KR20200071381A - Rf 트랜지스터용 베이스 기판 - Google Patents

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Abstract

본원발명은 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 돌기부가 형성된 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 다이 칩과 리드프레임을 와이어로 연결함으로써 베이스 기판의 돌출된 높이만큼 와이어의 길이가 줄어들어 RF 트랜지스터의 임피던스 매칭 조절이 가능한 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법. {Base Substrate for RF Transistor, and Making Method Therefor}
본원발명은 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 돌기부가 형성된 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 다이 칩과 리드프레임을 와이어로 연결함으로써 베이스 기판의 돌출된 높이만큼 와이어의 길이가 줄어들어 RF 트랜지스터의 임피던스 매칭 조절이 가능한 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
반도체 패키지화된 RF 전력 디바이스는 통상적으로 베이스 상에 장착되고 반도체 패키지 내에 실장된 다이 칩을 포함하고 있다. RF 입력 신호는 패키지 외부로부터 패키지 내부로 연장하는 RF 입력 리드를 통해 트랜지스터에 제공되고, RF 출력 신호는 패키지 내부로부터 외부로 연장하는 RF 출력 리드를 통해 디바이스로부터 전달된다.
관련기술 1에서는 입력 리드와 출력 리드에 통하는 전기적 신호를 트랜지스터의 기생 커패시턴스를 보정하는 방법으로 작동 대역폭, 전력 효율 등을 제어하는 전자 RF 장치 및 그의 제조방법이 개시되어 있다.
관련기술 2에서는 패키지화된 RF 트랜지스터 디바이스는 RF 트랜지스터 셀에 커플링 된 RF 입력 리드, RF 출력 리드 및 커플링된 출력 매칭 네트워크를 포함한다. 커패시터의 상부 커패시터 플레이트는 RF 트랜지스터 셀의 출력 단자에 커플링 되어 트랜지스터의 기본 동작 주파수에서 트랜지스터의 입력에 임피던스 매칭을 제공한다.
관련기술 3에서는 고주파 반도체에서 리드 프레임과 기판 사이를 절연하는 절연체와 열팽창계수를 실질적으로 동일하게 구성하고, 동시에 열전도도가 높아 방열효과가 향상된 고주파 반도체용 기판 및 이의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 종래 RF 파워형 트랜지스터용 베이스 기판은 금속 베이스가 평판으로 형성되어 트랜지스터에서 와이어 본딩시 임피던스 매칭에 한계가 있다. 따라서, RF 대역폭을 확장시키기 위한 개발이 요구되고 있다.
관련기술 1: 국제공개특허공보 WO2006/097893 관련기술 2: 한국공개특허공보 KR 2015-0039759 관련기술 3: 한국공개특허공보 KR 2017-0008695
본원발명은 상기의 과제를 해결하고자 감안된 것으로서, 베이스 기판은 돌출부가 형성되고, 돌출부 상에 다이 칩이 실장되어, 다이 칩과 리드프레임을 와이어로 연결함으로써 돌출된 높이만큼 와이어의 길이가 줄어들어 RF 트랜지스터의 임피던스 매칭 조절이 가능한 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명은 금속으로 이루어진 RF 트랜지스터용 베이스 기판으로서, 상기 베이스 기판의 일측에 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 베이스 기판은 다층으로 형성된 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 베이스 기판은 베이스 중간층; 상기 베이스 중간층의 일면에 구비되는 제1금속층; 및 상기 베이스 중간층의 타면에 구비되는 제2금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 베이스 기판은 4 ~ 9ppm/℃의 열팽창률 및 140 ~ 240W/m·K의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 베이스 중간층은 구리-몰리브덴 합금층이며, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층은 구리층을 구비하는 것을 특징으로 RF 트랜지스터용 베이스 기판을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층은 금속이 멜팅된 후 다시 경화된 멜팅조직을 가지는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 돌출부는 상기 베이스 기판과 용접되어 형성되거나 또는 일체형인 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판을 제공하는 것이다.
