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KR20010040597A - 캡슐화된 표면 파 구성요소 및 이를 위한 집합적 제조 방법 - Google Patents

캡슐화된 표면 파 구성요소 및 이를 위한 집합적 제조 방법 Download PDF

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KR20010040597A
KR20010040597A KR1020007008466A KR20007008466A KR20010040597A KR 20010040597 A KR20010040597 A KR 20010040597A KR 1020007008466 A KR1020007008466 A KR 1020007008466A KR 20007008466 A KR20007008466 A KR 20007008466A KR 20010040597 A KR20010040597 A KR 20010040597A
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KR
South Korea
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layer
acoustic wave
surface acoustic
printed wiring
substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020007008466A
Other languages
English (en)
Inventor
비다르아네스
뷔로쟝-마르끄
Original Assignee
트뤼옹-벵-똥 엠.쎄.
톰슨-씨에스에프
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 트뤼옹-벵-똥 엠.쎄., 톰슨-씨에스에프 filed Critical 트뤼옹-벵-똥 엠.쎄.
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Abstract

본 발명은 새로운 형태의 캡슐화된 표면 파 구성요소들과 그러한 구성요소들을 제조하기 위한 집합적 방법에 관한 것이다. 상기 구성요소는 외부로부터 상기 표면 파 장치의 전기적 연결을 보증하도록 상기 기판 표면의 표면 파 장치와 상기 캡슐화된 케이스를 포함하며, 상기 캡슐화된 케이스는 상기 기판이외에, 상기 기판상에 위치되며 적어도 상기 표면 웨이브 장치의 액티브 표면에서 국부적으로 오목한 제 1 층과 상기 제 1 층/인쇄 배선 어셈블리를 통한 도전성 비어 홀들과 제 1 층 전체를 커버하는 인쇄 배선을 포함한다.

Description

캡슐화된 표면 파 구성요소 및 이를 위한 집합적 제조 방법 {ENCAPSULATED SURFACE WAVE COMPONENT AND COLLECTIVE METHOD FOR MAKING SAME}
이 구성요소들은 무선전화기들과 같은 휴대용 장치를 위해 설계되며, 이들과 이들의 보호 패키징을 소형화하는 것이 필수적이다.
또한, 음파들은 압전기 기판의 표면의 부근으로 전파하며, 이 표면은 상기 음파들의 전달을 방해하지 않도록 텅빈상태로 남겨져야 된다. 이는 캡슐 패키지들에 대한 부가적인 제약조건이다.
탄성 표면파 필터들에 대한 현재의 캡슐화 기술들은 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 부분들로 형성된 패키지에 근거한다. 필요한 캐비티를 제조하는 동안 땜납 또는 접착(bonding)에 의해 세라믹 또는 유기적(organic) 베이스 (01) 및 세라믹, 금속 또는 유기적 덮개 (02) 를 밀폐하여 구성요소를 용접 밀봉(hermetic sealing) 한다.
패키지의 이런 형태에 있어서, 상기 탄성 표면파 장치들(또는 SAW 장치들)(03) 은 상기 베이스에 접착됨에 의해 어셈블리화될 수 있다. SAW 장치의 내부 접촉부들 (011, 012) 과 외부 접촉부들 (017, 072) 사이의 전기적 연결들이 베이스 (01) 를 통한 금속화된 비어 홀들에 의해 제공된다.
도 1 은 외부와의 SAW 장치의 전기적 연결들이 와이어(wire)-형 연결들인 종래 기술의 예를 도시한다. 더 큰 밀집도를 위해, 현재 사용되는 기술은 플립-칩 기술이다(여기서 구성요소는 바뀐다 (flipped over)). 도 2는 도1의 변형예인 종래 기술의 캡슐화된 SAW 장치의 예를 도시한다.
대규모의 소비자 시장들(무선전화, 자동차 등에 있어서)의 필요성들을 충족시키기 위해, 새로운 캡슐화 기술들은 상기 필터들을 점점 작게 만들거나 동시에 그들의 제조 비용을 감소시켜야 한다. 다른 구성요소들의 경우에 있어서, 이런 경향은 상기 패키지들의 매우 큰 밀집도를 지향하여 구성요소/패키지 어셈블리의 표면 영역이 독자적으로 칩의 영역과 같다는 사실을 얻는다.
