KR100477477B1 - 솔더범프 볼이 형성된 기판을 이용한 표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

솔더범프 볼이 형성된 기판을 이용한 표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터 패키지의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 적정 위치에 연결전극(340)이 각각 형성된 세라믹 기판(310)의 상면 및 하면에 연결전극에 연결되도록 내부전극(320) 및 외부전극(330)을 각각 형성하는 단계와, 내부전극의 표면에 솔더범프 볼을 형성하는 솔더와의 접착력을 향상시키기 위한 메탈라이징층(390)을 형성하는 단계와, 메탈라이징층의 상면에 솔더를 도포하여 솔더층(351)을 형성하는 단계와, 솔더층이 형성된 세라믹 기판을 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 솔더층의 솔더를 용융시켜 솔더의 자체 표면 장력을 통해 솔더범프 볼(350)을 형성하는 단계와, 솔더범프 볼이 형성된 세라믹기판의 상면의 테두리에 구획을 설정하면서 내부공간의 테두리를 구성하는 댐(360)을 형성하는 단계와, 내부공간이 형성되도록 솔더범프 볼의 상면에 SAW 필터 칩(370)을 배치한 후 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 솔더범프 볼과 SAW 필터 칩을 서로 접합하는 단계 및, 댐과 SAW 필터 칩의 상부에 액상의 수지를 몰딩하여 수지층(380)을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 SAW 필터 칩과의 커넥터 역할을 하는 범프 볼을 솔더로 구현함으로써 작업공정의 편의성 및 제작비용을 저렴화하는 효과가 있다.

Description

솔더범프 볼이 형성된 기판을 이용한 표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법{Surface acoustic wave filter package and fabrication method used the substrate which has solder bumps}
본 발명은 표면탄성파 필터(Surface Acoustic Wave Filter ; 이하 "SAW 필터"라 함) 패키지에 관한 것이며, 특히, SAW 필터 칩과의 커넥터 역할을 하는 솔더범프 볼이 형성된 기판 및 그 제조방법과, 이러한 기판을 사용하여 두께를 얇게 하여 소형화한 SAW 필터 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
SAW 필터 패키지는 제품 특성상 내부 공간을 확보해야 하는 공동(Air Cavity)형태의 패키지로 구성된다. 게다가, SAW 필터 패키지는 그 특성상 기판에 형성되어 필터링 기능을 하는 알루미늄(Al) 패턴에 별도의 패시베이션 막(질화막 또는 산화막 등등)이 없으므로 외부로부터 수분이 침투할 경우 치명적인 고장발생의 원인이 된다. 따라서, SAW 필터 패키지는 그 내부가 외부와 완전히 차단된 패키징(Hermetic Seal)을 구현하지 않으면 안된다.
이러한 맥락에서 최초의 SMD(Surface Mounted Device)형 SAW 필터 패키지는 세라믹기판을 3 ~ 4층 적층하여 내부공간을 형성하고, 이러한 내부공간을 외부와 완전히 차단하기 위해 금속뚜껑을 용접하는 방법을 이용하였다.
도 1은 1세대 및 2세대에 해당하는 SAW 필터 패키지의 구성관계를 도시한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 1세대 SAW 필터 패키지(100)는 3층의 세라믹 기판(101, 102, 108)과 2, 3층 사이에 내부전극(104)이 형성되도록 세라믹과 내부전극 소재를 동시에 소결하여 제조한다. 이 때, 내부에 SAW 필터 칩(103)이 내장될 수 있는 공간을 갖도록 제조한다. 이런 공간을 갖도록 제조되면, 그 공간에 SAW 필터 칩(103)을 내장한다.
