KR200431624Y1 - Frequency-variable type millimeter wave filter - Google Patents

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KR200431624Y1 KR2020060020192U KR20060020192U KR200431624Y1 KR 200431624 Y1 KR200431624 Y1 KR 200431624Y1 KR 2020060020192 U KR2020060020192 U KR 2020060020192U KR 20060020192 U KR20060020192 U KR 20060020192U KR 200431624 Y1 KR200431624 Y1 KR 200431624Y1
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Abstract

본 고안은 저 비용의 집적화된 밀리미터파 필터를 제공한다.The present invention provides a low cost integrated millimeter wave filter.

이를 위한 본 고안은 신호 전송선과 여기에 일단이 연결된 가변 정전 용량기, 그리고 상기 가변 정전 용량의 값을 변화시키기 위한 직류 바이어스 선을 포함하고 있는 주파수 가변형 밀리미터파 필터로서, 상기 신호 전송선은 금 전해 도금 기반층으로 티타늄(200

Figure 112006053765871-utm00001
) 은(1500
Figure 112006053765871-utm00002
)을 연속적으로 열증착하고, 그 위에 감광제를 3.5㎛ 높이로 도포한 후 사진 식각 과정을 거쳐 도금틀을 형성한 다음 다시 금 전해도금을 수행하여 2㎛ 두께의 신호 전송선을 제작하며, 상기 도금틀과 기반층을 제거하여 상기 구조물을 구동할 때 바닥 전극과의 절연을 위해 산화막을 패터닝하고, 다시 회생층 형성을 위해 감광제를 사진 식각 공정으로 6㎛ 두께로 패터닝한 후 상기 구조물의 금 전해도금을 위해 필요한 기반층이 옆벽에도 균일하게 증착되도록 감광제를 열처리하며, 도금된 구조물을 위한 기반층을 위한 도금틀을 제작한 다음 다시 금 전해도금을 수행하여 외팔보 가변구조물을 형성시킨 후 상기 도금틀을 제거하고, 기반층을 식각과 회생층을 제거함으로써 이루어진다.The present invention for this purpose is a frequency variable millimeter wave filter including a signal transmission line, a variable capacitance connected to one end thereof, and a DC bias line for changing the value of the variable capacitance, the signal transmission line is gold electroplating Titanium (200 as the base layer
Figure 112006053765871-utm00001
) Is (1500
Figure 112006053765871-utm00002
) Is continuously thermally deposited, a photosensitive agent is applied thereon at a height of 3.5 μm, a photolithography process is performed to form a plating frame, and then a gold electroplating is performed to prepare a signal transmission line having a thickness of 2 μm. When driving the structure by removing the base layer, the oxide film is patterned to insulate the bottom electrode, and the photoresist is patterned to a thickness of 6 μm by a photolithography process to form a regenerative layer, and then, for gold electroplating of the structure. Heat-treat the photoresist so that the necessary base layer is uniformly deposited on the side wall, and then manufacture a plating frame for the base layer for the plated structure, and then perform gold electroplating to form a cantilever variable structure and then remove the plating frame. This is done by etching the base layer and removing the regenerative layer.

고주파, 전해도금, 기반층, 회생층, 감광제 High frequency, electroplating, base layer, regenerative layer, photosensitizer

Description

주파수 가변형 밀리미터파 필터{Frequency-variable type millimeter wave filter}Frequency-variable type millimeter wave filter

도 1은 본 고안에 따른 주파수 가변형 밀리미터파 필터의 제작되는 회로도.1 is a circuit diagram of a frequency variable millimeter wave filter according to the present invention.

도 2는 본 고안에 따른 가변 정전 용량기를 구현하기 위한 외팔보 구조물.2 is a cantilever structure for implementing a variable capacitance device according to the present invention.

