KR100217462B1 - 박막 다층 전극 - Google Patents

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요시히코 고토
마사토 고바야시
유키오 요시노
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무라타 야스타카
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 고주파 전자기장 결합형의 박막 다층 전극에 관한 것이다. 박막 다층 전극은 다수의 TEM 모드 전송 선로가 다층되도록, 유전체 기판 상에 교대로 적층되는 박막 도체 및 유전체 박막을 포함한다. 유전체 박막 각각의 막두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로를 두 개 이상 통과하여 전파하는 TEM파의 위상 속도가 실질적으로 동일하도록 설정되고, 박막 도체 각각의 막두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로의 두 개 이상의 전자기장이 서로 결합하여 사용되는 주파수에서의 표피 깊이보다 얇게 되도록 설정된다. 박막 다층 전극은 유전체 기판과 박막 도체 사이의 공유면, 및 박막 도체와 유전체 박막 사이의 공유면 중의 하나 이상의 공유면에서 높은 부착 강도를 지니는 하나 이상의 접착층을 포함한다.

Description

박막 다층 전극 {Thin-film multilayered electrode}
본 발명은 박막 전극에 관한 것으로, 더욱 상세히 하면 RF(라디오 주파수) 전송 선로, RF 공진기, RF 필터 등에 사용되는 박막 다층 전극 및 박막 다층 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.
고주파 전자기장 결합형 박막 다층 전극(이하에서는 간단히 박막 다층 전극 이라 명명한다)이 국제 특허 출원 PCT/JP94/00357호로서 1994년 3월 7일에 출원되어 가부시끼가이샤 무라따 세이사꾸쇼(Murata Manufacturing Co., Ltd.)에 양도된 국제 공개 WO 95/06336호에 개시되어 있다.
상세히하면, 도 1에 도시된 것처럼, 박막 다층 전극(101)은 유전체 기판(110) 상에 교대로 적층된 박막 도체(121)∼(125) 및 박막 유전체(131)∼(134)를 포함한다. 박막 도체의 쌍들(121)과 (122), (122)와 (123), (123)과 (124) 및 (124)와 (125) 및 상기 박막 도체의 쌍들에 끼워진 박막 유전체(131)∼(134)는 다수의 TEM 모드 전송 선로(L2)∼(L5) 각각을 구성한다. 박막 다층 전극(101)은 유전체 기판(110)의 하면에 형성되는 접지 도체(111)과 접속되어 마이크로스트립 선로를 구성한다.
박막 도체(121)∼(125) 및 박막 유전체(131)∼(134)의 층수에 따른, 박막 유전체(131)∼(134) 각각의 막두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로(L2)∼(L5)를 두 개 이상 통과하여 전파하는 TEM파의 위상 속도가 실질적으로 서로 동일하게 되도록 설정된다. 또한, 박막 도체(121)∼(125) 및 박막 유전체(131)∼(134)의 층수에 따른, 박막 도체(121)∼(125) 각각의 막 두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로(L2)∼(L5)의 두 개 이상의 전자기장이 서로 결합되도록 사용되는 주파수에서의 표피 깊이보다 얇게 되도록 설정된다.
박막 다층 전극(101)에서, TEM 모드 전송 선로(L2)∼(L5)가 고주파 신호에 의해 여진되면, 박막 도체(121)∼(125) 각각은 박막 유전체의 근방을 지나서 박막 도체까지 박막 도체 상에 다른 방향으로 입사되는 고주파 전력의 한 부분을 전송하고, 박막 유전체를 지나서 박막 도체의 근방으로 고주파 전력의 한 부분이 반사된다. 박막 유전체(131)∼(134) 각각이 인접한 두 개의 박막 도체(121)과 (122), (122)와 (123), (123)과 (124) 및 (124)와 (125) 사이에 끼워지는 내부에서, 반사파 및 전송파는 공진하고, 서로 대향하는 두 개의 고주파 전류는 박막 도체(121)∼(125)의 상하면의 근방에 흐른다. 그러므로, 박막 도체(121)∼(125) 각각의 막두께가 표피 깊이보다 얇아지므로, 서로 대향하는 두 개의 고주파 전류는 서로 간섭하게 되고, 간섭하지 않은 전류 부분을 제외하고는 서로 상쇄된다. 상기 방법으로, 박막 다층 전극(101)에서, 박막 유전체(131)∼(134)의 근방에서의 공진 에너지 또는 전송 에너지는 박막 도체(121)∼(125)를 지나서 서로 결합된다. 다시 말해, 박막 유전체(131)∼(134)는 전자기장에 의해 발생된 변위 전류를 갖는데, 이것이 박막 도체(121)∼(125)의 근방의 표면에서 발생되는 고주파 전류를 발생시키는 원인이 된다.