본 발명의 분야는 탄성 표면파 장치들에 관한 것이며, 특히 주파수 대역들의 높은 선택적 필터링에 사용되는 SAW(surface acoustic wave) 필터들로 공지된 필터들에 관한 것이다.
도 1 내지 도 2 는 종래 기술들에 따른 캡슐화된 탄성 표면파 장치들을 도시하는 도면.
도 3은 캡슐화된 SAW 장치 모듈을 도시하는 도면.
도 4 a 내지 도 4g는 본 발명에 따른 캡슐화된 SAW 장치들의 집합적 제조 방법의 주요 단계들을 도시하는 도면.
본 발명은 표면 영역을 증가시키지 않고 단독으로 압전기 기판상에 아주 작은 덮개 (micro-lid) 를 가지는 조밀하게 밀봉된 캐비티내의 탄성 표면파 장치를 제안함에 의해 이런 필요성들을 충족시킨다.
특히, 본 발명의 목적은 패키지내에 캡슐화된 적어도 하나의 탄성 표면파 장치를 포함하는 탄성 표면파 구성요소에 있어서,
상기 장치는 상기 기판의 표면 내부의 제 1 도전 접촉부들에 의해 동력이 공급되는 서로 맞물린 전극들에 의해 압전기 기판의 표면상에 제조되는데,
상기 패키지는 상기 기판 이외에
- 상기 기판상에 위치되며 적어도 상기 탄성 표면파 장치의 액티브 표면의 레벨에서 국부적으로 오목한 (hollowed) 제 1 층과,
- 상기 전체 제 1 층을 커버하는 제 2 외부 도전 접촉부들을 포함하는 인쇄 배선과,
- 상기 제 1 층/인쇄 배선에 의해 형성되는 유닛을 통과하며, 상기 제 2 외부 도전 접촉부들에 상기 제 1 내부 도전 접촉부들을 연결하는 도전 비어 홀들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리하게도, 제 1 층은 구성 요소의 전송 존 (transfer zone) 들을 제공하기 위해 상기 탄성 표면파 장치들과 인쇄 배선으로 구성된 아주 작은 덮개사이에 전기적 연결들을 행하는데 사용된다.
또한, 유리하게도, 제 1 층의 구성 수지는 국부적으로 음파 흡수 침전물 (deposit) 을 대신할 수 있다.
모듈의 높이는 통상 25 내지 100 미크론의 범위내에 존재하는 인쇄 배선의 두께로 감소되며, 상기 제 1 층의 두께는 통상 수 십 미크론의 범위내에 존재하며, 압전기 기판의 두께는 수 백 미크론의 범위내에 존재한다.
본 발명의 목적은 또한 탄성 표면파 구성요소들의 집합적 제조를 위한 방법에 관한 것으로,
상기 방법은 압전기 기판상에 탄성 표면파 장치들을 제조하는 단계를 포함하며,
- 모든 상기 탄성 표면파 장치들상에 제 1 오목 층을 제조하는 단계와,
- 상기 제 1 층에 인쇄 배선을 접착시키는 단계와,
- 상기 탄성 표면파 장치들의 제 1 내부 도전 접촉부들의 레벨에서 상기 인쇄 배선과 상기 제 1 층내에 비어 홀들을 제조하는 단계와,
- 상기 비어 홀들을 금속화하는 단계와 제 2 외부 도전 접촉부들을 규정하는 단계로서, 상기 제 2 접촉부들은 상기 금속화된 비어 홀들에 의해 상기 제 1 접촉부들에 연결되는 상기 단계와,
- 상기 탄성 표면파 구성요소들을 분리하도록 상기 제 1 층 및 상기 인쇄 배선을 상기 기판에 의해 형성된 어셈블리로부터 절단하는 단계를 더 포함한다.
오목한 (hollowed) 층은 에칭이 뒤따르는 균일한 층의 예비 증착 또는 이전에 오목한 층의 적층물, 또는 실크-스크린 프린팅 (silk-screen printing) 에 의해 얻어질 수 있다.
유리하게도, 제 1 층은 음파 흡수 특성들을 가질 수 있다.
