KR20050000918A - 개선된 전자 기기용 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판,전력 증폭기 모듈의 제조 방법 및 이를 이용한 전력증폭기 모듈 - Google Patents

개선된 전자 기기용 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판,전력 증폭기 모듈의 제조 방법 및 이를 이용한 전력증폭기 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈에 관한 것이다. 상기 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판은 상면에 미리 정해진 패턴으로 인쇄된 복수의 배선; 및 상기 배선의 말단의 SMD용 단자 둘레에 미리 정해진 폭으로 도포된 PSR(Photoimageable Solder Resist)층을 포함한다. 본 발명은 인쇄회로기판의 상면과 EMC층의 직접 결합에 의해 배선간의 단락을 방지할 수 있다.

Description

개선된 전자 기기용 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판, 전력 증폭기 모듈의 제조 방법 및 이를 이용한 전력 증폭기 모듈{IMPROVED PCB OF POWER AMPLIFIER MODULE FOR ELECTRONIC DEVICE, FABRICATION METHOD OF POWER AMPLIFIER MODULE, AND POWER AMPLIFIER MODULE USING THE SAME}
본 발명은 전자기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈에 관한 것이며, 더 구체적으로는 배선간의 단락을 방지할 수 있는 개선된 전자 기기용 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판, 전력 증폭기 모듈의 제조 방법 및 이를 이용한 전력 증폭기 모듈에 관한 것이다.
전력 증폭기 모듈(PAM: Power Amplifier Module)이 휴대 전화기와 같은 전자기기의 메인보드에 장착된다. 이러한 전력 증폭기 모듈은 소정 패턴의 배선이 인쇄된 인쇄회로기판에 IC 등의 칩과 인덕터, 저항기 및 캐퍼시터 등의 복수의 수동소자를 장착하고 이들 칩과 수동소자를 비롯한 인쇄회로기판의 전면을 EMC(Epoxy Molding Compound)라고 하는 회로보호용 봉지재로 몰딩하여 완성된다.
이때, IC 등의 칩은 실버 페이스트(silver paste)를 사용하여 기판에 장착되지만 수동소자는 솔더링되어 배선에 연결된다. 이러한 솔더링에 의해 배선이 손상될 수 있으므로, 솔더링 영역과 와이어 본딩 영역을 제외한 인쇄회로기판의 전면에는 PSR(Photoimageable Solder Resist)를 도포하여 이러한 솔더링 및/또는 와이어 본딩으로부터 배선을 보호하고 있다.
하지만, 이러한 PSR층은 전력 증폭기 모듈의 후속 공정에서 전력 증폭기 모듈의 성능 저하 또는 불량의 원인이 되기도 한다. 예컨대, 전력 증폭기 모듈이 휴대 전화기의 메인보드에 장착되는 경우, 부품을 메인보드에 장착하는 SMD(Surface Mount Device) 공정이 대략 230 내지 250℃에서 수행되므로, 임계변형온도(Transient Tempreature)가 대략 105 내지 130℃(Tg)인 PSR층은 재질특성이 변형, 약화되어 PSR층과 기판 상면 사이에 및/또는 PSR층과 EMC층 사이에 틈새를 형성한다. 이렇게 되면, 2차 SMD 공정 중에 용융된 솔더가 이들 틈새로 번져 전력 증폭기 모듈에 배선 사이의 단락을 일으키게 되며, 그 결과 완성된 휴대 전화기의 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio) 특성과 효율을 저하시키고, 잦은 고장을 유발한다.
따라서, PSR층의 재질특성의 변형, 약화에 의한 틈새가 발생하지 않도록 하여 전술한 특성 저하 및 불량을 방지할 필요가 있다.
