KR20080071432A - 고주파 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 모듈에 관한 것이다.
본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈은, 부품 탑재를 위해 전극이 형성된 배선 기판; 필터 칩 이외의 소자로서, 상기 배선 기판상에 탑재되는 하나 이상의 칩 부품; 패키징 되지 않는 베어 칩 상태로서, 상기 배선 기판상에 탑재되는 하나 이상의 필터 칩; 상기 필터 칩 하부에 기밀 공간이 형성되도록 상기 필터 칩 외측과 기판 사이를 폐곡선의 댐 형태로 에워싸는 수지 댐; 상기 기판 위에 형성되어 상기 칩 부품을 보호하는 몰드 부재를 포함한다.
칩 부품, SAW, 패키지, 캐비티

Description

고주파 모듈{High frequency module}
도 1은 종래 고주파 모듈을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명 제 1실시 예에 따른 고주파 모듈을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명 제 1실시 예에 따른 고주파 모듈의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명 제 2실시 예에 따른 고주파 모듈을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명 제 2실시 예에 따른 고주파 모듈의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈 제조방법을 나타낸 플로우 챠트.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100,200 : 고주파 모듈 110,210 : 배선 기판
120,220 : 칩 부품 130,230 : 필터 칩
118,218 : 캐비티 132,232 : 금속 범프
140,240 : 수지 댐 150,250 : 몰드 부재
본 발명은 고주파 모듈에 관한 것이다.
최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰 등의 무선통신단말기, 각종 미디어용 단말기(예: MP3 기기)에 대한 다기능화 및 소형화 추세에 따라서, 단말기에 내장되는 각종 부품이 소형화 추세로 개발되고 있다.
또한 무선통신 단말기에는 외부로부터 입력되는 여러 주파수 성분 중 원하는 주파수만 통과시키고 나머지는 감쇄시켜 버리는 역할을 하는 주파수 필터 소자가 구비되며, 통신기기의 핵심부품인 주파수 필터 소자는 고주파화, 소형화, 대역폭이 축소되는 방향으로 발전하고 있는 추세이다.
이러한 부품들의 경박 단소화를 실현하기 위해서는 실장 부품의 개별 사이즈를 줄이는 기술과, 다수개의 개별 소자들을 원 칩(one chip)화하는 SOC(System On Chip) 기술 및 다수개의 개별소자들을 하나의 패키지(package)로 집적하는 SIP(System In Package) 기술 등이 필요하다. 즉, 단말기에 내장되는 각종 부품 또는 이와 연계된 핸드셋 기기에 내장되는 수동 소자, 능동 소자, 고주파 필터 칩 등의 부품을 하나의 패키지로 구현하는 연구가 시도되고 있다.
도 1은 종래 고주파 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 고주파 모듈은 배선기판(11)상에 패키징된 탄성 표면파 부품(12)과, 탄성 표면파 이외의 다른 칩 부품(13)을 장착하고, 상기 배선기판(11)의 상부 전체를 수지(14)로 몰딩하여 구현된다.
이때, 상기 탄성 표면파 부품(12)은 세라믹 기판(21) 위에 금속 범프(22a)를 형성하여 탄성 표면파 칩(22)을 플립 본딩에 의하여 장착한 후, 상기 탄성 표면파 칩(22)의 상부에 열경화성 필름(23)을 라미네이팅하고, 상기 열경화성필름(23)의 상부에 금속(24)을 도금함으로써, 탄성 표면파 칩(22)을 밀봉한 것이다. 이외에도 종래 방식에는 캐비티(cavity) 모양의 패키지에 탄성 표면파 칩을 플립 본딩 또는 와이어 본딩한 후, 금속 재질의 덮개를 패키지 상부에 심 용접하거나, 열 융착하는 등의 방법으로 탄성 표면파 칩을 밀봉하는 구조도 있다.
