KR20000033880A - 클립형 리드 프레임 부착 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LTCC-M 칩 제조공정에 관한 것으로서, 특히 클립형 리드 프레임 부착방법에 관한 것이다. 금속 서브스트레이트에 세라믹이 적층된 LTCC-M형 칩 제조과정에서, 리드프레임을 상기 금속 서브스트레이트 측의 전극 및 상기 적층된 세라믹부에 형성된 전극에 접착시키기 위하여, 먼저 클립형 리드 프레임과 접촉될 수 있는 상기 LTCC-M 소자의 서브스트레이트 저면 및 측면 일부에 무기물 접착제를 도포한다. 상기 도포된 무기물 접착제 위에 절곡되어 있으며 전극이 프린팅된 절연체를 부착한다. 상기 무기물 접착제의 접착강도를 얻기 위하여 건조시킨다. 상기 절연체가 부착된 LTCC-M 소자의 전극들을 연결하도록 클립형 리드 프레임을 고정한다. 클립형 리드 프레임이 조립된 소자를 딥핑한다. 본 발명에 따르면, 상기 절연체는 딥핑온도에서 녹지않으므로 코바와 클립형 리드 프레임 사이의 쇼트를 방지한다. 또한, 상기 절연체는 절곡되어 있어 상기 LTCC-M 소자의 서브스트레이트에서 발생할 수 있는 브레이크 다운 전압에 의한 쇼트도 방지할 수 있다. 또한, 종래 유전체 도포 및 전극 프린팅 후에 각각 행해지는 건조 및 화이어링 과정을 생략할 수 있어 공정이 간단해지고, 그에 따라 제조비용을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 클립형 리드 프레임 부착 방법에 관한 것으로, 특히 금속 서브스트레이트에 세라믹을 적층하여 저온에서 동시에 소성시키는 저온 소결기판(LTCC-M : Low Temperature Cofired Ceramic on Metal, 이하 LTCC-M이라 한다) 모듈 제조과정에서 딥핑(dipping)시에도 녹지 않는 절연체를 금속 서브스트레이트와 클립형 리드 프레임 사이에 개재시킴으로써 동작의 안정성을 보장하고 제조공정 및 비용을 줄이기 위한 클립형 리드 프레임 부착방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 진보에 따라 고집적화, 고밀도화, 고성능화, 및 고신뢰도화가 요구되고 있다. 그 결과로서 저가격화를 달성하는 것이 반도체 디바이스의 목표가 되고 있으며 이를 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 이러한 저가격화 요구에 부응하기 위하여 공정수의 감소 및 저비용이며 실시용이한 공정개발의 일환으로 클립형 리드 프레임 부착방법이 고안되었다.
도 1은 종래의 클립형 리드 프레임 부착 공정을 나타낸 순서도이고, 도 2의 (가) 내지 (사)는 종래의 클립형 리드 프레임 부착방법의 각 공정에서의 LTCC-M 소자의 종단면들을 도시한 도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 참조번호 101은 상기 LTCC-M 소자의 금속부 저면에 유전체를 프린팅하는 단계를 나타낸다. 상기 유전체는 전압 유무에 따라 전기적 특성이 정해지는 물질로써 폴리머 계열이다. 상기 유전체 프린팅 단계(101)가 완료되면, 상기 프린팅된 유전체를 약 95도 정도의 온도에서 10분 정도 건조시키는 제 1 건조단계(102)를 수행한다. 상기 제 1 건조단계(102)가 완료되면 상기 유전체는 약 200℃에서 2시간 가열되는 제 1 화이어링 단계(103)를 거친다. 상기 제 1 화이어링 단계(103)가 완료되면, 전극 프린팅단계(104)가 수행된다. 상기 전극 프린팅 단계(104)는 상기 유전체상의 소정 위치에 전극을 프린팅하는 것이다. 상기 전극 프린팅 단계(104)가 완료되면 약 95도 정도의 온도에서 약 10분간 건조시키는 제 2 건조단계(105)가 수행된다. 상기 제 2 건조단계(105)가 완료되면, 상기 LTCC-M 소자에 프린팅된 전극을 굽는 제 2 화이어링 단계(106)가 수행된다. 상기 제 2 화이어링 단계(106)는 상기 LTCC-M 소자와 프린팅된 전극을 안정되게 결합시키기 위한 것이다. 상기 제 2 화이어링 단계(106)가 완료되면, 클립형 리드 프레임과 전극을 결합하는 리드 프레임 결합단계(107)가 수행된다. 이 때 사용되는 클립형 리드 프레임은 상기 LTCC-M 소자의 측면과 접촉되는 위치에 폴리머 계열물질을 도포하여 형성한 절연부를 가진다. 따라서, 상기 LTCC-M 소자의 측면과 상기 리드 프레임 사이에는 상기 절연부가 개재되고 상기 리드 프레임은 상기 전극들에 접촉고정된다. 상기 리드 프레임 결합 단계(107)가 완료되면, 상기 전극과 상기 클립형 리드 프레임의 접속을 고정하기 위한 딥핑단계(108)가 수행된다. 상기 딥핑단계(108)는 상기 클립형 리드 프레임이 결합된 LTCC-M 소자를 약 230도 내지 약 260도 정도의 납조에 3 내지 5초간 담구었다가 꺼내는 과정으로써 균일한 접속과 접착강도를 보장하기 위한 것이다.
