KR100495219B1 - Ｉｃ칩 내장형 파워 엠프 모듈 - Google Patents

Ｉｃ칩 내장형 파워 엠프 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR100495219B1
KR100495219B1 KR10-2003-0041521A KR20030041521A KR100495219B1 KR 100495219 B1 KR100495219 B1 KR 100495219B1 KR 20030041521 A KR20030041521 A KR 20030041521A KR 100495219 B1 KR100495219 B1 KR 100495219B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chip
power amplifier
main board
module substrate
module
Prior art date
Application number
KR10-2003-0041521A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050000923A (ko
Inventor
조원창
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR10-2003-0041521A priority Critical patent/KR100495219B1/ko
Publication of KR20050000923A publication Critical patent/KR20050000923A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100495219B1 publication Critical patent/KR100495219B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49171—Fan-out arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

본 발명은 통신기기의 안테나측으로 전송되는 송신신호를 증폭하는 모듈에 있어서, 메인보드; 상기 메인보드의 상부면과 대응하는 하부면에 일정크기의 칩캐비티를 함물형성하고, 상기 칩캐비티의 바닥면에 복수개의 비아홀을 형성한 모듈기판; 상기 모듈기판과 대응하는 일측면을 상기 비아홀에 플립칩 본딩연결하고, 상기 메인보드와 대응하는 타측면을 상기 메인보드의 상부면과 적어도 하나이상의 열전도층을 매개로 하여 접착연결하여 상기 칩캐비티에 내장되는 IC칩; 상기 모듈기판의 상부면에 탑재되는 복수개의 수동소자를 보호하도록 상기 모듈기판의 상부공간을 일정높이로 덮어 몰딩하는 몰드부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의하면, 구동시 고온의 열원을 발생시키는 IC칩과 방열수단인 메인보드사이의 열전달거리를 최소화하여 열원을 메인보드측으로 직접전달하는 방열하는 방식을 갖추어 IC칩의 냉각효율을 높이고, 완제품의 소형화추세에 맞추어 소형화설계가 가능할 뿐만 아니라 외부충격에 대한 IC칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

Description

ＩＣ칩 내장형 파워 엠프 모듈{AN IC CHIP INTERNAL TYPE POWER AMPLIFIER MODULE}
본 발명은 파워엠프모듈에 관한 것으로, 보다 상세히는 구동시 고온의 열원을 발생시키는 IC칩과 방열수단인 메인보드사이의 열전달거리를 최소화하여 열원을 메인보드측으로 직접전달하는 방열하는 방식을 갖추어 IC칩의 냉각효율을 높이고, 완제품의 소형화추세에 맞추어 소형화설계가 가능할 뿐만 아니라 외부충격에 대한 IC칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 IC칩 내장형 파워엠프모듈에 관한 것이다.
일반적으로 파워앰프모듈(Power Amplifier Module : 이하, PAM이라함.)은 무선통신기기의 송신신호를 증폭시키는 것으로 휴대폰의 성능에 커다란 영향을 미치고 있다.
이러한 PAM은 모듈기판위에 능동회로가 집적된 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit : 이하, IC칩이라함.)와 입출력 매칭회로, 기본 바이어스회로 및 수동전자부품들을 집적한후 패캐지화하여 만든 조립체로서, 패키지안에 IC칩만 있는 것이 아니라, 마이크로스트립 라인(Microstrip Line)과 L,C소자등으로 회로가 최적화되어서 단말기의 메인보드에 장착될때 복잡한 매칭과정없이 바로 전원과 약간의 소자만 달면 쓸 수 있도록 구성된다. 이에 따라, 단말기 제작자에게 상당한 편의성을 제공할 수 있고, PAM 자체가 신뢰성 테스트를 거친 것이기 때문에 RF특성면의 부담을 덜 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 PAM의 평면도이고, 도 2는 일반적인 PAM의 단면도로서, 도시한 바와같이, 최종제품인 단말기의 메인보드(200)상에 탑재되는 PAM(100)은 상부면에 인쇄된 패턴회로(111)를 보호하도록 PSR(Photoimageable Solder Resister)(113)이 도포되는 PCB(Printed Circuit Board)형 모듈기판(이하, 모듈기판이라함.)(110)과, 상기 모듈기판(110)상에 Ag페이스트(122)로서 탑재되고, 상기 패턴회로(111)와 금속(Au)소재의 와이어(125)를 매개로 하여 본딩연결되는 IC칩(120)과, 상기 모듈기판(110)상에 탑재되는 복수개의 수동소자(130)로 구성되는 한편, IC칩(120)과 수동소자(130)와 같은 전자부품들이 탑재되는 모듈기판(110)의 상부공간을 외부환경으로부터 보호하도록 에폭시와 같은 수지재로 몰딩처리되는 몰드부(140)로 구성된다.