그리고, 내부전극(104)과 SAW 필터 칩(103)을 와이어(105)로 연결한다. 또한, 내부전극(104)을 세라믹 기판(101)의 하면에 형성된 외부전극(106)과 연결전극(107)으로 연결한다. 즉, 이렇게 하여 SAW 필터 칩(103)을 외부전극(106)까지 연결하고, 제일 상부에 위치하는 세라믹 기판(108)의 상부에 금속링(109)과 금속뚜껑(110)을 배치한 후, 금속링(109)과 금속뚜껑(110)을 용접 접합한다. 이렇게 용접 접합함으로써, 내부가 외부와 완전히 차단되는 종래의 SAW 필터 패키지(100)가 완성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 SAW 필터 패키지(100)는 용접에 사용되는 금속링(109) 및 금속뚜껑(110)이 고가일 뿐만 아니라 용접시에도 많은 비용이 소요되는 단점이 있었다.
이런 문제점을 보완하기 위해 용접 공정(웰딩 공정)을 솔더링 공정으로 변환한 것이 2세대 패키지이다. 즉, 2세대 패키지는 1세대 패키지의 웰딩 공정에 사용되는 금속링 대신에 솔더가 접합될 수 있는 도금층을 형성하는 것이다. 그러나, 이러한 2세대 패키지 또한 고가의 도금층 및 금속뚜껑을 사용하기 때문에 비용절감효과는 그리 크지 않았다.
이후 휴대기기의 경박단소화에 맞춰 등장한 패키지 형태를 3세대 패키지로 구분한다. 도 2는 3세대 SAW 필터 패키지의 다른 구성관계를 도시한 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 3세대 SAW 필터 패키지(200)는 상기와 같은 1세대, 2세대 SAW 필터 패키지(100)에 적용하였던 와이어 접합방식에서 벗어나 웨이퍼 상태에서 내외부 전극을 연결할 수 있는 범프 볼(Bump Ball)을 형성하고, 웨이퍼를 적정 크기로 절단한 SAW 필터 칩의 표면(범프 볼이 형성된 표면)이 하부를 향하게 역전시켜 접합하는 FDB(Face Down Bonding)형 패키지이다.
즉, 3세대 SAW 필터 패키지(200)는 세라믹 기판(201)의 상면에 내부전극(202)을 형성하고, 이 내부전극(202)의 테두리 상면에 다른 세라믹 기판(203)을 배치하여 SAW 필터 칩(204)이 내장될 수 있는 공간을 형성한다. 그리고, 내부전극(202)을 세라믹 기판(201)의 하면에 형성된 외부전극(206)과 연결전극(207)으로 연결한다. 또한, 범프 볼(205)이 형성된 SAW 필터 칩(204)을 범프 볼(205)이 하부를 향하게 역전시킨 상태로 내부전극(202)에 열압착방식으로 접합하여, SAW 필터 칩(204)을 외부전극(206)까지 연결한다. 그리고, 세라믹 기판(203)의 상면에 도금층(208)을 형성하고, 이 도금층(208)의 상면에 금속뚜껑(209)을 배치한 후, 도금층(208)과 금속뚜껑(209)을 솔더링하여 접합한다. 이렇게 솔더링 접합함으로써, 내부가 외부와 완전히 차단되는 3세대 SAW 필터 패키지(200)가 완성된다.
상기와 같이 구성되는 3세대 SAW 필터 패키지(200)는 범프 볼(205)을 이용하기 때문에 1세대, 2세대 SAW 필터 패키지(100)의 와이어 접합에 이용되던 면적만큼을 줄일 수 있어 소형화 및 경박화가 가능하다.
일반적으로 SAW 필터 칩(204)은 압전재료 기판으로 제작한다. 따라서, 온도가 과다하게 상승할 경우 SAW 필터 칩(204)의 상면과 하면에 대전되는 전하들에 의해 스파크가 발생하고, 이러한 스파크는 온도가 상승함에 따라 발생하는 열응력을 자극하게 되고, 결국에는 웨이퍼를 파손하는 상태에 까지 이르게 한다.
