KR20160087292A - 압전소자 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압전소자 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판, 상기 기판 상에 배치된 IDT, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 IDT와 전기적으로 연결되는 접속 전극, 상기 기판 상에서 상기 IDT가 포함되는 중공부(cavity)가 발생하도록 상기 IDT 외곽에 형성되는 측벽, 상기 측벽의 상부에 형성되는 덮개, 상기 측벽 또는 상기 덮개를 관통하거나, 상기 측벽의 내주면 또는 외주면을 따라 형성되고, 상기 접속 전극과 전기적으로 연결되는 접속 단자 및 상기 덮개의 상부에서 상기 접속 단자와 중첩하지 않도록 형성되는 보강층을 포함하고, 상기 보강층의 면적은 상기 덮개의 면적의 50% 이하인 압전소자 디바이스에 관한 것이다.

Description

압전소자 디바이스{Acoustic wave device}
본 발명은 압전소자 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내압 특성이 보장되고 신뢰성 향상이 가능한 압전소자 디바이스에 관한 것이다.
웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package, WLP)는 웨이퍼 레벨에서, 즉 웨이퍼로부터 개별 칩을 분리하지 않은 상태에서 완전한 제품으로서의 패키지를 제조할 수 있다. 그리고 패키지를 제조하는데 사용되는 제조 설비나 제조 공정에 기존 웨이퍼 제조 설비, 공정들을 그대로 이용할 수 있다. 이러한 WLP 공정은 웨이퍼(Wafer) 상태에서 패키지(Package) 공정을 진행하므로 개별 칩 단위로 패키징을 진행하던 기존 방식에 비해, 한 번의 패키징 공정으로 수백 내지 수천 개의 패키지를 생산할 수 있어, 제조 원가를 대폭 절감시킬 수 있다.
최근에는 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave, SAW) 필터를 소형화/박형화하는 데에도 상술한 웨이퍼 레벨 패키지 기술이 적용되고 있다. 표면 탄성파 필터 패키지는 기판, 측벽, 덮개에 의해 생성되는 중공부 내에 IDT가 배치되고, IDT의 기계적 진동을 이용하여 필터로 동작하므로, 상기 중공부가 확실하게 보호되어야 한다. 그런데, WLP 방식에 의해 생산된 표면 탄성파 필터를 포함하는 전자기기를 제조하는 공정에서 특히, 트랜스퍼 몰딩 공정의 고압을 충분히 견디지 못하는 문제가 발생하였다.
이를 개선하기 위해 측벽, 덮개를 기판과 동일한 강질의 소재로 형성시키는 경우가 있으나 제조 단가가 비싸고 수율이 낮은 문제가 있다.
아래 선행 문헌 1은 상술한 문제를 개선하기 위한 것으로 도 1은 선행 문헌 1의 대표도이자 선행 문헌 1에서 제시한 구조의 단면도이고, 도 2는 선행 문헌 1의 Fig.1A로 선행 문헌 1에서 제시한 구조의 평면도이다. 선행 문헌 1은 protective cover(도 1의 7) 상부에 conductive layer(도 1의 18)을 추가하여 트랜스퍼 몰딩에 따른 내압을 견딜 수 있도록 한다. 특히, 도 2를 살펴보면 선행 문헌 1에서는 conductive layer를 압전소자 디바이스 상면에 넓게 형성시켜 내압을 효과적으로 견딜 수 있도록 하며, 선행 문헌 1의 청구항 13에는 conductive layer의 면적을 압전소자 디바이스의 상면 넓이의 50% 이상으로 넓게 형성시킬 것을 명시하였다.
그러나 선행 문헌 1의 방식은 다른 문제를 야기한다. protective cover 상단에서 couductive layer를 넓게 형성시키는 경우, 압전소자 디바이스의 기판이 휘는 현상(warpage)가 발생하는 것이다. 이를 방지하기 위하여 기판을 두껍게 형성하는 경우 압전소자 디바이스를 박형화하려는 추세에 역행하게 되고, 두꺼운 기판 상에 WLP 수행 후, 기판을 그라인딩하는 경우 공정 추가로 인해 제조 단가가 상승하고 수율이 낮아지는 문제가 있다.
