KR20040110213A - Inductor formed by using polymer film and method of forming the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자 필름을 사용하여 형성된 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inductor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an inductor formed using a polymer film and a method of manufacturing the same.
인덕터는 정해진 인덕턴스를 유발할 수 있도록 만들어진 소자로 정의된다. 인덕턴스 값은 인덕터 주변에 많은 자기장이 형성될수록 커지게 되는데, 큰 인덕턴스 값을 얻기 위해서는 긴 도선의 길이가 필요하다. 또한, 인덕턴스는 선로길이에 비례할 뿐 아니라 상호 유도작용에도 비례하기 때문에, 좁은 공간 안에 선로를 최대한 잘 꼬아놓는식으로 만들어진다.An inductor is defined as a device made to produce a defined inductance. The inductance value increases as more magnetic fields are formed around the inductor. To obtain a large inductance value, a long lead length is required. Inductance is not only proportional to the length of the track but also to the mutual induction, so it is made by twisting the track as tightly as possible.
그런데, 인덕터를 마이크로칩 상에 패턴을 통해 형성하는 경우에 원하는 인덕턴스 값을 얻기 위해서는 선로를 길게 형성하여야 하는데, 공간적 제약이 있으므로 아래와 같은 세 가지 형태의 인덕터를 이용하고 있다.However, when the inductor is formed on the microchip through a pattern, a long line must be formed in order to obtain a desired inductance value. Since there are spatial constraints, three types of inductors are used.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 마이크로칩 기판에 형성하는 인덕터를 나타내는 도면들이다.1A to 1C are diagrams illustrating an inductor formed in a microchip substrate according to the prior art.
도 1a는 나선형 인덕터(spiral imductor)를 나타낸다. 나선형 인덕터는 많이 사용되는데, 그 이유는 한방향으로 동심원을 그리기 때문에 상호 인덕턴스(mutual inductance)에서 같은 방향으로 자기장이 더해져서 작은 크기로 큰 인덕턴스 값을 만들 수 있는 장점이 있기 때문이다. 다만, 대체로 손실(loss)이 심해서 사용에 주의를 기울여야 한다. 그리고 중앙부에서 외부 쪽으로 선로를 연결해야 하기 때문에 반드시 에어 브리지(air bridge)나 다층 선로를 이용해야 한다는 약점이 있다.1A shows a spiral inductor. Spiral inductors are often used because they draw concentric circles in one direction, which adds a magnetic field in the same direction in mutual inductance, making it possible to create large inductance values with a small size. In general, however, the loss is severe and care must be taken in using it. And since there is a need to connect the line from the center to the outside, there is a weak point that an air bridge or a multi-layer line must be used.
도 1b는 민더라인 인덕터(meander line inductor)를 나타낸다. 민더라인 인덕터는 에어 브리지가 필요없도록 뱀 처럼 꼬아놓은 것이다. 그런데, 민더라인 인덕터는 상호 인덕턴스가 서로 반대로 발생하기 때문에 서로 상쇄되어 크기에 비하여 높은 인덕턴스 값을 만들기 힘들다는 단점이 있다.1B shows a meander line inductor. The meander line inductor is twisted like a snake to eliminate the need for an air bridge. However, the meander line inductor has a disadvantage in that mutual inductances are generated opposite to each other, and thus, it is difficult to make a high inductance value compared to the size.
도 1c는 루프 인덕터(loop inductor)를 나타낸다. 루프 인덕터는 모양과 성능이 좋지 않기 때문에 많이 사용되지 않는다. 다만, 필터링(filtering) 특성이 있어서 가끔 사용된다.1C shows a loop inductor. Loop inductors are not used much because of their poor shape and performance. However, it is sometimes used because of its filtering characteristics.
이와 같이, 종래의 인덕터는 많은 문제점이 있으므로, 공정이 간단하면서도 인덕턴스의 값이 큰 인덕터가 요구되고 있다. 특히, 고밀도 고기능 전자기기의 요구와 고주파 이동통신의 필요성에 따라서 전자소자의 소형화, 집적화가 요구되면서 작은 공간에서 큰 인덕턴스를 갖는 인덕터가 요구되고 있다.As described above, since a conventional inductor has many problems, an inductor having a high inductance value while requiring a simple process is required. In particular, as the demand for high-density high-performance electronic devices and the need for high-frequency mobile communication is required, miniaturization and integration of electronic devices are required, and an inductor having a large inductance in a small space is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고분자 필름을 사용하여 공정불량을 최소화하면서도 제조공정이 간단한 인덕터 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an inductor and a manufacturing method having a simple manufacturing process while minimizing a process defect using a polymer film.
