KR100464005B1 - 마이크로파 소자 제조방법 - Google Patents

마이크로파 소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로파 소자 제조방법에 관한 것으로, 종래 마이크로파 소자 제조방법은 석영기판의 상부에 금속을 증착하고, 그 증착된 금속을 X-ray를 이용하여 직접 패터닝하여 원하는 패턴의 소자를 형성함으로써, 그 X-ray 패터닝의 한계에 의해 일정한 두께 이상의 소자패턴을 형성할 수 없게 되어, 그 사용대역이 좁아지는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 석영기판의 상부에 시드(seed) 금속층을 증착하는 단계와; 상기 석영기판의 저면에 금속을 증착하여 접지전극을 형성하는 단계와; 상기 시드 금속층의 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 시드 금속층의 상부일부를 노출시키는 단계와; 전기도금법을 사용하여 상기 노출된 시드 금속층의 상부에 금속층을 성장시켜 마이크로 스트립 선로 등의 구성요소 패턴을 형성하는 단계와; 상기 잔존하는 포토레지스트 패턴과 그 하부의 시드 금속층을 제거하는 단계로 구성되어, 보다 두꺼운 마이크로 스트립선로를 포토레지스트 패터닝 및 포토레지스트를 도금 마스크로 사용하는 전기도금법으로 형성함으로써, 보다 두께가 두꺼운 마이크로 스트립선로를 획득하여 그 측면 커플링 양을 증대시켜, 보다 우수한 특성의 마이크로파 소자를 제조할 수 있는 효과와 아울러 저가의 공정을 사용함으로써 제조비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

마이크로파 소자 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR MICRO-WAVE DEVICE}
본 발명은 마이크로파 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 금속도금법을 이용하여 각 소자 패턴의 두께를 증가시켜 커플링 효과를 향상시킴으로써, 마이크로파 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 마이크로파 소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로파 통신시스템을 구현하기 위한 마이크로파 소자는 그 구조 및 응용분야의 특성상 초소형, 고성능 및 저가격화의 조건을 만족해야 한다.
그 마이크로파 소자의 예로는 이동통신 및 위성통신용 통신시스템에 사용되는 핵심 부품인 듀플렉서/멀티플렉서 또는 혼합기를 구성하는 랑게 커플러와, 지정된 주파수만을 선택하는 대역통과 필터를 들 수 있다.
상기 커플러(coupler)는 하나의 마이크로파 신호를 다수로 분해하거나, 다수의 마이크로파 신호를 하나로 결합하는 수동소자이다.
이와 같은 커플러는 단일간 커플러(single-section coupler), 사각형 구조 또는 원형 구조를 나타내는 분기선 커플러인 90도 하이브리드 커플러와, 랑게 커플러(Lange coupler) 등의 종류가 있다.
이러한 종류의 커플러는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)에 이용하기 위해서는 마이크로스트립선, 스트립선의 구조와 단일평면 구조인 슬롯라인(slot line), CPW(Coplanar Waveguide) 구조를 가져야만 한다.
또한, 상기 예로든 대역통과 필터 또한 상기 커플러와 동일한 요건을 만족해야 한다.
이와 같은 박막형 구조를 가지는 마이크로파 소자들은 박막의 증착과 엑스레이(X-ray)를 이용하는 패턴 형성공정을 통해 제작되었으며, 이와 같은 종래 마이크로파 소자 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도1은 랑게 커플러의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 석영기판(1)과, 상기 석영기판(1)의 상부면의 각 면으로 부터 중앙측으로 위치하는 제1 내지 제4포트(2~5)와; 상기 제1 내지 제4포트(2~5)의 일면으로 부터 석영기판(1)의 중앙부로 연장되어 위치하며, 각각 상호 평행한 형상을 나타내고, 상기 석영기판(1)의 마주하는 면에 위치하는 포트로부터 연장되는 영역간에 와이어본딩(6)에 의해 연결되어지는 복수의 마이크로 스트립선로(7)와; 상기 석영기판(1)의 저면에 위치하는 접지전극(8)으로 구성된다.
