KR102314698B1 - Antenna module and antenna package - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, 적어도 하나의 배선층과 적어도 하나의 절연층을 포함하는 배선 패키지와, 유전층과 적어도 일부분이 유전층 내에 배치된 패치 안테나와 패치 안테나와 적어도 하나의 배선층의 대응되는 배선의 사이를 전기적으로 연결시키는 관통 비아를 각각 포함하고 배선 패키지의 상면 상에 각각 배치되는 복수의 안테나 셀과, 배선 패키지의 상면 상에서 복수의 안테나 셀을 각각 둘러싸고 유전층과 다른 절연 재료를 포함하는 절연 부재를 포함할 수 있다.An antenna module according to an embodiment of the present invention includes a wiring package including at least one wiring layer and at least one insulating layer, a dielectric layer and at least a part of a patch antenna disposed in the dielectric layer, and a patch antenna corresponding to at least one wiring layer A plurality of antenna cells each including through vias for electrically connecting the wires to be formed and respectively disposed on the upper surface of the wiring package, and a plurality of antenna cells on the upper surface of the wiring package, each surrounding the plurality of antenna cells and comprising a dielectric layer and other insulating material It may include an insulating member.
Description
본 발명은 안테나 모듈 및 안테나 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna module and an antenna package.
최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave) 통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 안테나 모듈의 상용화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.Recently, millimeter wave (mmWave) communication including fifth generation (5G) communication has been actively studied, and research for commercialization of an antenna module that smoothly implements this is being actively conducted.
전통적으로 밀리미터웨이브 통신환경을 제공하는 안테나 모듈은 높은 주파수에 따른 높은 수준의 안테나 성능(예: 송수신율, 이득, 직진성(directivity) 등)을 만족시키기 위해 IC와 안테나를 기판상에 배치시켜서 동축케이블로 연결하는 구조를 사용하여왔다.Traditionally, the antenna module that provides millimeter wave communication environment has a coaxial cable by placing IC and antenna on the board to satisfy high level of antenna performance (eg transmission/reception rate, gain, directivity, etc.) according to high frequency. has been using a structure that connects to
그러나, 이러한 구조는 안테나 배치공간 부족, 안테나 형태 자유도 제한, 안테나와 IC간의 간섭 증가, 안테나 모듈의 사이즈/비용 증가를 유발할 수 있다.However, such a structure may cause insufficient antenna arrangement space, limited degree of freedom in antenna shape, increased interference between the antenna and the IC, and increased size/cost of the antenna module.
본 발명은 안테나 모듈 및 안테나 패키지를 제공한다.The present invention provides an antenna module and an antenna package.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, 적어도 하나의 배선층과, 적어도 하나의 절연층을 포함하는 배선 패키지; 상기 적어도 하나의 절연층과 다른 유전 재료를 포함하는 유전층과, 상기 유전층에 배치된 복수의 패치 안테나를 포함하고, 상기 배선 패키지의 상면 상에 배치된 안테나 셀; 및 상기 유전층과 다른 절연 재료를 포함하고 상기 배선 패키지의 상면 상에서 상기 안테나 셀을 둘러싸도록 배치된 절연 부재; 를 포함할 수 있다.An antenna module according to an embodiment of the present invention includes: a wiring package including at least one wiring layer and at least one insulating layer; an antenna cell comprising a dielectric layer comprising a dielectric material different from the at least one insulating layer and a plurality of patch antennas disposed on the dielectric layer, the antenna cell disposed on a top surface of the wiring package; and an insulating member including an insulating material different from the dielectric layer and disposed to surround the antenna cell on the upper surface of the wiring package. may include.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 패키지는, 유전층과, 상기 유전층에 배치된 복수의 패치 안테나를 포함하는 안테나 셀; 상기 유전층과 다른 절연 재료를 포함하고 상기 복수의 패치 안테나를 둘러싸도록 배치된 절연 부재; 및 상기 절연 부재 및 상기 유전층과 다른 절연 재료를 포함하고 상기 안테나 셀과 상기 절연 부재의 상면 상에 배치된 마감(encapsulation) 부재; 를 포함할 수 있다.An antenna package according to an embodiment of the present invention includes: an antenna cell including a dielectric layer and a plurality of patch antennas disposed on the dielectric layer; an insulating member including an insulating material different from the dielectric layer and disposed to surround the plurality of patch antennas; and an encapsulation member comprising an insulating material different from the insulating member and the dielectric layer and disposed on upper surfaces of the antenna cell and the insulating member; may include.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, 안테나 성능의 확보에 유리한 환경을 제공하는 복수의 안테나 셀을 사용하여 RF 신호 송수신 성능을 향상시키면서도 소형화에 유리한 구조를 가질 수 있다.An antenna module according to an embodiment of the present invention may have a structure advantageous for miniaturization while improving RF signal transmission/reception performance by using a plurality of antenna cells that provide an environment favorable to securing antenna performance.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 안테나 모듈의 안테나 셀의 일례를 각각 예시한 도면이다.
도 3a는 안테나 셀의 하면 도금 부재와 전기연결구조체의 형성을 나타낸 도면이다.
도 3b는 안테나 셀의 안테나 부재의 형성을 나타낸 도면이다.
도 3c는 안테나 셀의 관통 비아의 형성을 나타낸 도면이다.
도 3d 내지 도 3g는 안테나 모듈의 안테나 셀의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 다른 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 안테나 모듈의 일례의 상면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 안테나 모듈의 다른 일례의 상면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.
도 11은 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.
도 12는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 13은 팬-인 반도체 패키지의 패키징 과정을 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 14는 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 상에 실장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 15는 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 내에 내장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 16은 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적은 모습을 나타낸 단면도다.
도 17은 팬-아웃 반도체 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.1 is a view showing an antenna module according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are diagrams each illustrating an example of an antenna cell of an antenna module.
3A is a view showing the formation of a plating member and an electrical connection structure on a lower surface of an antenna cell.
3B is a diagram showing the formation of an antenna member of an antenna cell.
3C is a diagram illustrating the formation of a through-via of an antenna cell.
3D to 3G are diagrams illustrating a manufacturing process of an antenna cell of an antenna module.
4A to 4F are diagrams illustrating a method of manufacturing an antenna module according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are views showing another example of an antenna module according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram schematically showing a top surface of an example of an antenna module.
9 is a view schematically showing a top surface of another example of the antenna module.
10 is a block diagram schematically illustrating an example of an electronic device system.
11 is a perspective view schematically illustrating an example of an electronic device.
12 is a cross-sectional view schematically illustrating a fan-in semiconductor package before and after packaging.
13 is a cross-sectional view schematically illustrating a packaging process of a fan-in semiconductor package.
14 is a cross-sectional view schematically illustrating a case in which a fan-in semiconductor package is mounted on an interposer substrate and finally mounted on a main board of an electronic device.
15 is a cross-sectional view schematically illustrating a case in which a fan-in semiconductor package is embedded in an interposer substrate and finally mounted on a main board of an electronic device.
16 is a cross-sectional view schematically illustrating a fan-out semiconductor package.