또한, 다수의 TEM 모드 전송 선로(L2)∼(L5)를 두 개 이상 통과하여 전파하는 TEM 모드파의 위상 속도는 서로 실질적으로 동일하므로, 박막 도체(121)∼(125)를 통해서 흐르는 고주파 전류는 실질적으로 서로가 평행하게 일치된다. 이 결과로써, 박막 도체(121)∼(125) 내에서 평행하여 일치하게 흐르는 고주파 전류는 표피 깊이를 효과적으로 증가시킨다. 그러므로, 여진이 고주파 신호에 의해 발생될 때, 고주파 신호의 전자기 에너지는 인접한 TEM 모드 전송 선로(L2)∼(L5)의 전자기장이 서로 결합되는 전자기 결합을 통해서 인접한 전송 선로로 전송되고, 전자기 에너지는 전송 선로(L2)∼(L5)의 종방향으로 전파한다. 이 경우에, 고주파의 전자기 에너지는 전기적으로 결합된 전송 선로(L2)∼(L5)를 통해서 선로의 종방향으로 전파한다. 따라서, 표피 깊이가 효과적으로 커지고, 전도 손실 및 표면 저항이 감소될 수 있으며, 외부 치수도 두드러지게 감소될 수 있다.
따라서, 박막 다층 전극의 사용으로 보다 적은 전송 손실을 지닌 고주파 전송 선로, 상당히 큰 무부하(Q)를 각각 지니는 고주파 공진기나 고주파 필터, 또는 소형이며 경량인 고주파 장치가 제공될 수 있다.
박막 다층 전극(101)에서, 박막 도체는 구리나 은처럼 고전도율의 단일 재료로 제조된다. 그러나, 도체 박막으로 사용된 구리 및 은은 유전체 박막 및 유전체 기판을 형성하는 산화물에 약하게 부착되므로 하기된 다양한 문제점을 갖는다:
(1) 박막 다층 전극이 제조되는 동안, 막이 박리될 수 있다.
(2) 박막 다층 전극이 제조된 후에, 주위 조건이 계속해서 변하는 경우에 스트레스가 전극 내에 축적되게 된다. 그 결과, 막이 박리될 수 있다.
(3) 열분산이 전극이 사용되는 동안 발생되고, 전극을 사용할 때의 시간과 사용하지 않을 때의 시간 사이에 발생되는 온도 차이의 발생으로 인해서 스트레스가 전극 내에 축적되게 된다. 그 결과 막이 박리될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하고, 도체 박막이 유전체 기판 또는 유전체 박막과 강하게 접촉되어 부착되는 높은 신뢰성의 박막 다층 전극을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 박막 다층 전극의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 박막 다층 전극은 다수의 TEM 모드 전송 선로가 다층되도록 유전체 기판 상에 교대로 적층되는 박막 도체 및 유전체 박막을 포함할 수 있다. 각각의 박막 도체쌍 사이에 끼워진 유전체 박막 및 박막 도체쌍 각각은 TEM 모드 전송 선로를 구성한다. 박막 도체 및 유전체 박막의 층수에 따른, 유전체 박막 각각의 막 두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로를 두 개 이상 통과하여 전파하는 TEM파의 위상 속도가 실질적으로 서로 동일하게 되도록 설정된다. 또한, 박막 도체 및 유전체 박막의 층수에 따른, 박막 도체 각각의 막 두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로의 두 개 이상의 전자기장이 서로 결합되도록 사용된 주파수에서의 표피 깊이보다 얇게 되도록 설정된다. 박막 다층 전극은 유전체 기판과 박막 도체 사이의 공유면, 및/또는 박막 도체와 유전체 박막 사이의 공유면의 하나 이상의 공유면에서 큰 부착 강도를 갖은 접착층을 하나 이상을 더 포함한다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 박막 다층 전극에서, 큰 부착 강도를 갖은 접착층 및 접착층들은 상술한 공유면 중에서 하나 이상의 공유면에 위치된다. 그러므로, 박막 다층 전극을 형성하는 연속적인 박막들 사이의 부착 강도가 증가된다. 이것으로 인해 전극의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명을 설명하기 위해서, 본 발명에서는 바람직한 몇 가지 형태를 도면으로 도시하여 본 발명을 예시하고 있지만, 본 발명이 도시된 명확한 배열 및 구성으로 한정되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 박막 다층 전극 및 마이크로 스트립(micro strip) 선로의 사시도이다.
