KR100631990B1 - 표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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김철호
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Abstract

표면탄성파 필터 패키지 및 이를 웨이퍼 레벨로 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명에 의한 표면탄성파 필터 패키지는, 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극이 형성된 탑재부를 구비하는 배선기판; 상기 배선기판의 탑재부를 에워싸도록 폐곡선으로 이루어지는 금속 댐; 상기 배선기판의 전극과 전기적으로 연결되는 금속 범프; 상기 금속 범프와 전기적으로 연결되고 상기 금속 댐에 안착되어 기밀공간을 형성하도록 상기 금속 댐과 금속 범프 위에 안착되는 표면탄성파(SAW) 필터 칩; 및 상기 금속 댐과 상기 표면탄성파 필터 칩의 외부 노출면을 덮는 일정두께의 금속층; 을 포함하는 표면탄성파 필터 패키지를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 밀폐특성이 동작특성이 우수하며, 패키지의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 제조시간이 단축되고 생산성이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
표면탄성파, 필터 칩, 금속 댐, 금속층, 웨이퍼 레벨

Description

표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법{Surface Acoustic Wave Filter Package and Fabrication Method Thereof}
도 1은 일반적인 표면탄성파 필터 패키지에 구비되는 표면탄성파 필터 칩을 도시한 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 표면탄성파 필터 패키지를 도시한 것으로서,
(a)는 표면실장형 표면탄성파 필터 패키지의 단면도이고,
(b)는 플립칩형 표면탄성파 필터 패키지의 단면도이며,
(c)는 칩 스케일 패키지형 표면탄성파 필터 패키지의 단면도.
도 3은 종래기술에 따른 표면탄성파 필터 패키지의 제조 공정도.
도 4는 본 발명에 의한 표면탄성파의 패키지의 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 하부 웨이퍼의 상면을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 금속 댐 및 금속 범프를 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 금속 댐 및 금속 범프를 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법을 도시하는 공정 도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100... 하부 웨이퍼 101... 탑재부
110... 배선기판 111,113,114...전극
120... 금속 댐 130... 금속 범프
200... 상부 웨이퍼 210... 표면탄성파 필터 칩
220... 금속층 300... 표면탄성파 필터 패키지
본 발명은 표면탄성파 필터 패키지와 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동작특성이 우수한 표면탄성파 필터 패키지 및 이를 웨이퍼 레벨로 제조하는 방법에 관한 것이다.
표면탄성파(SAW) 필터는 주파수 신호처리용의 핵심부품으로서 GHz 주파수 대역에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 특히 표면탄성파 필터가 갖는 양산성, 선택성, 안정성 등의 우수한 특성으로 인해 RF 이동통신용도로 응용분야를 넓혀가고 있다.
이러한 표면탄성파(SAW) 필터에 사용되는 표면탄성파 필터 칩은 도 1에 도시된 바와 같이, 압전 단결정으로 이루어지는 압전체(1)와, 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) 사이에서 겹쳐지는 전극길이만큼 압전효과에 의한 압전왜곡이 발생하고, 상기 압전왜곡에 의하여 압전체(1)에 전달되는 표면탄성파가 발생하며, 이를 출력 전극(4)을 통해 전기신호로 변환하여 출력하는 것으로서, 이때, 상기 IDT 전극(2)의 간격, 전극폭 이나 길이 등과 같은 여러 인자들에 의해서 결정된 소정 주파수 대역의 전기신호만이 필터링된다.
이러한 표면탄성파 필터 칩의 압전체(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 필터 칩의 전극을 외부 환경으로 보호하기 위하여 다양한 형태의 패키지 구조가 요구된다.
현재까지 개발된 표면탄성파 필터 패키지는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 세라믹을 소재로 하는 배선기판상에 표면탄성파 필터 칩을 탑재하여 패키징하는 것을 기본구조로 하고 있다.