이러한 구조를 갖는 PAM(100)은 구동특성상 작동시에 모듈내부에 조립된 IC칩(120)에서 약 100 내지 200℃의 고열이 지속적으로 발생되며, 이러한 발열로 인하여 PAM(100)의 출력파워특성, 인접채널전력비(Adjacent Channel Power Ratio ; ACPR)특성이 저하되었다.
따라서, 종래에는 고온발생에 의한 PAM조립체의 전기적인 특성저하를 방지하기 위해서 다층기판으로 이루어진 모듈기판(110)에 관통홀을 뚫고 그 내부에 열전도성 에폭시를 채움으로서, 이를 모듈기판(120)의 상,하부간의 열전달통로로 이용하는 방열방식을 채용하였다.
즉, 상기 모듈기판(120)에는 상기 IC칩(120)의 구동시 발생되는 열원을 하부로 방출할 수 있도록 상기 IC칩(120)과 대응하는 상부면에 복수개의 열방출용 비아홀(115)을 복수개 관통형성하고, 열전도성 에폭시가 충진된 비아홀(115)의 상,하부에는 이를 통한 열방출이 보다 용이하게 이루어지도록 열전도용 상,하부 도금층(114)(116)을 각각 일정두께로 형성한다.
이러한 종래 방열구조에 의해서 상기 IC칩(120)에서 발생된 고열을 방열제어하는 과정은 도 2에 화살표로 도시된 열방출경로와 같이 상기 IC칩(120)의 열원은 1차 열전도층인 Ag페이스트(122)를 거쳐 2차 열전도층인 상부도금층(114)으로 전도된 다음 3차 열전도층인 열방출용 비아홀(115)을 경유하여 4차 열전도층인 하부도금층(116)으로 전도되어 방열되는 한편, 상기 모듈기판(110)과 메인보드사이에서 접지단자역활을 하는 하부도금층(116)까지 방출된 열은 메인보드(200)를 통하여 외부로 방열됨으로서 구동시 고온으로 발열되는 IC칩(120)을 냉각할 수 있는 것이다.
그러나, 이러한 종래 방열구조에서 IC칩(120)의 고열을 메인보드(200)측으로 열방출시켜 냉각하는 통로역활을 하기 위해서 비아홀(115)마다 충진되는 에폭시는 금속분말이 혼합된 수지재로 구성되어 열전도율이 높은 금속소재로 이루어진 Ag페이스트(122), 상,하부도금층(114)(115)에 비하여 낮은 1 내지 5 Ｗ/ｍＫ열전도율을 갖는다. 이로 인하여 실제적으로 열방출을 위한 상기와 같은 열전달과정에서 상기 비아홀(115)을 기준으로 하여 방열하고자 전도유입되는 열량보다 상기 메인보드(200)측으로 전도방출되는 열량이 적는 병목(neck)현상이 발생되어 방열효율을 저하시키는 요인으로 작용한다. 여기서, 상기 Ag페이스트(122)는 1.2 Ｗ/ｍＫ 정도의 열전도율을 갖는다.
또한, 상기 모듈기판(110)의 상부면에는 능동소자인 IC칩(120)과 더불어 복수개의 수동소자(130)들이 높은 밀도로 탑재되어 있기 때문에, 단말기의 소형화 추세에 맞추어 PAM제품을 소형화설계하는데 한계가 발생되었다.
이와 더불어, 상기 IC칩(120)은 외부충격에 약한 와이어본딩방식으로 모듈기판(110)의 상부면에 탑재되어 회로구성을 갖춤으로서 단말기 취급시 발생될 수있는 외부충격에 의해서 본딩연결부위가 탈락될 수 있고, 이로 인하여 출고된 완제품의 품질을 저하시키는 요인되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 구동시 IC칩에서 발생되는 고열을 짧은 열전달거리를 두고 메인보드측으로 직접 방열시켜 방열통로에서의 병목현상에 의한 냉각효율의 저하를 방지하고, IC칩을 모듈기판의 내부공간에 내장하여 완제품의 소형화를 도모하는 한편, 외부충격에 대한 IC칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 IC칩 내장형 파워엠프모듈을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,
통신기기의 안테나측으로 전송되는 송신신호를 증폭하는 모듈에 있어서,
메인보드;
상기 메인보드의 상부면과 대응하는 하부면에 일정크기의 칩캐비티를 함물형성하고, 상기 칩캐비티의 바닥면에 복수개의 비아홀을 형성한 모듈기판;
상기 모듈기판과 대응하는 일측면을 상기 비아홀에 플립칩 본딩연결하고, 상기 메인보드와 대응하는 타측면을 상기 메인보드의 상부면과 적어도 하나이상의 열전도층을 매개로 하여 접착연결하여 상기 칩캐비티에 내장되는 IC칩;
상기 모듈기판의 상부면에 탑재되는 복수개의 수동소자를 보호하도록 상기 모듈기판의 상부공간을 일정높이로 덮어 몰딩하는 몰드부를 포함함을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈을 마련함에 의한다.