압전소자 디바이스 형성 시 기판으로는 LiTa2O3와 같은 단결정체 물질이 주로 이용되는데, 이러한 물질은 외부의 물리적인 충격에 쉽게 깨지는 단점이 있다. 따라서, 공정상 취급 시 주의할 필요가 있다. 기판의 휘어짐이 클수록 공정에 많은 문제가 야기된다.
예를 들어, 보강층 형성후 절연 커버층을 형성하기 위한 라미네이팅 공정 또는 코팅 공정 적용 시, 기판을 진공 척에 올려놓고, 진공을 이용하여 기판을 평평하게 만들어야 하는데, 상술한 휨(warpage)가 발생한 기판은 이 과정에서 쉽게 깨지거나, 절연 커버층 형성 물질이 균일하게 도포되지 않는 문제가 발생한다. 뿐만 아니라, WLP 제작 공정에서 웨이퍼 상태에서 제조된 복수의 압전소자 디바이스를 낱개로 분리(sawing)하는 공정에서도 기판이 쉽게 깨지는 문제가 야기된다.
미국등록특허 8436514호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, WLP 방식에 의해 제조되는 압전소자 디바이스의 내압 특성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
이와 동시에, 기판의 휨 현상을 방지하여 공정 수율을 높이고, 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
아울러, WLP 방식에 의해 제조되는 압전소자 디바이스를 소형화, 박형화하면서 동시에 내구성을 강화하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 소자 디바이스는 기판, 상기 기판 상에 배치된 IDT, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 IDT와 전기적으로 연결되는 접속 전극, 상기 기판 상에서 상기 IDT가 포함되는 중공부(cavity)가 발생하도록 상기 IDT 외곽에 형성되는 측벽, 상기 측벽의 상부에 형성되는 덮개, 상기 측벽 또는 상기 덮개를 관통하거나, 상기 측벽의 내주면 또는 외주면을 따라 형성되고, 상기 접속 전극과 전기적으로 연결되는 접속 단자 및 상기 덮개의 상부에서 상기 접속 단자와 중첩하지 않도록 형성되는 보강층을 포함하고, 상기 보강층의 면적은 상기 덮개의 면적의 50% 이하이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 보강층은 복수의 보강 부재를 포함하고, 상기 보강 부재의 면적의 총합은 상기 덮개의 면적의 50% 이하가 될 수 있고, 구체적으로 상기 보강 부재의 면적은 상기 덮개 면적의 20% 이하가 될 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 복수의 보강 부재의 간격 또는 상기 접속 단자와 인접한 보강 부재 사이의 간격은 60um 이하가 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 소자 디바이스는 상기 보강층은 복수의 보강 부재를 포함하고, 상기 보강 부재의 면적은 상기 덮개 면적의 (상기 보강 부재의 열팽창 계수 / 상기 덮개의 열팽창 계수)배 이하가 될 수 있다. 이 때, 상기 덮개의 열팽창계수는 상기 보강층의 열팽창계수의 3배 내지 6배가 되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 접속 단자는 적어도 하나 이상의 신호 단자와 적어도 둘 이상의 접지 단자를 포함하고, 상기 복수의 접지 단자는 적어도 두 개 이상이 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 상기 덮개 상부에 상기 적어도 두 개 이상의 접지 단자를 전기적으로 연결하기 위한 금속선이 형성될 수 있고, 이 경우, 상기 복수의 보강 부재의 간격 또는 상기 접속 단자와 인접한 보강 부재의 간격 또는 상기 금속선과 인접한 보강 부재의 간격은 60um 이하가 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 보강층의 두께는 15um 내지 50um로 형성될 수 있고, 상기 보강층과 상기 접속 단자는 전기적으로 분리(isolated)될 수 있으며, 상기 측벽, 덮개, 보강층을 덮는 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압전소자 디바이스의 내압 특성을 개선함과 동시에, 기판이 휘는 현상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 압전소자 디바이스의 신호 전달 특성, 신호 처리 특성을 개선할 수 있다.