표면실장형 표면탄성파 필터 패키지(10)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 복수의 세라믹층이 다층으로 적층된 배선기판(11)과, IDT 전극(15a) 및 입,출력 전극 (15b,15c)이 형성된 필터 칩(15) 및 리드(19)로 구성되는 바, 상기 필터 칩(15)은 상기 배선기판(11)의 적층시 구비되는 캐비티 내에 상기 전극(15a,15b,15c)과 리드(19)가 대향하여 탑재되도록 복수개의 금속 와이어(13)를 매개로 하여 상기 배선기판(11)에 형성된 비어홀(12)과 와이어 본딩방식으로 연결되며, 상기 캐비티 내의 필터 칩(15)은 상기 배선기판(11)상에 탑재되는 리드(19)에 의해서 밀봉된다.
또한, 플립칩 본딩형 표면탄성파 필터 패키지(20)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 배선기판(21), 필터 칩(25) 및 리드(29)로 구성되는바, 상기 필터 칩(25)은 상기 배선기판(21)의 캐비티내에 전극(25a,25b,25c)과 기판이 서로 대향하여 탑재되도록 복수의 금속범프(23)를 매개로 하여 상기 배선기판(21)에 형성된 비어홀(22)과 플립칩 본딩방식으로 연결되며, 상기 캐비티내의 필터 칩(25)은 상기 리드(29)에 의해 밀봉된다.
그리고, 칩 스케일 패키지형 표면탄성파 필터 패키지(30)는 도 2c에 도시된 바와 같이 배선기판(31), 필터 칩(35) 및 금속층(39)으로 구성되는바, 상기 필터 칩(35)은 상기 배선기판(31)의 상부면에 전극(35a,35b,35c)과 기판이 서로 대향하여 탑재되도록 금속범프(33)를 매개로 하여 상기 배선기판(31)에 형성된 비어홀(32)과 플립칩 본딩방식으로 연결되며, 상기 배선기판(31)상에 탑재된 필터 칩(35)은 라미메이팅되는 필름(38)과 그 상부면에 도포되는 금속층(39)에 의해서 밀봉된다.
그러나, 이러한 종래의 패키지(10,20)는 적어도 2층 이상의 세라믹층을 다층으로 적층하면서 캐비티를 형성한 배선기판(11,21)을 베이스로 하여 필터 칩 (15,25)를 탑재한 다음, 캐비티를 용접되는 금속리드(19,29)에 의해서 밀봉해야만 하기 때문에, 완제품에 대한 재료비가 비싸지고, 구성부품수가 많아지는 한편, 소형화추세에 맞추어 완제품의 크기를 최소화하는데 한계가 있었다.
또한, 도 2c의 표면탄성파 필터 패키지(30)도 다이싱된 개개의 필터 칩(35)을 배선기판(31)에 플립 본딩하기 때문에 생산성이 저하되며, 기밀공간을 형성하기 위한 보호층(38)이 필수적으로 요구되므로, 보호층(38)에 의한 수분침투 등의 문제가 발생하게 된다.
도 3은 칩 스케일 패키지형 표면탄성파 필터 패키지(30)의 제조공정을 도시하고 있다.
먼저, 도 3a에서와 같이, 비어홀(32)을 통하여 외부의 전극단자와 연결되는 배선기판(31)을 마련한다.
다음으로, 상기 배선기판(31) 위에 SAW 필터 칩(35)을 실장하기 위한 금속범프(33)를 형성한 후 상기 SAW 필터 칩(35)을 기판(31) 상에 부착한다. 이때 SAW 필터 칩(35)들은 각각의 패키지로 분리될 수 있도록 서로 일정간격 이격되어 배열된다(도 3b).
그 후, SAW 필터 동작면에 기밀공간을 형성하기 위하여 기판(31) 상의 SAW 필터 칩(35)들을 덮는 수지재의 보호층(38)을 형성한다. 이러한 보호층은 열경화성 수지의 라미네이팅 필름으로 이루어진다. 상기 보호층(38)은 SAW 필터 칩(35)이 배선기판(31)과 접촉상태를 유지하도록 하며, 필터 칩(35)의 하부의 빈 공간을 유지 하도록 하는 역할을 수행한다(도 3c).
