KR20080078176A - 전자파 차폐 구조의 통신모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 전자파 차폐 구조의 통신모듈은 기판; 상기 기판 위에 실장되는 다수의 전자소자; 및 서로 다른 몰딩부재를 이용하여, 상기 다수개의 전자소자에 형성되는 적어도 두개의 몰딩부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 전자소자 사이에 발생되는 기생성분 및 신호 커플링 현상, EMI 현상 등을 최소화할 수 있으므로 회로 동작을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, RF모듈 제품의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있으며, 소자간 간섭현상을 배제할 수 있으므로 단일 기판에 다양한 전자소자를 실장할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자파 차폐 구조의 통신모듈{Communication module of terminating structure of eletro-magnetic wave}

도 1은 종래의 쉴드캔이 기판 상에 표면실장되는 공정별 형태를 부분적으로 예시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자파 차폐 구조의 통신모듈의 형태를 도시한 상면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 차폐 구조의 통신모듈의 형태를 도시한 측단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: 통신모듈 110: 기판

112: 제1전자소자 114: 제2전자소자

115: 제1몰딩부 116: 제2몰딩부

117: 제1도전체층 118: 제2도전체층

본 발명은 전자파 차폐 구조의 통신모듈에 관한 것이다.

현재, 많이 사용되는 RF통신 시스템으로는, BT(Blue Tooth), WLAN(Wireless Local Area Network), Wibro(Wireless broadband internet) 등의 기술을 이용한 시스템을 예로 들 수 있으며, 이들 시스템은 신호 대역의 특성, 인식 거리, 전송 규격, 신호처리 규격, 프로토콜 특성 등에 따라 차별화된 서비스 시스템에 활용되고 있다.

또한, 상기 시스템들은 개별적으로 활용될 뿐만 아니라 하나의 시스템 상에서 연동됨으로써 다양한 신호 영역을 처리(Range convergence)할 수 있도록 하는데, 종래에는 각 RF시스템이 개별 모듈로 구성되고, 개별 모듈들이 기판에 실장되는 형태를 이루었다.

그러나, 통신모듈 셋의 소형화 및 박형화 추세에 따라 RF시스템을 개별 모듈로 실장하는 형태가 아닌, 단일 모듈로 집적화하는 기술에 대한 연구가 진행 중이며, 예를 들어 WLAN 대역의 베이스밴드칩과 RF트랜시버칩, 그리고 WiMAX 대역의 베이스밴드칩과 RF트랜시버칩을 집적모듈로 구성하는 기술이 있다.

이렇게 집적화된 RF(Radio Frequency)집적모듈은 심한 전파 간섭에 노출되기 쉽고, 전파 간섭 현상이 발생되면 내부 전자소자에 이상 기능을 초래하게 된다.

일반적으로, 이러한 전자파 간섭은 EMI(Electromanetic Emission/Interface)라고 불리는데, 전자소자로부터 불필요하게 방사(RE; Radiated Emission)되거나 전도(Conducted Emission)되는 전자파 신호는 인접된 전자소자의 기능에 장애를 주게되어 회로기능을 악화시키고, 기기의 오동작을 일으키는 요인으로 작용한다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 보통 금속(metal)재질의 쉴드캔이 사용되는데, 쉴드캔은 기판에 실장된 전자소자를 낱개로 혹은 그룹을 지어 덮어씌움으로써 전자소자간 영향을 미치는 전파 간섭을 차단시키고 외부의 충격으로부터 전자소자를 보호하는 역할을 한다.

도 1은 종래의 쉴드캔이 기판 상에 표면실장되는 공정별 형태를 부분적으로 예시한 도면인데, 기판(100) 상에는 다수개의 전자소자(110)들이 실장되어 있고, 기판(100) 면 중에서 전자소자(110)들이 위치된 사이의 면에 접합 홀(102)이 형성되어 있다.

또한, 쉴드캔(140)이 기판(100)과 접촉되는 끝단에는 접합 다리(142)가 형성되는데, 상기 접합 다리(142)는 상기 접합 홀(102)에 삽입되기 위한 것이다.

우선, 지그 상에 기판(100)이 고정되면, 표면실장장치의 디스펜서(dispenser)(120)는 기판(100) 상의 접합홀(102) 부위에 솔더 페이스트(납의 일종)(10)를 토출시킨다.

이어서, 상기 쉴드캔(140)은 기판(100)의 접합 홀(102) 상으로 이동되고, 토출된 솔더 페이스트(10)는 리플로우 처리됨으로써 쉴드캔(140)의 접합 다리(142)가 접합 홀(102)에 삽입되면서 기판(100)과 결합된다.

최종적으로, 상기 솔더 페이스트(10)가 경화 과정을 거치면 상기 쉴드캔(140)은 기판(100) 상에서 고정된다.

