KR100402380B1 - 표면탄성파 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형화된 표면탄성파 필터에 관한 것으로써, 특히 외부 전기적 신호를 입력받아 기계적 신호로 변환하는 입력단과, 상기 입력단에서 변환된 기계적 신호를 전기적 신호로 변환하는 제1 IDT부로 이루어진 제1 칩이 상기 제1 IDT부의 전기적 신호를 기계적 신호로 변환하는 제2 IDT부와, 상기 제2 IDT의 변환된 신호를 전기적 신호로 변환하여 외부로 출력하는 출력단으로 이루어지고 상기 표면탄성파 필터의 내부 회로를 보호하면서 내부에서 발생된 열을 방열하고 외부 접속 기능을 수행하는 패키지로 패턴이 형성된 표면이 향하도록 상기 패키지에 플립 칩 방식으로 본딩된 제2 칩의 상부에 패턴이 형성된 표면이 상측을 향하도록 위치되고, 상기 패키지와 와이어를 통해 연결되는 노멀방법으로 본딩되어 형성됨에 따라 상기 표면탄성파 필터의 소형화가 가능한 동시에 그 성능이 개선되도록 하는 효과를 제공한다.

Description

표면탄성파 필터{Surface Acoustic Wave Filter}

본 발명은 표면탄성파 필터에 관한 것으로서, 특히 한 칩에 실장되어 상기 표면탄성파 필터를 이루는 소자를 두 칩에 나누어 실장함으로써 소형화가 가능한 동시에 그 성능이 개선되도록 하는 표면탄성파 필터에 관한 것이다.

일반적으로, 표면탄성파는 기판의 표면을 따라 전달되는 파동의 상태를 나타내는 것으로 깊이 방향으로 급격히 감쇠되는 특징을 지닌다. 표면탄성파 필터는 이러한 특징을 주파수 선택기능 소자로 응용한 것이다.

즉, 상기 표면탄성파 소자는 절연성이 큰 기판에 금속 전극을 형성해 압전을 걸면 일시적으로 기판 표면이 뒤틀리는데, 이 작용을 이용해 물리적인 파를 일으키게 된다. 상기 표면탄성파 소자 표면을 전달하는 물결 속도가 전자파보다 느리기 때문에 일시적으로 전기 신호를 지연시키거나 특정 주파수 신호만을 통과시키는 필터로 이용된다.

상기 표면탄성파 필터는 반도체 디바이스 또는 기능을 보호하는 세라믹스 용기로, 유해한 환경으로부터 내부 회로를 보호하고, 내부에서 발생된 열을 방열하여 외부에 접속하는 수단을 제공하는 패키지(package) 형태로 형성되어 있다.

이렇게 형성된 표면탄성파 필터 패키지는 표면실장 생산기술(Surface Mounted Technology, 이하 SMT라고 함)로 형성되어 CDMA 방식의 셀룰러 전화나 무선 랜(LAN), 영상기기 등 넓은 대역전송을 필요로 하는 기기에 적절하게 사용된다.

예를 들면, PCS와 같은 이동통신 부품이나 CDMA에서 중간 주파수 필터 과정에서 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적 신호로 변환시키는 인터디지털 트랜스듀서(Interdigital Transducer, 이하 IDT라고 함)가 입ㆍ출력단에 각각 설치되어 있어 입력단에서 압전 물체에 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적 신호로 변환하고, 다시 출력단에서는 이를 전기적 신호로 변환 출력하게 됨으로써, 원하는 주파수 대역은 통과시키고 나머지 주파수 대역은 저지시키게 된다.

종래의 표면탄성파 필터는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 내부 소자를 보호하고 상기 내부 소자에서 발생한 열을 방열하는 패키지(1)에 와이어를 이용하여 접속 본딩된 입력단(2)과 출력단(3)으로 구성되는데, 상기 입력단(2)에서 입력된 전기적 신호를 기계적 신호로 변환하고 상기 출력단(3)에서 전기적 신호를 기계적 신호로 변환하며, 상기 입력단(2)와 출력단(3) 사이의 그래이팅(Grating)부(4)는 기계적 신호 이외의 불필요한 성분을 제거한다.