다음으로, 각각의 패키지로 절단될 부분의 보호층(38)을 제거한다. 보호층을 제거하는 그루빙(grooving)은 일정 깊이를 절삭하는 기계적인 가공 또는 레이저를 이용한 가공을 사용할 수 있고, 또한 노광방법을 사용하여 감광성 수지의 일정부분을 제거하는 광학적 방법을 사용할 수도 있다(도 3d).
상기와 같이 그루빙 공정을 마친 후에, SAW 필터 칩(35)의 외부면에는 금속층(39)이 형성된다. 상기 금속층(39)은 외부 노이즈(noise)에 대한 차폐성을 확보하고 외부환경에 의한 신뢰성 향상을 위해 형성되는 것으로, 두 가지 이상의 금속 실드층을 진공증착법 또는 도금법을 이용하여 형성한다(도 3e).
마지막으로, 금속층(39)이 형성된 SAW 필터 칩(35)을 각각의 패키지로 분리하기 위하여 배선기판(31)을 다이싱(dicing)한다(도 3f).
이와 같은 칩 스케일 패키지형 표면탄성파 필터 패키지(30) 및 이를 제조하는 방법은 미리 다이싱 된 낱개의 표면탄성파 필터 칩(35)을 배선기판(31)에 플립본딩하기 때문에 제작 시간이 많이 걸리고 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 표면탄성파 필터 칩(35)의 동작면을 보호하기 위해서 열경화성 수지 계열의 라미네이팅 필름으로 기밀공간을 형성하는 구조를 가지므로, 공정 중에 수지의 흐름을 면밀히 제어해야 하는 어려움이 있을 뿐만 아니라, 열처리 과정에서 수지 중의 수분 등의 물질이 방출되어 표면탄성파 필터 칩(35)의 동작면을 오염시켜 패키지의 특성을 열화시키기 쉽다는 문제점이 있다.
그리고, 수분 침투 방지를 위해 라미네이팅 필름 외부에 금속도금이 필요하 게 되고, 이러한 금속층(39)의 품질에 따라 표면탄성파 필터 칩(35)이 수분에 노출되기 쉽다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수분 침투, 표면탄성파 필터 칩의 동작면 오염 등을 방지하여 동작 신뢰성을 높일 수 있는 표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 제품의 소형화 추세에 맞추어 완제품의 사이즈를 최소화하고, 구성부품 수 및 재료비를 줄여 제조원가를 절감할 수 있는 표면탄성파 필터 패키지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은, 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극이 형성된 탑재부를 구비하는 배선기판; 상기 배선기판의 탑재부를 에워싸도록 폐곡선으로 이루어지는 금속 댐; 상기 배선기판의 전극과 전기적으로 연결되는 금속 범프; 상기 금속 범프와 전기적으로 연결되고 상기 금속 댐에 안착되어 기밀공간을 형성하도록 상기 금속 댐과 금속 범프 위에 안착되는 표면탄성파(SAW) 필터 칩; 및 상기 금속 댐과 상기 표면탄성파 필터 칩의 외부 노출면을 덮는 일정두께의 금속층; 을 포함하는 표면탄성파 필터 패키지를 제공한다.
바람직하게는, 상기 금속 댐 또는 금속 범프는 금(Au)이나 금이 함유된 합금을 포함하여 이루어진다.
더욱 바람직하게는, 상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Au 금속막 위에 증착된 AuSn막을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Cu 금속막 위에 증착된 Cu 증착막과, 상기 Cu 증착막 위에 증착된 Ti막과, 상기 Ti막 위에 증착된 Au막을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 금속 댐 또는 상기 금속 댐과 전기적으로 연결된 금속층은 외부의 유해한 전자기파가 내부로 유입되는 것을 차단하도록 접지단자와 전기적으로 연결된다.
