KR20180064168A - 탄성파 필터 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

기판과, 상기 기판의 중앙부에 형성되는 필터부과, 상기 필터부을 감싸도록 형성되는 벽부재 및 상기 벽부재 상부에 형성되어 상기 벽부재와 함께 내부공간을 형성하는 캡부재를 포함하며, 상기 캡부재는 적어도 두 개의 금속 재질로 이루어지며 곡률을 가지는 형상으로 형성되는 탄성파 필터 장치가 개시된다.

Description

탄성파 필터 장치 및 이의 제조방법{Acoustic wave filter device and method for manufacturing the same}
본 발명은 탄성파 필터 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 캐비티(Cavity)를 갖는 대부분의 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package)는 MEMS 및 필터 패키지가 주를 이루고 있다.
이 중 필터 패키지는 소형화 및 박형화가 요구됨에 따라 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package), 웨이퍼 본딩 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Bonding Wafer Level Package), 필름 패키지(Film Package) 등의 기술이 사용되고 있으며, 이러한 기술을 통해 탄성파 필터 장치가 제조되고 있다.
그런데, 탄성파 필터 장치의 제조공정 중 몰딩 공정 중 내압을 확보하기 위하여 복잡한 공정을 이용하여 내압을 향상시키거나 캡부재로 변형률이 낮은 폴리머를 사용함에 따라 캡부재의 두께가 상대적으로 두꺼워지는 문제가 있다.
따라서, 캡부재의 두께를 감소시키면서도 내압을 확보할 수 있는 구조의 개발이 필요한 실정이다. 다시 말해, 몰딩 공정 중 캡부재의 변형을 억제할 수 있는 구조의 개발이 필요한 실정이다.
국내 등록특허공보 제10-1645172호
몰딩층의 형성 시 필터부가 배치되는 내부공간이 좁아지는 것을 저감시킬 수 있는 탄성파 필터 장치 및 이의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성파 필터 장치는 기판과, 상기 기판의 중앙부에 형성되는 필터부과, 상기 필터부을 감싸도록 형성되는 벽부재 및 상기 벽부재 상부에 형성되어 상기 벽부재와 함께 내부공간을 형성하는 캡부재를 포함하며, 상기 캡부재는 적어도 두 개의 재질로 이루어지며 곡률을 가지는 형상으로 형성될 있다.
캡부재의 변형에 의한 필터부이 배치되는 내부공간이 좁아지는 것을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 제조방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(100)는 일예로서, 기판(110), 필터부(120), 벽부재(130), 캡부재(140), 언더 범프 금속부재(150), 몰딩층(160) 및 범프(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(110)은 압전기판일 수 있다. 일예로서, 기판(110)은 LiTaO3 또는 LiNbO3 등의 압전 단결정 혹은 압전 세라믹스 또는 압전성의 박막이 주면 위에 형성된 기판으로 이루어질 수 있다.
또한, 기판(110)에는 필터부(120)를 둘러싸도록 형성되는 금속층(112)이 형성될 수 있다. 금속층(112)은 필터부(120)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 일예로서, 금속층(112)은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 AlCu 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
이와 같이, 금속층(112)과 필터부(120)가 동일한 물질로 이루어지므로, 금속층(112)이 더 용이하여 공정상의 효율성이 높아질 수 있다.
또한, 금속층(112)은 화학 증착법(CVD) 또는 물리 증착법(PVD) 중 어느 하나의 방법으로 형성된다. 다만, 이에 한정되지 않으며 도금이나 유기 금속 화학 증착법(MOCVD) 등으로 형성될 수 있다.
필터부(120)는 기판(110)의 중앙부에 형성된다. 일예로서, 필터부(120)는 단일 패턴으로 이루어지는 IDT 패턴이 될 수도 있지만, 여러 개의 IDT 패턴이 필터부(120) 영역을 만들 수 있으며, 금속층(112) 및 벽부재(130)는 필터부(120)를 둘러싸도록 형성된다.
또한, 필터부(120)는 상기한 바와 같이 금속층(112)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
벽부재(130)는 필터부(120)를 감싸도록 형성되며, 캡부재(140)와 함께 내부공간(S)을 형성한다. 일예로서, 벽부재(130)는 필름(Photoimageable Film)으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 벽부재(130)는 액상 수지 또는 필름 수지 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
캡부재(140)는 벽부재(130)의 상부에 형성되어 벽부재(130)와 함께 내부공간(S)을 형성한다. 또한, 캡부재(140)는 적어도 두 개의 재질로 이루어지며 곡률을 가지는 형상을 가진다.
