KR102419713B1

KR102419713B1 - 결합 전송 라인 공진 rf 필터

Info

Publication number: KR102419713B1
Application number: KR1020207020154A
Authority: KR
Inventors: 젭 에이치. 플레밍; 카일 맥웨티
Original assignee: 3디 글래스 솔루션즈 인코포레이티드
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2022-07-13
Also published as: AU2018383659A1; EP3724946B1; US11367939B2; US20220278435A1; US10854946B2; JP2022075660A; US20210005949A1; US20190190109A1; KR20220101008A; JP2021507576A; JP7008824B2; EP3724946A1; AU2021232851A1; AU2018383659B2; CA3084818A1; WO2019118761A1; CA3084818C; US11894594B2; EP3724946A4; KR20200096292A

Abstract

본 발명은 감광성 유리 세라믹 기판에서 기계적으로 및 열적으로 안정화된 RF 교차지 공진 필터 및 전기적 공기 갭을 저손실 및 저비용으로 생성하는 방법을 포함한다. 이 경우, 기생 전자 신호(parasitic electronic signal), RF 신호, 차동 전압 강화 및 부동 접지(floating ground)가 감광성 유리 기판 상의 전기 절연 및 접지면 구조의 제조에 의해 절연된 전자 장치의 성능을 방해하고 저하시키는 것을 방지하기 위해, 접지면이 RF 필터에 인접하거나 RF 필터 아래에서 사용될 수 있다.

Description

결합 전송 라인 공진 RF 필터

관련 출원에 대한 상호 참조

본 특허 출원은 2017년 12월 15일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/599,504호를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.

연방 자금 지원 연구 보고서

없음

본 발명은 동일 기판 상에서 RF 장치들 사이의 임피던스 정합을 생성하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 특히 결합 전송 라인 공진 RF 필터에 관한 것이다.

본 발명의 범위를 제한하지 않으면서, 그 배경기술은 임피던스 정합과 관련하여 설명된다.

그와 같은 일례로는 "적응형 임피던스 정합 인터페이스"라는 명칭으로 라자고파란(Rajagopalan) 등에 허여된 미국특허 제9,819,991호에 교시되어 있다. 이러한 발명자 등은 데이터 인터페이스 커넥터, 응용 프로세서, 및 인터페이스 회로를 포함하는 디바이스를 교시하고 있다. 인터페이스 회로는 응용 프로세서 및 데이터 인터페이스 커넥터 사이에 결합되며, 상기 데이터 인터페이스 회로는 신호들 중 하나의 신호 특성의 변화를 결정하며, 상기 변화는 상기 데이터 인터페이스 커넥터와 매체 소모 장치 사이의 임피던스 부정합에 의해 발생된다. 상기 응용 프로세서는 상기 인터페이스 회로로부터의 신호 특성 설정에 응답하여 신호들 중 다음 것의 신호 특성을 조절하여 조절된 신호를 획득하거나, 상기 매체 소모 장치로 상기 조절된 신호를 전송할 수 있다.

또 다른 일례가, "공유 구성 요소를 사용하여 임피던스 정합 및 대역 절환하도록 적응된 활성 안테나"라는 명칭으로 데스클로스(Desclos) 등에 허여된 미국특허 제9,755,305호가 교시되어 있다. 요약하면, 이들 발명자들은 공유 가변 구성 요소를 사용하여, 예를 들면 가변 커패시터 또는 기타 가변 구성 요소와 같은 공유 가변 구성 요소를 사용하여 안테나의 활성 임피던스 정합 및 대역 절환을 제공하도록 적응되는 활성 안테나 및 관련 회로 토폴로지에 대해 교시하고 있다. 안테나는 저비용 및 효율적 활성 안테나 해법을 제공하며, 예를 들어, 안테나를 제 1 주파수로부터 제 2 예정 주파수로 절환하는 대역을 설계하기 위해 하나 이상의 수동 구성 요소가 추가로 사용될 수 있다.

그러나, 이와 같은 발전에도 불구하고, 소형 저손실의 RF 장치에 대한 필요성이 대두된다.