또한 바람직하게는, 상기 금속층은 스퍼터링 방법을 통하여 Ti 또는 Cu의 얇은 막을 성장시키고, 그 위에 전해도금을 통하여 Cu막을 증착하고, 그 위에 전해도금을 통하여 Ni막을 증착하여 형성될 수 있다.
다른 측면으로서 본 발명은, a) 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극이 형성된 복수 개의 탑재부를 구비하는 하부 웨이퍼를 준비하는 단계; b) 상기 하부 웨이퍼의 상면에 상기 탑재부를 에워싸도록 폐곡선으로 이루어지는 금속 댐과, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 금속 범프를 각각의 탑재부에 대하여 형성하는 단계; c) 상기 각각의 탑재부에 대응하는 표면탄성파(SAW) 필터 칩이 복수 개 형성된 상부 웨이퍼를 상기 금속 댐과 금속 범프 위에 장착하는 단계; d) 상기 상부 웨이퍼를 일정간격을 두고 분할하는 단계; e) 상기 금속 댐과 상기 상부 웨이퍼의 외부 노출면을 덮도록 일정두께의 금속층을 형성하는 단계 ; 및 f) 상기 하부 웨이퍼를 표면탄성파(SAW) 필터 패키지 단위로 다이싱하는 단계; 를 포함하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 b) 단계는 상기 하부 웨이퍼의 상면에 금속 댐과 금속 범프를 동시에 형성하도록 수행될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 b) 단계는 금(Au)이나 금이 함유된 합금을 포함하는 금속 댐 또는 금속 범프를 형성하도록 수행될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Au 금속막 위에 AuSn막을 증착하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Cu 금속막 위에 Cu 증착막을 증착하고, 상기 Cu 증착막 위에 Ti막을 증착하고, 상기 Ti막 위에 Au막을 증착하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 b) 단계는 상기 금속 댐이 외부의 유해한 전자기파가 내부로 유입되는 것을 차단하도록 접지단자와 전기적으로 연결되도록 수행되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 e) 단계는 전해도금을 통하여 상기 금속층을 형성한다.
이때, 상기 금속층은 스퍼터링 방법을 통하여 Ti 또는 Cu의 얇은 막을 성장시키고, 그 위에 전해도금을 통하여 Cu막을 증착하고, 그 위에 전해도금을 통하여 Ni막을 증착하여 형성될 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 표면탄성파의 패키지의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 하부 웨이퍼의 상면을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 금속 댐 및 금속 범프를 도시하는 단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 금속 댐 및 금속 범프를 도시하는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 표면탄성파 필터 패키지(300)는 배선기판(110)과, 금속 댐(120)과, 금속 범프(130)와, 표면탄성파(SAW) 필터 칩(210)과 금속층(220)을 포함하여 구성된다.
상기 배선기판(110)은 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극(111)이 형성된 탑재부(101)를 구비한다. 상기 전극(111)은 비아 홀(112) 및 외부에 형성된 전극(113)을 통해 외부의 전극단자와 전기적으로 연결된다.
이때, 상기 배선기판(110)은 외부에서의 수분침투에 취약하기 않아야 하며, 외부의 온도변화 및 열충격에 의한 응력이 발생하지 않도록 표면탄성파 필터 칩(210)과 유사한 열팽창계수를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표면탄성파 필터 칩으로 압전웨이퍼인 LiTaO3가 사용되는 경우에는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 BT-resin 또는 ALOX 등을 사용할 수 있다.
상기 표면탄성파 필터 칩(210)은 하부면에 입출력 전극(212)과 IDT 전극(211)이 형성되는 압전 단결정소자이며, 상기 입출력 전극(212)은 배선기판(110)의 전극과 금속 범프(130)를 통하여 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 표면탄성파 필터 칩(210)의 하부면에는 접지를 위해 금속 댐(120)과 연결되는 전극(213)이 형성될 수 있다.
상기 금속 댐(120)은 도 5에 도시된 바와 같이, 배선기판(110)의 탑재부(101)를 에워싸도록 폐곡선, 즉 환상으로 이루어진다.