17 is a cross-sectional view schematically illustrating a case in which a fan-out semiconductor package is mounted on a main board of an electronic device.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0023] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by the claims. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those of ordinary skill in the art to easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an antenna module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 안테나 패키지(100)와 배선 패키지(200)가 결합된 이종(heterogeneous) 구조를 가질 수 있다. 즉, 안테나 모듈은 안테나 패키지의 안테나 성능 향상에 용이한 특성과 팬-아웃 패키지의 회로 패턴이나 IC 배치에 용이한 특성을 모두 활용함으로써, 안테나 성능(예: 송수신율, 이득, 직진성(directivity) 등)을 향상시키면서도 소형화할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an antenna module according to an embodiment of the present invention may have a heterogeneous structure in which an
배선 패키지(200)는 적어도 하나의 배선층(210)과, 적어도 하나의 절연층(220)을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 배선층(210)에 연결된 배선 비아(230)와, 배선 비아(230)에 연결된 접속패드(240)와, 패시베이션층(250)을 더 포함할 수 있으며, 구리 재배선 층(Redistribution Layer, RDL)과 유사한 구조를 가질 수 있다. 상기 배선 패키지(200)의 상면에는 절연 부재(140)가 배치될 수 있다.The
안테나 패키지(100)는 RF 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 안테나 부재(115a, 115b, 115c, 115d)와, 일단이 안테나 부재(115a, 115b, 115c, 115d)에 전기적으로 연결되고 타단이 적어도 하나의 배선층(210)의 대응되는 배선에 전기적으로 연결된 관통 비아(120a, 120b, 120c, 120d)와, 관통 비아(120a, 120b, 120c, 120d)의 측면을 둘러싸고 적어도 하나의 절연층(220)의 높이보다 긴 높이를 가지는 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)과, 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)의 측면을 둘러싸는 도금 부재(160)를 각각 포함하는 복수의 안테나 셀을 포함할 수 있다. 상기 복수의 안테나 셀은 블록(block) 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
도 1을 참조하면, 상기 복수의 안테나 셀은 배선 패키지(200)의 상면에 각각 배치될 수 있는데, 상기 복수의 안테나 셀 중 적어도 일부는 절연 부재(140)가 제공하는 복수의 삽입공간에 각각 삽입될 수 있다. 예를 들어, 안테나 셀은 전기연결구조체(125d)를 포함할 수 있는데, 상기 전기연결구조체(125d)는 상기 안테나 셀의 삽입과 동시에 대응되는 관통 비아(120d)의 일단과 적어도 하나의 배선층(210)의 대응되는 배선의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전기연결구조체(125d)는 전극, 핀(pin), 솔더볼(solder ball), 랜드(land) 등으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the plurality of antenna cells may be respectively disposed on the upper surface of the
즉, 상기 복수의 안테나 셀은 배선 패키지(200)에 대해 독립적으로 제조될 수 있으므로, 방사패턴 확보에 유리한 경계조건(예: 작은 제조공차, 짧은 전기적 길이, 매끄러운 표면, 유전층의 큰 크기, 유전상수 조절 등)을 가질 수 있다.That is, since the plurality of antenna cells can be independently manufactured with respect to the
예를 들어, 상기 복수의 안테나 셀에 포함된 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)은 적어도 하나의 절연층(220)의 유전상수(예: 유전정접(Dissipation Factor, Df), 비유전율(Dielectric Constant, Dk))보다 높은 유전상수를 가지거나 절연 부재(140)의 유전상수보다 높은 유전상수를 가질 수 있다. 통상적으로 높은 유전상수를 가지는 물질은 안테나 모듈의 제조 공정에 적용되기 어려울 수 있는데, 상기 복수의 안테나 셀에 포함된 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)은 독립적으로 제조됨에 따라 더욱 높은 유전상수를 용이하게 가질 수 있다. 게다가, 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)의 높은 유전상수는 안테나 성능뿐만 아니라 안테나 모듈의 전체 사이즈를 축소시킬 수도 있다.For example, the
예를 들어, 상기 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)과 절연 부재(140)와 적어도 하나의 절연층(220)은 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수 있다.For example, the
만약 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)의 유전상수와 절연 부재(140)의 유전 상수가 서로 다르게 구현될 경우, 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)은 5 이상의 Dk를 가지는 글래스나 세라믹(ceramic), 실리콘 등으로 구현될 수 있으며, 절연 부재(140)와 적어도 하나의 절연층(220)은 상대적으로 낮은 Dk를 가지는 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL)이나 프리프레그(prepreg)로 구현될 수 있다.If the dielectric constants of the
또한, 상기 복수의 안테나 셀은 도금 부재(160)를 사용함으로써 방사패턴 확보에 유리한 경계조건을 가지면서도 타 안테나 셀에 대한 격리도를 향상시킬 수 있는데, 상기 도금 부재(160)는 상기 복수의 안테나 셀이 독립적으로 제조될 때 함께 제조됨으로써 더욱 자유롭고 효율적으로 설계될 수 있다.In addition, by using the plating
예를 들어, 상기 도금 부재(160)는 안테나 셀의 측면뿐만 아니라 하면의 적어도 일부까지 커버하도록 설계됨으로써 배선 패키지나 IC에 대한 격리도를 향상시킬 수 있다.For example, the plating
또한, 상기 복수의 안테나 셀은 안테나 부재(115a, 115b, 115c, 115d)의 상면 방향으로 이격되어 배치되고 안테나 부재(115a, 115b, 115c, 115d)와 함께 RF 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 디렉터 부재(110a, 110b, 110c, 110d)를 포함할 수 있는데, 상기 복수의 안테나 셀은 상기 디렉터 부재(110a, 110b, 110c, 110d)의 배치공간을 용이하게 제공할 수 있다.In addition, the plurality of antenna cells are disposed to be spaced apart from each other in the upper surface direction of the
예를 들어, 안테나 모듈의 이득이나 대역폭은 디렉터 부재(110a, 110b, 110c, 110d)의 개수가 많을수록 클 수 있으나, 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)의 높이는 디렉터 부재(110a, 110b, 110c, 110d)의 개수가 많을수록 높아질 수 있으므로, 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)의 구현 난이도는 높아질 수 있다. 그러나, 상기 복수의 안테나 셀은 배선 패키지(200)에 대해 독립적으로 제조될 수 있으므로, 절연 부재(140)의 높이보다 높은 높이를 가지는 유전층(130a, 130b, 130c, 130d)을 용이하게 구현할 수 있으며, 디렉터 부재(110a, 110b, 110c, 110d)를 용이하게 포함할 수 있다.For example, the gain or bandwidth of the antenna module may increase as the number of the
설계에 따라, 상기 복수의 안테나 셀은 서로 독립적으로 제조될 수 있으므로, 서로 다른 특성을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 안테나 셀은 서로 다른 유전상수를 가지도록 서로 다른 재료의 유전층을 각각 포함할 수 있다. 여기서, 상대적으로 높은 유전상수를 가지는 안테나 셀은 안테나 모듈의 중심에 가까운 위치에 배치될 수 있으며, 상대적으로 내구성이 높은 안테나 셀은 안테나 모듈의 가장자리에 가까운 위치에 배치될 수 있다.According to a design, the plurality of antenna cells may be manufactured independently of each other, and thus may be designed to have different characteristics. For example, the plurality of antenna cells may each include dielectric layers of different materials to have different dielectric constants. Here, the antenna cell having a relatively high dielectric constant may be disposed at a position close to the center of the antenna module, and the antenna cell having relatively high durability may be disposed at a position close to the edge of the antenna module.
