KR101349504B1 - 고주파 모듈과 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈은, 다수의 칩 부품이 동작 특성별로 구분하여 탑재된 모듈 기판; 상기 모듈 기판의 상면에 하나 이상이 형성되어, 상기 칩 부품의 동작 특성별 영역을 서로 분리시켜 주는 그라운드 랜드; 상기 모듈 기판의 상면에 상기 칩 부품을 보호하기 위해 일정 높이로 형성되며, 상기 그라운드 랜드에 부분 연통되는 하나 이상의 차폐 홈을 갖는 몰드 부재; 상기 몰드 부재의 표면 및 차폐 홈으로 형성되어, 상기 차폐 홈을 통해 그라운드 랜드에 전기적으로 접지되는 도금층을 포함한다.
고주파 모듈, 차폐, 칩 부품

Description

고주파 모듈과 그 제조방법{HIGH-FREQUENCY MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 종래 고주파 모듈을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈의 평면도.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈 제조 과정을 나타낸 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 고주파 모듈 110 : 모듈기판
120 : 수신 칩 부품 영역 122 : 송신 칩 부품 영역
125 : 신호 분리부품 영역 130 : 몰드부재
131,132 : 차폐 홈 113 : 그라운드 랜드
140 : 도금층
본 발명은 고주파 모듈과 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰 등의 이동통신단 말기, 각종 미디어용 단말기(예: MP3 기기)에 대한 다기능화 및 소형화 추세에 따라서, 단말기에 내장되는 각종 부품이 소형화 추세로 개발되고 있다. 또한 소형화를 위해 RF(Radio Frequency) 소자, IC 칩 등의 부품을 하나의 패키지로 구현하는 모듈(이하 고주파 모듈이라 함)화가 시도되고 있다.
상기 고주파 모듈은 하나 이상의 통신 방식(예: PCS, CDMA)이 채용된 단말기 상에 사용되는 전파 신호를 제어하는 송수신장치로서, 여러 가지 전자 부품이 하나의 기판상에 탑재되어 그 집적 공간이 최소화된 복합 부품을 의미한다.
도 1은 종래 고주파 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 모듈기판(10)상에는 송신용 칩 부품(22)과 수신용 칩 부품(20)이 하나 이상 탑재되며, 탑재되는 칩 부품(20,22)은 와이어(24)를 이용한 와이어 본딩 방식 또는 표면실장기술(SMT)로 탑재될 수 있다.
하나의 모듈기판(10)상에 탑재되는 송신용 칩 부품(22)과 수신용 칩 부품(20) 간에는 소정의 간격(G)만큼 이격되어 있는 데, 이는 각 칩 부품이 열적으로 또는 전기적으로 간섭을 일으키게 되므로 상호 분리하여 배치하게 된다.
그리고 상기 칩 부품(20,22)을 보호하기 위해 몰드부재(30)가 일정 높이로 몰딩되며, 상기 몰드부재(30)의 표면에 도금층(40)이 형성된다. 이때 상기 도금층(40)은 모듈 단위로 부분 커팅된 후 기판 에지 부분의 그라운드 패턴(14)에 전기적으로 연결되어, 외부의 유해 전자파로부터 내부 칩 부품을 보호하게 된다.
그러나, 송신용 칩 부품(22)과 수신용 칩 부품(20) 영역이 서로 일정 거리 이상 이격됨에 따라 고주파 모듈의 초소형화, 초박형화에 어려움이 있다. 또한 도 금층이 기판 에지의 그라운드 패턴에 접지되어 있어서, 외부 전자파에 대해서만 차폐를 수행하고 내부 전자파의 차폐는 어려워, 칩 부품에 악 영향을 주는 문제가 있다.
