KR20040060050A - 듀플렉서 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고주파 신호를 송수신하는데 사용되는 듀플렉서 패키지와 일체로 저온소성세라믹 공정에 의하여 제조된 송신용 LC 필터를 형성하고, 수신용 쏘우 필터를 패키지 상에 실장함으로써 송신시에 필터 내에서 발생하는 열화 현상을 방지하여 내전력성을 향상시킨 듀플렉서 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 외부 PCB 회로들과 콘택을 위하여 접지 단자와, 세라믹 기판 상에 스트립 라인을 형성한 위상 변환기와, 세라믹 기판 상에 LC 금속 패턴을 형성하고 이를 적층시켜 형성한 적층형 LC 필터로 구성되어 있는 요철형 패키지를 제공하는 단계; 상기 요철형 패키지 내부 상에 수신 신호처리를 위한 쏘우 필터를 실장하는 단계; 상기 쏘우 필터와 요철형 패키지 상의 회로 단자들을 전기적으로 연결시키기 위하여 와이어 본딩을 하는 단계; 및 상기 와이어 본딩을 실시한 후에 상기 요철형 패키지를 외부로부터 차단하기 위하여 패키지 커버를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 듀플렉서 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고주파 신호를 송수신하는데 사용되는 듀플렉서의 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 걸면 일시적으로 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 적층 되고, 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 적층 하여 패키지(package)를 형성한다.
그리고, 상기 인덕터(inductance) 기판, 커패시터 기판, 페이스 시프트 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 비아홀을 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 필터링하기위하여 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 PCB 상에 탑재된다.
그러나, 쏘우 필터(saw filter)를 이용한 듀플렉서 에서는 사용하는 주파수 신호가 고주파로 바뀜에 따라 듀플렉서의 전극 선 폭이 협소해지고, 전극의 두께가 얇아짐에 따라 고전력이 인가될 경우 열화 현상에 의하여 전극이 파괴되는 현상이 발생하는 문제가 있다.
특히, 듀플렉서 중에서 송신 신호를 처리하는 필터에서는 높은 전력을 사용하여 송신을 하므로 필터 전극 손상이 심화되어 전극 파괴 현상이 발생한다.
그리고, 두 개의 쏘우 필터를 패키지 내에 실장하여야 하는 제조상의 복잡성과 어려움이 있었다.
본 발명은, 듀플렉서에 사용하는 송신용 필터를 저온세라믹 공정에 의하여 제조되어 내전력성이 강한 적층형 LC 필터를 사용하고, 수신부에서는 쏘우 필터를 사용하여 고주파 대역에서 신호를 송신할 때 발생하는 열화 현상에 의하여 필터 파괴를 방지할 수 있는 듀플렉서 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 듀플렉서 제조 공정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 적층형 LC 필터의 구조를 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 듀플렉서 제조 공정을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11: 세라믹 기판 12: LC 금속패턴
15: 비아홀 21: 듀플렉서 패키지
22: 위상 변환기 23a: 쏘우 필터
23b: 적층형 LC 필터 24: 패키지 커버
25: 와이어(wire)
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 듀플렉서 제조방법은,
외부 PCB 회로들과 콘택을 위하여 접지 단자와, 세라믹 기판 상에 스트립 라인을 형성한 위상 변환기와, 세라믹 기판 상에 LC 금속 패턴을 형성하고 이를 적층시켜 형성한 적층형 LC 필터로 구성되어 있는 요철형 패키지를 제공하는 단계;
상기 요철형 패키지 내부 상에 수신 신호처리를 위한 쏘우 필터를 실장하는 단계;
상기 쏘우 필터와 요철형 패키지 상의 회로 단자들을 전기적으로 연결시키기 위하여 와이어 본딩을 하는 단계; 및
상기 와이어 본딩을 실시한 후에 상기 요철형 패키지를 외부로부터 차단하기 위하여 패키지 커버를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 쏘우 필터의 와이어 본딩 금속은 Au 또는 Al이고, 상기 요철형 듀플렉서 패키지와 일체로 형성되어 있는 상기 적층형 LC 필터는 송신 신호를 필터링 하여 전송하는 필터인 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 적층형 LC 필터들은 상기 요철형 듀플렉서 패키지 내의 회로 단자들과 비아홀에 의하여 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 쏘우 듀플렉서 중에서 고주파 송수신에 의하여 내전력성이 약한 송신부 쏘우 필터를 적층형 LC 필터로 대처하고 이를 듀플렉서 패키지와 일체로 형성하며, 수신용 쏘우 필터는 패키지 상에 실장하여 내전력성이 우수한 듀플렉서를 구현할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 적층형 LC 필터의 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, LTCC 공정을 이용하여 제조되는 듀플렉서의 적층형 LC필터는, 세라믹 기판(11) 상에 금속막을 도포하여 식각하거나, 스크린 프린트 기법으로 LC 금속 패턴(12)을 형성한다.