또한, 압전소자 디바이스 제조 공정을 단축시킬 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 수율을 높일 수 있다.
그리고 압전소자 디바이스를 소형화, 박형화할 수 있다는 장점도 있다.
도 1은 종래의 압전소자 디바이스의 단면도이다.
도 2는 종래의 압전소자 디바이스의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자 디바이스의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자 디바이스의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 압전소자 디바이스를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 어떤 구성 요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성 요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, '제 1, 제 2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용되는 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자 디바이스의 단면도이다. 그리고 도 4 내지 및 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압전소자 디바이스의 평면도이며, 도 3의 단면도에서 A-A`를 따라 절단한 경우에 볼 수 있는 평면도이다.
본 실시예에 따른 압전소자 디바이스는 기판(100), 상기 기판(100) 상에 배치된 IDT(200), 상기 기판(100) 상에 배치되고, 상기 IDT(200)와 전기적으로 연결되는 접속 전극(110), 상기 기판(100) 상에서 상기 IDT(200)가 포함되는 중공부(cavity)가 발생하도록 상기 IDT(200) 외곽에 형성되는 측벽(300), 상기 측벽(300)의 상부에 형성되는 덮개(350), 상기 측벽(300) 또는 상기 덮개(350)를 관통하거나, 상기 측벽(300)의 내주면 또는 외주면을 따라 형성되고, 상기 접속 전극(110)과 전기적으로 연결되는 접속 단자(400) 및 상기 덮개(350)의 상부에서 상기 접속 단자(400)와 중첩하지 않도록 형성되는 보강층(500)을 포함한다.
기판(100)은 IDT(200)압전소자 디바이스의 구성을 지지하기 위한 구성이다. IDT(200)일 예로 압전 기판을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 LiTa2O3, LiNbO3 등으로 이루어진 압전 기판을 사용할 수 있다. 기판(100)은 압전소자 디바이스를 소형화, 박형화하기 위하여 얇게 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 기판(100)의 두께를 250um 이하로 형성한다. 종래의 방식에서는 [배경 기술]에서 언급한 문제들로 인해, 상기 두께로 기판을 형성할 수 없다. 그러나 본 발명에서는 종래 기술과 대비되는 특징 구성들로 인해 상기 두께로 WLP에 의한 압전소자 디바이스를 제조하는 것이 가능하다. 상세한 내용은 후술한다.
IDT(InterDigital Transducer)(200)는 압전소자 디바이스에 포함되는 구성이다. 상기 IDT의 기계적 진동을 따라 압전소자 디바이스가 필터로 동작할 수 있다. 상기 기판(100) 상에 IDT(200)가 배치될 수 있다.