이러한 금속 댐(120)은 도 5에서와 같이, 웨이퍼(100) 상에서 구획이 용이하도록 사각 형상의 폐곡선을 이루는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이와 같은 폐곡선을 이루는 금속 댐(120)은 그 상부에 표면탄성파 필터 칩(210)이 장착되어 접합됨으로써 필터 칩(210)의 동작에 필요한 기밀공간을 형성하게 된다.
또한, 상기 금속 범프(130)는 배선기판(110)의 전극(111)과 표면탄성파 필터 칩(210)의 전극을 전기적으로 연결하면서 표면탄성파 필터 칩(210)을 고정하는 기능을 수행한다.
이러한 금속 댐(120)과 금속 범프(130)는 전해도금이나 솔더를 스크린 프린팅하는 방법에 의해 형성될 수 있다.
또한 금속 댐(120)과 금속 범프(130)는 필터 칩(210)과의 접합이 용이하도록 금(Au)이나 금이 함유된 Au 합금을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 표면탄성파 필터 칩(210)에 손상을 주지않고 열처리를 할 수 있도록 240~260℃ 정도의 녹는점을 갖도록 조성비율을 설정하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 금속 댐(120) 또는 금속 범프(130)는 도 6에서와 같이, 배선기판(110)의 상면에 형성된 Au 금속막(111,114) 위에 전해도금을 이용하여 증착된 AuSn막(A)을 포함하도록 할 수 있다.
또한, 상기 금속 댐(120) 또는 금속 범프(130)는 도 7에서와 같이, 상기 배선기판(110)의 상면에 형성된 Cu 금속막(111,114) 위에 전해도금을 통하여 증착된 Cu 증착막(B1)과, 표면탄성파 필터 칩(210)과 접합을 용이하게 하도록 상기 Cu 증착막(B1) 위에 전해도금을 통하여 증착된 Ti막(B2), Ni막(B3), Au막(B4)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이와 같이 Cu 증착막(B1)을 이용하는 경우에는 비교적 높은 막을 값싸고 빨리 증착할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 이러한 금속 댐(120)과 금속 범프(130)는 기밀공간 형성시 배선기판(110)과 필터 칩(210) 사이의 간격을 유지하기 위해서 20㎛ 이상의 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속 댐(120)과 금속 범프(130)는 표면탄성파 필터 칩(210)과 초음파 본딩이나 열융착 본딩을 통하여 접합된다.
한편, 상기 금속층(220)은 상기 금속 댐(120)과 상기 표면탄성파 필터 칩(210)의 외부 노출면을 일정한 두께로 덮는다.
이때, 금속층(220)은 금속 댐(120)과 전기적으로 연결되며, 외부의 유해한 전자기파가 내부로 유입되는 것을 차단하도록 접지단자와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
또한 상기 금속층(220)은 취성이 커서 깨지기 쉬운 표면탄성파 필터 칩(210)을 보호하는 기능을 수행한다.
이러한 금속층(220)은 스퍼터링 방법을 통하여 Ti 또는 Cu의 얇은 막을 성장시키고, 그 위에 전해도금을 통하여 Cu막을 증착하고, 그 위에 전해도금을 통하여 Ni막을 증착하여 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 표면탄성파 필터 패키지(300)는 종래와는 달리 라미네이팅 필름 등의 보호층이 형성되지 않으므로, 필름 형성을 위해 수지 흐름을 면밀히 제어할 필요성이 없으며, 열처리시 수분이 발생할 염려가 없을 뿐만 아니라 견고한 기밀공간을 형성하므로 외부로부터 수분이 침투할 우려가 없다는 이점을 갖게 된다.
이를 통하여 표면탄성파 필터 칩의 동작면의 오염을 방지하고 오작동을 방지하여 우수한 특성을 갖는 표면탄성파 필터 패키지(300)를 제공할 수 있게 된다.
또한, 종래와 달리 보호층이 필요하지 않으므로 종래의 보호층이 갖는 높이만큼 패키지의 소형화가 가능하다는 이점를 얻을 수 있다.