상기 금속 패턴(12)은 세라믹 기판(11)을 따라 커패시턴스를 형성하기 위한 커패시턴스 전극과 인덕턴스를 형성하기 위한 금속 라인으로 구성되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 금속패턴들 사이에 세라믹 기판(11)을 삽입하여 합착하여 형성하는데, 상기 세라믹 기판(11) 상에 형성되어 있는 LC 금속 패턴(12)의 단자들은 상기 세라믹 기판(11) 상에 비아홀(15)을 형성하고, 상기 비아홀(15) 내부에 도전성 금속을 채워 넣음으로써 인덕턴스 성분의 금속 라인과 커패시턴스 성분은 전극을 서로 연결한다.
LTCC 공정은 적층형으로 위상 변환기, 인덕터 기판, 커패시터 기판을 각각 구현할 수 있으므로, 종래에서 송신용 필터로 사용하던 쏘우 필터를 LC 필터로 대체하면서 듀플렉서 패키지와 일체로 형성할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 공정은 듀플렉서 패키지를 제조할 때 적층형 LC 필터를 함께 형성하는 방식으로 제조하고, 상기 듀플렉서 패키지 상에는 수신용 쏘우 필터만을 실장하여 듀플렉서를 완성한다.
일반적으로 송신용 고주파 신호는 높은 출력 전력에 의하여 외부로 신호를 송출하므로 높은 열을 발생하여, 필터의 전극 단자에 많은 열을 발생시키는데, 적층형 LTCC 공정에 의하여 제조되는 LC 필터는 열에 강하기 때문에 내전력성이 강한 듀플렉서를 제조할 수 있게된다.
상기와 같이 적층형 LC 필터가 제조되면, 일반적인 LC 대역 필터와 등가화되는 회로가 구성되어 대역 필터로 사용된다.
따라서, 송신용으로 사용되는 필터는 듀플렉서 패키지 제조과정에서 위상 변환기와 함께 패키지와 일체로 제조되기 때문에 듀플렉서를 제조하기 위하여는 수신용 쏘우 필터만을 패키지 내부에 실장하고 와이어 본딩 함으로써 듀플렉서가 완성되므로 제조 공정이 단순화된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 듀플렉서 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 양방향 무선 통신에서 송수신 신호는 필수적인데, 상호간 간섭을 최소화하기 위하여 양신호를 분리시켜주는 여파 장치를 두 개의 쏘우 필터를 실장하여 듀플렉서로 사용하였다.
하지만, 본 발명에서는 송신용으로 사용되는 필터를 적층형 LC 필터(23b)로 듀플렉서 패키지와 일체로 형성하고, 수신용으로 사용되는 필터를 쏘우 필터로 하여 상기 듀플렉서 패키지(21) 상에 실장함으로써 듀플렉서를 제조한다.
먼저, 듀플렉서를 제조하기 위해서 상기 듀플렉서 패키지(21)를 저온 세라믹 공정에 의하여 제조한다. 이때, 적층형 세라믹 구조를 갖는 상기 듀플렉서 패키지 하단은 다수개의 세라믹 기판 상에 인덕턴스, 커패시턴스, 그라운드 단자들이 형성되어 있고, 각각의 세라믹 기판들은 비아홀을 통하여 서로 전기적으로 연결되어 있다.
이때, 본 발명에서는 상기 듀플렉서 패키지(21)를 LTCC 공정에 의하여 제조할 때, 인덕턴스와 커패시턴스로 등가화되는 송신용 필터를 추가로 적층 하여 패키지 내부에 신호 간섭을 최소화하기 위하여 스트립 라인 형태로 제조되는 위상 변환기(22)와 함께 적층형 LC 필터(23b)를 형성한다.
즉, 상기 듀플렉서 패키지(21) 내부에는 상기 위상 변환기(22)와 적층형 LC 필터(23b)가 함께 형성되게 된다.
그런 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 위상 변환기(22)와 적층형 LC 필터(23b)가 형성된 듀플렉서 패키지(21) 상에 수신용 쏘우 필터(23a)를 실장한다.