접속 전극(110)은 IDT(200)가 압전소자 디바이스 외부와 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 매개체가 되는 구성이다. 압전소자 디바이스 내에 형성된 접속 단자(400)와 IDT(200)를 전기적으로 연결하여, 외부 단자로부터 입력된 신호를 접속 단자(400), 접속 전극(110)을 통해 IDT(200)에 전송하고, IDT(200)에서 발생된 신호 또한 접속 전극(110), 접속 단자(400)를 매개로 압전소자 디바이스 외부의 구성, 예를 들어 상기 압전소자 디바이스가 장착되는 전자 기기 내 다른 구성에 전송할 수 있다. 한편, 접속 전극(110)과 접속 단자(400)는 일체로 형성될 수 있으며, IDT(200)의 형태, 배치에 따라서는 도 3의 접속 전극(110)이 생략되고 IDT(200)가 바로 접속 단자(400)에 연결될 수도 있다. 이 경우에는 IDT(200)가 연결되는 접속 단자(400)의 접촉 부위를 접속 전극(110)으로 보아야 한다. 접속 전극(110)과 접속 단자(400)가 일체로 형성되었기 때문이다. 특히, 접속 전극(110)과 접속 단자(400)가 일체로 형성되는 구조는 한 번의 공정에 의해 접속 전극(110)과 접속 단자(400)를 형성시킬 수 있으므로, 이들이 각각 형성되는 구조에 비하여 공정을 줄일 수 있고, 그 결과 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
측벽(300)과 덮개(350)는 상술한 IDT(200)를 압전소자 디바이스 내부에 수용하기 위한 구조이다. 감광성 수지 등에 의해 형성될 수 있다. 측벽(300)은 IDT(200) 외곽에서 IDT(200)를 둘러싸도록 형성되고, 측벽(300) 및 IDT(200)가 배치된 기판(100)의 상부에 덮개(350)가 형성되어 기판(100), 측벽(300) 및 덮개(350)에 의해 중공부(cavity)가 형성되며, 중공부 내에 IDT(200)가 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서는 측벽(300)과 덮개(350)는 동일한 감광성 수지로 형성될 수 있다. 이로써 한 번의 공정에 측벽(300)과 덮개(350)를 모두 형성할 수도 있어 제조 공정을 간소화할 수 있고 측벽(300)을 형성한 후 덮개(350)를 형성하더라도, 동일 재료를 이용하여 동일한 공정을 반복하므로 제조 원가를 줄일 수 있다. 상기 측벽(300)과 덮개(350)는 일 예로, 감광성 수지를 노광/현상하여 형성시킬 수 있다.
접속 단자(400)는 IDT(200)를 압전소자 디바이스 외부와 전기적으로 연결하기 위한 구성이다. IDT(200)에 신호를 송신/수신하는 신호 단자(410)와 IDT(200)에 접지 전위를 제공하는 접지 단자(420)를 포함한다. 접속 단자(400)는 상술한 접속 전극(110)을 통해 IDT(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 접속 단자(400)는 접속 전극(110)과 일체로 형성될 수 있다. 접속 단자(400)는 압전소자 디바이스가 장착되는 전자 기기 내의 다른 구성들과 압전소자 디바이스를 전기적으로 연결하는 매개가 되는 구성이다.
도 3에 도시된 예에서는 접속 단자(400)가 측벽(300) 및 덮개(350)를 관통하여 형성되어 있다. 다만 이는 일 예에 불과하며, 접속 단자(400)가 측벽(300)의 내주면 또는 외주면을 따라 형성될 수도 있다. 또한 측벽(300) 및 덮개(350)의 상대적 위치에 따라 덮개(350)만을 관통할 수도 있고, 측벽(300)만을 관통할 수도 있다. 다만, 접속 단자(400)에 노이즈가 유입되거나 불필요한 쇼트 발생을 방지하기 위해서는 도 3과 같이 측벽(300) 또는 덮개(350)를 관통하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 접속 단자(400)는 Ti, Cu, Sn, Ni, Au 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 전기전도 특성, 제조 비용 등을 고려하면 Cu로 형성하는 것이 성능이 좋고, 나중에 압전소자 디바이스를 전자 기기에 장착하는 공정(예, 솔더링 공정)을 고려하면 Sn으로 형성하는 것도 좋다.