도 3a 내지 도 3j는 주파수 가변형 밀리미터파 필터를 제작하는 제작공정을 순차적으로 도시한 공정도.3A to 3J are process diagrams sequentially showing a manufacturing process for manufacturing a frequency variable millimeter wave filter.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

10: 신호 전송선 20: 가변 정전 용량기부10: signal transmission line 20: variable capacitance donation

30: 직류 바이어스 선 40: 기판30: DC bias line 40: substrate

본 고안은 주파수 가변형 밀리미터파 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 능동소자와 반도체 집적화가 가능한 주파수 가변형 밀리미터 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency variable millimeter wave filter, and more particularly, to a frequency variable millimeter filter capable of integrating active elements and semiconductors.

일반적으로 고주파 소자의 제작 기술에 있어서, 스위치나 바랙터, 트랜지스 터 등과 같이 외부 회로로 따로 부착되는 수동 및 능동 소자로 인한 전기적 손실의 증가는 고품질의 밀리미터 송수신 시스템의 제작을 어렵게 한다.In general, in the manufacturing technology of high frequency devices, the increase in electrical losses due to passive and active devices attached to external circuits such as switches, varactors and transistors makes it difficult to manufacture high quality millimeter transmit / receive systems.

근래에 들어 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 마이크로머시닝 기술을 이용한 고주파 소자의 제작을 수행하고 있으나, 주파수 가변형 필터에서는 중심 주파수가 수백 메가헤르츠(MHz) 정도에서만 가능하였고, 수십 기가헤르츠(GHz) 이상의 고주파 필터에서는 중심 주파수가 고정되어 있기 때문에 이를 가변시키기 위해서는 바랙터 등과 같은 외부 소자를 따로 필요로 하게 된다.Recently, in order to solve the above problems, a high frequency device using micromachining technology has been fabricated. However, in the frequency variable filter, the center frequency is only possible in the order of several hundred megahertz (MHz), and the high frequency of several tens of gigahertz (GHz) or more. Since the center frequency is fixed in the filter, an external device such as a varactor is required to change the center frequency.

그러나, 이는 다중 대역을 가지는 통신 시스템에 응용하기에는 적합하지 않고, 반도체처럼 집적화하기에는 그 적용이 불가능한 문제점이 발생하였다.However, this problem is not suitable for application to a communication system having a multi-band, and its application is impossible to integrate like a semiconductor.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 수십 기가헤르츠(GHz) 이상의 고주파 필터를 제작함에 있어서 마이크로머시닝 기술을 이용하여 다중 대역 통신 시스템 구현을 위한 저 비용의 집적화된 밀리미터파 필터를 제공하는데 있다.The present invention has been devised to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a low-cost integrated millimeter for implementing a multi-band communication system using micromachining technology in fabricating a high frequency filter of several tens of gigahertz (GHz) or more. To provide a wave filter.

본 고안의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 고안의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 고안의 범주를 제한하는 것이 아니다.Further objects and effects of the present invention will become apparent from the following detailed description, and the detailed description and examples showing the preferred embodiments of the present invention do not limit the scope of the present invention.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 신호 전송선과 여기에 일단이 연결된 가변 정전 용량기, 그리고 상기 가변 정전 용량의 값을 변화시키기 위한 직류 바이어스 선을 포함하고 있는 주파수 가변형 밀리미터파 필터로서, 상기 신호 전송선은 금 전해 도금 기반층으로 티타늄(200

