KR102551223B1 - 탄성파 필터 장치 - Google Patents
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Abstract
기판과, 상기 기판과의 사이에 캐비티가 배치되는 공진부 및 상기 기판과 함께 내부 공간을 형성하는 캡을 포함하며, 상기 캐비티와, 상기 기판과 상기 캡에 의해 형성되는 내부 공간 중 적어도 하나에는 수소가스와 헬륨가스 중 적어도 하나를 함유하는 충진가스가 충진되는 탄성파 필터 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 탄성파 필터 장치에 관한 것이다.
5G의 도입이 활성화되면서, 휴대폰에서는 기존의 4G용 LTE와 함께 5G용 통신이 혼용되어 사용되고 있다. 그리고, 5G의 빠른 통신 요구에 의해 3~6 GHz의 고주파화와 HPUE에 대응하기 위한 고파워화가 요구되고 있다. 이에 따라, 적용되는 필터 장치 역시 소형화와 함께 고파워 및 고방열성이 요구되고 있다.
방열 특성을 향상시킬 수 있는 탄성파 필터 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 기판과, 상기 기판과의 사이에 캐비티가 배치되는 공진부 및 상기 기판과 함께 내부 공간을 형성하는 캡을 포함하며, 상기 캐비티와, 상기 기판과 상기 캡에 의해 형성되는 내부 공간 중 적어도 하나에는 수소가스와 헬륨가스 중 적어도 하나를 함유하는 충진가스가 충진될 수 있다.
방열 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(100)는 일예로서, 기판(110), 멤브레인층(120), 희생층(130), 식각방지부(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속 패드(200), 캡(210)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(110)은 베이스(112)와 베이스(112)의 상면에 형성되는 기판보호층층(114)을 구비할 수 있다. 베이스(112)는 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 베이스(112)로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
베이스(112)의 상면에는 기판보호층(114)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 베이스(112)를 전기적으로 격리시키는 역할을 수행한다. 또한, 기판보호층(114)은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 베이스(112)가 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이 경우, 기판보호층(114)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
일예로서, 기판(110)에는 후술할 공진부의 제1 전극(150)과 제2 전극(170)에 연결되는 외부 연결 전극(116)이 형성될 수 있다.
일예로서, 외부 연결 전극(116)은 제1 전극(150)을 외부와 연결하기 위한 제1 전극용 전극(117)과, 제2 전극(170)을 외부와 연결하기 위한 제2 전극용 전극(118)을 구비할 수 있다.
일예로서, 제1 전극용 전극(117)과 제2 전극용 전극(118)은 기판(110)을 관통하도록 형성될 수 있다. 일예로서, 제1 전극용 전극(117)은 제1 전극(117)에 직접 연결되며, 제2 전극용 전극(118)은 금속패드(200)와 접속부재(102)를 매개로 제2 전극(170)에 연결될 수 있다.
한편, 외부 연결 전극(116)와 기판(110)의 저면에는 외부로 노출되는 외부 연결 전극(116)의 일부만을 제외한 영역에 절연층(119)이 형성된다. 절연층(119)은 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 외부 연결 전극(116)은 공진부에서 발생한 열을 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 외부 연결 전극(116)이 기판(110)에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 외부 연결 전극(116)은 캡(210)을 통해 외부로 연결될 수 있다. 즉, 외부 연결 전극(116)은 금속패드(200)에 연결되어 캡(210)을 관통하여 캡(210)의 외부면으로 노출될 수 있다.
일예로서, 연결전극(116)은 실리콘 관통전극(TSV, Through Silicon Via)일 수 있다.
멤브레인층(120)은 기판(110)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 또한, 멤브레인층(120)은 희생층(130)의 일부를 제거할 때 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 멤브레인층(120)은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
한편, 멤브레인층(120) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 시드층은 멤브레인층(120)과 제1 전극(150) 사이에 배치될 수 있다. 시드층은 질화 알루미늄(AlN) 이외에도 HCP 결정 구조를 가지는 유전체 또는 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 일예로서, 시드층이 금속일 경우 시드층은 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 멤브레인층(120)이 구비되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 멤브레인층(120)이 구비되지 않고 시드층만이 구비될 수 있다. 이러한 경우 시드층이 기판(110)과 함께 캐비티(C)를 형성하고, 시드층의 상부에 제1 전극(150)이 적층될 수 있다.