보강층(500)은 압전소자 디바이스의 내압 성능을 향상시키기 위하여 압전소자 디바이스의 상부, 구체적으로는 덮개(350)의 상부에 형성되는 구성이다. 보강층(500)은 금속 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 Cu, Sn 등으로 형성될 수 있다. 보강층(500)은 접속 단자(400)와 동일한 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한, 접속 단자(400)를 형성하는 공정과 보강층(500)을 형성하는 공정을 한 번에 진행할 수 있다. 그 결과 압전소자 디바이스를 제조하는 데에 있어서, 보강층(500)을 형성하는 공정을 추가할 필요가 없다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 압전소자 디바이스의 동작에 필요한 인덕터나 캐패시터를 형성시키기 위한 패터닝을 진행해야 할 경우에도 상기 보강층(500)을 형성하는 공정과 동시에 형성할 수 있어, 공정 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 상기 보강층(500)이 접속 단자(400)와 중첩하지 않고 분리되어 형성된다. 즉, 보강층(500)이 덮개(350) 위에서 접속 단자(400)와 연결되지 않고 독립적으로 형성되는 것이다. 이는 선행 문헌 1과 대비되는 특징이다. 도 2를 살펴보면 선행 문헌 1은 conductive layer(18)가 접속 단자(400)(input/output use electrodes, 10, 20)와 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 2의 평면도 상에서는 conductive layer(18)와 input/output use electrodes(본 발명의 접속 단자에 대응)가 서로 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 1을 살펴보면 input/output use electrodes는 wall(23)을 따라 기판(100) 쪽으로 뻗어있는 기둥 형상이므로, conductive layer가 input/output use electrodes를 매개로 wall에 고정되었다. 선행 문헌 1과 같이 하나의 conductive layer가 패키지의 대부분의 면적을 차지하도록 형성되면, 강한 압력이 가해지는 경우 기판(100)이 크게 휘는 현상이 발생하는 문제가 있다. 기판(100)이 휘면, 이 후의 공정에서 기판(100)이 쉽게 깨지는 문제가 야기된다.
본 발명은 이러한 문제를 개선하기 위하여 보강층(500)이 덮개(350)의 상부에서 접속 단자(400)와 중첩하지 않고 분리되며, 추후 상세히 설명할 복수의 보강 부재(510)를 이용하여 보강층(500)을 형성한다.
한편, 본 발명의 압전소자 디바이스는 보강층(500)의 면적이 덮개(350) 면적의 50% 이하가 되도록 한다. 선행 문헌 1과 같이 보강층(500)의 면적이 압전소자 디바이스의 단면적에 육박하도록 형성되는 경우에는 오히려 압전소자 디바이스를 전자 기기 내에 장착하는 과정에서 기판(100)이 휘는 현상이 발생하거나, 압전소자 디바이스의 기판이 깨지는 문제가 발생한다.
그러나 본 발명과 같이 보강층(500)의 면적이 덮개(350) 면적의 50% 이하인 경우 종래의 구조에서 발생하는 기판(100) 휨 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 트랜스퍼 몰딩 공정을 비롯한 다양한 요인에 의해 발생하는 강한 압력을 견딜 수 있게 된다. 이로써 압전소자 디바이스 내 중공부를 유지할 수 있고 IDT(200) 보호하는 것이 가능하다. 그 결과 제품 수율 및 신뢰성이 향상되고 기판(100)의 두께를 충분히 줄일 수 있어 제품을 소형화, 박형화 할 수 있다.
이하에서는 도 4를 통해 본 발명의 다양한 실시예에 대해 살펴본다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전소자 디바이스의 평면도이다.
본 실시예에서 보강층(500)은 복수의 보강 부재(510)를 포함하고, 보강 부재(510) 면적의 총합이 덮개(350) 면적의 50% 이하가 되도록 한다. 도 4에는 총 4개의 신호 단자(410), 4개의 보강 부재(510)가 포함되어 있다. 다만 이는 일 예에 불과하고 IDT(200)의 기능, IDT(200) 내에 포함된 입/출력, 접지 단자(420)의 수에 따라 접속 단자(400)의 수가 달라질 수 있으며, 위 조건을 만족하는 범위 내에서 압전소자 디바이스의 설계에 따라 보강 부재(510)의 수, 크기, 배치가 결정될 수 있다.