일예로서, 캡부재(140)는 벽부재(130) 상에 형성되는 제1 캡부재(142)와, 제1 캡부재(142) 상에 형성되는 제2 캡부재(144)를 구비하며, 제1,2 캡부재(142,144)의 적어도 하나의 제조 시 인장응력이 가해지도록 하여 잔류응역에 의해 캡부재(140)가 곡률을 가질 수 있다.
나아가, 캡부재(140)는 중앙부가 상부측으로 볼록한 돔(Dome) 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1 캡부재(142)와 제2 캡부재(144)는 서로 다른 재질로 이루어지며, 일예로서, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 더하여, 제1,2 캡부재(142,144)는 변형률이 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
더하여, 제1 캡부재(142)는 제2 캡부재(144)의 두께와 같거나 얇은 두께를 가진다. 이에 따라, 캡부재(140)가 중앙부가 하부측으로 오목한 형상으로 변형되지 않을 수 있고, 상부측으로 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
나아가, 제2 캡부재(144)는 제1 캡부재(142) 보다 탄성계수(Modulus)가 높은 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 제1 캡부재(142)는 벽부재(130)의 상면에 지지되도록 제1 캡부재(142)가 형성된다. 일예로서, 열간 프레스(Hot Press), 웨이퍼 본더(Wafer Bonder) 또는 진공 라미네이터(Vacuum Laminator)를 이용하여 금속 시트를 벽부재(130) 상에 본딩하고, 이후 포토(Photo) 공정 및 습식 식각(Wet Etching) 공정을 이용하여 제1 캡부재(142)를 형성할 수 있다.
이후, 무전해 또는 전해 도금을 이용하여 제2 캡부재(144)가 형성된다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 열간 프레스(Hot Press), 웨이퍼 본더(Wafer Bonder) 또는 진공 라미네이터(Vacuum Laminator)를 이용하여 금속 시트를 벽부재(130) 상에 본딩하고, 무전해 도금 또는 전해 도금을 이용하여 금속 시트 상에 제2 캡부재(144)를 형성한다. 이후, 포토(Photo) 공정 및 습식 식각(Wet Etching) 공정을 이용하여 제1 캡부재(142)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 제2 캡부재(144)가 제1 캡부재(142) 보다 탄성계수(Modulus)이 높은 재질로 이루어지며 제2 캡부재(144)가 무전해 또는 전해 도금으로 형성되므로, 제2 캡부재(144)에 잔류 응력이 잔존하도록 하여 캡부재(140)의 중앙부가 상부측으로 볼록한 형상을 가질 수 있는 것이다.
언더 범프 금속부재(150)는 기판(110)의 금속층(112) 상에 형성된다. 나아가, 언더 범프 금속부재(150)에는 범프(170)와의 접합이 용이하도록 금속막(152)이 형성될 수 있다. 금속막(152)은 언더 범프 금속부재(150)를 구성하는 금속에 따라 적절한 금속에 의해 형성될 수 있다. 한편, 금속막(152)은 반드시 필요한 것을 아니다.
그리고, 언더 범프 금속부재(150)는 제조 시 후술할 몰딩층(160)의 개구홀(172)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
몰딩층(160)은 범프(170)가 외부로 노출되도록 형성되며, 언더 범프 금속부재(150), 벽부재(130) 및 캡부재(140)가 매립되도록 형성된다. 즉, 몰딩층(160)의 개구홀(172)에 범프(170)가 삽입 배치되며, 나머지 구성들은 몰딩층(160) 내에 배치되어 외부로부터 격리된다.
몰딩층(160)은 일예로서, 폴리머 재질, 즉 합성수지 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 몰딩층(160)이 벽부재(130)와 캡부재(140)를 통해 형성되는 내부공간(S)을 덮도록 형성되므로, 몰딩층(160)의 형성 시 일정한 압력이 캡부재(140) 상에 가해지는 것이다.
한편, 상기한 바와 같이 캡부재(140)가 상부측으로 볼록한 곡률을 가지는 형상을 자지므로, 몰딩층(160)의 형성 시 가해지는 압력에 의해 캡부재(140)의 중앙부가 하부측으로 오목하게 변형되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
범프(170)는 언더 범프 금속부재(150) 상에 형성되며, 몰딩층(160)의 개구홀(162)을 관통하여 외부로 노출되도록 형성된다.
