KR20220092039A - 프런트 엔드 모듈용 표면 탄성파 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

프런트 엔드 모듈용 표면 탄성파 장치는 압전 기판 상부 표면에 IDT (Inter Digital Transducer) 전극 패턴, 압전 기판의 IDT 상부에 형성되며 IDT 패턴을 둘러싸며 공기 캐비티(air cavity)를 형성하여 적층 되는 측벽 및 기판과 측벽 사이에 형성되며 측벽을 따라 IDT 패턴을 둘러싸며 적층되는 금속층을 포함함.

Description

프런트 엔드 모듈용 표면 탄성파 장치 및 그 제조 방법{Surface Acoustic Devices For Front End Module And Its Manufacturing Method}

본 발명은 프런트 엔드 모듈 레벨에서 공기 캐비티(air cavity)가 구현되는 표면 탄성파 필터 장치와 프런트 엔드 모듈 구성을 위한 타 부품을 포함하는 모듈 레벨 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면 탄성파 공진기 또는 표면 탄성파 필터와 그 주변부에 신뢰성이 강화된 벽을 형성하는 표면 탄성파 필터에 관한 것이다.

표면 탄성파(SAW) 필터는 압전 기판(예를 들어, LiTaO3, LiNbO3 등) 상에 빗살무늬 모양의 입력 IDT 전극을 형성하고, 입력 IDT 전극과 소정 거리로 이격된 상태에서 대향된 구조를 갖는 빗살무늬 모양의 출력 IDT 전극을 형성하여, 압전 기판 상에서 전파되어 가는 표면 탄성파의 파동을 이용하여 필요한 주파수특성을 얻는 대역 통과 필터이다.

표면 탄성파 소자, 반도체 소자의 제조에 있어서, 근래에는 소자의 크기를 줄이기 위해 웨이퍼 상태에서 한번에 패키지 공정 및 테스트를 진행한 후 칩을 절단하여 간단히 완제품을 만들어 내는 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package, WLP)를 이용한 제조 방식이 많이 이용되고 있다.

종래 기술 한국공개특허공보 10-2011-0122242에는 반도체 패키지에 있어서, 기판과 마주보는 일면 가장자리에 전극패턴을 둘러싸도록 측벽을 형성한 기술이 공지되어 있다.

하지만 이러한 측벽은 웨이퍼 레벨 패키지의 경우에 한정되는 것이며, 종래 기술은 측벽과 기판 간의 재료가 상이하여 밀착력이 낮은 문제점이 있다고 지적되고 있다(한국공개특허공보 10-2015-0021309).

이러한 웨이퍼 레벨 패키지에서 측벽에 의한 문제점을 해결하면서 측벽의 넓이를 줄여서 전체적인 칩 크기, 최종 패키지 크기를 줄일 수 있는 표면 탄성파 필터 구조 및 그 제조 방법을 본 발명에서 제시한다.

대한민국등록특허공보 제10-1197189호(반도체 패키지 및 그 제조방법, (주)와이솔, 2012.10.29)

본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위한 것으로, 본 발명은 측벽을 얇게 하여 측벽으로 인한 칩의 면적 소모를 줄이는 것으로 목적으로 한다.

또한 측벽이 얇아지면 상기 언급된 밀착력 저하와 같은 문제가 발생할 수 있고, 모듈 레벨 조립 단계에서 몰딩(molding) 압력에 신뢰성 저하가 발생하게 되나 본 발명의 방법을 통해 원하는 사양의 신뢰성 수준을 유지하거나 강화하는 것을 목적으로 한다.

또한, 측벽이 덮개의 열팽창과 수축으로 인한 영향으로 캐비티(cavity) 방향으로 밀리지 않게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 표면 탄성파 필터를 웨이퍼 레벨에서 기존 구조보다 측벽을 얇게 형성하지만, 부가적인 보강 구조를 각 면마다 적어도 1개 이상 형성하여 제조한다.

표면 탄성파 필터는 IDT(Inter Digital Transducer) 전극 부분의 상부에 공기 상태의 캐비티 형성이 필수적이다. 이러한 공기 캐비티를 형성하기 위한 여러 가지 방법이 알려져 있으나 본 발명에서는 측벽을 사용하는 방식을 적용한다.