이상과 같은 종래의 고주파 모듈 부품은 단순히 패키징된 탄성표면파 부품(12)과 칩 부품(13)을 배선기판(11)상에 장착한 후 몰딩한 것이기 때문에, 모듈화에 따른 사이즈 감소효과가 매우 미약하다. 그러나 최근의 무선통신 단말기분야는 더 많은 소형화를 요구하고 있기 때문에, 무선통신 단말기들에 필수적으로 요구되는 고주파 모듈에 대한 개선이 필요하다.
본 발명은 고주파 모듈을 제공한다.
본 발명은 탄성표면파 칩과 같은 필터 칩의 밀봉과 일반 칩 부품의 패키징을 동시에 구현함으로써, 고정 수를 감소시키고, 사이즈 감소를 도모할 수 있도록 한 고주파 모듈을 제공한다.
본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈은,
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 모듈에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 제 1실시 예에 따른 고주파 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 고주파 모듈(100)은 배선 기판(110), 칩 부품(120), 필터 칩(130), 수지 댐(140), 몰드 부재(150)를 포함한다.
상기 배선 기판(110)은 HTCC(High temperature cofired ceramic) 혹은 LTCC(Low temperature co-fired ceramic)와 같은 세라믹 기판이나, 실리콘 기판, MCPCB(Metal Core PCB) 또는 일반 PCB 기판 등을 포함한다. 이러한 배선 기판(110) 상에는 사전에 설계된 전극(112)이 비아 홀(Via hole)(114) 또는 쓰루 홀(through hole)을 통해 다른 층 또는 바텀 층을 통해 외부 단자와 연결된다.
상기 칩 부품(120)은 배선 기판(110)의 상면 전극에 표면실장기술(SMT)을 이용하여 솔더 본딩되며, 이러한 칩 부품(120)은 하나 이상의 적층 세라믹 캐패시터, 칩 인덕터, 칩 스위치 등이 포함될 수 있다.
상기 필터 칩(130)은 상면 전극(112)에 금속 범프(132)를 형성시킨 후, 상기 범프(132)에 입출력 전극(121)을 정렬시킨 후 플립 본딩 기술을 이용하여 플립 본딩된다. 이에 따라 필터 칩(130)의 입출력 전극(121)과 배선기판(110)의 전극(112) 사이에 전기적 연결이 이루어짐으로써, 필터 칩(130)의 정상적인 동작이 이루어질 수 있다.
이러한 필터 칩(130)은 베어 칩 상태로 하나 이상이 실장될 수 있다. 예컨대, 상기 필터 칩(130)은 SAW(Surface acoustic wave) 필터, BAW(Bulk acoustic wave) 필터, FBAR(Film bulk acoustic resonator) 필터 중 어느 하나를 하나 이상으로 구현할 수 있다.
그리고 상기 플립 본딩은 베어 칩 상태의 필터 칩(130) 위에 스터드 펌프(Au stud bump)를 형성하여 초음파 본딩을 하는 방법과, 배선 기판상에 솔더 범프를 형성한 후 열 융착 본딩을 하는 방법에 의해서 이루어질 수 있다. 본 발명은 와이어 본딩이 필요한 부품에 대해 와이어 본딩을 수행할 수도 있다.
상기 수지 댐(140)은 상기 필터 칩(130)의 외측 둘레를 따라 폐곡선 형태의 댐으로 형성되어, 내부에 형성된 에어 캐비티(118)를 밀폐시켜 준다. 이러한 에어 캐비티(118)는 수지 댐(140)에 의해 상기 필터 칩(130) 하부에 금속 범프(132)의 높이 정도로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 수지 댐(dam)(140)은 점도(Viscosity)가 높은 재질 예컨대, 에폭시 수지를 디스펜서를 이용한 디스펜싱 방법으로 형성시켜 준다.