그리고, 금속 댐(120)을 통한 접지가 가능하므로 패키지(300) 내부에 접지단자를 연결하기 위한 금속 범프(130)의 수가 줄어들 뿐만 아니라 구조가 간단해진다는 이점을 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
본 발명에 의한 표면탄성파 필터 패키지(300)는 a 단계 내지 f 단계를 거쳐 제조된다.
a. 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극이 형성된 복수 개의 탑재부를 구비하는 하부 웨이퍼를 준비하는 단계;
도 8a에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 상에 표면탄성파 필터 칩(210)이 장착되기 위해 배선기판(110) 상에 탑재부(101)를 다수 구비하는 하부 웨이퍼(100)를 준비한다.
이때, 탑재부(101)에는 비아 홀(112) 및 외부에 형성된 단자(113)를 통하여 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극(111)이 다수개 형성된다.
이와 같이 형성되는 전극(111)은 각각의 탑재부(101)에 각각의 표면탄성파 필터 칩(210)이 장착될 수 있도록 일정한 간격을 두고 형성된다.
b. 상기 하부 웨이퍼의 상면에 금속 댐과 금속 범프를 형성하는 단계;
도 8b에 도시된 바와 같이 각각의 탑재부에 대하여 상기 하부 웨이퍼(100)의 상면에 탑재부(101)를 에워싸도록 폐곡선으로 이루어지는 금속 댐(120)과, 상기 전극(111)과 전기적으로 연결되는 금속 범프(130)를 형성한다.
이러한 금속 댐(120)과 금속 범프(130)는 전해도금이나 솔더를 스크린 프린팅하는 방법에 의해 형성될 수 있고, 필터 칩(210)과의 접합이 용이하도록 금(Au)이나 금이 함유된 Au 합금을 포함하는 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 표면탄성파 필터 칩(210)에 손상을 주지않고 열처리를 할 수 있도록 240~260℃ 정도의 녹는점을 갖도록 조성비율을 설정하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 금속 댐(120) 또는 금속 범프(130)는 도 6에서와 같이, 배선기판 (110)의 상면에 형성된 Au 금속막(111,114) 위에 전해도금을 이용하여 증착된 AuSn막(A)을 포함하도록 할 수 있다.
다른 방법으로, 상기 금속 댐(120) 또는 금속 범프(130)는 도 7에서와 같이, 상기 배선기판(110)의 상면에 형성된 Cu 금속막(111,114) 위에 전해도금을 통하여 증착된 Cu 증착막(B1)과, 표면탄성파 필터 칩(210)과 접합을 용이하게 하도록 상기 Cu 증착막(B1) 위에 전해도금을 통하여 증착된 Ti막(B2), Ni막(B3), Au막(B4)을 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 금속 댐(120)과 금속 범프(130)는 기밀공간 형성시 배선기판(110)과 필터 칩(210) 사이의 간격을 유지하기 위해서 20㎛ 이상의 높이로 형성되도록 다층막을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 댐(120)과 금속 범프(130)는 서로 다른 공정에 의하여 순차적으로 형성될 수 있으나, 제조시간 및 공정 단축을 위해 하나의 공정에서 동시에 형성되는 것이 바람직하다.
c. 표면탄성파 필터 칩이 복수 개 형성된 상부 웨이퍼를 상기 금속 댐과 금속 범프 위에 장착하는 단계;
도 8c에 도시된 바와 같이, 각각의 탑재부(101)에 표면탄성파 필터 칩(210)이 위치하도록 공지의 얼라인 방법을 이용하여 상부 웨이퍼(200)와 하부 웨이퍼(100)를 정렬한다.
이러한 정렬을 통하여 상기 표면탄성파 필터 칩(210)이 상기 금속 댐(120) 위에 장착되고 접합되어 기밀공간을 형성하게 된다. 또한, 상기 금속 범프(130)를 통하여 입출력 전극(212)과 배선기판(110)의 전극(112) 사이에 전기적 연결이 이루어지게 된다.