또한, 기판 내장형 인덕터의 제조에 이용될 수 있으므로 전자부품의 소형화, 경량화가 가능한 인덕터 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an inductor capable of miniaturizing and reducing the weight of an electronic component and a method of manufacturing the same since it can be used in the manufacture of a substrate embedded inductor.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 마이크로칩 기판에 형성하는 인덕터를 나타내는 도면들,1A to 1C are views illustrating an inductor formed on a microchip substrate according to the prior art;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 솔레노이드형 인덕터를 나타내는 도면들,2A and 2B are views illustrating a solenoid inductor according to a first embodiment of the present invention;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 솔레노이드형 인덕터를 나타내는 도면들,3a and 3b are views showing a solenoid inductor according to a second embodiment of the present invention,
도 4a 내지 도 7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 상부 고분자 테이프 형성 공정을 나타내는 평면도들,4A to 7A are plan views illustrating an upper polymer tape forming process according to a first embodiment of the present invention;
도 4b 내지 도 7b는 도 4a 내지 도 7a의 평면도를 선 A-A'로 취한 단면도들,4B-7B are cross-sectional views taken along line A-A 'of the top view of FIGS. 4A-7A,
도 8a 내지 도 11a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상부 고분자 테이프 형성 공정을 나타내는 평면도들,8A to 11A are plan views illustrating an upper polymer tape forming process according to a second embodiment of the present invention;
도 8b 내지 도 11b는 도 8a 내지 도 11a의 평면도를 선 A-A'로 취한 단면도들,8B-11B are cross-sectional views taken along line A-A 'of the plan view of FIGS. 8A-11A,
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상부 고분자 테이프 형성 공정을 나타내는 단면도들,12A to 12D are cross-sectional views illustrating a process of forming an upper polymer tape according to a third embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 상부 고분자 테이프 공정 형성 공정을 나타내는 평면도,13 is a plan view illustrating a process of forming an upper polymer tape process according to a fourth embodiment of the present invention;
도 14a 내지 도 14d는 도 13의 평면도를 선 A-A'로 취한 공정 순서 단면도들,14A-14D are process sequence cross sectional views taken along line A-A 'of the top view of FIG. 13;
도 15는 본 발명에 따른 하부기판을 나타내는 평면도,15 is a plan view showing a lower substrate according to the present invention;
도 16a 및 도 16b 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하부기판 공정을 나타내는 단면도들, 및16A and 16B are sectional views showing a lower substrate process according to the first embodiment of the present invention, and
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하부기판 공정을 나타내는 단면도들이다.17A to 17C are cross-sectional views illustrating a lower substrate process according to a second embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1, 15, 33 : 고분자필름 3, 13 : 상부도전층 패턴1, 15, 33: polymer film 3, 13: the upper conductive layer pattern
7, 17, 27, 37 : 비아홀 9, 19, 29, 39 : 콘택플러그7, 17, 27, 37: Via hole 9, 19, 29, 39: Contact plug
11, 21, 31, 41 :범프 35 : 마그네틱 코어11, 21, 31, 41: Bump 35: Magnetic core
42 : 기판 45, 51 : 하부도전층 패턴42: substrate 45, 51: lower conductive layer pattern
47 : 절연층47: insulation layer
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 인덕터는 상부 고분자 테이프와 하부 기판이 결합되어 형성된다. 상기 상부 고분자 테이프는 고분자 필름, 상기 고분자 필름 상에 바(bar) 형태로 소정 간격 이격되어 배치된 다수의 상부도전층 패턴들, 및 상기 상부도전층 패턴들의 양단의 하부에 상기 고분자 필름을 관통하여 형성된 도전성 콘택플러그로 구성된다. 상기 하부 기판은 기판 및 상기 기판 상에 바(bar) 형태로 소정 간격 이격되어 배치된 다수의 하부도전층 패턴들로 구성되며,상기 하부도전층 패턴들과 상기 상부도전층 패턴들은 상기 도전성 콘택플러그를 통하여 전기적으로 연결되어 인덕터를 구성한다.In order to achieve the above object, the inductor of the present invention is formed by combining the upper polymer tape and the lower substrate. The upper polymer tape penetrates the polymer film through a polymer film, a plurality of upper conductive layer patterns disposed at predetermined intervals in a bar shape on the polymer film, and both ends of the upper conductive layer patterns. It is composed of a conductive contact plug formed. The lower substrate includes a substrate and a plurality of lower conductive layer patterns spaced apart from each other in a bar shape on the substrate, wherein the lower conductive layer patterns and the upper conductive layer patterns are formed on the conductive contact plug. It is electrically connected to form an inductor.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 필름 내부에는 마크네틱 코어가 내장되어 더 큰 인덕턴스를 갖도록 할 수 있다.In the present invention, it is possible to have a larger inductance is embedded in the polymer film inside the magnetic core.
본 발명의 인덕터의 제조방법은 상부도전층 패턴이 형성된 상부 고분자 테이프와 하부도전층 패턴이 형성된 하부 기판을 각각 별도로 제조한 후에 이들을 정렬하여 결합하여 인덕터를 제조한다.In the method of manufacturing the inductor of the present invention, the upper polymer tape having the upper conductive layer pattern and the lower substrate having the lower conductive layer pattern are separately prepared, respectively, and then aligned and combined to manufacture the inductor.