그리고 배선기판(110)의 상면, 칩 부품(120) 및 필터 칩(130)의 외측, 그리고 수지 댐(140)의 외측에는 몰드 부재(150)가 일정 높이로 몰딩된다. 상기 몰드부재(150)는 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리페닐렌옥사이드(Poly Phenylene Oxide), 에폭시 시트 몰딩(ESM), 실리콘 등 중에서 하나로 구현될 수 있다. 이러한 몰드부재(150)는 배선 기판(110) 상의 부품 또는 와이어 보다 일정 높이로 몰딩된다.
또한 상기 몰드 부재(150)의 표면에는 전자 차폐용 표면 도금층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이러한 도금층은 내부로 유입되거나 외부로 방출되는 유해한 전자파를 차단해 주게 된다.
도 3의 (a)~(d)는 본 발명 제 1실시 예에 따른 고주파 모듈 공정을 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 배선 기판(110) 위의 전극(112)에 하나 이상의 칩 부품(120)을 표면실장기술(SMT)을 이용하여 솔더 본딩한다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 배선 기판(110)의 칩 탑재 영역에 구비된 전극(112)에 금속 범프(132)를 형성한 후, 플립 본딩 방식으로 하나 이상의 필터 칩(130)을 본딩한다.
도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 필터 칩(130) 하부에 에어 캐비티(118)를 형성해 준다. 이를 위해, 상기 배선기판(110)상에 필터 칩(130)이 실장되면 상기 필터 칩(130)의 외측을 따라 폐곡선 또는 사각 틀 형태로 에워싸는 수지 댐(140)을 형성시켜 주어, 캐비티(118)를 기밀 공간으로 만들어 준다. 상기 수지 댐(140)은 에폭시 수지를 이용할 수 있어, 외부로부터 수분 침투를 방지할 수 있게 된다.
도 3의 (d)와 같이, 몰드 부재(150)가 몰딩된다. 상기 몰딩 과정은 배선 기판 상면 전체에 대해 몰드 부재(150)로 몰딩된다. 이에 따라 배선기판(110) 상에 실장되는 칩 부품(120) 및 필터 칩(130)을 보호할 수 있게 된다.
여기서, 상기 몰드 부재(150)를 형성하는 방법으로는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 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.
그리고 상기 몰드 부재(150)를 몰딩한 후, 상기 몰드 부재(150)의 표면에 스퍼터링(sputtering) 방식, 증착(evaporating)하는 방식, 전해 또는 무 전해 도금 등을 선택적으로 이용하여 도금층(미도시)을 형성해 줄 수 있다.
도 4는 본 발명 제 2실시 예에 따른 고주파 모듈을 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명 제 2실시 예에 따른 고주파 모듈의 제조 공정을 나타낸 도면이다. 이러한 제 2실시 예는 배선 기판상에 형성된 칩 부품과 필터 칩을 패키지로 만들 때, 필터 칩의 탑재 영역에 형성된 캐비티(218)와 에폭시 수지 댐(240)을 이용하여 기밀 공간을 확보할 수 있도록 한 것으로, 제 1실시 예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 고주파 모듈(200)은 캐비티(218)를 갖는 배선 기판(210), 칩 부품(220), 필터 칩(230), 수지 댐(240), 몰드 부재(250)를 포함한다.
상기 배선 기판(210)의 상면에는 칩 탑재를 위한 캐비티(218)가 형성되는 데, 상기 캐비티(218)는 개별 필터 칩(210)의 하부가 수납될 수 있는 공간을 제공한다(도 5의 a). 여기서, 캐비티(218)는 기판 전체의 1/3 깊이 또는 필터 칩 두께의 1/3~2/3 깊이로 형성이다.
이러한 배선 기판(210)에는 칩 부품 실장된 후 필터 칩이 실장됨으로써, 먼저 하나 이상의 칩 부품(220)이 솔더(216)를 이용하여 표면실장기술로 실장된다(도 5의 b).
그리고 캐비티(218) 내부에 구비된 전극(212)에 금속 범프(232)를 형성하고, 상기 금속 범프(232) 위에 필터 칩(230)의 전극(231)을 정렬한 후, 플립 본딩 방식으로 상기 필터 칩(230)을 본딩하게 된다(도 5의 c).