상기한 바와 같이, 캡부재(140)의 중앙부가 상부측으로 볼록한 돔(Dome) 형상을 가지므로, 몰딩층(160)의 형성 시 가해지는 압력에 의해 캡부재(140)의 중앙부가 하부측으로 오목하게 변형되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 금속재질로 이루어지는 제1,2 캡부재(142,144)를 통해 캡부재(140)에 의한 두께 증가를 방지할 수 있다.
더하여, 단순한 공정을 통해 캡부재(140)를 형성할 수 있으므로, 캡부재(140)의 변형을 방지할 수 있는 동시에 제조공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
먼저, 도 2를 참조하면 기판(110)의 중앙부 상면에 필터부(120)를 형성한다. 일예로서, 필터부(120)는 IDT 패턴으로 이루어질 수 있다. 또한, 필터부(120)는 기판(110)에 형성된 금속층(112)의 내측에 배치되도록 형성된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 금속층(112) 상면에 언더 범프 금속부재(150)를 형성한다. 한편, 언더 범프 금속부재(150)의 상면에는 후술할 범프(170)와의 접속이 용이하도록 금속막(152)이 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 언더 범프 금속부재(150)의 상면에 금속막(152)이 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 금속막(152)은 생략될 수 있다.
언더 범프 금속부재(150)는 일예로서, 전해 도금법을 통해 형성될 수 있다.
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 금속층(112)과 필터부(120)의 사이에 배치되며, 필터부(120)을 감싸도록 벽부재(130)를 형성한다. 벽부재(130)는 필름(Photoimageable Film)으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 벽부재(130)는 액상 수지 또는 필름 수지 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 벽부재(130)는 내부공간(S)을 가지는 형상을 가지며 상부가 개구된 띠 형상을 가질 수 있다.
이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 열간 프레스(Hot Press), 웨이퍼 본더(Wafer Bonder) 또는 진공 라미네이터(Vacuum Laminator)를 이용하여 금속 시트(10)를 벽부재(130) 상에 본딩한다.
이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 벽부재(130) 상에 본딩된 금속 시트(10)를 포토(Photo) 공정 및 습식 식각(Wet Etching) 공정을 이용하여 제1 캡부재(142)로 형성한다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 캡부재(142) 상에 제2 캡부재(144)를 형성한다. 이때, 제2 캡부재(144)는 무전해 또는 전해 도금으로 형성될 수 있다. 한편, 제2 캡부재(144)는 제1 캡부재(142)의 두께와 같거나 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 더하여, 제2 캡부재(144)도 제1 캡부재(142)와 같이 금속 재질로 이루어질 수 있다.
다만, 제2 캡부재(144)는 탄성계수(Modulus)이 제1 캡부재(142)보다 높은 재질로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 캡부재(140)는 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙부가 상부측으로 볼록한 돔(Dome) 형상을 가질 수 있는 것이다.
한편, 상기에서는 제1 캡부재(142)가 형성된 후 제2 캡부재(144)가 순차적으로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 열간 프레스(Hot Press), 웨이퍼 본더(Wafer Bonder) 또는 진공 라미네이터(Vacuum Laminator)를 이용하여 금속 시트(10)를 벽부재(130) 상에 본딩하고, 무전해 도금 또는 전해 도금을 이용하여 금속 시트 상에 제2 캡부재(144)를 형성한다. 이후, 포토(Photo) 공정 및 습식 식각(Wet Etching) 공정을 이용하여 금속시트(10)를 제1 캡부재(142)를 형성할 수 있다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 개구홀(162)이 형성되되 언더 범프 금속부재(150), 벽부재(130) 및 캡부재(140)가 매립되도록 몰딩층(160)을 형성한다. 이때, 언더 범프 금속부재(150)는 개구홀(162)을 통해 외부로 노출된다.
한편, 몰딩층(160)이 벽부재(130)와 캡부재(140)를 통해 형성되는 내부공간(S)을 덮도록 형성되므로, 몰딩층(160)의 형성 시 일정한 압력이 캡부재(140) 상에 가해지는 것이다.
하지만, 상기한 바와 같이 캡부재(140)가 상부측으로 볼록한 곡률을 가지는 형상을 자지므로, 몰딩층(160)의 형성 시 가해지는 압력에 의해 캡부재(140)의 중앙부가 하부측으로 오목하게 변형되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 언더 범프 금속부재(150)에 접속되며 일측이 몰딩층(160) 외부로 돌출 배치되도록 범프(170)를 형성한다.
한편, 상기에서 설명한 공정은 웨이퍼 레벨로 진행될 수 있다.