도 2는 접착층으로 제공될 수 있는 Ti 박막의 두께 및 부착 강도 사이의 관계를 도시하는 다이어그램(diagram)이다.
도 3은 접착층으로 제공될 수 있는 Ti 박막의 두께 및 저항률 사이의 관계를 도시하는 다이어그램이다.
도 4A는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 다층 전극이 설치된 원형 TM 모드 공진기를 도시하는 사시도이다.
도 4B는 도 4A에 도시된 원형 TM 모드 공진기에 사용되는 박막 도체의 부분 횡단면도이다.
도 5A∼5F는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 다층 전극이 설치된 원형 TM 모드 공진기의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 6A는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 다층 전극이 설치된 마이크로스트립선로 공진기의 사시도이다.
도 6B는 도 6A에 도시된 마이크로스트립선로 공진기에 사용되는 박막 도체의 부분 횡단면도이다.
도 7A∼7F는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 다층 전극이 설치된 마이크로스트립선로의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유전체 기판 2 : 박막 다층 전극
3 : 도체막 4 : 유전체 박막
5 : 접착층 7 : 도체 박막
본 발명의 발명자는 도체 박막이 유전체 기판과 유전체 박막에 부착되는 강도를 향상시키는 방법에 대해서 연구하고, 다양한 실험을 실시하였다. 강도는 Ti 등의 접착층 또는 접착층들을 도체 박막과 유전체 기판 사이의 공유면, 또는 도체 박막과 유전체 박막 사이의 공유면에 위치시킴으로써 향상된다는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명에 따른 박막 다층 전극은 도체 박막과 유전체 박막이 교대로 유전체 기판 상에 다층되는 유전체 기판을 포함한다. 이 박막 다층 전극은 큰 부착 강도를 갖은 접착층이 유전체 기판과 위에 덮여진 도체 박막 사이의 공유면, 및/또는 도체 박막과 유전체 박막 사이의 공유면 중의 하나 이상의 공유면에 위치되는 특징이 있다.
본 발명에 따른 박막 다층 전극에서, 큰 부착 강도를 갖은 접착층은 상술한 공유면 중에서 하나 이상의 공유면에 위치되면, 도체 박막이 유전체 기판이나 유전체 박막에 직접적으로 접착되었던 경우보다 큰 부착 강도가 제공되는 층이나 박막을 말한다.
박막 다층 전극의 접착층이나 접착층들의 재료는 Ti, Cr, Ni, 및 하나 이상의 이들 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 그룹으로부터 한 종류 이상을 선택하는 것이 바람직하다. 접착층의 두께는 20㎚ 이상이 되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 박막 다층 전극의 제조 방법은 박막 도체, 접착층이나 접착층들, 및 유전체 박막을 제조 공정하는 동안에 진공이 유지되는 진공하의 연속 공정에 의해 형성되게 하는 특징이 있다.
예를 들면, 1㎛의 막두께를 갖은 Cu 박막이 유리 기판 또는 유전체 기판 상에 도체 박막으로서 형성되는 곳에서, Ti 박막은 유리 기판과 Cu 박막 사이의 공유면에 접착층으로서 위치되어 있었다. 이 경우에 얻어진 Ti 박막의 막두께와 부착 강도의 관계는 도 2에 도시된다. Ti 박막의 막두께가 약 20㎚ 미만이면, 부착 강도가 낮었다는 것을 도 2로부터 알 수 있다. 또한, 막두께에서의 미세한 변화조차도 부착 강도에서는 큰 변화를 일으켰다. 그러나, 막두께가 약 20㎚ 이상이기만 하면, 부착 강도가 충분히 크다는 것이 관찰되었다. 또한, 부착 강도가 실질적으로 일정하므로, 안정성이 향상되었다.
박막 다층 전극은 도체 박막(Cu 박막) 및 유전체 박막(유리 박막)이 유전체 기판(유리 기판) 상에 교대로 적층됨으로써 제조되었다. 접착 테이프를 박막 다층 전극에 접착시킨 후에 떼어내었다. 20㎚ 미만의 막두께를 갖은 Ti 박막이 유전체 기판(유리 기판)과 도체 박막(Cu 박막) 사이의 공유면, 및 도체 박막(Cu 박막)과 유전체 박막(유리 박막) 사이의 공유면에 위치되는 곳에서는, 박리된 다층막이 관찰되었다. 20㎚ 이상의 막두께를 갖은 Ti 박막이 위치되는 곳에서는 박리되지 않은 다층막이 관찰되었다.
