KR20160120525A

KR20160120525A - 웨이퍼 레벨 saw 필터 모듈 및 이의 제작 방법

Info

Publication number: KR20160120525A
Application number: KR1020150049707A
Authority: KR
Inventors: 양장원; 한정훈
Original assignee: (주)와이솔
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-10-18

Abstract

본 발명의 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈은, SAW 전극부가 형성된 제1 기판, SAW 전극부 영역의 상부가 중공부가 되도록 제1 기판과 접착층을 매개로 접합하는 제2 기판, 접착층 및 제2 기판을 관통하여 제1 기판과 전기적으로 연결되도록 형성되는 관통 전극을 포함한다.
본 발명은 웨이퍼 레벨 패키지 구조의 균열을 방지할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 제조 수율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 및 이의 제작 방법{Wafer level SAW Filter module and method for manufacturing the same}

본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 및 이의 제작 방법에 관한 것으로서 웨이퍼 레벨 패키지 구조의 강성 구현을 위해 이종의 기판을 접합한 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.

표면 탄성파(Surface Acoustic Wave)는 압전 효과의 결과로서 전기 신호로부터 생성되어 탄성체 기판의 표면을 따라 전파되는 음향파이다. 표면 탄성파의 전계는 기판 표면 부근에 집중되어 표면 바로 위에 놓인 다른 반도체의 전도 전자와 상호 작용할 수 있다. 표면 탄성파가 전파하는 매질은 전자 기계적 결합 계수가 높고 에너지 손실이 낮은 압전 물질이다. 일반적으로 반도체는 전도 전자의 이동도가 높고 저항률이 최적으로 직류 전원 요소가 낮아서 최적의 효율을 확보할 수 있는데, 이러한 표면 탄성파와 반도체 전도 전자의 상호 작용을 이용하여 전자 회로를 전자 기계적 소자로 대체한 것이 표면 탄성파 소자(SAW device)이다.

표면 탄성파 소자는 압전 매질의 표면에 금속 박막으로 입력 전극과 출력 전극을 양단에 설치하여 고주파로 입력하고 표면 탄성파로 변환하며 전파 특성을 출력 전극으로 검출하여 전기신호로 복귀시키는 구성으로 되어있다. 이를 응용한 예로 지연선 소자, 증폭기, 파형 변환기, 광 빔 편향 소자, 광 스위치 등이 있다.

한편, 반도체 소자의 제조에 있어서 기존의 웨이퍼 가공 후에 하나씩 칩을 잘라낸 후 패키징하던 방식과 달리 웨이퍼 상태에서 한번에 패키지 공정 및 테스트를 진행한 후 칩을 절단하여 간단히 완제품을 만들어 내는 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package: WLP)를 이용한 제조 방식이 많이 이용되고 있다. 또한, 이러한 웨이퍼 레벨 패키지의 제품 불량의 문제점을 해결하기 위해 웨이퍼 레벨 패키지의 변형이 다양하게 시도되고 있다. 종래기술에는 반도체 패키지의 전극패턴 가장자리에 보호댐을 형성한 반도체 패키지가 기재되어 있다.

하지만, 이러한 종래기술은 소자 제작 후 모듈 제조를 위해 소자 상부에 몰딩부를 형성할 경우, 보호댐 등의 구조물이 무너지는 문제로 인하여 제조 수율이 낮아지고 제조 비용을 증가하는 문제점이 발생하였다.

한국공개특허공보 10-2011-0122242

본 발명은 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈의 균열을 방지하기 위한 목적이 있다.

본 발명은 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈의 제조 비용을 절감하기 위한 목적이 있다.

본 발명은 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈의 제조 수율을 증가시키기 위한 목적이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈은, SAW(Surface Acoustic Wave) 전극부가 형성된 제1 기판. 상기 SAW 전극부 영역의 상부가 중공부가 되도록 상기 제1 기판과 접착층을 매개로 접합되는 제2 기판, 상기 접착층 및 상기 제2 기판을 관통하여 상기 제1 기판과 전기적으로 연결되도록 형성되는 관통 전극을 포함할 수 있다.

상기 접착층은, 상기 SAW 전극부 영역 외에 형성될 수 있다.

상기 접착층은, 상기 SAW 전극부 영역을 둘러싸며 형성될 수 있다.