한 실시예에 있어서, 다음과 같은 단계들을 포함하는, 기계적으로 안정화된 RF 결합된 교차지(交叉指) 공진 장치(interdigitated resonate device)를 제조하기 위한 방법을 포함한다: 하나 이상의 구조를 포함하는 디자인 레이아웃을 마스킹하여, 감광성 유리 기판(photosensitive glass substrate) 상에 전기 전도 채널들을 갖는 하나 이상의 교차지 구조(interdigitated structure)를 형성하는 단계; 상기 감광성 유리 기판의 적어도 일부를 활성 에너지원에 노출시키는 단계; 상기 감광성 유리 기판을 그 유리 전이 온도 이상으로 적어도 10분 동안 가열하는 단계; 상기 노출된 유리의 적어도 일부를 결정질 물질로 변환시키기 위해 상기 감광성 유리 기판을 냉각시켜, 유리 결정질 기판을 형성하는 단계; 에칭제 용액으로 상기 유리 결정질 기판을 에칭하여, 기계적 지지 장치를 형성하는 단계; 및 하나 이상의 전기 전도성 교차지 전송 라인, 접지면, 및 입력 및 출력 채널들을 하나 이상의 금속으로 코팅하는 단계로서, 상기 금속은 회로에 연결되는, 상기 코팅하는 단계. 한 양태에 있어서, 상기 장치는 외부 전기 절연 구조의 전부 또는 일부를 금속 또는 금속 매체로 덮는 리드(lid)로 덮여있으며, 상기 방법은 상기 금속 또는 금속 매체를 접지에 연결하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 양태에 있어서, 상기 RF 필터 라인은 기계적 및 열적 안정화 구조를 가지며, 상기 기계적 및 열적 안정화 구조는 상기 RF 교차지 공진 구조의 접촉 면적의 50%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 10%, 5% 또는 1 % 미만이다. 다른 양태에 있어서, 상기 금속화는 전송 라인을 형성한다. 다른 양태에 있어서, 상기 RF 전송 라인 교차지 공진 필터는 대역 통과 필터, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 노치 필터이다. 다른 양태에 있어서, 상기 RF 전송 라인 교차지 공진 필터 상의 금속 라인은 티티늄, 티타늄-텅스텐, 크롬, 구리, 니켈, 금, 팔라듐 또는 은으로 구성된다. 다른 양태에 있어서, 상기 에칭 단계는 상기 기판과 RF 교차지 공진 구조 사이에 공기 갭을 형성하고, 상기 교차지 공진 구조는 다른 RF 전자 소자들에 연결된다. 다른 양태에 있어서, 트렌치들에 인접한 유리 결정질 기판이 또한 세라믹 상으로 변환될 수 있다. 다른 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 금속은 Fe, Cu, Au, Ni, In, Ag, Pt 또는 Pd로부터 선택된다. 다른 양태에 있어서, 상기 금속은 표면 매립형 콘택, 블라인드 비아, 유리 비아, 직선형 콘택, 장방형 콘택, 다각형 콘택 또는 원형 콘택을 통해 상기 회로에 연결된다. 다른 양태에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은 하기의 조성을 포함하는 유리 기판이다: 60 내지 76 중량%의 실리카; 적어도 3 중량%의 K₂0이되 6 중량% 내지 16 중량%의 K₂0 및 Na₂0의 조합; Ag₂0 및 Au₂0로 이루어진 그룹으로부터 선택된 0.003 내지 1 중량%의 하나 이상의 산화물; 0.003 내지 2 중량%의 Cu₂0; 0.75 중량% 내지 7 중량%의 B₂O_3, 및 6 내지 7 중량%의 Al₂O₃이되 13 중량%를 초과하지 않는 Al₂O₃와 B₂O₃의 조합; 8 내지 15 중량%의 Li₂0; 및 0.001 내지 0.1 중량%의 Ce0₂. 다른 양태에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은 하기의 조성을 포함하는 유리 기판이다: 35 내지 76 중량%의 실리카, 3 내지 16 중량%의 K₂0, 0.003 내지 1 중량%의 Ag₂0, 8 내지 15 중량%의 Li₂0, 및 0.001 내지 0.1 중량%의 CeO₂. 다른 양태에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은: 0.1 중량% 이상의 Sb₂0₃ 또는 As₂O₃를 포함하는 감광성(photo-definable) 유리 기판; 0.003 내지 1 중량%의 Au₂0를 포함하는 감광성 유리 기판; CaO, ZnO, PbO, MgO, SrO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량%의 산화물을 포함하는 감광성 유리 기판 중 적어도 하나이며; 선택적으로, 상기 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭비는 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나를 갖는다. 다른 양태에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄 또는 산화 세륨 중 하나 이상을 포함하는 감광성 유리 세라믹 합성 기판이다. 다른 양태에 있어서, 상기 RF 전송은 신호 입력 대 신호 출력의 50, 40, 30, 25, 20, 15 또는 10% 미만의 손실을 갖는다. 다른 양태에 있어서, 방법은 기계적으로 및 열적으로 안정화된 RF 교차지 공진 구조를 대역 통과 필터, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 노치 필터 중 적어도 하나의 특징부로 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 본 발명은 다음과 같은 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조된 기계적으로 안정화된 RF 결합된 교차지 공진 장치를 포함한다: 하나 이상의 구조를 포함하는 디자인 레이아웃을 마스킹하여, 감광성 유리 기판 상에 전기 전도 채널들을 갖는 하나 이상의 교차지 구조를 형성하는 단계; 상기 감광성 유리 기판의 적어도 일부를 활성 에너지원에 노출시키는 단계; 상기 감광성 유리 기판을 그 유리 전이 온도 이상으로 적어도 10분 동안 가열하는 단계; 상기 노출된 유리의 적어도 일부를 결정질 물질로 변환시키기 위해 상기 감광성 유리 기판을 냉각시켜, 유리 결정질 기판을 형성하는 단계; 에칭제 용액으로 상기 유리 결정질 기판을 에칭하여, 기계적 지지 장치를 형성하는 단계; 하나 이상의 전기 전도성 교차지 전송 라인, 접지면, 및 입력 및 출력 채널들을 하나 이상의 금속으로 코팅하는 단계; 및 상기 하나 이상의 전기 전도성 교차지 전송 라인의 전부 또는 일부를 금속 매체로 코팅하는 단계로서, 상기 금속은 회로에 연결되는, 상기 코팅하는 단계. 한 양태에 있어서, 상기 장치는 외부 전기 절연 구조의 전부 또는 일부를 금속 또는 금속 매체로 덮는 리드로 덮여있으며, 상기 방법은 상기 금속 또는 금속 매체를 접지에 연결하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 양태에 있어서, 상기 RF 필터 라인은 기계적 및 열적 안정화 구조를 가지며, 상기 기계적 및 열적 안정화 구조는 상기 RF 교차지 공진 구조의 접촉 면적의 50%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 10%, 5% 또는 1 % 미만이다. 다른 양태에 있어서, 상기 금속화는 전송 라인을 형성한다. 다른 양태에 있어서, 상기 RF 전송 라인 교차지 공진 필터는 대역 통과 필터, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 노치 필터이다. 다른 양태에 있어서, 상기 RF 전송 라인 교차지 공진 필터 상의 금속 라인은 티티늄, 티타늄-텅스텐, 크롬, 구리, 니켈, 금, 팔라듐 또는 은으로 구성된다. 다른 양태에 있어서, 상기 에칭 단계는 상기 기판과 RF 교차지 공진 구조 사이에 공기 갭을 형성하고, 상기 교차지 공진 구조는 다른 RF 전자 소자들에 연결된다. 다른 양태에 있어서, 트렌치들에 인접한 유리 결정질 기판이 또한 세라믹 상으로 변환될 수 있다. 다른 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 금속은 Fe, Cu, Au, Ni, In, Ag, Pt 또는 Pd로부터 선택된다.

본 발명의 특징 및 장점들에 대한 더욱 완전한 이해를 위하여, 이제 첨부된 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 참조한다.
도 1a 내지 도 1c는 소형 공진 28 GHz 대역 통과 필터의 리드 및 저면도를 도시한다. 도 1a는 공진 교차지 28 GHz 대역 통과 필터를 도시한다. 도 1b는 공지 교차지 28 GHz 대역 통과 필터에 대한 리드를 도시한다. 도 1c는 조립된 공진 교차지 28 GHz 대역 통과 필터를 나타낸다. 외부 치수는 6.6(1) x 3.0(w) x 0.7(h) mm³이다.
도 2는 28 Ghz 공진 교차지 대역 통과 필터의 모의 성능을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 소형 공진 대역 통과 필터 프로토타입(prototype)의 이론적 구조를 도시한다. 도 3a는 대칭 공진 교차지 결합 전송 라인 공진기 필터를 도시한다. 도 3b는 비대칭 공진 교차지 결합 전송 라인 공진기(ICTLR) 필터를 도시한다.
도 4는 접지면 및 I/O 비아를 갖는 ICTLR 필터의 저부를 도시한다.
도 5는 코팅 단계 전의 ICTLR 필터의 구조를 도시한다.
도 6은 교차지 RF 필터에 대한 리드/상부의 저면도를 도시한다.
도 7은 28 GHz 교차지 RF 필터의 리드를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.

본 발명의 다양한 실시예들의 제조 및 사용이 이하에서 상세하게 논의되지만, 본 발명은 매우 다양한 특정 상황에서 구현될 수 있는 많은 적용 가능한 발명의 개념들을 제공한다는 사실을 이해해야 한다. 본 명세서에서 논의되는 특정 실시예들은 단지 본 발명을 제조 및 사용하기 위한 특정한 방법들을 설명하는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하지는 아니한다.

본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여, 다음에 많은 용어들이 규정된다. 본 명세서에 규정된 용어들은 본 발명에 대한 분야에 있어서 당업자들에 의해 통상적으로 이해될 수 있는 의미를 갖는다. 부정관사(a, an) 및 정관사(the)와 같은 용어들은 단일의 독립체만을 언급하도록 의도되지 아니하며, 특정 예가 설명을 위해 사용될 수 있는 일반적인 부류를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 특정 실시예들을 설명하기 위해 사용되지만, 그의 사용은 청구 범위에 개괄된 것을 제외하고는 본 발명을 제한하지 아니한다.

본 발명은 소형 50 Ohm 공진 필터 RF의 생성에 관한 것이다. 소형 저손실 RF 필터들은 소형의 고효율 RF 통신 시스템에서 중요한 요소이다. 소형 저손실 RF 장치는 특히 휴대용 시스템을 위한 미래 RF 시스템의 초석이 되는 기술적 요구 사항이다.

