KR20040043055A - 듀플렉서 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고주파 송수신에 사용되는 듀플렉서에 송신부와 수신부에 서로 다른 필터를 사용함으로써 듀플렉서 전극에 발생하는 열화 현상을 방지하여 내전력성을 향상시킨 듀플렉서 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 외부 PCB 회로들과 콘택을 위하여 접지 단자와 위상 변환기가 스트립 라인 형태로 형성되어 있는 요철형 패키지를 제공하는 단계; 상기 요철형 패키지 내부에 송신 신호처리를 위한 FBAR 필터를 실장하는 단계; 상기 요철형 패키지 내부에 수신 신호처리를 위한 쏘우 필터를 실장하는 단계; 상기 쏘우 필터와 FBAR 필터가 실장되어 있는 요철형 패키지 상의 회로 단자에 와이어 본딩을 하는 단계; 및 상기 와이어 본딩을 실시한 후에 상기 요철형 패키지를 외부로부터 차단을 위하여 패키지 커버를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 쏘우 필터와 FBAR 필터의 와이어 본딩 금속은 Au 또는 Al인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 듀플렉서 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고주파 송수신에 사용되는 듀플렉서가 전극 영역에서 열화 현상으로 인하여 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 내전력성을 향상시킨 듀플렉서 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 표면 탄성파는 기판의 표면을 따라 전달되는 파동의 상태를 나타내는 것으로 깊이 방향으로 급격히 감쇄되는 특징을 지닌다. SAW 필터는 이러한 특징을 주파수 선택기능 소자로 응용한 것이다.
즉, 상기 SAW 소자는 절연성이 큰 기판에 금속 전극을 형성해 압전을 걸면일시적으로 기판 표면이 뒤틀리는데, 이 작용을 이용해 물리적인 파를 일으키게 된다. 상기 SAW 소자 표면을 전달하는 물결 속도가 전자파보다 느리기 때문에 일시적으로 전기 신호를 지연시키거나 특정 주파수 신호만을 통과시키는 필터로 이용된다.
상기 SAW 필터는 반도체 디바이스 또는 기능을 보호하는 세라믹스 용기로, 유해한 환경으로부터 내부 회로를 보호하고, 내부에서 발생된 열을 방열하여 외부에 접속하는 수단을 제공하는 패키지(package) 형태로 형성되어 있다.
세라믹 기판이 적층되고, 주파수 대역에 따른 필터들이 결합되면, 송수신용 듀플렉서가 하나의 세라믹 적층 패키지로 구현된다.
LTCC 공정에 따라 인덕터들과 커패시터들이 형성된 세라믹 기판들이 형성되면 인덕터 기판, 커패시터 기판, 페이즈(phase) 시프트(shift) 기판 및 전원단 커패시터 기판을 일체로 적층하여 패키지(package)를 형성한다.
그리고, 상기 인덕터(inductance) 기판, 커패시터 기판, 페이스 시프터 기판 및 그라운드 기판들에는 각각 풋 패드(foot pad)와 연결되는 상기 그라운드 패턴을 갖는데, 이는 각각의 기판 상에서 처리되는 신호들이 인접한 세라믹 기판들에 영향을 주지 않도록 하기 위해서이다. 아울러 터미널(terminal) 사이의 삽입 손실을 방지할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 듀플렉서 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 양방향 무선 통신에서 송수신 신호는 필수적인데, 상호간 간섭을 최소화하기 위하여 양신호를 분리시켜주는 여파장치를 두 개의 쏘우(saw) 필터(3a, 3b)를 사용하여 듀플렉서로 사용한다.
먼저, 일반적으로 듀플렉서(duplexer)를 제조하기 위해서는 신호 간섭을 최소화하기 위하여 스트립 라인 형태로 위상 변환기(2)를 상기 듀플렉서 패키지(1)에 함께 형성하는데, 상기 듀플렉서 패키지(1) 하부에 형성되는 위상 변환기(2)는 적층 공정이나 필터 형성 공정에 의하여 상기 듀플렉서 패키지(1)와 동시에 제조된다.
상기 듀플렉서 패키지(1)의 양측 벽에는 외부 PCB와 전기적 결합을 위하여 외부 접지 단자들과, 실장될 쏘우 필터와의 전기적 콘택들 위한 접지 단자가 형성되어 있다.