다양한 막두께를 갖은 Ti 박막은 스퍼터링(sputtering) 기술에 의해 유리 기판 상에 형성되었고, Ti 박막의 저항률을 측정하였다. 그 결과는 도 3에 도시된다. Ti 박막의 막두께가 약 20㎚ 미만인 곳에서는 전기적 저항률이 급격히 증가되었고, 계획된 막두께로부터의 약간의 편차(偏差)도 원하지 않는 결과가 유발되도록 박막 다층 전극의 특성에 커다란 영향을 준다는 것을 도 3으로부터 알 수 있다. 다시 말해, Ti 박막의 막두께가 약 20㎚ 이상인 곳에서는 저항률이 낮았다. 또한, 저항률이 두께에 따라 크게 변하지 않으므로, 안정성은 강화되었다. 그러므로, 계획된 막두께로부터의 약간의 편차는 특성에 그렇게 커다란 영향을 주지 않는다. 이 구성은 RF 전자기적 결합형 박막 다층 전극 등에 적용되는 것이 이익이 될 수 있다.
본 발명에서, 접착층을 이루는 바람직한 재료는 상술한 Ti로만 제한되지 않는다. 또 다른 사용가능한 재료의 종류로는 Cr, Ni, 및 하나 이상의 이들 금속을 함유하는 합금이 있다. 이러한 제료들도 막두께와의 관계, 부착 강도, 및 저항률이 상술한 Ti의 경향과 유사한 경향을 보인다.
Ti, Cr, Ni 및 또 다른 재료는 산소와 결합하여, 증가된 저항률을 얻게 되는 경향이 있다. 그러므로, 막은 진공 상태에서 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다. 상세히하면, 낮은 저항률을 갖은 양질의 박막 다층 전극은 접착층, 접착층과 접촉되는 도체 박막, 및 유전체 박막을 제조 공정 동안에 진공이 유지되는 진공하의 연속 공정에 의해 형성시킴으로써 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 두 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
도 4A는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 다층 전극(고주파 전자기장 결합형 박막 다층 전극)이 유전체 기판 상에 설치되는 유전체 기판을 포함하는 원형 TM 모드 공진기(10)을 도시하는 사시도이다.
원형 TM 모드 공진기(10)에서, 실질적으로 원형 R-표면 사파이어 기판은 유전체 기판(1)로서 사용된다. 박막 다층 전극(2) 각각은 기판의 양면 상에 위치된다.
박막 다층 전극(2)는 박막 도체(7) 및 SiO2의 유전체 박막(4)가 교대로 적층됨으로써 형성된다. 도 4B에 도시된 것처럼, 박막 도체(7)은 Cu로 본질이 이루어진 도체 박막(3) 및 Ti 또는 Cr로 본질이 이루어지며, 도체막(3)이 사이에 끼워진 한쌍의 접착층(5)를 포함한다. 따라서, 도 5D에 도시된 것처럼, 접착층(5)는 유전체 기판(1)과 도체 박막(3) 사이의 공유면, 및 도체 박막(3)과 유전체 박막(4) 사이의 공유면에 위치된다. 박막 도체쌍(7) 및 박막 도체쌍(7) 사이에 끼워진 유전체 박막(4) 각각은 TEM 모드 전송 선로를 구성하므로, 박막 다층 전극(2) 각각은 다수의 TEM 모드 전송 선로를 포함한다.
박막 도체(7) 및 유전체 박막(4)의 층수에 따른, 유전체 박막(4) 각각의 막 두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로를 두 개 이상 통과하여 전파하는 TEM파의 위상 속도가 실질적으로 서로 동일하게 되도록 설정된다. 또한, 박막 도체(7) 및 유전체 박막(4)의 층수에 따른, 박막 도체(7) 각각의 막두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로의 두 개 이상의 전자기장이 서로 결합되도록 사용된 주파수에서의 표피 깊이보다 얇게 되도록 설정된다.
상술한 원형 TM 모드 공진기의 제조 방법을 후술한다.
(1) 도 5A에 도시된 것처럼, 원하는 패턴을 지닌 금속 마스크(6)은 유전체 기판(1) 상에 위치된다. 스퍼터링 장치(도면에 도시되지 않음)의 막형성 체임버(chamber)의 내부를 진공 상태로 만든다.