상기 복수의 안테나 셀이 배선 패키지(200)의 상면에 배치된 후, 마감(encapsulation) 부재(150)는 상기 복수의 안테나 셀 상에 배치될 수 있다. 상기 마감 부재(150)는 액체 상태일 때 도포될 경우에 복수의 안테나 셀의 사이로 스며들거나 복수의 안테나 셀과 절연 부재(140)의 사이로 스며들 수 있다. 상기 마감 부재(150)가 스며든 후, 상기 마감 부재(150)는 고체 상태로 경화될 수 있다. 따라서, 상기 마감 부재(150)는 상기 복수의 안테나 셀의 삽입에도 불구하고 안테나 모듈의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 마감 부재(150)는 PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF(Ajinomoto Build-up Film) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.After the plurality of antenna cells are disposed on the upper surface of the
도 2a 내지 도 2c는 안테나 모듈의 안테나 셀의 일례를 각각 예시한 도면이다.2A to 2C are diagrams each illustrating an example of an antenna cell of an antenna module.
도 2a를 참조하면, 안테나 셀은 디렉터 부재(110e), 안테나 부재(115e), 관통 비아, 전기연결구조체, 유전층(130e) 및 도금 부재(160e) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 여기서, 도금 부재(160e)는 안테나 셀의 측면만 포위하도록 배치될 수 있다. 즉, 안테나 셀의 하면은 배선 패키지의 상면에 배치된 그라운드 패턴에 의해 커버될 수 있다.Referring to FIG. 2A , the antenna cell may include at least a portion of a
도 2b를 참조하면, 안테나 셀은 디렉터 부재(110f), 안테나 부재(115f), 관통 비아(120f), 전기연결구조체(125f), 유전층(130f) 및 도금 부재(160f) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 여기서, 도금 부재(160f)는 안테나 셀의 하면의 일부만 커버하도록 배치될 수 있다. 즉, 안테나 셀의 측면은 배선 패키지 상의 절연 부재의 측면에 배치된 도금 부재에 의해 포위될 수 있다.Referring to FIG. 2B , the antenna cell may include at least a portion of a
도 2c를 참조하면, 안테나 셀은 안테나 부재(110g), 관통 비아(120g), 전기연결구조체(125g) 및 유전층(130g) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 즉, 안테나 셀의 측면은 배선 패키지 상의 절연 부재의 측면에 배치된 도금 부재에 의해 포위될 수 있으며, 안테나 셀의 하면은 배선 패키지의 상면에 배치된 그라운드 패턴에 의해 커버될 수 있다.Referring to FIG. 2C , the antenna cell may include at least a portion of an
한편, 안테나 부재(115e, 115f, 110g)의 형태는 다각형 또는 원형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, the shape of the
도 3a는 안테나 셀의 하면 도금 부재와 전기연결구조체의 형성을 나타낸 도면이고, 도 3b는 안테나 셀의 안테나 부재의 형성을 나타낸 도면이고, 도 3c는 안테나 셀의 관통 비아의 형성을 나타낸 도면이다.3A is a view showing the formation of a plating member and an electrical connection structure on the lower surface of the antenna cell, FIG. 3B is a view showing the formation of the antenna member of the antenna cell, and FIG. 3C is a view showing the formation of a through-via of the antenna cell.
도 3a를 참조하면, 유전층(130h)과 전기연결구조체(125h)와 도금 부재(160h)는 베이스(10h) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전기연결구조체(125h)와 도금 부재(160h)는 네거티브(negative) 또는 파지티브(positive) 인쇄방식에 따라 형성될 수 있으며, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3A , the
도 3b를 참조하면, 유전층(130i)과 안테나 부재(115i)는 베이스(10i) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 안테나 부재(115i)는 네거티브 또는 파지티브 인쇄방식에 따라 형성될 수 있다. 디렉터 부재도 상기 안테나 부재(115i)와 동일한 방식으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3B , the
도 3c를 참조하면, 유전층(130j)과 관통 비아(120j)는 베이스(10j) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 관통 비아(120j)는 네거티브 또는 파지티브 인쇄방식에 따라 형성될 수 있으며, 반복적으로 적층될 수 있다.Referring to FIG. 3C , the
한편, 안테나 부재(115i), 관통 비아(120j), 전기연결구조체(125h) 및 도금 부재(160h)는 CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.On the other hand, the
도 3d 내지 도 3g는 안테나 모듈의 안테나 셀의 제조 과정을 나타낸 도면이다.3D to 3G are diagrams illustrating a manufacturing process of an antenna cell of an antenna module.
도 3d를 참조하면, 유전층(131k)과 전기연결구조체(125k)와 도금 부재(160k)가 포함된 제1 층은 베이스(10k) 상에 배치되고, 관통 비아(130k)와 유전층(132k)이 포함된 제2 층은 상기 제1 층 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3D , the first layer including the
도 3e를 참조하면, 관통 비아와 유전층(133k)을 각각 포함하는 제3 층 내지 제 n층은 반복적으로 적층될 수 있으며, 안테나 부재(115k)와 유전층(134k)을 포함하는 제 (n+1)층은 제 n층 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3E , the third to nth layers each including the through via and the
도 3f를 참조하면, 디렉터 부재(110k)가 포함된 제 (n+2)층은 상기 제 (n+1)층 상에 배치될 수 있다. 제1 층 내지 제 (n+2)층에 포함된 모든 유전층은 단일 유전층(130k)으로 합체될 수 있다.Referring to FIG. 3F , an (n+2)th layer including the
도 3g를 참조하면, 디렉터 부재(110l), 안테나 부재(115l), 관통 비아(120l), 전기연결구조체(125l) 및 도금 부재(160l)의 일부가 형성된 안테나 셀은 U형태의 베이스(10l)에 삽입될 수 있으며, 이후에 도금 부재(160l)의 다른 일부는 형성될 수 있다. 안테나 셀은 회전된 상태에서 상기 U형태의 베이스(10l)에 재삽입될 수 있으며, 이후에 도금 부재(160l)의 나머지 부분은 형성될 수 있다. 한편, 상기 U형태의 베이스(10l)는 지그(jig)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 3G , the antenna cell in which the
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈 제조 방법을 나타낸 도면이다.4A to 4F are diagrams illustrating a method of manufacturing an antenna module according to an embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 절연 부재(140m)의 일부는 복수의 안테나 셀이 삽입되는 삽입공간을 제공하기 위해 식각될 수 있으며, 상기 절연 부재(140m)의 하단에는 필름(170m)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4A , a portion of the insulating
도 4b를 참조하면, 디렉터 부재(110m), 안테나 부재(115m), 관통 비아(120m), 유전층(130m) 및 도금 부재(160m)를 포함하는 안테나 셀은 절연 부재(140m)의 삽입공간에 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 4B , the antenna cell including the