본 발명은 고주파 모듈과 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 기판상의 칩 부품을 동작 특성별로 분리하기 위한 그라운드 랜드를 하나 이상 형성시킨 후, 몰딩 완료 후 상기 그라운드 랜드까지 연통되는 홈을 형성하여 도금층이 전기적으로 접지될 수 있도록 한 고주파 모듈 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 고주파 모듈은, 다수의 칩 부품이 동작 특성별로 구분하여 탑재된 모듈기판; 상기 모듈기판의 상면에 하나 이상이 형성되어, 상기 칩 부품의 동작 특성별 영역을 서로 분리시켜 주는 그라운드 랜드; 상기 모듈기판의 상면에 상기 칩 부품을 보호하기 위해 일정 높이로 형성되며, 상기 그라운드 랜드에 부분 연통되는 하나 이상의 차폐 홈을 갖는 몰드부재; 상기 몰드부재의 표면 및 차폐 홈으로 형성되어, 상기 차폐 홈을 통해 그라운드 랜드에 전기적으로 접지되는 도금층을 포함한다.
그리고, 본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈 제조방법은 모듈기판에 다수의 칩 부품을 동작 특성별로 구분하여 탑재하는 단계; 상기 칩 부품의 동작 특성별로 구분된 경계를 따라 하나 이상의 그라운드 랜드를 형성하는 단계; 상기 모듈기판 위에 칩 부품의 보호를 위해 일정 높이로 형성되는 몰드부재; 상기 몰드부재의 표면에서 상기 그라운드 랜드와 부분적으로 홈 형태로 연통된 차폐 홈을 형성시키는 단계; 상기 몰드부재의 표면에 도금층을 형성하여, 상기 도금층이 차폐 홈을 통해 그라운드 랜드에 전기적으로 연결되는 단계를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 모듈에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 고주파 모듈(100)은 모듈기판(110), 칩 부품(115,117,121), 몰드부재(130), 도금층(도 3의 140)을 포함한다.
상기 모듈기판(110)은 HTCC(High temperature cofired ceramic) 혹은 LTCC(Low temperature co-fired ceramic)와 같은 세라믹 기판이나 PCB 기판 등을 포함한다. 이러한 모듈기판(110) 상에는 사전에 설계된 배선 패턴이 상면에 형성되고, 다수의 칩 부품(115,117,121)이 탑재된다.
본 발명의 모듈기판(110)은 RF 신호를 송/수신하는 모듈로서, 다수의 칩 부품(115,117,121)을 동작 특성별로 영역(120,122,125)을 나누어 탑재하게 된다. 이는 서로 다른 동작 특성에 따라 상호 간섭을 최소화시켜 주기 위한 것으로서, 예컨대, 수신 칩 부품 영역(120), 송신 칩 부품 영역(122), 신호 분리부품 영역(125)으로 나눌 수 있다.
상기 수신 칩 부품 영역(120)은 저잡음 증폭기(LNA), 수신 필터(Rx SAW 필터), 주파수 혼합기, 복조기, 리시버(115) 등으로 칩 부품으로 이루어질 수 있으며, 송신 칩 부품은 변조기, 위송동기루프, 전력 및 이득 증폭기, 수신 필터(SAW 필터), 트랜스미터(117) 등의 칩 부품을 포함한다. 또한 상기 신호 분리부품 영역(125)은 하나 이상의 듀플렉서(121) 등의 칩 부품을 포함한다. 또한 모듈 내부에 베이스 밴드부가 특정 영역에 포함될 수도 있으며, 각 영역에는 동작에 필요한 능동소자, 수동 소자 등이 탑재될 수도 있다.
상기 모듈기판(110)의 상면에는 내부 부품 간에 발생되는 유해 전자파 차단을 위해 하나 이상의 그라운드 랜드(113)가 형성된다. 상기 그라운드 랜드(113)는 모듈기판(110) 상에 형성되는 배선 패턴으로서, 비아 홀(Via hole)을 통해 바텀층의 그라운드 단자에 전기적으로 연결된다.
이러한 그라운드 랜드(113)에 의해 송신 칩 부품 영역(122)과 수신 칩 부품 영역(120)이 격리되고, 수신 칩 부품 영역(120)과 신호 분리부품 영역(125)이 격리되고, 또 신호 분리부품 영역(125)과 송신 칩 부품 영역(120) 간이 서로 격리되는 구조가 된다.