이와 같은 랑게 커플러를 제조하는 종래 마이크로파 소자 제조방법은 석영기판(1)의 상부에 구리박막을 증착한 후, 그 구리박막을 X-ray를 사용하여 패터닝함으로써 상기 제1 내지 제4포트(2~5)와, 마이크로 스트립선로(7) 패턴을 형성한다.
그 다음, 상기 패턴이 형성된 제1,제3포트(2,4)의 마이크로 스트립선로(7)를 선택적으로 연결하고 제2,제4포트(3,5)의 마이크로 스트립선로(7)를 선택적으로 연결하는 와이어본딩(6)을 형성한다.
그 다음, 상기 석영기판(1)의 저면에 금속을 증착하여 접지전극(8)을 형성한다.
이와 같이 종래 랑게 커플러 제조방법은 고가의 X-ray를 사용하여, 제조비용이 증가함과 아울러 그 패턴 형성의 한계에 의해 구리박막을 수십㎛이내의 두께로 증착하여, 형성되는 마이크로 스트립선로(7)의 두께가 상대적으로 얇게 된다.
상기 마이크로 스트립선로(7)의 역할은 인접한 구조간의 커플링을 유발시켜 원하는 특성의 신호출력을 얻어내는 것이나, 상기 박막의 두께가 얇음에 의해 그 대역폭은 9~10%의 수준으로 유지된다.
이는 좁은 밴드폭, 낮은 전력 조절 능력(low power handling capability)의 원인이 되며, 높은 삽입손실을 나타낸다.
또한, 도2는 마이크로파 소자인 대역통과필터의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 석영기판(21)과, 그 석영기판(21)의 마주하는 두 모서리로 부터 석영기판(21)의 중앙측으로 상호 대칭되지 않는 위치에 위치하는 전극부(22,23)와, 상기 전극부(22, 23)의 사이 영역에서 상호 소정거리 이격되며, 일부가 중첩되어지는 복수의 마이크로 스트립 선로(24)와, 상기 석영기판(21)의 저면에 위치하는 접지전극(25)으로 구성된다.
이때, 상기 복수의 마이크로 스트립 선로(24)는 각각에 대하여 커플링을 통한 공진이 일어나며, 그 마이크로 스트립 선로(24)가 이루는 단수 만큼의 공진기를 구비하는 것과 동일한 효과를 나타내며, 이에 의해 대역통과필터를 이루게 된다.
이와 같은 대역통과필터를 제조하는 종래 마이크로파 소자 제조방법은 석영기판(1) 상에 구리 등의 금속을 증착하고, X-ray를 이용하여 그 금속의 패턴을 형성함으로써, 상기 설명한 바와 같이 전극부(22,23)와 마이크로 스트립선로(24) 패턴을 형성한다.
그 다음, 상기 석영기판(1)의 저면에 금속을 증착하여 접지전극(25)을 형성한다.
이와 같은 제조방법으로 제조되는 종래 대역통과필터는 X-ray를 이용함으로써, 그 제조비용이 증가함과 아울러 공정상 상기 마이크로 스트립 선로(24)의 두께를 수십㎛이내로 제작해야 함으로써, 그 마이크로 스트립 선로(24)의 측면에서 일어나는 커플링량이 상대적으로 작게 된다.
이에 의해 대역통과필터의 대역폭은 상대적으로 작게 되며, 삽입손실이 증가하게 된다.
상기한 바와 같이 종래 마이크로파 소자 제조방법은 석영기판의 상부에 금속을 증착하고, 그 증착된 금속을 X-ray를 이용하여 직접 패터닝하여 원하는 패턴의 소자를 형성함으로써, 고가의 X-ray 사용에 의해 제조비용이 증가함과 아울러 그 X-ray 패터닝의 한계에 의해 일정한 두께 이상의 소자패턴을 형성할 수 없게 되어, 각 소자의 마이크로 스트립 선로의 측면 면적이 상대적으로 작아 커플링량이 작아 그 사용대역이 좁아지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 간단한 제조공정을 통해 두꺼운 소자패턴을 형성하여 커플링을 최대화 할 수 있는 마이크로파 소자 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 마이크로파 소자의 일실시예인 랑게 커플러의 사시도.
