KR100461721B1 - 리드 방열 세라믹 패키지 - Google Patents

리드 방열 세라믹 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소자의 동작시 발생하는 불필요한 열을 공기중으로 방출, 제거하는 리드 방열 세라믹 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패키지의 커버면인 리드(lid) 상부를 깍아내어 그루브(groove)를 생성하거나 방열핀을 설치하여 방열을 용이하게 한 리드를 통하여 방열하는 세라믹 패키지에 관한 것이다.
본 발명은 SAW 필터와 같은 칩형 소자의 동작시 발생하는 열을 방출시키기 위하여 비어홀을 형성하여 열전도를 시키는 대신에, 패키지 기판의 상부면에 덮이는 리드의 구조를 개선하여 리드를 통해 열전도를 시킬 수 있는 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지를 제공한다.

Description

리드 방열 세라믹 패키지{CERAMIC PACKAGE FOR TRANSFERING HEAT THROUGH LID}
본 발명은 소자의 동작시 발생하는 불필요한 열을 공기중으로 방출, 제거하는 리드 방열 세라믹 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패키지의 커버면인 리드(lid) 상부를 깍아내어 그루브(groove)를 생성하거나 방열핀을 설치하여 방열을 용이하게 한 리드를 통하여 방열하는 세라믹 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 제품에 장착된 칩형 소자의 동작에 있어서는 열을 수반하게 되는 것이 보통이다. 이러한 열은 노이즈 또는 소자의 오동작을 야기시키는 원인이 되고, 따라서 이러한 열을 방출시키기 위한 여러 방열 구조가 요구되어 왔다.
특히, 휴대폰의 소형 경량화에 따라 이에 사용되는 표면 탄성파 필터(surface acoustic wave filter, 이하 'SAW 필터'라고 한다) 또는 표면 탄성파 듀플렉서(surface acoustic wave duplexer, 이하 'SAW 듀플렉서'라고 한다)는 점점 그 크기가 작아지고 있다. 이러한 소형화된 SAW 듀플렉서의 경우만 보더라도 9.5mm×7.5mm 보다 작은 5.0mm×5.0mm 크기가 상용화되고 있으며, 계속해서 3.8mm×3.8mm 크기의 제품도 개발되고 있는 실정이다.
이와 같이 제품이 소형화될수록 패키지도 소형화되고, 이로인해 SAW 필터 등과 같은 칩형 소자의 발열의 방출이 문제시되고 있는 것이다.
종래에는 도 1에 도시한 바와 같이, 칩형 소자인 SAW 듀플렉서(102)는 다수개의 기판이 적층되어 형성되고 그 내부에 캐비티(cavity,112)가 형성되는 패키지 기판(100)에 실장된다. 이러한 SAW 듀플렉서(102)가 실장되는 바닥면에는비어홀(via hole,110)을 형성하며, 이러한 비어홀(110)에는 전극을 채워서 열전달을 하도록 한다. 또한, 캐비티(112)의 상부면에는 캐비티를 덮는 리드(lid,106)를 블레이징(104)을 통해 고정시킨다. SAW 듀플렉서(102)가 실장되는 바닥면을 이루는 기판에는 위상회로(108)가 형성되어 있다.
상기와 같은 경우, 기판을 적층하여 제조할 때 SAW가 실장되는 면에 전극이 채워지게 되므로 바닥표면의 조도가 나빠지게 되고, 이로인해 SAW의 실장이 어렵게 된다. 또한, 표면의 조도의 불균일 때문에 SAW의 와이어 본딩(WIRE BONDING)시에 높이가 불균일하게 되어 본딩의 실패율이 높게 된다. 더구나, 전극면이 채워진 비어홀(110)을 기판의 적층시에 가압하게 되면 전극면이 팽창하게 되고, 이로인해 세라믹 그린 시트의 변형을 일으키게 되며, 이는 패키지의 캠버(CAMBER)의 원인이 되는 것이다.