본 발명에 있어서, 상부 고분자 테이프 형성방법으로는 고분자필름을 준비하고, 상기 고분자필름 상에 바 형상의 상부도전층 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 상부도전층 패턴의 양단 하부에서 상기 고분자필름을 관통하는 도전성 콘택플러그를 형성한 후에 상기 콘택플러그 상에 범프를 형성할 수 있다.In the present invention, as the upper polymer tape forming method, a polymer film is prepared, and a bar-shaped upper conductive layer pattern is formed on the polymer film. Subsequently, bumps may be formed on the contact plugs after forming conductive contact plugs penetrating the polymer film at both ends of the upper conductive layer pattern.
본 발명에 있어서, 또 다른 고분자 테이프 형성방법으로는 금속호일(metal foil)을 준비하고 상기 금속호일 상에 고분자필름을 부착한다. 부착방법으로는 고분자필름을 도포하고 경화시키는 방법 또는 금속호일과 고분자필름을 접착제를 사용하여 부착하는 방법이 있다. 상기 금속호일을 패터닝하여 상부도전층 패턴을 형성한 후에, 상기 상부도전층 패턴의 양단 하부에서 상기 고분자필름을 관통하는 도전성 콘택플러그를 형성하고 상기 콘택플러그 상에 범프를 형성할 수 있다.In the present invention, another polymer tape forming method is to prepare a metal foil (metal foil) and to attach a polymer film on the metal foil. As the method of attaching, there is a method of applying and curing a polymer film or attaching a metal foil and a polymer film using an adhesive. After the metal foil is patterned to form an upper conductive layer pattern, conductive contact plugs penetrating the polymer film may be formed at both ends of the upper conductive layer pattern and bumps may be formed on the contact plugs.
본 발명에 있어서, 하부 기판의 형성방법은 기판 상에 하부도전층을 형성하고 통상의 사진식각공정을 사용하여 하부도전층을 패터닝하여 하부도전층 패턴을 형성할 수 있다. 또는, 기판 상에 절연층을 형성하고 상기 절연층 내에 트렌치를형성한 후에 상기 트렌치에 도전물질로 채워 하부도전층 패턴을 형성하는 방법을 사용할 수 있다.In the present invention, the method of forming the lower substrate may form a lower conductive layer on the substrate and pattern the lower conductive layer using a conventional photolithography process to form a lower conductive layer pattern. Alternatively, a method of forming a lower conductive layer pattern by forming an insulating layer on a substrate and forming a trench in the insulating layer and then filling the trench with a conductive material may be used.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 솔레노이드형 인덕터(solenoid-type inductor)를 나타내는 평면도이며, 도 2b는 도 2a를 선 A-A'로 취한 단면도이다.FIG. 2A is a plan view illustrating a solenoid-type inductor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 솔레노이드형 인덕터는 상부도전층 패턴(5)이 형성된 상부 고분자 테이프(X)와 하부도전층 패턴(51)이 형성된 하부 기판(Y)이 결합되어있다.2A and 2B, in the solenoid type inductor according to the present invention, the upper polymer tape X having the upper conductive layer pattern 5 and the lower substrate Y having the lower conductive layer pattern 51 are combined with each other. have.
상기 상부 고분자 테이프(X)는 고분자 필름(1), 상기 고분자 필름(1) 상에 바(bar) 형태로 소정 간격 이격되어 배치된 다수의 상부도전층 패턴(5)들, 및 상기 상부도전층 패턴(5)들의 양단의 하부 상기 고분자 필름(1)을 관통하여 형성된 도전성 콘택플러그(9)로 구성되어있다.The upper polymer tape (X) is a polymer film (1), a plurality of upper conductive layer patterns (5) disposed on the polymer film (1) spaced apart at a predetermined interval (bar), and the upper conductive layer It consists of a conductive contact plug 9 formed through the polymer film 1 at the lower ends of the patterns 5.
상기 하부 기판(Y)은 기판(43), 상기 기판(43) 상에 형성된 절연층(47), 및 상기 절연층(47) 내에 형성된 일정각도로 기울어진 바(bar) 형태로 소정 간격 이격되어 배치된 다수의 하부도전층 패턴(51)들로 구성되어 있다.The lower substrate Y is spaced apart by a predetermined interval in the form of a bar inclined at a predetermined angle formed in the substrate 43, the insulating layer 47 formed on the substrate 43, and the insulating layer 47. It is composed of a plurality of lower conductive layer patterns 51 arranged.