감광성 유리 구조는 다른 요소 시스템 또는 서브 시스템과 함께 통합 전자 요소와 같은 다수의 미세 가공 및 미세 가공 공정에 제안되어 왔다. 반도체, 절연 또는 전도성 기판에서 박막 첨가제 공정을 사용하는 반도체 미세 제조의 경우는 낮은 수율과 높은 성능의 가변성으로 인해 비용이 많이 든다. 첨가제 미세 투과의 예는 티안(Tian) 등에 의한 반도체 제품 미세 제조 공정에서 볼 수 있으며, 이는 고가의 장비에 의존한다; 일반적으로 각각 100만 달러가 넘는 비용이 요구되고, 수백만에서 수십억에 이르는 초청정 고생산 실리콘 제조 시설이 필요한 포토리소그래피 및 반응성 이온 에칭 또는 이온 빔 밀링 공구. 본 발명은 저손실 RF 주파수에 대한 균일한 응답을 위한 비용 효율적인 유리 세라믹 전자 개별 장치 또는 수동 장치의 어레이로서 제공된다.

도 1a 및 도 1b는, 특정 예시적이지만 제한적이지 않은 치수를 나타내는, 소형 28 GHz RF 대역 통과 필터의 결합 전송 라인 공진 필터 리드 및 저면도를 도시한다. 도 1a는 개구들(14a 내지 l4g)에 의해 분리된 교차지 금속 부분들(12a 내지 l2e)을 포함하는 RF 대역 통과 필터(10)의 등각 저면도를 도시한다. 전기 접점들 또는 출력들(l6a, l6b)이 또한 도시되어 있다. 상기 대역 통과 필터의 외부 치수는 6.6(1) x 3.0(w) x 0.7(h) mm³이다. 도 1b는 RF 대역 통과 필터(10)가 삽입되는 리드에 형성된 개구를 포함하는 리드(20)의 등각도를 도시한다. 도 1c는 접점들(16A 및 16B)을 포함하는 완성된 조립체(30)를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 28 Ghz 공진 교차지 대역 통과 필터의 모의 성능을 나타낸다.

도 3a 및 도 3b는 소형 공진 대역 통과 필터의 이론적 구조를 나나탠다. 도 3a는 대칭 공진 교차지 결합 전송 라인 공진기 필터(ICTLRF; 40)를 도시하고 있으며, 여기서 공진기 구조들(1, 2, 3, 5, 6)은 동일한 폭과 길이(L)를 가지며, 공간 또는 개구들(42a 내지 42e) 및 출력부들(44a, 44b)에 의해 분리된다. 도 3b는 비대칭 공진 교차지 결합 전송 라인 공진기 필터(50)를 도시하고 있으며, 여기서 공간 또는 개구들(42a 내지 42e)에 의해 분리된 공진기 구조들(1, 2, 3, 5, 6)은 가변 폭들 및 길이(L) 및 출력부들(44a, 44b)를 갖는 것으로 도시되어 있다.

교차지 공진 RF 필터는 가장 소형 필터 구조들 중 하나이다. 이는 공진기 구조들이 측면 길이(L) 상에 놓이기 때문이며, 여기서 L은 ¼ λ이고, λ는 중심 주파수 필터이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 필터 구성은 TEM 모드 또는 준-TEM-모드 공진 전송 라인의 어레이를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에서, 각각의 요소는 그의 인접 요소에 대한 중심 주파수에서 90 °의 전기 길이를 갖는다. 일반적으로, 라인 요소들 또는 공진기들의 물리적 치수는 설계의 의도에 따라 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 본 발명에서 설계 및 제조되는 대역 통과 필터에 대하여는 동일한 간격을 사용한다. 신호의 결합은 인접 공진기 라인들과 상호 작용하는 필드 프린징(field fringing)에 의해 성취된다. 라인들/공진기들 사이의 분리는 i = 0... n-l에 대해 Si+l로 주어진다. 상기 필터에 대한 폴(pole)의 수는 Si+l 요소들에 의해 주어진다. 도 1a에 도시된 대역 통과 필터의 설계는 6-폴 필터이나, 당업자라면 특정 설계 요구에 따라 그 수가 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 또는 그 이상의 폴 필터일 수 있다는 사실을 이해할 것이다. 폴의 수가 증가하면 필터의 상승 및 하강 속도가 증가하지만 또한 삽입 손실도 증가한다. 상기 삽입 손실은 필터에 추가된 모든 추가의 폴에 대해 약 0.2dB만큼 증가하게 된다. 도 1a에 도시된 필터 설계 및 도 2에 도시된 관련 설계 성능은 ~ 2dB의 삽입 손실과 2.5GHz에서 정지 대역과 60dB의 차단 속도를 갖는다. 이러한 성능 특성은 필터 설계를 변경하여 간단히 수정될 수 있다. 이러한 유형의 필터에 대해 변경할 수 없는 것은 공진 요소들을 둘러싸는 (공기 또는 진공과 같은) 저손실 유전 물질을 갖기 위한, 그리고 공진 요소들이 평탄한 표면으로 기계적으로 융기되기 위한 요구 사항이다. 만약 공진 요소들이 작동 중에 열, 진동 또는 기타 원인으로 인해 굴곡되거나 왜곡되는 경우, 필터의 성능은 심각하게 저하된다.

종래의 교차지 대역 통과 필터들은 공진기 요소들 사이의 간격이 비교적 크기 때문에 종래의 기계 가공 및 마무리 기술을 사용하여 완화된 공차를 갖는 다른 형태의 RF 필터에 대해 소형이다. 표면 마감을 위한 정밀 가공 금속 및 전해 연마는 지지 유전 물질이 없는 자체 지지 공진 요소들을 용이하게 생성한다. 전통적인 박막 또는 적층 제조 기술을 사용하면 기계적으로 또는 치수적으로 안정적이지 않은 공진 요소를 생성할 수 있다. 이와 같은 기계적 또는 치수적 불안정성은 석영과 같은 고형 유전체 기판을 사용하여 10 dB을 초과하는 큰 삽입 손실을 생성하는 필터용 공진 요소들을 생성하게 한다. 이러한 수준의 손실로 인해 상업적 시장에서 공진 교차지 전송 라인 대역 통과 필터의 사용이 배제되어 왔다.

Wo는 특성 임피던스의 폭, W는 공진기의 폭, Ki는 결합 효율, Si-1은 공진기 사이의 공간, L은 공진기의 길이이다.