희생층(130)은 기판보호층(112) 상에 형성되며, 희생층(130)의 내측에는 캐비티(C)와 식각 방지부(140)가 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 제조 시 희생층(130)의 일부분을 제거함으로써 형성된다. 이와 같이, 캐비티(C)가 희생층(130)의 내측에 형성됨에 따라, 희생층(130)의 상부에 배치되는 제1 전극(150) 등은 편평하게 형성될 수 있다.
식각방지부(140)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치된다. 식각방지부(140)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지한다.
제1 전극(150)은 멤브레인층(120) 상에 형성되며, 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치된다. 또한, 제1 전극(150)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.
한편, 제1 전극(150)은 일예로서, 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 제1 전극(150)이 이루어짐으로써 기계적 강도(mechanical strength)가 증가됨에 따라, high power reactive sputtering이 가능할 수 있다. 이러한 증착 조건에서 제1 전극(150)의 표면 거칠기(roughness) 증가를 막을 수 있으며 압전층(160)의 고배향 성장도 유도할 수 있다.
또한, 스칸듐(Sc)이 함유됨으로써, 제1 전극(150)의 화학적 저항(chemical resistance)이 증가되어 순수 알루미늄으로 제1 전극이 이루어지는 경우 발생되는 단점을 보완할 수 있다. 나아가, 제조시 건식식각(dry etch) 또는 습식공정(wet process) 등의 공정 안정성을 확보할 수 있다. 나아가, 순수 알루미늄으로 제1 전극이 이루어지는 경우 쉽게 산화가 발생되나, 스칸듐을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 제1 전극(150)이 이루어짐으로써 산화에 대한 내화학성이 향상될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(150)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(250)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수도 있다.
압전층(160)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 제1 전극(150)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(160)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 일예로서 질화 알루미늄(AlN) 재질을 포함한다.
또한, 압전층(160)에는 희토류 금속(Rare earth metal) 또는 전이 금속과 같은 도펀트(dopent)가 도핑될 수 있다. 일예로서, 도펀트(dopent)로 사용되는 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 도펀트(dopent)로 사용되는 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 압전층(160)에는 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.
한편, 압전층(160)은 평탄부(A)에 배치되는 압전부(162), 그리고 확장부(B)에 배치되는 굴곡부(164)를 포함한다.
압전부(162)는 제1 전극(150)의 상부면에 직접 적층되는 부분이다. 따라서 압전부(162)는 제1 전극(150)과 제2 전극(170) 사이에 개재되어 제1 전극(150), 제2 전극(170)과 함께 편평한 형태로 형성된다.
굴곡부(164)는 압전부(162)에서 외측으로 연장되어 확장부(B) 내에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다.
굴곡부(164)는 후술되는 삽입층(180) 상에 배치되며, 삽입층(180)의 형상을 따라 융기되는 형태로 형성된다. 이에 압전층(160)은 압전부(162)와 굴곡부(164)의 경계에서 굴곡되며, 굴곡부(164)는 삽입층(180)의 두께와 형상에 대응하여 융기된다.
굴곡부(164)는 경사부(164a)와 연장부(164b)로 구분될 수 있다.
경사부(164a)는 후술되는 삽입층(180)의 경사면(L)을 따라 경사지게 형성되는 부분을 의미한다. 그리고 연장부(164b)는 경사부(164a)에서 외측으로 연장되는 부분을 의미한다.
경사부(164a)는 삽입층(180) 경사면(L)과 평행하게 형성되며, 경사부(164a)의 경사각은 삽입층(180) 경사면(L)의 경사각과 동일하게 형성될 수 있다.
제2 전극(170)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전층(160)을 덮도록 형성된다. 제2 전극(170)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 제1 전극(150)이 입력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(170)은 출력 전극으로 이용되며, 제1 전극(150)이 출력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(170)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 제2 전극(170)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(250)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수도 있다.
여기서, 공진부에 대하여 정의하면, 공진부는 제1 전극(150), 압전층(160) 및 제2 전극(170)을 포함하여 구성되며 압전층(160)의 압전효과에 따라 진동되는 구성을 의미한다.