그러나, 종래의 쉴드캔 구조에 의하면, 외부로부터의 전자계 신호는 차폐시킬 수 있으나 쉴드캔 내부의 전자소자 사이에서 발생되는 간섭 현상을 억제하기는 어려우며, 특히 RF모듈의 Tx측 소자와 Rx측 소자 사이에 발생되는 전자파 간섭현상 이 회로에 미치는 영향은 치명적이라 볼 수 있다.

또한, 상기 디스펜서(120)가 토출시키는 솔더 페이스트(10)의 양이 미세하게 조정되지 못하므로 솔더 페이스트(10)는 인근 전자소자(110)의 통전 부위를 침범할 수 있으며, 쉴드캔이 가지는 높이로 인하여 RF집적모듈의 전체 부피가 증가하는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 집적화된 통신모듈을 제작함에 있어서, 인접 소자간 발생되는 전자파 간섭현상을 최소화하여 신호를 안정적으로 처리할 수 있으며, 전자파 차폐 구조물의 사이즈를 감소시킬 수 있는 통신모듈을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의한 전자파 차폐 구조의 통신모듈은 기판; 상기 기판 위에 실장되는 다수의 전자소자; 및 서로 다른 몰딩부재를 이용하여, 상기 다수개의 전자소자에 형성되는 적어도 두개의 몰딩부를 포함한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자파 차폐 구조의 통신모듈에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자파 차폐 구조의 통신모듈(100)의 형태를 도시한 상면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 차폐 구조의 통신모듈(100)의 형태를 도시한 측단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(110) 위에 다수개의 전자소자(112, 114)가 실장되는데, 본 발명의 실시예에서는 두개의 전자소자(이하, "제1전자소자(112)", "제2전자소자(114)"라 함)가 실장되고, 제1전자소자(112)와 제2전자소자(114)는 각각 Tx 신호 경로와 Rx 신호 경로를 구성하는 전자소자인 것으로 한다.

상기 기판(110)은 전자회로가 표면에 형성되는 층으로서, PCB(Printed Circuit Board) 또는 LTCC(Low temperature co-fired ceramic) 기판 등이 사용될 수 있다.

여기서, 상기 LTCC 기판이란 800∼1000℃ 정도의 온도에서 세라믹과 금속의 동시 소성 방법을 이용하여 기판을 형성하는 기술을 의미하는데, 녹는점이 낮은 글라스와 세라믹이 혼합되어 적당한 유전율을 갖는 그린 쉬트(Green sheet)를 형성시키고 그 위에 은이나 동을 주원료로 한 도전성 페이스트를 인쇄하여 적층한 후 기판(110)을 형성하게 된다.

상기 제1전자소자(112)와 제2전자소자(114)는 기판(110)에 다이본딩된 후 와이어 본딩공정을 거쳐 실장처리되며, 각각 베어칩 상태로 함께 실장됨으로써 "SIPD(System In Package Device)"와 같은 단일 패키지 모듈을 구성하게 된다.

상기 제1전자소자(112) 상에는 제1몰딩부(115)가 형성되고, 제2전자소자(114) 상에는 제2몰딩부(116)가 형성되는데, 제1몰딩부(115)와 제2몰딩부(116)는 서로 다른 몰딩부재를 이용하여 형성된다.

상기 제1몰딩부(115)와 제2몰딩부(116)는 서로 다른 재질로 이루어지거나 서로 다른 유전율을 가지는 재질로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 폴리이미드(Polyimide), 에폭시, 실리콘 등의 합성수지물이 이용될 수 있으며, 폴리이미드 계열이 이용되는 경우 제1몰딩부(115)는 유전율이 "5"인 폴리이미드 재질, 제2몰딩 부(116)는 유전율이 "10"인 폴리이미드 재질이 이용될 수 있을 것이다.

폴리이미드는 이미드 고리를 가지는 고분자 물질로 주로 방향족의 무수물 및 디아민을 이용하여 합성한다. 폴리이미드 수지는 이미드 고리의 화학적 안정성을 기초로 하여 우수한 내열성, 낮은 열팽창율, 저통기성 및 뛰어난 전기적 특성 등을 나타낸다.

또한, 상기 제1몰딩부(115)와 제2몰딩부(116)는, 가령 댐＆필(Dam＆Fill) 몰딩 방식, 또는 트랜스퍼(Transfer) 몰딩 방식 등으로 형성가능한데, 상기 트랜스퍼 몰딩 방식은 열경화성수지의 성형 방법의 일종으로서, 가열실에서 가소화한 성형재료를 가열된 금형 캐비티안에 압입하여 성형하는 방법이며, 트랜스퍼 성형기로는 포트식 성형기와 보조램을 구비한 흘런저식 성형기 등이 있다.

그리고, 상기 댐＆필 몰딩 방식은 몰딩 영역의 외곽에 격벽 구조를 형성하여 점도를 가지는 열경화성수지를 내부로 흘려보내고, 열경화성수지를 경화시킨 후 격벽 구조를 제거하는 방법이다.

상기 제1몰딩부(115)와 제2몰딩부(116)는 서로 접촉되거나 이격될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이격 구조를 가지는 것으로 한다.