따라서, 3세대 SAW 필터 패키지(200)는 웨이퍼의 손상을 최소화하는 GSB(Gold Stud Bumping)공정을 통해 범프 볼을 형성하고, 이렇게 범프 볼이 형성된 웨이퍼를 적정 크기로 절단한 SAW 필터 칩을 이용하여 제작한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 범프 볼의 형성과정을 도시한 개념도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 범프 볼(205)을 형성하는 GSB(Gold Stud Bumping)공정은 골드 와이어(210 ; Gold Wire)를 전기적 스파크로 용융시켜 골드 볼(211) 형태로 형성하고, 이러한 골드 볼(211)을 열, 압력 및 초음파를 이용하여 웨이퍼(212)에 접합시킨 후, 클램프(213)로 골드 와이어(210)를 잡아당겨 웨이퍼(212)의 표면에 범프 볼(214)을 형성하는 것이다. 이러한 GSB(Gold Stud Bumping)공정은 필요한 위치의 웨이퍼(212)에만 범프 볼(214)을 형성하기 때문에 다른 부분을 마스크 처리할 필요가 없고, 또한 필터링 기능을 하는 Al 패턴(215)과 골드 볼(211)이 잘 부착되기 때문에 Al 패턴(215)의 표면에 별도의 메탈라이징 작업을 필요로 하지 않으므로, 다품종 소량생산체제에 적합한 공정으로 평가되고 있다.
하지만, 3세대 SAW 필터 패키지(200)는 SAW 필터 칩(204)의 표면, 즉 GSB(Gold Stud Bumping)공정에 의해 형성된 범프 볼(214)이 형성된 표면이 하부를 향하게 역전시킨 상태로 정렬한 후 열압착방식을 통해 내부전극(202)에 접합해야 한다. 이러한 정렬을 위해서는 고가의 화상 인식기를 이용해야 하는데, 이러한 화상 인식기가 가격에 비해 화상 인식에 많은 시간이 소요되는 등 생산성이 떨어지는 단점이 있다. 실제로 이러한 화상 인식기를 사용하여 3세대 SAW 필터 패키지(200)를 제작할 경우 40 ~ 50만개/월 정도의 생산성을 갖는다.
또한, 3세대 SAW 필터 패키지(200)는 고가인 도금층(208) 및 금속뚜껑(209)을 사용하기 때문에 그 제작단가가 높다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, SAW 필터 칩과의 커넥터 역할을 하는 범프 볼을 솔더로 구현함으로써 작업공정의 편의성 및 제작비용을 저렴화하는 솔더범프 볼이 형성된 기판 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 솔더범프 볼이 형성된 기판을 사용하여 작업공정이 간편하면서 두께를 얇게 하여 소형화가 가능한 SAW 필터 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 솔더범프 볼이 형성된 기판의 제조방법은, 적정 위치에 연결전극이 각각 형성된 세라믹 기판의 상면 및 하면에 상기 연결전극에 연결되도록 내부전극 및 외부전극을 각각 형성하는 단계와, 상기 내부전극의 표면에 상기 범프 볼을 형성하는 솔더와의 접착력을 향상시키기 위한 메탈라이징층을 형성하는 단계와, 상기 메탈라이징층의 상면에 솔더를 도포하여 솔더층을 형성하는 단계 및, 상기 솔더층이 형성된 상기 세라믹 기판을 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 상기 솔더층의 솔더를 용융시켜 솔더의 자체 표면 장력을 통해 솔더범프 볼을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 솔더범프 볼이 형성된 기판은, 적정 위치에 연결전극이 각각 형성되며 상기 연결전극에 연결되도록 상면 및 하면에 내부전극 및 외부전극이 각각 형성된 세라믹 기판과, 상기 범프 볼을 형성하는 솔더와의 접착력을 향상시키기 위해 상기 내부전극의 표면에 형성되는 메탈라이징층과, 상기 메탈라이징층의 상면에 솔더를 도포하여 솔더층을 형성하고 상기 솔더층이 형성된 상기 세라믹 기판을 