측벽은 외부 전극 범프(bump) 또는 볼(ball)의 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다. 외부 전극 범프 또는 볼의 외측에 위치하지 않아도 가능하다.

측벽은 외부 전극 범프 또는 볼과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명에서 제시하는 구조는 캐비티 구조를 형성하고, 캐비티 구조가 다양한 신뢰성 평가에서 성능을 보장하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 표면 탄성파 필터 칩 또는 표면 탄성파 필터 다이는 독립적으로 성능적 역할이 발생하지 못하고 모듈 PCB, 또는 패키지까지 연계되어야 목적을 구현할 수 있다

본 발명은 웨이퍼 상의 표면 탄성파 필터에 측벽 구조를 종래보다 얇게 형성하여 표면 탄성파 필터 칩의 면적 증가를 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 얇아진 측벽으로 인해 웨이퍼 레벨 패키지 또는 모듈 레벨 패키지에서 발생하는 조립 관련 불량 요인인 밀착력, 접합력, 및 신뢰성 저하 요인을 측벽 보강 구조를 여러 가지 모양의 형태로 조합하여 방지하는 효과가 있다.

여기서 웨이퍼 레벨 패키지 또는 모듈 레벨 패키지에서 밀착력은 압전 기판과 측벽 사이에 발생하는 것으로써, 압전 기판과 측벽이 닿는 면적을 넓혀서 해결이 가능한 부분이므로, 본 발명은 측벽 보강 구조를 부가적으로 적용하여 측벽의 밀착력이 약화되는 부분에 측벽 보강 구조를 위하여 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 측벽 구조를 가진 표면 탄성파 필터의 평면도와 단면도이다.
도 2은 본 발명의 표면 탄성파 필터의 실시예를 나타내는 평면도와 단면도이다,
도 3는 본 발명의 표면 탄성파 필터의 측벽 보강 구조 모양의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 측벽 두께와 보강 구조 크기 설명도이다.
도 5는 본 발명의 측벽 두께 변화 설명도이다.
도 6은 본 발명의 웨이퍼 상의 표면 탄성파 필터 실시예의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예를 통하여 발명을 통상의 기술자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 다만, 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로써, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 후술하는 실시예에서 사용된 용어의 의미는 이하에서 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다. 또한, 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면 및 이에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프런트 엔드 모듈용 표면 탄성파 장치 및 그 제조 방법을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 표면 탄성파 필터 칩의 구조를 나타낸 평면도와 단면도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래에는 측벽(240)을 넓게 구성하여 IDT 전극(220) 상의 공기 캐비티(air cavity)를 형성하게 만들어 준다.

도 2는 본 발명의 대표적 실시예를 나타낸 평명도와 단면도이다. 도 2에서 나타난 단면도는 A와 A'지점을 가로 질러 관찰되는 단면을 나타낸다. 도 1과 비교하여 도 2의 측벽(340)은 도 1의 측벽(240)보다 얇게, 좁게 형성한다. 또한 보강 구조(350)은 측벽(340)에 연결되는 구조이며 사각형 모양으로 표현하였다. 하지만 보강 구조(350)은 사각형 모양으로 한정하지 아니한다.

도 3은 전술한 보강 구조의 모양이 변형된 실시예이다. 보강 구조(440)은 삼각형 모양으로 측벽(430)에 연결되어야 한다. 보강 구조(450)은 사각형 모양이며 측벽(430)에 연결되어야 한다. 도 3의 실시예는 측벽 보강 구조(440, 450)의 모양이 한정되지 않는 예를 보여주며, 또한 서로 다른 모양이 섞여서 사용될 수 있는 예를 보여 준다. 삼각형 보강 구조(440)는 필요에 의해 사각형 보강 구조(450)보다 표면 탄성파 필터 칩의 면적을 더 작게 만드는데 도움이 될 수 있다.

도 4는 측벽(510)과 측벽 보강 구조(520, 530)의 크기에 대해 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)에서 측벽 보강 구조(520)은 측벽(510)의 넓이 또는 폭(W1) 동일한 h1 길이를 가질 수 있다. 또한 측벽 보강 구조(520)의 v1 길이는 h1 길이와 같거나 크게 형성되어야 한다. 도 4의 (b)에서 삼각형 측벽 보강 구조(530)의 v2 길이는 h2 길이와 같거나 크게 형성되어야 한다. 측벽 넓이(W2)는 h2보다 같거나 크게 형성할 수 있다.