도 2의 (가)는 다수의 회로들이 내장된 LTCC-M 소자의 종단면을 도시한 것이다. 참조번호 1은 상기 LTCC-M 소자의 서브스트레이트인 금속부를 나타낸다. 상기 금속부(1) 상에 다단의 회로들이 내장된 세라믹부(2)가 적층되어 있다. 상기 금속부(1)와 세라믹부(2)는 코바(kovar)에 의해 봉합된다. 도 2의 (나)는 전압이 걸렸을 때 전류를 흘리지 않는 유전체(3)가 상기 LTCC-M 소자의 금속부(1) 저면에 프린팅된 상태를 도시한다. 즉, 도 1에 도시된 상기 유전체 프린팅 단계(101)가 완료된 상태의 LTCC-M 소자의 종단면을 나타낸 것이다. 도 2 의 (다)는 상기 프린팅된 유전체(3)가 고온의 열처리에 의해 상기 금속부(1)에 안정된 상태를 도시한다. 즉, 도 1의 상기 제 1 건조단계(102) 및 제 1 화이어링 단계(103)가 완료된 상태의 LTCC-M소자의 종단면을 도시한 것이다. 도 2의 (라)는 상기 LTCC-M 소자 내에 내장된 회로들이 동작할 수 있도록 회로를 연결하기 위한 전극(4)이 프린팅된 상태를 도시한다. 즉, 도 1의 전극 프린팅 단계(104)가 완료된 후의 LTCC-M 소자의 종단면을 도시한 것이다. 상기 프린팅된 전극(4)은 도 1의 상기 제 2 건조단계(105) 및 제 2 화이어링 단계(106)와 같은 고온처리에 의해 도 2의 (마)에 도시된 바와 같이 LTCC-M 소자에 안정적으로 결합된다. 도 2의 (바)는 클립형 리드 프레임(5)을 도시하고 있다. 상기 클립형 리드 프레임(5)은 상기 LTCC-M 소자의 측면과 접촉되는 부분에 쇼트를 방지하기 위한 절연체(6)가 입혀져 있다. 상기 클립형 리드 프레임(5)은 탄성을 가지며 도전체이다. 도 1의 상기 리드 프레임 결합단계(107)는, 도 2의 (바)에 도시한 바와 같이, 상기 클립형 리드 프레임(5)을 도시된 화살표 방향으로 밀어넣어 끼워줌으로써 수행된다. 도 2의 (사)는 상기 클립형 리드 프레임(5)과 전극(4)이 접촉된 상태에서 상기 LTCC-M 소자를 납조에 넣어 딥핑시킨 후의 소자의 종단면을 도시한 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래 클립형 리드 프레임 부착방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 딥핑단계에서 약 230도 내지 260도의 납조에 상기 클립형 리드 프레임이 결합된 LTCC-M 소자를 담그므로, 상기 폴리머 계열의 물질인 클립형 리드 프레임의 절연부가 녹는다. 따라서, 상기 금속부와 세라믹부를 봉합하는 코바와 상기 클립형 리드 프레임이 쇼트되는 측면쇼트 현상이 일어나고 이로인해 소자가 오동작할 수 있다.