또한, 종래의 세라믹 패키지에 있어서는 도 2에 도시한 바와 같이 송신부(120)에서 안테나부(140)로 나가는 신호가 다시 수신부(130)로 들어가지 않도록 수신부(130)를 바라보는 임피던스를 무한대로 만들어야 한다. 이를 위하여 안테나부(140)와 수신부(130) 사이에 위상회로(108)를 설치해야 한다. 그러나, 종래와 같이 비어홀(110)이 형성되어 있는 기판에 위상회로(108)를 형성하기 위해서는 비어홀(110)을 피해서 형성해야 하므로 설계상의 제약이 따르게 되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, SAW 필터와 같은 칩형 소자의 동작시 발생하는 열을 방출시키기 위하여 비어홀을 형성하여 열전도를 시키는 대신에, 패키지 기판의 상부면에 덮이는 리드의 구조를 개선하여 리드를 통해 열전도를 시킬 수 있는 리드 방열 세라믹 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 리드를 통해 열전도를 행함으로써, 기판에 비어홀을 형성하지 않도록 하여 제품의 신뢰성을 확보하고, 공정의 단순화와 수율을 개선하는 리드 방열 세라믹 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 비어홀을 제거하여 위상회로 설계 공간확보를 이룰수 있으며 이를 통해 설계상의 제약을 줄일수 있도록 하는 리드 방열 세라믹 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 칩형 소자의 열을 발산하는 동시에 기밀성을 유지하도록 하는 리드방열 세라믹 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 칩형 소자가 장착되어 있는 종래의 세라믹 패키지의 단면도;
도 2는 칩형 소자인 SAW 필터의 장착상태를 도시한 평면도;
도 3은 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지의 단면도;
도 4는 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지의 다른 실시예를 도시한 단면도; 및
도 5는 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 칩형 소자 15 : 캐비티
20 : 적층기판 30,40,50 : 세라믹 패키지
31,41,51 : 리드 35,45,55,56 : 돌출부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 중앙부에 캐비티가 형성되도록 적층되는 복수개의 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판의 캐비티에 실장되는 칩형소자; 및 상기 세라믹 기판의 상부에 안착되어 상기 캐비티를 덮는 리드;를 포함하고, 상기 리드의 상부면 및 하부면에 돌출부를 형성하여 상기 칩형소자로부터 발생하는 열을 용이하게 방출할 수 있는 리드 방열 세라믹 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명은 중앙부에 캐비티가 형성되도록 적층되는 복수개의 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판의 캐비티에 실장되는 칩형소자; 및 상기 세라믹 기판의 상부에 안착되어 상기 캐비티를 덮는 리드;를 포함하고, 상기 리드의 상부면에는 홈부를 형성하고, 상기 리드의 하부면은 상기 캐비티에 들어맞도록 하부로 돌출되어 있는 돌출면을 갖는 리드 방열 세라믹 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명은 중앙부에 캐비티가 형성되도록 적층되는 복수개의 세라믹 기판; 상기 세라믹 기판의 캐비티에 실장되는 칩형소자; 및 상기 세라믹 기판의 상부에 안착되어 상기 캐비티를 덮는 리드;를 포함하고, 상기 리드의 상부면에는 상부표면적을 증대시키도록 홈부를 형성하고, 상기 리드의 하부면에는 상기 캐비티에 들어맞도록 하부로 돌출되어 있는 돌출면을 형성하며, 상기 돌출면에는 하부표면적을 증대시키도록 하방으로 돌출한 돌출부를 형성하며, 상기 홈부의 높이는 상기 리드의 상부면과 동일하게 형성하는 리드 방열 세라믹 패키지를 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지의 다른 실시예를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명에 의한 리드 방열 세라믹 패키지는 종래와는 달리 칩형 소자가 실장되는 기판에 비어홀이 형성되지 않은 것을 특징으로 하며, 또한 패키지 기판의 캐비티를 덮는 리드의 구조가 종래와는 다른 것을 그 특징으로 한다.
먼저, 도 3에는 본 발명에 의한 개선된 리드를 장착한 세라믹 패키지가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 세라믹 패키지(30)는 다수개의 적층형성된 기판(20) 내부에 형성되는 캐비티(15)에 실장되는 칩형 소자(10)를 포함한다. 칩형 소자(10)는 반도체, 또는 표면 탄성파 필터(SAW 필터), 수정진동자 등과 같은 발열 소자로서, 이하의 실시예에서는 SAW 필터를 중심으로 설명하기로 한다. 또한, 상기 기판은 세라믹으로 형성된 일반적인 열전도성이 좋은 기판으로서 하부에 적층되는 기판과 상부측에 벽을 이루며 적층되는 기판들로 이루어진다.