바람직하게는 상기 모듈기판은 동일한 크기의 개구부를 갖는 적어도 1개이상의 제 1배선층과, 상기 개구부와 대응하는 상부면에 상기 비아홀이 다수개 관통형성된 제 2배선층으로 이루어진 다층기판으로 구성된다.
보다 바람직하게는 상기 개구부의 내부영역에 상기 비아홀이 위치된다.
바람직하게는 상기 비아홀의 내주면에는 상기 모듈기판의 상부면에 인쇄되는 패턴회로와 전기적으로 연결되는 도전성 전극이 도포된다.
보다 바람직하게는 상기 비아홀의 내부공간은 에폭시수지로 충진되며, 상기 IC칩과 대응하는 비아홀의 단부를 이를 폐쇄하도록 비아패드가 구비된다
바람직하게는 상기 IC칩의 외부측면과 대응하는 칩캐비티의 내부측면에는 금속소재의 도금층으로 이루어진 내벽을 형성한다.
보다 바람직하게는 상기 내벽은 열전도율이 높은 구리소재로 구성된다.
바람직하게는 상기 칩캐비티의 내부공간은 상기 IC칩의 이탈을 방지하도록 에폭시가 채워지는 캐비티몰드부를 형성한다.
바람직하게는 상기 열전도층은 상기 메인보드의 상부면에 하부면이 면접촉하는 메탈플레이트와, 상기 메탈플레이트를 상기 IC칩의 일측면에 접착하는 도전성 접착제로 구성된다.
보다 바람직하게는 상기 메탈플레이트의 하부면은 상기 모듈기판의 하부면과 동일한 수평선상에 위치된다.
보다 바람직하게는 상기 도전성 접착제는 솔더페이스트 또는 Ag페이스트로 구성된다.
보다 바람직하게는 상기 메탈플레이트는 열전도율이 높은 구리소재로 구성된다.
보다 바람직하게는 상기 메탈플레이트는 상기 칩캐비티의 개방구를 밀봉한다.
보다 바람직하게는 상기 메탈플레이트의 외측테두리는 열원을 모듈기판측으로 방열시킬 수 있도록 내벽의 하부단과 면접촉된다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 IC칩내장형 파워엠프모듈을 도시한 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 IC칩 내장형 파워엠프모듈에 채용되는 모듈기판의 분해사시도이다.
본 발명의 파워엠프모듈(1)은 도 3에 도시한 바와같이, 구동시 고열을 발생시키는 발열원을 방열면적인 넓은 방열수단에 직접 면접촉시키도록 기판내부에 수용하여 이들간의 열전도 병목현상을 근본적으로 제거하고, 방열되는 열전달거리를 단축할 수 있는 것으로서, 이러한 파워엠프모듈(1)은 주방열수단인 메인보드(2), 보조방열수단인 모듈기판(10), 발열원인 IC칩(20) 및 몰드부(30)로 구성된다.
즉, 최종제품인 단말기의 내부에 구비되는 메인보드(2)는 소정의 패턴회로(2a)가 인쇄된 상부면에 상기 모듈기판(10)의 외부단자(19)가 접합되고, 상기 IC칩(20)에서 발생되는 고열에 대한 대부분의 방열이 이루어지도록 가장 넓은 면적을 갖는 주방열수단이다.
그리고, 상기 메인보드(2)상에 탑재되어 부분적인 방열이 이루어지는 모듈기판(10)은 상기 메인보드(2)의 상부면과 대응하는 하부면에 일정크기의 칩캐비티(10a)를 함물형성하고, 상기 칩캐비티(10a)의 바닥면에는 복수개의 비아홀(14)이 관통형성되어 있다.
이러한 모듈기판(10)은 도 4에 도시한 바와같이, 동일한 크기의 개구부(11a)(12a)를 갖는 적어도 1개이상의 제 1배선층(11)(12)과, 상기 개구부(11a)(12a)와 대응하는 상부면에 상기 비아홀(14)이 다수개 관통형성된 제 2배선층(13)을 상하로 적층하여 이루어진 다층기판으로 구성된다.