도2는 마이크로파 소자의 다른 실시예인 대역통과필터의 사시도.
도3a 내지 도3d는 본 발명 마이크로파 소자의 제조공정 수순단면도.
도4는 마이크로파 소자의 다른 실시예인 코플라나 웨이브가이드를 가지는 랑게 커플러의 사시도.
도5a 내지 도5e는 본 발명 마이크로파 소자의 일실시예인 랑게 커플러의 제조공정 수순단면도.
도6은 본 발명에 의해 제조된 랑게 커플러의 대역폭을 보인 그래프도.
도7은 상기 코플라나 웨이브 가이드를 가지는 본 발명에 의한 랑게 커플러의 대역폭을 보인 그래프도.
도8은 본 발명의 다른 실시예인 코플라나 웨이브 가이드를 가지는 대역통과필터의 사시도.
도9와 도10은 K밴드 대역통과필터와 Ka밴드 대역통과필터의 시뮬레이션 결과도.
도11 및 도12는 본 발명에 의해 제조된 K밴드 대역통과필터와 Ka밴드 대역통과필터의 측정 결과도.
도13은 5단 대역통과필터의 프로토타입 표.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
31:석영기판 32:시드 금속층
33:금속층
상기와 같은 목적은 석영기판의 상부에 시드(seed) 금속층을 증착하는 단계와; 상기 석영기판의 저면에 금속을 증착하여 접지전극을 형성하는 단계와; 상기 시드 금속층의 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 시드 금속층의 상부일부를 노출시키는 단계와; 전기도금법을 사용하여 상기 노출된 시드 금속층의 상부에 금속층을 성장시켜 마이크로 스트립 선로 등의 구성요소 패턴을 형성하는 단계와; 상기 잔존하는 포토레지스트 패턴과 그 하부의 시드 금속층을 제거하는 단계의 제조공정을 통해 마이크로파 소자패턴의 두께를 보다 두껍게 형성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 제조방법을 통해 제조할 수 있는 소자는 도1에 도시한 랑게 커플러와 도2에 도시한 대역통과 필터 외에 다른 마이크로파 소자의 제조에도 적용할 수 있으며, 아래에 설명하는 랑게 커플러 및 대역통과 필터에 모두 적용할 수 있음을 밝힌다.
도3a 내지 도3d는 본 발명 마이크로파 소자 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 석영기판(31)의 상부에 시드 금속층(32)을 형성하고, 석영기판(31)의 저면에 접지전극(34)을 형성하는 단계(도3a)와, 상기 시드 금속층(32)의 상부에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 시드 금속층(32)의 상부일부를 노출시키는 패턴을 형성하는 단계(도3b)와, 전기도금법을 이용하여 상기 노출된 시드 금속층(32) 상에 금속층(33)을 성장시켜 원하는 마이크로파 소자 패턴을 형성하는 단계(도3c)와; 상기 포토레지스트(PR) 패턴과 그 하부의 시드 금속층(32)을 순차적으로 제거하는 단계(도3d)를 포함하여 이루어진다.
이하, 상기와 같은 본 발명 마이크로파 소자의 제조공정을 좀 더 상세히 설명한다.
먼저, 도3a에 도시한 바와 같이 석영기판(31)의 상부전면에 시드 금속층(32)을 증착한다. 이때 시드 금속층(32)은 Ti, Cu, Ti를 순차적으로 증착하여 형성한다.
그 다음, 상기 시드 금속층(32)이 형성된 석영기판(31)의 저면에 Au를 증착하여 접지전극(34)을 형성한다.
그 다음, 도3b에 도시한 바와 같이 상기 형성된 시드 금속층(32)의 상부에 스핀 코터(SPIN-COATER)를 사용하여 포토레지스트(PR)를 형성한다.
상기 포토레지스트(PR)는 SU-8 EPOXY RESIN을 사용한다.