상기 외부 접지 단자들은 상기 듀플렉서 패키지(1) 양측 벽에 형성된 비아 홀을 따라 내부 회로 패턴들과 전기적 콘택을 할 수 있도록 연결되어 있는 구조를 하고 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 위상 변환기(2)가 내장된 상기 듀플렉서 패키지(1)가 제조되면, 송수신 신호를 필터링(filtering)하기 위한 듀플렉서(duplexer)가 실장되는데, 두 개의 서로 다른 주파수 대역을 필터링하기 위하여 송신단과 수신단에 연결되는 쏘우 필터(saw filter: 3a, 3b)가 각각 두 개 실장된다.
상기 쏘우 필터들(3a, 3b)이 상기 듀플렉서 패키지(1) 상에 탑재되면, 상기 듀플렉서 패키지(1) 상에 형성되어 있는 접지 단자들과 상기 쏘우 필터들(3a, 3b)이 단자들을 와이어(5) 본딩(wire bonding)에 의하여 전기적으로 콘택 시킨다.
그럼 다음, 도 1c에 도시된 바와 같이, 쏘우 필터들(3a, 3b)이 상기 듀플렉서 패키지(1) 상에 실장되면, 외부 환경으로부터 차단을 위하여 패키지 커버(4)를 씌운다.
상기 패키지 커버(4)가 씌워지면 듀플렉서(Duplexer)가 칩 형태로 완성되는데, 이와 같이 두 개의 쏘우 필터(3a, 3b)를 내장한 듀플렉서는 하나의 소자와 같이 통신 시스템의 PBC 상에 탑재된다.
그러나, 쏘우 필터(saw filter)를 이용한 듀플렉서에서는 사용하는 주파수 신호가 고주파로 바뀜에 따라 듀플렉서의 전극 선 폭이 협소해지고, 전극의 두께가 얇아짐에 따라 고전력이 인가될 경우 전극의 파괴 현상이 발생하는 문제가 있다.
특히, 듀플렉서 중에서 송신 신호를 처리하는 필터에서는 높은 전력을 사용하여 송신을 하므로 필터 전극 손상이 심화되어 전극 파괴 현상일 발생한다.
본 발명은, 듀플렉서에 사용하는 송수신 필터를 사용되는 송신부에서는 내전력성이 강한 FBAR 필터를 사용하고, 수신부에서는 쏘우 필터를 사용하여 고주파 신호를 송신할 때 내전력성을 강화시킨 듀플렉서 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 듀플렉서 제조 공정을 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 듀플렉서 제조 공정을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11: 듀플렉서 패키지12: 위상 변환기
13a: 쏘우 필터13b: FBAR 필터
14: 패키지 커버15: 와이어
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 듀플렉서 제조방법은,
외부 PCB 회로들과 콘택을 위하여 접지 단자와 위상 변환기가 스트립 라인형태로 형성되어 있는 요철형 패키지를 제공하는 단계;
상기 요철형 패키지 내부에 송신 신호처리를 위한 FBAR 필터를 실장하는 단계;
상기 요철형 패키지 내부에 수신 신호처리를 위한 쏘우 필터를 실장하는 단계;
상기 쏘우 필터와 FBAR 필터가 실장되어 있는 요철형 패키지 상의 회로 단자에 와이어 본딩을 하는 단계; 및
상기 와이어 본딩을 실시한 후에 상기 요철형 패키지를 외부로부터 차단을 위하여 패키지 커버를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 쏘우 필터와 FBAR 필터의 와이어 본딩 금속은 Au 또는 Al인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 쏘우 듀플렉서 중에서 고주파 전력 손실이 큰 송신부 쏘우 필터를 FBAR 필터로 대처하여, 수신부의 필터는 쏘우 필터를 송신부의 필터는 FBAR로 분리하여 내전력성이 우수한 듀플렉서를 구현할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 듀플렉서 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 양방향 무선 통신에서 송수신 신호는 필수적인데, 상호간 간섭을 최소화하기 위하여 양신호를 분리시켜주는 여파 장치를 두 개의 쏘우 필터를 사용하여 듀플렉서로 사용하였으나, 본 발명에서는 송신 측에는 FBAR필터(13b)를 수신 측에는 쏘우 필터(13a)를 내장하였다.
먼저, 듀플렉서를 제조하기 위해서는 신호 간섭을 최소화하기 위하여 스트립 라인 형태로 위상 변환기(12)를 함께 형성하는데, 상기 듀플렉서 패키지(11)와 일체로 상기 위상 변환기(12)는 저온 소성 세라믹(LTCC) 공정으로 제조한다.
상기 듀플렉서 패키지의 양측 벽에는 외부 PCB와 전기적 결합을 위하여 외부 접지 단자들과, 실장될 쏘우 필터(13a) 및 FBAR 필터(13b)와의 전기적 콘택들 위한 접지 단자가 형성되어 있다.