둘째, 상기 딥핑단계에서 약 230도 내지 260도의 납조에 상기 클립형 리드 프레임이 결합된 LTCC-M 소자를 담그므로, 상기 폴리머 계열의 물질인 유전체가 녹는다. 따라서, 브레이크 다운 전압으로 인해 상기 금속부 저면쇼트 현상이 일어나고 이로인해 소자가 오동작할 수 있다.
셋째, 종래의 클립형 리드 프레임 부착방법은 유전체 및 전극 프린팅 단계 이후에 각각 건조 및 화이어링 단계를 수행한다. 이 단계들은 각각 95도 및 750도 정도의 고온에서 수행되는 것으로 이러한 공정환경을 만들기 위하여 시간 및 비용 소요가 많다. 따라서, 칩 제조비용이 상당히 증가된다.
넷째, 상기 클립형 리드 프레임은 상기 전극과 한점에서만 고정되므로 접착강도가 약하다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 첫 번째 목적은 LTCC-M 측면 쇼트 문제를 해결할 수 있는 클립형 리드 프레임 부착방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 LTCC-M 저면 쇼트문제를 해결할 수 있는 클립형 리드 프레임 부착방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 클립형 리드 프레임 부착공정수를 감소시킨 클립형 리드 프레임 부착방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 네 번째 목적은 클립형 리드 프레임 부착 공정중 시간 및 비용이 많이 드는 공정환경을 개선함으로써 제조비용을 감소시킨 클립형 리드 프레임 부착방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 클립형 리드 프레임 부착방법은 상기 LTCC-M 소자의 금속 서브스트레이트 저면 및 측면에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계, 상기 도포된 접착제 위에 전극이 프린팅되어 있으며 절곡된 절연체를 부착하는 절연체 부착단계, 상기 접착제를 소정 온도에서 건조시키는 건조단계, 상기 절연체에 프린트된 전극과 상기 LTCC-M 소자의 전극에 클립형 리드 프레임을 고정하는 리드 프레임 결합단계, 및 상기 클립형 리드 프레임이 고정된 LTCC-M 소자를 납조에 담그는 딥핑단계로 이루어진다. 상기 접착제는 무기물 접착제이다. 상기 무기물 접착제는 120도에서 30분 가열시 완전 경화되어 250도 이상의 온도에서도 녹지 않는 특성이 있다. 또한 상기 절연체는 절연성이 있으며, 얇게 성형할 수 있는 재료를 사용한다. 상기 절연체는 250도 이상의 온도에서도 녹지않으며 그 성질이 변하지 않는 물질이다. 상기 절연체는 박판형의 알루미나 쉬트도 될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 클립형 리드 프레임 부착방법에 따른 효과는 다음과 같다.
첫째, 상기 절연체는 딥핑온도에서도 녹지않으므로 LTCC-M의 금속부와 세라믹부를 봉합하는 코바와 클립형 리드 프레임 사이에 발생할 수 있는 LTCC-M 소자의 측면 쇼트를 방지할 수 있다. 그에 따라 LTCC-M 소자의 오동작을 방지할 수 있다.
둘째, 상기 절연체는 절곡된 형상을 가지기 때문에 상기 LTCC-M 소자의 저면에서의 브레이크다운에 의한 저면 쇼트문제를 해결할 수 있다.
셋째, 상기 접착제에 의해 조립된 절연체 및 클립형 리드 프레임이 결합된 상태에서 딥핑함으로써 종래의 클립형 리드 프레임 부착공정들 중 유전체 도포단계로부터 제 2 화이어링 단계까지의 5단계를 줄일 수 있다.