즉, 현재 CDMA 용 IF 필터로 사용되는 대부분의 표면탄성파 필터는 상기와 같이 노멀타입(Normal Type; Transversal Type) 중 SPUDT(Single Phase Unidrectional Transducer) 방식으로 설계되고 있다.

그러나 상기와 같이 표면탄성파 필터를 설계 시 필터의 성능과 크기가 비례하기 때문에 필터와 상기 필터를 사용한 통신기기를 소형화하기가 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 소형화에 따른 대역외 감쇠 특성을 개선시켜 소형으로 제작 가능한 표면탄성파 필터를 제공하는데 있다.

도 1은 종래에 의한 표면탄성파 필터의 내부 블록이 도시된 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 표면탄성파 필터 제1 실시예의 제1,2 칩 내부 블록이 도시된 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 표면탄성파 필터 제1 실시예의 측면이 도시된 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 표면탄성파 제2 실시예의 제1,2 칩 내부 블록이 도시된 블록도,

도 5는 본 발명에 따른 표면탄성파 필터 제1 실시예의 제조방법이 나열된 순서도,

도 6은 본 발명에 따른 표면탄성파 필터 제2 실시예의 필터링 특성이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10, 20 : 패키지 11, 15 : 제1 실시예의 제1,2 칩

21, 25 : 제2 실시예의 제1,2 칩

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 제1 표면탄성파 필터의 특징에 따르면, 외부 전기적 신호를 입력받아 기계적 신호로 변환하는 입력단과, 상기 입력단에서 변환된 기계적 신호를 전기적 신호로 변환하는 제1 IDT부로 이루어진 제1 칩이 상기 제1 IDT부의 전기적 신호를 기계적 신호로 변환하는 제2 IDT부와, 상기 제2 IDT의 변환된 신호를 전기적 신호로 변환하여 외부로 출력하는 출력단으로 이루어지고 상기 표면탄성파 필터의 내부 회로를 보호하면서 내부에서 발생된 열을 방열하고 외부 접속 기능을 수행하는 패키지로 패턴이 형성된 표면이 향하도록 상기 패키지에 플립 칩 방식으로 본딩된 제2 칩의 상부에 패턴이 형성된 표면이 상측을 향하도록 위치되고, 상기 패키지와 와이어를 통해 연결되는 노멀방법으로 본딩되어 형성되어 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 제1 표면탄성파 필터 제조방법의 특징에 따르면 상기 본 발명에 따른 제1 표면탄성파 필터에서 노멀방법으로 형성된 상기 제2 칩을 플립 칩(Flip-chip) 방식으로 상기 패키지에 본딩하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 패키지에 본딩된 상기 제2 칩의 제2 IDT부와 상기 상기 출력단이 상기 패키지를 통해 각각 상기 제1 칩의 제1 IDT부와 입력단과 전기적으로 연결되도록 상기 제2 칩상부에 상기 제1 칩을 노멀방법으로 본딩하는 제2 단계로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.본 발명에 의한 표면탄성파 필터의 제1 실시예는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 외부로부터 표면탄성파의 소자를 보호하는 패키지(10)와, 상기 패키지(10)에 플립 칩 방식으로 본딩된 제2 칩(15)과, 상기 제2 칩(15)의 상부에 위치되고 상기 패키지(10)와 와이어를 통해 연결되는 노멀방법으로 본딩된 제1 칩(11)으로 구성된다.

여기서, 상기 플립 칩 방식은 상기 제2 칩(15)과 패키지(10) 사이에 납, 금 등으로 이루어진 볼(Ball)를 형성하여 상기 제2 칩(15)과 패키지(10)를 접합시키는 동시에 상기 패캐지(10)에 형성된 신호선과 상기 제2 칩(15)이 연결되도록 하는 방식이고, 상기 노멀방법은 상기 제1 칩(11)이 상기 패캐지(10)와 와이어를 통해 접합되는 동시에 상기 패키지(10)에 형성된 신호선과 상기 제1 칩(11)이 연결되도록 하는 방식이다.

특히, 상기 제1 칩(11)은 외부로부터 입력받은 전기적 신호를 파동을 가지는 기계적 신호롤 변환하는 입력단(12)과, 상기 입력단(12)에서 변환된 기계적 신호를 전기적 신호로 변환하는 제1 IDT부(13)와, 상기 입력단(12) 및 상기 제1 IDT부(13) 사이에서 상기 입력단(12)이 상기 제1 IDT부(13)로 출력하는 신호 중 불필요한 성분을 제거하는 그래이팅(Grating)부(14)로 이루어진다.