상기 상부 고분자 테이프(X)와 하부 기판(Y)이 결합하여 솔레노이드형 인덕터를 형성하며, 상기 상부도전층 패턴(5)들과 상기 하부도전층 패턴(51)들은 상기 도전성 콘택플러그(9)를 통하여 전기적으로 연결된다.The upper polymer tape X and the lower substrate Y are combined to form a solenoid inductor, and the upper conductive layer patterns 5 and the lower conductive layer patterns 51 form the conductive contact plug 9. Is electrically connected through.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 솔레노이드형 인덕터(solenoid-type inductor)를 나타내는 평면도이며, 도 3b는 도 2a를 선 A-A'로 취한 단면도이다.3A is a plan view illustrating a solenoid-type inductor according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 솔레노이드형 인덕터는 상부도전층 패턴(13)들이 형성된 상부 고분자 테이프(X)와 하부도전층 패턴(51)들이 형성된 하부 기판(Y)이 결합되어있다.3A and 3B, in the solenoid type inductor according to the present invention, the upper polymer tape X having the upper conductive layer patterns 13 and the lower substrate Y having the lower conductive layer patterns 51 are coupled to each other. have.
상기 상부 고분자 테이프(X)는 마그네틱 코어(35)가 내장된 고분자 필름(33), 상기 고분자 필름(33) 상에 바(bar) 형태로 소정 간격 이격되어 배치된 다수의 상부도전층 패턴(13)들, 및 상기 상부도전층 패턴(13)들의 양단 하부의 상기 고분자 필름(33)을 관통하여 형성된 도전성 콘택플러그(39)로 구성되어있다.The upper polymer tape X includes a polymer film 33 having a magnetic core 35 embedded therein, and a plurality of upper conductive layer patterns 13 spaced apart from each other in a bar shape on the polymer film 33. ) And conductive contact plugs 39 formed through the polymer film 33 at both ends of the upper conductive layer patterns 13.
상기 하부 기판(Y)은 기판(43), 상기 기판(43) 상에 형성된 절연층(47), 및 상기 절연층(47) 내에 소정 각도로 기울어진 바(bar) 형태로 소정 간격 이격되어 배치된 다수의 하부도전층 패턴(51)들로 구성되어 있다.The lower substrate Y is disposed to be spaced apart at predetermined intervals in the form of a bar inclined at a predetermined angle within the substrate 43, the insulating layer 47 formed on the substrate 43, and the insulating layer 47. It consists of a plurality of lower conductive layer patterns (51).
상기 상부 고분자 테이프(X)와 하부 기판(Y)이 결합하여 솔레노이드형 인덕터를 형성하며, 상기 상부도전층 패턴(13)들과 상기 하부도전층 패턴(51)들은 상기 도전성 콘택플러그(39)를 통하여 전기적으로 연결되어 있다.The upper polymer tape X and the lower substrate Y are combined to form a solenoid type inductor, and the upper conductive layer patterns 13 and the lower conductive layer patterns 51 form the conductive contact plug 39. It is electrically connected through.
제2 실시예는 상부 고분자 테이프(X)에 마그네틱 코어(35)가 내장되어 있는 점에서 제1 실시예와 차이점이 있으며, 이 경우 더 높은 인덕턴스 값을 얻을 수 있다.The second embodiment differs from the first embodiment in that the magnetic core 35 is embedded in the upper polymer tape X. In this case, a higher inductance value can be obtained.
이하, 상술한 솔레노이드형 인덕터의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the above-described solenoid inductor will be described.
본 발명의 인덕터 제조방법은 상부도전층(upper codnuctor layer) 패턴이 형성되는 상부 고분자 테이프(X) 공정과 하부도전층(lower conductor layer) 패턴이 형성되는 하부기판 공정(Y)으로 구성되어 있다.The inductor manufacturing method of the present invention includes an upper polymer tape (X) process in which an upper codnuctor layer pattern is formed, and a lower substrate process (Y) in which a lower conductor layer pattern is formed.
먼저, 상부도전층 패턴이 형성하는 상부 고분자 테이프(X) 공정의 네 가지 실시예를 설명한다.First, four embodiments of the upper polymer tape (X) process formed by the upper conductive layer pattern will be described.
도 4a내지 도 7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 상부 고분자 테이프 형성 공정을 나타내는 평면도들이고, 도 4b 내지 도 7b는 도 4a내지 도 7a의 평면도를 선 A-A'로 취한 단면도들이다.4A to 7A are plan views illustrating a process of forming an upper polymer tape according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 4B to 7B are cross-sectional views taken along a line A-A 'of the plan views of FIGS. 4A to 7A.