이렇게 제1몰딩부(115)와 제2몰딩부(116)가 서로 다른 재질(유전율)로 형성됨으로써 제1전자소자(112)와 제2전자소자(114)에서 발생되는 전자계 신호는 인접 소자로 전달되지 못하고 몰딩부(115, 116)에 의하여 분산/차폐되는 효과가 생긴다.

이어서, 상기 제1몰딩부(115) 위로 제1도전체층(117)이 형성되고, 제2몰딩부(116) 위로 제2도전체층(118)이 형성되는데, 도전체층(117, 118)이 형성되기 전 에 몰딩부(115, 116) 표면이 랩핑(lapping) 가공된다.

상기 랩핑 공정을 진행하는 것은, 몰딩부(115, 116)의 표면을 매끈하게 가공함으로써 도전체층(117, 118)이 몰딩부(115, 116)의 표면과 보다 강하게 결착되도록 하기 위함이다.

랩핑 공정은 마모 현상을 이용한 정밀 입자 가공 공정으로서 화학 랩핑, 자기 랩핑, 진동 랩핑 등이 있으며, 가령 몰딩부(115, 116)의 표면과 랩핑 머신 사이에 미분말 상태의 랩재료와 윤활제가 투입되고 정밀한 상대 운동이 진행되어 그 표면이 연마된다.

상기 도전체층(117, 118)은 종래의 쉴드캔의 역할을 하는 것으로서, 종래의 금속체로 제작된 쉴드캔과는 달리 보다 미세한 두께를 가지고 형성된다.

즉, 상기 도전체층(117, 118)은 반도체 금속 박막 증착 공정을 이용하여 상기 몰딩부(115, 116) 상에 형성되는 것이 바람직하며, 활성 가스가 주입된 상태에서 금속이 스퍼터링(sputtering)되는 방식 혹은 전극을 통하여 고전류가 제공됨으로써 금속 박막이 증착(evaporating)되는 방식 등이 사용될 수 있다.

상기 도전체층(117, 118)은 알루미늄 혹은 구리 등의 금속 재질로 이루어지며, 상기 전자소자(112, 114)의 표면 깊이(Skin depth)의 약 1.2배 내지 1.5배의 높이에서 증착된다.

상기 표면 깊이란 고주파 신호가 도체의 표면 상에 흐르는 깊이를 나타낸 지표인데, 도체의 종류 및 주파수 대역에 따라서 표면 깊이가 상이하게 계산된다.

상기 도전체층은 내부의 고주파 신호가 외부로 방사되어 EMI현상을 초래하지 않도록 하기 위하여 자신의 표면 깊이보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 가령, 알루미늄은 1GHz에서 2.52 μm의 표면 깊이를 가지고, 구리는 1GHz에서 3.12μm의 표면 깊이를 가진다.

이처럼, 본 발명에 의하면, 서로 다른 재질의 몰딩부(115, 116)와 도전체층(117, 118)의 2중 차폐 구조를 통하여 전자계 간섭신호를 대부분 차단할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 종래의 쉴드캔 역할을 수행하는 상기의 적층 구조들은 그 사이즈가 획기적으로 감소될 수 있는 반면, 물리적인 결합력은 종래의 솔더본딩 결합 방식보다 향상될 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 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 실시예에 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 발명의 실시예에 의한 전자파 차폐 구조의 통신모듈에 의하면, 전자소자 사이에 발생되는 기생성분 및 신호 커플링 현상, EMI 현상 등을 최소화할 수 있으므로 회로 동작을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 전자파 차폐 구조물의 높이를 감소시킬 수 있으므로 RF모듈 제품의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있으며, 소자간 간섭현상을 배제할 수 있으므로 단일 기판에 다양한 전자소자를 실장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 기판;

   상기 기판 위에 실장되는 다수의 전자소자; 및

   서로 다른 몰딩부재를 이용하여, 상기 다수개의 전자소자에 형성되는 적어도 두개의 몰딩부를 포함하는 전자파 차폐 구조의 통신모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 전자소자는

   송신신호 처리용(Tx) 전자소자와 수신신호 처리용(Rx) 전자소자의 영역으로 분리되어 실장되는 전자파 차폐 구조의 통신모듈.
3. 제1항에 있어서, 상기 다수의 몰딩부는

   상기 다수개의 전자소자를 몰딩시킴에 있어서, 서로 이격되어 형성되는 전자파 차폐 구조의 통신모듈.
4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 몰딩부는

   서로 다른 재질로 이루어지거나 서로 다른 유전율을 가지는 재질로 이루어지는 전자파 차폐 구조의 통신모듈.
5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 몰딩부는

   표면에 도전체층을 형성하는 전자파 차폐 구조의 통신모듈.
6. 제5항에 있어서, 상기 도전체층은

   알루미늄 재질 혹은 구리 재질로 이루어지는 전자파 차폐 구조의 통신모듈.

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