또한, 상기 제2 칩(15)은 상기 제1 IDT부(13)에서 변환된 전기적 신호를 다시 기계적 신호로 변환하는 제2 IDT부(16)와, 상기 제2 IDT부(16)에서 변환된 신호를 외부로 출력하는 출력단(17)과, 상기 제2 IDT부(16) 및 상기 출력단(17) 사이에 위치하여 상기 제2 IDT부(16)에서 상기 출력단(17)으로 출력하는 신호 중 불필요한 성분을 제거하는 그래이팅부(18)로 이루어진다.

그 외에, 상기 제1IDT부(13)와 상기 제2 IDT부(16)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 동일한 형태의 패턴으로 구현되는데, 상기 제1 IDT부(13)와 상기 제2IDT부(16)의 가로길이(b)는 상기 입력단(12)과 출력단(17)의 가로길이(a)에 비하여 매우 작음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 표면탄성파 필터 제1 실시예의 측면은 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 표면탄성파 필터의 내부 회로를 보호하면서 내부에서 발생된 열을 방열하고 외부 접속 기능을 수행하는 패키지(10)에 패턴이 형성된 면이 향하도록 상기 패캐지(10)에 플립 칩 방식으로 본딩된 제2 칩(15)과, 상기 제2 칩(15)의 상부에 패턴이 형성된 면이 상측을 향하도록 접착제를 통해 접착되어 위치되고, 상기 패키지(10)와 와이어를 통해 연결되는 노멀방법으로 본딩된 제1 칩(11)로 이루어지고, 상기 제1 칩(11)이 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 제1 칩(11)의 입력단(12)과 제1 IDT부(13)는 상기 패키지(10)에 연결된다.

따라서, 상기 제1 칩(11)의 입력단(12)과 제1 IDT부(13)는 상기 패키지(10)를 통해 상기 제2 칩(15)의 출력단(17)과 제2 IDT부(16)와 전기적으로 연결되며 이와 상이하게 보통 일반적으로 표면탄성파 필터의 입력단과 출력단은 파동 에너지를 가지는 기계적 신호를 통해 연결된다.

또한, 본 발명에 따른 표면탄성파 필터의 제2 실시예에 따르면 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2 칩(21,25)은 외부로부터 신호가 입력된 신호를 기계적 신호를 변환하는 입력단(22,26)과, 상기 입력단(22,26)에서 변환된 신호 중 불필요한 성분을 제거하는 그래이팅부(24,28)와; 상기 그래이팅부(24,28)를 통해 불필요한 성분이 제거된 신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하여 상기 외부 입력 신호가 필터링되도록 하는 출력단(23,27)으로 구성된다.

여기서, 상기 제1,2 칩(21,25)의 입력단(22,26)과 출력단(23,27)은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 그 패턴이 각각 상이하게 형성되고 상기 제1,2 칩(21,25)으로 이루어진 제1,2 필터가 상하로 노멀방법으로 본딩됨에 따라 상기 제1,2 필터가 이루는 필터의 대역외 감쇠특성이 개선되도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 표면탄성파 필터 제조방법을 도 5를 참고로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1 단계에서 제2 칩의 패턴이 형성된 표면이 상기 표면탄성파의 패키지를 향하도록 상기 제2 칩이 상기 패키지에 플립 칩 방식으로 본딩된다. (S1)

제2 단계에서는 제1 칩의 패턴이 형성된 표면이 위를 향하도록 상기 제1 칩이 상기 패키지에 본딩된 제2 칩 상부에 본딩된다. (S2)

이때, 상기 제1 실시예에서는 기존의 입력단과 출력단이 함께 설계된 한 칩의 길이가 소형화되도록 입력단과 출력단을 분리하여 IDT부와 각각 원칩(One-Chip)화 함으로써 이를 이용한 표면탄성파 필터의 크기가 소형화되도록 한다. 특히, 본 발명에 따라 제작된 표면탄성파 필터의 제1 실시예는 그 크기가 비록 소형화되었어도 입력단과 출력단이 분리되어 상하로 본딩되어 연결됨에 따라, 기존 표면탄성파 필터에 비하여 입력단과 출력단의 길이가 감소하지 않으므로 그 필터링 특성이 기존의 소형화된 표면탄성파 필터에 비하여 향상된다.