그 다음, 네가티브(NEGATIVE) 마스크를 사용하여, 상기 포토레지스트(PR)의 일부를 선택적으로 노광시키고, 그 노광된 포토레지스트(PR)를 현상하여 상기 형성한 시드 금속층(32)의 일부를 노출시키는 패턴을 형성한다.
그 다음, 도3c에 도시한 바와 같이 상기 노출된 시드 금속층(32)의 상부측에 Cu를 전기도금법으로 성장시킨다.
이때, 전기도금법으로 성장되는 금속층(33)은 상기 포토레지스트(PR) 패턴 보다 두껍지 않게 형성하며, 그 금속층(33)의 형상은 마이크로파 소자의 각부분의 형상과 일치하도록 성장시킨다.
상기 금속층(33)의 두께는 수백 ㎛의 두께가 되도록 성장시킨다.
상기 금속층(33)은 랑게 커플러를 제조하는 경우 도1에 도시한 바와 같이 각 포트와 마이크로 스트립 선로를 포함하는 구조로 형성하며, 대역통과필터를 제조할때는 도2에 도시한 바와 같이 두 전극과 그 사이에 위치하는 마이크로 스트립 선로를 포함하는 구조로 형성한다.
상기 랑게 커플러를 제조할때 사용하는 석영기판(1)은 그 면적이 8.27mm×6.47mm인 기판을 사용하며, 유전상수는 3.78인 것을 사용한다.
그 다음, 도3d에 도시한 바와 같이 상기 금속층(33)을 형성한 후, 상기 잔존하는 포토레지스트(PR) 패턴을 모두 제거한다.
그 다음, 상기 포토레지스트(PR) 패턴의 제거로 나타나는 하부측의 시드 금속층(32)을 습식식각법으로 제거하여 랑게 커플러 또는 대역통과필터와 같은 마이크로파 소자를 제조한다.
상기와 같이 본 발명은 종래의 X-ray 패터닝법으로는 형성하지 못하는 상대적으로 두꺼운 두께의 마이크로 스트립 선로를 형성함으로써, 그 마이크로 스트립 선로의 측면면적을 증가시켜, 커플링양을 증가시킬 수 있게 된다.
이와 같이 금속층(33)을 형성한 후, 랑게 커플러의 경우 마이크로 스트립 선로간에 선택적인 연결이 필요하므로, 와이어 본딩법으로 연결배선을 형성한다.
상기와 같은 본 발명 마이크로파 소자 제조방법을 사용하여 제조할 수 있는 마이크로파 소자의 다른 실시예 및 그 특성들을 좀 더 상세히 설명한다.
도4는 코플라나 웨이브 가이드(COPLANAR WAVEGUIDE)를 가지는 랑게 커플러의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 석영기판(41)과, 상기 석영기판(41)의 상부면의 각 면으로 부터 중앙측으로 위치하는 제1 내지 제4포트(42~45)와; 상기 제1 내지 제4포트(42~45)의 일면으로 부터 석영기판(41)의 중앙부로 연장되어 위치하며, 각각 상호 평행한 형상을 나타내고, 상기 석영기판(41)의 마주하는 면에 위치하는 포트로부터 연장되는 영역간에 와이어본딩(46)에 의해 연결되어지는 복수의 마이크로 스트립선로(47)와; 상기 석영기판(41)의 상부주변부에 위치함과 아울러 상기 제1 내지 제4포트(42~45)와는 소정거리 이격되는 코플라나 웨이브 가이드(49)와; 상기 석영기판(41)의 저면에 위치하는 접지전극(48)으로 구성된다.
상기 코플라나 웨이브 가이드를 가지는 랑게 커플러를 제조하는 방법은 상기 도3a 내지 도3d를 참조하여 설명한 바와 같은 수순을 따른다.
또한, 랑게 커플러는 마이크로 스트립선로(47)를 선택적으로 연결하는 와이어본딩(46)을 형성해야 하며, 이는 일반적인 반도체 공정에서의 와이어본딩 공정을 사용할 수 있다.
