서는 아세톤 등으로 처리하면 된다.

이같이 본 발명에서는 상기한 어떤 방법을 이용해도 무방하며, 형성되는 단자전극층의 경우 Cr층과 Cu층은 각각 0.03-0.1㎛ 및 0.2-1.5㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 상기 단자전극층은 증착, 함침 또는 무전해도금 등 어떠한 방법을 사용해도 무방하다.

상기와 같은 방법으로 일정한 스트립형태의 패턴을 갖는 단자전극층이 형성된 글래스기판을 스트립방향, 즉 단자전극의 길이방향(①)으로 1차절단하게 되면 제5도와 같은 단면구조를 갖는 글래스기판이 얻어진다. 상기 글래스기판(22)은 그 상하면의 양쪽 모서리를 따라 길이방향으로 스트립형태의 단자전극층(28a)(28b)이 덮여진 구조를 갖는다.

상기 스트립형태의 글래스기판을 통상적인 방법으로 화학적 에칭과 세정을 실시하거나 또는 단순히 세정만을 실시한 후, 기판의 길이방향을 따라 양쪽 측면에 다시 Cr층과 Cu층을 형성시켜 성막한다. 물론 측면에 형성되는 Cr층과 Cu층의 두께는 0.03-0.1㎛ 및 0.2-1.5㎛ 정도가 바람직하다.

그 다음 상기 글래스기판을 1차 절단방향과 직각방향(②)으로 2차 절단을 실시한다. 이렇게 형성되는 단일 칩(chip) 크기의 박막콘덴서는 제6도와 같이 상기 외부전극층(26a)(26b)에 Ni층(26c)과 땝납층(26d)을 형성하여 외부전극 형성공정을 마무리한다. 상기 Ni층의 형성은 전기배럴(barel)도금 등의 방법을 이용하면 되며, 또한 땜납층은 Sn 또는 Sn-Pb가 적당하다. 물론 땝납층의 형성은 함침에 의한 방법도 상과없다.

이와 같이 글래스기판의 상하면에 먼저 단자전극층을 형성하여 기판을 절단하면 외부전극의 크기도 정밀하게 제어가능하며, 또한 상기 단자전극층은 균일하게 형성되어 그 외부전극과 글래스기판과의 밀찰력이 우수하게 될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 박막콘덴서의 외부전극 크기를 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만아니라 글래스기판과 외부전극사이의 밀착력을 향상시킬 수 있는 안정화된 제조공정이 확립될 수 있고, 특히 이러한 제조방법에 의하면 균일한 크기로 외부전극이 형성되어 낮은 등가직렬저항 및 높은 품질계수를 갖는 박막콘덴서가 제공되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 그 내부에 내부전극층, SiO₂유전층, 내부전극층, SiO₂보호층, 에폭시결합층이 형성된 글래스기판과, 상기 글래스기판의 내부전극과 연결되도록 기판의 양측면에 형성된 외부전극층을 포함하여 구성되는 박막콘덴서의 제조방법에 있어서, 상기 글래스기판에 내부전극층, SiO₂유전층, 내부전극층, SiO₂보호층, 에폭시결합층의 순서로 각 층을 형성한 다음, 각 층이 형성된 기판의 상하부 양면에 일정간격을 두고 스트립형태의 단자전극층을 형성하는 단계; 상기 단자전극층이 마련된 글래스기판을 그 단자전극층의 길이방향을 따라 1차 절단하는 단계; 절단된 글래스기판의 절단면을 따라 글래스기판의 양측면에 외부전극층을 형성시키는 단계; 상기 외부전극층이 형성된 글래스기판을 1차절단방향과 직각방향으로 2차절단하는 단계; 및 2차 절단된 각 칩의 외부전극층에 Ni층과 땝납층을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 외부전극의 밀착력이 우수하고 전극크기제어가 정밀한 박막콘덴서의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 글래스기판에 형성되는 단자전극층은 Cr층과 Cu층의 순으로 형성됨을 특징으로 하는 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 Cr층과 Cu층의 두께는 각각 0.03-0.1㎛ 및 0.2-1.5㎛ 범위임을 특징으로 하는 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 단자전극층은 글래스기판에 먼저 Cr층 및 Cu층을 전면증착하는 단계; 상기 Cr층과 Cu층에 포토레지스트를 도포하고, 통상의 사진식각으로 노광, 현상 및 에칭하여 유기물패턴층을 형성하는 단계; 상기 유기물층이 형성되지 않은 Cr층 및 Cu층만을 에칭하여 제거하는 단계; 및 상기 유기물패턴층을 용해시키는 단계; 에 의해 형성됨을 특징으로 하는 제조방법.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 단자전극층은 글래스기판에 먼저 포토레지스트를 도포하고, 통상의 사진식각으로 노광, 현상 및 에칭하여 유기물패턴층을 형성하는 단계; 상기 글래스기판의 양면에 Cr과 Cu를 전면증착하는 단계; 상기 유지물층을 용해하여 상기 유기물층과 함께 그 위에 형성된 Cr층과 Cu층을 제거하는 단계; 에 의해 형성됨을 특징으로 하는 제조방법.