본원 발명은 금속으로 이루어진 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법으로서,
상기 베이스 기판의 일측에 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 베이스 기판은 다층으로 형성된 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 다층으로 베이스 기판을 형성하는 단계는, 베이스 중간층 준비단계; 및 상기 베이스 중간층의 양면에 각각 제1금속층과 제2금속층을 형성하는 금속층 형성단계를 포함하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 베이스 기판은 4 ~ 9ppm/℃의 열팽창률 및 140 ~ 240W/m·K의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 베이스 중간층은 구리-몰리브덴 합금층이며, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층은 구리층인 것을 특징으로 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층은 금속이 멜팅된 후 다시 경화된 멜팅조직을 형성하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 돌출부는 상기 베이스 기판과 용접되어 형성되거나 또는 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 돌출부는 엔드밀로 가공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 일 예는, 상기 돌출부는 프레스 가공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원발명에 의하면, 반도체 패키지 부품에서 다이 칩과 리드프레임을 와이어로 연결할 때, 베이스 기판의 돌출된 높이만큼 와이어의 길이가 줄어들어 RF 트랜지스터의 임피던스 매칭 조절이 가능하고, RF 트랜지스터의 열전전도, 열팽창계수, 신뢰성 등이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본원발명의 베이스 기판을 나타내고 있다.
도 2는 본원발명의 베이스 기판을 실장한 반도체 패키지 부품을 나타낸다.
도 3은 본원발명의 베이스 기판의 제조예를 나타내고 있다.
도 4는 본원발명의 베이스 기판의 다른 제조예를 나타내고 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 1은 본원발명의 베이스 기판의 일 예를 나타내고 있다. 베이스 기판(10)은 금속 기판을 사용할 수 있다. 금속 기판은 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나를 주조하여 기판을 제조할 수 있고, 이들의 합금 또는 다른 금속을 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, TiAg 등과 같은 합금을 사용할 수 있다.
도 1(a)에 나타난 바와 같이, 베이스 기판(10)은 단층 구조(10A)를 사용할 수 있고, 또한 다층 구조로 형성된 것을 사용할 수 있다. 다층 구조인 경우, 2층 또는 3층 이상을 사용할 수 있고, 도 1(b)에 나타난 바와 같이, 3층 구조(11,12,13)를 사용할 수 있다.
베이스 기판(10)은 베이스 중간층(12); 베이스 중간층(12)의 일면에 구비되는 제1금속층(11); 및 베이스 중간층(12)의 타면에 구비되는 제2금속층(13)을 포함할 수 있다.
베이스 중간층(12)의 재질은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 사용할 수 있고, 제1금속층(11) 및 제2금속층(13)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 사용할 수 있으나, 제1금속층(11) 및 제2금속층(13)은 서로 종류가 같은 것이 바람직하다. 특히, 베이스 중간층(12)은 구리-몰리브덴 합금층이며, 제1금속층(11) 및 제2금속층(13)은 구리층을 형성함으로써, 베이스 기판(10)의 열팽창 계수가 작아지고, 열전도율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 상기 제1금속층(11)과 상기 제2금속층(13)의 열팽창률은 상기 베이스 중간층(12)의 열팽창률보다 작은 것이 바람직하고, 제1금속층(11)과 제2금속층(13)의 열전도도는 베이스 중간층(12)의 열전도도보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 제1금속층(11)과 제2금속층(13)은 열팽창률과 열전도도가 베이스 중간층(12)의 열팽창률과 열전도도보다 작은 금속으로 베이스 중간층(12)의 양면에 각각 적층되어 형성되는 것이 바람직하다.
복층구조를 가지는 베이스 기판(10)은 특정 팽창율을 만족시키기 위한 금속기판으로 4 ~ 9ppm/℃의 열팽창률을 가지는 금속기판인 것을 일 예로 하며, 또한, 본 발명에 따른 복층구조를 가지는 금속기판은 특정 팽창율과 더불어 특정 열전도도를 만족시키기 위한 베이스 기판(10)으로 140 ~ 240W/m·K의 열전도도를 가지는 금속기판인 것을 일 예로 한다.