도 4c를 참조하면, 마감 부재(150m)는 안테나 셀 및 절연 부재(140m) 상에 배치될 수 있다. 상기 마감 부재(150m)는 안테나 셀과 절연 부재(140m)의 사이에 스며들 수 있다.Referring to FIG. 4C , the closing
도 4d를 참조하면, 필름(170m)은 마감 부재(150m)가 경화된 후에 제거될 수 있다.Referring to FIG. 4D , the
도 4e를 참조하면, 적어도 하나의 배선층(210m), 적어도 하나의 절연층(220m) 및 배선 비아(230m)를 포함하는 배선 패키지는 안테나 셀의 하단에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 배선 패키지는 상기 안테나 셀의 배치 위치에 대응되도록 적어도 하나의 배선층(210m)을 형성한 후에 상기 안테나 셀의 하단에 부착될 수 있다.Referring to FIG. 4E , a wiring package including at least one
도 4f를 참조하면, 접속패드(240m)는 배선 비아(230m)에 연결될 수 있으며, 패시베이션층(250m)은 배선 패키지의 하단을 덮을 수 있다.Referring to FIG. 4F , the
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 다른 일례를 나타낸 도면이다.5 to 7 are views showing another example of an antenna module according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 디렉터 부재(110n), 안테나 부재(115n), 관통 비아(120n) 및 유전층(130n)을 포함하는 안테나 셀과, 절연 부재(140n)는 적어도 하나의 배선층(210n), 적어도 하나의 절연층(220n), 배선 비아(230n), 접속패드(240n) 및 패시베이션층(250n)을 포함하는 배선 패키지의 상면에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 5 , an antenna cell including a
RF 신호는 적어도 하나의 배선층(210n)을 통해 상기 안테나 셀로 전달되어 안테나 모듈의 상면 방향으로 송신될 수 있으며, 상기 안테나 셀에서 수신된 RF 신호는 적어도 하나의 배선층(210n)을 통해 IC(300n)로 전달될 수 있다.The RF signal may be transmitted to the antenna cell through the at least one
IC(300n)는 활성면(310n)과 비활성면(320n)을 포함할 수 있는데, 상기 활성면(310n)을 통해 접속패드(240n)에 전기적으로 연결되면서 상기 배선 패키지의 하면에 배치될 수 있다. 즉, 상기 IC(300n)는 페이스-업 배치될 수 있으므로, 안테나 부재(115n)까지의 전기적 거리를 줄여서 RF 신호의 전송손실을 줄일 수 있다.The
상기 IC(300n)의 비활성면(320n)은 금속 부재(330n)에 연결될 수 있다. 상기 금속 부재(330n)는 IC(300n)에서 발생되는 열을 발산하거나 IC(300n)에 접지를 제공할 수 있다.The
수동부품(350n)은 접속패드(240n)에 전기적으로 연결되면서 상기 배선 패키지의 하면에 배치될 수 있으며, IC(300n)나 안테나 셀로 임피던스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 수동부품(350n)은 세라믹 캐패시터(Multi Layer Ceramic Capacitor, MLCC)나 인덕터, 칩저항기 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.The
코어 비아(360n)의 일단은 접속패드(240n)에 전기적으로 연결되면서 상기 배선 패키지의 하면에 배치될 수 있으며, 코어 비아(360n)의 타단은 전기연결구조체(340n)에 연결될 수 있다.One end of the core via 360n may be disposed on the lower surface of the wiring package while being electrically connected to the
예를 들어, 상기 코어 비아(360n)는 전기연결구조체(340n)로부터 베이스 신호(예: 전원, 저주파 신호 등)를 전달받고 상기 베이스 신호를 IC(300n)로 제공할 수 있다. 상기 IC(300n)는 상기 베이스 신호를 사용하여 주파수 변환, 증폭 및 필터링 위상제어를 수행하여 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호를 생성하고 상기 RF 신호를 안테나 셀로 전달할 수 있다. 예를 들어, RF 신호의 주파수는 28GHz 및/또는 36GHz일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 안테나 모듈의 통신방식에 따라 달라질 수 있다.For example, the core via 360n may receive a base signal (eg, power, low frequency signal, etc.) from the
한편, IC(300n)와 수동부품(350n)은 봉합재에 의해 봉합될 수 있다.Meanwhile, the
도 6을 참조하면, 디렉터 부재(110o), 안테나 부재(115o), 관통 비아(120o) 및 유전층(130o)을 포함하는 안테나 셀과, 절연 부재(140o)는 적어도 하나의 배선층(210o), 적어도 하나의 절연층(220o), 배선 비아(230o), 접속패드(240o) 및 패시베이션층(250o)을 포함하는 배선 패키지의 상면에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6 , an antenna cell including a director member 110o, an antenna member 115o, a through via 120o, and a dielectric layer 130o, and the insulating member 140o include at least one wiring layer 210o, at least It may be disposed on the upper surface of the wiring package including one insulating layer 220o, a wiring via 230o, a connection pad 240o, and a passivation layer 250o.
활성면(310o)과 비활성면(320o)을 포함하는 IC(300o)는 접속패드(240o)에 전기적으로 연결되면서 상기 배선 패키지의 하면에 배치될 수 있다. 상기 비활성면(320o)은 금속 부재(330o)에 연결될 수 있다.The IC 300o including the active surface 310o and the inactive surface 320o may be disposed on the lower surface of the wiring package while being electrically connected to the connection pad 240o. The inactive surface 320o may be connected to the metal member 330o.
상기 IC(300o)는 고주파 특성을 고려하여 화합물 반도체(예: GaAs)로 구현되거나 실리콘 반도체로 구현될 수도 있다.The IC 300o may be implemented as a compound semiconductor (eg, GaAs) or a silicon semiconductor in consideration of high-frequency characteristics.
상기 IC(300o)는 봉합재에 의해 봉합될 수 있다. 상기 봉합재는 외부의 전기적/물리적/화학적 충격으로부터 보호할 수 있으며, PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF(Ajinomoto Build-up Film), 에폭시몰딩컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The IC 300o may be sealed with an encapsulant. The encapsulant can protect from external electrical/physical/chemical impacts, and may be implemented with PIE (Photo Imageable Encapsulant), Ajinomoto Build-up Film (ABF), epoxy molding compound (EMC), etc. However, the present invention is not limited thereto.
상기 봉합재의 하면에는 전기연결구조체(340o)가 배치될 수 있다.An electrical connection structure 340o may be disposed on the lower surface of the encapsulant.
수동부품(350o)은 상기 전기연결구조체(340o)에 연결될 수 있다.The passive component 350o may be connected to the electrical connection structure 340o.