여기서, 상기 비아홀(14)은 상기 칩캐비티(10a)에 배치되도록 상하적층시 상기 칩캐비티(10a)를 형성하는 개구부(11a)(12a)의 내부영역에 위치되도록 관통형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 비아홀(14)은 상기 모듈기판(10)의 상부면에 인쇄되는 패턴회로(15)의 전기적으로 연결되도록 내부면에 도전성 전극(14a)이 도포되며, 상기 패턴회로(15)는 상기 모듈기판(10)의 상부면에 탑재되는 복수개의 수동소자(29)와 연결된다.
여기서, 상기 도전성전극(14a)이 내주면에 도포되는 비아홀(14)의 내부공간은 에폭시수지와 같은 충진재로서 충진하며, 상기 IC칩(20)과 서로 대응되는 비아홀(14)는 이를 폐쇄하도록 비아패드(14b)가 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 싱기 IC칩(20)은 상기 모듈기판(10)과 대응하는 일측면에 형성된 복수개의 전극패드(24)를 형성하고, 상기 전극패드(24)의 상부면마다 금속범프(24a)를 올려놓은 상태에서 이를 상기 비아홀(14)의 일단부에 형성된 비아패드(14b)와 대응시켜 서로 연결하는 플립칩 본딩방식으로 연결되고, 상기 메인보드(2)와 서로 대응하는 타측면은 상기 메인보드(2)의 상부면과 적어도 하나이상의 열전도층(21)을 매개로 하여 접착연결하여 상기 칩캐비티(10a)에 내장되어 구동시 100 내지 180℃ 의 고온의 열원을 발생시키는 발열원이다.
여기서, 상기 IC칩(20)의 상부면에 형성되는 단자부인 복수개의 전극패드(24)는 금속범프(24a)를 매개로 하여 상기 도전성 전극(14a)이 내주면에 도포된 비아홀(14)의 하부단에 형성된 비아패드(14b)와 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 상기 IC칩(20)은 상기 비아홀(14), 패턴회로(15)를 매개로 하여 수동소자(29)들과 전기적으로 상호 연결될 수 있는 것이다.
또한, 상기 칩캐비티(10a)에 내장된 IC칩(29)의 외부측면과 서로 대응하는 칩캐비티(10a)의 내부측면에는 금속소재로서 70 내지 250㎛정도의 두께를 갖는 도금층으로 내벽(25)을 형성하며, 상기 내벽(25)은 380 내지 400Ｗ/ｍＫ의 높은 열전도율을 갖는 구리소재로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 경우, 상기 IC칩에서 발생된 열원은 상기 칩캐비티(10a)의 내부측면에 도금되는 구리소재의 내벽(25)에 의해서 상기 모듈기판(10)측으로도 열원을 방열시킬 수 있는 것이다.
그리고, 상기 IC칩(20)이 수용되어 플립칩 본딩되는 칩캐비티(10a)의 내부공간은 상기 본딩연결된 IC칩(20)의 이탈을 방지할 수 있도록 바닥공간및 측면을 언더필(under fill)방식인 사이드필(side fill)방식으로 에폭시를 이용하여 몰딩하여 캐비티몰드부(26)를 형성한다.
또한, 상기 IC칩(20)과 메인보드(2)사이에 배치되어 열원이 통과하는 통로역활을 하는 열전도층(21)은 상기 메인보드(2)의 상부면에 하부면이 직접적으로 면접촉하는 메탈플레이트(22)와, 상기 칩캐비티(10a)의 개방구를 밀봉하도록 메탈플레이트(22)를 상기 IC칩(20)의 일측면에 접착하는 도전성 접착제(23)로 구성된다.
여기서, 상기 메탈플레이트(22)는 상기 내벽(25)과 마찬가지로 열전도성이 높은 구리와 같은 금속소재로 구성되고, 그 하부면은 상기 모듈기판(10)의 상부면과 하부면과 동일한 수평선상에 위치되어 상기 메인보드(2)의 상부면에 부착된다.
그리고, 상기 도전성 접착제(23)는 솔더페이스트 또는 Ag페이스트중 어느 하나를 선택하여 사용한다.
또한, 상기 메탈플레이트(22)의 외측테두리는 상기 메인보드(2)측으로 열전되는 열원중 일부를 상기 내벽(25)을 형성한 모듈기판(25)측으로 방열시킬 수 있도록 상기 내벽(25)의 하부단과 면접촉되어도 좋다.