탄성 표면파 장치들의 제조에 있어서, 본 발명의 방법은 압전기 기판상에 집합적 제조 방법의 이점을 가진다. 이는 비용을 크게 감소시킨다. 또한, 이런 종류의 배치 (batch) 생성 방법은 공통적으로 반도체에 사용되는 기술들(마스킹 수지의 사용 및 포토리소그래피 방법)과 호환된다.
본 발명은 비 제한적인 예로 주어진 다음의 설명과 첨부된 도면들로부터 더 명백하게 이해되며, 다른 이점들이 나타난다.
통상적으로, 탄성 표면파 장치는 트랜스듀서와 적어도 하나의 어레이 및 트랜스듀서를 포함하는 공진기일 수 있다. 어쨌든, 이것은 압전기 기판의 표면상에 전극들을 증착시킴에 의해 얻어진다. 탄성 표면파들의 전파를 가능하게 하도록, 그 후에 상기 구성요소의 액티브 표면에 대응하는 전극들위에 비점유된 캐비티를 생성하게 된다. 반면에 상기 장치가 매우 밀집되어 있으면, 본 발명의 구성요소는 도 3에 도시되는 바와 같이 비점유화된 상태의 캐비티를 보존하는데 사용된다. 압전기 기판 (13) 은 상기 표면상에 전극들을 가지며, 이는 도시 되지 않는다. 이 전극들은 액티브 표면 (14) 으로 공지된 상기 표면의 레벨에 존재한다. 상기 액티브 표면은 상기 압전기 기판상에 놓인 제 1 층 (11) 에 의해 외부로부터 절연된다. 인쇄 배선 (12) 은 상부 표면상에 조밀한 (tight) 밀봉 (sealing) 을 제공한다. 본원에 도시된 도면에 있어서, 2개의 내부 전기 전원 접촉부들 (111,112) 은 외부 상부 접촉부들 (171,172) 및 상기 제 1 층뿐만 아니라 상기 인쇄 배선을 통한 도전성 비어 홀들에 의해 외부로 부터 연결될 수 있다. 2개 이상의 소스에 의해 동력이 공급되어야 하는 더 복잡한 구성요소의 경우에 있어서, 비어 홀들과 접촉부들의 수는 적절히 조정될 수 있다. 상기 액티브 탄성 표면파 구성요소 (14) 는 모든 다음의 요소들[ 압전기 기판, 제 1 층 (11), 인쇄 배선 (12)]에 의해 한정된 패키지내에 캡슐화되도록 고려될 수 있다
더 상세한 설명은 본원에서 본 발명의 구성요소들을 얻기 위해 사용되는 집합적 제조의 예시적인 방법의 단계들하에 주어진다.
인쇄 배선
짜여지지 않은 아라모드 (alamode) 섬유들에 근거한 에폭시 수지 또는 폴리 아미드 수지로 주입된 구리 코팅된 엷은 층 형태의 인쇄 배선이 사용될 수 있다. 금속화된 표면은 이후에 규정된 비어홀들에 대해 사용된다. 인쇄 배선의 성질, 즉 유기 (organic) 섬유들, 은 이와 같이 강화된 물질이 높은 치수의 안정성과 평면내에 낮은 열 팽창 계수를 낮은 유전율과 작은 표면 거칠기 (roughness) 과 결합가능하게 한다. 결국, 아라미드 섬유들은 작은-사이즈의 홀들의 드릴링 (drilling) 및 금속화와 호환될 수 있다.
양호하게도, 금속화된 표면에 대향하는 표면상에서 인쇄 배선은 사전 접착될 수 있는 절연 점착 물질의 제 2 층을 가진다. 도 4a는 본 발명에 사용되는 인쇄 배선의 3개의 구성 층들[금속 층 (120), 인쇄 배선 (12), 점착 층(121)]을 도시한다.
SAW 장치들의 액티브 표면들상의 캐비티들의 제조
감광성 에폭시 수지 형태의 구성 수지의 제 1 층 (11) 은 회전(spin) 코팅에 의해 상기 압전기 기판상에 증착된다. 어닐링 동작후에, 상기 수지는 광이미지화되어 제 2 어닐링 동작을 받는다. 성장 후에, 상기 기판과 수지는 그 후에 스토브로 주입된다. 도 4b는 SAW 장치들을 포함하는 압전기 기판 (13) 을 도시하며, 상기 기판의 액티브 표면 (14) 들에는 수지 (11)가 제거된다. 상기 수지는 특히 SAW 장치들 (111,112) 의 내부 도전 접촉부들상에 남겨진다. 쉽게 설명하기 위해, 단지 2개의 SAW 장치들이 도시되지만 상기 압전기 기판은 SAW 장치들의 전체 세트를 가진다.