코어 비아(360o)의 일단과 타단에는 각각 코어 배선층이 연결될 수 있으며, 상기 코어 배선층은 각각 접속패드(240o) 또는 전기연결구조체(340o)에 연결될 수 있으며, 측면 방향으로 연장되어 타 코어 비아(360o)에 연결될 수도 있다.A core wiring layer may be connected to one end and the other end of the core via 360o, respectively, and the core wiring layer may be connected to the connection pad 240o or the electrical connection structure 340o, respectively, and extend in the lateral direction to the other core via 360o. ) can also be connected to
도 7을 참조하면, 디렉터 부재(110p), 안테나 부재(115p), 관통 비아(120p) 및 유전층(130p)을 포함하는 안테나 셀과, 절연 부재(140p)는 적어도 하나의 배선층(210p), 적어도 하나의 절연층(220p), 배선 비아(230p), 접속패드(240p) 및 패시베이션층(250p)을 포함하는 배선 패키지의 상면에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 7 , an antenna cell including a
활성면(310p)과 비활성면(320p)을 포함하는 IC(300p)는 접속패드(240p)에 전기적으로 연결되면서 상기 배선 패키지의 하면에 배치될 수 있다. 상기 비활성면(320p)은 금속 부재(330p)에 연결될 수 있다.The
상기 IC(300p)는 봉합재에 의해 봉합될 수 있으며, 상기 봉합재의 하면에는 전기연결구조체(340p)가 배치될 수 있다. 상기 전기연결구조체(340p)는 코어 비아(360p)에 연결될 수 있다.The
안테나 셀이 독립적으로 제조된 후에 배선 패키지의 상면에 배치되므로, 절연 부재(140p)는 더욱 자유롭게 가공되어 수용공간을 포함할 수 있다.Since the antenna cell is independently manufactured and then disposed on the upper surface of the wiring package, the insulating
수동부품(350p)은 상기 수용공간에 배치될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈에서 배선 패키지의 하면의 크기는 작아질 수 있으며, 수동부품(350p)이 안테나 부재(115p)에 제공하는 임피던스는 더욱 정확하게 맞춰질 수 있다.The
한편, 상기 절연 부재(140p)의 수용공간에는 안테나 모듈의 측면 방향으로 제2 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나 부재(미도시)가 배치될 수도 있다. 상기 제2 안테나 부재는 다이폴(dipole) 안테나 또는 모노폴(monopole) 안테나로 구현될 수 있다.Meanwhile, a second antenna member (not shown) configured to transmit/receive a second RF signal in the lateral direction of the antenna module may be disposed in the receiving space of the insulating
한편, 도 5 내지 도 7에 도시된 배선 패키지의 하면에 배치된 구성요소들(IC, 봉합재, 수동부품, 코어 비아 등)은 팬-아웃 반도체 패키지와 같이 독립적으로 제조된 후에 상기 배선 패키지에 접합될 수 있으며, 설계에 따라 접합과정 없이 상기 배선 패키지와 함께 제조될 수 있다.On the other hand, the components (IC, encapsulant, passive component, core via, etc.) disposed on the lower surface of the wiring package shown in FIGS. 5 to 7 are independently manufactured like a fan-out semiconductor package and then installed in the wiring package. It can be bonded, and according to the design, it can be manufactured together with the wiring package without a bonding process.
도 8은 안테나 모듈의 일례의 상면을 개략적으로 나타낸 도면이다.8 is a diagram schematically showing a top surface of an example of an antenna module.
도 8을 참조하면, 복수의 디렉터 부재(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j, 110k, 110l, 110m, 110n, 110o, 110p) 각각은 패치(patch) 안테나의 형태를 가질 수 있으며, 복수의 도금 부재 중 대응되는 도금 부재(160a, 160b, 160c, 160d, 160e, 160f, 160g, 160h, 160i, 160j, 160k, 160l, 160m, 160n, 160o, 160p)에 의해 둘러싸일 수 있다. 만약 안테나 모듈이 디렉터 부재를 포함하지 않을 경우, 상기 복수의 디렉터 부재(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j, 110k, 110l, 110m, 110n, 110o, 110p)는 복수의 안테나 부재로 대체될 수 있다.Referring to FIG. 8 , each of the plurality of
도 9은 안테나 모듈의 다른 일례의 상면을 개략적으로 나타낸 도면이다.9 is a diagram schematically showing a top surface of another example of the antenna module.
도 9를 참조하면, 복수의 디렉터 부재(110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6, 110-7, 110-8, 110-9) 각각은 대응되는 도금 부재(160-1, 160-2, 160-3, 160-4, 160-5, 160-6, 160-7, 160-8, 160-9)와 복수의 차폐 비아(190-1, 190-2, 190-3, 190-4, 190-5, 190-6, 190-7, 190-8, 190-9) 중 적어도 하나에 의해 둘러싸일 수 있다. 만약 안테나 모듈이 디렉터 부재를 포함하지 않을 경우, 상기 복수의 디렉터 부재(110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6, 110-7, 110-8, 110-9)는 복수의 안테나 부재로 대체될 수 있다.9 , each of the plurality of director members 110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6, 110-7, 110-8, and 110-9 corresponds to plating members 160-1, 160-2, 160-3, 160-4, 160-5, 160-6, 160-7, 160-8, 160-9 and a plurality of shielding vias 190-1, 190-2, 190-3, 190-4, 190-5, 190-6, 190-7, 190-8, 190-9). If the antenna module does not include a director member, the plurality of director members 110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 110-5, 110-6, 110-7, 110-8, 110-9) may be replaced with a plurality of antenna members.
즉, 안테나 모듈의 배선 패키지 상에 배치되는 복수의 안테나 셀의 측면의 일부는 도금 부재 대신 복수의 차폐 비아에 의해 둘러싸일 수 있다.That is, a portion of side surfaces of the plurality of antenna cells disposed on the wiring package of the antenna module may be surrounded by the plurality of shielding vias instead of the plating member.
한편, 도 8 및 도 9에 도시된 복수의 디렉터 부재 또는 복수의 안테나 부재의 개수와 배치와 형태는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 8에 도시된 복수의 디렉터 부재의 형태는 원일 수 있으며, 도 9에 도시된 복수의 디렉터 부재의 개수는 4개일 수 있다.Meanwhile, the number, arrangement, and shape of the plurality of director members or the plurality of antenna members illustrated in FIGS. 8 and 9 are not particularly limited. For example, the shape of the plurality of director members illustrated in FIG. 8 may be a circle, and the number of the plurality of director members illustrated in FIG. 9 may be four.
한편, 본 명세서에서 개진된 배선 패키지의 하단(IC, 봉합재, 수동부품 및 코어 비아에 대응됨)은 팬-아웃 반도체 패키지에 따라 구현될 수 있다. 도 10 내지 도 17을 참조하여 상기 팬-아웃 반도체 패키지의 이해를 돕고자 부연 설명한다.Meanwhile, the lower end (corresponding to the IC, the encapsulant, the passive component, and the core via) of the wiring package disclosed herein may be implemented according to a fan-out semiconductor package. 10 to 17 , the fan-out semiconductor package will be described in detail to help understanding thereof.
도 10은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.10 is a block diagram schematically illustrating an example of an electronic device system.
도 10을 참조하면, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)를 수용한다. 메인보드(1010)에는 칩 관련부품(1020), 네트워크 관련부품(1030), 및 기타부품(1040) 등이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 이들은 후술하는 다른 전자부품과도 결합되어 다양한 신호라인(1090)을 형성한다.Referring to FIG. 10 , the
칩 관련부품(1020)으로는 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 형태의 칩 관련 전자부품이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 전자부품(1020)이 서로 조합될 수 있음은 물론이다.The chip-related
네트워크 관련부품(1030)으로는, Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다수의 무선 또는 유선 표준들이나 프로토콜들 중의 임의의 것이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크 관련부품(1030)이 칩 관련 전자부품(1020)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.The network-related
기타부품(1040)으로는, 고주파 인덕터, 페라이트 인덕터, 파워 인덕터, 페라이트 비즈, LTCC(low Temperature Co-Firing Ceramics), EMI(Electro Magnetic Interference) filter, MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser) 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다양한 용도를 위하여 사용되는 수동부품 등이 포함될 수 있다. 또한, 기타부품(1040)이 칩 관련 전자부품(1020) 및/또는 네트워크 관련 전자부품(1030)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
전자기기(1000)의 종류에 따라, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 전자부품을 포함할 수 있다. 다른 전자부품의 예를 들면, 카메라(1050), 안테나(1060), 디스플레이(1070), 배터리(1080), 오디오 코덱(미도시), 비디오 코덱(미도시), 전력 증폭기(미도시), 나침반(미도시), 가속도계(미도시), 자이로스코프(미도시), 스피커(미도시), 대량 저장 장치(예컨대, 하드디스크 드라이브)(미도시), CD(compact disk)(미도시), 및 DVD(digital versatile disk)(미도시) 등이 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 전자기기(1000)의 종류에 따라 다양한 용도를 위하여 사용되는 기타 전자부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다.Depending on the type of the
전자기기(1000)는, 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 외에도 데이터를 처리하는 임의의 다른 전자기기일 수 있음은 물론이다.The
도 11은 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.11 is a perspective view schematically illustrating an example of an electronic device.