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 상기 솔더층의 솔더를 용융시킴으로써 솔더의 자체 표면 장력에 의해 형성되는 솔더범프 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 SAW 필터 패키지의 제조방법은, 상기와 같이 솔더범프 볼이 형성된 기판을 제조하는 단계와, 상기 솔더범프 볼이 형성된 상기 세라믹기판의 상면의 테두리에 구획을 설정하면서 내부공간의 테두리를 구성하는 댐을 형성하는 단계와, 상기 내부공간이 형성되도록 상기 솔더범프 볼의 상면에 SAW 필터 칩을 배치한 후 상기 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 상기 솔더범프 볼과 상기 SAW 필터 칩을 서로 접합하는 단계 및, 상기 댐과 상기 SAW 필터 칩의 상부에 액상의 수지를 몰딩하여 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 SAW 필터 패키지는, 상기와 같이 솔더범프 볼이 형성된 세라믹 기판과, 상기 솔더범프 볼이 형성된 상기 세라믹기판의 상면의 테두리에 형성되어 구획을 설정하면서 내부공간의 테두리를 구성하는 댐과, 상기 내부공간을 형성하도록 상기 솔더범프 볼의 상면에 배치되며 상기 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열되어 상기 솔더범프 볼에 접합되는 SAW 필터 칩 및, 상기 댐과 상기 SAW 필터 칩의 상부에 몰딩되어 상기 내부공간을 외부와 완전히 차단하는 수지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아래에서, 본 발명에 따른 솔더범프 볼이 형성된 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 SAW 필터 패키지 및 그 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 SAW 필터 패키지의 구성관계를 도시한 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 SAW 필터 패키지(300)는 하부를 구성하는 세라믹 기판(310)과, 이러한 세라믹 기판(310)의 상면 및 하면에 각각 형성되는 내부전극(320) 및 외부전극(330)과, 이들 전극(320, 330)들을 서로 연결하는 연결전극(340)과, 상기 내부전극(320)의 상면에 각각 접합되는 솔더범프 볼(350)과, 상기 세라믹 기판(310)의 상면 테두리에 설치되어 내부공간을 형성하는 댐(360)과, 상기 솔더범프 볼(350)들의 상면에 얹혀져 표면이 접합되는 SAW 필터 칩(370)과, 상기 댐(360)과 SAW 필터 칩(370)의 상면을 덮어 내부를 외부와 완전히 차단하는 수지층(380)으로 구성된다.
본 발명은 기재(Substrate)로 세라믹 기판(310)을 사용하고, 세라믹 재료로는 알루미나(Al2O3) 재료를 주로 사용한다. 그리고, 내부전극(320) 및 외부전극(330)은 연결전극(340)에 의해 연결되는데, 이러한 연결전극(340)은 세라믹 기판(310)을 제작할 때에, 연결전극(340)의 형성위치에 전극용 소재를 위치한 상태로 세라믹 기판(310)을 제작함으로써 형성된다.
그리고, 본 발명의 솔더범프 볼(350)은 SAW 필터 칩(370)을 내부전극(320)에 연결하는 커넥터 역할을 하는 것으로서, 본 발명의 SAW 필터 패키지(300)가 시스템(예를 들어, PCB)과 연결될 당시의 SMT(Surface Mounted Technology) 설정온도 보다는 용융점이 높아야 한다. 일반으로 SMT 솔더 리플로우(Reflow)온도는 최대온도(Peak Temp.) 260℃에서 수초 간이다. 따라서, 솔더범프 볼(350)을 형성하는 솔더는 용융점이 SMT 솔더 리플로우(Reflow)온도보다 약 20℃ 높은 온도로 최소한 280℃이상은 되어야 한다. 따라서, 본 발명은 주로 내열성이 우수한 세라믹 기판(310)을 기재 재료로 선정한 것이다.