상기 제1 기판은 LT(LiTaO₃) 기판일 수 있다.

상기 제2 기판은 Glass 기판일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법은, 제1 기판에 SAW(Surface Acoustic Wave) 전극부를 형성하는 단계, 제2 기판의 일면에 접착층을 형성하는 단계, 상기 제2 기판과 상기 접착층을 관통하여 홀을 형성하는 단계, 상기 홀에 관통 전극을 형성하는 단계, 상기 관통 전극 및 상기 접착층이 형성된 상기 제2 기판을 상기 제1 기판과 접합하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 접착층은, 상기 제2 기판이 상기 제1 기판과 접합될 때 상기 SAW 전극부 외의 영역에서 접합되도록 하는 위치에 형성될 수 있다.

상기 접착층은, 상기 제2 기판이 상기 제1 기판과 접합될 때 상기 SAW 전극부 외부의 영역에서 상기 SAW 전극부를 둘러싸도록 하는 위치에 형성될 수 있다.

상기 홀을 형성하는 단계는, 플라즈마 또는 레이저 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 제2 기판 및 상기 접착층에 홀을 형성하는 것일 수 있다.

상기 관통 전극을 형성하는 단계는, 도금 방법, 후막 스퍼터 방법, 파우더 충전 방법 중 적어도 어느 하나의 방법으로 상기 홀에 관통 전극을 형성하는 것일 수 있다.

상기 접합하는 단계는, 인쇄법, 라미네이팅법 중 적어도 어느 하나의 방법으로 상기 제2 기판에 형성된 접착층을 상기 제1 기판과 접합하는 것일 수 있다.

본 발명은 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 구조의 균열을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈의 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈의 제조 수율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈의 a-a' 상부에서 본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

실시 예들의 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. 도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다

한편, 어떤 구성 요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 레벨 SAW 필터의 a-a' 상부에서 본 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 레벨 SAW 필터는 SAW(Surface Acoustic Wave) 전극부(120)가 형성된 제1 기판(110), SAW 전극부(120) 영역 상부가 중공부(130)가 되도록 제1 기판(110)과 접착층(140)을 매개로 접합되는 제2 기판(150), 접착층(140) 및 제2 기판(150)을 관통하여 제1 기판(110)과 전기적으로 연결되도록 형성되는 관통 전극(160)을 포함한다.

본 발명의 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈은 제1 기판(110)의 일면에 SAW 전극부(120)가 형성된다. SAW 전극부(120)는 IDT(Inter Digital Transducer)에 가해진 전압에 의해 발생되어 전파되는 탄성 표면파를 이용한 IDT 전극이다. 일반적으로 SAW 전극부(120)는 얇은 금속 전극의 빗살무늬 전극(interdigital array)으로 이루어진 두 개의 송수신용 변환기인 IDT로 구성되어 있다. 이 빗살무늬 전극은 극성이 서로 다르게 연속적으로 배열되어 있어 그 사이에 걸리는 적절한 주파수의 RF 신호전압이 결정표면을 팽창, 압축시키면서 기계적인 파동을 발생시킨다.

SAW 전극부(120)가 형성된 제1 기판(110)에는 접착층(140)을 매개로 제2 기판(150)과 접합된다. 접착층(140)은 제1 기판(110)의 일면에 형성되어 접착층(140)이 형성된 제1 기판(110)과 제2 기판(150)과 접합 될 수 있다. 또한, 접착층(140)은 제2 기판(150)의 일면에 형성되어 접착층(140)이 형성된 제2 기판(150)이 제1 기판(150)과 접합 될 수 있다.

접착층(140)은 제1 기판(110)과 제2 기판(150) 사이에 중공부(130)가 형성되도록 형성된다. 제1 기판(110)에는 SAW 전극부(120)가 형성된다. SAW 전극부(120)의 특성상 제1 기판(110)에 중공부(130)가 형성되어야 주파수가 이동할 수 있다. 또한, 접착층(140)은 UV, 열(thermal), 용제 또는 레이저 광 등에 의해 경화되는 수지(resin)일 수 있다.

제1 기판(110)에 형성된 접착층(140)의 상부에 제 2 기판(150)을 접합시킨다. 접착층(140)은 SAW 전극부(120) 영역 외의 영역에 형성된다. 접착층(140)은 SAW 전극부(120) 영역을 둘러싸며 형성될 수 있다. 접착층(140)은 SAW 전극부(120) 영역을 둘러싸며 형성될 때 SAW 전극부(120)를 보호하는 역할을 할 수 있다.