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 상면과 EMC층의 직접 결합에 의해 견고한 결합구조의 전력 증폭기 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 세트 조립을 위한 2차 SMD 공정 중에 재질특성 변형으로 PSR층이 들뜨고 솔더가 용융되더라도 솔더 용융물의 퍼짐을 제한함으로써, 배선의 단락을 방지하고 ACPR 특성 저하 등의 품질 저하를 방지하는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 인쇄회로기판에 수동소자를 부착한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 증폭기 모듈에서 수동소자 주변의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 전력 증폭기 모듈에서 수동소자 주변의 솔더 용융물 번짐 방지 효과를 설명하는 평면도이다.
도 5는 종래기술의 전력 증폭기 모듈에서 수동소자 주변의 솔더 용융물 번짐을 설명하는 평면도이다.
<도면의 주요 부분의 부호의 설명>
10: 인쇄회로기판 12: 배선
14: 솔더링 영역 16: PSR층
18: 솔더층 20: 수동소자
22: EMC층 24: 솔더 용융물
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따라 전자 기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판이 제공된다. 상기 인쇄회로기판은 상면에 미리 정해진 패턴으로 인쇄된 복수의 배선; 및 상기 배선의 말단 둘레에 미리 정해진 폭으로 도포된 PSR(Photoimageable Solder Resist)층을 포함한다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따라 전자 기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈이 제공된다. 상기 전력 증폭기 모듈은 상면에 미리 정해진 패턴의 배선이 인쇄된 인쇄회로기판; 상기 배선의 말단에 형성된 솔더링 영역 둘레에 미리 정해진 폭으로 도포된 PSR층; 상기 솔더링 영역에서 상기 배선의 말단에 솔더링되어 상기 인쇄회로기판에 장착된 수동소자; 상기 인쇄회로기판에 장착되는 칩; 상기 RSR층 및 상기 소자를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 전면에 몰딩되는 EMC(Epoxy Molding Compound)층; 및 상기 메인보드와 접속되는 복수의 단자를 포함한다.
상기 전력 증폭기 모듈에서, 상기 수동소자를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 전면은 상기 PSR층을 제외한 영역에서 상기 EMC 몰딩층과 직접 접하면 바람직하다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따라 전자 기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈의 제조 방법이 제공된다. 상기 전력 증폭기 모듈의 제조 방법은
(a) 상면에 미리 정해진 패턴의 배선이 인쇄된 인쇄회로기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 배선의 말단에 형성된 솔더링 영역의 둘레에 미리 정해진 폭으로 PSR층을 도포하는 단계;
(c) 상기 솔더링 영역에 수동소자를 배선의 말단에 리플로우 솔더링하는 단계; 및
(d) 상기 PSR층 및 상기 소자를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 전면에 EMC층을 몰딩하는 단계를 포함한다.
상기 전력 증폭기 모듈의 제조 방법은 상기 PSR층 도포 단계(b)와 상기 리플로우 솔더링 단계(c) 사이에 상기 솔더링 영역 내에 솔더 페이스트를 인쇄하여 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 증폭기 모듈의 제조 방법은 상기 솔더링 단계(c) 이전 또는 이후에 상기 인쇄회로기판의 상면에 칩을 장착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 증폭기 모듈의 제조 방법에서, 상기 PSR층 도포 단계(b)는 에칭 용액으로 인쇄회로기판의 표면을 처리하는 단계; PSR층을 인쇄회로기판의 전면에 인쇄하고 예비 건조하는 단계; PSR층을 미리 정해진 패턴으로 자외선 노광하는 단계; 탄산나트륨(Na2O3)으로 PSR층을 현상하는 단계; 현상된 PSR층을 건조하는 단계;및 노출된 배선에 보호용 도금을 수행하는 단계를 포함하면 바람직하다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따라 전자 기기의 메인보드에 장착되는 것으로서, 전술한 제조 방법에 따라 제조되는 전력 증폭기 모듈이 제공된다.
