KR20010007410A - 탄성 표면파 장치 - Google Patents

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KR20010007410A
KR20010007410A KR1020000033216A KR20000033216A KR20010007410A KR 20010007410 A KR20010007410 A KR 20010007410A KR 1020000033216 A KR1020000033216 A KR 1020000033216A KR 20000033216 A KR20000033216 A KR 20000033216A KR 20010007410 A KR20010007410 A KR 20010007410A
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surface acoustic
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히구치마사토
히라카와아츠시
우에스기시노부
간료코이치
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무라타 야스타카
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 탄성 표면파 소자 및 패키지(package)를 포함한다. 상기 패키지는 베이스 부재(base member)와 도전성 뚜껑 부재 (conductive cap member)를 포함하는데 이들은 봉인재료에 의하여 결합되어, 상기 탄성 표면파 소자를 그 내부에 밀봉시킨다. 상기 봉인재료를 이용하여 상기 도전성 뚜껑 부재에서 상기 베이스 부재에 대향하는 쪽의 표면 전체를 코팅한다.

Description

탄성 표면파 장치{Surface acoustic wave device}
본 발명은 봉인 재료에 의하여 결합되어 있는 베이스 부재와 도선성 뚜껑으로 형성된 패키지에 탄성 표면파 소자가 밀봉되어 있는 탄성 표면파 장치에 관한 것이다.
종래의 탄성 표면파 장치는, 예를 들어, 도 3에서 보는 바와 같이, 알루미나와 같은 세라믹으로 만들어진 우묵한 형태(concave)의 베이스 부재 1 및 접착제에 의하여(예를 들어, 다이 본딩(die bonding)에 의하여) 상기 베이스 부재 1에 접착 고정되어 있는 탄성 표면파 소자 2를 포함한다. 탄성 표면파 소자 2의 소정의 전극과 베이스 부재 1의 소정의 전극은 결합 와이어(bonding wire) 5에 의하여 서로 접속되어 있고, 베이스 부재 1과 뚜껑 부재 3은 수지 접착제, 땝납, 또는 유리와 같은 봉인 재료 7에 의하여 결합되어 있으며, 이로 인하여 탄성 표면파 소자 2는 베이스 부재 1 및 뚜껑 부재 3에 의하여 형성된 패키지에 밀봉된다. 탄성 표면파 소자는 그 표면에 IDT를 한정하는 미소전극(나타나지 않음)이 제공되어 있는데, 각각에 전극 사이의 수㎛ 또는 수십㎛의 간격으로 배치되어 있다.
이러한 타입의 탄성 표면파 장치에 있어서, 탄성 표면파 소자의 특성이 저하되는 것을 막기 위하여, 상기 탄성 표면파 소자는 완전히 밀봉하여 습기 등의 유입을 방지하여야 한다.
또한, 이러한 타입의 장치에서, 상기 뚜껑 부재 3을 도전성 뚜껑으로 사용한다. 도전성 뚜껑 부재는 두드린 금속판 또는 세라믹과 같은 절연재료에 도전성을 주기 위하여 도금을 하여 제조한다.
이러한 종래의 방법에 있어서, 베이스 부재 1 또는 뚜껑부재 3의 결합부분에 프린팅 하는 것과 방법에 의하여, 봉인재료 7이 프레임 형상을 가지도록 형성하는 방식으로 베이스 부재 1 및 뚜껑 부재 3을 결합시키고, 봉인재료 7을 경화시키거나 녹였다.
그러나, 상기 종래의 탄성 표면파 장치에 있어서, 베이스 부재 및 뚜껑 부재 근처에서 프레임 형상을 가지도록 봉인재료를 형성하기 때문에, 뚜껑 부재를 두드리거나 도전성 공정을 할 때에, 두드려져 나오거나 긁혀 나온 입자와 같은 금속입자가 뚜껑 부재에 달라붙고, 베이스 부재와 뚜껑 부재가 결합할 때나 이어지는 공정에서 또는 사용하는 동안 상기 금속 입자가 탄성 표면파 소자의 표면에 떨어져서 특성의 저하를 일으키는 문제가 있다.