삽입층(180)은 제1 전극(150)과 압전층(160) 사이에 배치된다. 삽입층(180)은 산화규소(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO)등의 유전체로 형성될 수 있으나, 압전층(160)과는 다른 재질로 형성된다. 또한, 필요에 따라 삽입층(180)이 구비되는 영역을 빈 공간(air)으로 형성하는 것도 가능하다. 이는 제조 과정에서 삽입층(180)을 제거함으로써 구현될 수 있다.
페시베이션층(190)은 제1 전극(150)과 제2 전극(170)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(190)은 공정 중 제2 전극(170) 및 제1 전극(150)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
나아가, 페시베이션층(190)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 페시베이션층(190)의 두께가 조절될 수 있다. 페시베이션층(190)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.
금속패드(200)는 제1 전극(150)과 제2 전극(170)의 상기한 페시베이션층(190)이 형성되지 않는 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(200)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다. 한편, 금속패드(200)는 제1 전극(150)에 연결되는 제1 금속패드(202)와, 제2 전극(170)에 연결되는 제2 금속패드(204)를 구비할 수 있다.
캡(210)은 기판(110)과 함께 내부 공간을 형성하도록 기판(110)에 결합된다. 캡(210)과 기판(110)은 접합부재(104)를 통해 접합되며, 접합부재(104)는 주석(Sn), 금(Au) 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 일예로서, 캡(210)은 실리콘 웨이퍼가 이용되거나 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(100)의 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간(S)과, 기판(110)과 멤브레인층(120)에 의해 형성되는 캐비티(C)에는 충진 가스가 채워진다. 한편, 충진 가스는 수소 가스와 헬륨 가스 중 적어도 하나를 함유하는 혼합가스일 수 있다. 예를 들어, 충진가스는 수소 가스와 헬륨 가스가 혼합된 혼합가스이거나, 수소 가스와 질소 가스가 혼합된 혼합가스일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 충진가스는 수소 가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 다른 종류의 혼합가스일 수 있다. 또한, 충진가스는 수소 가스로만 이루어질 수도 있고, 헬륨 가스로만 이루어질 수도 있다.
여기서, 가스의 종류별 열전도도(W/mK)에 대하여 살펴보기로 한다.
| 가스의 종류 | 열전도도(W/mK) |
| 공기(air(dry)) | 0.026 |
| 아르곤(Argon) | 0.016 |
| 이산화탄소(Carbon dioxide) | 0.0146 |
| 헬륨(Helium) | 0.15 |
| 수소(Hydrogen) | 0.18 |
| 크립톤(Krypton) | 0.0088 |
| 메탄(methane) | 0.03 |
| 질소(Nitrogen) | 0.024 |
| 스팀(Steam, saturated) | 0.0184 |
이와 같이, 열전도도가 높은 수소 가스와 헬륨 가스가 충진가스에 함유됨으로써 충진가스에 의한 열방출 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 종래에는 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 질소 가스가 충진되거나 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 충진가스가 충진되지 않고 진공 상태에 있었다. 이러한 경우 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간을 통한 열 방출 효율이 떨어져 열방출 경로를 증가시켜야 하는 문제가 있었다. 하지만, 열전도도가 높은 수소 가스와 헬륨 가스가 충진가스에 함유됨으로써 충진가스에 의한 열방출 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 충진가스에 함유되는 수소 가스 또는 헬륨 가스는 전체 가스의 5% 이상 함유될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수소 가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 충진가스를 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 충진가스를 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있으므로 설계 자유도를 제한하지 않을 수 있어 주파수 특성 변화 없이 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 충진되는 충진가스의 성분 확인 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 충진되는 충진가스의 성분을 확인하기 위하여 ICP 분광 분석(Inductively Coupled Plasma Spectrometry)을 통해 간접적으로 충진가스의 성분을 확인할 수 있다. 즉, ICP 분광 분석(Inductively Coupled Plasma Spectrometry)을 통해 질소가 검출되지 않거나 질소의 검출량이 극히 작은 경우 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 충진되는 충진가스로 질소가 사용되지 않고 있음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 충진되는 충진가스로 질소가 사용되지 않는 경우 다음으로 탄성파 필터 장치(100)를 구동시키고 탄성파 필터 장치(100)의 온도를 측정한다. 이때, 종래의 탄성파 필터 장치와 비교하여 탄성파 필터 장치(100)의 온도가 낮은 경우 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 충진되는 충진가스로 헬륨 가스와 수소 가스 중 적어도 하나를 함유하는 충진가스가 충진되고 있음을 예상할 수 있다.