제1 기판(110)에 접착층(140)을 형성되면 접착층(140) 상부에 제2 기판(150)이 접합 된다. 이러한 접착층(140) 상부에 제2 기판(150)이 형성되면 제2 기판(150)과 접착층(140)을 관통하여 홀이 형성된다. 제2 기판(150)과 접착층(140)에 동시에 홀을 형성하는 것이다. 이렇게 형성된 홀에는 관통 전극(160)이 형성된다.

다른 실시 예로, 접착층(140)이 형성된 제1 기판(110)은 홀이 형성된 제2 기판(150)과 접합 될 수 있다. 이때 제2 기판(150)에는 관통 전극(160)이 형성될 홀이 형성된 제2 기판(150)인 것이다. 제2 기판(150)에 홀을 형성한 후 접착층(140)을 매개로 제1 기판(110)과 접합 되는 것이다. 홀이 형성된 제2 기판(150)이 접착층(140)이 형성된 제1 기판(110)과 접합 되면 접착층(140)에 제2 기판(150)에 형성된 홀에 대응되는 위치에 접착층(140)의 홀이 형성된다. 이렇게 제2 기판(150) 및 접착층(140)에 홀이 형성되면 제2 기판(150)과 접착층(140)을 관통하여 관통 전극(160)이 형성된다.

또 다른 실시 예로, 접착층(140)을 제2 기판(150)의 일면에 형성하고, 이러한 접착층(140)이 형성된 제2 기판(150)에 홀이 형성된다. 이때 접착층(140) 및 제2 기판(150)에 동시에 홀이 형성되고, 홀이 형성된 접착층(140) 및 제2 기판(150)은 제1 기판(110)과 접합 된다.

접착층(140)이 제1 기판(110) 또는 제2 기판(150)에 형성되는 순서나, 홀이 형성되는 순서는 변경될 수 있는 사항으로 제한되지 않으며 기재되지 않은 다양한 실시 예로 구현될 수 있다.

접착층(140)에 형성되는 홀은 플라즈마 드릴링, 레이저 드릴링 또는 CNC 드릴링 중 적어도 어느 하나를 이용한 드릴링 방법으로 형성된다. 홀은 UV 또는 CO₂ 레이저에 의해 식각되어 형성될 수 있다. 또한, 홀은 플라즈마 가스와 압력에 의해 에칭되어 형성될 수 있다. 플라즈마 드릴링 방법은 미세한 구조를 형성할 수 있는 장점이 있다. 플라즈마 방법 또는 레이저를 이용한 드릴링 방법은 당업자가 일반적으로 이용할 수 있는 방법으로 구체적인 설명은 생략한다.

제2 기판(150) 및 접착층(140)에 홀이 형성되면 홀에 관통 전극(160)을 형성한다. 관통 전극(160)은 제1 기판(110)과 제2 기판(150)을 전기적으로 연결하기 위해 형성된다. 관통 전극(160)은 도금법, 후막 스퍼터 방법, 파우더 충진법 등 일반적으로 당업자이면 실시할 수 있는 전극을 형성하는 방법으로 도금법, 후막 스퍼터 방법, 파우더 충진법 대한 상세한 설명은 생략한다.

제1 기판(110)은 LiNbO₃, LiTaO₃, SiO₂, Li₂B₄O₇ 등의 압전 단결정, ZnO, AlN 등의 압전 박막, PZT계 세라믹일 수 있으나, LT(LiTaO₃) 기판인 것이 바람직하다. 또한, 제2 기판(150)은 Gass 기판, 소다라임 기판, 세라믹 기판, 고분자 계열의 기판일 수 있지만 Glass 기판인 것이 바람직하다. 제1 기판(110) 및 제2 기판(150)은 접착층(40)을 매개로 접착된다. 제1 기판(110)과 제2 기판(150)의 접착력은 제1 기판(110)과 제2 기판(150) 각각의 열팽창계수에 따라 달라진다. 이러한 열팽창계수 때문에 제1 기판(110)은 LT(LiTaO₃) 기판인 것이 바람직하고, 제2 기판(150)은 Glass 기판인 것이 바람직하다. 또한, 제1 기판(110)과 제2 기판(150)도 각각 열팽창계수가 다르기 때문에 상온 접합을 하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명은 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법은, 제1 기판(110)에 SAW(Surface Acoustic Wave) 전극부(120)를 형성하는 단계(S210), 제2 기판(150)의 일면에 접착층(140)을 형성하는 단계(S220), 제2 기판(150) 및 접착층(140)에 홀을 형성하는 단계(S230), 홀에 관통 전극(160)을 형성하는 단계(S240), 관통 전극(160) 및 접착층(140)이 형성된 제2 기판(150)을 제1 기판(110)과 접합하는 단계(S250)를 포함한다.