본 발명의 제1 실시예는 전자패키징에서 사용되는 TAB(Tape Automated Bonding) 기술을 응용하여 인덕터를 기판 위에 쉽게 제조하는 기술이다. TAB은 금속이 증착된 유연한 고분자 필름(metallized flexible polymer tapes)을 이용하여 IC 칩을 패키징 하는 기술로써, 현재 LCD 패키징에 유용하게 사용되고 있다. TAB은 미세 피치(fine pitch)가 가능하고, 공정이 간편한 장점이 있다.The first embodiment of the present invention is a technique for easily manufacturing an inductor on a substrate by applying a tape automated bonding (TAB) technique used in electronic packaging. TAB is a technology for packaging IC chips using metallized flexible polymer tapes, and is currently useful for LCD packaging. TAB has the advantage of being able to fine pitch and easy process.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 얇은 두께로 경화된 고분자 필름(1)을 준비한다. 상기 고분자 필름(1)은 폴리이미드를 사용할 수 있다. 이 밖에 다른 고분자 재료들, 예컨대 에폭시 글래스(epoxy-glass), 폴리에스테르(polyester), BT(bismaleimide trizane) 수지(resins) 등이 폴리이미드와 섞여서 또는 단독으로 사용될 수 있다. 보통, 고분자 필름은 릴 형태(reel type)로 감겨있기 때문에 열과 압력을 이용하여 고분자 필름의 곡률을 제거하는 평탄화 공정을 진행한다. 이어서, 평탄화된 고분자 필름을 진공 중에서 장시간 가열하여 침투되어 있던 수분을 제거하고, 그 일면에 플라즈마 처리를 한다. 이는 표면 개질 작업의 일환으로 플라즈마처리를 하면 표면의 불순물 및 표면 거칠기가 증가되어 접착력이 향상되다고 알려져 있다. 상기 플라즈마 처리된 고분자 필름 상에 접착층(미도시)을 형성한다. 상기 접착층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)을 스퍼터링 또는 전자빔(e-beam evaporation) 방법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 설명하지 않은 도면부호 '3'은 필름 구멍을 나타낸다.4A and 4B, a polymer film 1 cured to a thin thickness is prepared. The polymer film 1 may use polyimide. In addition, other polymer materials such as epoxy glass, polyester, bismaleimide trizane (BT) resin, etc. may be used in combination with polyimide or alone. Usually, since the polymer film is wound in a reel type, a planarization process of removing curvature of the polymer film is performed using heat and pressure. Subsequently, the flattened polymer film is heated in vacuum for a long time to remove moisture that has penetrated, and one surface thereof is subjected to plasma treatment. It is known that the plasma treatment as part of the surface modification operation increases the surface impurities and surface roughness, thereby improving the adhesion. An adhesive layer (not shown) is formed on the plasma treated polymer film. The adhesive layer may be formed of chromium (Cr) or titanium (Ti) using a sputtering method or an e-beam evaporation method. Reference numeral '3', which is not described, denotes a film hole.
도 5a및 도 5b를 참조하면, 접착층이 형성된 고분자 필름(1) 상에 씨앗층(seed layer, 미도시)을 형성한다. 상기 씨앗층은 구리(Cu)로 형성할 수 있으며, 형성방법은 스퍼터링 또는 전자빔(e-beam evaporation) 방법 등을 사용할 수 있다. 이어서, 상기 씨앗층 상에 전기도금법을 사용하여 하부도전층(lower conductor)을 형성한다. 이어서, 통상적인 사진식각 공정을 사용하여 다수의 바(bar) 형태의 상부도전층 패턴(5)들을 형성한다.5A and 5B, a seed layer (not shown) is formed on the polymer film 1 having the adhesive layer formed thereon. The seed layer may be formed of copper (Cu), and the forming method may be a sputtering or an e-beam evaporation method. Subsequently, a lower conductor layer is formed on the seed layer by using an electroplating method. Subsequently, a plurality of bar-shaped upper conductive layer patterns 5 are formed using a conventional photolithography process.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 바 형태의 상부도전층 패턴(5)들의 양단에 접하고 있는 고분자필름(1)을 관통하는 비아홀(7)을 형성한다. 상기 비아홀(7) 형성 방법에는 정밀드릴가공 또는 사진식각공정 등의 방법이 될 수 있다.6A and 6B, via holes 7 penetrating the polymer film 1 in contact with both ends of the bar-shaped upper conductive layer patterns 5 are formed. The via hole 7 may be formed by precision drill processing or photolithography.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 비아홀(7)을 도전물질로 채워서 비아 콘택플러그(9)를 형성한다. 상기 비아 콘택플러그(9)를 형성 방법은 전기도금법을 사용할 수 있다. 이어서, 상기 비아 콘택플러그(9) 상에 범프(bump, 11)를 형성할 수 있다. 상기 범프(11)는 이후에 설명할 하부도전층 패턴들과 전기적으로 연결되는 부분이다. 기판 공정에서 형성된 하부도전층 패턴들과의 접합 부위에서 접합성을 좋게 하기 위하여 비아 콘택플러그 위에 주석(tin), 금, 니켈-금, 솔더 등을 선택적으로 도금(selective plating)하여 범프를 형성할 수 있다.7A and 7B, a via contact plug 9 is formed by filling the via hole 7 with a conductive material. The via contact plug 9 may be formed using an electroplating method. Subsequently, a bump 11 may be formed on the via contact plug 9. The bump 11 is a portion electrically connected to the lower conductive layer patterns to be described later. Bumps may be formed by selectively plating tin, gold, nickel-gold, solder, etc. on the via contact plugs in order to improve adhesion at the junctions with the lower conductive layer patterns formed in the substrate process. have.