이와 같은 경우, 탄성파 필터 장치(100)에 충진되는 충진가스를 추출하여 기체 크로마토그래피(gas chromatography)를 통해 충진가스의 성분을 확인할 수 있다. 이를 통해, 캐비티(C)와, 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성되는 내부 공간에 충진되는 충진가스로 헬륨 가스와 수소 가스 중 적어도 하나를 함유하는 충진가스가 충진되고 있음을 직접적으로 확인할 수 있을 것이다.
상기에서는 ICP 분광 분석(Inductively Coupled Plasma Spectrometry)과, 탄성파 필터 장치(100)의 구동 시 온도를 측정하여 간접적으로 충진가스를 확인한 후 기체 크로마토그래피(gas chromatography)를 이용하여 충진가스의 성분을 확인하는 방법을 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 충진가스의 성분을 확인하고자 하는 경우 ICP 분광 분석(Inductively Coupled Plasma Spectrometry)과, 탄성파 필터 장치(100)의 구동 시 온도를 측정을 수행하지 않고 곧바로 탄성파 필터 장치(100)에 충진되는 충진가스를 추출하여 기체 크로마토그래피(gas chromatography)를 통해 충진가스의 성분을 직접적으로 확인할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2를 참조하면, 공진부에서 발생된 열은 금속패드(200)와 기판(110)의 외부 연결 전극(116)을 통해 외부로 방출된다. 또한, 공진부에서 발생된 열은 캐비티(C)에 충진된 충진가스를 통해 기판(110)에 전달되고 기판(110)을 통해 외부로 방출된다. 그리고, 공진부에서 발생된 열은 기판(110)과 캡(210)에 의해 형성된 내부 공간에 충진된 충진가스를 통해 캡(210)에 전달된 후 외부로 방출된다.
이와 같이, 공진부에서 발생된 열은 상기한 세 가지 경로를 통해 방출되는데, 충진가스가 수소가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 혼합가스로 이루어짐으로써 두 가지 경로를 통해 방출되는 열의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
결국, 탄성파 필터 장치(100)의 전체 방열 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(300)는 패키지 기판(310), 체적 음향 공진기(400) 및 캡(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
패키지 기판(310)은 실리콘 웨이퍼가 이용되거나 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다. 한편, 패키지 기판(310)에는 체적 음향 공진기(400)를 외부 전원에 연결시키기 위한 비아(312)가 구비될 수 있다. 비아(312)는 복수개가 체적 음향 공진기(400)의 외측에 배치되도록 패키지 기판(310)에 구비될 수 있다.
체적 음향 공진기(400)는 패키지 기판(310)의 상면에 에폭시 등으로 이루어지는 접합제(302)를 통해 접합 설치된다. 한편, 체적 음향 공진기(400)는 기판(410), 멤브레인층(120), 희생층(130), 식각방지부(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190) 및 금속 패드(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 멤브레인층(120), 희생층(130), 식각방지부(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190) 및 금속 패드(200)는 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 해당하는 것으로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
기판(410)은 베이스(412)와 베이스(412)의 상면에 형성되는 기판보호층층(414)을 구비할 수 있다. 베이스(412)는 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 베이스(412)로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.
베이스(412)의 상면에는 기판보호층(414)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 베이스(412)를 전기적으로 격리시키는 역할을 수행한다. 또한, 기판보호층(414)은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 베이스(412)가 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이 경우, 기판보호층(414)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O2), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
한편, 기판(410)은 상기한 바와 같이, 패키지 기판(310)에 에폭시 등으로 이루어지는 접합제(301)에 의해 접합 설치된다.
또한, 체적 음향 공진기(400)는 패키지 기판(310)과 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며, 와이어(W)는 금속 패드(200)와 패키지 기판(310)의 비아(312)를 연결한다.
