KR20180055369A - 표면탄성파 소자 패키지 및 그 제작 방법 - Google Patents

표면탄성파 소자 패키지 및 그 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 표면탄성파 소자 패키지는, 압전기판 및 상기 압전기판 상에 형성되는 IDT 전극과 복수 개의 전극들을 포함하는 표면탄성파 소자; 상기 복수 개의 전극들에 각각 대응되는 복수 개의 단자들을 구비하며 상기 표면탄성파 소자가 실장되는 패키지용 기판; 및 상기 복수 개의 전극들 각각과 상기 복수 개의 단자들 각각을 전기적으로 연결하는 경화된 나노 실버 페이스트를 포함한다.

Description

표면탄성파 소자 패키지 및 그 제작 방법{SAW device package and manufacturing method thereof}
본 발명은 표면탄성파 소자 패키지 및 표면탄성파 소자 패키지의 제작 방법에 관한 것이다.
통신산업이 발달되면서, 무선통신 제품은 점차 소형화, 고품질화 및 다기능화되어 가고 있다. 이러한 경향에 맞추어 무선통신 제품에 사용되는 부품, 예를 들어, 필터, 듀플렉서등에 대해서도 소형화 및 다기능화가 요구되고 있다.
이러한 부품의 일예로서, 도 1에 도시된 바와 같이 표면탄성파 소자는 압전 단결정 베어칩인 압전기판(1)과, 그 상부면에 빗살형태로 서로 마주하도록 형성되는 한쌍의 IDT(Inter digital transducer) 전극(2)과, 이에 연결된 입,출력 전극(3)(4)으로 이루어진다.
상기 입력 전극(3)을 통해 전기적인 신호를 인가하면, 상기 서로 마주하는 IDT 전극(2)간의 겹쳐지는 전극길이만큼 압전효과에 의한 압전왜곡이 발생되고, 상기 압전왜곡에 의하여 압전기판(1)에 전달되는 표면탄성파가 발생되고, 이를 출력 전극(4)을 통해 전기신호로 변환하여 출력하는 것으로서, 이때, 상기 IDT 전극(2)의 간격, 전극폭이나 길이 등과 같은 여러 인자들에 의해서 결정된 소정 주파수 대역의 전기신호만이 필터링된다.
이러한 표면탄성파 소자의 압전기판(1)상에 형성된 IDT 전극(2)의 전극폭, 길이, 간격 등에 의해서 소자의 특성이 결정되기 때문에, 상기 IDT 전극(2)에 손상이 있거나, 먼지나 티끌과 같은 미세한 크기의 이물질이 묻을 경우 소자의 특성이 변하게 된다. 따라서, 표면탄성파 소자의 IDT 전극(2) 등 표면탄성파 발생 영역을 외부 환경으로 보호하기 위하여 다양한 형태의 구조가 요구된다.
도 2는 표면탄성파 소자의 IDT 전극(2) 등을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 기존 표면탄성파 소자 패키지 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이 기존 표면탄성파 소자 패키지는, 표면탄성파 소자가 플립칩 본딩 방식으로 실장되며 입,출력 전극(3)(4)에 대응되는 단자(6)를 구비하는 세라믹 기판(7)과, 상기 입,출력 전극(3)(4)과 단자(6)에 접합되는 범프(5) 및 표면탄성파 소자를 덮는 몰딩부(8)를 더 포함한다. 상기 범프(5)에 의해 IDT 전극(2) 등 표면탄성파 발생 영역을 위한 공간이 제공되며, 상기 몰딩부(8)는 표면탄성파 발생 영역을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.
이러한 표면탄성파 소자 패키지를 제작하기 위해서는, 우선 표면탄성파 소자의 입,출력 전극(3)(4) 상에 금(Au) 또는 금(Au) 합금으로 범프(5)를 형성한 다음, 범프(5)가 형성된 표면탄성파 소자를 세라믹 기판(7)에 범프(5)와 단자(6)가 접합되도록 실장한다. 이처럼 전극(3)(4) 상에 범프(5)를 형성하는 과정, 그리고 범프(5)와 단자(6)를 접합하는 과정에 초음파 본딩 또는 열융착 본딩이 이용되는데, 초음파 본딩이나 열융착 본딩은 공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.