이때, 상기 상부 웨이퍼(200)의 표면탄성파 필터 칩(210)과 하부 웨이퍼(100)의 금속 댐(120)과 금속 범프(130)의 접합은 초음파 본딩 방식이나 열융착 본딩방식에 의해 이루어진다.
열융착에 의하는 경우 열처리 온도는 표면탄성파 필터 칩(210)의 손상을 막기 위해 240~260도가 적절하다.
d. 상기 상부 웨이퍼를 일정간격을 두고 분할하는 단계;
도 8d에 도시된 바와 같이, 패키지 단위로 분할 가능하도록 일정한 간격으로 상부 웨이퍼(100)를 분할한다.
이때, 상부 웨이퍼(200)의 분할면과 금속 댐(120)의 외곽면이 일치하도록 금속 댐(120)의 일부분을 포함하여 분할할 수 있으며, 하부 웨이퍼(200)의 상부면이 외부로 노출되도록 분할을 수행한다.
e. 상기 금속 댐과 상기 상부 웨이퍼의 외부 노출면을 덮도록 일정두께의 금속층을 형성하는 단계;
상부 웨이퍼(200)를 분할하는 작업이 이루어진 후, 도 8e에 도시한 바와같이, 금속 댐(120)과 상부 웨이퍼(200)의 외부 노출면을 덮도록 일정한 두께의 금속 층(220)을 형성한다.
이때, 금속층(220)은 하부 웨이퍼(100)의 노출면에도 형성될 수 있다.
이러한 금속층(220)은 금속 댐(120)과 전기적으로 연결되며, 외부의 유해한 전자기파가 내부로 유입되는 것을 차단하도록 접지단자와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 또한 상기 금속층(220)은 취성이 커서 깨지기 쉬운 표면탄성파 필터 칩(210)을 보호하는 기능과 기밀공간을 수분 침투로부터 완벽하게 차단하는 기능을 수행한다.
이러한 금속층(220)은 스퍼터링 방법을 통하여 Ti 또는 Cu의 얇은 막을 성장시키고, 그 위에 전해도금을 통하여 Cu막을 증착하고, 그 위에 전해도금을 통하여 Ni막을 증착하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
f. 상기 하부 웨이퍼를 표면탄성파(SAW) 필터 패키지 단위로 다이싱하는 단계;
상기 금속층(220)의 형성작업이 모두 종료되면, 도 8f에 도시된 바와 같이, 표면탄성파 필터 패키지(300) 단위로 분리하기 위하여 하부 웨이퍼(100)를 다이싱 한다.
이때, 다이싱의 폭(T2)는 d 단계의 분할 폭(T1)보다 좁도록 하여 금속층(220)이 금속 댐(120)과 상부 웨이퍼(200)의 노출면을 모두 덮는 상태를 유지하도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 표면탄성파 필터 패키지의 제조 방법은, 표면탄 성파 필터 칩(210)이 형성된 상부 웨이퍼(200) 전체를 하부 웨이퍼(100) 상에 장착하고 마지막 단계에서 다이싱을 수행함으로써, 웨이퍼 레벨로 표면탄성파 필터 패키지(300)를 제조할 수 있게 되어 제조시간이 단축되고 생산성이 향상된다는 이점을 갖게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래와는 달리 라미네이팅 필름 등의 보호층이 별도로 필요하지 않으므로 이러한 라미네이팅 필름으로 인하여 발생하는 공정제어상의 어려움, 열처리시 수지재의 보호층에서 발생하는 수분 및 보호층을 통해 외부에서 침투되는 수분 등에 의한 표면탄성파 필터 칩의 동작면 오염을 방지하여 우수한 전기적 특성을 갖는 표면탄성파 필터 칩 패키지를 제공할 수 있다는 유리한 효과가 있게 된다.
또한, 종래와 달리 보호층이 필요하지 않으므로 패키지의 소형화가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 금속 댐을 통한 접지가 가능하므로 패키지 내부에 접지단자를 연결하기 위한 금속범프의 수가 줄어들 뿐만 아니라 구조가 간단해지며, 기밀성 및 내열충격성이 향상된다는 효과가 있게 된다.