이에 따라, 공진부에서 발생된 열은 와이어(W)를 통해 비아(312)로 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
캡(320)은 패키지 기판(310)과 함께 내부 공간을 형성하도록 패키지 기판(310)에 결합된다. 캡(320)과 패키지 기판(310)은 접합부재(302)를 통해 접합되며, 접합부재(302)는 주석(Sn), 금(Au) 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 일예로서, 캡(320)은 실리콘 웨이퍼가 이용되거나 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다. 한편, 캡(320)은 하단부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(300)의 패키지 기판(310)과 캡(320)에 의해 형성되는 내부 공간(S)과, 기판(410)과 멤브레인층(120)에 의해 형성되는 캐비티(C)에는 충진가스가 채워진다. 한편, 충진가스는 수소가스와 헬륨가스 중 적어도 하나를 함유하는 혼합가스일 수 있다. 예를 들어, 충진가스는 수소 가스와 헬륨 가스가 혼합된 혼합가스이거나, 수소 가스와 질소 가스가 혼합된 혼합가스일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 충진가스는 수소 가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 다른 종류의 혼합가스일 수 있다. 또한, 충진가스는 수소 가스로만 이루어질 수도 있고, 헬륨 가스로만 이루어질 수도 있다.
이와 같이, 열전도도가 높은 수소 가스와 헬륨 가스가 충진가스에 함유됨으로써 충진가스에 의한 열방출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 충진가스에 함유되는 수소 가스 또는 헬륨 가스는 전체 가스의 5% 이상 함유될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수소 가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 충진가스를 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 충진가스를 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있으므로 설계 자유도를 제한하지 않을 수 있어 주파수 특성 변화 없이 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4를 참조하면, 공진부에서 발생된 열은 금속패드(200)와 와이어(W)를 거쳐 패키지 기판(410)의 비아(412)를 통해 외부로 방출된다. 또한, 공진부에서 발생된 열은 캐비티(C)에 충진된 충진가스를 통해 기판(410)에 전달되고 기판(410)에 전달된 열은 접합제(302)를 통해 패키지 기판(310)에 전달된 후 외부로 방출된다. 그리고, 공진부에서 발생된 열은 패키지 기판(310)과 캡(320)에 의해 형성된 내부 공간에 충진된 충진가스를 통해 캡(320)에 전달된 후 외부로 방출된다.
이와 같이, 공진부에서 발생된 열은 상기한 세 가지 경로를 통해 방출되는데, 충진가스가 수소가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 혼합가스로 이루어짐으로써 두 가지 경로를 통해 방출되는 열의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
결국, 탄성파 필터 장치(300)의 전체 방열 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(500)는 패키지 기판(510), 체적 음향 공진기(400) 및 캡(520)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 체적 음향 공진기(400)는 상기에서 설명한 구성요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
패키지 기판(510)은 실리콘 웨이퍼가 이용되거나 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다. 한편, 패키지 기판(510)은 플레이트부(511)와, 플레이트부(511)의 가장자리로부터 연장 형성되어 캡(520)에 접합되는 외벽부(512) 및 외벽부(512)의 내측에 배치되는 내벽부(514)를 구비할 수 있다. 내벽부(514)는 외벽부(512)보다 낮은 높이를 가질 수 있다.
또한, 내벽부(514)에는 체적 음향 공진기(400)와 전기적으로 연결되는 제1 비아(514a)가 구비되며, 플레이트부(511)에는 제1 비아(514a)에 연결되는 제2 비아(511a)가 구비될 수 있다.
체적 음향 공진기(400)는 패키지 기판(510)과 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며, 와이어(W)는 금속 패드(200)와 패키지 기판(510)의 내벽부(514)에 구비되는 제1 비아(514a)를 연결한다.
이에 따라, 공진부에서 발생된 열은 와이어(W)를 통해 제,2 비아(514a,511a)로 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
일예로서, 패키지 기판(510)은 상단부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있다.
캡(520)은 패키지 기판(510)과 함께 내부 공간을 형성하도록 패키지 기판(510)에 결합된다. 캡(520)과 패키지 기판(510)은 접합부재(502)를 통해 접합되며, 접합부재(502)는 주석(Sn), 금(Au) 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 일예로서, 캡(520)은 실리콘 웨이퍼가 이용되거나 SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다. 한편, 캡(520)은 대략 플레이트 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(500)의 패키지 기판(510)과 캡(520)에 의해 형성되는 내부 공간(S)과, 기판(410)과 멤브레인층(120)에 의해 형성되는 캐비티(C)에는 충진가스가 채워진다. 한편, 충진가스는 수소가스와 헬륨가스 중 적어도 하나를 함유하는 혼합가스일 수 있다. 예를 들어, 충진가스는 수소 가스와 헬륨 가스가 혼합된 혼합가스이거나, 수소 가스와 질소 가스가 혼합된 혼합가스일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 충진가스는 수소 가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 다른 종류의 혼합가스일 수 있다. 또한, 충진가스는 수소 가스로만 이루어질 수도 있고, 헬륨 가스로만 이루어질 수도 있다.