또한, 외부로부터 패키지의 내부로 습기가 유입되는 경로로는 봉인재료와 각각의 부재 사이의 결합 접촉면을 통하여 형성된 경로와 봉인 재료 자체에서 형성된 경로가 있는데, 그 유입 경로의 길이는 봉인재료의 폭과 같고 결합 접촉면은 내부공간에 노출되어 있기 때문에, 공기에 대한 밀폐가 충분히 믿을 수 있을 만큼 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
이와 함께, 결합부분에 달라붙은 이물질 또는 베이스 부재와 뚜껑 부재에 생긴 긁힘 때문에, 베이스 부재와 뚜껑 부재 사이에 틈이 형성될 때 그 틈을 봉인하는 봉인재료의 부족하여 접착력의 부족 또는 공기에 대한 밀폐성의 감소와 같은 부적당한 결합이 생긴다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 도전성의 뚜껑 부재에 접착되어 있는 금속성 입자가 탄성 표면파 소자와 접촉하는 것이 방지된 탄성 표면파 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 바람직한 실시예에 따른 장치 및 종래의 장치에 대한 내습시험(moisture-proof test)에 있어서, 유입되는 습기의 양과 지속시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 종래 탄성 표면파 장치의 단면도이다.
＜부호의 설명＞
1 베이스 부재
2 탄성 표면파 소자
3 뚜껑 부재(cap member)
7 봉인재료(수지 접착제)
여러 가지 이점을 얻기 위하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 탄성 표면파 소자 및 패키지를 포함하는 탄성 표면파 장치를 제공한다. 상기 패키지는 베이스 부재와 도전성 뚜껑을 가지고 있는데, 이들은 봉인재료에 의하여 결합되어 상기 탄성 표면파 소자를 패키지 내부에 밀봉시킨다. 상기 도전성 뚜껑 부재에서 상기 베이스 부재에 대향하는 쪽의 표면 전체에 상기 봉인재료를 도포한다.
수지 접착제, 땜납, 금-주석(AU-Sn) 합금 또는 유리와 같은 재료가 봉인재료로 사용된다. 코팅과 결합 공정을 용이하게 하기 위하여, 수지 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 고도의 공기 밀폐성 및 충분한 접착력을 얻기 위하여 고밀도의 에폭시 계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 구조에서, 도전성 뚜껑 부재에서 베이스 부재와 대향하는 쪽의 표면 전체를 봉인 재료로 미리 코팅하고, 제조공정에서는 도전성 뚜껑 부재에 접착되어 있는 두드려 나온 입자 및 긁힘과 같은 금속입자를 봉인 재료에 고정시킨다. 따라서, 상기 금속입자는 탄성 표면파 소자의 표면에 접착되지 않게 되고, 그 때문에 양 부재가 결합하거나 이어지는 공정에서 또는 사용 중에 상기 금속입자가 탄성 표면파 장치에 접착되어서 생기는 특성의 저하 또는 특성 저하의 발생을 막을 수 있게 된다.
외부의 공기(습기, 기체 등)가 유입되는 경로를 한정하며, 봉인 재료가 뚜껑 부재와 결합하는 봉인 재료의 결합 접착면 중 어느 하나도 패키지의 내부에 노출되지 않으며, 경로의 길이 즉, 봉인 재료가 베이스 부재와 결합하는 접착면 및 봉인 재료 자체의 길이는 비교적 크게 증가한다. 그 결과, 외부로부터 내부로 유입하는 외부 공기의 유입은 크게 감소하고, 공기에 대한 밀폐성은 증가한다. 땜납이나 유리와 같은 다른 봉인 재료를 통할 때 보다 외부 공기가 많이 유입되는 수지 접착제를 사용하는 경우, 외부공기가 유입되는 것을 막는 효과는 특히 현저하다.
결합 부분에 접착되어 있는 이물질 또는 베이스 부재나 뚜껑 부재에 형성된 긁힘에 의하여 베이스 부재와 뚜껑 부재 사이에 틈이 생겼을 경우에도, 결합 부분에 대하여 내부를 향하여 접착(코팅)되어 있는 봉인 재료가 결합부분에 제공되기 때문에, 접착력의 약화로 인한 부적당한 결합, 공기 밀폐성의 감소 또는 그 밖의 문제가 발생하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치는 일반적으로, 탄성 표면파를 사용하는 탄성 표면 공진기, 탄성 표면 필터 및 탄성 표면 지연 선로와 같은 장치를 포함한다. 각각의 장치에는 압전 기판에 배치되어 있는 적어도 하나의 IDT가 제공되어 있다. IDT의 수는 그 장치의 타입 및 용도에 따라 정해진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전기적 특성 및 자연 현상에 대한 저항성이 우수한 신뢰할 만한 탄성 표면파 장치를 얻을 수 있다.