본 발명은 기계적으로 안정화된 RF 결합된 교차지 공진 장치를 제조하기 위한 방법을 포함하며, 다음과 같은 단계를 포함한다: 하나 이상의 구조를 포함하는 디자인 레이아웃을 마스킹하여, 감광성 유리 기판 상에 전기 전도 채널들을 갖는 하나 이상의 교차지 구조를 형성하는 단계; 상기 감광성 유리 기판의 적어도 일부를 활성 에너지원에 노출시키는 단계; 상기 감광성 유리 기판을 그 유리 전이 온도 이상으로 적어도 10분 동안 가열하는 단계; 상기 노출된 유리의 적어도 일부를 결정질 물질로 변환시키기 위해 상기 감광성 유리 기판을 냉각시켜, 유리 결정질 기판을 형성하는 단계; 에칭제 용액으로 상기 유리 결정질 기판을 에칭하여, 기계적 지지 장치를 형성하는 단계; 및 하나 이상의 전기 전도성 교차지 전송 라인, 접지면, 및 입력 및 출력 채널들을 하나 이상의 금속으로 코팅하는 단계로서, 상기 금속은 회로에 연결되는, 상기 코팅하는 단계. 상기 장치는 외부 전기 절연 구조의 전부 또는 일부를 금속 또는 금속 매체로 덮는 리드로 덮여질 수 있으며, 상기 방법은 상기 금속 또는 금속 매체를 접지에 연결하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 RF 필터 라인은 기계적 및 열적 안정화 구조를 가지며, 상기 기계적 및 열적 안정화 구조는 상기 RF 교차지 공진 구조의 접촉 면적의 50%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 10%, 5% 또는 1 % 미만이다. 상기 금속화는 전송 라인을 형성하며, 예를 들어, 교차지 공진 필터인 상기 RF 전송 라인은 대역 통과 필터, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 노치 필터이다. 상기 RF 전송 라인 교차지 공진 필터 상의 금속 라인은 티티늄, 티타늄-텅스텐, 크롬, 구리, 니켈, 금, 팔라듐 또는 은으로 구성된다. 다른 양태에 있어서, 상기 에칭 단계는 상기 기판과 RF 교차지 공진 구조 사이에 공기 갭을 형성하고, 상기 교차지 공진 구조는 다른 RF 전자 소자들에 연결된다. 트렌치들에 인접한 유리 결정질 기판이 또한 세라믹 상으로 변환될 수 있다. 상기 하나 이상의 금속은 Fe, Cu, Au, Ni, In, Ag, Pt 또는 Pd로부터 선택된다. 상기 금속은 표면 매립형 콘택, 블라인드 비아, 유리 비아, 직선형 콘택, 장방형 콘택, 다각형 콘택 또는 원형 콘택을 통해 상기 회로에 연결된다. 상기 감광성 유리 기판은 하기의 조성을 포함하는 유리 기판이다: 60 내지 76 중량%의 실리카; 적어도 3 중량%의 K₂0이되 6 중량% 내지 16 중량%의 K₂0 및 Na₂0의 조합; Ag₂0 및 Au₂0로 이루어진 그룹으로부터 선택된 0.003 내지 1 중량%의 하나 이상의 산화물; 0.003 내지 2 중량%의 Cu₂0; 0.75 중량% 내지 7 중량%의 B₂O_3, 및 6 내지 7 중량%의 Al₂O₃이되 13 중량%를 초과하지 않는 Al₂O₃와 B₂O₃의 조합; 8 내지 15 중량%의 Li₂0; 및 0.001 내지 0.1 중량%의 Ce0₂. 상기 감광성 유리 기판은 하기의 조성을 포함하는 유리 기판이다: 35 내지 76 중량%의 실리카, 3 내지 16 중량%의 K₂0, 0.003 내지 1 중량%의 Ag₂0, 8 내지 15 중량%의 Li₂0, 및 0.001 내지 0.1 중량%의 CeO₂. 상기 감광성 유리 기판은: 0.1 중량% 이상의 Sb₂0₃ 또는 As₂O₃를 포함하는 감광성 유리 기판; 0.003 내지 1 중량%의 Au₂0를 포함하는 감광성 유리 기판; CaO, ZnO, PbO, MgO, SrO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량%의 산화물을 포함하는 감광성 유리 기판 중 적어도 하나이며; 선택적으로, 상기 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭비는 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나를 갖는다. 상기 감광성 유리 기판은 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄 또는 산화 세륨 중 하나 이상을 포함하는 감광성 유리 세라믹 합성 기판이다. 상기 RF 전송은 신호 입력 대 신호 출력의 50, 40, 30, 25, 20, 15 또는 10% 미만의 손실을 갖는다. 상기 방법은 기계적으로 및 열적으로 안정화된 RF 교차지 공진 구조를 대역 통과 필터, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 노치 필터 중 적어도 하나의 특징부로 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명은 감광성(photodefinable) 유리 세라믹 기판에서 소형 RF 교차지 공진 대역 통과 필터를 제조하는 방법을 포함한다. 본 발명을 제조하기 위하여, 본 발명자들은 반도체, RF 전자, 마이크로파 전자 및 광학 이미징을 위한 새로운 패키징 및 기판 재료로서 유리 세라믹(APEX® Glass ceramic)을 개발하였다. APEX® 유리 세라믹은 간단한 3 단계 공정으로 1 세대 반도체 장비를 사용하여 처리되며, 최종 재료는 유리, 세라믹 또는 유리와 세라믹 모두의 영역으로 제조될 수 있다. 광-에칭 가능한 유리는 다양한 마이크로 시스템 구성 요소들의 제조를 위해 몇 가지 장점을 갖는다.

종래의 반도체 처리 장비를 사용하여 이와 같은 유리를 갖는 미세 구조가 비교적 저렴하게 제조되어 왔다. 일반적으로, 유리는 고온 안정성, 우수한 기계적 및 전기적 특성을 가지며, 플라스틱 및 많은 금속들보다 보다 양호한 내화학성을 갖는다. 광-에칭 가능한 유리는 미량의 은 이온을 함유하는 리튬-알루미늄-실리케이트 유리로 구성된다. 산화세륨의 흡수 대역 내에서 UV 광에 노출될 때, 산화세륨은 감광제(sensitizer)로서 작용하여, 광자를 흡수하고 전자를 잃어 이웃하는 산화은을 환원시켜 은 원자를 형성한다. 예를 들어,

Ce3++Ag+=Ce4++Ag0

은 원자는 베이킹 공정 동안 은 나노 클러스터(silver nanocluster)로 합쳐지고 주변 유리의 결정화를 위한 핵 형성 사이트(nucleation site)를 유발한다. 만약 마스크를 통해 UV 광선에 노출되면, 후속 열처리 동안 오직 유리의 노출된 영역만이 결정화된다.

이와 같은 열처리는 유리 변태 온도(예를 들어, 공기 중 465 ℃ 이상) 근처의 온도에서 수행되어야 한다. 결정질 상은 노출되지 않은 유리질, 비정질 영역보다 불화 수소산(HF)과 같은 에칭제에 더 잘 용해된다. 결정질 영역은 10 %HF에서 비정질 영역보다 20배 이상 빠르게 에칭되어, 노출된 영역이 제거될 때 약 20:1의 벽 기울기 비율을 갖는 미세 구조를 가능하게 한다. 본 명세서에 참고로 합체된, 티.알. 디트리체탈(T.R. Dietrichetal)의, "광 에칭성 유리를 이용하는 마이크로시스템을 위한 제조 기술", 마이크로일렉트로닉 엔지니어링 30,497 (1996). 참조.

일반적으로, 광 에칭성 유리는 75 내지 85 중량%의 산화 규소(Si0₂), 7 내지 11 중량%의 산화 리튬(Li₂0), 3 내지 6 중량%의 산화 알루미늄(A1₂0₃), 1 내지 2 중량%의 산화 나트륨(Na₂0), 0.2 내지 0.5 중량 % 삼산화 안티몬(Sb₂0₃) 또는 산화 비소(As₂0₃), 0.05 내지 0.15 중량%의 산화 은(Ag₂0), 및 0.01 내지 0.04 중량%의 산화 세륨(Ce0₂)으로 구성된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "APEX® 유리 세라믹", "APEX 유리" 또는 간단히 "APEX"는 본 발명의 유리 세라믹 조성물의 한 실시예를 나타내는데 사용된다.