그리고 상기 제2 실시예에서는 저손실 광대역 노멀타입의 칩이 각각 상하로 본딩되어 설계 제조됨에 따라 본 발명에 따른 표면탄성파 필터는 그 입력손실은 증가하지만 기존의 노멀타입의 칩을 사용한 표면탄성파 필터에 비해 대역외 감쇠도 성능이 개선되며, 기존의 표면탄성파 필터가 그 성능이 크기에 비례하기 때문에 소형화된 통신기기 제작에 문제점이 발생하는 것이 해결된다. 즉, 기존의 소형화된 표면탄성파 필터의 특성은 도 6의 그래프에 도시된 점선과 같지만, 본 발명에 따른 표면탄성파 필터의 경우 제1,2 칩이 상하로 본딩됨에 따라 최종적으로 그 필터링 특성이 도 6의 그래프에 도시된 실선과 같이 나타나므로 기존의 소형화된 표면탄성파 필터의 문제점을 해결한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 표면탄성파 필터와 그 제조방법은 종래 한 칩으로 구현되는 표면탄성파 필터를 전기적으로 연결되는 제1,2 칩으로 나눠 상기 제1,2 칩을 노멀방법을 통해 본딩하여 상기 표면탄성파 필터의 패키지에 본딩함으로써 기존의 표면탄성파 필터의 크기가 소형화되는 동시에 상기 필터의 소형화에 따른 대역외 감쇠 성능이 개선되도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 입력단의 압전 물체에 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적 신호로 변환한 후 출력단에서 이를 다시 전기적 신호로 변환 출력함으로써 특정 주파수 대역은 통과시키고 그 외의 주파수 대역은 저지시키는 표면탄성파 필터에 있어서,

   외부 전기적 신호를 입력받아 기계적 신호로 변환하는 입력단과, 상기 입력단에서 변환된 기계적 신호를 전기적 신호로 변환하는 제1 IDT부로 이루어진 제1 칩이 상기 제1 IDT부의 전기적 신호를 기계적 신호로 변환하는 제2 IDT부와, 상기 제2 IDT의 변환된 신호를 전기적 신호로 변환하여 외부로 출력하는 출력단으로 이루어지고 상기 표면탄성파 필터의 내부 회로를 보호하면서 내부에서 발생된 열을 방열하고 외부 접속 기능을 수행하는 패키지로 패턴이 형성된 표면이 향하도록 상기 패키지에 플립 칩 방식으로 본딩된 제2 칩의 상부에 패턴이 형성된 표면이 상측을 향하도록 위치되고, 상기 패키지와 와이어를 통해 연결되는 노멀방법으로 본딩되어 형성된 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 표면탄성파 필터의 제1,2 칩은 각각 상기 입력단과 상기 제1 IDT부 및 상기 제2 IDT부와 상기 출력단 사이에 위치하여 상기 입력단에서 상기 제1 IDT부로 전달되는 신호와 상기 제2 IDT부에서 상기 출력단으로 출력하는 신호 중 불필요한 성분을 제거하는 그래이팅(Grating)부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는표면탄성파 필터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 IDT부와 상기 제2 IDT부는 동일한 패턴으로 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 칩의 입력단과 제1 IDT부는 상기 제2 칩의 출력단과 제2 IDT부와 상기 패키지를 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필타.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 칩과 상기 제2 칩은 외부로부터 신호가 입력된 신호를 기계적 신호로 변환하는 입력단과, 상기 입력단에서 변환된 신호 중 불필요한 성분을 제거하는 그래이팅부와; 상기 그래이팅부를 통해 불필요한 성분이 제거된 신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하여 상기 외부 입력 신호가 필터링되도록 하는 출력단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제1,2 칩의 입력단과 출력단은 그 패턴이 각각 상이하게 형성되고 상기 제1,2 칩으로 이루어진 제1,2 필터가 상하로 노멀방법으로 본딩됨에 따라 상기제1,2 필터가 이루는 필터의 대역외 감쇠특성이 개선되도록 구성된 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터.