(2) 이 때에, Ti 또는 Cr의 접착층(5) (도 5B)는 Ti 또는 Cr 타겟(target)을 증착시킴으로써 유전체 기판(1) 상에 형성된다.
(3) 이 때에, 도 5B에 도시된 것처럼, Cu 도체 박막(3)의 제 1층은 Cu 타겟을 증착시킴으로써 유전체 기판(1)을 덮은 접착층(5) 상에 형성된다.
(4) 계속해서, 접착층(5) (도 5C)는 Ti 또는 Cr 타겟(target)을 증착시킴으로써 도체 박막(3) 상에 형성된다.
(5) 이 때에, 도 5C에 도시된 것처럼, 유전체 박막(4) (SiO2의 박막)는 SiO2타겟을 증착시킴으로써 도체 박막(3)을 덮은 접착층(5) 상에 형성된다.
(6) 이 때에, 접착층(5)는 도 5D에 도시된 것처럼 Ti 또는 Cr 타겟을 증착시킴으써 유전체 박막(4) 상에 다시 형성된다.
(7) 이 때에, 상술한 작동(3)-(6)이 도 5E에 도시된 것처럼 도체 박막(3)의 5층으로 이루어진 각각의 박막 다층 전극(2)가 형성되도록 반복된다.
(8) 이 때에, 막형성 체임버는 공기에 노출되어, 상술한 작동(1)-(7)이 반복된다. 박막 다층 전극(2)도 또한 도 5F에 도시된 것처럼 유전체 기판(1)의 또 다른 면 상에 형성되고, 따라서, 도 4A에 도시된 원형 TM 모드 공진기가 제조된다.
상술한 실시예의 접착층, 도체 박막, 및 유전체 박막을 형성하는 제조 단계의 증착 작동은 표 1에 나타난 조건하에서 실행된다.
비교 실시예로서의 접착층이 없는 원형 TM 모드 공진기도 상술한 방법과 유사한 과정을 거쳐서 제조되었다.
표 2는 3.0GHz의 공진 주파수를 갖은 상술한 실시예 및 비교 실시예의 원형 TM 모드 공진기의 도체 박막의 막두께, 유전체 박막의 막두께, 접착층의 유/무, 접착층의 종류, 접착층의 막두께, 및 유전체 기판의 두께를 나타낸다.
상술한 실시예 및 비교 실시예의 원형 TM 모드 공진기의 박막 다층 전극의 부착 강도를 시험하기 위해, 인장 시험을 실시하였다. 즉, 접착 테이프를 박막 다층 전극(2)에 부착시킨 후에 떼어내었다. 그 결과도 또한 표 2에 나타난다. 표 2에 나타난 것처럼, 막이 박리되는 것은 접착층 없이 배열된 비교 실시예의 원형 TM 모드 공진기의 박2막 다층 전극에서 관찰되었다. 그러나, 막이 박리되지 않는 것은 실시예의 원형 TM 모드 공진기의 박막 다층 전극에서 관찰되었다.
실시예 2
도 6A는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 다층 전극이 유전체 기판 상에 위치되는 유전체 기판을 지닌 마이크로스트립 선로 공진기(30)을 도시하는 사시도이다.
마이크로스트립 선로 공진기(30)은 유전체 기판(21)을 지닌다. 이차원에서 직사각형 형상인 R-표면 사파이어 기판은 유전체 기판(21)로서 사용된다. 박막 다층 전극(22)는 상면 상에 위치된다. 접지 전극(27)은 하면 상에 위치된다.
박막 다층 전극(22)는 박막 도체(28) 및 SiO2의 유전체 박막(24)가 교대로 적층됨으로써 형성된다. 도 6B에 도시된 것처럼, 박막 도체(28)은 Cu로 본질이 이루어진 도체막(23) 및 Ti 또는 Cr로 본질이 이루어지며, 도체막(23)이 사이에 끼워진 한쌍의 접착층(25)를 포함한다. 따라서, 도 7C에 도시된 것처럼, 접착층(25)는 유전체 기판(21)과 박막 도체(23) 사이의 공유면, 및 박막 도체(23)과 유전체 박막(24) 사이의 공유면에 위치된다. 박막 도체쌍(28)과 그 사이에 끼어진 유전체 박막(24) 각각은 TEM 모드 전송 선로를 구성하므로, 박막 다층 전극(22)는 다수의 TEM 모드 전송 선로를 포함한다.