그리고, 본 발명은 SAW 필터 패키지의 특성상 내부 공간이 비어있어야 하는데, 이를 위해 본 발명에서는 SAW 필터 칩(370)의 주변, 즉 세라믹 기판(310)의 상면 테두리에 댐(360)을 형성한 것이다. 이러한 댐(360)은 SAW 필터 패키지(300)의 내부공간을 형성할 뿐만 아니라, 제조 공정상 SAW 필터 칩(370)과 댐(360)의 상면을 덮어 수지층(380)을 형성하는 액상의 수지가 내부로 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다. 이러한 댐(360)은 솔더범프 볼(350)이 SAW 필터 칩(370)에 접합되기 위해 용융되는 온도에서 견딜 수 있는 재료로서 폴리이미드계 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 폴리이미드계 재료는 플라스틱 중에서 내열성이 가장 뛰어난 재료로, 연속사용온도가 약 290℃이고 순간사용온도는 400℃가 넘기 때문에, 댐(360) 재료로 바람직하다.
아래에서는, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 SAW 필터 패키지(300)의 제조과정에 대해 상세히 설명하겠다.
도 5는 도 4에 도시된 SAW 필터 패키지를 구성하는 데 사용되는 세라믹기판의 평면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 적정 위치에 연결전극(340)이 각각 형성된 세라믹 기판(310)을 사용하는데, 이러한 연결전극(340)에 연결되도록 세라믹 기판(310)의 상면 및 하면에는 내부전극(320) 및 외부전극(330)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 세라믹 기판(310)의 가장자리에는 최종 제품인 본 발명의 SAW 필터 패키지(300)로 각각 절단하기 위한 절단라인(311)이 형성되어 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 세라믹기판에 메탈라이징층을 형성한 상태를 도시한 일부 확대 사시도 및 단면도이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 세라믹 기판(310)이 제작되면, 상기 세라믹 기판(310)의 내부전극(320)의 표면에 솔더범프 볼(350)을 형성하는 솔더와의 접착력을 향상시키기 위한 메탈라이징층(390)을 형성한다. 이러한 메탈라이징층(390)은 탑재될 SAW 필터 칩(370)의 위치를 고려하여 형성하여야 하며, 솔더와의 접합성을 향상시키기 위해 3층 구조로 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 메탈라이징층(390)은 하부로부터 내부전극(320)과의 접합성을 향상시키는 접합층과, 솔더의 확산을 막는 확산 방지층 및, 표면 산화 및 솔더와의 젖음성을 향상시키는 젖음층으로 구성된다.
상기 메탈라이징층(390)은 크게 3가지 방식을 이용하여 구현할 수 있는 것으로서, 스퍼터링(Supptering) 방식, 에바포레이팅(Evaporation) 방식 그리고 전기(혹은 무전해) 도금방식을 이용하여 구현하면 된다. 이 때, 사용되는 금속은 일반적으로 반도체에서 사용하는 UBM(Under Bump Metal)을 사용하면 된다. 예를들면 내부전극(320)과의 접합성을 향상시키는 접합층은 Ti으로 구성하고, 솔더의 확산을 막는 확산 방지층은 Ni 막으로 구성하며, 표면 산화 및 솔더와의 젖음성을 향상시키는 젖음층은 골드(Gold) 도금처리하여 구성한다.
도 7은 도 6a에 도시된 메탈라이징층에 솔더층을 형성한 상태를 도시한 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 메탈라이징층(390)이 형성되면, 메탈라이징층(390)을 제외한 세라믹 기판(310)의 상면을 마스크 처리한다. 그런 다음, 세라믹 기판(310)의 상면을 스크린 프린트 방식으로 솔더를 도포하여 메탈라이징층(390)의 상면에 솔더층(351)을 형성한다. 이 때, 솔더는 SMT 솔더 리플로우(Reflow)온도를 고려하여 용융점이 최소한 280℃ 이상인 것을 사용하되, 접착제 형태로 하여 도포하는 것이 바람직하다.
