KR20050098345A - 복합 모듈용 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PAM, 듀플렉서, 송신대역 통과 필터, 매칭부를 포함하는 복합모듈에 있어서, 패키지의 상부면에 상기 PAM, 매칭부가 실장되고, 상기 패키지 하부에 캐비티가 형성되어 상기 캐비티 영역에 상기 듀플렉서와 송신대역통과필터가 원칩화된 복합칩이 장착된 것으로서, 패키지의 상하면에 부품을 실장하여 복합 모듈의 제작의 간편성으로 인한 제조 비용의 절감은 물론 실장에 대한 여유 공간의 확보를 통한 PAM 에서 발생하는 열을 발산시키는 면적을 넓힘으로써 성능의 향상을 얻을수 있을뿐만 아니라, 동시에 제품 크기를 소형화할 수 있다.

Description

복합 모듈용 패키지 및 그 제조 방법{Package for complex module and manufacture method}

본 발명은 듀플렉서와 송신 대역 통과 필터의 칩을 하나의 칩으로 제작하여 패키지 하부의 캐비티 영역에 장착하는 복합 모듈용 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

정보화 시대에 접어들면서 가정용 무선 전화기나 이동통신 단말기등의 고주파 회로를 사용하는 이동통신 기기의 사용이 급증하고 있다. 따라서, 고주파 회로에 이용되는 부품들은 주파수의 혼선을 효과적으로 방지하며 고조파를 억제하기 위하여 설계상 많은 어려움을 수반하게 된다.

일반적으로, 최근의 이동통신시스템에 있어서 주파수대역이 다른 두가지의 통신을 동시에 서비스하고자하는 시스템, 예를들어, 이동통신시스템에서 1.8GHz대역의 PCS방식과, 800MHz대역의 CDMA방식, 또는 1.8∼1.9GHz대역의 GSM방식과 900MHz대역의 GSM방식중에서 2가지 이상 통신을 제공하는 시스템등이 등장하고 있다.

일반적으로 CDMA, PCS 등 무선 통신 시스템에서는 데이터 신호를 송신하거나 외부로부터 전송되는 데이터 신호를 수신하기 위하여 안테나와 송수신 모듈을 내장하고 있다.

상기 송수신 모듈에는 쏘우 필터를 내장한 듀플렉서가 배치되어 송신되는 일정 주파수의 신호를 통과시켜 안테나로 보내거나, 수신된 일정 주파수의 신호를 통과 시켜 통신 시스템 내부의 수신모듈로 인가하도록 한다. 상기 송신 모듈에서는 통신 시스템의 제어에 의하여 발생한 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭부를 두고 있어 신호를 먼 거리로 전송하기 위한 증폭을 실시한다.

최근, 저온 동시소성 세라믹(LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramic)라고 하는 기술이 개발되어 고주파 통신용 수동소자를 제작하고 있다.

LTCC는 보통 회로를 구성할 때, 기판은 기판대로 만들고 그 위에 금속을 입히는 방식으로 제작하는 것이 일반적이지만, 이러한 방식은 집적화와 소형화에 어려움이 많다.

따라서, 상기 LTCC를 사용하면, 저온에서(Low temperature) 금속과 그 세라믹 기판이 동시에 만들어지는 코파이어(Co-fire) 공정기술이기 때문에 집적화와 소형화를 이룰 수 있다.

글라스(Glass) 계열 혹은 그것을 섞은 형태의 세라믹 계열 기판을 사용하면, 800~1,000℃ 정도에서 금속을 입힌 기판들을 압착 소성시킬 수 있으며, 고주파 수동 소자 제작에 매우 적합하다.

이하 도면을 참조하여 상기와 같은 LTCC 기술을 이용한 CDMA 복합 모듈에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 CDMA 복합 모듈을 나타낸 블럭도이다.

도 1을 참조하면, CDMA 복합 모듈은 송신대역 통과 필터(100), 매칭부(110), 전력 증폭부(120), 듀플렉서(130)를 포함한다.

즉, 상기 CDMA 복합 모듈은 외부로부터 인가되는 고주파 신호와 내부로부터 발생하는 신호를 송수신하는 안테나(미도시)와, 상기 안테나(미도시)로부터 고주파 신호들을 송수신하기 위하여 일정 주파수만을 필터링하기 위한 듀플렉서(130)와, 상기 송수신 모듈을 포함하는 통신시스템에서 발생하는 고주파 신호를 셀 서비스 영역에서 필요로 하는 레벨로 증폭하는 전력 증폭부(120)로 구성되어 있다.