Figure 112006053765871-utm00003
) 은(1500
Figure 112006053765871-utm00004
)을 연속적으로 열증착하고, 그 위에 감광제를 3.5㎛ 높이로 도포한 후 사진 식각 과정을 거쳐 도금틀을 형성한 다음 다시 금 전해도금을 수행하여 2㎛ 두께의 신호 전송선을 제작하며, 상기 도금틀과 기반층을 제거하여 상기 구조물을 구동할 때 바닥 전극과의 절연을 위해 산화막을 패터닝하고, 다시 회생층 형성을 위해 감광제를 사진 식각 공정으로 6㎛ 두께로 패터닝한 후 상기 구조물의 금 전해도금을 위해 필요한 기반층이 옆벽에도 균일하게 증착되도록 감광제를 열처리하며, 도금된 구조물을 위한 기반층을 위한 도금틀을 제작한 다음 다시 금 전해도금을 수행하여 외팔보 가변구조물을 형성시킨 후 상기 도금틀을 제거하고, 기반층을 식각과 회생층을 제거함으로써 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a variable frequency millimeter wave filter including a signal transmission line, a variable capacitance connected to one end thereof, and a direct current bias line for changing the value of the variable capacitance. The signal transmission line is a gold electroplating base layer of titanium (200
Figure 112006053765871-utm00003
) Is (1500
Figure 112006053765871-utm00004
) Is continuously thermally deposited, a photosensitive agent is applied thereon at a height of 3.5 μm, a photolithography process is performed to form a plating frame, and then a gold electroplating is performed to prepare a signal transmission line having a thickness of 2 μm. When driving the structure by removing the base layer, the oxide film is patterned to insulate the bottom electrode, and the photoresist is patterned to a thickness of 6 μm by a photolithography process to form a regenerative layer, and then, for gold electroplating of the structure. Heat-treat the photoresist so that the necessary base layer is uniformly deposited on the side wall, and then manufacture a plating frame for the base layer for the plated structure, and then perform gold electroplating to form a cantilever variable structure and then remove the plating frame. The base layer is characterized by being made by etching and removing the regenerative layer.

또한, 본 고안에 적용되는 금 전해도금은 도금액으로서 비시안계 금 전해액을 상용하고, 전해액의 온도는 60℃로 고정하여 도금을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gold electroplating applied to the present invention is characterized in that the non-cyanide gold electrolytic solution is used as a plating solution, the temperature of the electrolyte is fixed to 60 ℃ to perform the plating.

또한, 상기 회생층 제거시 플라즈마에 의해 연속적으로 5분 이상 노출되지 않도록 하여 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the removal of the regenerative layer is characterized in that it is performed so as not to be continuously exposed by the plasma for more than 5 minutes.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세 히 설명한다. 먼저, 도면에 걸쳐 기능적으로 동일하거나, 유사한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, like reference numerals designate functionally identical or similar parts throughout the drawings.

도 1은 본 고안에 따른 주파수 가변형 밀리미터파 필터의 회로도이고, 도 2는 본 고안에 따른 가변 정전 용량기를 구현하기 위한 외팔보 구조물이다.1 is a circuit diagram of a frequency variable millimeter wave filter according to the present invention, Figure 2 is a cantilever structure for implementing a variable capacitance capacitor according to the present invention.

도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의해서 제작된 가변형 밀리미터파 필터의 회로도는 신호 전송선(10)과 이 끝에 연결된 가변 정전 용량기부(20), 그리고 가변 정전 용량의 값을 변화시키기 위한 직류 바이어스 선(30) 등으로 이루어져 있다.As shown in Fig. 1 or 2, the circuit diagram of the variable millimeter wave filter manufactured by the present invention is to change the value of the variable capacitance unit 20, and the variable capacitance connected to the signal transmission line 10 and the end thereof. DC bias line 30 and the like.

바람직하게 상기 신호 전송선(10)은 코플라나 웨이브가이드(coplana waveguide) 등으로 구현될 수 있고, 상기 가변 정전 용량기부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 구조물과 신호 전송선(10) 사이에 전압을 인가하여 정전용량을 제어한다.Preferably, the signal transmission line 10 may be implemented by a coplana waveguide or the like, and the variable capacitance unit 20 may have a voltage between the structure and the signal transmission line 10 as shown in FIG. 2. Is applied to control the capacitance.