상기 APEX 조성물은 성능 향상을 위한 세 가지 주요 메커니즘을 제공한다: (1) 보다 많은 양의 은은 결정 입계들에서 더 빨리 에칭되는 작은 세라믹 결정들의 형성을 유발하며, (2) 실리카 함량(HF 산에 의해 에칭된 주성분)의 감소는 노출되지 않은 물질의 원하지 않는 에칭을 감소시키며, (3) 알칼리 금속 및 붕소 산화물의 총 중량%가 높을수록 제조 동안 훨씬 더 균일한 유리를 생성한다.

본 발명은 사용된 유리 세라믹 재료에서 기계적 안정화 및 전기적 절연을 갖는 교차지 구조를 형성하는데 사용하기 위해 APEX 유리 구조에서 저손실 RF 필터 구조를 제조하는 방법을 포함한다. 본 발명은 유리-세라믹 기판의 다중 평면에서 생성하기 위한 교차지 구조를 포함하며, 그와 같은 공정은 (a) 기판 또는 에너지원의 배향을 변경함으로써 다양한 각도에서 노출이 발생하도록 여기 에너지에 노출시키는 단계, (b) 베이킹 단계 및 (c) 에칭 단계를 채용한다. 교차지는 대칭 또는 비대칭일 수 있다. 대부분의 유리, 세라믹 또는 실리콘 기판에서 생성하기 불가능한 경우, 기계적으로 안정화된 교차지 구조는 어렵다. 본 발명은 유리-세라믹 기판을 위한 수직면뿐만 아니라 수평면 모두에서 이러한 구조를 생성하는 능력을 성취했다.

유리의 세라믹화는 APEX 유리 기판의 영역을 약 20J/cm²의 310nm 광에 노출시킴으로써 달성된다. 일 실시예에서, 본 발명은 직경이 다른 다양한 동심원들을 포함하는 석영/크롬 마스크를 제공한다.

본 발명은, 감광성 유리에 제조되거나 상기 감광성 유리에 부착된 상이한 전자 장치들을 연결하는, 기계적으로 안정화된 교차지 공진 구조를 사용하여 소형의 효율적인 RF 필터를 제조하는 방법을 포함한다. 감광성 유리 기판은 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 조성 변화를 가질 수있다: 60 내지 76 중량%의 실리카; 적어도 3 중량%의 K₂0이되 6 중량% 내지 16 중량%의 K₂0 및 Na₂0의 조합; Ag₂0 및 Au₂0로 이루어진 그룹으로부터 선택된 0.003 내지 1 중량%의 하나 이상의 산화물; 0.003 내지 2 중량%의 Cu₂0; 0.75 중량% 내지 7 중량%의 B₂O_3, 및 6 내지 7 중량%의 Al₂O₃이되 13 중량%를 초과하지 않는 Al₂O₃와 B₂O₃의 조합; 8 내지 15 중량%의 Li₂0; 및 0.001 내지 0.1 중량%의 Ce0₂. 이와 같은 그리고 다른 다양한 조성물들은 일반적으로 APEX 유리로 지칭된다.

노출된 부분은 유리 기판을 유리 변태 온도 근처의 온도로 가열함으로써 결정질 물질로 변형될 수 있다. 불화 수소산(HF)과 같은 에칭제로 유리 기판을 에칭할 때, 유리가 넓은 스펙트럼 중간-초자외선(약 308-3l2nm) 투광등(flood lamp)에 노출되었을 때 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭비는 30:1 이상이 되어, 적어도 30:1의 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하고, 렌즈 성형 유리 구조를 제공한다. 다음에 노출된 유리는 일반적으로 다음의 2단계 공정으로 베이킹된다: 은 나노 입자들로 은이온들을 융합하기 위해 420℃ 내지 520℃ 사이에서 10분 내지 2시간 동안 가열되는 온도 범위 및 상기 은 나노 입자들 둘레에 산화리튬이 형성되게 하는 520℃ 내지 620℃ 사이에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위. 다음에 상기 유리판은 에칭된다. 상기 유리 기판은 HF 용액의 에칭제, 일반적으로 5 용적% 내지 10 용적%로 에칭되며, 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 에칭비는 적어도 30:1이다. 박막 첨가제 및 감산 공정(subtractive process)을 통한 기계적으로 및 열적으로 안정화된 교차지 공진 구조의 생성에는 일반적인 공정 접근법이 요구된다.

도 4는 접지면 비아(64) 및 I/O 비아(62a 및 62b)를 갖는 교차지 결합 전송 라인 공진기 필터(ICTLRF)의 저부(60)를 도시한다. ICTLRF 제조 방법은 랩핑(lap) 및 연마된 감광성 유리로 시작된다. 단일 웨이퍼 상에는 많은 RF 필터 다이가 있으며, 특정 개수의 다이는 웨이퍼 직경의 함수이다. 기판은 직경이 6인치이고 대략 20J/cm²의 310nm 광에 노출된다. 포토 마스크는 직경이 50㎛, 중심-대-중심 간격이 500㎛이며, 웨이퍼 상의 다이의 외부로부터 300㎛인 스루 홀 비아(through hole via) 패턴을 갖는다.

다음에, 웨이퍼는 은 나노 입자들로 은이온들을 융합하기 위해 420℃ 내지 520℃에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위에서, 그리고 520℃ 내지 620℃ 사이에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위에서 어닐링되어, 상기 은 나노 입자들 둘레에 산화리튬이 형성되게 한다. 이어서, 웨이퍼는 냉각되고 HF 용기 내에 배치되어, 웨이퍼의 세라믹 부분을 에칭한다. 그 후. 웨이퍼는 200Å 내지 10,000Å 두께의 티타늄을 증착하기 위해 CVD 증착 시스템 내에 배치된다. 다음에, 웨이퍼는 포토 레지스트로 코팅되고, 비아 패턴이 노출되고 전개된다. 다음에, 웨이퍼는 구리-전기 도금 용기 내에 배치되고, 여기서 25㎛ 내지 35㎛의 구리가 증착된다. 그 후, 포토 레지스트는 제거되어 대부분의 구리가 들어 올려지고, 구리 충전 비아를 남긴다. 다음에, 웨이퍼는 랩핑 및 연마되어, 과도한 구리는 제거되고, 유리 및 구리 충전 비아의 표면을 평탄화한다.

다음에, 웨이퍼는 대략 20J/cm²의 310nm 광으로 약 5.3mm x 2.2mm의 노출된 유리(74)의 장방형 패턴으로 구성된 포토 마스크에 노출되고, 노출되지 않은 유리의 2개의 평행한 라인(72) (150㎛ 폭)은 상기 장방형 패턴의 가장자리로부터 약 200㎛만큼 분리되어 있다. l50㎛의 넓은 유리 구조는 교차지 공진 구조를 위한 기계적 및 열적 안정화 요소이다. 교차지 공진 구조와 유리 안정화 구조 사이의 접촉 면적은 최종 금속 교차지 공진 구조에 대한 표면적 접촉의 약 2%를 나타낸다. 상기 안정화 구조가 크면 클수록, 상기 RF 손실은 더욱 커진다. 따라서, 안정화 구조가 교차지 공진 구조의 접촉 면적의 50% 초과하도록 선택되지 않으며, 바람직하게는 1% 미만으로 선택한다. 1% 미만은 3DGS 기술로 달성할 수 있는데, 높이가 400㎛ 이상이고 직경이 7㎛인 직경 받침대에서 증명되었듯이, 도 3에서 설명한 6폴 대역 통과 필터의 삽입 손실을 2.2dB에서 추가로 감소시킨다.