또한 일반적으로 표면탄성파 소자 패키지는 웨이퍼 레벨 패키지로 제작되어 다이싱 공정을 거치게 되는데, 세라믹 기판(7)은 강한 취성(brittleness)으로 인해 다이싱 공정에서 깨지기 쉬우며 따라서 다이싱 공정이 까다롭고 비용 상승의 원인이 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초음파 본딩이나 열융착 본딩을 사용하지 않고 간단하고 저렴한 공정을 통해 제작할 수 있는 표면탄성파 소자 패키지 및 그 제작 방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다이싱 공정의 비용을 절감할 수 있는 표면탄성파 소자 패키지 및 그 제작 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 표면탄성파 소자 패키지는, 압전기판 및 상기 압전기판 상에 형성되는 IDT 전극과 복수 개의 전극들을 포함하는 표면탄성파 소자; 상기 복수 개의 전극들에 각각 대응되는 복수 개의 단자들을 구비하며 상기 표면탄성파 소자가 실장되는 패키지용 기판; 및 상기 복수 개의 전극들 각각과 상기 복수 개의 단자들 각각을 전기적으로 연결하는 경화된 나노 실버 페이스트를 포함한다.
상기 패키지용 기판에는, 상기 복수 개의 단자들 각각과 상기 나노 실버 페이스트를 둘러싸는 격벽이 형성될 수 있다.
상기 격벽은 절연 재질로 이루어질 수 있다.
상기 표면탄성파 소자 패키지는, 상기 표면탄성파 소자를 덮는 몰딩부를 더 포함하고, 상기 격벽은 상기 복수 개의 단자들 각각과 상기 나노 실버 페이스트를 둘러쌈과 동시에, 상기 몰딩부를 형성하는 몰딩재가 상기 IDT 전극이 배치되는 공간으로 침투하지 않도록 상기 IDT 전극이 배치되는 공간을 둘러쌀 수 있다.
상기 패키지용 기판은 유기(organic) 기판일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법은, 압전기판 및 상기 압전기판 상에 형성되는 IDT 전극과 복수 개의 전극들을 포함하는 표면탄성파 소자를 준비하는 단계; 상기 복수 개의 전극들에 각각 대응되는 복수 개의 단자들을 구비하는 패키지용 기판을 준비하는 단계; 상기 패키지용 기판의 상기 복수 개의 단자들 각각에 나노 실버 페이스트를 도포하는 단계; 상기 표면탄성파 소자를 상기 복수 개의 전극들과 상기 나노 실버 페이스트가 맞닿도록 상기 패키지용 기판에 올려놓는 단계; 및 열을 가하여 상기 나노 실버 페이스트를 경화시키는 단계를 포함한다.
상기 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법은, 상기 패키지용 기판에, 상기 복수 개의 단자들 각각을 둘러싸는 격벽을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 나노 실버 페이스트를 도포하는 단계는, 상기 나노 실버 페이스트가 상기 격벽에 둘러싸이도록 도포할 수 있다.
상기 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법은, 상기 표면탄성파 소자를 덮는 몰딩부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 격벽을 형성하는 단계는, 상기 복수 개의 단자들 각각을 둘러쌈과 동시에, 상기 몰딩부를 형성할 몰딩재가 상기 IDT 전극이 배치되는 공간으로 침투하지 않도록 상기 IDT 전극이 배치되는 공간을 둘러싸는 격벽을 형성할 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면, 표면탄성파 소자의 전극들과 패키지용 기판의 단자들을 나노 실버 페이스트를 이용하여 전기적으로 연결함으로써, 표면탄성파 소자 패키지를 단순한 공정을 통해 제작할 수 있고 비용을 절감할 수 있다.
또한, 패키지용 기판을 세라믹 기판에 비해 잘 깨지지 않는 유기(organic) 기판으로 함으로써 다이싱 공정이 간소화되어 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 표면탄성파 소자의 일 예를 나타낸다.