더욱 바람직하게, 본 고안의 필터에서 가변 정전 용량기(20)는 외팔보 구조물의 변위가 연속적으로 변하는 영역에서만 정전 용량 변화를 제어할 수 있고, 도시된 구조물의 변위는 약 2.5㎛ 사이에서 변한다.More preferably, in the filter of the present invention, the variable capacitance capacitor 20 can control the capacitance change only in the region where the displacement of the cantilever structure continuously changes, and the displacement of the illustrated structure varies between about 2.5 μm.

위와 같은 구성과 특성을 갖는 주파수 가변형 밀리미터파 필터는 상기 외팔보 구조물에 0 V ~ 50 V의 전원을 인가함에 따라 중심 주파수가 32 GHz에서 31.2 GHz로 2.5% 가변되는 특성을 가지고 있다. The variable frequency millimeter wave filter having the above configuration and characteristics has a characteristic that the center frequency is 2.5% varied from 32 GHz to 31.2 GHz by applying a power of 0 V to 50 V to the cantilever structure.

도 3a 내지 도 3j는 주파수 가변형 밀리미터파 필터를 제작하는 제작공정을 순차적으로 도시한 공정도이다.3A to 3J are process diagrams sequentially illustrating a manufacturing process for manufacturing a frequency variable millimeter wave filter.

도 3a 내지 도 3j를 참조하여 주파수 가변형 밀리미터파 필터의 제작공정을 설명하면, 먼저 기판(40)으로 표면 유전체 손실을 줄이기 위해 유리(corning #7740)기판을 사용하고, 가변 정전 용량기(20)를 이루는 외팔보 구조물은 금 전해 도금을 적용하여 형성시킨다.Referring to FIGS. 3A to 3J, a manufacturing process of the frequency variable millimeter wave filter is described. First, a glass (corning # 7740) substrate is used to reduce surface dielectric loss to the substrate 40, and the variable capacitance capacitor 20 is used. The cantilevered structure is formed by applying gold electroplating.

도 1 내지 도 3j를 참조하면, 기판(40) 상에 신호 전송선(10)을 형성시키기 위해 금 전해 도금을 수행하여 기반층을 이루고, 이러한 기반층은 티타늄(200

Figure 112006053765871-utm00005
) 은(1500
Figure 112006053765871-utm00006
)을 연속적으로 열증착시켜 형성된다.1 to 3J, the base layer is formed by performing gold electroplating to form the signal transmission line 10 on the substrate 40, and the base layer is formed of titanium (200).
Figure 112006053765871-utm00005
) Is (1500
Figure 112006053765871-utm00006
) Is formed by continuous thermal evaporation.

기반층이 형성되었으면 그 위에 감광제를 3.5㎛ 높이로 도포한 후 사진 식각 과정을 거쳐 도금틀을 형성한 다음, 다시 금 전해도금을 수행하여 2㎛ 두께의 신호 전송선(10) 제작을 완료한다.After the base layer was formed, a photoresist was applied to the substrate at a height of 3.5 μm, a photolithography process was performed to form a plating frame, and then gold electroplating was performed to complete the fabrication of the signal transmission line 10 having a thickness of 2 μm.

특히, 본 고안에서 적용되는 금 전해 도금은 미세한 구조물을 제작하기 위해서 적용되며, 도금틀로 사용된 감광막이 도금액에 영향을 받지 않게 하기 위해서 도금액으로는 상용 비시안계 도금 전해액을 사용한다.In particular, the gold electroplating applied in the present invention is applied to manufacture a fine structure, and a commercial non-cyanide plating electrolyte is used as the plating solution so that the photoresist used as the plating frame is not affected by the plating solution.

특히 도금을 수행할 때 전해액의 온도는 60℃로 고정, 유지되어야 하고, 도금의 속도는 전류밀도가 증가함에 따라 선형적으로 증가해야 하고, 바람직하게는 도금의 안정성을 고려하여 본 고안에서는 도금시의 전류밀도는 2 mA/㎠로 고정하며, 이때의 도금 속도는 0.125 ㎛/min으로 결정한다.In particular, when plating is performed, the temperature of the electrolyte solution should be fixed and maintained at 60 ° C., and the plating speed should be increased linearly with increasing current density. The current density of is fixed at 2 mA / ㎠, the plating rate at this time is determined to 0.125 ㎛ / min.