도 8a 내지 도 11a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상부 고분자 테이프 형성 공정을 나타내는 평면도들이고, 도 8b 내지 도 11b는 도 8a내지 도 11a의 평면도를 선 A-A'로 취한 단면도들이다. 제2 실시예는 금속호일에 고분자필름을 코팅하는 방법이다.8A to 11A are plan views illustrating a process of forming an upper polymer tape according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 8B to 11B are cross-sectional views taken along a line A-A 'of the plan views of FIGS. 8A to 11A. The second embodiment is a method of coating a polymer film on a metal foil.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 얇은 금속호일(13)을 준비한다. 상기 금속 호일(13)은 두께 18μm 내지 20μm 정도로 하며, 금속은 구리 또는 알루미늄이 바람직하다. 상기 금속호일(13) 상에 액체 고분자 필름(15)를 코팅한다. 상기 고분자필름(15) 재료로는 폴리이미드, 에폭시 글래스(epoxy-glass), 폴리에스테르(polyester), BT(bismaleimide trizane) 수지(resins) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 이어서, 상기 고분자 필름(15)를 경화(curing)시킨다.8A and 8B, a thin metal foil 13 is prepared. The metal foil 13 has a thickness of about 18 μm to 20 μm, and the metal is preferably copper or aluminum. The liquid polymer film 15 is coated on the metal foil 13. The material of the polymer film 15 may be any one selected from polyimide, epoxy glass, polyester, and BT (bismaleimide trizane) resin, or a combination thereof. Subsequently, the polymer film 15 is cured.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 고분자 필름(15) 부착된 금속호일(13)을 통상의 사진식각 공정을 이용하여 패터닝하여 바 형상의 다수의 상부도전층 패턴(13)들을 형성한다.9A and 9B, the metal foil 13 to which the polymer film 15 is attached is patterned using a conventional photolithography process to form a plurality of bar-shaped upper conductive layer patterns 13.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 상부도전층 패턴(13)들의 단부와 접하고 있는 고분자필름(15)을 관통하는 비아홀(17)을 형성한다. 상기 비아홀(17) 형성방법은 정밀드릴가공 또는 통상의 사진식각공정을 사용할 수 있다.10A and 10B, a via hole 17 penetrating through the polymer film 15 in contact with the end portions of the upper conductive layer patterns 13 is formed. The via hole 17 may be formed using a precision drill or a conventional photolithography process.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 비아홀(17) 내부에 도전성 물질로 채워서 비아 콘택플러그(19)를 형성한다. 이어서, 상기 비아 콘택플러그(19) 상에범프(bump, 21)를 형성할 수 있다. 상기 범프(21)는 이후에 설명할 하부도전층 패턴들과 전기적으로 연결되는 부분이다. 기판 공정에서 형성되는 하부도전층 패턴들과의 접합부위의 접합성을 좋게 하기 위하여 비아 콘택플러그 위에 (Tin), 금, 니켈-금, 솔더 등을 선택적으로 도금(selective plating)하여 범프를 형성할 수 있다.11A and 11B, a via contact plug 19 is formed by filling a conductive material in the via hole 17. Subsequently, bumps 21 may be formed on the via contact plugs 19. The bump 21 is a portion electrically connected to the lower conductive layer patterns to be described later. Bumps may be formed by selectively plating (Tin), gold, nickel-gold, solder, etc. on the via contact plugs in order to improve adhesion of the lower conductive layer patterns formed in the substrate process. have.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상부 고분자 테이프를 형성하는 단면도들다. 제3 실시예는 제2 실시예가 금속 호일에 고분자 재료를 도포하여 경화시켜서 금속호일/고분자재료의 두층(2 layers)의 상부 고분자 테이프를 형성하는 반면에, 제3 실시예에서는 접착제를 사용하여 금속호일/접착제/고분자재료의 세층(3 layers)의 상부 고분자 테이프를 형성한다.12A to 12D are cross-sectional views of forming an upper polymer tape according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the second embodiment applies a polymer material to the metal foil and cures to form two layers of the upper polymer tape of the metal foil / polymer material, whereas in the third embodiment, the adhesive is used in the metal. Three layers of foil / adhesive / polymer material are formed.
도 12a를 참조하면, 얇은 금속호일(13)과 얇은 고분자필름(25)을 유기 접착제(organic adhesive, 23)로 접착시킨다. 상기 유기 접착제(23)로는 수정된 에폭시(modified epoxy) 또는 페놀릭 부티럴(phenolic butyral) 등이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 12A, the thin metal foil 13 and the thin polymer film 25 are bonded with an organic adhesive 23. As the organic adhesive 23, a modified epoxy or phenolic butyral may be used.
도 12b를 참조하면, 상기 금속호일(13)을 통상의 사진식각 공정을 이용하여 패터닝하여 바 형상의 다수의 상부도전층 패턴(13)들을 형성한다.Referring to FIG. 12B, the metal foil 13 is patterned using a conventional photolithography process to form a plurality of bar-shaped upper conductive layer patterns 13.