도 4의 평면도에서 확인할 수 있듯이 복수의 보강 부재(510)는 면적의 총합 또한 덮개(350) 면적의 50% 이하가 되도록 하여, 앞서 언급한 보강층(500) 구조의 특징 및 이에 따른 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 보강 부재(510)의 면적은 상기 덮개(350) 면적의 20% 이하가 되도록 한다. 본 실시예는 보강 부재(510) 면적의 총합이 덮개(350) 면적의 50% 이하가 되도록 하면서 동시에 개별 보강 부재(510)의 면적이 덮개(350) 면적의 20% 이하가 되도록 한다. 보강층(500)의 크기가 커지는 경우뿐만 아니라, 보강 부재(510)의 크기가 커지는 경우에도 종래 기술에서 언급한 또는 선행 문헌 1의 구조가 내포한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 개별 보강 부재(510)의 면적을 제한함으로써 보다 효과적으로 내압 특성을 발휘할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 복수의 보강 부재(510)의 간격 또는 상기 접속 단자(400)와 인접한 보강 부재(510) 사이의 간격이 60um 이하가 되도록 한다. 도 5에서 점선으로 표시된 것은 기판(100) 상에 실장된 IDT(200)이다. 본 발명은 덮개(350)에 형성되는 보강 부재(510) 간의 간격, 접속 단자(400)와 보강 부재(510) 사이의 간격을 한정한 것이다. 이는 기판(100), 덮개(350), 보강 부재(510)를 형성하는 물질이 서로 다른 점을 고려한 한정 사항이다. 기판(100), 덮개(350), 보강 부재(510)는 압력, 온도가 가해지는 경우 서로 변형되는 특성이 다르다. 따라서, 이러한 특성 차이를 반영하여 보강 부재(510)와 접속 단자(400)를 형성시킬 필요가 있다.
덮개(350) 상부에서 보강 부재(510) 간의 간격 또는 접속 단자(400)와 인접 보강 부재(510) 사이의 간격이 지나치게 먼 경우에는 압전소자 디바이스에 가해지는 압력이 상기 간격 사이에 존재하는 덮개(350)에 집중될 수 있다. 즉, 압전소자 디바이스에서 압력에 취약한 부분에 지나치게 많은 힘이 가해질 수 있는 것이다. 이 경우, 압전소자 디바이스의 내압 특성이 낮아진다.
따라서, 본 발명에서는 보강 부재(510)가 압전소자 디바이스에 가해지는 압력을 효율적으로 분산시킬 수 있도록 배치될 필요가 있다. 본 발명은 복수의 보강 부재(510)간 간격 또는 접속 단자(400)와 인접 보강 부재(510) 사이의 간격이 60um 이하가 되도록 한다. 동시에 복수의 보강 부재(510)의 면적의 총합이 덮개(350) 면적의 50% 이하가 되도록 한다. 이러한 구조에서는 보강 부재(510)가 압력을 분산시켜 발명의 목적을 달성할 수 있다.
도 4에서 보강 부재(510)의 간격 중 가장 큰 것은 d2이고, 보강 부재(510)와 접속 단자(400)의 간격 중 가장 큰 것은 d1이다. 본 발명은 d1과 d2가 60um 이하가 되도록 한다. 즉, 보강 부재(510)가 지나치게 이격되지 않고 덮개(350) 상부에서 조밀하게 배치될 수 있도록 한다. 따라서 압력을 고루 분산시킬 수 있고, 내압 특성을 향상시킴과 동시에 기판(100)이 휘는 현상 또한 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 보강층(500)은 복수의 보강 부재(510)를 포함하고, 보강 부재(510)의 면적은 상기 덮개(350) 면적의 (상기 보강 부재(510)의 열팽창 계수 / 상기 덮개(350)의 열팽창 계수)배 이하가 되도록 한다. 본 실시예는 보강 부재(510), 덮개(350), 기판(100)의 열팽창 계수를 고려하여 덮개(350) 상부에 배치되는 보강 부재(510)의 면적을 한정한 실시예이다.
덮개(350) 상부에 보강 부재(510)가 넓은 면적으로 형성되는 경우 내압 특성은 개선되나 기판(100)이 휘어지는 문제가 발생한다(선행 문헌 1 구조의 문제이다.) 이러한 이유는 특히 보강 부재(510)와 덮개(350)의 열팽창 계수의 차이로 인해 발생한다.