바람직하게 도금된 표면의 거칠기(Ra)는 약 0.061 ㎛가 되도록 도금을 수행하여야 한다.Preferably, plating should be performed such that the roughness Ra of the plated surface is about 0.061 μm.

금 전해 도금에 의해서 신호 전송선(10)에 대해서 도금이 완료되었으면, 상기 도금틀과 기반층을 제거하여 상기 구조물을 구동할 때 바닥 전극과의 절연을 위해 산화막을 패터닝한다(도 3d).If the plating of the signal transmission line 10 is completed by gold electroplating, the plating frame and the base layer are removed to pattern an oxide film for insulation from the bottom electrode when driving the structure (FIG. 3D).

다시 회생층을 형성하기 위해 감광제를 사진 식각 공정으로 6 ㎛ 두께로 패터링하고(도 3e), 상기 구조물의 금 전해 도금을 위해 필요한 기반층이 옆벽에도 균일하게 증착되도록 감광제를 열처리한다(도 3f).In order to form the regenerative layer again, the photoresist is patterned to a thickness of 6 μm by a photolithography process (FIG. 3E), and the photoresist is heat-treated so that the base layer necessary for gold electroplating of the structure is uniformly deposited on the side wall (FIG. 3F). ).

상기 도금된 구조물을 위한 기반층을 증착하고, 후막 감광제를 이용하여 도금틀을 제작한다(도 3g). 이러한 도금틀 사이에 금을 전해 도금함으로써 원하는 형태(외팔보 구조물)의 구조물을 제작한다(도 5h).The base layer for the plated structure is deposited, and a plating mold is manufactured using a thick film photoresist (FIG. 3g). By electroplating gold between these plating frames to produce a structure of the desired shape (cantilever structure) (Fig. 5h).

마지막으로 도금틀을 제거하고 기반층을 식각한 다음 회생층을 제거함으로써 가변 고주파 필터를 위한 떠 있는 구조물이 형성된다(도 5i, 도 5j).Finally, a floating structure for the variable high frequency filter is formed by removing the plating frame, etching the base layer, and then removing the regenerative layer (FIGS. 5I and 5J).

특히, 회생층을 제거하기 위해서는 산소 플라즈마를 이용한 애싱(ashing)의 방법으로 수행하고, 회생층을 제거할 때 플라즈마에 의해 발생되는 열로 인해 구조물이 변형되는 것을 방지하기 위해 플라즈마에 의해 연속적으로 노출되는 시간을 5분 이하로 줄이고, 또한 5분 간격으로 기판(40)을 식혀 주면서 회생층을 식각한다.In particular, the removal of the regenerative layer is carried out by an ashing method using an oxygen plasma, and is continuously exposed by the plasma to prevent the structure from deforming due to the heat generated by the plasma when the regenerative layer is removed. The regenerative layer is etched while reducing the time to 5 minutes or less and cooling the substrate 40 at 5 minute intervals.

즉, 전기 설명으로부터 명확해지듯이, 이 고안은 주파수 가변형 밀리미터파 필터의 제작방법을 제공하여 고주파 필터에서 중심 주파수가 고정되어 있기 때문에 가변되는 용량에서의 한계를 극복하여 외팔보 구조물을 형성시켜 고주파 가변이 가능하도록 할 수 있다.In other words, as will be clear from the electric description, the present invention provides a method of manufacturing a variable frequency millimeter wave filter, and since the center frequency is fixed in the high frequency filter, the cantilever structure is formed by overcoming the limitations in the variable capacitance and thus the high frequency variable You can make it possible.