도 12c를 참조하면, 상기 상부도전층 패턴(13)들의 양단과 접하고 있는 고분자필름(25) 및 접착제(23)를 관통하는 비아홀(27)을 형성한다.Referring to FIG. 12C, a via hole 27 penetrating through the polymer film 25 and the adhesive 23 in contact with both ends of the upper conductive layer patterns 13 is formed.
도 12d를 참조하면, 상기 비아홀(27) 내부에 도전성 물질로 채워서 비아 콘택플러그(29)를 형성하고, 상기 콘택플러그 상에 범프(31)를 형성한다.Referring to FIG. 12D, a via contact plug 29 is formed by filling a conductive material in the via hole 27, and a bump 31 is formed on the contact plug.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따라 형성된 상부 고분자 테이프의 평면도이고, 도 14a 내지 도 14d는 도 13의 평면도를 선 A-A'로 취한 공정 순서 단면도들이다.FIG. 13 is a plan view of an upper polymer tape formed according to a fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 14A to 14D are cross-sectional views illustrating a process sequence in which the plan view of FIG. 13 is taken along the line A-A '.
도 14a 및 도 13을 참조하면, 마그네틱 코어(35)가 내장된 고분자필름(33)를 금속호일(13)에 부착한다.14A and 13, the polymer film 33 having the magnetic core 35 embedded therein is attached to the metal foil 13.
도 14b 및 도 13을 참조하면, 상기 금속호일(13)을 통상의 사진식각 공정을 이용하여 패터닝하여 바 형상의 다수의 상부도전층 패턴(13)들을 형성한다.14B and 13, the metal foil 13 is patterned using a conventional photolithography process to form a plurality of bar-shaped upper conductive layer patterns 13.
도 14c 및 도 13을 참조하면, 상기 고분자필름(33)을 관통하는 비아홀(37)을 형성한다.14C and 13, a via hole 37 penetrating the polymer film 33 is formed.
도 14d 및 도 13을 참조하면, 상기 비아홀(37) 내부에 도전성 물질로 채워서 비아 콘택플러그(39)를 형성하고, 상기 콘택플러그(39) 상에 범프(41)를 형성한다.14D and 13, a via contact plug 39 is formed by filling a conductive material in the via hole 37 and a bump 41 is formed on the contact plug 39.
이하, 상술한 상부 고분자 테이프(X)와 결합하는 하부기판(Y)의 형성공정을 설명한다.Hereinafter, the process of forming the lower substrate Y to be bonded to the upper polymer tape X will be described.
도 15는 본 발명에 따른 하부기판을 나타내는 평면도이며, 도 16a 및 도 16b 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하부기판 형성공정을 나타내는 도면들이다.15 is a plan view showing a lower substrate according to the present invention, Figures 16a and 16b is a view showing a lower substrate forming process according to a first embodiment of the present invention.
도 16a 및 도 15를 참조하면, 기판(43) 상에 하부도전층(45)을 형성한다.16A and 15, a lower conductive layer 45 is formed on the substrate 43.
도 16b 및 도 15를 참조하면, 상기 하부도전층을 통상의 사진식각공정을 사용하여 소정 각도로 기울어진 다수의 바 형상의 하부도전층 패턴(45)들을 형성한다.16B and 15, the lower conductive layer forms a plurality of bar-shaped lower conductive layer patterns 45 inclined at a predetermined angle using a conventional photolithography process.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하부기판 형성공정을 나타내는 도면들이다. 제2 실시예는 다마신 공정을 사용하여 하부기판을 형성하는 공정이다.17A to 17C are views illustrating a lower substrate forming process according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is a process of forming a lower substrate using a damascene process.
도 17a를 참조하면, 기판(43) 상에 절연층(47)을 형성한다.Referring to FIG. 17A, an insulating layer 47 is formed on the substrate 43.
도 17b를 참조하면, 통상의 사진식각공정을 사용하여 상기 절연층(47) 내에 하부도전층 패턴들이 형성될 트렌치(49)를 형성한다.Referring to FIG. 17B, a trench 49 in which lower conductive layer patterns are to be formed is formed in the insulating layer 47 using a conventional photolithography process.
도 17c를 참조하면, 상기 절연층(47) 내에 형성된 트렌치(49)를 충분히 채우는 도전물질을 형성하고 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정으로 평탄화하여, 하부도전층 패턴(51)들을 형성한다.Referring to FIG. 17C, a conductive material sufficiently filling the trench 49 formed in the insulating layer 47 is formed and planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) process to form lower conductive layer patterns 51. do.
이하, 상술한 고분자 테이프(X)와 하부기판(Y)을 결합하는 과정을 설명하다. 먼저, 하부기판(Y) 상에 상부 고분자 테이프(X)를 정렬(align)한다. 도 2a 및 도 3a를 참조하면, 하부기판(Y)의 하부도전층 패턴(51) 상에 상부 고분자 테이프(X)의 비아 콘택플러그(9, 39)가 일치하게 정렬한다. 이어서, 일정시간에 열과 압력을 가하여 상부 고분자 테이프(X)와 하부기판(Y)이 결합하여 솔레노이드형 인덕터를 완성한다.Hereinafter, a process of bonding the above-described polymer tape X and the lower substrate Y will be described. First, the upper polymer tape X is aligned on the lower substrate Y. 2A and 3A, the via contact plugs 9 and 39 of the upper polymer tape X are aligned on the lower conductive layer pattern 51 of the lower substrate Y. FIG. Then, the upper polymer tape (X) and the lower substrate (Y) are combined by applying heat and pressure at a predetermined time to complete the solenoid type inductor.
