KR20050087589A - 박막 고주파 전력분배기 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 고주파 전력분배기 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 박막 고주파 전력분배기의 제조 방법에 있어서, 설계된 패턴에 의한 마스크를 이용하여 세라믹 기판 위에 박막 저항을 증착함으로써 저항체를 형성하는 제 1과정과, 박막 저항체의 열적인, 전기적인 안정성을 확보하기 위한 열처리의 제 2과정과, 레이저 빔(Laser beam)으로 트리밍(Trimming)이 가능하도록 제 1과정에서의 전극 패턴 마스크를 이용하여 전극을 형성하는 제 3과정과, 설계된 저항체의 저항 값과 일치하도록 증착된 박막 저항체를 레이저 빔(Laser beam)으로 깎아 내는 트리밍(Trimming)의 제 4과정과, 최종적인 분배회로의 전송선로를 구현하기 위해 두 번째 전극패턴을 형성하는 제 5과정과, 세라믹 기판의 뒷면 전체를 전극 증착하는 제 6과정과, 제작된 전면패턴의 보호를 위한 폴리머(Polymer epoxy)를 인쇄하는 제 7과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

박막 고주파 전력분배기 제조방법 { A method of manufacturing for thin film microwave power dividers }

본 발명은 이동통신용 세라믹 칩 형태의 박막 고주파 전력분배기의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세라믹 기판과 박막 공정기술을 이용한 고주파 전력분배기의 제조방법에 관한 것이다.

이동통신용 고주파 전력분배기는 고주파 송수신 신호의 분배를 위해 이동통신용 교환기, 기지국, 중계기 등에서 사용되고 있다. 이때 전력분배기의 분배비에 의해 다양한 형태의 전력분배기로 나뉜다. 사용 주파수 대역에 따라 CDMA용, PCS용, IMT-2000용, 25GHz 이상의 위성통신용 등으로 나누어진다.

전력분배기의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 기판과 고주파 신호를 전달하는 전극패턴과 고주파 신호를 분배하는 저항체를 포함하여 이루어지며, 기판 양쪽의 전극부분을 통해 연결된다.

이러한 구성의 전력분배기를 제조하는 과정은 PTFE 또는 FR-4 등의 저유전율 수지형 기판에 동박판을 접착한 후 전력분배기의 종류에 따라 각기 달리 설계된 전극 회로를 에칭공정을 통하여 구현한 뒤에, 다른 공정에서 미리 제작되어 있는 칩 저항체를 패턴 상의 저항체 위치에 납땜으로 연결하여 완성한다.

이와 같은 종래의 기술에 따른 전력분배기는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 먼저, 수지형 저유전율 기판의 단점으로서, 내열온도가 최대 260℃를 넘지 못하므로 고온에서는 사용할 수 없다. 또한, 열팽창 계수가 커서 온도에 따른 주파수 특성이 나빠지며, 열전도성이 좋지 않아 기판이 가열되는 고출력의 용도로써는 적합치가 않다. 그리고 저유전율이므로 구현하고자 하는 회로패턴이 커지게 되어 소형화된 소자의 제작에 한계를 가지게 된다.

또한, 종래 방법에 따른 전력분배기 제조 공정의 단점은 기판에 동박판을 접착하는 과정과 에칭으로 패턴을 구현하는 과정 및 칩 저항을 납땜하는 과정 등으로 이루어져 그 제조 공정이 복잡하고 공정 중 발생하는 환경오염문제와 폐기물의 처리 등의 문제로 인하여 기피되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 고주파 전력분배기를 제조함에 있어서 세라믹 기판을 선택함으로써 소자의 소형화가 가능하며 열전도성이 작을 뿐만 아니라 열팽창 계수가 작고 고출력에 대응할 수 있는 고주파 전력분배기 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 박막 고주파 전력분배기 제조방법의 다른 목적은 단순한 공정과 환경오염을 최소로 할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 그 이외의 목적과 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 박막 고주파 전력분배기 제조 방법에 있어서, 설계된 패턴에 의한 마스크를 이용하여 세라믹 기판 위에 박막 저항을 증착함으로써 저항체를 형성하는 제 1과정과, 박막 저항체의 열적인, 전기적인 안정성을 확보하기 위한 열처리의 제 2과정과, 레이저 빔(Laser beam)으로 트리밍(Trimming)이 가능하도록 제 1과정에서의 전극 패턴 마스크를 이용하여 전극을 형성하는 제 3과정과, 설계된 저항체의 저항 값과 일치하도록 증착된 박막 저항체를 레이저 빔(Laser beam)으로 깎아 내는 트리밍(Trimming)의 제 4과정과, 최종적인 분배회로의 전송선로를 구현하기 위해 두 번째 전극패턴을 형성하는 제 5과정과, 세라믹 기판의 뒷면 전체를 전극 증착하는 제 6과정과, 제작된 전면패턴의 보호를 위한 폴리머(Polymer epoxy)를 인쇄하는 제 7과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 박막 고주파 전력분배기 제조방법을 설명하기로 한다.

먼저, 수지형 저유전율 기판을 사용함으로써 발생하는 종래 전력분배기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 전력분배기에는 세라믹 기판을 사용한다. 그 이유는 세라믹 기판이 상대적으로 수지형 기판보다 유전율이 4 ~ 5배 정도 커서 소자의 소형화가 가능하며, 또한 뛰어난 열전도성으로 기판의 가열 가능성이 적을뿐더러 열팽창 계수가 작아서 고출력에 대응할 수 있는 파워 칩의 제작이 가능하기 때문이다. 즉 소자의 소형화 및 고출력이 가능한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신용 세라믹 칩 형태 박막 고주파 전력분배기 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3에서 도 6는 흐름도에 나타난 각 공정 예시도이다.