본 고안은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 고안의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 고안의 범위 내의 것이다.This invention can be implemented in other various forms, without deviating from the mind or main characteristic. For this reason, the above-described embodiments are merely examples in all respects and should not be interpreted limitedly. The scope of the present invention is shown by the claims, and is not limited by the text of the specification. Again, all variations and modifications belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 주파수 가변형 밀리미터파 필터에 의하면, 수십 GHz 이상의 밀리미터파 대역을 이용하는 고주파 소자를 별도의 외부 회로 없이 일체로 집적화시켜 신호 전송시 발생되는 손실을 줄일 수 있는 작용효과가 있다.As described in detail above, according to the frequency-variable millimeter wave filter according to the present invention, by integrating a high frequency device using a millimeter wave band of several tens of GHz or more without a separate external circuit integrally to reduce the loss generated during signal transmission It works.

Claims (3)

신호 전송선과, Signal transmission line, 여기에 일단이 연결된 가변 정전 용량기, 및A variable capacitance, once connected here, and 상기 가변 정전 용량의 값을 변화시키기 위한 직류 바이어스 선을 포함하고 있는 주파수 가변형 밀리미터파 필터로서,A frequency variable millimeter wave filter including a direct current bias line for changing a value of the variable capacitance, 상기 밀리미터파 필터는 상기 신호 전송선은 금 전해 도금 기반층으로 티타늄(200
Figure 112006074574322-utm00021
) 은(1500
Figure 112006074574322-utm00022
)을 연속적으로 열증착하고, 그 위에 감광제를 3.5㎛ 높이로 도포한 후 사진 식각 과정을 거쳐 형성된 도금틀과, The millimeter wave filter is a signal transmission line is a gold electroplating base layer of titanium (200
Figure 112006074574322-utm00021
) Is (1500
Figure 112006074574322-utm00022
) And a plating mold formed by applying a photoresist to a height of 3.5 ㎛ on the surface and then performing a photolithography process, 상기 도금틀 위에 금 전해도금을 수행하여 2㎛ 두께로 제작되는 신호 전송선과,A signal transmission line fabricated to have a thickness of 2 μm by performing gold electroplating on the plating mold; 상기 도금틀과 기반층을 제거하여 바닥 전극과의 절연을 위하여 패터링된 산화막과,An oxide film patterned to insulate the bottom electrode by removing the plating frame and the base layer; 상기 산화막 위에 감광제를 사진 식각 공정으로 6㎛ 두께로 패터닝하고, 금 전해도금을 위해 필요한 상기 기반층이 옆벽에도 균일하게 증착되도록 감광제를 열처리한 회생층과, A regenerative layer on which the photoresist is patterned to a thickness of 6 μm by a photolithography process and heat-treated with the photoresist such that the base layer required for gold electroplating is deposited even on the side wall; 상기 기반층을 위한 도금틀을 제작한 후 다시 금 전해도금을 수행하여 이루어진 구조물을 포함하되, 상기 구조물은 상기 도금틀 및 기반층, 회생층을 제거함으로써 외팔보 가변구조물인 것을 특징으로 하는 주파수 가변형 밀리미터파 필터.It includes a structure made by performing gold electroplating after the plating frame for the base layer again, the structure is a variable frequency millimeter, characterized in that the cantilever variable structure by removing the plating frame and the base layer, the regenerative layer Wave filter. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 금 전해도금은 도금액으로서 비시안계 금 전해액을 상용하고, 전해액의 온도는 60℃로 고정하여 도금을 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변형 밀리미터파 필터.The gold electroplating is a non-cyanide gold electrolyte is commonly used as a plating solution, the temperature of the electrolyte solution is fixed to 60 ℃ frequency millimeter wave filter, characterized in that the plating. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 회생층 제거시 플라즈마에 의해 연속적으로 5분 이상 노출되지 않도록 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변형 밀리미터파 필터.The variable frequency millimeter wave filter, characterized in that the removal of the regenerative layer is performed so as not to be continuously exposed by the plasma for more than 5 minutes.
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