다음에, 웨이퍼는, 은 나노 입자들로 은이온들을 융합하기 위해, 불활성 가스(예 : 아르곤)하에서, 420℃ 내지 520℃ 사이에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위 및 520℃ 내지 620℃ 사이에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위에서 어닐링되어, 상기 은 나노 입자들 둘레에 산화리튬이 형성되게 한다. 다음에, 상기 웨이퍼는 냉각되고 포토레지스트로 코팅되며, 상기 교차지 공진 및 접지면 패턴에 노출된다. 교차지 전송 라인 공진 패턴 및 접지면(스루 유리 비아에 의해 연결된 전면 및 후면 금속화) 및 전기 접촉 패드를 갖는 웨이퍼는 포토 레지스트에 패턴화 된 다음, CVD를 사용하여 200Å 내지 10,000Å 두께의 티타늄으로 코팅된다. 다음에, 상기 웨이퍼는 구리 전기 도금 용기 내에 위치되며, 여기서 구리는 0.5㎛ 내지 10㎛ 두께로 증착된다. 그 후, 포토레지스트는 제거되어 구리 코팅된 티타늄 교차지 전송 라인 공진 구조 및 접지면을 잔류시키고, 임의의 원치 않는 잔류 시드층(seed layer)은 널리 공지된 많은 기술을 사용하여 제거된다.

다음에, 노출/전환된 유리의 세라믹 부분은 10% HF 용액을 사용하여 에칭되어, 교차지 접지면과 입력 및 출력 구조를 남긴다. 이어서, 상기 웨이퍼는 세정되고, 탈 이온수(DI water)와 IPA를 이용하여 건조된다.

도 5는 접지면 비아(64) 및 I/O 비아(62a 및 62b)를 갖는 교차지 결합 전송 라인 공진 필터(ICTLRF)의 저부(60)를 도시하며, 또한 노출되지 않은 유리(72) 및 노출된 유리(74)인 유리의 일부를 나타낸다.

도 6은 접지면 비아(64) 및 I/O 비아(62a 및 62b), 금속 접지판(82)(예를 들면, 구리, 금, 은, 알루미늄 또는 합금으로 될 수 있는), 교차지 구조(84)를 갖는 (리드를 첨부하기 전의) 최종 교차지 결합 전송 라인 공진 필터(80)를 도시하며, 또한, 교차지 구조들(84) 사이의 개구들에 추가하여, 상기 교차지 구조들(84)을 위한 구조적 지지부를 제공하는 유리의 일부를 나타낸다.

도 7은 개구(92)를 포함하며 또한 후면 금속 접지면(94) 및 전면 금속 접지면(96) 모두를 포함할 수 있는 교차지 RF 필터를 위한 리드/상부(90)의 저면도를 도시한다. 교차지 RF 필터의 제조 방법은 랩핑 및 연마된 감광성 유리에서 시작된다. 단일 웨이퍼 상에는 많은 RF 필터 다이가 존재하며, 특정 수의 다이는 상기 웨이퍼 직경의 함수이다. 기판은 직경이 6인치이며 대략 20J/cm²의 310nm 광에 노출된다. 포토 마스크는 직경이 50㎛, 중심-대-중심 간격이 500㎛이며, 웨이퍼상의 다이의 외부로부터 300㎛인 스루 홀 비아의 패턴을 갖는다.

다음에, 웨이퍼는, 은 나노 입자들로 은이온들을 융합하기 위해, 420℃ 내지 520℃에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위 및 520℃ 내지 620℃에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위에서 어닐링되어, 상기 은 나노 입자들 둘레에 산화리튬이 형성되게 한다. 다음에, 상기 웨이퍼는 냉각되고, 상기 웨이퍼의 세라믹 부분을 에칭하기 위해 10% HF 용기 내에 배치된다. 다음에, 상기 웨이퍼는 200Å 내지 10,000Å 두께의 티타늄으로 증착하기 위해 CVD 증착 시스템 내에 배치된다. 다음에, 상기 웨이퍼는 포토레지시트로 코팅되고, 비아 패턴들이 노출되고 전개된다. 다음에, 상기 웨이퍼는 25㎛ 내지 35㎛의 구리가 증착되는 구리-전기 도금 용기 내에 배치된다. 다음에, 상기 포토레지스트는 제거되어 대부분의 구리가 들어 올려지고, 구리 충전 비아를 남긴다. 다음에, 상기 웨이퍼는 랩핑 및 연마되어, 과도한 구리는 제거되고, 유리 및 구리 충전 비아의 표면을 평탄화한다.

다음에, 상기 웨이퍼는 대략 20J/cm²의 310nm 광으로 5.3mm x 2.2mm의 장방형 패턴으로 구성된 포토 마스크에 노출된다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 그 후 웨이퍼는, 은 나노 입자들로 은이온들을 융합하기 위해, 아르곤하에서, 420℃ 내지 520℃에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위 및 520℃ 내지 620℃에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위에서 어닐링되어, 상기 은 나노 입자들 둘레에 산화리튬이 형성되게 한다. 다음에, 상기 웨이퍼는 냉각된다. 다음에, 포토레지스트가 상기 웨이퍼의 전방에 코팅되며, 리드 패턴이 노출되고 전개된다. 잔류 포토레지스트는 노출 및 변환된 세라믹을 덮는다. 상기 웨이퍼의 양쪽 측면들은 CVD 공정을 사용하여 200Å 내지 10,000Å 두께의 티타늄으로 코팅된다. 다음에, 상기 웨이퍼는 구리 전기 도금 용기 내에 위치되며, 여기서 구리는 0.5㎛ 내지 20㎛ 두께로 증착된다. 그 후, 상기 포토레지스트는 제거되어 대부분의 구리를 들어올리고 노출된 변환 세라믹을 남기며, 임의의 원치 않는 잔류 시드층(seed layer)은 널리 공지된 많은 기술을 사용하여 제거된다. 다음에, 노출/전환된 유리의 세라믹 부분은 10% HF 용액을 사용하여 에칭되어, 상기 접지면 구조를 남긴다. 이어서, 상기 웨이퍼는 세정되고, 탈 이온수(DI water)와 IPA를 이용하여 건조된다. 특정 실시예에 있어서, 상기 RF 필터 라인은 기계적 및 열적 안정화 구조를 가지며, 상기 기계적 및 열적 안정화 구조는 상기 RF 교차지 공진 구조의 접촉 면적의 50%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 10%, 5% 또는 1 % 미만이다.