박막 도체(28) 및 유전체 박막(24)의 층수에 따른, 유전체 박막(24) 각각의 막두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로를 두 개 이상 통과하여 전파되는 TEM파의 위상 속도가 실질적으로 서로 동일하게 되도록 설정된다. 또한, 박막 도체(28) 및 유전체 박막(24)의 층수에 따른, 박막 도체(28) 각각의 막두께는 다수의 TEM 모드 전송 선로의 두 개 이상의 전자기장이 서로 결합되도록 사용된 주파수에서의 표피 깊이보다 얇게 되도록 설정된다.
상술한 마이크로스트립 선로 공진기의 제조 방법을 후술한다.
(1) 유전체 기판(21)을 스퍼터링 장치(도면에 도시되지 않음)의 막형성 체임버에 넣어 둔다. 막형성 체임버의 내부를 원하는 진공 정도로 만든다. Ti 접착층(25) (도 7A)는 Ti 타겟을 증착시킴으로써 유전체 기판(21) 상에 형성된다. 이 때에, 도 7A에 도시된 것처럼, Cu 도체 박막(23)의 제 1층은 Cu 타겟을 증착시킴으로써 유전체 기판(21)을 덮은 접착층(25) 상에 형성된다.
(2) 계속해서, 접착층(25) (도 7B)는 Ti 타겟을 증착시킴으로써 도체 박막(23) 상에 형성된다.
(3) 이 때에, 도 7B에 도시된 것처럼, 유전체 박막(24) (SiO2박막)는 SiO2타겟을 증착시킴으로써 도체 박막(23)을 덮은 접착층(25) 상에 형성된다.
(4) 이 때에, 접착층(25) (도 7C)는 Ti의 타겟을 증착시킴으써 유전체 박막(24) 상에 형성된다. 이 때에, 도 7C에 도시된 것처럼, 도체 박막(23)은 유전체 기판(24)를 덮은 접착층(24) 상에 형성된다.
(5) 이 때에, 상술한 작동(2)-(4)는 도 7D에 도시된 것처럼 다섯 개의 도체 박막(23)으로 이루어진 박막 다층 전극(22a)를 형성하도록 반복된다. 그러므로, 도 7D 및 7E에 도시된 것처럼, 박막 다층 전극(22)를 형성하기 위해 포토레지스트(photoresist) (26)은 패턴되고, 박막 다층 전극(22a)는 에칭된다.
(6) 이 때에, 도 7F에 도시된 것처럼, 접지 전극(27)은 유전체 기판(21)의 하면 상에 형성되고, 따라서 도 6A에 도시된 것처럼 마이크로스트립 선로 공진기를 얻게 된다.
상기 실시예 2의 박막 다층 전극을 제조하는 방법에 사용되는 스퍼터링 장치의 작동시의 조건은 상술한 실시예 1의 조건과 동일하다.
비교 실시예로서의 접착층이 없는 마이크로스트립 선로 공진기는 상술한 방법과 유사한 방법으로 제조되었다.
표 3은 2.0GHz의 공진 주파수를 갖은 상술한 실시예 및 비교 실시예의 마이크로스트립 선로 공진기의 도체 박막의 막두께, 유전체 박막의 막두께, 접착층의 유/무, 접착층의 종류, 접착층의 막두께, 및 유전체 기판의 두께를 나타낸다.
상술한 실시예 및 비교 실시예의 마이크로스트립 선로 공진기의 박막 다층 전극의 부착 강도를 시험하기 위해, 인장 시험을 실시하였다. 즉, 부착 테이프를 박막 다층 전극(22)에 부착시킨 후에 떼어내었다. 그 결과도 또한 표 3에 나타난다. 표 3에 나타난 것처럼, 막이 박리되는 것은 접착층 없이 배열된 비교 실시예의 마이크로스트립 선로 공진기의 박막 다층 전극에서 관찰되었다. 그러나, 막이 박리되는 것이 실시예의 마이크로스트립 선로 공진기의 박막 다층 전극에서는 관찰되지 않았다.
상술한 실시예 1 및 2에서, 본 발명은 원형 TM 모드 공진기 및 마이크로스트립 선로 공진기의 박막 다층 전극에 적용된다. 본 발명에 따른 박막 다층 전극 및 이의 제조 방법은 공진기로만 제한되지 않는다. 본 발명은 또 다른 전자 부품의 박막 다층 전극 및 이의 제조 방법으로서 광범위하게 적용될 수 있다.