캡부재(140)의 중앙부가 상부측으로 볼록한 돔(Dome) 형상을 가지므로, 몰딩층(160)의 형성 시 가해지는 압력에 의해 캡부재(140)의 중앙부가 하부측으로 오목하게 변형되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 금속재질로 이루어지는 제1,2 캡부재(142,144)를 통해 캡부재(140)에 의한 두께 증가를 방지할 수 있다.
더하여, 단순한 공정을 통해 캡부재(140)를 형성할 수 있으므로, 캡부재(140)의 변형을 방지할 수 있는 동시에 제조공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 도면에 도시하고 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(200)는 일예로서, 기판(110), 필터부(220), 벽부재(130), 캡부재(140), 언더 범프 금속부재(150), 몰딩층(160) 및 범프(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 필터부(220)를 제외한 나머지 구성은 상기에서 설명한 구성과 동일한 구성에 해당하므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
필터부(220)는 일예로서, 캐비티(C) 상에 형성되는 하부전극(222)과, 하부전극(222)의 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 압전체층(224) 및 압전체층(224)의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 상부전극(226)을 구비할 수 있다.
한편, 하부전극(222)과 상부전극(226)은 기판(110)에 형성되는 금속층(112)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 탄성파 필터 장치
110 : 기판
120 : 필터부
130 : 벽부재
140 : 캡부재
150 : 언더 범프 금속부재
160 : 몰딩층
170 : 범프

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판의 중앙부에 형성되는 필터부;
    상기 필터부을 감싸도록 형성되는 벽부재; 및
    상기 벽부재 상부에 형성되어 상기 벽부재와 함께 내부공간을 형성하는 캡부재;
    를 포함하며,
    상기 캡부재는 적어도 두 개의 금속 재질로 이루어지며 곡률을 가지는 형상으로 형성되는 탄성파 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡부재에는 상기 벽부재 상에 형성되는 제1 캡부재와, 상기 제1 캡부재의 상에 형성되는 제2 캡부재를 구비하며,
    상기 제1,2 캡부재의 적어도 하나의 제조 시 인장응력이 가해지도록 하여 잔류응역에 의해 상기 캡부재가 곡률을 가지는 탄성파 필터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡부재는 중앙부가 상부측으로 볼록한 돔 형상을 가지는 탄성파 필터 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 캡부재는 상기 제2 캡부재의 두께와 같거나 얇은 두께를 가지는 탄성파 필터 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판에는 상기 벽부재의 외측에 배치되는 금속층이 구비되는 탄성파 필터 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속층 상에 형성되는 언더 범프 금속부재를 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 언더 범프 금속부재 상에 형성되는 범프; 및
    상기 범프가 외부로 노출되도록 형성되며, 상기 언더 범프 금속부재, 상기 벽부재 및 상기 캡부재가 내부에 매립되도록 형성되는 몰딩층;
    을 더 포함하는 탄성파 필터 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 언더 범프 금속부재에는 상기 범프 하부에 배치되는 금속막이 형성되는 탄성파 필터 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2 캡부재는 상기 제1 캡부재 보다 탄성계수(Modulus)가 높은 재질로 이루어지는 탄성파 필터 장치.
  10. 기판 상에 형성되는 필터부을 감싸도록 벽부재를 형성하는 단계;
    상기 벽부재 상에 제1 캡부재를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 캡부재 상에 제2 캡부재를 형성하여 제1,2 캡부재로 구성되는 캡부재의 중앙부가 상부측으로 볼록하여 곡률을 가지도록 형성하는 단계;
    를 포함하는 탄성파 필터 장치의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 캡부재는 상기 제1 캡부재의 두께와 같거나 두꺼운 탄성파 필터 장치의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1,2 캡부재는 서로 다른 금속 재질로 이루어지는 탄성파 필터 장치의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 캡부재는 상기 제1 캡부재 보다 탄성계수(Modulus)가 높은 재질로 이루어지는 탄성파 필터 장치의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제2 캡부재는 무전해 또는 전해 도금 공정을 통해 형성되는 탄성파 필터 장치의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 캡부재의 형성 시 상기 제2 캡부재에는 인장 응력이 가해지며 상기 제2 캡부재의 형성 완료 후 상기 제2 캡부재에는 잔류응력이 잔존하는 탄성파 필터 장치의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 캡부재를 형성하는 단계는
    상기 벽부재 상에 금속 시트를 본딩하는 단계; 및
    상기 금속 시트의 가장자리를 제거하여 제1 캡부재로 형성하는 단계;
    를 구비하는 탄성파 필터 장치의 제조방법.
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