본 발명을 설명하기 위하여, 현재 바람직하다고 생각하는 몇 가지 형태의 도면이 제공되어 있지만, 본 발명은 이와 같은 구조나 장치에 의하여 한정되지 않는다.
＜실시예＞
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치의 구조를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 표면파 장치는, 바람직하게는 알루미나와 같은 세라믹으로 만들어진 우묵한 형태의 베이스 부재 1 및 평면 형태의 금속 뚜껑 3이 결합하여 형성된 패키지에 봉인되어 있는 탄성 표면파 소자 2를 포함한다. 상기 탄성 표면파 소자 2는 접착제(예를 들어, 다이 본딩)에 의하여 상기 우묵한 베이스 부재 1의 내부 표면에 접착 고정되어 있으며, 와이어 결합 와이어(wire-bonding wire) 5에 의하여 베이스 부재 1의 전극과 접속되어 있다. 상기 베이스 부재 1 및 금속 뚜껑 부재 3은, 바람직하게는, 봉인 재료인 에폭시계 수지 접착제 7을 통하여 서로 서로 접착 및 결합되어 있다.
금속 부재 뚜껑 3에서 베이스 부재에 대향하는 쪽의 면 전체는 에폭시계 수지 접착제 7로 코팅되었다. 실질적으로 지각 프레임 형태인 베이스 부재 1의 윗 부분은 그 근처에서 에폭시계 수지 접착제 7에 의하여 금속 뚜껑 부재 3과 접착되어 있다.
상기 봉인 재료는 에폭시계 수지 접착제로 한정되지 않으며, 아크릴, 우레탄, 또는 실리콘과 같은 다른 수지 접착제도 가능하며, 땜납 또는 금-주석 합금과 같은 금속 또는 유리외에 다른 적당한 재료를 사용할 수 있다. 베이스 부재와 뚜껑 부재 사이의 접착을 향상시키기 위하여, 상기 봉인재료는 층상으로 배치된 다양한 형태의 이러한 금속을 포함한다.
상기 베이스 부재 1은 바람직하게는 복수의 세라믹 판을 적층하여 형성된 우묵한 형태를 가진다. 베이스 부재 1에는 그 내부에서 입력, 출력 및 접지를 제공하기 위하여, 그 바닥 표면 및 우묵한 부분의 내부 표면에 전극이 제공되어 있다. 베이스 부재는 수지 또는 금속으로 만들어 질 수 있다. 봉인재료로서 땜납 또는 다른 적당한 재료를 사용하는 경우, 접착을 향상시키기 위하여 실질적으로 직각의 프레임 형태인 베이스 부재의 윗 부분에 금속 박막으로 된 봉인용 링을 배치할 수 있다.
뚜껑 부재 3은 바람직하게는 코바르(Kovar), 철-니켈(Fe-Ni) 합금, 또는 다른 적당한 재료로 된 금속판을 두드려서 만들고, 필요한 경우 뚜껑 부재 3의 표면에 금 또는 적당한 재료로 도금한다. 표면을 도금하는 것과 같은 도전성 작업을 거친 세라믹 또는 수지 기판을 상기 뚜껑 부재로 사용할 수도 있다.
탄성 표면파 장치의 베이스 부재 1 및 뚜껑부재 3은 하기와 같은 방법으로 결합한다. 탄성 표면파 소자가 고정되어 있으며 탄성 표면파 소자와 전기적으로 접속된 베이스 부재 및 금속 뚜껑 부재 3을 제조한다. 금속 뚜껑 부재 3의 주면 전체를 스크린 프린팅(screen-printing)에 의하여 에폭시계 수지 접착제 7을 이용하여 균일하게 코팅한다. 이어서, 예비 건조 또는 경화시키는 과정을 거친다. 뚜껑 부재 3에 제공된 수지 접착제 7을 가로질러 상기 뚜껑 부재 3에 베이스 부재 1을 배치한다. 베이스 부재 1과 뚜껑 부재 3을 서로 압축하는 동안, 이들을 약 100 내지 300℃의 온도로 가열하여 수지 접착제 7을 경화하고, 베이스 부재 1 및 뚜껑 부재 3을 결합시킨다. 가압 하에서 가열한 결과, 도 1에서 보는 바와 같이, 결합(경화)후의 수지 접착제 7의 두께에 있어서, 가운데 부분의 두께가 결합부분의 두께 보다 뚜껍다. 베이스 부재 1과뚜껑 부재 3을 결합할 때, 뚜껑 부재 3은 베이스 부재 위에 배치된다.