층 (11) 에 인쇄 배선을 접착
특히, 이는 국부적으로 수지를 포함하는 기판에 도 4a의 도식적으로 도시된 상기 배선을 프레싱하는 단계이며, 이는 도 4b 에 도식적으로 도시된다. 2개의 요소들은 예를 들어 압력솥(autoclave)내의 열로 프레스된다. 통상적으로, 열 사이클은 존재하는 물질들의 스트레스(stress)들을 경감시키거나 열 쇼크들을 방지하도록 적응된다.
연결 시스템 제조
비어 홀들을 제조하기 위한 도전 층 (120) 의 에칭
통상적으로 구리로 이루어진 층의 표면 제조 (preparation) [즉, 트리밍(trimming) 및 마이크로 에칭]후에, 구리의 표면 거칠기와 그것의 점착성을 증가시키기 위해, 광감성 수지가 회전 코팅에 의해 구리 코팅된 층 (120) 상에 증착된다. 상기 수지는 포토-인솔레이터 (photo-insolator) 를 사용하여 비어 홀들에 대하여 수직으로 일조된다(insolated). 일조 시간은 수지 두께의 함수이다. 상기 수지에 의해 보호되지 않는 구리는 예를 들어 암모니아 용액에서 용해된다. 상기 수지는 예를 들어 그 후에 아세톤과 알콜을 사용하여 제거된다. 마스크는 이와 같이 층 (120) (도 4c)내에 한정된다.
구리 마스크를 통한 수지와 점착성 층, 인쇄 배선에 의해 형성된 어셈블리의 제거.
상기 어셈블리를 통한 비어 홀들의 제조는 예를 들어 엑시머 또는 CO2 레이저에 의해 행해져서 예를 들어 산소 플라즈마를 가진 RIE(reactive ionic etching)에 의해 종료된다. 상기 비어 홀들은 도 4 d에 도시된다.
상기 기판의 표면과 상기 비어 홀들의 금속화
상기 비어 홀들의 제거 후에, 구리 마스크는 필요한 경우에 에칭될 수 있다. 그 후에 상기 배선은 예를 들어 스퍼터링에 의해 그 후에 금속화된다. 예를 들어 수 미크론의 두께를 가진 크롬 및 구리 (122) 의 층이 그 후에 인쇄 배선의 표면 전체에 걸쳐 그리고 상기 홀들 내부에 균일하게 증착된다. 스탠드에서 수행되는 사이클은 스퍼터링을 사용하며, 통상 다음과 같다.
- 만일 필요하다면 천연 알루미늄 산화물의 미세 층을 기계적으로 에칭하기 위한 아르곤 플라즈마 작동시킴
- 크롬을 스퍼터링 : 상기 크롬 층은 장벽 층의 역할을 한다
- 구리를 스퍼터링
그 후에 수 십 미크론으로 금속화의 두께를 증가시키도록 그리고 이와 같이 상기 비어 홀들의 열 기계적 안전성을 증가시키도록 전해성 구리 재충전 방법을 수행하는 것이 가능하다.
외부 도전 접촉부들의 제조
광감성 수지는 전체 도전 표면(기판 + 비어 홀들)상에 증착된다. 상기 수지는 또한 상기 비어 홀들의 벽들의 모양에 자신을 맞추어(포지티브 수지의 경우에) 상기 비어 홀들과 수지의 주변에 “패드 (pad) 들”로 공지된 외부 도전 접촉부들상에 수지를 남기도록 포토인솔레이터를 사용하여 외부 접촉부들에 대하여 수직으로 일조된다.
수지에 의해 보호되지 않는 구리가 화학적으로 에칭된다. 상기 수지는 그 후에 예를 들어 아세톤과 알콜을 사용하여 제거된다.
따라서, 모든 캡슐화된 구성요소들은 배치 (batch) 로서 도 4 f에 도시된 바와 같이 외부 연결 접촉부들을 사용하여 얻어진다.