도 2는 기존 표면탄성파 소자 패키지 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법에서 준비되는 표면탄성파 소자와 패키지용 기판의 예를 나타낸다.
도 4는 패키지용 기판에 격벽이 형성된 모습의 예를 나타낸다.
도 5는 패키지용 기판에 격벽이 형성된 모습의 평면도의 일 예를 나타낸다.
도 6은 패키지용 기판에 격벽이 형성된 모습의 평면도의 다른 일 예를 나타낸다.
도 7은 패키지용 기판의 단자들 각각에 나노 실버 페이스트가 도포된 모습을 나타낸다.
도 8은 단자들에 나노 실버 페이스트가 도포된 패키지용 기판 위에 표면탄성파 소자가 올려진 모습을 나타낸다.
도 9는 경화된 나노 실버 페이스트를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면탄성파 소자 패키지의 구조를 나타낸다.
도 10은 몰딩부가 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 표면탄성파 소자 패키지의 구조를 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면탄성파 소자 패키지 및 그 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
우선 도 3에 도시된 바와 같이, 압전기판(11) 및 상기 압전기판(11) 상에 형성되는 IDT 전극(12)과 복수 개의 전극들(13)을 포함하는 표면탄성파 소자(10)와, 상기 복수 개의 전극들(13)에 각각 대응되는 복수 개의 단자들(23)을 상면에 구비하는 패키지용 기판(21)을 준비한다.
표면탄성파 소자(10)의 상기 전극들(13)은 보통 둘 이상으로, 예컨대 입, 출력 전극, 접지 전극 등을 포함할 수 있다. 상기 전극들(13)과 상기 단자들(23) 상에는 금 도금 또는 구리 도금이 형성될 수도 있다.
패키지용 기판(21)은 예컨대 FR4 재질의 PCB 기판 등과 같은 유기(organic) 기판일 수 있다. 유기 기판은 세라믹 기판보다 취성이 약하여 잘 깨지지 않으므로, 웨이퍼 레벨 패키지로 제작하는 경우에 다이싱 공정이 간단하여 다이싱 공정에 소요되는 비용이 절감될 수 있다.
다음으로 도 4를 참조하면, 상기 패키지용 기판(21)에, 복수 개의 단자들(23)을 둘러쌈과 동시에 IDT 전극(12)이 배치될 공간(S)을 둘러싸는 격벽(24)을 형성한다.
후술하겠지만 상기 격벽(24)은, 각 단자(23) 상에 도포되는 나노 실버 페이스트(25)가 단자(23) 바깥쪽으로 흘러나오는 것을 막는 역할과, 몰딩부(40)를 형성하는 몰딩재가 IDT 전극(12)이 배치되는 공간(S)으로 침투하지 않도록 하는 역할과, 패키지용 기판(21)에 올려지는 표면탄성파 소자(10)를 지지하는 지지대 역할을 한다. 따라서 격벽(24)은 그 안에 채워질 나노 실버 페이스트의 높이에 상응하고 패키지용 기판(21)에 대하여 표면탄성파 소자(10)가 위치할 높이에 상응하는 높이로 형성될 수 있다.
도 5는 네 개의 단자들(23)을 구비하는 패키지용 기판(21)에 격벽(24)이 형성된 모습의 평면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 격벽(24)은 단자들(23)을 둘러싸는 한편 IDT 전극(12)이 배치될 공간(S)을 둘러싸도록 형성된다.
도 6은 여섯 개의 단자들(23, 23-2)을 구비하는 패키지용 기판(21)에 격벽(24, 24-2)이 형성된 모습의 평면도를 나타낸다. 격벽(24)은 도 5와 마찬가지로 단자들(23)을 둘러싸는 한편 IDT 전극(12)이 배치될 공간(S)을 둘러싸도록 형성된다. 그리고 추가적인 단자들(23-2)로 인하여, 단자들(23-2)을 둘러싸는 격벽(24-2)이 더 형성된다.