도 5의 (a)는 종래의 표면 탄성파 필터의 측벽(640)의 넓이 t1을 나타내고 있고, 도 5의 (b)는 본 발명에서 실시하는 측벽(650)의 넓이 u1을 나타내고 있다. 본 발명의 실시는 u1이 t1보다 작은 길이를 가지도록 형성한다. 본 발명의 실시예는 u1을 t1의 1/2로 형성되었다. 이를 통해 측벽(650)으로 인한 면적을 1/2로 감소할 수 있다. 하지만 부가적인 측벽 보강 구조(660)이 필요하므로 실질적인 면적 감소를 1/2보다 크게 된다.

상기의 설명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 상기에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 웨이퍼 상의 표면 탄성파 필터 실시예의 단면도
110: 압전 물질 기판
120: IDT 전극 부분의 도식화
130: 보강 측벽 구조 단면
140: 캐비티 형성을 도와주는 측벽
200: 종래 측벽 구조가 있는 표면 탄성파 필터의 평면도 및 단면도
210: 압전 물질 기판
220: IDT 전극 부분의 도식화
230: 외부 연결 전극 범프 또는 볼
240: 측벽 (측벽 내부에 캐비티 형성)
300: 본 발명의 측벽 및 측벽 보강 구조가 있는 표면 탄성파 필터 실시예에 대한 평면도 및 단면도
310: 압전 물질 기판
320: IDT 전극 부분의 도식화
330: 외부 연결 전극 범프 또는 볼
340: 측벽 (측벽 내부에 캐비티 형성)
350: 측벽 보강 구조
400: 본 발명의 측벽 및 측벽 보강 구조의 모양이 변형된 실시예의 평면도
410: IDT 전극 부분의 도식화
420: 외부 연결 전극 범프 또는 볼
430: 측벽
440: 삼각형 모양의 측벽 보강 구조
450: 사각형 모양의 측벽 보강 구조
500: 본 발명의 측벽과 측벽 보강 구조의 평명도
510: 측벽
520: 사각형 측벽 보강 구조
530: 삼각형 측벽 보강 구조
W1: 측벽의 넓이(폭)
h1: 사각형 측벽 보강 구조의 세로 방향 길이(높이)
v1: 사각형 측벽 보강 구조의 가로 방향 길이(폭)
W2: 측벽의 넓이(폭)
v2: 삼각형 측벽 보강 구조의 세로 방향 길이(높이)
v2: 삼각형 측벽 보강 구조의 가로 방향 길이(폭)

Claims (8)

1. 압전 기판 상부 표면에 IDT(Inter Digital Transducer) 전극 패턴;
   상기 압전 기판의 상기 IDT 상부에 형성되며 상기 IDT 패턴을 둘러싸며 공기 캐비티(air cavity)를 형성하여 적층되는 측벽;
   상기 기판과 상기 측벽 사이에 형성되며 상기 측벽을 따라 상기 IDT 패턴을 둘러싸며 적층되는 금속층; 및
   상기 측벽과 측벽 보강 구조 연결;
   상기 측벽과 연결되어, 상기 측벽의 일부분에 보강 구조 연결;
   을 포함하는 웨이퍼 상의 표면 탄성파 필터 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측벽 보강 구조는 상기 측벽과 부분적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 측벽은 금속 재질로 한정하지 않는 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 측벽 보강 구조는 금속 재질로 한정하지 않는 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 측벽 보강 구조는 특정 모양으로 한정하지 않는 구조.
6. 제1항에 있어서,
   상기 측벽 보강 구조는 여러 가지 모양이 혼합되어 사용될 수 있는 구조.
7. 제1항에 있어서,
   상기 측벽 보강 구조는 측벽의 안쪽과 바깥쪽 어느 한쪽 위치로 한정하지 않는 구조.
8. 제1항에 있어서,
   상기 측벽 보강 구조는 적어도 한 면에 한 개 이상 위치하는 구조.
   

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