이와 같이, 열전도도가 높은 수소 가스와 헬륨 가스가 충진가스에 함유됨으로써 충진가스에 의한 열방출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 충진가스에 함유되는 수소 가스 또는 헬륨 가스는 전체 가스의 5% 이상 함유될 수 있다.
상기한 바와 같이, 수소 가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 충진가스를 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 충진가스를 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있으므로 설계 자유도를 제한하지 않을 수 있어 주파수 특성 변화 없이 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 열방출 경로를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6를 참조하면, 공진부에서 발생된 열은 금속패드(200)와 와이어(W)를 거쳐 패키지 기판(410)의 제1,2 비아(514a,511a)를 통해 외부로 방출된다. 또한, 공진부에서 발생된 열은 캐비티(C)에 충진된 충진가스를 통해 기판(410)에 전달되고 기판(410)에 전달된 열은 접합제(302)를 통해 패키지 기판(510)에 전달된 후 외부로 방출된다. 그리고, 공진부에서 발생된 열은 패키지 기판(510)과 캡(520)에 의해 형성된 내부 공간에 충진된 충진가스를 통해 캡(520)에 전달된 후 외부로 방출된다.
이와 같이, 공진부에서 발생된 열은 상기한 세 가지 경로를 통해 방출되는데, 충진가스가 수소가스 또는 헬륨 가스를 함유하는 혼합가스로 이루어짐으로써 두 가지 경로를 통해 방출되는 열의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
결국, 탄성파 필터 장치(500)의 전체 방열 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 300, 500 : 탄성파 필터 장치
110, 410 : 기판
120 : 멤브레인층
130 : 희생층
140 : 식각방지부
150 : 제1 전극
160 : 압전층
170 : 제2 전극
180 : 삽입층
190 : 페시베이션층
200 : 금속패드
210, 320, 520 : 캡
310, 510 : 패키지 기판
110, 410 : 기판
120 : 멤브레인층
130 : 희생층
140 : 식각방지부
150 : 제1 전극
160 : 압전층
170 : 제2 전극
180 : 삽입층
190 : 페시베이션층
200 : 금속패드
210, 320, 520 : 캡
310, 510 : 패키지 기판
Claims (16)
- 기판;
상기 기판과의 사이에 캐비티가 배치되는 공진부; 및
상기 기판과 함께 내부 공간을 형성하는 캡;
을 포함하며,
상기 캐비티와, 상기 기판과 상기 캡에 의해 형성되는 내부 공간 중 적어도 하나에는 수소가스와 헬륨가스 중 적어도 하나를 함유하는 충진가스가 충진되는 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 충진가스는 상기 수소가스와 상기 헬륨가스의 혼합가스인 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 충진가스는 상기 수소가스와 질소가스의 혼합가스인 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 충진가스에는 상기 수소가스 또는 상기 헬륨가스가 5% 이상 함유되는 탄성파 필터 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 공진부는
적어도 일부가 상기 캐비티의 상부에 배치되는 제1 전극;
상기 제1 전극의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 압전층; 및
적어도 일부가 상기 압전층을 덮도록 배치되는 제2 전극;
을 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 기판을 관통하도록 배치되며 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 외부 연결 전극을 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 기판과 함께 상기 캐비티를 형성하며 상기 제1 전극이 상부에 배치되는 멤브레인층과, 상기 캐비티를 감싸도록 배치되는 식각방지층과, 상기 제1,2 전극의 일부 영역을 제외한 영역을 덮도록 배치되는 페시베이션층 및 상기 제1,2 전극에 연결되는 금속패드를 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 제7항에 있어서,
적어도 일부가 상기 압전층과 상기 제1 전극의 사이에 배치되는 삽입층을 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
- 패키지 기판;
상기 패키지 기판에 실장되는 체적 음향 공진기; 및
상기 패키지 기판과 함께 내부 공간을 형성하는 캡;
을 포함하며,
상기 체적 음향 공진기는 상기 패키지 기판에 실장되는 기판과, 상기 기판과의 사이에 캐비티가 배치되는 제1 전극과, 상기 제1 전극의 적어도 일부분을 덮도록 배치되는 압전층 및 상기 압전층의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 제2 전극을 포함하며,