개별 구성요소들로의 절단
그 후에, 상기 구성요소들은 기계적으로 절단된다. 도 4 g에 도시된 바와 같이 적절한 유전체 특성들을 가진 어셈블리의 용접 밀봉을 제공하여 제 3 층 (18)을 배치시키는 것이 가능하다. 이 층은 금속 스퍼터링, 도전성 또는 유전체 물질의 얇은 층의 증착, 바니시의 증착 또는 수지 주조 (casting) 에 의해 또는 파릴렌 (parylene) 형 중합체의 증기 위상 증착에 의해 얻어질 수 있다. 이 방법들의 가치는 상기 기판의 낮은 표면과 이전에 만들어진 구성요소의 플랭크 (flank) 들이 이와 같이 커버될 수 있다는 사실에 있다.
이런 보호는 기계적 보호로서, 마스킹들을 위한 베이스, 전자기 차폐 및/또는 상기 환경에 대한 보호의 용접 밀봉 형으로서 작용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 패키지내에 캡슐화된 적어도 하나의 탄성 표면파 장치를 포함하는 탄성 표면파 구성요소로서,
    상기 장치는 상기 기판의 표면 내부의 제 1 도전 접촉부들에 의해 동력이 공급되는 서로 맞물린 전극들에 의해 압전기 기판의 표면상에 제조되는 탄성 표면파 구성요소에 있어서,
    상기 패키지는 상기 기판 이외에
    - 상기 기판상에 위치되며 적어도 상기 탄성 표면파 장치의 액티브 표면의 레벨에서 국부적으로 오목한 제 1 층과,
    - 상기 전체 제 1 층을 커버하고 제 2 외부 도전 접촉부들을 포함하는 인쇄 배선과,
    - 상기 제 1 층/인쇄 배선에 의해 형성되는 유닛을 통과하며, 상기 제 2 외부 도전 접촉부들에 상기 제 1 내부 도전 접촉부들을 연결하는 도전 비어 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 구성요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은 광감성 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 구성요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 패키지는, 점착층으로 불리며 상기 제 1 층과 상기 인쇄 배선사이에 위치되는 제 2 층을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 구성요소.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 외부 표면과 상기 구성요소의 측 표면들은 밀봉된 제 3 층으로 커버되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 구성요소.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄 배선은 상기 표면상에 금속화되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 구성요소.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 층은 음파 흡수 특성들을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 구성요소.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 따른 탄성 표면파 구성요소들의 집합적 제조를 위한 방법에 있어서,
    상기 방법은 압전기 기판상에 탄성 표면파 장치들을 제조하는 단계를 포함하며,
    - 모든 상기 탄성 표면파 장치들상에 제 1 오목 층을 제조하는 단계와,
    - 상기 제 1 층에 인쇄 배선을 접착시키는 단계와,
    - 상기 탄성 표면파 장치들의 제 1 내부 도전 접촉부들의 레벨에서 상기 인쇄 배선과 상기 제 1 층내에 비어 홀들을 제조하는 단계와,
    - 상기 비어 홀들을 금속화하는 단계와 제 2 외부 도전 접촉부들을 규정하는 단계로서, 상기 제 2 접촉부들은 상기 금속화된 비어 홀들에 의해 상기 제 1 접촉부들에 연결되는 상기 단계와,
    - 상기 탄성 표면파 구성요소들을 분리하도록 상기 제 1 층 및 상기 인쇄 배선을 상기 기판에 의해 형성된 어셈블리로부터 절단하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 오목 층의 제조 단계는 균일한 층을 예비 증착하고 상기 층을 에칭함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 층의 제조 단계는 이전에 오목화된 층의 적층물(lamination)에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 층에 상기 인쇄 배선을 접착시키는 단계는,
    - 상기 인쇄 배선상에 점착층인 제 2 층을 증착시키는 단계와,
    - 상기 제 1 층과 압전기 기판에 의해 형성된 전체 유닛상에 상기 인쇄 배선/제 2 층을 핫 프레싱(hot pressing)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 코팅 층으로 불리는 제 3 층을 상기 기판의 하부 표면상에 그리고 상기 구성요소의 측면들상에 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 3 층은 스퍼터링에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 3 층은 파릴렌 형 중합체의 증기 위상 증착에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 3 층은 바니시의 증착에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
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