위와 같은 격벽(24)은 절연 재질로 형성되는데, 예컨대 솔더 레지스트로 형성될 수 있다. 격벽(24)은 감광성 코팅 혹은 감광성 필름 라미네이팅을 거쳐 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에서 패키지용 기판(21)을 유기 기판으로 하는 것은 잘 깨지지 않는 재질로 하기 위한 것도 있으나, 세라믹 기판은 재질의 특성상 포토리소그래피 공정을 통해 솔더 레지스트로 격벽(24)을 형성하기에 적합하지 않으므로, 격벽(24)을 효과적으로 형성하기 위한 측면도 있다. 즉, 패키지용 기판(21)으로 유기 기판을 사용함으로써 포토리소그래피 공정을 통해 위와 같은 격벽(24)을 효과적으로 형성할 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하면, 패키지용 기판(21)의 단자들(23) 각각에, 격벽(24)에 둘러싸이도록 나노 실버 페이스트(25)를 도포한다. 나노 실버 페이스트(nano silver paste)는 주로 도전성 접착제 또는 전자 잉크에 사용되는 재료로서, 나노미터 단위의 은 입자와 마이크로미터 단위의 은 입자, 상온에서 일정 점도를 유지하기 위한 수지(resin)와 솔벤트 등 기타 첨가제를 혼합한 것이다.
패키지용 기판(21)의 단자들(23)에 나노 실버 페이스트(25)를 도포하는 것은, 매우 간단한 인쇄(printing) 공정을 통해 이루어질 수 있다. 한편 나노 실버 페이스트(25)는 상온에서 유동성을 가지기 때문에, 만일 격벽(24)이 없다면 단자(23) 바깥쪽으로 흘러나올 수도 있다. 따라서 격벽(24)은 각 단자(23) 상에 도포되는 나노 실버 페이스트(25)가 단자(23) 바깥쪽으로 흘러나오는 것을 막는 역할을 한다.
이제 도 8을 참조하면, 표면탄성파 소자(10)를 패키지용 기판(21) 위에 전극들(13)과 해당 단자들(23) 상의 나노 실버 페이스트(25)가 맞닿도록 올려놓는다. 앞서 설명한 바와 같이 나노 실버 페이스트(25)는 상온에서 유동성을 가지기 때문에, 경화 전의 나노 실버 페이스트(25)는 표면탄성파 소자(10)를 제대로 지지하기 어렵고 또한 표면탄성파 소자(10)의 무게로 인해 나노 실버 페이스트(25)가 단자(23) 바깥쪽으로 흘러나올 수가 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 각 단자(23)를 둘러싸도록 격벽(24)을 형성하여 격벽(24)에 의해 표면탄성파 소자(10)가 지지될 수 있도록 한다.
도 8과 같이 패키지용 기판(21) 위에 표면탄성파 소자(10)가 올려진 구조를 예컨대 가열 챔버에 투입하는 등의 방법으로 나노 실버 페이스트(25)에 열을 가한다. 이때 예컨대 약 150℃ 내지 200℃로 약 30 내지 90분 동안 열을 가할 수 있다. 그러면 나노 실버 페이스트(25)는 경화(curing)되어 전극들(13) 및 단자들(23)과 접합되며, 경화된 나노 실버 페이스트(25)를 통해 표면탄성파 소자(10)의 전극들(13)과 패키지용 기판(21)의 단자들(23)이 각각 전기적으로 연결된다.
도 9는 경화된 나노 실버 페이스트(25)를 통하여 표면탄성파 소자(10)의 전극들(13)과 패키지용 기판(21)의 단자들(23)이 각각 전기적으로 연결된 표면탄성파 소자 패키지의 구조를 나타낸다. 도 9는 경화된 나노 실버 페이스트(25)의 부분 확대도를 함께 도시하는데, 열로 인해 나노미터 단위의 은 입자와 마이크로미터 단위의 은 입자가 서로 엉겨붙은 소결(sintering) 구조에 의해 전기적 연결이 형성된다.