본 발명의 여러 가지 특징 및 장점을 첨부도면과 연계하여 하기와 같이 상세히 설명한다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 전자 기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판(10)이 도시된다. 상기 인쇄회로기판(10)의 상면에는 소정 패턴의 배선(12a, 12b)이 인쇄되어 있다. 서로 연결될 배선(12a, 12b)의 말단의 둘레에는 솔더링 영역(14)이 정해지고, 상기 솔더링 영역(14)은 대체로 장방형 띠 형태로 도포된 PSR층(16)에 의해 인쇄회로기판(10)의 상면의 나머지 부분으로부터 격리된다.
한편, 솔더링 영역(14) 내에는 솔더 페이스트로 인쇄된 솔더층(18)이 형성되어 있는데, 이 솔더층(18)은 수동소자(20, 도 2 참조)를 배선(12a, 12b)과 연결하기 위한 리플로우 솔더링 공정 직전에 형성된다.
상기 PSR층(16)은 도시된 바와 같이 대체로 장방형의 띠 형태로 이루어지며, 코너가 둥글게 만곡되면 바람직하다. 또한, PSR층(16)은 대략 50 내지 200㎛의 폭을 갖고 인쇄회로기판(10)의 상면에 도포되면 바람직하다. 한편, PSR층(16)과 솔더층(18) 사이의 간격은 바람직하게는 50 내지 300㎛, 더 바람직하게는 100 내지200㎛로 형성된다.
한편, 솔더링 영역(14) 둘레의 각각의 PSR층(16)은 서로 분리된 것으로 도시되지만, 솔더링 영역(14)의 간격이 좁으면, 이들 PSR층(16)을 서로 이어지게 일체로 형성하는 것도 바람직하다.
이와 같은 PSR층(16)은 인덕터, 저항기 및 캐퍼시터 등의 수동소자를 인쇄회로기판(10)에 장착하기 위해 솔더링을 수행할 때 솔더층(18)의 용융물이 기판(10)을 타고 흘러 다른 배선으로 퍼지지 않도록 댐 역할을 하게 된다.
도 2를 참조하면, 수동소자(20)가 리플로우 솔더링 공정 등에 의해 인쇄회로기판(10)에 장착되어 있으며, 이 수동소자(20)의 입력 및 출력은 솔더링에 의해 각각 배선(12a, 12b)에 연결된다.
전술한 바와 같이 솔더링을 통해 수동소자(20)가 인쇄회로기판(10)에 장착되면, 실버 페이스트(silver paste)를 사용하여 IC 등의 칩(도시 생략)을 인쇄회로기판(10)에 장착한다. 물론, IC 등의 칩은 솔더링 이전에 인쇄회로기판(10)에 장착될 수도 있다.
도 3은 인쇄회로기판(10)을 EMC 몰딩한 상태를 나타내는 단면도이다. 전술한 바와 같이 인쇄회로기판(10)에 수동소자(20)와 칩이 장착되면, 수동소자(20) 및 칩을 포함하는 인쇄회로기판(10)의 상면에 EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 회로보호용 봉지재를 몰딩하여 미리 정해진 적절한 시간동안 경화시키면 전력 증폭기 모듈이 완성된다.
한편, 비록 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈은 메인보드와의 전기적 연결을 위한 적절한 수효의 단자를 구비한다.
이하 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명에 따른 전력 증폭기 모듈의 제조 방법을 설명한다.
[인쇄회로기판 준비 및 PSR층 형성]
먼저, 상면에 미리 정해진 패턴의 배선(12a, 12b)이 인쇄된 인쇄회로기판(10)을 준비하고, 이들 배선(12a, 12b)의 말단의 솔더링 영역(14)의 둘레에 미리 정해진 폭으로 PSR층(16)을 도포한다.
이와 달리, 미리 정해진 패턴의 배선(12a, 12b)이 인쇄되고 이들 배선(12a, 12b)의 말단의 솔더링 영역(14)의 둘레에 미리 정해진 폭으로 PSR층(16)이 도포된 인쇄회로기판을 준비할 수 도 있다.
상기 PSR층(16)을 도포하기 위한 세부 공정은 다음과 같다.