상기 접지 단자들은 상기 듀플렉서 패키지 양측 벽에 형성된 비아 홀(via hole)을 따라 내부 회로 패턴들과 전기적 콘택을 할 수 있도록 연결되어 있다.
그런 다음 도 2b에 도시된 바와 같이, 듀플렉서 패키지(11) 상에 송신부와 수신부의 필터를 실장한다. 특히, 송신부에서는 높은 전력에 의하여 고주파 신호가 송신되어 전극에 열화 현상이 심화되는 문제가 있으므로 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터(13b)를 사용한다.
상기 FBAR 필터(13b)는 고주파 부품 중, 필터의 소형화는 반도체 박막 웨이퍼 제조 기술을 이용하는 방법인 FBAR 박막형 필터의 제조로 현실화되고 있다.
특히, 상기 FBAR 필터(13b)는 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼 상에 압전 유전체 물질을 직접 증착하여, 그 압전 특성을 이용하여 공진을 유발시키는 박막 형태의 소자를 필터로 구현한 것이다.
이동통신부품에 널리 사용하는 상기 FBAR 필터(13b)는 1∼15㎓의 고주파를 수신하는 과정에 특정 주파수만을 추출, 잡음을 제거하고 음질을 높이는 기능을 하는 핵심부품으로 반도체의 스퍼터링 공정을 이용, 박막 화함으로써 기존 유전체 필터 및 세라믹 필터에 비해 크기가 10분의 1∼100분의 1 이상으로 작고 가벼운 차세대 필터이다.
이는 상보성금속산화막반도체(CMOS) 공정으로 무선통신 RF단의 단일칩 고주파집적회로(MMIC)가 가능한 기술로 평가받고 있고, 고주파 영역에서 열화 현상에 강한 부품으로 사용된다.
상기 듀플렉서 패키지(11) 내에 송신 측에는 FBAR 필터(13b)를 실장하고, 수신 측에는 쏘우(SAW) 필터(13a)를 실장함으로써 듀플렉서 칩을 완성한다. 상기 FBAR 필터(13b)와 쏘우 필터(13a)를 와이어(15) 본딩(wire bonding)에 의하여 패키지 상에 형성되어 있는 단자들과 접합시킨다.
상기 듀플렉서 패키지(11) 상에 형성되어 있는 접지 단자들은 상기 듀플렉서 패키지(11) 상에 형성되어 있는 비아 홀(via hole)을 통하여 상기 위상 변환기(12) 및 회로 패턴들과 연결되어 있다.
상기 필터들을 와이어 본딩(wire bonding)하는 금속은 Au와 Al 계의 금속을 사용하며, 와이어 본딩(wire bonding)에 의한 실장뿐만 아니라, 금속 솔더(solder)들을 사용하여 플립 칩(flip chip) 방식에 의하여 필터를 실장할 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 듀플렉서 패키지(11) 상에 쏘우 필터(13a)와 FBAR 필터(13b)가 실장되고, 와이어(15) 본딩 하여 전기적으로 연결되면 패키지 커버(package cover: 14)를 씌워 봉입한다.
상기와 같이 듀플렉서에서 송신 측에서는 높은 주파수 대역과 열화 현상이발생하는 문제점을 해결하기 위하여 내전력성이 강한 FBAR 필터를 사용하고, 수신 측에서는 일반적으로 사용되는 쏘우 필터(saw filter)를 사용함으로써 고주파를 사용함에 따른 소자 개발을 하지 않아도 되는 이점이 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 듀플렉서에 사용하는 필터를 송신부에서는 내전력성이 강한 FBAR 필터를 사용하고, 수신부에서는 쏘우 필터를 사용하여 고주파 신호를 송신할 때 내전력성을 강화시킨 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
Claims (2)
- 외부 PCB 회로들과 콘택을 위하여 접지 단자와 위상 변환기가 스트립 라인 형태로 형성되어 있는 요철형 패키지를 제공하는 단계;상기 요철형 패키지 내부에 송신 신호처리를 위한 FBAR 필터를 실장하는 단계;상기 요철형 패키지 내부에 수신 신호처리를 위한 쏘우 필터를 실장하는 단계;상기 쏘우 필터와 FBAR 필터가 실장되어 있는 요철형 패키지 상의 회로 단자에 와이어 본딩을 하는 단계; 및상기 와이어 본딩을 실시한 후에 상기 요철형 패키지를 외부로부터 차단을 위하여 패키지 커버를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 쏘우 필터와 FBAR 필터의 와이어 본딩 금속은 Au 또는 Al인 것을 특징으로 하는 듀플렉서 제조방법.
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