도 3의 세라믹 패키지(30)에는 적층되는 기판(20)의 내부에 형성되는 캐비티(15)의 상부면을 덮는 리드(31)가 도시되어 있다. 리드(31)는 패키지(30)의 상부에 블레이징(25)을 통하여 부착되어 있다. 리드(31)는 상부면 및 하부면에 돌출된 돌출부(35)가 형성되며, 상기 돌출부(35)는 일직선의 길이방향으로 홈이 형성되어 있는 돌출홈이거나, 정사각형 또는 원형 등의 일정한 단면을 갖는 핀 형상의 돌출핀이 될 수 있다. 이러한 돌출부(35)를 형성하여 캐비티(15) 내의 칩형 소자(10)에서 발생하는 열을 리드(31)를 통해 밖으로 전달할 수 있게 된다. 즉, 리드(31)에 돌출부(35)를 형성하여 리드의 표면적을 증가시키게 되므로, 종래보다 많은 열이 전달될 수 있는 것이다.
또한, 본 실시예에 의한 세라믹 패키지(30)에는 칩형 소자(10)인 SAW 필터가실장되는 바닥면에 종전과 같은 비어홀을 형성하지 않더라도 상기와 같이 돌출부(35)를 형성한 리드(31)에 의해 충분한 열전달이 가능하게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용하는 세라믹 패키지의 다른 실시예이다. 본 실시예의 세라믹 패키지(40)는 도 3의 세라믹 패키지(30)와 같은 구조의 적층되는 기판(20) 및 그 내부에 형성되는 캐비티(15)와 캐비티에 실장되는 칩형 소자(10)를 갖는다. 그러나, 본 실시예에서는 상기 리드의 구조를 하부를 향해 돌출되도록 돌출면(47)을 형성한 점에서 도 3의 실시예와 다르게 된다.
즉, 리드(41)에 하부를 향해 돌출된 돌출면(47)을 형성하고, 이에 의해 리드(41)가 캐비티(15)의 상부에 장착되는 부위에 단(44)이 형성되는 것이다. 이와 같이 단(44)을 형성하여 리드(41)를 장착할 때에 자동적으로 장착위치를 정할 수 있게 되어 제작공정이 간소하게 되며, 또한 캐비티(15)의 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 리드(41)의 표면에 홈부(45)를 형성하여 다른 부품들과의 간섭을 방지하며, 이로인한 두께의 얇아짐은 하부면의 돌출면(47)을 형성함으로 인하여 보정되는 것이다. 따라서 상기와 같은 경우에 리드(41)의 상부면은 홈부(45)가 형성되나, 홈부가 상부면과 같은 높이까지만 돌출되고 그 이상으로 돌출되지는 않는 것이다.
또한, 도 3의 실시예와 마찬가지로 도 4의 리드(41)에 형성된 홈부(45)는 일직선의 길이방향으로 홈이 형성되어 있거나, 정사각형 또는 원형 등의 일정한 단면을 갖는 핀 형상으로 될 수 있다. 이러한 홈부(45)를 형성하여 캐비티(15) 내의 칩형 소자(10)에서 발생하는 열을 표면적이 증가된 리드(41)를 통해 밖으로 전달할 수 있게 된다. 또한, 상기 리드는 도 3의 실시예에서와 마찬가지로 패키지(40)의 상부에 블레이징(25)을 통하여 부착되어 있다.
도 5에는 본 발명에 의한 개선된 리드를 사용한 세라믹 패키지(50)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5의 실시예에서는 도 4의 실시예에 사용되는 리드에 하부면의 돌출부(56)를 추가한 구성을 갖는다. 즉, 리드(51)에는 상부면에 홈부(55)가 형성되고, 다시 하부면에 돌출면(57)이 형성되며, 적층되는 기판(20)의 캐비티(15) 상부와의 연결부위에 단(54)이 형성되어 있는 것은 도 4의 경우와 같다. 그러나, 하부의 돌출면(57)에는 하부를 향해 돌출되는 돌출부(56)가 형성되어 있다. 이러한 점에서 도 4의 실시예와는 다르게 된다.
이와 같은 구조는 도 4의 실시예에 의한 리드(41)와 비교할 때, 좀더 증가된 표면적을 가진 리드(51)를 도출할 수 있는 것이며, 이러한 리드(51)를 사용할 때 칩형 소자(10)에서 방출되는 열을 좀더 효율적으로 외부로 배출할 수 있게 된다.
또한, 도 5의 실시예에 의하면 하부면에 형성된 단(54)을 통하여 리드(51)의 캐비티(15) 상부면에 장착을 용이하게 하며, 기밀성을 높일 수 있으며, 리드 상부면의 홈부(55)의 높이를 상부면과 같게 형성하여 간섭의 영향을 줄일 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 패키지에 사용되는 세라믹 기판은 시트를 형성하여 펀칭 및 전극인쇄를 하고 적층한 후에 다시 비어홀을 형성하여 전극을 채워넣고 소성하여 제조하는 상당한 정밀성이 요구되고, 작업 공정이 길고 복잡하게 된다. 따라서, 칩 크기가 점점 소형화되는 경우에는 상기와 같은 종래의 방법은 내부의 회로 설계 공간을 협소하게 하여 설계를 어렵게 만들며, 비어홀의 간격이 소형화에 따라서 서로 인접하게 되어 오차가 형성될 가능성이 높아지며, 펀칭시 시트가 파손되거나 기판의 휘어짐이 발생하는 경우가 많아지게 된다. 이러한 문제는 상술한 바와 같은 본 발명에 의하여 해결될 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명과 같이 커버를 형성하는 리드에 돌출부 또는 홈부를 형성하여 열을 방출시키는 구조는 상기의 문제를 해결할 뿐 아니라, 비어홀을 채용한 제품보다 더욱 좋은 열방출 효과를 얻게 되는 것이다.
이를 위하여 5×5(mm2)의 SAW에 하나는 열방출용 비어홀이 형성된 것와 다른 하나는 본 발명에 의한 리드를 사용한 것을 적외선 카메라를 사용하여 온도를 측정하여 보았다. 이러한 테스트에 따른 조건은 아래의 표1과 같다.
열 방출 테스트 조건
히팅 파워(W) 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4
히팅 시간(min) 60 이상
공기 공급 속도(ft/min) 0
주위 온도(℃) 18
아래의 표2는 상기의 조건에 따른 실험 결과를 나타낸다.
히팅 파워(W) 최대 온도 (℃)
방열 리드를 사용한 경우 열방출 비어홀을 사용한 경우
0.6 34.4 35.1
0.8 38.5 39.6
1.0 41.8 43.5
1.2 44.4 46.8
1.4 46.3 49.6
상기 표 2에서와 같이, 본 발명에 의한 리드를 사용한 세라믹 패키지의 경우 보다 넓은 면적을 통하여 방열이 이루어지게 되어 보다 좋은 열 방출 효과를 얻게 됨을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 돌출부가 형성된 개선된 리드를 부착하여 세라믹 패키지의 외부와의 접촉면을 증가시키고, 이러한 상태로 블레이징을 통하여 패키지에 부착하여 방열효과를 높이게 되는 유리한 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 리드를 사용함으로써 비어홀을 형성하지 않더라도 충분한 방열효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 상기와 같은 리드를 사용함으로써 칩형 소자가 실장되는 기판에 비어홀을 형성하지 않게 되어 위상회로를 형성하는데 있어서의 설계상의 제약을 피할 수 있게 되며, 칩형 소자의 실장을 용이하게 하고 그에 따른 제작공정의 간소화 및 수율이 향상되는 효과가 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (13)

  1. 삭제
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  7. 삭제
  8. 중앙부에 캐비티가 형성되도록 적층되는 복수개의 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판의 캐비티에 실장되는 칩형소자; 및
    상기 세라믹 기판의 상부에 안착되어 상기 캐비티를 덮는 리드;를 포함하고,
    상기 리드의 상부면에는 상부표면적을 증대시키도록 홈부를 형성하고, 상기 리드의 하부면에는 상기 캐비티에 들어맞도록 하부로 돌출되어 있는 돌출면을 형성하며, 상기 돌출면에는 하부표면적을 증대시키도록 하방으로 돌출한 돌출부를 형성하며, 상기 홈부의 높이는 상기 리드의 상부면과 동일하게 형성하는 리드 방열 세라믹 패키지.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 리드의 돌출부는 길이방향으로 형성된 복수개의 돌출홈인 것을 특징으로 하는 리드 방열 세라믹 패키지.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 리드의 돌출부는 핀형상으로 돌출된 복수개의 돌출핀인 것을 특징으로 하는 리드 방열 세라믹 패키지.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 리드의 홈부는 길이방향으로 형성된 복수개의 홈인 것을 특징으로 하는 리드 방열 세라믹 패키지.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 리드의 홈부는 복수개의 핀형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 리드 방열 세라믹 패키지.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 리드의 상부면에 형성된 홈부는 하부면의 돌출면 형성위치의 상부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 리드 방열 세라믹 패키지.
KR10-2002-0029182A 2002-05-27 2002-05-27 리드 방열 세라믹 패키지 KR100461721B1 (ko)

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