그리고, 상기 필터 칩(230)이 실장되면 상기 캐비티(218)와 필터 칩 외측 사이의 공간을 에폭시 수지 댐(240)을 이용하여 에워싸게 된다(도 5의 d). 이때 상기 에폭시 수지 댐(240)에 의해 상기 필터 칩(230) 하부의 캐비티(218)는 밀폐된 기밀 공간이 확보되고, 외부로부터 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 배선 기판(210) 상에 칩 부품(220) 및 필터 칩(230)이 실장되면, 몰드 부재(250)를 이용하여 기판 전체에 몰딩하게 된다(도 5의 e). 이때, 몰드 부재(250)의 표면에 도금층을 형성하거나, 몰드 부재에서 배선 기판의 표면까지 하프 커팅한 후 도금층을 형성해 주어, 유해 전자파를 차단할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 고주파 모듈 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 배선 기판상에 필터 칩 이외의 칩 부품을 솔더를 이용하여 표면기술로 본딩하고(S101), 표면실장 후 SAW 필터와 같은 필터 칩을 플립 본딩 방식으로 본딩한다(S103).
그리고 필터 칩과 배선 기판 사이에 에폭시 댐을 형성하여, 내부에 밀폐된 캐비티 공간을 만들어 준다(S105).
그리고, 배선 기판 전체에 몰딩을 수행하게 되어(S107), SIP(System In Package) 제품으로 만들어진다. 여기서, 본 발명은 고주파 모듈 단위로 커팅 하기 위해 다이싱 공정을 수행할 수도 있다.
본 발명은 휴대폰 또는 헤드셋 등의 기기에 적용되는 반도체 모듈 패키지를 초 박형화로 구현할 수 있고, 또한 멀티 칩 패키지(MCP : Multi chip package), 시스템 인 패키지(SIP : System In Package) 등 다양한 패키지 유형들에 적용될 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 모듈에 의하면, 표면실장기술을 이용하여 칩 부품을 실장하고, 플립 칩 본딩되는 필터 칩의 하부를 에폭시 댐을 이용하여 밀폐시키고, 기판 전체에 대해 몰딩을 수행함으로써, 고주파 모듈의 두께를 낮게 할 수 있고, 또 제조 공정 수를 감소시켜 줄 수 있다.

Claims (5)

  1. 부품 탑재를 위해 전극이 형성된 배선 기판;
    필터 칩 이외의 소자로서, 상기 배선 기판상에 탑재되는 하나 이상의 칩 부품;
    패키징 되지 않는 베어 칩 상태로서, 상기 배선 기판상에 탑재되는 하나 이상의 필터 칩;
    상기 필터 칩 하부에 기밀 공간이 형성되도록 상기 필터 칩 외측과 기판 사이를 폐곡선의 댐 형태로 에워싸는 수지 댐;
    상기 기판 위에 형성되어 상기 칩 부품을 보호하는 몰드 부재를 포함하는 고주파 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    플립 본딩 구조로 탑재되는 상기 필터 칩은 SAW(Surface acoustic wave) 필터, BAW(Bulk acoustic wave) 필터, FBAR(Film bulk acoustic resonator) 필터 중 어느 하나인 고주파 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 필터 칩 부품이 탑재되는 기판 영역에는 상기 필터 칩 부품이 일부분 수납되는 캐비티가 형성되는 고주파 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 댐은 에폭시 수지를 포함하는 고주파 모듈.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 캐비티는 필터 칩 두께의 1/3 ~ 2/3 깊이로 형성되는 고주파 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019132941A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Intel Corporation Hybrid filter having an acoustic wave resonator embedded in a cavity of a package substrate
KR20200122748A (ko) * 2019-04-19 2020-10-28 주식회사 아이.티.에프 Saw 필터 패키지 및 그의 제조방법

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