상기 와이어본딩(46)을 형성하는 다른 실시예를 가지는 본 발명 마이크로파 소자 제조방법의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도5a 내지 도5e는 본 발명 마이크로파 소자의 일실시예인 랑게 커플러의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 석영기판(31)의 상부에 시드 금속층(32)을 형성하고, 석영기판(31)의 저면에 접지전극(34)을 형성하는 단계(도5a)와, 상기 시드 금속층(32)의 상부에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 시드 금속층(32)의 상부일부를 노출시키는 패턴을 형성하는 단계(도5b)와, 전기도금법을 이용하여 상기 노출된 시드 금속층(32) 상에 금속층(33)을 성장시켜 원하는 마이크로파 소자 패턴을 형성하는 단계(도5c)와; 상기 구조의 상부전면에 포토레지스트(PR1)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 금속층(33)의 일부영역을 선택적으로 노출시키는 패턴을 형성하고, 그 상부에 금속을 증착하고, 패터닝하여 와이어본딩(36)을 형성하는 단계(도5d)와; 상기 포토레지스트(PR,PR1) 패턴을 모두 제거하고, 드러나는 시드 금속층(32)을 순차적으로 제거하는 단계(도5e)로 구성된다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 다른 실시예를 좀 더 상세히 설명한다.
먼저, 도5a에 도시한 바와 같이 석영기판(31)의 상부전면에 Ti, Cu, Ti를 순차적으로 증착하여 시드 금속층(32)을 형성한다.
그 다음, 상기 시드 금속층(32)이 형성된 석영기판(31)의 저면에 Au를 증착하여 접지전극(34)을 형성한다.
그 다음, 도5b에 도시한 바와 같이 상기 형성된 시드 금속층(32)의 상부에 스핀 코터(SPIN-COATER)를 사용하여 포토레지스트(PR)를 코팅한다.
그 다음, 상기 포토레지스트(PR)의 일부를 선택적으로 노광시키고, 그 노광된 포토레지스트(PR)를 현상하여 상기 형성한 시드 금속층(32)의 일부를 노출시키는 패턴을 형성한다.
그 다음, 도5c에 도시한 바와 같이 상기 노출된 시드 금속층(32)의 상부측에 Cu를 전기도금법으로 성장시켜 금속층(33)을 형성한다. 이때 금속층(33)은 상기 도4에서 보여지는 제1 내지 제4포트(42~45)와 마이크로 스트립 선로(47)가 된다.
상기 금속층(33)의 두께는 수백 ㎛의 두께가 되도록 성장시킨다.
그 다음, 도5d에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 포토레지스트(PR1)를 도포하고, 그 포토레지스트(PR1)를 노광 및 현상하여 상기 금속층(33)의 일부를 선택적으로 노출시키는 패턴을 형성한다.
그 다음, 상기 구조의 상부전면에 금속을 증착하고, 패터닝하여 상기 노출된금속층(33)을 선택적으로 연결하는 와이어본딩(36)을 형성한다.
그 다음, 도5e에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR, PR1)를 모두 제거하고, 그 포토레지스트(PR)의 하부에 위치하던 시드 금속층(32)을 모두 제거하여 랑게 커플러를 형성한다.
이처럼 본 발명은 금속패턴이 형성될 영역을 포토레지스트를 사용하여 정의 하고, 그 영역에 금속패턴을 성장시키거나, 증착 및 패터닝하여 정확한 패턴을 용이하게 형성할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 특징은 상기와 같이 상하부의 패턴이 균일한 포토레지스트 패턴을 사용하여 두께가 상대적으로 두꺼운 금속층(33), 즉 마이크로파 소자의 마이크로 스트립 선로의 상부측과 하부측을 균일하게 형성함으로써, 그 신뢰성을 향상시킴과 아울러 특정한 특성에 대하여 재현성이 높은 소자를 제공할 수 있으며, 이에 따라 대량생산이 가능하게 된다.
도6은 본 발명에 의해 제조된 랑게 커플러의 대역폭을 보인 그래프도로서, 이에 도시한 바와 같이 ①은 S11, ②는 S12, ③은 S13을 가리키고, ④는 S14을 가리키며, 상기 금속층의 두께를 상대적으로 두껍게 함에 따라 30GHz 부근의 주파수 대역에서 맥류(RIPPLE)도 거의 없으며 편평도가 매우 양호한 마이크로파 특성을 나타내게 된다.