상기 솔더 재료로는 흔하게 사용할 수 있는 Pb/Sn계 합금을 사용하는데, 용융점이 높도록 구성하기 위해서는 Pb함량이 90% 이상인 것을 사용하면 된다. 또한, 솔더 재료로는 Pb 원소가 함유되어 있지 않은 Au/Sn계 합금(Au함량 20%, Sn함량 80%)을 사용할 수도 있다. 즉, 본 발명은 상기와 같은 솔더의 분말을 액상의 물질과 혼합하여 반죽(Paste)과 같이 형성하고, 이를 스크린 프린트 방식으로 원하는 위치에 정확히 도포하여 솔더층(351)을 형성하는 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 솔더층을 용융시켜 본 발명의 솔더범프 볼을 형성한 상태를 도시한 단면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 솔더층(351)이 형성되면, 이렇게 솔더층(351)이 형성된 세라믹 기판(310)을 솔더의 용융점보다 약 50℃ 높은 최대온도가 330℃ 미만의 노(Furnace)로 이동시켜 솔더층(351)의 솔더를 용융시킨다. 그러면, 솔더층(351)의 솔더의 자체 표면 장력에 의해 솔더범프 볼(350)이 형성된다.
도 9는 도 8에 도시된 바와 같이 솔더범프 볼이 형성된 세라믹기판에 구획을 설정하는 댐을 형성한 상태를 도시한 단면도이다. 상기와 같이 솔더범프 볼(350)이 형성되면, 솔더범프 볼(350)이 형성된 세라믹 기판(310)을 상온의 용액내에 투입하고 초음파 세척하여 솔더범프 볼(350)의 표면 또는 세라믹 기판(310)의 표면에 잔류하는 플럭스 등을 제거한다. 그런 다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 세라믹 기판(310)의 상면 테두리에 댐(360)을 형성한다. 이러한 댐(360)은 SAW 필터 칩(370)의 주변을 감싸 SAW 필터 패키지(300)의 내부공간을 형성할 뿐만 아니라, 제조 공정상 SAW 필터 칩(370)과 댐(360)의 상면을 덮어 수지층(380)을 형성하는 액상의 수지가 내부로 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다. 이러한 댐(360)은 솔더범프 볼(350)이 SAW 필터 칩(370)에 접합되기 위해 용융되는 온도에서 견딜 수 있는 재료로서 폴리이미드계 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
도 10은 도 9에 도시된 바와 같이 댐이 형성된 세라믹기판의 솔더범프 볼의 상면에 칩을 각각 배치한 상태를 도시한 단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 댐(360)이 형성되면, 칩을 정렬하는 통상의 지그를 사용하여 SAW 필터 칩(370)을 정렬하여 솔더범프 볼(350)의 상면에 얹는다. 그런 다음, 솔더범프 볼(350)이 용융되어 SAW 필터 칩(370)에 접합될 수 있도록 솔더의 용융점보다 약 50℃ 정도 높은 330℃ 미만의 노로 이동시켜 솔더범프 볼(350)을 용융시킨다. 그러면, 솔더범프 볼(350)이 용융된 액체상태에서 표면장력에 의해 SAW 필터 칩(370)과 정합되는 위치로 이동하는 자기 정렬기능을 하여 SAW 필터 칩(370)과 접합된다. 이렇게 접합되면, SAW 필터 칩(370)의 테두리 일부분이 댐(360)의 테두리에 밀착되거나, SAW 필터 칩(370)의 단부가 댐(360)의 내측면에 밀착되어 내부공간을 형성한다.
도 11은 도 10에 도시된 바와 같이 칩이 각각 배치된 세라믹기판의 상면을 전체적으로 몰딩한 상태를 도시한 단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 SAW 필터 칩(370)이 솔더범프 볼(350)에 접합되면, 댐(360) 및 SAW 필터 칩(370)의 상부에 액상의 수지를 몰딩하여 수지층(380)을 형성한다. 상기 수지로는 에폭시 수지를 사용한다. 이렇게 수지로 몰딩처리함으로써, 내부공간이 외부와 완전히 차단되는 형태를 갖게 된다.