실시예 1 및 2에서, 접착층은 Ti 또는 Cr로 제조된다. 접착층의 재료는 상기 재료만으로제한되지 않는다. Ni 및 Ti, Cr과 Ni의 하나 이상의 이들 금속을 함유하는 합금과 같이 다양한 재료들이 사용될 수 있다.
상술한 실시예의 기술에서, 도체 박막, 접착층 및 유전체 박막은 스퍼터링에 의해 형성된다. 도체 박막, 접착층 및 유전체 박막을 형성하는 방법은 스퍼터링 방법으로만 제한되지 않는다. 오히려, 진공 증발법, CVD, 레이저 어브레이션(abrasion) 및 이온 플레이팅(plating)과 같이 다양한 박막 형성 방법이 박막 형성에 사용될 수 있다.
또한, 상술한 실시예의 기술에서, 접착층은 유전체 기판과 유전체 기판 상에 형성되는 도체 박막 사이의 공유면 및 도체 박막과 유전체 박막 사이의 공유면 모두에 위치된다. 때로는, 접착층이 모든 공유면 상에 위치될 필요는 없다. 접착층이 위치되는 공유면은 필요에 따라 결정될 수 있다.
상술한 실시예 1 및 2의 기술에서, 도체 박막의 다섯 개의 층은 유전체 박막과 교대로 적층된다. 다층된 층수는 상기 수로만 제한되는 것은 아니다. 이 층수는 다층된 층의 상술한 수보다 많게도 적게도 제조될 수 있다.
또 다른 관점으로 보면, 본 발명은 상술한 실시예로만 제한되지 않는다. 본 발명의 범위 내에서 유전체 기판의 유전체 재료, 박막 도체의 도체 재료의 종류, 접착층의 두께 등등이 다양하게 변화되고 변형되어 제조될 수 있다.
상술한 것처럼, 본 발명에 따른 박막 다층 전극에서, 높은 부착 강도를 갖은 접착층 또는 접착층들은 유전체 기판과 유전체 기판 상에 형성되는 도체 박막 사이의 공유면, 및/또는 도체 박막과 유전체 박막 사이의 공유면 중에 하나 이상의 공유면에 위치된다. 박막 다층 전극을 형성하는 연속적인 박층 사이의 부착 강도는 증가된다. 이것은 전극의 신뢰도를 강화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 박막 다층 전극이 TM 모드 공진기 또는 마이크로스트립 선로 공진기에 사용되는 RF 전자기적 결합형 박막 다층 전극이 적용되는 곳에서는, 신뢰성 있는 박막 다층 전극을 얻을 수 있게 된다. 이것은 특히 의미있는 결과를 발생시킨다.
본 발명에 따른 박막 다층 전극에서, Ti, Cr, Ni 및 하나 이상의 이들 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 한 종류 이상의 재료가 접착층의 재료로서 사용된다. 이것으로 부착 강도가 향상된다는 것이 확인된다. 그러므로, 본 발명은 보다 효과적으로 제조될 수 있다.
또한, 접착층의 두께를 20㎚ 이상으로 설정함으로써, 높고 안정된 부착 강도를 얻을 수 있게 된다. 이것으로 인해 본 발명이 보다 효과적이 된다.
박막 도체, 접착층, 유전체 박막은 제조 공정 동안 진공이 유지되는 진공하의 연속 공정에 의해 형성된다. 이것은 낮은 저항률을 갖은 박막 다층 전극이 박막 도체 및 접착층이 산화되지 않도록 제조된다는 것을 확인시켜 준다.