도 11을 참조하면, 전자기기는 예를 들면 스마트 폰(1100)일 수 있다. 스마트 폰(1100)에는 무선 주파수 집적회로(RF IC: Radio Frequency Integrated Circuit)가 반도체 패키지 형태로 적용될 수 있으며, 또한 안테나(Antenna)가 기판 또는 모듈 형태로 적용될 수 있다. 스마튼 폰(1100) 내에서 무선 주파수 집적회로와 안테나가 전기적으로 연결됨으로써, 다양한 방향으로 안테나 신호의 방사(R)가 가능하다. 무선 주파수 집적회로를 포함하는 반도체 패키지와 안테나를 포함하는 기판 또는 모듈은 다양한 형태로 스마트 폰 등의 전자기기에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 11 , the electronic device may be, for example, a
일반적으로 반도체칩은 수많은 미세 전기 회로가 집적되어 있으나 그 자체로는 반도체 완성품으로서의 역할을 할 수 없으며, 외부의 물리적 또는 화학적 충격에 의해 손상될 가능성이 존재한다. 그래서 반도체칩 자체를 그대로 사용하지 않고 반도체칩을 패키징하여 패키지 상태로 전자기기 등에 사용하고 있다.In general, a semiconductor chip has many micro-electric circuits integrated therein, but it cannot function as a finished semiconductor product by itself, and there is a possibility of being damaged by external physical or chemical shock. Therefore, the semiconductor chip itself is not used as it is, but the semiconductor chip is packaged and used in electronic devices and the like as a package.
반도체 패키징이 필요한 이유는, 전기적인 연결이라는 관점에서 볼 때, 반도체칩과 전자기기의 메인보드의 회로 폭에 차이가 있기 때문이다. 구체적으로, 반도체칩의 경우, 접속패드의 크기와 접속패드간의 간격이 매우 미세한 반면 전자기기에 사용되는 메인보드의 경우, 전자부품 실장 패드의 크기 및 전자부품 실장 패드의 간격이 반도체칩의 스케일보다 훨씬 크다. 따라서, 반도체칩을 이러한 메인보드 상에 바로 장착하기 어려우며 상호간의 회로 폭 차이를 완충시켜 줄 수 있는 패키징 기술이 요구되는 것이다.The reason semiconductor packaging is necessary is because there is a difference in the circuit width between the semiconductor chip and the main board of the electronic device from the viewpoint of electrical connection. Specifically, in the case of a semiconductor chip, the size of the connection pad and the interval between the connection pads are very fine, whereas in the case of a main board used for electronic devices, the size of the electronic component mounting pad and the interval between the electronic component mounting pads are larger than the scale of the semiconductor chip. much bigger Therefore, it is difficult to directly mount the semiconductor chip on such a main board, and a packaging technology capable of buffering a circuit width difference between each other is required.
이러한 패키징 기술에 의하여 제조되는 반도체 패키지는 구조 및 용도에 따라서 팬-인 반도체 패키지(Fan-in semiconductor package)와 팬-아웃 반도체 패키지(Fan-out semiconductor package)로 구분될 수 있다.A semiconductor package manufactured by such packaging technology may be divided into a fan-in semiconductor package and a fan-out semiconductor package according to a structure and use.
이하에서는, 도면을 참조하여 팬-인 반도체 패키지와 팬-아웃 반도체 패키지에 대하여 보다 자세히 알아보도록 한다.Hereinafter, a fan-in semiconductor package and a fan-out semiconductor package will be described in more detail with reference to the drawings.
도 12는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도다.12 is a cross-sectional view schematically illustrating a fan-in semiconductor package before and after packaging.
도 13은 팬-인 반도체 패키지의 패키징 과정을 개략적으로 나타낸 단면도다.13 is a cross-sectional view schematically illustrating a packaging process of a fan-in semiconductor package.
도 12 및 도 13을 참조하면, 반도체칩(2220)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등을 포함하는 바디(2221), 바디(2221)의 일면 상에 형성된 알루미늄(Al) 등의 도전성 물질을 포함하는 접속패드(2222), 및 바디(2221)의 일면 상에 형성되며 접속패드(2222)의 적어도 일부를 덮는 산화막 또는 질화막 등의 패시베이션막(2223)을 포함하는, 예를 들면, 베어(Bare) 상태의 집적회로(IC)일 수 있다. 이때, 접속패드(2222)는 매우 작기 때문에, 집적회로(IC)는 전자기기의 메인보드 등은 물론, 중간 레벨의 인쇄회로기판(PCB)에도 실장 되기 어렵다.12 and 13, the
이에, 접속패드(2222)를 재배선하기 위하여 반도체칩(2220) 상에 반도체칩(2220)의 사이즈에 맞춰 연결부재(2240)를 형성한다. 연결부재(2240)는 반도체칩(2220) 상에 감광성 절연 수지(PID)와 같은 절연물질로 절연층(2241)을 형성하고, 접속패드(2222)를 오픈시키는 비아홀(2243h)을 형성한 후, 배선패턴 (2242) 및 비아(2243)를 형성하여 형성할 수 있다. 그 후, 연결부재(2240)를 보호하는 패시베이션층(2250)을 형성하고, 개구부(2251)를 형성한 후, 언더범프금속층(2260) 등을 형성한다. 즉, 일련의 과정을 통하여, 예를 들면, 반도체칩(2220), 연결부재(2240), 패시베이션층(2250), 및 언더범프금속층(2260)을 포함하는 팬-인 반도체 패키지(2200)가 제조된다.Accordingly, in order to redistribute the
이와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 반도체칩의 접속패드, 예컨대 I/O(Input/Output) 단자를 모두 소자 안쪽에 배치시킨 패키지형태이며, 팬-인 반도체 패키지는 전기적 특성이 좋으며 저렴하게 생산할 수 있다. 따라서, 스마트폰에 들어가는 많은 소자들이 팬-인 반도체 패키지 형태로 제작되고 있으며, 구체적으로는 소형이면서도 빠른 신호 전달을 구현하는 방향으로 개발이 이루어지고 있다.As described above, the fan-in semiconductor package is a package in which the connection pads of the semiconductor chip, for example, I/O (Input/Output) terminals, are all arranged inside the device, and the fan-in semiconductor package has good electrical characteristics and can be produced inexpensively. have. Accordingly, many devices for smart phones are being manufactured in the form of a fan-in semiconductor package, and specifically, development is being made in the direction of implementing small and fast signal transmission.