또한, 표면탄성파 필터 칩이 형성된 상부 웨이퍼 전체를 하부 웨이퍼 상에 장착하고 마지막 단계에서 다이싱을 수행함으로써, 웨이퍼 레벨로 표면탄성파 패키지를 제조할 수 있게 되어 제조시간이 단축되고 생산성이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (14)

  1. 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극이 형성된 탑재부를 구비하는 배선기판;
    상기 배선기판의 탑재부를 에워싸도록 폐곡선으로 이루어지는 금속 댐;
    상기 배선기판의 전극과 전기적으로 연결되는 금속 범프;
    상기 금속 범프와 전기적으로 연결되고 상기 금속 댐에 안착되어 기밀공간을 형성하도록 상기 금속 댐과 금속 범프 위에 안착되는 표면탄성파(SAW) 필터 칩; 및
    상기 금속 댐과 상기 표면탄성파 필터 칩의 외부 노출면을 덮는 일정두께의 금속층;
    을 포함하는 표면탄성파 필터 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 댐 또는 금속 범프는 금(Au)이나 금이 함유된 합금을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Au 금속막 위에 증착된 AuSn막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Cu 금속막 위에 증착된 Cu 증착막과, 상기 Cu 증착막 상부에 증착된 Ti막과, 상기 Ti막 상부에 증착된 Au막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 댐 또는 상기 금속 댐과 전기적으로 연결된 금속층은 외부의 유해한 전자기파가 내부로 유입되는 것을 차단하도록 접지단자와 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 스퍼터링 방법을 통하여 Ti 또는 Cu의 얇은 막을 성장시키고, 그 위에 전해도금을 통하여 Cu막을 증착하고, 그 위에 전해도금을 통하여 Ni막을 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지.
  7. a) 외부전극단자와 전기적으로 연결되는 전극이 형성된 복수 개의 탑재부를 구비하는 하부 웨이퍼를 준비하는 단계;
    b) 상기 하부 웨이퍼의 상면에 상기 탑재부를 에워싸도록 폐곡선으로 이루어 지는 금속 댐과, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 금속 범프를 각각의 탑재부에 대하여 형성하는 단계;
    c) 상기 각각의 탑재부에 대응하는 표면탄성파(SAW) 필터 칩이 복수 개 형성된 상부 웨이퍼를 상기 금속 댐과 금속 범프 위에 장착하는 단계;
    d) 상기 상부 웨이퍼를 일정간격을 두고 분할하는 단계;
    e) 상기 금속 댐과 상기 상부 웨이퍼의 외부 노출면을 덮도록 일정두께의 금속층을 형성하는 단계; 및
    f) 상기 하부 웨이퍼를 표면탄성파(SAW) 필터 패키지 단위로 다이싱하는 단계;
    를 포함하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 b) 단계는 상기 하부 웨이퍼의 상면에 금속 댐과 금속 범프를 동시에 형성하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 b) 단계는 금(Au)이나 금이 함유된 합금을 포함하는 금속 댐 또는 금속 범프를 형성하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Au 금속막 위에 AuSn막을 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 금속 댐 또는 금속 범프는 상기 배선기판의 상면에 형성된 Cu 금속막 위에 증착된 Cu 증착막과, 상기 Cu 증착막 상부에 증착된 Ti막과, 상기 Ti막 상부에 증착된 Au막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 b) 단계는 상기 금속 댐이 외부의 유해한 전자기파가 내부로 유입되는 것을 차단하도록 접지단자와 전기적으로 연결되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 e) 단계는 전해도금을 통하여 상기 금속층을 형성하는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속층은 스퍼터링 방법을 통하여 Ti 또는 Cu의 얇은 막을 성장시키고, 그 위에 전해도금을 통하여 Cu막을 증착하고, 그 위에 전해도금을 통하여 Ni막을 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표면탄성파 필터 패키지의 제조방법.
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