이러한 모듈기판(110) 위에 칩 부품의 보호를 위해 일정높이로 몰드부재(130)가 몰딩된다. 여기서, 상기 몰드부재(130)는 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리페닐렌옥사이드(Poly Phenylene Oxide), 에폭시 시트 몰딩(ESM), 실리콘 등 중에서 하나로 구현될 수 있다. 이러한 몰드부재(130)는 모듈기판(110) 상에 칩 부품(115,117,125)의 두께 이상 또는 와이어가 있는 경우 와이어 높이 이상으로 몰딩될 수 있다.
상기 몰드부재(130)의 표면에는 상기 그라운드 랜드(113)에 따라 하나 이상의 차폐 홈(131,133)이 그라운드 랜드(113)의 표면까지 형성된다. 여기서 차폐 홈(131,133)은 레이저 또는 드릴을 이용하여 형성되는 것으로서, 소정 간격을 갖는 원 형태의 홈(131), 다각형으로 이루어질 수 있으며, 원 형태의 홈을 연속하여 형성함으로써 직사각형 바 형태의 홈(132)과 같이 다양한 형태로 형성시켜 줄 수도 있다. 이때 차폐 홈(131,132)은 그라운드 랜드(113) 상에 형성될 수 있도록 하여, 기판 상면의 배선 패턴에 영향을 주지 않도록 해 준다.
그리고 상기 몰드부재(130)의 표면에 도금층이 형성되는 데, 상기 도금층은 전자 차폐용 표면 도금층으로서, 상기 몰드부재(130)의 표면 및 모듈기판(110)의 외측 표면에 형성된다. 이때 상기 도금층이 몰드부재 표면에 형성된 차폐 홈(131,132)을 따라 그라운드 랜드(113)에 전기적으로 연결되어, 도금층의 접지가 이루어진다. 이에 따라 각 영역별 칩 부품 간에는 도금층의 내부 접지로 인해 내부 부품 보호와 함께, 상호 간의 전기적인 영향을 차단해 줄 수 있다. 또한 칩 부품에서 발생되는 유해 전자파 또는 외부에서 유입되는 유해 전자파를 차단하게 된다.
도 3의 (a)~(d)는 본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)는 모듈기판(110) 상에 다수의 칩 부품(113)이 탑재된다. 상기 모듈기판(110)상에는 배선 패턴(111)이 형성되고, 그 배선 패턴을 이용하여 하나 이 상의 칩 부품(115,116)(117,118)이 동작 특성별 영역(120,122)으로 구분되어 탑재된다. 즉, 도 2와 같이 수신 칩 부품 영역(120), 송신 칩 부품 영역(122), 신호 분리부품 영역(125)별로 탑재될 수 있으며, 설명의 편의를 위해 두 개의 동작 특성 영역(120,122)으로 나누어 설명하기로 한다.
상기 칩 부품 중에서 리시버(115), 트랜스미터(117)와 같은 칩 부품은 접착제로 접착된 후 와이어(119)로 본딩 패드에 본딩되며, 수동 소자(116,118)와 같은 부품은 솔더를 이용하여 표면실장기술로 본딩되는 과정을 거쳐, 전체 영역에 칩 부품이 탑재된다.
상기 모듈기판(110) 상면에는 상기 동작 특성의 경계에 그라운드 랜드(113)가 형성되고, 모듈기판 외측에 하나 이상의 그라운드 패턴(114)이 형성된다. 이러한 그라운드 랜드 및 패턴(113,114)은 비아 홀(109)을 통해 바텀층의 그라운드 단자에 전기적으로 연결된다.
도 3의 (b)는 몰드부재(130)를 이용한 몰딩 공정이다. 상기 몰드부재(130)는 모듈기판(110)상에서 칩 부품의 높이 이상 또는 와이어 높이 이상까지 몰딩되어, 칩 부품(115~118)을 보호하게 된다.