즉, 상기 듀플렉서 패키지(21) 상에 하나의 필터만이 실장되고, 이를 와이어 본딩에 의하여 상기 듀플렉서 패키지(21) 상의 회로 패턴들과 전기적으로 연결시킨다.
상기 듀플렉서 패키지(21)의 양측 벽에는 외부 PCB와 전기적 결합을 위하여 외부 접지 단자들과, 실장될 쏘우 필터(23a) 및 적층형 LC 필터(23b)와의 전기적 콘택들 위한 접지 단자들이 형성되어 있다.
상기 접지 단자들은 상기 듀플렉서 패키지(21) 양측 벽에 형성된 비아홀(viahole)을 따라 내부 회로 패턴들과 전기적 콘택을 할 수 있도록 연결되어 있다.
상기 듀플렉서 패키지 상에 실장되는 수신용 쏘우 필터(23a)는 와이어 본딩에 의하여 전기적으로 연결되고, 상기 듀플렉서 패키지(21)와 일체로 형성되어 있는 송신부의 적층형 LC 필터(23b)는 비아홀에 의하여 전기적으로 연결된 구조를 하게된다.
그런 다음 도 3c에 도시된 바와 같이, 듀플렉서 패키지(21)와 일체로 형성되는 적층형 LC 필터(23b)는 1∼15㎓의 고주파를 수신하는 과정에 특정 주파수만을 추출, 잡음을 제거하고 음질을 높이는 기능을 하는 핵심부품으로 박막 코팅기법과 적층 기법으로 제작하므로 기존 유전체 필터 및 세라믹 필터에 비해 크기가 10분의 1∼100분의 1 이상으로 작고 가벼운 차세대 필터로 사용된다.
상기 듀플렉서 패키지(21)와 일체로 송신 측에 사용되는 적층형 LC 필터(23b)를 형성하고, 수신 측에는 쏘우(SAW) 필터(23a)를 상기 듀플렉서 패키지(21) 상에 실장하고, 와이어(25) 본딩 하여 전기적으로 연결되면 패키지 커버(package cover: 24)를 씌워 봉입한다.
상기와 같이 듀플렉서에서 송신 측에서는 높은 주파수 대역과 열화 현상이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 적층형 LC 필터를 듀플렉서 패키지 제조공정에서 함께 형성하고, 수신용 쏘우 필터(saw filter)를 패키지 상에 실장함으로써, 사용함으로써 내전력성이 우수하고 제조공정이 단순하게되는 이점이 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 듀플렉서 패키지와 일체로 송신용으로 사용될 내전력성이 강한 적층형 LC 필터를 형성하고, 수신부에서는 쏘우 필터를 실장함으로써 고주파 신호를 송신할 때 내전력성을 강화시킨 효과가 있다.
아울러, 저온 세라믹 공정에 의하여 듀플렉서 패키지를 제조할 때, 함께 송신부에 사용된 적층형 LC 필터를 함께 형성하고, 이후 수신용 쏘우 필터를 실장함으로써 제조공정을 단순화할 수 있는 이점이 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 (4)
- 외부 PCB 회로들과 콘택을 위하여 접지 단자와, 세라믹 기판 상에 스트립 라인을 형성한 위상 변환기와, 세라믹 기판 상에 LC 금속 패턴을 형성하고 이를 적층시켜 형성한 적층형 LC 필터로 구성되어 있는 요철형 패키지를 제공하는 단계;상기 요철형 패키지 내부 상에 수신 신호처리를 위한 쏘우 필터를 실장하는 단계;상기 쏘우 필터와 요철형 패키지 상의 회로 단자들을 전기적으로 연결시키기 위하여 와이어 본딩을 하는 단계; 및상기 와이어 본딩을 실시한 후에 상기 요철형 패키지를 외부로부터 차단하기 위하여 패키지 커버를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 쏘우 필터의 와이어 본딩 금속은 Au 또는 Al인 것을 특징으로 하는 듀플렉서 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 요철형 듀플렉서 패키지와 일체로 형성되어 있는 상기 적층형 LC 필터는 송신 신호를 필터링 하여 전송하는 필터인 것을 특징으로 하는 듀플렉서 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 적층형 LC 필터들은 상기 요철형 듀플렉서 패키지 내의 회로 단자들과 비아홀에 의하여 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 듀플렉서 제조방법.
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| KR20210060324A (ko) * | 2019-11-18 | 2021-05-26 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 고주파 모듈 및 통신 장치 |
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2002
- 2002-12-30 KR KR1020020086568A patent/KR100844773B1/ko not_active IP Right Cessation
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