(a) 에칭 용액으로 소정 패턴의 인쇄회로기판의 표면을 거칠게 처리하는 화학적 전처리를 수행한다.
(b) 이어서, PSR층을 인쇄회로기판의 전면에 인쇄하고 예비 건조를 수행한다.
(c) 다음, 자외선 노광을 수행한다. 즉 사진 패턴 또는 마스크를 이용하여 최종적으로 제거될 부분과 남을 부분을 구분 처리하는 과정을 통해 도 1에 도시된 것과 같은 형태로 PSR층을 형성하게 된다.
(d) 이어, 현상액으로 탄산나트륨(Na2O3)을 사용하여 PSR층을 현상하고 최종 건조한다.
(e) 그런 다음, 노출된 배선의 손상이나 부식을 방지하기 위한 보호용 최종 도금 과정을 수행하여 Au/Ni 도금을 수행한다. 이 경우, 통상 금(Au) 도금을 하게 되지만, 본 발명의 경우와 같이 노출 부위가 넓으면 금 도금의 비용이 상승하므로, Ag, Pb 등의 다른 물질을 대신 사용하여 도금을 수행할 수도 있다.
[수동소자 장착]
이어서, IC 등의 칩을 실버 페이스트를 사용하여 상기 인쇄회로기판(10)의 상면에 칩을 장착한다. 그런 다음 상기 솔더링 영역(14) 내에 솔더 페이스트를 인쇄하여 솔더층(18)을 형성하고, 수동소자(20)를 상기 솔더층(18)에서 리플로우 솔더링하여 배선(12a, 12b)에 연결한다. 이와 달리, 솔더링 단계 이후에 칩을 인쇄회로기판(10)의 상면에 장착할 수도 있다.
[EMC 몰딩 및 경화]
그런 다음, 상기 RSR층(18) 및 상기 칩과 수동소자(20)를 포함하는 상기 인쇄회로기판(10)의 전면에 EMC층(22)을 몰딩하고, 이를 미리 정해진 적절한 시간동안 경화시켜 전력 증폭기 모듈을 완성한다.
이와 같은 구성을 갖는 전력 증폭기 모듈은 인쇄회로기판(10)의 상면이 EMC층(22)과 직접 결합하게 되므로 보다 견고한 구조를 얻을 수 있다.
이렇게 되면, 전력 증폭기 모듈을 휴대 전화기 등의 전자기기의 메인보드에 장착하는 후속의 SMD 공정에서, PSR층(16)이 변형되어 PSR층(16)과 인쇄회로기판(10) 상면 사이에 및/또는 PSR(18)층과 EMC(22)층 사이에 틈새를 형성하고 솔더가 재용융되더라도, 이러한 솔더 용융물(24)은 PSR층(16)이 만드는 틈새에만 미치고 인쇄회로기판(10)의 상면과 EMC층(22)의 직접 결합에 의해 더 이상 퍼지지 못하게 된다. 이러한 솔더 용융물(24)의 퍼짐 방지 효과는 도 4에서 확인할 수 있다.
이와 대조적으로, 도 5에 도시된 종래기술의 전력 증폭기 모듈에서는, PSR층(116)이 인쇄회로기판(10)의 상면 전체에 도포되어 있기 때문에, PSR층(116)이 변형되어 들뜨고 솔더층(18)이 용융되면, 솔더 용융물(124)이 들뜬 PSR층(116)을 따라 넓게 퍼지게 되어 배선(12a, 12b)에 단락을 유발하고 그에 따라 전력 증폭기 모듈의 불량을 초래하게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 상면과 EMC층의 직접 결합에 의해 견고한 구조의 전력 증폭기 모듈이 구현된다. SMD 공정 중에 PSR층이 들뜨고 솔더가 용융되더라도 인쇄회로기판의 상면과 EMC층이 직접 결합되어 있기 때문에 솔더 용융물의 퍼짐이 PSR층으로 제한된다. 또한, 솔더 용융물의 퍼짐이제한되기 때문에, 배선의 단락이 일어나지 않고 그에 따라 ACPR 특성 및 효율 저하 등의 품질 저하가 방지된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 전자 기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판으로서,
    상면에 미리 정해진 패턴으로 인쇄된 복수의 배선; 및
    상기 배선의 말단 둘레에 미리 정해진 폭으로 도포된 PSR(Photoimageable Solder Resist)층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배선의 말단에 형성된 솔더층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 PSR층은 대략 50 내지 200㎛의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 PSR층은 상기 솔더층으로부터 대략 50 내지 300㎛의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 PSR층은 상기 솔더층으로부터 대략 100 내지 200㎛의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 PSR층은 둥근 코너의 대체로 장방형인 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 인쇄회로기판.