상기와 같은 몰딩공정은 잠재적인 응력을 내포할 수 있어 제품의 신뢰성과 직접적인 연관이 있는 공정이다. 따라서, 본 발명의 몰딩공정에 사용되는 수지는 세라믹 기판(310)의 열팽창률(6.0 ~ 6.6 x 10-6/℃)을 고려하여 최대 열팽창률을 40 x 10-6/℃로 한정하며, 유리천이 온도 역시 100℃ 이상의 것을 선정하는 것이 바람직하다.
도 12는 도 11에 도시된 세라믹기판을 절단라인을 따라 각각 절단하여 형성한 본 발명에 따른 SAW 필터 패키지의 단면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 수지층(380)이 형성되어 전체 몰딩이 완료하면, 절단기를 사용하여 도 4에 도시된 절단라인(311)을 따라 세라믹 기판(310)을 각각 절단하여 본 발명의 SAW 필터 패키지(300)를 완성한다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 SAW 필터 칩과의 커넥터 역할을 하는 범프 볼을 솔더로 구현함으로써 작업공정의 편의성 및 제작비용을 저렴화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 스크린 프린터 방식으로 한꺼번에 솔더범프를 형성함에 따라 기존 GSB(Gold Stud Bump)공정으로 일일이 범프를 형성하는 것보다 공정시간을 현저하게 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 솔더범프가 용융된 액체상태에서 표면장력에 의한 자기 정렬기능을 기대할 수 있어 통상의 지그로도 정렬이 가능할 뿐만 아니라, 보다 향상된 생산능력을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 수지층을 통해 내부를 외부와 완전히 차단함으로 종래와 같이 고가의 금속링 및 금속뚜껑을 사용하는 것에 비해 현저한 비용절감 효과가 있다.
또한, 본 발명은 SAW 필터 칩과는 무관한 세라믹 기판에서 솔더범프 볼의 형성공정을 포함한 모든 공정을 수행하기 때문에 공정단계에서 오염 및 열에 의한 SAW 필터 칩의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 세라믹 기판에 SAW 필터 칩을 탑재하고 모든 공정을 완료한 후에 절단하기 때문에 3세대 SAW 필터 패키지의 실장면적(2.0 x 2.5mm)에 비해 그 크기(2.0 x 1.4mm)를 획기적으로 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 솔더범프 볼이 형성된 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 SAW 필터 패키지 및 그 제조방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래기술에 따른 표면탄성파 필터 패키지의 구성관계를 도시한 개략도이고,
도 2는 종래기술에 따른 표면탄성파 필터 패키지의 다른 구성관계를 도시한 개략도이고,
도 3은 도 2에 도시된 범프 볼의 형성과정을 도시한 개념도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표면탄성파 필터 패키지의 구성관계를 도시한 사시도이고,
도 5는 도 4에 도시된 표면탄성파 필터 패키지를 구성하는 데 사용되는 세라믹기판의 평면도이고,
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 세라믹기판에 메탈라이징층을 형성한 상태를 도시한 일부 확대 사시도 및 단면도이고,
도 7은 도 6a에 도시된 메탈라이징층에 솔더층을 형성한 상태를 도시한 단면도이고,
도 8은 도 7에 도시된 솔더층을 용융시켜 본 발명의 솔더범프 볼을 형성한 상태를 도시한 단면도이고,
도 9는 도 8에 도시된 바와 같이 솔더범프 볼이 형성된 세라믹기판에 구획을 설정하는 댐을 형성한 상태를 도시한 단면도이고,
도 10은 도 9에 도시된 바와 같이 댐이 형성된 세라믹기판의 솔더범프 볼의 상면에 칩을 각각 배치한 상태를 도시한 단면도이고,
도 11은 도 10에 도시된 바와 같이 칩이 각각 배치된 세라믹기판의 상면을 전체적으로 몰딩한 상태를 도시한 단면도이며,
도 12는 도 11에 도시된 세라믹기판을 절단라인을 따라 각각 절단하여 형성한 본 발명에 따른 표면탄성파 필터 패키지의 단면도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
300 : SAW 필터 패키지 310 : 세라믹 기판
311 : 절단라인 320 : 내부전극