본 발명의 바람직한 양태를 설명하였고, 이상에서 설명된 주요 원리를 실행할 수 있는 다양한 변형은 하기 청구 범위의 범위 내에서 실행된다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설정된 청구 범위 내에 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 한 쌍의 박막 도체 및 상기 한 쌍의 박막 도체 사이에 끼워진 유전체 박막으로 각각 구성된 TEM 모드 전송 선로를 복수개 형성하기 위해 유전체 기판 상에 교대로 적층되는 복수개의 박막 도체 및 유전체 박막을 포함하고;
    상기의 유전체 박막 각각은, 상기 박막 도체 및 상기 유전체 박막의 층수에 따른 소정의 두께를 가짐으로써, 상기 복수의 TEM 모드 전송 선로 중 적어도 두 개를 통과하여 전파하는 TEM파의 위상 속도가 실질적으로 서로 동일하도록 설정되고;
    상기의 박막 도체 각각은 상기 박막 도체 및 상기 유전체 박막의 층수에 따른 소정의 막두께를 가짐으로써, 상기 복수의 TEM 모드 전송 선로 중 적어도 두 개의 전자기장이 서로 결합되도록, 상기 소정의 막두께가, 사용되는 소정의 주파수에서의 표피 깊이보다 얇게 설정되며;
    상기 적어도 하나의 박막 다층 전극은, 상기 유전체 기판 및 상기 박막 도체 사이의 공유면과, 상기 박막 도체와 상기 유전체 박막 사이의 공유면 중 하나 또는 그 이상의 공유면에서 높은 부착 강도를 갖는 적어도 하나의 접착층을 더 포함하며;
    상기 접착층이 Ti, Cr, Ni 및 적어도 하나의 이들 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 한 적어도 하나의 재료로 제조됨을 특징으로 하는 고주파 전자기장 결합형의 박막 다층 전극.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 접착층의 두께가 약 20㎚ 이상임을 특징으로 하는 박막 다층 전극.
  3. 한 쌍의 박막 도체 및 상기 한 쌍의 박막 도체 사이에 끼워진 유전체 박막으로 각각 구성된 TEM 모드 전송 선로를 복수개 형성하기 위해 유전체 기판 상에 교대로 적층되는 복수개의 박막 도체 및 유전체 박막을 포함하고;
    상기 적어도 하나의 박막 다층 전극은, 상기 유전체 기판 및 상기 박막 도체 사이의 공유면과, 상기 박막 도체와 상기 유전체 박막 사이의 공유면 중 하나 또는 그 이상의 공유면에서 높은 부착 강도를 갖는 적어도 하나의 접착층을 더 포함하며;
    상기 접착층의 두께가 약 20㎚ 이상임을 특징으로 하는 고주파 전자기장 결합형 박막 다층 전극.
  4. 한 쌍의 박막 도체 및 상기 한 쌍의 박막 도체 사이에 끼워진 유전체 박막으로 각각 구성된 TEM 모드 전송 선로를 복수개 형성하기 위해 유전체 기판 상에 교대로 적층되는 복수개의 박막 도체 및 유전체 박막을 포함하고;
    상기의 유전체 박막 각각은, 상기 박막 도체 및 상기 유전체 박막의 층수에 따른 소정의 두께를 가짐으로써, 상기 복수의 TEM 모드 전송 선로 중 적어도 두 개를 통과하여 전파하는 TEM파의 위상 속도가 실질적으로 서로 동일하도록 설정되고;
    상기의 박막 도체 각각은 상기 박막 도체 및 상기 유전체 박막의 층수에 따른 소정의 막두께를 가짐으로써, 상기 복수의 TEM 모드 전송 선로 중 적어도 두 개의 전자기장이 서로 결합되도록, 상기 소정의 막두께가, 사용되는 소정의 주파수에서의 표피 깊이보다 얇게 설정되며;
    상기 적어도 하나의 박막 다층 전극은, 상기 유전체 기판 및 상기 박막 도체 사이의 공유면과, 상기 박막 도체와 상기 유전체 박막 사이의 공유면 중 하나 또는 그 이상의 공유면에서 높은 부착 강도를 갖는 적어도 하나의 접착층을 더 포함하며;
    상기 접착층의 두께가 약 20㎚ 이상임을 특징으로 하는 고주파 전자기장 결합형 박막 다층 전극.
  5. 한 쌍의 박막 도체 및 상기 한 쌍의 박막 도체 사이에 끼워진 유전체 박막으로 각각 구성된 TEM 모드 전송 선로를 복수개 형성하기 위해 유전체 기판 상에 교대로 적층되는 복수개의 박막 도체 및 유전체 박막을 포함하고;
    상기 적어도 하나의 박막 다층 전극은, 상기 유전체 기판 및 상기 박막 도체 사이의 공유면과, 상기 박막 도체와 상기 유전체 박막 사이의 공유면 중 하나 또는 그 이상의 공유면에서 높은 부착 강도를 갖는 적어도 하나의 접착층을 더 포함하며;
    상기 접착층이 Ti, Cr, Ni 및 적어도 하나의 이들 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 한 적어도 하나의 재료로 제조됨을 특징으로 하는 고주파 전자기장 결합형의 박막 다층 전극.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 접착층의 두께가 약 20㎚ 이상임을 특징으로 하는 박막 다층 전극.
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