제1금속층(11)과 상기 제2금속층(13)은 금속박을 통하여 상기 베이스 중간층(12) 상에 브레이징 접합되는 것을 일 예로 한다. 예를 들어, 제1금속층(11)과 상기 제2금속층(13)은 금속박을 사용하여 베이스 중간층(12)를 접합할 수 있고, 증착층을 사용하여 브레이징 접합할 수도 있다. 제1금속층(11)과 제2금속층(13)은 금속이 멜팅된 후 다시 경화된 멜팅조직을 가질 수 있다.
본원발명의 돌출부(40)는 베이스 기판(10)의 중심부에 위치할 수 있다. 돌출부(40)를 베이스 기판(10)의 상부에 용접 등으로 접합하여 사용할 수 있다.
또는 돌출부(40)를 베이스 기판(10)과 일체형으로 가공 할 수도 있다. 예를 들어, 제2금속층(13)과 돌출부(40)는 일체형으로 가공 할 수도 있다. 돌출부(40)와 베이스 기판(10)이 일체형인 경우, 돌출부(40)를 베이스 기판(10)과 접합하는 공정이 생략되어 공정 효율이 좋아지고, 용접 등에 의한 오차의 발생도 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1(a) 및 도 1(b)에 나타난 바와 같이, 돌출부(40)는 직사면체의 형상을 가질 수 있다. 또는 원통형의 형상을 가질 수 있고, 반도체 설계에 의하여 적절히 사용될 수 있다.
돌출부(40)의 높이는 반도체 패키지 부품의 세라믹층과의 높이차를 감안하여 바람직하게 0.2mm 내지 0.6mm 정도, 더욱 바람직하게 바람직하게 0.3mm 내지 0.5mm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
도 2는 본원발명의 베이스 기판을 실장한 반도체 패키지 부품을 나타낸다. 도 2에 나타난 바와 같이, 본원발명의 반도체 패키지 부품(100)은 베이스 기판(10); 베이스 기판(10)의 상부에 형성되는 세라믹층(20); 세라믹층(20)의 상부에 형성된 리드 프레임(30);을 구비할 수 있다. 또한, 본원발명의 반도체 패키지 부품(100)에서, 베이스 기판(10)은 그 상부에 돌출부(40)가 형성될 수 있다.
본원발명의 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법은, 금속으로 이루어지며, 베이스 기판의 일측에 돌출부를 형성할 수 있다. 베이스 기판은 다층으로 형성될 수 있다.
도 3에 본원발명의 베이스 기판의 제조예를 통하여 설명한다.
베이스 중간층을 준비하는 단계(S100)를 포함할 수 있다. 그리고, 다층으로 베이스 기판을 형성하는 단계는, 베이스 중간층 준비단계; 및 상기 베이스 중간층의 양면에 각각 제1금속층과 제2금속층을 형성하는 금속층 형성단계(S200)를 포함할 수 있다.
베이스 기판을 형성하는 방법의 일예로서, 베이스 중간층보다 열팽창률이 작은 금속재질의 제1금속박과 제2금속박을 준비하고, 제1금속박의 일면과 제2금속박의 일면에 각각 브레이징 접합을 위한 제1접합용 증착층과 상기 제2접합용 증착층을 각각 형성하는 증착단계(S110)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 금속층 형성단계(S200)는 베이스 중간층의 양면에 각각 브레이징 필러층을 형성하는 과정(S210) 및 베이스 금속기재의 양면에 제1금속박과 제2금속박을 적층하고 브레이징하는 과정(S220)을 포함할 수 있다.
그 후, 본원발명의 돌출부는 베이스 기판의 중심부에 형성(S300)할 수 있다. 돌출부를 베이스 기판의 상부인 제2금속층 상에 용접 등으로 접합하여 제조할 수 있고, 또는 돌출부를 베이스 기판의 제2금속층과 일체형으로 가공 하여 제조할 수도 있다. 돌출부와 베이스 기판의 제2금속층을 일체형으로 제조하는 경우, 돌출부를 베이스 기판의 제2금속층과 접합하는 공정이 생략되어 공정 효율이 좋아지고, 용접 등에 의한 오차의 발생도 줄일 수 있는 장점이 있다.