28 GHz 교차지 RF 필터의 리드 및 베이스들은 상기 웨이퍼들로부터 절단될 수 있다. 리드는 상기 외부 가장자리 상에 예를 들면 금 주석 땜납과 같은 땜납으로 코팅될 수 있다. 다음에, 상기 리드는 상기 베이스 상에 배치되고 열적 밀봉재를 사용하여 밀봉된다. 따라서, 본 발명은 유전체 재료로서 공기 및 유리를 사용하여 결합 전송 라인 공진 필터를 구축 및 시연한다.

본 발명자들은 반도체, RF 전자, 마이크로파 전자, 전자 부품 및/또는 광학 소자들을 위한 신규한 기판 재료로서 감광성 유리 세라믹(APEX®) 유리 세라믹 또는 다른 감광성 유리를 사용하였다. 일반적으로, 감광성 유리는 제1세대 반도체 장비를 사용하여 단순한 3단계 공정으로 처리되며, 최종 재료는 유리, 세라믹 또는 유리 및 세라믹 모두의 영역으로 제조될 수 있다. 결합 전송 라인 공진 구조는 크기, 비용 및 전력 소모를 줄이면서 MHz에서 THz 디바이스까지의 주파수에서 RF 회로에 사용되는 다양한 필터들(예를 들면 : 대역 통과 필터, 노치 필터, 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터)의 사용을 가능하게 한다.

도 8은 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시하며, 단계 102는 감광성 유리 기판 상에 전기 전도성 채널들을 갖는 하나 이상의 교차지 구조를 형성하기 위해 하나 이상의 구조를 포함하는 디자인 레이 아웃을 마스킹하는 단계를 포함한다. 다음에, 단계104는 상기 감광성 유리 기판의 적어도 일부를 활성 에너지원에 노출시키는 단계를 나타낸다. 단계 106은 상기 감광성 유리 기판을 유리 천이 온도 이상으로 적어도 10분 동안 가열하는 단계를 나타낸다. 단계 108은 노출된 유리의 적어도 일부를 결정질 물질로 변환시켜 유리 결정질 기판을 형성하기 위해 상기 감광성 유리 기판을 냉각시키는 단계를 나타낸다. 단계 110은 기계적 지지 장치를 형성하기 위해 에칭제 용액으로 상기 유리 결정질 기판을 에칭하는 단계를 나타낸다. 마지막으로, 단계 112는 상기 하나 이상의 전기 전도성 교차지 전송 라인, 접지면, 및 입력 및 출력 채널들을 하나 이상의 금속으로 코팅하는 단계를 나타낸다. 따라서, 상기 장치는 접지에 연결되는 접지판들을 포함하는 리드로 덮여질 수 있다.

본 명세서에서 논의되는 임의의 실시예는 본 발명의 임의의 방법, 키트, 시약 또는 조성물에 대하여 실현될 수 있으며, 그 반대도 가능한 것으로 고려된다. 또한, 본 발명의 조성물이 본 발명의 방법들을 성취하기 위해 사용될 수 있다.

본 명세서에 설명된 특별한 실시예들은 예시적 방법으로 도시되었을 뿐 본 발명을 제한하지는 않는다는 사실로 이해해야 한다. 본 발명의 원리적인 특징들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 실시예들에 채용될 수 있다. 당업자라면 단지 일상적인 실험만을 이용하여 본 명세서에 설명된 특정 절차들에 대한 다양한 등가물들을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 그와 같은 등가물들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주되며 청구항들에 의해 보호된다.

본 명세서에 언급된 모든 공보 및 특허 출원은 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련가의 수준을 나타낸다. 모든 공보물 및 특허 출원은 각각의 개별 공보물 또는 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 참조로 포함되는 것으로 표시되는 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 합체된다.

청구범위 및/또는 상세한 설명에서 "포함하는"이라는 용어와 함께 사용될 때 부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 "하나"를 의미할 수 있지만, 또한 "하나 이상" "적어도 하나" 및 "하나 초과"의 의미와 일치할 수도 있다. 청구범위에서 용어 "또는"의 사용은 대안만을 지칭하도록 명시적으로 지시되지 않거나 또는 비록 개시 내용이 대안만을 지칭하는 정의를 지지할지라도 대안들이 상호 배타적인 것이 아니라면 "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본 명세서 전체에 걸쳐, 용어 "약"은 값이 장치에 대한 내재된 오차 변동, 값을 결정하기 위해 채용되는 방법 또는 연구 대상들 사이에 존재하는 변동을 포함한다는 사실을 나타내기 위해 사용된다.

상세한 설명 및 청구범위에 사용된 바와 같이, 단어 "포함하는"("포함하고" 및 "포함한다"과 같은 임의의 형태), "갖는"("가지고 있다" 및 "갖는다"와 같은 임의의 형태), "구비하는"("구비하고" 및 "구비한다"와 같은 임의의 형태) 또는 "함유하는"("함유하고" 및 "함유한다"와 같은 임의의 형태)은 포괄적이거나 비제한적이며, 인용되지 않은 추가 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 본 명세서에 제공된 임의의 조성물 및 방법의 실시예들에서, "포함하는"은 "본질적으로 구성되는" 또는 "구성되는"으로 대체될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 구문 "본질적으로 구성되는"은 청구된 본 발명의 특징 또는 기능에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것뿐만 아니라 특정 정수(들) 또는 단계들을 필요로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "구성되는"은 오직 인용된 정수(예를 들어, 특징, 요소, 특성, 성질, 방법/처리 단계 또는 제한) 또는 정수 그룹(예를 들어, 특징(들), 요소(들), 특성(들), 성질(들), 방법/처리 단계들 또는 제한(들)의 존재를 나타내는데 사용된다.

본 명세서에서 사용된 용어 "또는 이들의 조합"은 용어 이전에 열거된 항목들의 모든 순열 및 조합을 지칭한다. 예를 들어, "A, B, C 또는 이들의 조합"은 A, B, C, AB, AC, BC 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하도록 의도되며, 만약 특정 문맥에서 순서가 중요한 경우, 또한 BA , CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC 또는 CAB 중 하나를 포함하도록 의도된다. 계속된 예로서, BB, AAA, AB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등과 같은 하나 이상의 항목 또는 용어의 반복을 포함하는 조합이 명시적으로 포함된다. 통상의 당업자라면, 문맥상 달리 명백하지 않은 한, 임의의 조합의 항목 또는 용어의 수에 대한 어떠한 제한도 없음을 이해할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 비제한적으로, "약", "대체로" 또는 "실질적으로"와 같은 근사치를 나타내는 단어는 그와 같이 한정될 때 반드시 절대적이거나 완벽하지는 않지만, 조건을 존재하는 것으로 지정하는 것을 보증하도록 당업자에게 충분히 근접한 것으로 간주될 수 있게 하는 조건을 지칭한다. 설명이 변할 수 있는 정도는 변경이 얼마나 크게 적용될 수 있는지에 달려 있으며, 여전히 당업자라면 수정된 특징들이 여전히 수정되지 않은 특징들의 요구되는 특성 및 능력을 갖는 것으로 인식할 것이다. 그러나, 일반적으로, 전술한 논의에 따라, "약"과 같은 근사 단어에 의해 수정된 본 명세서상의 수치는 명시된 값과 적어도 ± 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 12 또는 15%만큼 변할 수있다.