이와 같은 결과는 상기 마이크로 스트립 선로의 두께를 증가시켜 커플링량을 증가시킴으로써 얻어진다.
도7은 상기 코플라나 웨이브 가이드를 가지는 본 발명에 의한 랑게 커플러의 대역폭을 보인 그래프도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 금속층의 두께를 상대적으로 두껍게 함에 따라 역시 30GHz 주변의 주파수 대역에서 매우 양호한 마이크로파 특성을 나타내게 된다.
도8은 본 발명의 다른 실시예인 코플라나 웨이브 가이드를 가지는 대역통과필터의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 석영기판(21)과, 그 석영기판(21)의 마주하는 두 모서리로 부터 석영기판(21)의 중앙측으로 상호 대칭되지 않는 위치에 위치하는 전극부(22,23)와, 상기 전극부(22, 23)의 사이 영역에서 상호 소정거리 이격되며, 일부가 중첩되어지는 복수의 마이크로 스트립 선로(24)와, 상기 석영기판(21)의 저면에 위치하는 접지전극(25)과, 상기 석영기판(21)의 상부전면에 위치함과 아울러 상기 전극부(22,23) 및 마이크로 스트립 선로(24)와는 소정거리 이격되며, 와이어본딩(26)에 의해 분리된 영역이 연결되는 코플라나 웨이브 가이드(27)로 구성된다.
이와 같은 코플라나 웨이브 가이드를 가지는 대역통과필터 역시 상기 도3a 내지 도3d의 공정을 통해 제조할 수 있으며, 그 과정을 통해 제조한 후 와이어본딩(26)을 이용하여 각 코플라나 웨이브 가이드(27)의 패턴을 연결하거나, 상기 도5a 내지 도5e의 공정을 통해 상기 와이어본딩(26)을 함께 제조할 수 있게 된다.
상기의 제조공정을 통해 도2에 도시한 구조의 대역통과 필터를 제조할 수 있으며, 상기 구조는 K밴드와 Ka밴드의 밴드패스 필터가 동일하지만, 각 영역의 크기에서 차이가 발생한다.
즉, K밴드의 대역통과필터는 18GHz에서 제1영역(L1)의 임피던스는 50Ω이며, 길이는 0.3mm, 폭은 1mm이고, 제2영역(L2)은 임피던스가 61.2Ω, 길이가 2.4mm, 폭이 0.6mm이며, 제3영역(L3)은 75Ω의 임피던스와, 2.4mm의 길이 및 0.4mm의 폭을 가진다.
또한, 마이크로 스트립 선로를 구성하는 제4영역(L4)은 길이가 2.7mm, 다른 패턴과의 이격거리가 150㎛, 폭이 100㎛가 되도록 구성되며, 제5영역(L5)과 제6영역(L6)은 각각 길이가 2.4mm, 2.35mm이며, 이격거리와 폭은 각각 300㎛와 200㎛로 동일하다.
그리고, Ka밴드의 대역통과필터는 30GHz에서 제1영역(L1)의 임피던스는 50Ω이며, 길이는 0.3mm, 폭은 1mm이고, 제2영역(L2)은 임피던스가 61.2Ω, 길이가 1.3mm, 폭이 0.6mm이며, 제3영역(L3)은 75Ω의 임피던스와, 1.35mm의 길이 및 0.4mm의 폭을 가진다.
또한, 마이크로 스트립 선로를 구성하는 제4영역(L4)은 길이가 1.26mm, 다른 패턴과의 이격거리가 150㎛, 폭이 100㎛가 되도록 구성되며, 제5영역(L5)과 제6영역(L6)은 각각 길이가 1.235mm, 1.26mm이며, 이격거리와 폭은 각각 300㎛와 200㎛로 동일하다.
도9와 도10은 각각 등리플 필터로 설계되었으며, 이는 통과대역 내에서 일정한 리플값을 유지하며, 최대 평탄 필터보다 스컷 특성이 우수한 특성을 나타낸다.