  7. 전자 기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈에 있어서,
    상면에 미리 정해진 패턴의 배선이 인쇄된 인쇄회로기판;
    상기 배선의 말단에 형성된 솔더링 영역 둘레에 미리 정해진 폭으로 도포된 PSR(Photoimageable Solder Resist)층;
    상기 솔더링 영역에서 상기 배선의 말단에 솔더링되어 상기 인쇄회로기판에 장착된 수동소자;
    상기 인쇄회로기판에 장착되는 칩;
    상기 RSR층 및 상기 소자를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 전면에 몰딩되는 EMC(Epoxy Molding Compound)층; 및
    상기 메인보드와 접속되는 복수의 단자
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수동소자를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 전면은 상기 PSR층을 제외한 영역에서 상기 EMC층과 직접 접하는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
  9. 제7항에 있어서, 상기 PSR층은 대략 50 내지 200㎛의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
  10. 제7항에 있어서, 상기 솔더링 영역 내에 형성된 솔더층을 더 포함하며, 상기 PSR층은 상기 솔더층으로부터 대략 50 내지 300㎛의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
  11. 제7항에 있어서, 상기 솔더링 영역 내에 형성된 솔더층을 더 포함하며, 상기 PSR층은 상기 솔더층으로부터 대략 100 내지 200㎛의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
  12. 제7항에 있어서, 상기 PSR층은 둥근 코너의 대체로 장방형인 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
  13. 전자 기기의 메인보드에 장착되는 전력 증폭기 모듈의 제조 방법에 있어서,
    (a) 상면에 미리 정해진 패턴의 배선이 인쇄된 인쇄회로기판을 준비하는 단계;
    (b) 상기 배선의 말단에 형성된 솔더링 영역의 둘레에 미리 정해진 폭으로 PSR(Photoimageable Solder Resist)층을 도포하는 단계;
    (c) 상기 솔더링 영역에 수동소자를 배선의 말단에 리플로우 솔더링하는 단계; 및
    (d) 상기 RSR층 및 상기 소자를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 전면에 EMC(Epoxy Molding Compound)층을 몰딩하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 PSR층 도포 단계(b)와 상기 솔더링 단계(c) 사이에 상기 솔더링 영역 내에 솔더 페이스트를 인쇄하여 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 솔더링 단계(c) 이전에 상기 인쇄회로기판의 상면에 칩을 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 솔더링 단계(c) 이후에 상기 인쇄회로기판의 상면에 칩을 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 PSR층 도포 단계(b)는
    에칭 용액으로 인쇄회로기판의 표면을 처리하는 단계;
    PSR층을 인쇄회로기판의 전면에 인쇄하고 예비 건조하는 단계;
    PSR층을 미리 정해진 패턴으로 자외선 노광하는 단계;
    탄산나트륨(Na2O3)으로 PSR층을 현상하는 단계;
    현상된 PSR층을 건조하는 단계; 및
    노출된 배선에 보호용 도금을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈의 제조 방법.
  18. 제13항의 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 모듈.
  19. 제18항에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 상면에 부착되는 칩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
  20. 제18항에 있어서, 상기 메인보드와 전기적으로 연결되는 복수의 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 전력 증폭기 모듈.
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