다만, 팬-인 반도체 패키지는 I/O 단자를 모두 반도체칩 안쪽에 배치해야 하는바 공간적인 제약이 많다. 따라서, 이러한 구조는 많은 수의 I/O 단자를 갖는 반도체칩이나 크기가 작은 반도체칩에 적용하는데 어려운 점이 있다. 또한, 이러한 취약점으로 인하여 전자기기의 메인보드에 팬-인 반도체 패키지가 직접 실장 되어 사용될 수 없다. 반도체칩의 I/O 단자를 재배선 공정으로 그 크기와 간격을 확대하였다 하더라도, 전자기기 메인보드에 직접 실장 될 수 있을 정도의 크기와 간격을 가지는 것은 아니기 때문이다.However, in the fan-in semiconductor package, all I/O terminals must be placed inside the semiconductor chip, so there are many space restrictions. Accordingly, this structure is difficult to apply to a semiconductor chip having a large number of I/O terminals or a semiconductor chip having a small size. In addition, due to this weakness, the fan-in semiconductor package cannot be directly mounted on the main board of an electronic device and used. This is because even if the size and spacing of the I/O terminals of the semiconductor chip are increased through the rewiring process, they are not large enough to be directly mounted on the main board of an electronic device.
도 14는 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 상에 실장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.14 is a cross-sectional view schematically illustrating a case in which a fan-in semiconductor package is mounted on an interposer substrate and finally mounted on a main board of an electronic device.
도 15는 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 내에 내장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.15 is a cross-sectional view schematically illustrating a case in which a fan-in semiconductor package is embedded in an interposer substrate and finally mounted on a main board of an electronic device.
도 14 및 도 15을 참조하면, 팬-인 반도체 패키지(2200)는 반도체칩(2220)의 접속패드들(2222), 즉 I/O 단자들이 인터포저 기판(2301)을 통하여 다시 한 번 재배선되며, 최종적으로는 인터포저 기판(2301) 상에 팬-인 반도체 패키지(2200)가 실장된 상태로 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다. 이때, 솔더볼(2270) 등은 언더필 수지(2280) 등으로 고정될 수 있으며, 외측은 몰딩재(2290) 등으로 커버될 수 있다. 또는, 팬-인 반도체 패키지(2200)는 별도의 인터포저 기판(2302) 내에 내장(Embedded) 될 수 도 있으며, 내장된 상태로 인터포저 기판(2302)에 의하여 반도체칩(2220)의 접속패드들(2222), 즉 I/O 단자들이 다시 한 번 재배선되고, 최종적으로 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다.14 and 15 , in the fan-in
이와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 전자기기의 메인보드에 직접 실장 되어 사용되기 어렵기 때문에, 별도의 인터포저 기판 상에 실장된 후 다시 패키징 공정을 거쳐 전자기기 메인보드에 실장되거나, 또는 인터포저 기판 내에 내장된 채로 전자기기 메인보드에 실장되어 사용되고 있다.As described above, since it is difficult for the fan-in semiconductor package to be directly mounted on the main board of an electronic device and used, it is mounted on a separate interposer substrate and then mounted on the main board of the electronic device through a packaging process or an interposer. It is mounted on the main board of an electronic device while being embedded in the board and used.
도 16은 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적은 모습을 나타낸 단면도다.16 is a cross-sectional view schematically illustrating a fan-out semiconductor package.
도 16을 참조하면, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는, 예를 들면, 반도체칩(2120)의 외측이 봉합재(2130)로 보호되며, 반도체칩(2120)의 접속패드(2122)가 연결부재(2140)에 의하여 반도체칩(2120)의 바깥쪽까지 재배선된다. 이때, 연결부재(2140) 상에는 패시베이션층(2150)이 더 형성될 수 있으며, 패시베이션층(2150)의 개구부에는 언더범프금속층(2160)이 더 형성될 수 있다. 언더범프금속층(2160) 상에는 솔더볼(2170)이 더 형성될 수 있다. 반도체칩(2120)은 바디(2121), 접속패드(2122), 패시베이션막(미도시) 등을 포함하는 집적회로(IC)일 수 있다. 연결부재(2140)는 절연층(2141), 절연층(2241) 상에 형성된 재배선층(2142), 접속패드(2122)와 재배선층(2142) 등을 전기적으로 연결하는 비아(2143)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16 , in the fan-out
이와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지는 반도체칩 상에 형성된 연결부재를 통하여 반도체칩의 바깥쪽에 까지 I/O 단자를 재배선하여 배치시킨 형태이다. 상술한 바와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 반도체칩의 I/O 단자를 모두 반도체칩 안쪽에 배치시켜야 하고 이에 소자 사이즈가 작아지면 볼 크기와 피치를 줄여야 하므로 표준화된 볼 레이아웃을 사용할 수 없다. 반면, 팬-아웃 반도체 패키지는 이와 같이 반도체칩 상에 형성된 연결부재를 통하여 반도체칩의 바깥쪽에 까지 I/O 단자를 재배선하여 배치시킨 형태인바 반도체칩의 크기가 작아지더라도 표준화된 볼 레이아웃을 그대로 사용할 수 있는바, 후술하는 바와 같이 전자기기의 메인보드에 별도의 인터포저 기판 없이도 실장될 수 있다.As described above, the fan-out semiconductor package has a form in which the I/O terminals are redistributed to the outside of the semiconductor chip through the connection member formed on the semiconductor chip. As described above, in the fan-in semiconductor package, all I/O terminals of the semiconductor chip must be disposed inside the semiconductor chip, and accordingly, when the device size is reduced, the ball size and pitch must be reduced, so a standardized ball layout cannot be used. On the other hand, the fan-out semiconductor package is a form in which the I/O terminals are redistributed to the outside of the semiconductor chip through the connection member formed on the semiconductor chip as described above, and the standardized ball layout is implemented even if the size of the semiconductor chip is small. Since it can be used as it is, it can be mounted on the main board of an electronic device without a separate interposer board, as will be described later.
도 17은 팬-아웃 반도체 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.17 is a cross-sectional view schematically illustrating a case in which a fan-out semiconductor package is mounted on a main board of an electronic device.
도 17을 참조하면, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는 솔더볼(2170) 등을 통하여 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는 반도체칩(2120) 상에 반도체칩(2120)의 사이즈를 벗어나는 팬-아웃 영역까지 접속패드(2122)를 재배선할 수 있는 연결부재(2140)를 형성하기 때문에, 표준화된 볼 레이아웃을 그대로 사용할 수 있으며, 그 결과 별도의 인터포저 기판 등 없이도 전자기기의 메인보드(2500)에 실장 될 수 있다.Referring to FIG. 17 , the fan-out
이와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지는 별도의 인터포저 기판 없이도 전자기기의 메인보드에 실장 될 수 있기 때문에, 인터포저 기판을 이용하는 팬-인 반도체 패키지 대비 두께를 얇게 구현할 수 있는바 소형화 및 박형화가 가능하다. 또한, 열 특성과 전기적 특성이 우수하여 모바일 제품에 특히 적합하다. 또한, 인쇄회로기판(PCB)을 이용하는 일반적인 POP(Package on Package) 타입 보다 더 컴팩트하게 구현할 수 있고, 휨 현상 발생으로 인한 문제를 해결할 수 있다.In this way, since the fan-out semiconductor package can be mounted on the main board of an electronic device without a separate interposer substrate, it can be implemented to be thinner than the fan-in semiconductor package using the interposer substrate. do. In addition, it is particularly suitable for mobile products because of its excellent thermal and electrical properties. In addition, it can be implemented more compactly than a general POP (Package on Package) type using a printed circuit board (PCB), and can solve a problem due to the occurrence of a warpage phenomenon.