본 발명은 보강 부재(510)로 Cu 또는 Sn을 사용하는데 이들의 열팽창 계수는 14~16ppm/℃ 수준이다. 한편, 감광성 수지로 형성된 덮개(350)의 열팽창 계수는 약 50~80ppm/℃ 수준이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 물질들로 덮개(350)와 보강층(500)을 형성하는 경우 그 열팽창 계수는 3배 내지 6배 가량 차이가 난다. 압전소자 디바이스에 고온, 고압이 가해질 때 위와 같은 열팽창 계수의 차이로 인해 각 구성이 팽창하는 정도가 달라진다. 따라서, 열팽창 계수의 차이를 고려하지 않고 보강 부재(510)의 면적을 결정하는 경우, 덮개(350) 상에서 뒤틀림 또는 크랙이 발생할 수 있고, 결국 기판(100)이 휘는 현상을 방지할 수 없다. 따라서, 본 실시예에서는 열팽창 계수를 고려하여 덮개(350) 상에서 보강 부재(510)의 면적을 결정하며, 그 일 예로, 덮개(350) 면적에 비해 (보강 부재(510)의 열팽창 계수 / 덮개(350)의 열팽창 계수)배 이하가 되도록 한다. 열팽창 계수는 보강 부재(510), 덮개(350)를 형성하는 물질의 종류에 따라 달라질 수 있으나 위와 같은 범위 내에서 보강 부재(510)를 형성시키는 경우, 기판(100)의 휨 현상, 크랙 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하에서는 도 5를 통해 본 발명의 다른 실시예에 대해 살펴본다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전소자 디바이스의 평면도이다.
본 실시예에서는 접속 단자(400)가 적어도 하나 이상의 신호 단자(410)와 적어도 둘 이상의 접지 단자(420)를 포함한다. 도 5에는 각각 두 개의 신호 단자(410)와 두 개의 접지 단자(420)가 도시되었다. 다만 이는 일 예에 불과하고 신호 단자(410)와 접지 단자(420)의 수는 압전소자 디바이스의 설계에 따라 변경될 수 있다.
한편, 압전소자 디바이스에 복수의 접지 단자(420)가 형성된 경우, 적어도 두 개 이상의 접지 단자(420)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 만약 3개의 접지 단자(420)가 있다면 3개 중 두 개가 또는 3개 모두 연결될 수 있고, 4개의 접지 단자(420)가 있다면 2개만, 2개씩 두 쌍이, 3개가, 또는 4개 모두 연결될 수 있다. 이와 같이 접지 단자(420)를 서로 연결하는 경우 신호 처리 특성이 개선될 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서는 적어도 두 개 이상의 접지 단자(420)를 전기적으로 연결하기 위한 금속선(430)이 덮개(350) 상부에 형성될 수 있다. 도 5에는 상기 금속선(430)을 포함하는 압전소자 디바이스의 평면도가 나타나 있다. 본 실시예와 같이 덮개(350) 상부에 형성된 금속선(430)에 의해 접지 단자(420)가 전기적으로 연결되는 경우, 신호 처리 특성이 개선될 수 있을 뿐만 아니라 상기 금속선(430) 자체가 보강 부재(510)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 금속선(430)도 압전소자 디바이스에 가해지는 압력을 견디는 기능을 발휘한다. 즉, 상기 금속선(430)은 신호 처리 특성 개선의 측면에서는 접지 단자(420)를 전기적으로 연결하는 구성이면서 동시에 내압 특성 및 내구성 개선의 측면에서는 보강 부재(510)와 같은 역할을 하는 구성이다.
본 실시예에서도 복수의 보강 부재(510)의 간격 또는 상기 접속 단자(400)와 인접한 보강 부재(510)의 간격 또는 상기 금속선(430)과 인접한 보강 부재(510)의 간격은 60um 이하가 되도록 한다.. 도 5에서 d1, d2, d3는 모두 60um 이하가 되는 것이다.