한편, 상기 몰드부(30)는 상기 모듈기판(10)의 상부면에 탑재되는 복수개의 수동소자를 보호하도록 상기 모듈기판(10)의 상부공간을 일정높이로 덮어 몰딩하는 마감재이다.
이러한 구성을 갖는 PAM을 제조하기 위해서는 먼저 능동소자인 IC칩(20)가 내장되는 모듈기판(10)을 제조해야 하는바, 도 5(a)에 도시한 바와같이, 상부면 중앙에 동일한 크기로 개구부(11a)(12a)를 관통형성한 적어도 하나이상의 제 1배선층(11)(12)을 상하 적층하고, 그 하부측에는 상기 개구부(11a)(12a)와 대응하는 영역에 복수개의 비아홀(14)을 관통형성한 제 2배선층(13)을 일체로 접합함으로서, 상기 개구부(11a)(12a)에 의해서 일정크기의 내부공간인 칩캐비티(10a)를 갖는 다층형 모듈기판(10)을 제조한다.
그리고, 상기 비아홀(14)의 내주면에는 상기 모듈기판(10)의 일측면에 인쇄된 패턴회로(15)와 전기적으로 연결되는 도전성 전극(14a)이 도포되어 있으며, 양단은 패턴회로(15)및 비아패드(14a)에 의해서 막혀져 있으며, 메인보드(2)와 대응하는 타측면에는 외부단자(19)및 접지단자층(18)이 형성되어진다.
또한, 능동소자인 IC칩(20)을 본딩연결하는 작업은 도 5(b)에 도시한 바와같이, 상기 칩캐비티(10a)의 개방구가 상부로 노출되도록 모듈기판(10)을 배치하고, 상기 IC칩(20)의 상부면에 형성된 전극패드(24)마다 금속범프(24a)를 형성하고, 상기 금속범프(24a)는 상기 칩캐비티(10a)에 형성된 비아홀(14)의 비아패드(14a)와 대응시켜 1차 접착한다. 이러한 상태에서, 상기 IC칩(20)을 일정세기의 가압력으로서 직하부로 가압하면서 일정온도의 열원과 초음파로서 상기 금속범프(24a)를 경화시킴으로서 상기 칩캐비티(10a)에 바닥면에 IC칩(20)을 전기적으로 접속하는 플립칩본딩방식으로 내장한다.
여기서, 상기 IC칩(20)이 모듈기판(10)의 칩캐비티(10a)에 내장되는 구조를 갖춤으로서 수동소자(29)가 구비되는 모듈기판(10)의 실장면에서 제외된 IC칩(20)의 부피만큼의 여유공간을 확보할 수 있기 때문에 PAM제품의 소형화설계가 가능해지는 것이다.
연속하여, 상기 칩캐비티(10a)내에 IC칩(20)이 본딩연결되면, 도 5(c)에 도시한 바와같이, 상기 IC칩(20)을 확고히 고정할 수 있도록 상기 칩캐비티(10a)의 바닥공간및 측면을 에폭시로서 몰딩하여 캐비티몰드부(26)를 형성한다.
여기서, 상기 칩캐비티(10a)의 내부측면에는 발열원인 IC칩(20)으로부터 발생되는 고열을 모듈기판(10)측으로 전도하면서 상기 칩캐비티(10a)의 내측면을 확고히 보강할 수 있도록 380 내지 400Ｗ/ｍＫ의 높은 열전도율을 갖는 구리재질의 금속소재로서 70 내지 170㎛정도의 두께를 갖는 도금층의 내벽(25)을 형성하며, 이러한 내벽(25)의 도금층 형성작업은 상기 칩캐비티(10a)내에 IC칩(20)을 플립칩본딩하기전에 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 도 5(d)에 도시한 바와같이, 상기 칩캐비티(10a)에서의 몰딩작업이 종료되면, 상부로 노출된 IC칩(20)의 일측면에 도포되는 솔더페이스트 또는 Ag페이스트와 같은 도전성 접착제(23)를 매개로 하여 열전도율이 높은 소재로 이루어진 메탈플레이트(22)를 접착한다.
이때, 상기 메탈플레이트(22)는 메인보드(2)상에 모듈기판(10)을 실장할때 높이차이에 의한 불량이 발생되지 않도록 상부면이 상기 모듈기판(10)의 실장면과 동일한 수평선상에 위치되어야 하며, 상기 개구부(11a)(12a)와 동일한 형상인 메탈플레이트(22)에 의해서 상기 칩캐비티(10a)는 개방구를 밀폐시켜 밀봉처리되는 것이다.