도 2는 종래의 복합 모듈의 단면을 나타낸 도면, 도 3a는 종래의 복합 모듈의 상면을 나타낸 도면, 도 3b는 종래의 복합 모듈의 저면을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 복합 모듈(200)은 PAM(202), 듀플렉서(204), 송신 대역 통과 필터(206), 매칭부(208)가 기판상의 하나의 평면위에 실장되어 구현된다.

상기 PAM(202)은 패키지의 상부면에 다이본딩 또는 와이어 본딩에 의하여 장착된다.

상기 듀플렉서(204), 송신 대역 통과 필터(206)는 상기 패키지의 상부면에 SMT된다.

상기 매칭부(208)는 패키지의 상부면에 SMT되거나 커패시터 중 용량값이 아주 큰 것 외에 패키지 내부에 패턴으로 구성이 가능하다면 내부에 스트립라인 형태로 구성시킴으로써 사용면적의 감소 및 부품수의 감소를 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성된 복합모듈의 저면은 도 3와 같다.

도 3b를 참조하면, 복합 모듈의 저면에는 그라운드가 형성되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래에는 PAM, 듀플렉서, 송신 대역 통과 필터, 매칭회로가 기판상의 하나의 평면위에 실장되어 구현된 바 크기의 소형화의 한계가 있는 문제점이 있다.

또한, 회로 부품수의 증가로 인하여 PCB 실장시 추가적인 비용을 발생하고 공정 시간이 증가하므로 그 만큼의 비용을 발생시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 패키지의 상하면에 부품을 실장하여 복합 모듈의 제작의 간편성으로 인한 제조 비용의 절감은 물론 실장에 대한 여유 공간의 확보를 통한 PAM에서 발생하는 열을 발산시키는 면적을 넓힘으로써 성능의 향상을 얻을수 있을뿐만 아니라, 동시에 제품 크기를 소형화할 수 있는 복합 모듈용 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 듀플렉서와 송신대역 통과필터를 하나의 동일한 칩상에 동시에 구현해서 패키지 배면에 조립하든지, 따로 칩을 제작해서 패키지 배면의 캐비티에 동시에 조립함으로써 재료 비용과 공정 비용의 극적인 절감을 얻을 수 있는 복합 모듈용 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, PAM, 듀플렉서, 송신대역 통과 필터, 매칭부를 포함하는 복합모듈에 있어서, 패키지의 상부면에 상기 PAM, 매칭부가 실장되고, 상기 패키지 하부에 캐비티가 형성되어 상기 캐비티 영역에 상기 듀플렉서와 송신대역통과필터가 원칩화된 복합칩이 장착된 것을 특징으로 하는 복합모듈용 패키지가 제공된다.

상기 복합칩을 상기 캐비티 영역에 장착시키는 방법에는 듀플렉서와 송신대역통과필터의 칩을 동시에 제작해서 상기 캐비티 영역에 장착시키거나, 듀플렉서 칩과 송신대역통과 필터 칩을 따로 제작해서 상기 캐비티 영역에 장착시킨다.

상기 PAM에서 발생하는 열을 발산시키기 위해서 상기 패키지 내부에 비어홀이 형성된다.

상기 복합 칩이 장착된 캐비티 영역에는 리드가 장착된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, PAM, 듀플렉서, 송신대역 통과필터, 매칭부를 포함하는 복합모듈을 제조하는 방법에 있어서, 상기 듀플렉서 칩과 상기 송신대역 통과 필터칩을 원칩화한 복합칩을 제작하고, 패키지의 하부 일정 영역을 펀칭가공하여 캐비티를 형성하고, 상기 형성된 캐비티 영역에 상기 제작된 복합칩을 장착하고, 상기 형성된 캐비티 영역에 리드를 장착하고, 상기 패키지의 상부에 PAM, 매칭부를 실장하고, 상기 패키지 상부면을 몰딩하는 것을 특징으로 하는 복합 모듈용 패키지 제조 방법이 제공된다. .

상기 리드는 상기 복합칩을 보호하고, 전기적으로 접지를 형성해서 상기 PAM에서 발생하는 열을 방출시킨다.

상기 PAM에서 발생하는 열을 발산시키기 위해서 패키지 내부에 비어홀을 형성한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합 모듈의 단면을 나타낸 도면, 도 5a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합 모듈의 상면을 나타낸 도면, 도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리드를 브레이징 하기전의 복합 모듈의 저면을 나타낸 도면, 도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리드를 브레이징한 후의 복합 모듈의 저면을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 복합 모듈은 송신대역 통과 필터(403), 매칭부(408), 전력 증폭부(402), 듀플렉서(405)를 포함한다.