넷째, 종래의 클립형 리드 프레임 부착 공정중 시간 및 비용이 많이 드는 건조 및 화이어링 단계를 줄여 공정환경을 개선함으로써 제조비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 클립형 리드 프레임 부착방법을 설명하기 위한 순서도이고,
도 2의 (가) 내지 (사)는 종래 클립형 리드 프레임 부착방법의 각 공정에 따른 LTCC-M 소자의 종단면들을 도시한 도이고,
도 3은 본 발명의 클립형 리드 프레임 부착방법을 설명하기 위한 순서도이고, 및
도 4의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 클립형 리드 프레임 부착방법의 각 공정에 따른 LTCC-M 소자의 종단면들을 도시한 도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 금속부 20 : 세라믹부
30 : 접착제 40 : 전극
50 : 절연체 60 : 클립형 리드 프레임
이하, 본 발명의 클립형 리드 프레임 부착방법을 첨부된 도 3 및 도 4에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 참조번호 201은 상기 LTCC-M 소자의 금속 서브스트레이트 저면 및 측면에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계를 나타낸다. 상기 접착제는 무기물 접착제이다. 상기 무기물 접착제는 120도 정도의 온도에서 30분 가열시 완전경화되는 물질이며, 120도 이상의 온도에서 가열하더라도 녹지 않는다. 본 발명에서는 상기 무기물 접착제로서 세라믹 본드를 사용하였다. 상기 접착제 도포단계(201)가 완료되면 상기 도포된 무기물 접착제 위에 절곡된 형태를 가지며 전극이 프린팅되어 있는 절연체를 부착하는 절연체 부착단계(202)가 수행된다. 상기 절연체는 250도 이상의 고온에서도 녹지 않으며 필름형으로 제작 가능한 물질이다. 본 발명에서는 상기 절연체로서 알루미나 쉬트를 사용하였다. 상기 무기물 접착제는 접착강도를 얻기 위하여 약 70도에서 30분 정도 건조하여 가경화를 시켜야 한다. 상기와 같은 건조단계가 참조번호 203으로 표시되어 있다. 다음으로, 상기 절연체에 프린트된 전극과 LTCC-M 소자의 전극에 클립형 리드 프레임을 고정하는 리드 프레임 결합단계(204)가 수행된다. 상기 리드 프레임 결합단계(204)가 완료되면 상기 클립형 리드 프레임이 결합된 LTCC-M 소자를 납조에 담구어 상기 프린팅된 전극들과 상기 클립형 리드 프레임을 고정결합시키기 위한 딥핑단계(205)가 수행된다. 상기 딥핑단계(205)는 230 내지 260도의 온도에서 5초간 수행되므로 상기 무기물 접착제는 경화된다. 또한, 상기 절연체는 250도 이상의 온도에도 녹지않는 물질이므로 상기 무기물 접착제의 경화에 따라 상기 LTCC-M 소자와 상기 클립형 리드 프레임 사이에 개재되어 측면 및 저면 쇼트를 방지할 수 있다.
도 4의 (a)는 다수의 회로들이 내장된 LTCC-M 소자의 종단면을 도시한 것이다. 도 4의 (a)에서 참조번호 10은 상기 LTCC-M 소자의 서브스트레이트인 금속부를 나타낸다. 상기 금속부(10) 상에 다단의 회로들이 내장된 세라믹부(20)가 적층되어 있다. 상기 금속부(10)와 세라믹부(20)는 코바에 의해 봉합된다. 상기 코바는 금속과 유리 및 세라믹과의 봉합 부분에 사용되는 철, 니켈 코발트 합금이다. 도 4의 (b)는 상기 접착제 도포 단계(201)를 거친 LTCC-M 소자의 종단면을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 접착제(30)는 상기 금속부(10)와 세라믹부(20) 사이의 봉합부를 커버하며 상기 금속부의 하면 일부를 커버하도록 도포된다. 상기 접착제(30)는 두껍게 도포된 것으로 도시되었지만 이는 도시를 위한 것으로서 실제 도포시에는 접착가능한 점도를 낼 수 있으면서 가능한한 얇게 도포한다. 다음으로, 도 4의 (c)는 상기 회로를 연결하기 위한 전극이 프린팅된 상태의 절연체(50)와 상기 LTCC-M 소자의 종단면을 도시한 것이다. 도 4의 (d)는 상기 절연체 부착 단계(202)를 거친 LTCC-M 소자의 종단면을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 절연체(50)는 코바 봉합부 및 상기 금속부(10)의 저면 일측 모서리를 커버하도록 절곡된 형태로 형성된다. 상기 절연체(50)는 필름 형태로 형성되어 차지하는 부피가 매우 적다. 도 4의 (e)는 클립형 리드 프레임(60)을 도시하고 있다. 상기 클립형 리드 프레임(60)은 상기 LTCC-M 소자의 전극(40)과 상기 절연체(50)에 프린트된 전극(40)에 접촉되도록 화살표 방향으로 이동함으로써 상기 LTCC-M 소자와 결합된다. 상기 클립형 리드 프레임(60)의 양 말단부들은 탄성에 의하여 상기 전극과 결합되도록 형성되어 있으며 도전체이다. 도 4의 (f)는 상기 리드 프레임 결합단계(204) 및 딥핑단계(205)가 완료된 후의 LTCC-M 소자의 종단면을 도시한 것이다. 상기 클립형 리드 프레임(60)에 의해 전극들(40)이 연결된 상태에서 상기 LTCC-M 소자를 납조에 넣어 딥핑한다. 상기 딥핑단계(205)가 완료되면, 상기 LTCC-M 소자의 측면 및 저면 일부와 상기 클립형 리드 프레임(60) 사이에는 쇼트를 방지하기 위한 절연체(50)가 개재되어 있다.