본 명세서에 게시되고 청구된 모든 조성물 및/또는 방법은 본 내용에 비추어 과도한 실험없이 제조 및 실행될 수 있다. 본 발명의 조성물 및 방법이 적합한 실시예들의 관점에서 설명되었지만, 조성물 및/또는 방법에, 및 본 발명의 개념, 정신 및 범위로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 본 명세서에 기술된 방법의 단계들 또는 일련의 단계들에서 변형이 적용될 수 있다는 사실이 당업자들에게 명백할 것이다. 당업자들에게 명백한 그와 같은 모든 유사한 대체 및 변형은 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 정신, 범위 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.

특허청과, 본 명세서에 첨부된 청구범위를 해석하는데 있어서 본 출원에 대해 임의 발행된 특허의 독자들을 돕기 위해, "~를 위한 수단" 또는 "~를 위한 단계"라는 단어가 특정 청구범위에 명시적으로 사용되지 않는 한, 출원인은 본원의 출원일에 존재하는 바와 같은 첨부된 청구범위들 중 어떤 것도 35U.S.C.§112의 6항, U.S.C.§112 (f)항, 또는 그와 등가물을 행사하도록 의도되지 않는다는 점에 주목하기를 원한다.

각각의 청구범위에 대해, 이전 청구항이 청구항 용어 또는 요소에 대한 적절한 선행 기초를 제공하는 한, 각각의 종속항은 독립 청구항, 및 각각의 또는 모든 청구항에 대한 이전의 각각의 종속항들 모두에 의존할 수 있다.

Claims

기계적으로 안정화된 RF 결합된 교차지 공진 장치(interdigitated resonate device)를 제조하기 위한 방법으로서,
감광성 유리 기판(photosensitive glass substrate)을 제공하는 단계;
하나 이상의 교차지 구조를 포함하는 디자인 레이아웃을 마스킹하여, 상기 감광성 유리 기판 상에 하나 이상의 교차지 공진기를 형성하는 단계로서, 각각의 교차지 공진기는 직사각형이고, 인접한 교차지 공진기들은 신호와 결합하도록 구성되고 배치되는, 상기 형성 단계;
상기 감광성 유리 기판의 적어도 일부를 활성 에너지원에 노출시키는 단계;
상기 감광성 유리 기판을 그 유리 전이 온도를 넘어서 적어도 10분 동안 가열하는 단계;
상기 노출된 유리의 적어도 일부를 결정질 물질로 변환시켜 유리 결정질 기판을 형성하기 위해 상기 감광성 유리 기판을 냉각시키는 단계;
상기 감광성 유리 기판으로부터 유리 기계적 지지 장치를 형성하기 위해 에칭제 용액으로 상기 유리 결정질 기판을 에칭하는 단계;
상기 하나 이상의 교차지 구조를 하나 이상의 금속으로 코팅하여 상기 교차지 공진기를 형성하는 단계; 및
접지면과, 회로(circuitry)에 연결되도록 구성되는 입력 라인 및 출력 라인을 상기 하나 이상의 금속으로 형성하는 단계를 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 교차지 공진 장치를 금속 리드로 덮는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 교차지 공진기는 상기 하나 이상의 교차지 공진기의 면적의 50%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 10%, 5% 또는 1% 미만인 접촉 면적에서 상기 유리 기계적 지지 장치에 의해 지지되는 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 교차지 공진기는 대역 통과 필터, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 노치 필터인 방법.
제 5항에 있어서, 상기 하나 이상의 교차지 공진기는 티타늄, 티타늄-텅스텐, 크롬, 구리, 니켈, 금, 팔라듐 또는 은을 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 에칭하는 단계는 상기 감광성 유리 기판과 상기 하나 이상의 교차지 공진기 사이에 공기 갭을 형성하는 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 금속은 Fe, Cu, Au, Ni, In, Ag, Pt 또는 Pd로부터 선택되는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 교차지 공진기는 표면 콘택, 매립형 콘택, 블라인드 비아, 유리 비아, 직선형 콘택, 장방형 콘택, 다각형 콘택 또는 원형 콘택을 통해 상기 회로에 연결되는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은, 60 내지 76 중량%의 실리카; 적어도 3 중량%의 K₂0이되 6 중량% 내지 16 중량%의 K₂0 및 Na₂0의 조합; Ag₂0 및 Au₂0로 이루어진 그룹으로부터 선택된 0.003 내지 1 중량%의 하나 이상의 산화물; 0.003 내지 2 중량%의 Cu₂0; 0.75 중량% 내지 7 중량%의 B₂O_3, 및 6 내지 7 중량%의 Al₂O₃이되 13 중량%를 초과하지 않는 Al₂O₃와 B₂O₃의 조합; 8 내지 15 중량%의 Li₂0; 및 0.001 내지 0.1 중량%의 Ce0₂의 조성을 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은, 35 내지 76 중량%의 실리카, 3 내지 16 중량%의 K₂0, 0.003 내지 1 중량%의 Ag₂0, 8 내지 15 중량%의 Li₂0, 및 0.001 내지 0.1 중량%의 CeO₂의 조성을 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은, 0.1 중량% 이상의 Sb₂0₃ 또는 As₂O₃을 포함하거나, 또는 0.003 내지 1 중량%의 Au₂0을 포함하거나, 또는 CaO, ZnO, PbO, MgO, SrO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량%의 산화물을 포함하고;
선택적으로, 상기 감광성 유리 기판은 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭비는 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나인 방법.
제 1항에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄 또는 산화 세륨 중 하나 이상을 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 기계적으로 안정화된 RF 결합된 교차지 공진 장치는 신호 입력 대 신호 출력의 50, 40, 30, 25, 20, 15 또는 10% 미만의 손실을 갖는 방법.
삭제
제 1 항의 방법에 의해 제조된 기계적으로 안정화된 RF 결합된 교차지 공진 장치로서,
감광성 유리 기판;
상기 감광성 유리 기판 상에 하나 이상의 금속으로 형성된 하나 이상의 교차지 공진기로서, 각각의 교차지 공진기는 직사각형이고, 인접한 교차지 공진기들은 신호와 결합하도록 구성되고 배치되는, 상기 하나 이상의 교차지 공진기;
상기 감광성 유리 기판으로부터 형성된 기계적 지지 장치;
상기 하나 이상의 금속으로 형성된 접지면, 입력 라인, 및 출력 라인을 포함하고, 상기 입력 라인 및 출력 라인은 회로에 연결되도록 구성되는 장치.
제 17항에 있어서, 상기 교차지 공진 장치를 덮는 금속 리드를 추가로 포함하는 장치.
제 17항에 있어서, 상기 하나 이상의 교차지 공진기는 상기 하나 이상의 교차지 공진기의 면적의 50%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 10%, 5% 또는 1% 미만인 접촉 면적에서 상기 기계적 지지 장치에 의해 지지되는 장치.
삭제
제 17항에 있어서, 상기 하나 이상의 교차지 공진기는 대역 통과 필터, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 노치 필터인 장치.
제 21항에 있어서, 상기 하나 이상의 교차지 공진기는 티타늄, 티타늄-텅스텐, 크롬, 구리, 니켈, 금, 팔라듐 또는 은을 포함하는 장치.
제 17항에 있어서, 공기 갭이 상기 감광성 유리 기판과 상기 하나 이상의 교차지 공진기 사이에 형성되는 장치.
삭제
제 17항에 있어서, 상기 하나 이상의 금속은 Fe, Cu, Au, Ni, In, Ag, Pt 또는 Pd로부터 선택되는 장치.