복합모듈 패키지(400)의 상면에는 PAM(402)과 매칭부(408)가 실장되고, 상기 패키지(400)의 바닥면에는 듀플렉서 칩(405)과 송신대역 통과 필터 칩(403)이 원칩화된 복합칩(404)이 장착된다.

상기 PAM(402)은 패키지(400)의 상부면에 다이 본딩 또는 와이어 본딩에 의해서 장착된다. 상기 PAM(402)은 근본적으로 안테나를 통해서 신호를 무선으로 송신해주기 위해서 높은 전력으로 소신호를 증폭하기 때문에 많은 열의 발생을 초래하는데, 접지면으로 열을 전달해서 발산시키기 위해서 패키지 내부에 비어홀(410)을 제작하여 바닥면으로 방출시킨다.

상기 매칭부(408)는 패키지(400)의 상부면에 SMT되거나 커패시터중 용량값이 아주 큰 것 외에 패키지 내부에 패턴으로 구성이 가능하다면 내부에 스트립라인 형태로 구성시킴으로써 사용면적의 감소 및 부품수의 감소를 얻을 수 있다.

상기 듀플렉서 칩(405)과 송신 대역 통과 필터 칩(403)이 원칩화된 복합칩(404)은 상기 패키지(400)의 바닥면에 캐비티를 형성하고, 상기 형성된 캐비티 영역에 장착된다.

상기 캐비티 영역에 상기 복합칩(404)을 장착한 구조에 대해서는 도 5b를 참조하기로 한다.

도 5b를 참조하면, 패키지의 바닥면에 캐비티를 형성하고 상기 형성된 캐비티에 듀플렉서(405)와 송신 대역 통과 필터(403)가 하나로 된 복합칩(404)을 장착한다. 상기 복합칩(404)은 와이어 본딩에 의해서 상기 패키지에 장착된다.

상기 복합칩(404)을 상기 캐비티 영역에 장착시키는 방법에는 듀플렉서(405)와 송신대역 통과 필터(403)의 칩을 동시에 제작해서 상기 캐비티 영역에 장착시키거나, 듀플렉서 칩(405)과 송신 대역 통과 필터 칩(403)을 따로 제작해서 상기 캐비티 영역에 장착시키는 방법이 있다.

상기와 같이 캐비티 영역에 복합칩(404)을 장착한 후, 상기 장착된 복합칩(404)을 보호하기 위해서는 상기 캐비티 영역에 리드(412)를 장착한다. 여기서, 상기 리드(412)는 도체일 수 있다. 상기 리드(412)는 전기적으로는 접지를 형성해서 전기적인 성능을 향상시켜주고, PAM(402)에서 발생하는 열을 방출시킬 히트 싱크(heat sink)로서 작용한다. 상기 리드(412)가 장착된 복합 모듈의 바닥면은 도 5c와 같다.

상기와 같이 리드(412)가 장착되면, 상기 패키지(400)의 상층면에 매칭 부품을 장착하고, PAM(402)을 장착한다. 이때, PAM은 근본적으로 안테나를 통해서 신호를 무선으로 송신해주기 위해서 높은 전력으로 소신호를 증폭하기 때문에 많은 열의 발생을 초래하는데, 접지면으로 열을 발산시키기 위해서 패키지 내부에 비어홀(410)을 제작하여 바닥면으로 방출시킨다. 상기 PAM(402)이 장착된 복합 모듈의 상면에 대하여 도 5a를 참조한다.

도 5a를 참조하면, 복합 모듈의 상면에는 PAM(402), 매칭부(408), 비어홀(410)이 형성되어 있다.

상기와 같은 패키지 구조와 복합 칩 공정을 사용하게 되면, 여유 공간이 확장되므로 히트 싱크를 추가적으로 더 배치할 수 있는데, 이로 인해 성능의 안정화를 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합 모듈용 패키지 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 듀플렉서와 송신대역 통과 필터를 원칩화한 복합칩을 제작한다(S600). 그런다음 패키지의 하부에 캐비티를 형성하고(S602), 상기 형성된 캐비티 영역에 상기 제작된 복합칩을 장착한다(S604). 상기 복합칩은 와이어 본딩에 의하여 상기 패키지에 장착된다.

단계 604가 수행되면, 상기 캐비티 영역에 장착된 복합칩을 보호하기 위해서는 리드를 장착한다(S606).