보강 부재(510)의 간격, 접속 단자(400)와 보강 부재(510)의 간격, 금속선(430)과 보강 부재(510)의 간격을 한정하여, 덮개(350) 상부에 보강 부재(510), 금속선(430), 접속 단자(400)가 조밀하고 균등하게 배치됨으로써 내압 특성 및 내구성이 강화되는 점은 앞선 실시예에서 살펴보았으므로 중복하여 기재하지 아니한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 보강층(500)의 두께는 15um 내지 50um가 되도록 한다. 만약 보강층(500)의 두께가 15um 이하인 경우, 트랜스퍼 몰딩 공정 등에서 발생하는 700psi 이상의 압력을 견딜 수 없다. 한편, 보강층(500)의 두께가 두꺼울수록 열전도율이 높아지고 방열 특성이 개선되어 압전소자 디바이스의 성능을 개선할 수 있으나, 보강층(500)의 두께가 50um를 초과하면, 기판(100)의 더욱 크기 휘는 현상이 발생하는 문제가 있다. 따라서 본 실시예에서는 보강층(500)의 두께가 상술한 수치 범위 내에 포함되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 덮개(350) 및 보강층(500)을 덮는 보호층(600)을 더 포함하며, 이로써 보강층(500) 등이 외부의 이물질 등으로부터 효과적으로 보호될 수 있다. 고객 공정에서 상기 접속 단자에 솔더를 입혀서 PCB에 SMT 실장을 하는 경우, 상기 보강층간 간격이 좁기 때문에 솔더가 퍼질 수 있게 되므로, 이러한 현상을 방지하기 위해 상기 보호층을 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 접속 단자는 그라운드 신호 단자간 특성 향상을 위해 상기 덮개 상부에서 상기 보강층을 형성할 때 동시에 전기적으로 연결시킬 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것으로 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 수정, 변경, 부가가 가능한 부분까지 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 기판
110 접속 전극
200 IDT
300 측벽
350 덮개
400 접속 단자
410 신호 단자
420 접지 단자
430 금속선
500 보강층
510 보강 부재
600 보호층

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 IDT;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 IDT와 전기적으로 연결되는 접속 전극;
    상기 기판 상에서 상기 IDT가 포함되는 중공부(cavity)가 발생하도록 상기 IDT 외곽에 형성되는 측벽;
    상기 측벽의 상부에 형성되는 덮개;
    상기 측벽 또는 상기 덮개를 관통하거나, 상기 측벽의 내주면 또는 외주면을 따라 형성되고, 상기 접속 전극과 전기적으로 연결되는 접속 단자; 및
    상기 덮개의 상부에서 상기 접속 단자와 중첩하지 않도록 형성되는 보강층;
    을 포함하고,
    상기 보강층의 면적은 상기 덮개의 면적의 50% 이하인 압전소자 디바이스
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강층은 복수의 보강 부재를 포함하고,
    상기 보강 부재의 면적의 총합은 상기 덮개의 면적의 50% 이하인 압전소자 디바이스
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보강 부재의 면적은 상기 덮개 면적의 20% 이하인 압전소자 디바이스
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 보강 부재의 간격 또는 상기 접속 단자와 인접한 보강 부재 사이의 간격은 60um 이하인 압전소자 디바이스
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강층은 복수의 보강 부재를 포함하고,
    상기 보강 부재의 면적은 상기 덮개 면적의 (상기 보강 부재의 열팽창 계수 / 상기 덮개의 열팽창 계수)배 이하인 압전소자 디바이스
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 덮개의 열팽창계수는 상기 보강층의 열팽창계수의 3배 내지 6배인 압전소자 디바이스
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 접속 단자는 적어도 하나 이상의 신호 단자와 적어도 둘 이상의 접지 단자를 포함하고,
    상기 복수의 접지 단자는 적어도 두 개 이상이 전기적으로 연결되는 압전소자 디바이스
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 덮개 상부에 상기 적어도 두 개 이상의 접지 단자를 전기적으로 연결하기 위한 금속선이 형성되는 압전소자 디바이스
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 보강 부재의 간격 또는 상기 접속 단자와 인접한 보강 부재의 간격 또는 상기 금속선과 인접한 보강 부재의 간격은 60um 이하인 압전소자 디바이스
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강층의 두께는 15um 내지 50um인 압전소자 디바이스
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강층과 상기 접속 단자는 전기적으로 분리(isolated)된 압전소자 디바이스
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 측벽, 덮개, 보강층을 덮는 보호층;
    을 더 포함하는 압전소자 디바이스
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