한편, 팬-아웃 반도체 패키지는 이와 같이 반도체칩을 전자기기의 메인보드 등에 실장하기 위하여, 그리고 외부의 충격으로부터 반도체칩을 보호하기 위한 패키지 기술을 의미하는 것으로, 이와는 스케일, 용도 등이 상이하며, 팬-인 반도체 패키지가 내장되는 인터포저 기판 등의 인쇄회로기판(PCB)과는 다른 개념이다.On the other hand, the fan-out semiconductor package refers to a package technology for mounting the semiconductor chip on the main board of an electronic device as described above and for protecting the semiconductor chip from external impact, which is different in scale, use, etc., It is a concept different from a printed circuit board (PCB) such as an interposer board in which a fan-in semiconductor package is embedded.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described with specific matters such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions.
100: 안테나 패키지
110: 디렉터(director) 부재
115: 안테나 부재
120: 관통 비아(through via)
125, 340: 전기연결구조체
130: 유전층
140: 절연 부재
150: 마감(encapsulation) 부재
160, 160-1, 160-9: 도금(plating) 부재
170: 필름
190-1, 190-9: 차폐 비아
200: 배선 패키지
210: 배선층
220: 절연층
230: 배선 비아
240: 접속패드
250: 패시베이션(passivation)층
300: IC(Integrated Circuit)
310: 활성면
320: 비활성면
330: 금속 부재
350: 수동부품
360: 코어 비아100: antenna package
110: director (director) absent
115: antenna member
120: through via (through via)
125, 340: electrical connection structure
130: dielectric layer
140: insulating member
150: absence of encapsulation
160, 160-1, 160-9: plating member
170: film
190-1, 190-9: shielded vias
200: wiring package
210: wiring layer
220: insulating layer
230: wiring via
240: connection pad
250: passivation layer
300: IC (Integrated Circuit)
310: active surface
320: inactive surface
330: metal member
350: passive parts
360: core via
Claims (16)
상기 적어도 하나의 절연층과 다른 유전 재료를 포함하는 유전층과, 상기 유전층에 배치된 복수의 패치 안테나를 포함하고, 상기 배선 패키지의 상면 상에 배치된 안테나 셀; 및
상기 유전층과 다른 절연 재료를 포함하고 상기 배선 패키지의 상면 상에서 상기 안테나 셀을 둘러싸도록 배치된 절연 부재; 를 포함하는 안테나 모듈.
a wiring package including at least one wiring layer and at least one insulating layer;
an antenna cell comprising a dielectric layer comprising a dielectric material different from the at least one insulating layer and a plurality of patch antennas disposed on the dielectric layer, the antenna cell disposed on a top surface of the wiring package; and
an insulating member including an insulating material different from the dielectric layer and disposed to surround the antenna cell on an upper surface of the wiring package; An antenna module comprising a.
상기 절연 부재는 상기 복수의 패치 안테나 각각을 둘러싸도록 배치된 안테나 모듈.
According to claim 1,
The insulating member is an antenna module disposed to surround each of the plurality of patch antennas.
상기 복수의 패치 안테나 각각을 둘러싸도록 상기 절연 부재에서 상기 복수의 패치 안테나를 마주보는 측면에 배치된 도금 부재를 더 포함하는 안테나 모듈.
3. The method of claim 2,
The antenna module further comprising a plating member disposed on a side facing the plurality of patch antennas in the insulating member to surround each of the plurality of patch antennas.
상기 도금 부재의 일부분은 상기 복수의 패치 안테나와 상기 배선 패키지의 사이에 배치된 안테나 모듈.
4. The method of claim 3,
A portion of the plating member is disposed between the plurality of patch antennas and the wiring package.
상기 안테나 셀은 상기 복수의 패치 안테나의 상측으로 이격되어 상기 유전층에 배치된 복수의 디렉터 부재를 더 포함하는 안테나 모듈.
According to claim 1,
The antenna cell further comprises a plurality of director members spaced above the plurality of patch antennas and disposed on the dielectric layer.
상기 안테나 셀은 상기 복수의 패치 안테나에 수직하도록 연장된 복수의 관통 비아를 더 포함하는 안테나 모듈.
According to claim 1,
The antenna cell further includes a plurality of through-vias extending perpendicular to the plurality of patch antennas.
상기 절연 부재는 상기 적어도 하나의 절연층의 높이보다 긴 높이를 가지는 안테나 모듈.
According to claim 1,
The insulating member has a height greater than a height of the at least one insulating layer antenna module.
상기 절연 부재 및 상기 유전층과 다른 절연 재료를 포함하고 상기 안테나 셀과 상기 절연 부재의 상면 상에 배치된 마감(encapsulation) 부재를 더 포함하는 안테나 모듈.
According to claim 1,
The antenna module further comprising an encapsulation member comprising an insulating material different from the insulating member and the dielectric layer and disposed on upper surfaces of the antenna cell and the insulating member.
상기 마감 부재의 일부분은 상기 복수의 패치 안테나 사이에 배치된 안테나 모듈.
9. The method of claim 8,
and a portion of the closure member is disposed between the plurality of patch antennas.
상기 유전층과 다른 절연 재료를 포함하고 상기 복수의 패치 안테나를 둘러싸도록 배치된 절연 부재; 및
상기 절연 부재 및 상기 유전층과 다른 절연 재료를 포함하고 상기 안테나 셀과 상기 절연 부재의 상면 상에 배치된 마감(encapsulation) 부재; 를 포함하는 안테나 패키지.
An antenna cell comprising a dielectric layer and a plurality of patch antennas disposed on the dielectric layer;
an insulating member including an insulating material different from the dielectric layer and disposed to surround the plurality of patch antennas; and
an encapsulation member comprising an insulating material different from the insulating member and the dielectric layer and disposed on upper surfaces of the antenna cell and the insulating member; Antenna package comprising a.
상기 마감 부재의 일부분은 상기 복수의 패치 안테나 사이에 배치된 안테나 패키지.
11. The method of claim 10,
and a portion of the closure member is disposed between the plurality of patch antennas.
상기 절연 부재는 상기 복수의 패치 안테나 각각을 둘러싸도록 배치된 안테나 패키지.
11. The method of claim 10,
The insulating member is an antenna package disposed to surround each of the plurality of patch antennas.
상기 복수의 패치 안테나를 둘러싸도록 상기 절연 부재에서 상기 복수의 패치 안테나를 마주보는 측면에 배치된 도금 부재를 더 포함하는 안테나 패키지.
13. The method of claim 12,
The antenna package further comprising a plating member disposed on a side facing the plurality of patch antennas in the insulating member to surround the plurality of patch antennas.
상기 절연 부재 내에 배치된 수동부품을 더 포함하는 안테나 패키지.
11. The method of claim 10,
The antenna package further comprising a passive component disposed within the insulating member.
상기 안테나 셀은 상기 복수의 패치 안테나에 수직하도록 연장된 복수의 관통 비아를 더 포함하는 안테나 패키지.
11. The method of claim 10,
The antenna package further includes a plurality of through-vias extending perpendicular to the plurality of patch antennas.
상기 안테나 셀은 상기 복수의 패치 안테나의 상측으로 이격되어 상기 유전층에 배치된 복수의 디렉터 부재를 더 포함하는 안테나 패키지.11. The method of claim 10,
The antenna cell further includes a plurality of director members spaced apart from the upper side of the plurality of patch antennas and disposed on the dielectric layer.
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