고주파 회로의 설계는 기판 및 사용재료의 종류에 크게 의존한다. 본 발명에서도 이를 고려하여 고주파 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 고주파 전력분배기의 패턴을 설계하였다. 전력분배기의 내부설계는 그 적용 예에 따라, CDMA용 전력분배기, PCS용, IMT-2000용 전력분배기로 구분될 수 있다.

설계된 패턴에 의한 마스크를 이용하여 도 3에서와 같이, 세라믹 기판 위에 반도체공정 중 하나인 사진공정(Photo-lithography)을 이용하여 저항체의 패턴작업을 한 후, 박막 증착장비(예를들어 Sputtering, Evaporator등)를 이용하여 박막 저항체를 증착한다. (S1 과정)

박막 저항체를 형성한 후, 저항체의 열적인, 전기적인 안정성을 위해 열처리를 한다. 적당한 온도의 열처리는 시간이 지나도 저항 값이 거의 변하지 않은 장기 안정도와 온도에 따라 저항 값이 변하는 정도를 나타내는 저항온도계수를 줄여주는 효과가 있다. (S2 과정)

열처리가 끝나면 원하는 저항 값을 맞추기 위해 레이저 빔으로 깎아내는 트리밍(Trimming) 작업을 해야 하는데 이를 위해 도 4에서와 같이 저항 값을 측정하기 위한 전극 패턴이 필요하게 된다. 박막 전극 패턴은 박막 저항체의 형성과 동일한 방법으로 전극 패턴 마스크를 사용하여 사진공정을 거쳐 전극 패턴작업을 한 후, 박막 증착장비를 이용하여 제 1 박막 전극을 증착한다.(S3 과정)

이후, 미리 설계된 저항체의 저항 값과 증착된 박막 저항체의 저항 값을 동일하게 맞추기 위해 레이저 트리밍(Laser trimming)을 실시한다. 이는 레이저 트리머 기기에서 레이저 빔으로 저항체를 조금씩 깎아내며 저항 값을 조절하는 것이다. 이 공정이 끝나면 원하는 저항체의 저항 값을 0.1% 이내로 일치시킬 수 있다.(S4 과정)

그리고, 도 5와 같이 고주파 신호를 전달하는 전송선로를 구현하기 위해 사진공정을 통해 박막 전극 패턴작업을 한 후, 박막 증착장비를 이용하여 제 2 박막 전극을 증착한다.

이와 같이 기판의 전면 패턴을 형성시킨 후, 후면 전체에 박막 전극을 증착한다. 이 공정은 다른 공정과 순서를 바꾸어 선행될 수 있다.(S5 과정)

다음으로 도 6과 같이 패턴 위에 폴리머 에폭시(Polymer epoxy)를 인쇄하여 보호막을 형성한다. 이는 제작된 소자가 외부 환경에 노출시 전극이나 저항체가 산화 또는 습기에 의한 변화 가능성을 없애기 위한 것이다. 후막으로 인쇄된 폴리머 보호막은 200℃에서 경화과정을 거친다.(S7 과정)

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 전력분배기 제조방법을 따르면 저유전율 기판을 사용함으로 인해 발생하던 종래의 문제점을 세라믹 기판을 사용함으로써 해결하였으며, 제조공정이 복잡하고 환경오염 발생의 우려가 있던 종래의 제조방법이 가진 문제점을 해결하여 공정의 단순화 및 환경의 청정화를 실현할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 박막으로 제조한 고주파 전력분배기의 장점은 고주파에서 원하지 않은 기생성분(Parasitic components)을 줄일 수 있어 기존의 제조방법 보다 성능에 있어 더욱 우수하며, 높은 주파수 특성을 만족할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 2 way 방식 전력분배기의 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 박막 고주파 전력분배기 제조과정을 나타낸 흐름도,

도 3 내지 도 6은 각 제조과정에서의 박막 고주파 전력분배기를 나타낸 예시도이다.

Claims (3)

1. 박막 고주파 전력분배기 제조 방법에 있어서,

   설계된 패턴에 의한 마스크를 이용하여 세라믹 기판 위에 박막 저항을 증착함으로써 저항체를 형성하는 제 1과정과;

   박막 저항체의 열적인, 전기적인 안정성을 확보하기 위한 열처리의 제 2과정과;

   레이저 빔(Laser beam)으로 트리밍(Trimming)이 가능하도록 제 1과정에서의 전극 패턴 마스크를 이용하여 전극을 형성하는 제 3과정과;

   설계된 저항체의 저항 값과 일치하도록 증착된 박막 저항체를 레이저 빔(Laser beam)으로 깎아 내는 트리밍(Trimming)의 제 4과정과;

   최종적인 분배회로의 전송선로를 구현하기 위해 두 번째 전극패턴을 형성하는 제 5과정과;

   세라믹 기판의 뒷면 전체를 전극 증착하는 제 6과정과;

   제작된 전면패턴의 보호를 위한 폴리머(Polymer epoxy)를 인쇄하는 제 7과정을 포함하여 이루어지는 박막 고주파 전력분배기 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제조방법에 의해 제조되는 박막 고주파 전력분배기는 단일 칩 타입인 것을 특징으로 하는 박막 고주파 전력분배기 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 6과정은 다른 과정과 순서를 바꾸어 선행될 수 있는 박막 고주파 전력분배기 제조방법.