도9와 도10은 각각 상기 설명한 K밴드 대역통과필터와 Ka밴드 대역통과필터의 시뮬레이션 결과도 이고, 도11 및 도12는 본 발명에 의해 제조된 K밴드 대역통과필터와 Ka밴드 대역통과필터의 측정 결과도이다.
일반적인 대역통과필터의 설계에서는 제공되는 프로토타입을 따르지만, 본 발명에서는 설계 주파수가 높아짐에 따라 제공되는 프로토타입보다 정확한 값들을 요구하게 되며, 아래의 수학식1을 통해 본 발명에 적당한 프로토타입을 산출하였다.
g0=1
g1=2a1/r
gk=(4ak-1×ak)/(bk-1×gk-1)
gn+1=1 (n이 홀수일때), coth2(β/4)(n이 짝수일때)
상기 β는 ln[coth(Gr/17.37)] 이고, r은 sin(β/2n), ak는 sin[(2k-1)π/2n], bk는 r2+sin2(kπ/n), 상기 Gr은 리플값을 나타낸다.
이와 같은 수식을 이용하여 상기 5단의 대역통과필터의 프로토타입을 구하면 도13에 도시한 표와 같은 결과를 얻을 수 있다.
상기의 프로토타입을 사용하여 영상 어드미턴스에 의해 얻어지는 J인버터를 결정하여 각 선로의 우/기수 모드 선로 임피던스를 찾는다.
즉, 상기 각 영역의 길이와 폭, 이격 거리등을 설정할 수 있게 된다.
상기 J인버터는 영상 임피던스나 영상 어드미턴스와 같은 성분들로 표현되는것으로 대역통과필터에서 공진기의 양쪽에 생기게 된다.
즉, 실제 대역통과필터에서는 그 마이크로 스트립 선로의 단수와 동일한 공진기를 가지며, 그 공진기의 양측에 J인버터가 위치하게 되므로, 그 J인버터의 수는 마이크로 스트립 선로의 단수보다 하나더 많은 수가 된다.
상기한 바와 같이 본 발명 마이크로파 소자 제조방법은 보다 두꺼운 마이크로 스트립선로를 포토레지스트 패터닝 및 포토레지스트를 도금 마스크로 사용하는 전기도금법으로 형성함으로써, 보다 두께가 두꺼운 마이크로 스트립선로를 획득하여 그 측면 커플링 양을 증대시켜, 보다 우수한 특성의 마이크로파 소자를 제조할 수 있는 효과와 아울러 저가의 공정을 사용함으로써 제조비용을 절감하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 석영기판의 상부에 시드(seed) 금속층을 증착하는 단계와; 상기 석영기판의 저면에 금속을 증착하여 접지전극을 형성하는 단계와; 상기 시드 금속층의 상부에 포토레지스트를 도포하고, 그 포토레지스트를 노광 및 현상하여 상기 시드 금속층의 상부일부를 노출시키는 단계와; 전기도금법을 사용하여 상기 노출된 시드 금속층의 상부에 금속층을 성장시켜 마이크로 스트립 선로 등의 구성요소 패턴을 형성하는 단계와; 상기 잔존하는 포토레지스트 패턴과 그 하부의 시드 금속층을 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로파 소자 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속층을 성장시켜 마이크로 스트립 선로 등의 구성요소 패턴을 형성한 후, 상기 금속층 사이를 연결하는 배선형성단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로파 소자 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 시드 금속층은 Ti, Cu, Ti를 순차적으로 증착하여 된 것을 특징으로 하는 마이크로파 소자 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 금속층은 수백 ㎛의 두께로 성장시키는 것을 특징으로 하는 마이크로파 소자 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 금속층은 Cu를 성장시켜 된 것을 특징으로 하는 마이크로파 소자 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 접지전극은 Au를 증착하여 된 것을 특징으로 하는 마이크로파 소자 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 포토레지스트는 SU-8 EPOXY RESIN인 것을 특징으로 하는 마이크로파 소자 제조방법.
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