330 : 외부전극 340 : 연결전극
350 : 솔더범프 볼 351 : 솔더층
360 : 댐 370 : SAW 필터 칩
380 : 수지층 390 : 메탈라이징층

Claims (10)

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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. SAW(Surface Acoustic Wave) 필터 패키지를 제조하는 방법에 있어서,
    적정 위치에 연결전극이 각각 형성된 세라믹 기판의 상면 및 하면에 상기 연결전극에 연결되도록 내부전극 및 외부전극을 각각 형성하는 단계와,
    상기 내부전극의 표면에 상기 범프 볼을 형성하는 솔더와의 접착력을 향상시키기 위한 메탈라이징층을 형성하는 단계와,
    상기 메탈라이징층의 상면에 솔더를 도포하여 솔더층을 형성하는 단계와,
    상기 솔더층이 형성된 상기 세라믹 기판을 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 상기 솔더층의 솔더를 용융시켜 솔더의 자체 표면 장력을 통해 솔더범프 볼을 형성하는 단계와,
    상기 솔더범프 볼이 형성된 상기 세라믹기판의 상면의 테두리에 구획을 설정하면서 내부공간의 테두리를 구성하는 댐을 형성하는 단계와,
    상기 내부공간이 형성되도록 상기 솔더범프 볼의 상면에 SAW 필터 칩을 배치한 후 상기 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 상기 솔더범프 볼과 상기 SAW 필터 칩을 서로 접합하는 단계 및,
    상기 댐과 상기 SAW 필터 칩의 상부에 액상의 수지를 몰딩하여 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SAW 필터 패키지의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 댐을 형성하기 전에, 상기 솔더범프 볼이 형성된 상기 세라믹 기판을 용액내에 투입하고 초음파 세척하여 상기 솔더범프 볼의 표면 또는 상기 세라믹 기판의 표면에 잔류하는 플럭스를 제거하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 SAW 필터 패키지의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 댐은 폴리이미드계 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 SAW 필터 패키지의 제조방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지층은 최대 열팽창률이 40 x 10-6/℃ 이고, 유리천이 온도가 100℃ 이상인 액상의 수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 SAW 필터 패키지의 제조방법.
  9. SAW(Surface Acoustic Wave) 필터 패키지에 있어서,
    적정 위치에 연결전극이 각각 형성되며 상기 연결전극에 연결되도록 상면 및 하면에 내부전극 및 외부전극이 각각 형성된 세라믹 기판과,
    상기 범프 볼을 형성하는 솔더와의 접착력을 향상시키기 위해 상기 내부전극의 표면에 형성되는 메탈라이징층과,
    상기 메탈라이징층의 상면에 솔더를 도포하여 솔더층을 형성하고 상기 솔더층이 형성된 상기 세라믹 기판을 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열하여 상기 솔더층의 솔더를 용융시킴으로써 솔더의 자체 표면 장력에 의해 형성되는 솔더범프 볼과,
    상기 솔더범프 볼이 형성된 상기 세라믹기판의 상면의 테두리에 형성되어 구획을 설정하면서 내부공간의 테두리를 구성하는 댐과,
    상기 내부공간을 형성하도록 상기 솔더범프 볼의 상면에 배치되며 상기 솔더의 용융점보다 높은 온도에서 가열되어 상기 솔더범프 볼에 접합되는 SAW 필터 칩 및,
    상기 댐과 상기 SAW 필터 칩의 상부에 몰딩되어 상기 내부공간을 외부와 완전히 차단하는 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 SAW 필터 패키지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수지는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 SAW 필터 패키지.
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