돌출부와 베이스 기판의 제2금속층을 일체형으로 제조하기 위해서, 오목부를 구비한 몰드에 용해된 금속을 부어서 베이스 기판의 제2금속층에 돌출부를 형성해도 되고, 평면형의 베이스 기판의 제2금속층에서 돌출부 영역을 제외한 나머지 부분을 제거하여 돌출부를 형성해도 된다. 예를 들어, 엔드밀을 사용하여 돌출부 영역외 부분을 제거할 수 있다. 또는, 스탬핑 등의 방법을 사용한 프레스 가공으로 돌출부를 형성하는 방법도 단시간 가공인 측면에서 유리하다.
도 4에 본원발명의 베이스 기판의 다른 제조예를 설명한다.
베이스 중간층을 준비하는 단계(S100) 후, 금속층 형성단계(S200)는 용융된 금속 용융액 내부에 베이스 중간층을 침지시키는 과정(S230), 금속 용융액에서 상기 베이스 중간층을 인출하고 경화시키는 과정(S240)을 포함할 수 있다. 다음으로 베이스 중간층의 양면에 각각 상기 제1금속층과 상기 제2금속층을 형성할 수도 있다. 그 후, 본원발명의 돌출부는 베이스 기판의 중심부에 형성(S300)할 수 있다.
본원발명의 RF 트랜지스터용 베이스 기판 및 이의 제조방법은, 예를 들면 MOSFET(metal-oxide semiconductor field-effect transistor), LDMOST(lateral diffused metal-oxide semiconductor transistor), BJT(bipolar junction transistor), JFET(junction field-effect transistor) 또는 HBT(heterojunction bipolar transistor) 등과 같은 임의의 종류의 트랜지스터 및 이의 제조방법에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
10 베이스 기판
11 제2금속층
12 베이스 중간층
13 제1금속층
40 돌출부

Claims (16)

  1. 금속으로 이루어진 RF 트랜지스터용 베이스 기판으로서,
    상기 베이스 기판의 일측에 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 기판은 다층으로 형성된 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스 기판은 베이스 중간층;
    상기 베이스 중간층의 일면에 구비되는 제1금속층; 및
    상기 베이스 중간층의 타면에 구비되는 제2금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스 기판은 4 ~ 9ppm/℃의 열팽창률 및 140 ~ 240W/m·K의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 베이스 중간층은 구리-몰리브덴 합금층이며, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층은 구리층을 구비하는 것을 특징으로 RF 트랜지스터용 베이스 기판.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1금속층과 상기 제2금속층은 금속이 멜팅된 후 다시 경화된 멜팅조직을 가지는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 베이스 기판과 용접되어 형성되거나 또는 일체형인 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판.
  8. 금속으로 이루어진 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법으로서,
    상기 베이스 기판의 일측에 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 베이스 기판은 다층으로 형성된 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다층으로 베이스 기판을 형성하는 단계는,
    베이스 중간층 준비단계; 및
    상기 베이스 중간층의 양면에 각각 제1금속층과 제2금속층을 형성하는 금속층 형성단계를 포함하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 베이스 기판은 4 ~ 9ppm/℃의 열팽창률 및 140 ~ 240W/m·K의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 베이스 중간층은 구리-몰리브덴 합금층이며, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층은 구리층인 것을 특징으로 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1금속층과 상기 제2금속층은 금속이 멜팅된 후 다시 경화된 멜팅조직을 형성하는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 베이스 기판과 용접되어 형성되거나 또는 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 돌출부는 엔드밀로 가공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
  16. 청구항 8에 있어서,
    상기 돌출부는 프레스 가공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 트랜지스터용 베이스 기판의 제조방법.
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