연속하여, 상기 모듈기판(10)의 칩캐비티(10a)내 IC칩(20)이 플립칩본딩연결되고, 열전도층(21)에 의해서 밀봉된 상태에서, 도 5(e)에 도시한 바와같이, 상기모듈기판(10)을 180° 전환시키면, 하부에 배치되는 메인보드(2)와의 실장작업이 용이하도록 접지단자(18)및 외부단자(19)는 하부로 향하고, 상부에 설치되는 수동소자(29)의 실장작업이 용이하도록 패턴회로(15)는 상부로 향하게 된다.
따라서, 상기 모듈기판(10)의 상부면에 형성된 패턴회로(15)에 맞추어 복수개의 수동소자(29)를 실장하면, 상기 패턴회로(15)는 비아홀(14)의 도전성 전극(14a), 금속범프(24a), 전극패드(24)를 통하여 IC칩(20)과 전기적으로 연결되는 것이다.
그리고, 도 5(f)에 도시한 바와같이, 상기 모듈기판(10)의 상부공간은 에폭시로서 몰딩되는 몰드부(30)에 의해서 덮여짐으로서 상기 모듈기판(10)의 상부면에 탑재된 수동소자(29)들 덮어 보호하게 된다.
상기와 같이 칩캐비티(10a)내에 IC칩(20)이 내장되어 밀봉되고, 상부면에 실장된 수동소자(29)를 보호하도록 몰드부(30)가 상부공간에 몰딩처리된 모듈기판(10)을 도 5(g)에 도시한 바와같이, 메인보드(2)의 직상부에 배치한 상태에서 그 하부면에 형성된 외부단자(19)를 상기 메인보드92)의 상부면에 형성된 패턴회로(2a)와 서로 대응시켜 이들을 서로 접합시킴으로서 상기 모듈기판(10)은 메인보드(2)의 상부면에 실장된다.
이때, 상기 IC칩(10)의 하부면에 상부면이 밀착되는 메탈플레이트(22)를 포함하는 열전도층(21)의 하부면은 구동시 발생되는 고온의 열원을 방열수단인 상기 메인보드(2)측으로 고르게 방열시킬수 있도록 상기 메인보드(2)의 상부면에 면접촉된다.
따라서, 상기한 구성을 갖는 PAM(1)의 구동시 상기 IC칩에서 발생되는 고온의 열원은 제 1,2전도층인 도전성접착제(23)와 메탈플레이트(22)를 거쳐 메인보드(2)의 상부면으로 방열되는 것이다. 이때, 상기 모듈기판(10)의 칩캐비티(10a)에 내장된 IC칩(20)과 메인보드(2)간의 열전달거리가 종래 IC칩(120)을 모듈기판(110)의 상부면에 와이어본딩연결한 종래구조에서의 약 560㎛ 보다 현저히 짧은 100㎛로 단축되기 때문에 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 IC칩(20)의 열원은 짧은 열전달거리를 갖도록 상기 메인보드(2)의 상부면에 직접적으로 밀착되는 열전도층(21)을 통하여 이루어지기도 하지만, 칩캐비티(10a)의 내측면에 도금되는 내벽(25)을 통하여 모듈기판(10)측으로도 이루어지면서 분산됨으로서, 열원의 열전달효율을 가일층 향상시켜 IC칩(10)의 냉각효율성을 향상시킬 수 있는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 메인보드의 실장면과 대응하는 모듈기판의 하부면에 칩캐비티를 형성하고, 이에 발열원인 IC칩을 플립본딩방식으로 연결한 다음, 열전도율이 우수한 금속소재로 이루어진 열전도층을 매개로 하여 IC칩을 방열수단인 메인보드상에 직접적으로 접착함으로서, 발열원인 IC칩과 발열수단인 메인보드사이에서의 열전달거리가 종래에 비하여 현저히 단축됨과 동시에 종래와 같은 병목현상을 제거할 수 있기 때문에, RF특성유지를 위한 모듈기판의 적층구조에 전혀 영향을 미치지 않으면서 구동시 발생되는 IC칩의 열원을 메인보드측으로 짧은 시간내에 직접적으로 열전달시켜 방열효율을 높일수 있다.
이로 인하여, IC칩의 냉각효율이 높아짐으로서 고온의 환경에서 PAM제품의 출력파워특성, ACPR특성이 향상되고, 온도변화에 대한 게인변화값을 줄여 이를 채용한 단말기완제품의 품질신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 모듈기판의 내부공간내에 IC칩을 내장하는 구조에 의해서, 모듈기판의 실장면에서 제외되는 IC칩의 부피만큼의 여유공간을 확보하여 PAM제품의 소형화설계가 가능해져 이를 채용하는 단말기완제품의 소형화 추세에 맞추어 완제품의 전체부피를 10 내지 15% 정도 줄일수 있는 것이다.