접착층(140)은, 제2 기판이(150)이 제1 기판(110)과 접합될 때 SAW 전극부(120) 외의 영역에서 접합되도록 하는 위치에 형성된다. 또한, 접착층(140)은, 제2 기판(150)이 제1 기판(110)과 접합될 때 SAW 전극부(120) 외부의 영역에서 SAW 전극부(120)를 둘러싸도록 하는 위치에 형성된다. 홀을 형성하는 단계(S230)에서는 플라즈마 또는 레이저 중 적어도 어느 하나를 이용하여 제2 기판(150) 및 접착층(140)에 홀을 형성한다. 관통 전극(160)을 형성하는 단계(S240)에서는 도금 방법, 후막 스퍼터 방법, 파우더 충전 방법 중 적어도 어느 하나의 방법으로 홀에 관통 전극(160)을 형성한다. 접합하는 단계(S250)에서는, 인쇄법, 라미네이팅법 중 적어도 어느 하나의 방법으로 제2 기판(150에 형성된 접착층(140)을 제1 기판(110)과 접합한다.

웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법에 관한 상세한 설명은 앞서 설명한 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈과 카테고리만 다를 뿐 동일한 내용이므로 생략한다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 제1 기판
120: SAW 전극부
130: 중공부
140: 접착층
150: 제2 기판
160: 관통 전극

Claims

SAW(Surface Acoustic Wave) 전극부가 형성된 제1 기판;
상기 SAW 전극부 영역의 상부가 중공부가 되도록 상기 제1 기판과 접착층을 매개로 접합되는 제2 기판; 및
상기 접착층 및 상기 제2 기판을 관통하여 상기 제1 기판과 전기적으로 연결되도록 형성되는 관통 전극;
을 포함하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈.
제1항에 있어서,
상기 접착층은,
상기 SAW 전극부 영역 외에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈.
제1항에 있어서,
상기 접착층은, 상기 SAW 전극부 영역을 둘러싸며 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 LT(LiTaO₃) 기판인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 기판은 Glass 기판인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈.
제1 기판에 SAW(Surface Acoustic Wave) 전극부를 형성하는 단계;
제2 기판의 일면에 접착층을 형성하는 단계;
상기 제2 기판과 상기 접착층을 관통하여 홀을 형성하는 단계;
상기 홀에 관통 전극을 형성하는 단계; 및
상기 관통 전극 및 상기 접착층이 형성된 상기 제2 기판을 상기 제1 기판과 접합하는 단계;
를 포함하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법.
제6항에 있어서,
상기 접착층은,
상기 제2 기판이 상기 제1 기판과 접합될 때 상기 SAW 전극부 외의 영역에서 접합되도록 하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법.
제6항에 있어서,
상기 접착층은,
상기 제2 기판이 상기 제1 기판과 접합될 때 상기 SAW 전극부 외부의 영역에서 상기 SAW 전극부를 둘러싸도록 하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법.
제6항에 있어서,
상기 홀을 형성하는 단계에서는,
플라즈마 또는 레이저 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 제2 기판 및 상기 접착층에 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 제작 방법.
제6항에 있어서,
상기 관통 전극을 형성하는 단계에서는는,
도금 방법, 후막 스퍼터 방법, 파우더 충전 방법 중 적어도 어느 하나의 방법으로 상기 홀에 관통 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법.
제6항에 있어서,
상기 접합하는 단계에서는,
인쇄법, 라미네이팅법 중 적어도 어느 하나의 방법으로 상기 제2 기판에 형성된 접착층을 상기 제1 기판과 접합하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 SAW 필터 모듈 제작 방법.