상기 캐비티와, 상기 패키지 기판과 상기 캡에 의해 형성되는 내부 공간 중 적어도 하나에는 수소가스와 헬륨가스 중 적어도 하나를 함유하는 충진가스가 충진되는 탄성파 필터 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 충진가스는 상기 수소가스와 상기 헬륨가스의 혼합가스인 탄성파 필터 장치
- 제10항에 있어서,
상기 충진가스는 상기 수소가스와 질소가스의 혼합가스인 탄성파 필터 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 충진가스에는 상기 수소가스 또는 상기 헬륨가스가 5% 이상 함유되는 탄성파 필터 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 체적 음향 공진기는 상기 제1,2 전극에 연결되는 금속 패드를 더 포함하며,
상기 패키지 기판에는 상기 금속 패드와 와이어 본딩에 의해 연결되는 비아를 구비하는 탄성파 필터 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 체적 음향 공진기는 상기 제1,2 전극에 연결되는 금속 패드를 더 포함하며,
상기 패키지 기판에는 상기 금속 패드와 와이어 본딩에 의해 연결되는 제1 비아가 형성된 내벽부를 구비하는 탄성파 필터 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 패키지 기판에는 상기 제1 비아에 연결되는 제2 비아가 구비되며, 상기 제2 비아는 상기 패키지 기판의 저면으로 노출되는 탄성파 필터 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 체적 음향 공진기는 상기 기판과 함께 상기 캐비티를 형성하며 상기 제1 전극이 상부에 배치되는 멤브레인층과, 상기 캐비티를 감싸도록 배치되는 식각방지층과, 상기 제1,2 전극의 일부 영역을 제외한 영역을 덮도록 배치되는 페시베이션층과 상기 제1,2 전극에 연결되는 금속패드 및 적어도 일부가 상기 압전층과 상기 제1 전극의 사이에 배치되는 삽입층을 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
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|---|---|---|---|---|
| JP2014060699A (ja) | 2012-08-20 | 2014-04-03 | Seiko Instruments Inc | 電子デバイス及び電子デバイスの製造方法 |
| JP2020155896A (ja) | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振器、弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
Family Cites Families (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004222244A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-08-05 | Toshiba Corp | 薄膜圧電共振器およびその製造方法 |
| US7990025B1 (en) * | 2004-09-01 | 2011-08-02 | Pablo Ferreiro | Silicon package with embedded oscillator |
| KR100691160B1 (ko) * | 2005-05-06 | 2007-03-09 | 삼성전기주식회사 | 적층형 표면탄성파 패키지 및 그 제조방법 |
| KR100714566B1 (ko) * | 2005-08-24 | 2007-05-07 | 삼성전기주식회사 | Ｆｂａｒ 소자의 제조 방법 |
| KR20110041179A (ko) * | 2009-10-15 | 2011-04-21 | 한국전자통신연구원 | 패키지 구조 |
| JP6942983B2 (ja) * | 2017-03-17 | 2021-09-29 | セイコーエプソン株式会社 | 発振器、電子機器および移動体 |
| US10256788B2 (en) * | 2017-03-31 | 2019-04-09 | Avago Technologies International Sales Pte. Limited | Acoustic resonator including extended cavity |
| US10582609B2 (en) * | 2017-10-30 | 2020-03-03 | Qualcomm Incorporated | Integration of through glass via (TGV) filter and acoustic filter |
| KR20200046535A (ko) * | 2018-10-25 | 2020-05-07 | 삼성전기주식회사 | 탄성파 필터 장치 |
-
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-
2021
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- 2021-07-08 CN CN202110770768.7A patent/CN114301421A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014060699A (ja) | 2012-08-20 | 2014-04-03 | Seiko Instruments Inc | 電子デバイス及び電子デバイスの製造方法 |
| JP2020155896A (ja) | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振器、弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
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