도 2a 및 도 2b에 제시된 인덕터는 상부 고분자 테이프(X)을 제조하는 제1 실시예에 따른 상부 고분자 테이프(도 7b 참조)와 하부 기판을 제조하는 제2 실시예에 따른 하부기판(도 17c 참조)이 결합된 인덕터이다.The inductors shown in FIGS. 2A and 2B are the upper polymer tape (see FIG. 7B) according to the first embodiment of manufacturing the upper polymer tape (X) and the lower substrate (see FIG. 17C) of the second embodiment of manufacturing the lower substrate. ) Is a combined inductor.
도 3a 및 도 3b에 제시된 인덕터는 상부 고분자 테이프(X)을 제조하는 제4 실시예에 따른 상부 고분자 테이프(도 14d 참조)과 하부 기판을 제조하는 제2 실시예에 따른 하부기판(도 17c 참조)가 결합된 인덕터이다.The inductors shown in FIGS. 3A and 3B are the upper polymer tape (see FIG. 14D) according to the fourth embodiment of manufacturing the upper polymer tape (X) and the lower substrate (see FIG. 17C) of the second embodiment of manufacturing the lower substrate. ) Is a combined inductor.
이밖에도, 상술한 다양한 상부 고분자 테이프(X)와 상술한 하부 기판(Y)의 다양한 조합에 의하여 인덕터를 형성할 수 있음은 당업자에게 명확하다.In addition, it is apparent to those skilled in the art that the inductor may be formed by various combinations of the various upper polymer tapes X and the lower substrate Y described above.
이와 같이 형성된 인덕터는 필요에 따라서는 개별화(singulation) 할 수 있다. 즉, 필요없는 부분을 잘라내어 기판상에 완전히 독립적인 인덕터를 형성할 수 있다.The inductor thus formed may be singulated as needed. In other words, the unnecessary parts can be cut out to form completely independent inductors on the substrate.
또한, 상술한 본 발명의 인덕터는 내장형 인덕터의 제조에 활용될 수 있다. 현재, 노트북컴퓨터, 휴대전화, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 휴대용 전자기기들이 소형화, 경량화, 저가화되는 추세에 따라 관련 부품들의 소형화, 경량화가 치열하게 요구되고 있다. 이에 따라 각각의 부품을 개별적으로 소형화, 경량화 시키는 방법 이외에 여러 가지 부품을 하나의 모듈(module)로 만들거나 또는 실장밀도를 향상시키기 위하여 저항(resistor, R), 축전기(capacitor, C), 인덕터(inductor, L) 등의 수동소자들을 다층인쇄회로기판(multi-layered printed circuit board)에 내장시키는 기술이 개발되고 있다. 이러한 현재의 기술개발 추세에 따라서, 본 발명은 내장형 인덕터의 제조에 응용될 수 있다.In addition, the inductor of the present invention described above can be utilized to manufacture the embedded inductor. Currently, portable electronic devices such as notebook computers, cellular phones, and PDAs (Personal Digital Assistants) are miniaturized, lightweight, and inexpensive, and thus, miniaturization and weight reduction of related components are intensified. Accordingly, in addition to the method of miniaturizing and lightening each component individually, a resistor (R), a capacitor (C), and an inductor (in order to make various components into a module or improve the mounting density) A technology for embedding passive elements such as inductor (L) in a multi-layered printed circuit board has been developed. In accordance with this current technology development trend, the present invention can be applied to the manufacture of embedded inductors.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 하부 기판과 상부 고분자 테이프를 각기따로 형성한 후에 결합함으로써 공정이 간단하고 공정불량을 최소화 할 수 있다.According to the present invention made as described above, by forming the lower substrate and the upper polymer tape separately, the process is simple and the process defect can be minimized.
또한, 미리 상부 고분자 테이프를 대량으로 형성한 후에, 하부 기판의 필요한 부위에 자동설비로 인덕터를 대량으로 형성할 수 있으므로 인덕터의 생산단가가 저렴해 질 수 있다.In addition, since a large amount of the upper polymer tape is formed in advance, a large amount of inductor can be formed by an automatic facility in a required portion of the lower substrate, thereby reducing the production cost of the inductor.
또한, 기판 내장형 인덕터의 제조에도 이용할 수 있어, 전자부품의 소형화 경량화가 가능해진다.Moreover, it can also be used for manufacture of a board | substrate with a built-in board | substrate, and it becomes possible to reduce the weight of electronic components.
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| KR1020030039426A KR100575358B1 (en) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | Inductor formed by using polymer film and method of forming the same |
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