봉인재료를 형성하는 방법은 프린팅에 한정되지 않고, 전사(transferring), 스프레이, 코팅, 클래딩(cladding), 또는 다른 적당한 방법에 의하여 형성할 수 있다. 봉인 재료로서 땜남 또는 다른 적당한 금속을 사용하는 경우, 그렇게 하여 형성된 봉인 재료는 예비 용융, 세척 및 다른 공정을 거치며, 역류 로(reflow furnace)와 같은 장치에서 가열하여 용융시키고, 그렇게 하여 베이스 부재와 뚜껑 부재를 결합한다.
바람직한 실시예에 따르면, 뚜껑 부재에서 베이스 부재에 대향하는 쪽의 전면에는 봉인 재료가 제공(코팅)되어, 뚜껑 부재는 봉인 재료에 의하여 피복되고, 그로 인해 뚜껑 부재에 접착되어 있는 금속 입자들이 탄성 표면파 소자와 접착하는 것을 방지한다. 뚜껑 부재와의 결합 접촉면은 패키지에 노출되지 않는다. 결합 접촉면의 길이 및 외부와 내부 공간 사이의 수지 접착제의 길이가 길어서, 외부에서 내부로 유입하는 외부 공기의 유입은 상당히 감소하고 최소화된다. 외부의 입자 또는 긁힘에 의하여 베이스 부재와 뚜껑 부재 사이에 틈이 형성되더라도, 뚜껑 부재의 가운데 부분의 봉인 재료가 결합 부분 쪽으로 첨가 제공되기 때문에 접착력 및 공기 밀폐성이 약화되는 것이 방지되고, 높은 수준의 공기 밀폐성을 갖는 안정한 결합을 이루게 된다.
시험 결과는 하기에서 설명한다. 상기 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치의 작용 및 효과를 확인하기 위하여 이와 같은 시험을 하였는데, 여기서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치와 종래의 장치를 비교하였다.
금속 입자의 접착으로 인한 차이를 비교하기 위하여, 금으로 도금한 코바르로 된 뚜껑 부재를 사용하여 입력과 출력 사이에서 절연 저항의 불량률(저항이 1㏁ 이하인 경우 불량이하 한다)을 비교하였다. 그 결과, 종래 장치의 불량률은 약 0.10％이었다. 반면, 본 발명에 따른 장치의 불량률은 약 0.01％이었다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치의 경우 종래의 장치에 비하여 불량률이 상당히 감소했음을 알 수 있다.
밀봉재료로서 땜납을 사용하여 헬륨 누설 시험을 하였다. 여기서 초기 밀봉(공기의 밀폐) 불량률 및 열충격 시험(thermal shock test; 상기 시험은 2000회 실시하였는데, 각각의 경우 -55℃에서 30분 125℃에서 30분 실행하였다) 후의 밀봉 불량률을 비교하였다(누설이 0.001Pa·cm3/초 이상이면 불량이라고 하였다). 그 결과, 종래의 장치의 경우 초기 밀봉 불량률은 2.5％였고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치의 경우 불량률이 0.1％ 였다. 종래의 장치의 경우 열충격 시험 후의 밀봉 불량률은 0.5％였고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치의 경우 불량률이 0.2％ 였다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치에 있어서, 종래의 장치와 비교했을 때 열충격 전후의 불량률은 상당히 감소하였다.