따라서, 상기와 같은 본 발명의 클립형 리드 프레임 부착방법에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 상기 절연체는 딥핑온도에서도 녹지않으므로 LTCC-M의 금속부와 세라믹부를 봉합하는 코바와 클립형 리드 프레임 사이에 발생할 수 있는 LTCC-M 소자의 측면 쇼트를 방지할 수 있다. 그에 따라 LTCC-M 소자의 오동작을 방지할 수 있다.
둘째, 상기 절연체는 절곡된 형상을 가지기 때문에 상기 LTCC-M 소자의 저면에서의 브레이크다운에 의한 저면 쇼트문제를 해결할 수 있다. 따라서, LTCC-M 소자의 오동작을 방지할 수 있다.
셋째, 상기 접착제에 의해 조립된 절연체 및 클립형 리드 프레임이 결합된 상태에서 딥핑함으로써 종래의 클립형 리드 프레임 부착공정들 중 유전체 도포단계로부터 제 2 화이어링 단계까지의 5단계를 줄일 수 있다.
넷째, 종래의 클립형 리드 프레임 부착 공정중 시간 및 비용이 많이 드는 건조 및 화이어링 단계를 줄여 공정환경을 개선함으로써 제조비용을 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 상기한 실시예를 들어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고, 당업자의 통상의 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.
Claims (7)
- 금속 서브스트레이트에 다수의 회로가 내장된 세라믹층을 적층시킨 LTCC-M 제조공정에 있어서,LTCC-M 소자의 금속 서브스트레이트 저면 일부 및 측면 일부에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계(201);상기 접착제 도포 단계(201)가 완료되면 상기 도포된 접착제 위에 절곡되어 있으며 전극이 프린팅되어 있는 절연체를 부착하는 절연체 부착단계(202);상기 도포된 접착제를 건조시켜 가경화시키는 건조단계(203);상기 절연체에 프린팅된 전극과 LTCC-M 소자의 전극에 클립형 리드 프레임을 고정하는 리드 프레임 결합단계(204); 및상기 리드 프레임 결합단계(204)가 완료되면 상기 클립형 리드 프레임이 고정된 LTCC-M 소자를 납조에 담그는 딥핑단계(205)로 구성되는 클립형 리드 프레임 부착방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접착제는 120도 정도의 온도에서 30분 가열시 건조 및 가경화될 수 있는 물질인 것을 특징으로 하는 클립형 리드 프레임 부착방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접착제는 무기물 접착제인 것을 특징으로 하는 클립형 리드 프레임 부착방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 접착제는 세라믹 본드인 것을 특징으로 하는 클립형 리드 프레임 부착방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연체는 250도 이상의 온도에서도 녹지 않으며 필름형으로 제작 가능한 물질인 것을 특징으로 하는 클립형 리드 프레임 부착방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 절연체는 알루미나 쉬트인 것을 특징으로 하는 클립형 리드 프레임 부착방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 절연체의 일측은 상기 금속 서브스트레이트와 상기 세라믹층의 봉합부를 커버하도록 형성된 것을 특징으로 하는 클립형 리드 프레임 부착방법.
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