다음으로 도 10을 참조하면, 몰딩재를 이용하여 표면탄성파 소자(10)를 덮는 몰딩부(40)를 형성한다. 몰딩재로는 에폭시 필름, 메탈, 세라믹 등의 재질이 사용될 수 있다. 메탈이나 세라믹 등은 그렇지 않지만, 에폭시 필름과 같은 연성 재질의 몰딩재는 만약 격벽(24)이 없다면 IDT 전극(12)이 배치되는 공간(S)으로 침투할 수 있다. 즉, 격벽(24)은 몰딩부(40)를 형성하는 몰딩재가 연성 재질인 경우 IDT 전극(12)이 배치되는 공간(S)으로 침투하지 않도록 하는 역할을 한다.
상술한 본 발명에 의하면, 표면탄성파 소자(10)의 전극들(13)과 패키지용 기판(21)의 단자들(23)을 전기적으로 연결하기 위한 수단으로 나노 실버 페이스트를 사용함으로써, 초음파 본딩이나 열융착 본딩을 사용하지 않고 나노 실버 페이스트의 인쇄 공정과 가열 공정이라는 매우 단순하고 비용이 적게 드는 공정을 통해 표면탄성파 소자 패키지를 제작할 수 있다.
이러한 본 발명은 패키지용 기판(21)의 단자들(23) 각각을 둘러싸는 격벽(24)을 통해 보다 효과적으로 구현될 수 있다.
나아가, 패키지용 기판(21)으로 유기 기판을 사용함으로써 세라믹 기판에 비해 다이싱 공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 격벽(24)을 보다 효과적으로 형성할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 압전기판 및 상기 압전기판 상에 형성되는 IDT 전극과 복수 개의 전극들을 포함하는 표면탄성파 소자;
    상기 복수 개의 전극들에 각각 대응되는 복수 개의 단자들을 구비하며, 상기 표면탄성파 소자가 실장되는 패키지용 기판; 및
    상기 복수 개의 전극들 각각과 상기 복수 개의 단자들 각각을 전기적으로 연결하는, 경화된 나노 실버 페이스트를 포함하는 표면탄성파 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패키지용 기판에는, 상기 복수 개의 단자들 각각과 상기 나노 실버 페이스트를 둘러싸는 격벽이 형성된 표면탄성파 소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 격벽은 절연 재질로 이루어지는 표면탄성파 소자 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 표면탄성파 소자를 덮는 몰딩부를 더 포함하고,
    상기 격벽은 상기 복수 개의 단자들 각각과 상기 나노 실버 페이스트를 둘러쌈과 동시에, 상기 몰딩부를 형성하는 몰딩재가 상기 IDT 전극이 배치되는 공간으로 침투하지 않도록 상기 IDT 전극이 배치되는 공간을 둘러싸는 표면탄성파 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패키지용 기판은 유기(organic) 기판인 표면탄성파 소자 패키지.
  6. 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법에 있어서,
    압전기판 및 상기 압전기판 상에 형성되는 IDT 전극과 복수 개의 전극들을 포함하는 표면탄성파 소자를 준비하는 단계;
    상기 복수 개의 전극들에 각각 대응되는 복수 개의 단자들을 구비하는 패키지용 기판을 준비하는 단계;
    상기 패키지용 기판의 상기 복수 개의 단자들 각각에 나노 실버 페이스트를 도포하는 단계;
    상기 표면탄성파 소자를 상기 복수 개의 전극들과 상기 나노 실버 페이스트가 맞닿도록 상기 패키지용 기판에 올려놓는 단계; 및
    열을 가하여 상기 나노 실버 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하는 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패키지용 기판에, 상기 복수 개의 단자들 각각을 둘러싸는 격벽을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 나노 실버 페이스트를 도포하는 단계는, 상기 나노 실버 페이스트가 상기 격벽에 둘러싸이도록 도포하는 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 격벽은 절연 재질로 이루어지는 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 표면탄성파 소자를 덮는 몰딩부를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 격벽을 형성하는 단계는, 상기 복수 개의 단자들 각각을 둘러쌈과 동시에, 상기 몰딩부를 형성할 몰딩재가 상기 IDT 전극이 배치되는 공간으로 침투하지 않도록 상기 IDT 전극이 배치되는 공간을 둘러싸는 격벽을 형성하는 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 패키지용 기판은 유기(organic) 기판인 표면탄성파 소자 패키지 제작 방법.
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