상기 몰드부재(130)를 형성하는 방법으로는 EMC를 이용한 트랜스퍼 몰딩(Transfer molding), 에폭시 시트를 열 압착하여 몰딩하는 방법, 액상 형태의 몰딩 재료를 토출하여 열 처리하는 방법, 주입 성형하는 방법 등이 모두 이용될 수 있다. 여기서 트랜스퍼 몰딩 방식을 사용하는 경우 칩 부품 영역 또는 모듈기판 전체에 대해 형성될 수 있다.
도 3의 (c)는 몰드부재(130)의 표면에 그라운드 랜드(113)까지 연통되는 차폐 홈(131)을 형성하는 구조이다. 상기 차폐 홈(131)은 레이저 또는 드릴을 이용하여 일정 간격으로 그라운드 랜드(113)를 따라 형성하거나, 간격 없이 연속적으로 그라운드 랜드를 따라 직사각형 막대 바 형태로 형성해 주어, 기판 표면의 그라운드 랜드(113)와 연통된다.
이때 모듈 단위로 하프 커팅을 수행한 후, 도 3의 (d)와 같이 도금층(140)을 형성해 준다. 도 3의 (d)는 도금층 형성 공정이다. 상기 도금층(140)은 모듈기판(110) 위에 노출된 기판 외측 표면 및 몰드부재(130)의 표면에 형성된다. 여기서, 도금층(140)은 스퍼터링(sputtering) 방식, 증착(evaporating)하는 방식, 전해 또는 무 전해 도금 등을 선택적으로 이용할 수 있다.
또한 상기 도금층(140)은 몰드부재(130)와의 접합성, 도금체의 견고성을 고려하여 한 층 이상의 금속층으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 몰드부재(130)의 표면부터 Cu, Ti, Ni, Au 등과 도전성을 갖는 재료 중에서 어느 하나의 재료 또는 이들의 혼합된 재료를 이용하여 한 층 이상으로 적층할 수 있다.
이때 몰드부재(130)의 표면에 형성되는 도금층(140)은 차폐 홈(131)을 따라 그라운드 랜드(113)에 전기적으로 연결됨으로써, 도금층(140)의 전기적인 접지가 이루어져, 내부 칩 부품 영역(120,122) 사이를 전기적으로 차폐시켜 줄 수 있어, EMI/EMC 현상을 차단하게 된다.
또한 상기 도금층(140)은 몰드부재(130)의 외측면을 따라 형성되어, 기판 외측에 형성된 그라운드 패턴(114)에 전기적으로 연결됨으로써, 모듈 외측에 대해서 도 전기적인 차폐를 수행하게 된다.
이후, 모듈 단위로 풀 커팅을 수행하게 됨으로써, 하나의 고주파 모듈이 완성되다.
이러한 본 발명은 동작 특성에 따라 구분되는 경계에 그라운드 랜드를 형성한 후, 칩 부품을 탑재하고, 몰드부재를 이용한 부품 보호막 형성한 후 그라운드 랜드와 연통되는 홈을 형성해 줌으로써, 도금층 형성시 자동으로 상기 그라운드 랜드와의 전기적인 연결을 통해 접지가 이루어지도록 함으로써, 별도의 조립 공정 없이도 내부 또는/및 외부에서 발생되는 유해 전자파를 차단할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 칩 부품의 동작 특성에 따른 간섭을 최소화할 수 있어, 고주파 모듈 제품의 신뢰성을 향상시켜 줄 수 있다.
또한 동작 특성에 따라 칩 부품 간의 간섭을 최소화할 수 있어, 칩 부품간의 간격을 줄여 줄 수 있어, 고주파 모듈의 소형화, 고밀도 집적화가 가능한 효과가 있다.
또한 쉴드캔을 이용하는 것에 비해 조립 부품 수를 줄이고, 조립 공정을 단순화할 수 있어, 완 제품의 제조원가를 절감하여 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
또한 모듈의 높이, 길이 및 폭이 도금층에 의해서 축소되기 때문에 모듈 부피를 줄여 이를 채용하는 완제품을 소형화할 수 있다.