상기와 같이 리드가 장착되면, 상기 패키지의 상층면에 매칭부와 PAM을 장착한다(S608). 이때, PAM은 근본적으로 안테나를 통해서 신호를 무선으로 송신해주기 위해서 높은 전력으로 소신호를 증폭하기 때문에 많은 열의 발생을 초래하는데, 접지면으로 열을 발산시키기 위해서 패키지 내부에 비어홀을 제작하여 바닥면으로 방출시킨다.

단계 608의 수행후, 상기 패키지의 상부면에 조립된 부품의 보호를 위해 메탈 캡 또는 에폭시 등으로 봉합 또는 몰딩을 하여 제품을 완성한다(S610).

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 패키지의 상하면에 부품을 실장하여 복합 모듈의 제작의 간편성으로 인한 제조 비용의 절감은 물론 실장에 대한 여유 공간의 확보를 통한 PAM 에서 발생하는 열을 발산시키는 면적을 넓힘으로써 성능의 향상을 얻을수 있을뿐만 아니라, 동시에 제품 크기를 소형화할 수 있는 복합 모듈용 패키지 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 듀플렉서와 송신대역 통과필터를 하나의 동일한 칩상에 동시에 구현해서 패키지 배면에 조립하든지, 따로 칩을 제작해서 패키지 배면이 캐비티에 동시에 조립함으로써 재료 비용과 공정 비용의 극적인 절감을 얻을 수 있는 복합 모듈용 패키지 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 CDMA 복합 모듈을 나타낸 블럭도.

도 2는 종래의 복합 모듈의 단면을 나타낸 도면.

도 3a는 종래의 복합 모듈의 상면을 나타낸 도면.

도 3b는 종래의 복합 모듈의 저면을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합 모듈의 단면을 나타낸 도면.

도 5a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합 모듈의 상면을 나타낸 도면.

도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리드를 브레이징 하기전의 복합 모듈의 저면을 나타낸 도면.

도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리드를 브레이징한 후의 복합 모듈의 저면을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합 모듈용 패키지 제조 방법을 나타낸 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 206, 402 : 송신대역 통과 필터 110, 208, 408 : 매칭부

120, 202, 404 : 전력 증폭부 130, 204, 406 : 듀플렉서

410 : 비어홀 412 : 리드

Claims (7)

1. PAM, 듀플렉서, 송신대역 통과 필터, 매칭부를 포함하는 복합모듈에 있어서,

   패키지의 상부면에 상기 PAM, 매칭부가 실장되고, 상기 패키지 하부에 캐비티가 형성되어 상기 캐비티 영역에 상기 듀플렉서와 송신대역통과필터가 원칩화된 복합칩이 장착된 것을 특징으로 하는 복합모듈용 패키지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 PAM에서 발생하는 열을 발산시키기 위해서 상기 패키지 내부에 비어홀이 형성된 것을 특징으로 하는 복합모듈용 패키지.
3. 제1항에 있어서,

   상기 복합 칩이 장착된 캐비티 영역에는 리드가 장착되는 것을 특징으로 하는 복합 모듈용 패키지.
4. PAM, 듀플렉서, 송신대역 통과필터, 매칭부를 포함하는 복합모듈을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 듀플렉서 칩과 상기 송신대역 통과 필터칩을 원칩화한 복합칩을 제작하는 단계;

   패키지의 하부 일정 영역을 펀칭가공하여 캐비티를 형성하는 단계;

   상기 형성된 캐비티 영역에 상기 제작된 복합칩을 장착하는 단계;

   상기 형성된 캐비티 영역에 리드를 장착하는 단계;

   상기 패키지의 상부에 PAM, 매칭부를 실장하는 단계;

   상기 패키지 상부면을 몰딩하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 모듈용 패키지 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 복합칩을 상기 캐비티 영역에 장착시키는 방법에는 듀플렉서와 송신대역통과필터의 칩을 동시에 제작해서 상기 캐비티 영역에 장착시키거나, 듀플렉서 칩과 송신대역통과 필터 칩을 따로 제작해서 상기 캐비티 영역에 장착시키는 것을 특징으로 하는 복합 모듈용 패키지 제조 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 리드는 상기 복합칩을 보호하고, 전기적으로 접지를 형성해서 상기 PAM에서 발생하는 열을 방출시키는 것을 특징으로 하는 복합 모듈용 패키지 제조 방법.
7. 제4항에 있어서,

   상기 PAM에서 발생하는 열을 발산시키기 위해서 패키지 내부에 비어홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 모듈용 패키지 제조 방법.