도 2는 밀봉 재료로서 수지 접착제를 사용하였을 때, 패키지로 유입되는 습기의 양을 측정한 결과이다. 내습시험(moisture-proof test; 온도 85℃, 상대습도 85％)에 사용된 장치들은 에폭시계의 수지 및 아민계의 경화제(curing agent)를 혼합한 수지 접착제를 사용하고, 패키지의 크기는 약 3.0mm×3.0mm×1.2mm 이며, 결합부분은 폭이 0.4mm 이고 두께가 10㎛가 되도록 하였다. 도 2는 노출시간과 장치 내로 유입되는 습기의 양의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치에 있어서, 유입되는 습기의 양은 종래의 장치의 경우보다 훨씬 적다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 탄성 표면파 소자는 다이본딩에 의하여 베이스 부재에 고정되고, 와이어 결합(본딩)에 의하여 그것과 전기적으로 접속된다. 장치의 구조는 상기 설명된 구조로 한정되지 않으며, 상기 탄성 표면파 소자는 범프 결합(bump-joining) 또는 다른 적당한 방법에 의하여 상기 베이스 부재에 고정되고 전기적으로 접속될 수 있다.
비록 본 발명의 바람직한 실시예만 기재하였지만, 하기 청구범위의 범위 안에서 상기 밝혀진 원리를 수행하는 다양한 변형을 생각해낼 수 있다. 그러므로 본발명의 범위는 하기 설명하는 청구범위에 의하여 제한되는 외에는 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 탄성 표면파 장치는 접착력의 부족 또는 공기에 대한 밀폐성의 감소와 같은 불충분한 결합이 생기지 않아, 통신 장치 및 전자소자를 만드는 데 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 탄성 표면파 소자; 및
    상기 탄성 표면파 소자를 그 안에 밀봉(hermetically seal)시키도록 배치된 패치기를 포함하되, 상기 패키지는 베이스 부재와 도전성 뚜껑 부재를 가지며;
    상기 패키지와 상기 베이스 부재를 결합시키도록 봉인 재료를 배치되며;
    상기 봉인재료는 상기 도전성 뚜껑에서 상기 베이스 부재에 대향하는 쪽의 표면 전체에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 봉인 재료는 수지 접착제인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 베이스 부재는 실질적으로 우묵한(concave) 형태인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 베이스 부재는 세라믹 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 뚜껑 부재는 평판상의 금속 부재인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 탄성 표면파 소자는 탄성 표면 공진기, 탄성 표면 필터 또는 탄성 표면 지연 선로인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 봉인 재료는 아크릴, 우레탄, 실리콘, 금속 또는 유리인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 베이스 부재는 수지 또는 금속으로 만들어진 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 베이스 부재와 뚜껑 부재 사이의 결합하는 접촉면은 패키지에 노출되지 않은 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 탄성 표면파 소자는 상기 베이스 부재에 고정되고 상기 베이스 부재와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  11. 탄성 표면파 소자를 준비하는 단계;
    베이스 부재를 준비하는 단계;
    상기 탄성 표면파 소자를 상기 베이스 부재에 고정시키는 단계;
    주면을 갖는 뚜껑 부재를 준비하는 단계;
    상기 뚜껑 부재의 한쪽 주면 전체에 봉인 재료를 도포하는 단계;
    패키지를 형성하기 위하여, 상기 뚜껑 부재를 상기 베이스 부재와 결합시켜, 상기 봉인 재료가 그 내부에 탄성 표면파 소자를 포함하고 있는 패키지를 밀봉시키도록 하는 단계를 포함하는 탄성 표면파 장치의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 뚜껑 부재를 베이스 부재에 결합시키는 단계에 앞서 상기 봉인 재료를 건조 또는 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 결합하는 단계에서 상기 뚜껑 부재와 상기 베이스 부재를 서로 압착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 뚜껑 부재와 상기 베이스 부재를 서로 압착하는 단계에서 상기 베이스 부재 및 상기 뚜껑 부재를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 봉인 재료를 도포하는 단계에서 상기 봉인 재료를 프린팅, 전사(transferring), 스프레이, 코팅 또는 클래딩하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 봉인 재료를 도포하는 단계는 상기 봉인 재료를 용융하고 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 봉인 재료는 수지 접착제인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 결합하는 단계를 수행할 때 베이스 부재와 뚜껑 부재 사이의 결합하는 접착면이 패키지 내부에 노출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 고정시키는 단계는 상기 탄성 표면파 소자를 상기 베이스 부재에 전기적으로 결합하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 11항에 있어서, 상기 탄성 표면파 소자는 탄성 표면 공진기, 탄성 표면 필터, 또는 탄성 표면 지연선로인 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020000033216A 1999-06-17 2000-06-16 탄성 표면파 장치 KR20010007410A (ko)

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