또한 도금층의 형성과 동시에 전기적인 접지가 이루어질 수 있도록 함으로써, 접지 구조를 간단하게 구현할 수 있다.

Claims (9)

  1. 제 1 및 2 칩 부품이 탑재된 모듈 기판;
    상기 모듈 기판의 상면 중 상기 제 1 칩 부품이 탑재된 제 1 영역과, 상기 제 2 칩 부품이 탑재된 제 2 영역의 사이에 형성되어, 상기 제 1 영역과 제 2 영역 사이를 서로 분리시켜 주는 그라운드 랜드;
    상기 모듈 기판의 상면에 일정 높이를 가지며 형성되고, 상기 그라운드 랜드의 적어도 일부 표면을 노출하는 차폐 홈을 갖는 몰드 부재; 및
    상기 몰드부재의 표면 및 상기 차폐 홈에 의해 노출된 그라운드 랜드 위에 형성되어, 상기 차폐 홈을 통해 그라운드 랜드에 전기적으로 접지되는 도금층을 포함하며,
    상기 그라운드 랜드는,
    상기 제 1 및 2 영역의 사이에서 상기 제 1 칩 부품 및 제 2 칩 부품과 일정 간격 이격되어 형성되는 고주파 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 칩 부품은,
    송신용 칩 부품, 수신용 칩 부품 및 송/수신 신호를 분리하는 칩 부품 중 어느 하나의 서로 다른 칩 부품으로 구성되는 고주파 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 그라운드 랜드는 인접한 두 영역 사이에 하나 이상이 각각 형성되는 고주파 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차폐 홈은 그라운드 랜드를 따라 원형, 다각형 또는 직사각형 바 형상 중 어느 한 형상으로 형성되는 고주파 모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도금층은 상기 모듈기판상에 형성된 비아 홀을 통해 상기 모듈기판의 하면에 형성된 그라운드 단자와 전기적으로 연결되는 고주파 모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 그라운드 랜드는 인접한 두 영역을 각각 분리하는 판 형상으로 형성되는 고주파 모듈.
  7. 모듈기판에 동작 특성에 따라 구분된 제 1 칩 부품 및 제 2 칩 부품을 탑재하는 단계;
    상기 제 1 칩 부품이 탑재된 영역과, 상기 제 2 칩 부품이 탑재된 영역의 사이에 그라운드 랜드를 형성하는 단계;
    상기 모듈 기판 위에 상기 제 1 칩 부품 및 제 2 칩 부품을 보호하는 몰드부재를 형성하는 단계;
    상기 형성된 그라운드 랜드의 일부 표면을 노출하는 차폐 홈을 상기 몰드 부재 상에 형성하는 단계; 및
    상기 몰드 부재의 표면에 도금층을 형성하여, 상기 도금층이 상기 형성된 차폐 홈을 통해 상기 그라운드 랜드에 전기적으로 연결되는 단계를 포함하며,
    상기 그라운드 랜드는,
    상기 제 1 칩 부품이 탑재된 영역 및 상기 제 2 칩 부품이 탑재된 영역의 사이에서 상기 제 1 칩 부품 및 제 2 칩 부품과 일정 간격 이격되어 형성되는 고주파 모듈 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 도금층 형성 전에 모듈기판 단위로 하프 커팅한 후 모듈기판의 둘레에 형성된 그라운드 패턴에 상기 형성되는 도금층이 전기적으로 연결되는 고주파 모듈 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 도금층 형성 단계 후, 모듈기판 단위로 커팅하는 단계를 포함하는 고주파 모듈 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20040252475A1 (en) * 2002-08-29 2004-12-16 Michiaki Tsuneoka Module part
JP2005183884A (ja) * 2003-12-24 2005-07-07 Nec Compound Semiconductor Devices Ltd 高周波モジュール及びその製造方法

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