그리고, 모듈기판에 IC칩이 외부충격에 대한 내구성이 강한 플립칩본딩방식으로 연결되는 구조에 의해서 외부충격시 접접부에서의 균열을 최대한 억제하여 완제품의 품질신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 메인보드상에 PAM이 조립된 상태를 도시한 평면도이다.
도 2는 메인보드상에 PAM이 조립된 상태를 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 IC칩 내장형 파워엠프모듈을 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 IC칩 내장형 파워엠프모듈에 채용되는 모듈기판의 분해사시도이다.
도 5(a)(b)(c)(d)는 본 발명에 따른 IC칩 내장형 파워엠프모듈을 제조하는 공정흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2 ....... 메인보드 10 ...... 모듈기판
10a ..... 칩캐비티 11,12,13 ... 제 1,2배선층
14 ...... 비아홀 15 ...... 패턴회로
20 ...... IC칩 21 ...... 열전도층
22 ...... 메탈플레이트 23 ...... 도전성 접착제
24 ...... 전극패드 24a ..... 금속범프
25 ...... 내벽 26 ...... 캐비티몰드부
30 ...... 몰드부 125 ..... 와이어

Claims (14)

  1. 통신기기의 안테나측으로 전송되는 송신신호를 증폭하는 모듈에 있어서,
    메인보드;
    상기 메인보드의 상부면과 대응하는 하부면에 일정크기의 칩캐비티를 함물형성하고, 상기 칩캐비티의 바닥면에 복수개의 비아홀을 형성한 모듈기판;
    상기 모듈기판과 대응하는 일측면을 상기 비아홀에 플립칩 본딩연결하고, 상기 메인보드와 대응하는 타측면을 상기 메인보드의 상부면과 적어도 하나이상의 열전도층을 매개로 하여 접착연결하여 상기 칩캐비티에 내장되는 IC칩;
    상기 모듈기판의 상부면에 탑재되는 복수개의 수동소자를 보호하도록 상기 모듈기판의 상부공간을 일정높이로 덮어 몰딩하는 몰드부를 포함함을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모듈기판은 동일한 크기의 개구부를 갖는 적어도 1개이상의 제 1배선층과, 상기 개구부와 대응하는 상부면에 상기 비아홀이 다수개 관통형성된 제 2배선층으로 이루어진 다층기판으로 구성됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 개구부의 내부영역에 상기 비아홀이 위치됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 비아홀의 내주면에는 상기 모듈기판의 상부면에 인쇄되는 패턴회로와 전기적으로 연결되는 도전성 전극이 도포됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비아홀의 내부공간은 에폭시수지로 충진되며, 상기 IC칩과 대응하는 비아홀의 단부를 이를 폐쇄하도록 비아패드가 구비됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 IC칩의 외부측면과 대응하는 칩캐비티의 내부측면에는 금속소재의 도금층으로 이루어진 내벽을 형성함을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 내벽은 열전도율이 높은 구리소재로 구성됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 칩캐비티의 내부공간은 상기 IC칩의 이탈을 방지하도록 에폭시가 채워지는 캐비티몰드부를 형성함을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 열전도층은 상기 메인보드의 상부면에 하부면이 면접촉하는 메탈플레이트와, 상기 메탈플레이트를 상기 IC칩의 일측면에 접착하는 도전성 접착제로 구성됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 메탈플레이트의 하부면은 상기 모듈기판의 하부면과 동일한 수평선상에 위치됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 도전성 접착제는 솔더페이스트 또는 Ag페이스트로 구성됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 메탈플레이트는 열전도율이 높은 구리소재로 구성됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 메탈플레이트는 상기 칩캐비티의 개방구를 밀봉함을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 메탈플레이트의 외측테두리는 열원을 모듈기판측으로 방열시킬 수 있도록 내벽의 하부단과 면접촉됨을 특징으로 하는 IC칩 내장형 파워엠프모듈.
KR10-2003-0041521A 2003-06-25 2003-06-25 Ｉｃ칩 내장형 파워 엠프 모듈 KR100495219B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0041521A KR100495219B1 (ko) 2003-06-25 2003-06-25 Ｉｃ칩 내장형 파워 엠프 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0041521A KR100495219B1 (ko) 2003-06-25 2003-06-25 Ｉｃ칩 내장형 파워 엠프 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050000923A KR20050000923A (ko) 2005-01-06
KR100495219B1 true KR100495219B1 (ko) 2005-06-14

Family

ID=37216793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0041521A KR100495219B1 (ko) 2003-06-25 2003-06-25 Ｉｃ칩 내장형 파워 엠프 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100495219B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963199B1 (ko) 2008-06-11 2010-06-14 전자부품연구원 능동 소자 칩 내장형 기판 및 그의 제조 방법
WO2011002794A2 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Conexant Systems, Inc. Systems and methods of improved heat dissipation with variable pitch grid array packaging
KR101417881B1 (ko) 2006-12-19 2014-07-09 신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤 전자 부품 내장 기판

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10665377B2 (en) 2014-05-05 2020-05-26 3D Glass Solutions, Inc. 2D and 3D inductors antenna and transformers fabricating photoactive substrates
US11171628B2 (en) 2017-07-04 2021-11-09 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Acoustic resonator and method for manufacturing the same
KR102473421B1 (ko) 2017-07-04 2022-12-05 삼성전기주식회사 음향 공진기 및 그 제조 방법
US11437563B2 (en) 2017-07-17 2022-09-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Acoustic wave device and method of manufacturing the same
KR102449356B1 (ko) 2017-07-17 2022-10-04 삼성전기주식회사 음향파 디바이스 및 그 제조방법
KR20190018812A (ko) 2017-08-16 2019-02-26 삼성전기주식회사 반도체 패키지와 이를 구비하는 전자 기기
KR20190050155A (ko) 2017-11-02 2019-05-10 삼성전기주식회사 반도체 패키지와 그 제조 방법
US10854946B2 (en) 2017-12-15 2020-12-01 3D Glass Solutions, Inc. Coupled transmission line resonate RF filter
AU2018399638B2 (en) 2018-01-04 2021-09-02 3D Glass Solutions, Inc. Impedance matching conductive structure for high efficiency RF circuits
WO2020139951A1 (en) 2018-12-28 2020-07-02 3D Glass Solutions, Inc. Heterogenous integration for rf, microwave and mm wave systems in photoactive glass substrates
EP3935687B1 (en) 2019-04-05 2023-12-13 3D Glass Solutions, Inc. Glass based empty substrate integrated waveguide devices
KR20220164800A (ko) 2020-04-17 2022-12-13 3디 글래스 솔루션즈 인코포레이티드 광대역 인덕터

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101417881B1 (ko) 2006-12-19 2014-07-09 신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤 전자 부품 내장 기판
KR100963199B1 (ko) 2008-06-11 2010-06-14 전자부품연구원 능동 소자 칩 내장형 기판 및 그의 제조 방법
WO2011002794A2 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Conexant Systems, Inc. Systems and methods of improved heat dissipation with variable pitch grid array packaging
WO2011002794A3 (en) * 2009-07-02 2011-03-31 Conexant Systems, Inc. Systems and methods of improved heat dissipation with variable pitch grid array packaging

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050000923A (ko) 2005-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6163456A (en) Hybrid module and methods for manufacturing and mounting thereof
TWI235469B (en) Thermally enhanced semiconductor package with EMI shielding
EP1351301B1 (en) Semiconductor built-in millimeter-wave band module
US7105931B2 (en) Electronic package and method
US7372151B1 (en) Ball grid array package and process for manufacturing same
US5583378A (en) Ball grid array integrated circuit package with thermal conductor
US7575955B2 (en) Method for making electronic packages
KR100495219B1 (ko) Ｉｃ칩 내장형 파워 엠프 모듈
US7157789B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US20070053167A1 (en) Electronic circuit module and manufacturing method thereof
KR20190018812A (ko) 반도체 패키지와 이를 구비하는 전자 기기
JPH0846085A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH0964099A (ja) 半導体装置及びその実装構造
US20070205495A1 (en) Electronic Component With Stacked Semiconductor Chips And Heat Dissipating Means
JP2002343928A (ja) 半導体装置
CN110767614A (zh) 封装结构和电子装置
JP2019071412A (ja) チップパッケージ
JP2000294723A (ja) 積層型半導体装置およびその製造方法
US8031484B2 (en) IC packages with internal heat dissipation structures
CN212209463U (zh) 封装结构和电子装置
JP3944898B2 (ja) 半導体装置
KR20030045950A (ko) 방열판을 구비한 멀티 칩 패키지
KR20150076816A (ko) 전자 부품 모듈
JP2004071597A (ja) 半導体モジュール
CN113964093A (zh) 封装结构及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130403

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140325

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee