KR20210042902A - 무선주파수 구성요소를 위한 다중 스택 냉각 구조체 - Google Patents

무선주파수 구성요소를 위한 다중 스택 냉각 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR20210042902A
KR20210042902A KR1020217002960A KR20217002960A KR20210042902A KR 20210042902 A KR20210042902 A KR 20210042902A KR 1020217002960 A KR1020217002960 A KR 1020217002960A KR 20217002960 A KR20217002960 A KR 20217002960A KR 20210042902 A KR20210042902 A KR 20210042902A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit board
stack
layer
frame
heat carrier
Prior art date
Application number
KR1020217002960A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102564297B1 (ko
Inventor
안드레 그레드
다니엘 그루너
안톤 라반크
Original Assignee
코멧 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코멧 아게 filed Critical 코멧 아게
Publication of KR20210042902A publication Critical patent/KR20210042902A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102564297B1 publication Critical patent/KR102564297B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/0204—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/021—Components thermally connected to metal substrates or heat-sinks by insert mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237—High frequency adaptations
    • H05K1/0239—Signal transmission by AC coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/08—Magnetic details
    • H05K2201/083—Magnetic materials
    • H05K2201/086—Magnetic materials for inductive purposes, e.g. printed inductor with ferrite core
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09818—Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/09972—Partitioned, e.g. portions of a PCB dedicated to different functions; Boundary lines therefore; Portions of a PCB being processed separately or differently
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10416—Metallic blocks or heatsinks completely inserted in a PCB
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0061—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0067—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto an inorganic, non-metallic substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

장치(100)는, 제 1 위치에 무선주파수(RF) 구조체(108, 114)를 갖는 회로 기판(102)으로서, RF 구조체는 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성되는, 상기 회로 기판(102)과, 열 캐리어(118)와, 회로 기판(102)과 열 캐리어(118)를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체(116)를 포함하며, 다중 스택 냉각 구조체(116)는 제 1 위치에서 RF 구조체에 인접한 제 1 스택(120), 및 제 2 위치에 있는 제 2 스택(122, 132)을 포함하고, 제 1 스택(120)은 열 캐리어(118)에 인접한 유전체 층(126), 및 유전체 층(126)과 회로 기판(102)을 서로 결합시키는 열 인터페이스 재료(TIM)(124)를 포함하고, 유전체 층(126)은 TIM(124)보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 가지며, 제 2 스택(122, 132)은 열 캐리어(118)에 인접한 금속 층(134), 및 금속 층(134)과 회로 기판(102)을 서로 결합시키는 TIM(136)를 포함한다.

Description

무선주파수 구성요소를 위한 다중 스택 냉각 구조체
본 명세서는 일반적으로 무선주파수 구성요소를 위한 다중 스택 냉각 구조체(multi-stack cooling structure)와 관련된다.
일부 무선주파수(RF) 전력 구성요소 또는 모듈은 인덕터, 변압기 또는 전송 라인과 같은 평면형 전력 RF 구조체를 포함한다. 작동 동안, 그러한 RF 전력 구성요소는 상당한 양의 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, RF 전력 구성요소를 냉각하는 것이 필요하거나 바람직할 수 있다.
일부 RF 구성요소는 마이크로파 범위(예를 들어, 300 MHz 내지 300 GHz) 이상의 주파수로 작동한다. 그러한 RF 구성요소의 경우, RF 구성요소가 구현된 인쇄 회로 기판(PCB)에 히트싱크가 직접 본딩될 수 있다. 그러한 상황에서, RF 구성요소는 비교적 낮은 인덕턴스(inductance)의 유도성 요소(inductive element) 및/또는 낮은 임피던스(impedance)의 전송 라인을 필요로 하기 때문에, 금속 히트싱크가 RF 구성요소에 비교적 매우 근접하는 것이 허용가능하다. 보다 낮은 주파수에 대해서는, 그렇지 않을 수 있다.
제 1 양태에서, 장치는, 제 1 위치에 무선주파수(RF) 구조체를 갖는 회로 기판으로서, RF 구조체는 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성되는, 상기 회로 기판과, 열 캐리어와, 회로 기판과 열 캐리어를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체를 포함하며, 다중 스택 냉각 구조체는 제 1 위치에서 RF 구조체에 인접한 제 1 스택, 및 제 2 위치에 있는 제 2 스택을 포함하며, 제 1 스택은 열 캐리어에 인접한 유전체 층, 및 유전체 층과 회로 기판을 서로 결합시키는 열 인터페이스 재료(TIM)를 포함하고, 유전체 층은 TIM보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 가지며, 제 2 스택은 열 캐리어에 인접한 금속 층, 및 금속 층과 회로 기판을 서로 결합시키는 TIM을 포함한다.
구현예들은 하기의 특징 중 일부 또는 모두를 포함할 수 있다. TIM은 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 또는 아교 중 적어도 하나를 포함한다. RF 구조체는 중앙 개구를 가지며, 장치는 중앙 개구와 정렬된 회로 기판 상의 적어도 하나의 구성요소를 더 포함한다. RF 구조체는 인덕터, 변압기 또는 전송 라인 중 적어도 하나를 포함한다. 회로 기판은 다중 스택 냉각 구조체와 대면하는 제 1 층, 및 제 1 층과 반대측에 있는 제 2 층을 갖는다. RF 구조체는 제 1 층에 위치된다. 유전체 층은 세라믹 재료 또는 강자성 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함한다. 유전체 층과 금속 층은 공통 형상을 갖는다. 유전체 층과 금속 층은 공통 크기를 갖는다. 상기 장치는 금속 층의 표면 상에 도금을 더 포함한다. 도금은 주석 또는 금 중 적어도 하나를 포함한다. 다중 스택 냉각 구조체는 회로 기판과 열 캐리어 사이에 2개 초과의 스택을 포함한다. 상기 장치는 금속 층에 장착된 전력 구성요소를 더 포함한다. 상기 장치는 전력 구성요소를 수용하는 리세스를 상기 회로 기판에 더 포함한다.
제 2 양태에서, 장치는, 제 1 표면의 제 1 위치에 무선주파수(RF) 구조체를 갖는 인쇄 회로 기판으로서, 인쇄 회로 기판은 제 1 표면과 반대측에 있는 제 2 표면을 갖고, RF 구조체는 인쇄 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성되고, 인덕터, 변압기 또는 전송 라인 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 인쇄 회로 기판과, 히트싱크 또는 수냉 플레이트 중 적어도 하나를 포함하는 열 캐리어와, 인쇄 회로 기판과 열 캐리어를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체를 포함하며, 다중 스택 냉각 구조체는 제 1 위치에서 RF 구조체에 인접한 제 1 스택, 및 제 2 위치에 있는 제 2 스택을 포함하며, 제 1 스택은 열 캐리어에 결합된 유전체 패드, 및 유전체 패드와 인쇄 회로 기판을 서로 결합시키는, 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 또는 아교 중 적어도 하나를 포함하는 열 인터페이스 재료를 포함하고, 유전체 패드는 열 인터페이스 재료보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 가지며, 제 2 스택은 열 캐리어에 결합된 금속 층을 포함하고, 금속 층은 인쇄 회로 기판의 제 1 표면에 결합되고, 제 1 스택은 제 2 스택에 인접하여 있다.
도 1은 장치의 일 예를 도시한다.
도 2는 회로 기판의 일 예를 도시한다.
도 3은 프레임의 일 예를 도시한다.
도 4는 프레임 아일렛의 일 예를 도시한다.
도 5 내지 도 8은 조립체의 예들을 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 인덕터를 갖는 장치의 일 예를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 변압기를 갖는 장치의 일 예를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 전송 라인을 갖는 장치의 일 예를 도시한다.
도 12는 도 1의 장치의 다른 예를 도시한다.
도 13a 내지 도 13c는 회로 기판을 갖는 배열의 예들을 도시한다.
본 명세서는 히트싱크와 회로 기판(예를 들어, PCB) 사이에 구축할 수 있는 냉각 스택의 예를 설명한다. 일부 구현예에서는, 평면형 RF 구조체의 냉각이 제공될 수 있다. 평면형 전력 RF 구조체에 대한 강제 냉각이 제공될 수 있다. 평면형 RF 전력 구조체를 냉각하기 위해 하이브리드 층 스택이 제공될 수 있다.
마이크로파 범위(예를 들어, 약 몇 분의 1 MHz 내지 약 100 MHz 정도의 범위)보다 낮은 주파수를 갖는 RF 회로는 전형적으로 보다 높은 주파수의 회로에서보다 높은 인덕턴스의 유도성 구성요소 및/또는 높은 임피던스의 전송 라인을 가질 수 있다. 그러한 보다 낮은 주파수와 연관된 장치의 예는 RF 전력 전달을 위한 발전기를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 그리고 제한 없이, RF 발전기는 반도체 제조; LED 디스플레이 또는 LCD 제조; 태양 전지판과 같은 광전지 시스템을 위해 포함하는 박막 증착; 사이클로트론과 같은 플라즈마 연구; 산업 또는 의료 응용; 및/또는 레이저 전원 공급장치와 같은 분야에서 사용될 수 있다.
서브-마이크로파 RF 발생기의 보다 높은 인덕턴스 및/또는 보다 높은 임피던스로 인해, 전기 전도성 히트싱크 또는 다른 기계적 열 캐리어(heat carrier)를 PCB(열 캐리어가 통상적으로 접지 전위에 연결됨)에 직접 본딩하는 것은 가능하지 않거나 실용적이지 않을 수 있다. 그러한 금속 구성요소가 근접하게 존재하는 것은 RF 구성요소의 자기장과 열 캐리어의 와전류의 자기장의 상쇄 중첩(destructive superposition)에 의해 인덕턴스 또는 임피던스를 현저하게 감소시킬 것이다. 또한, PCB를 보다 두껍게 제조하는 것은 전형적으로 열 저항이 너무 높아서 냉각이 불충분하기 때문에 허용가능한 해결책이 아닐 수 있다.
열 전도성 PCB 재료와 비교하여 상이하고 더 양호한 열 전도성 재료를 포함하는 다중 스택 냉각 구조체가 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 회로 기판은 하나 이상의 절결부(cutout) 또는 공동(cavity)을 특징으로 하는 프레임을 포함하는 다중 스택 냉각 구조체에 본딩될 수 있다. 일 예로서, 다중 스택 냉각 구조체는 열 캐리어에 장착될 수 있다. 양호한 열 전도도를 갖지만 전기 절연성을 갖는 추가 공간이 필요한 다중 스택 냉각 구조체에 공동이 제공될 수 있다. 예를 들어, 유도성 요소 또는 전송 라인과 같은 RF 구조체에 인접하여 공동이 제공될 수 있다. 공동은 하나 이상의 양호한 열 전도성 인레이(thermally conductive inlay)(예를 들어, 플레이트), 및 회로 기판과 인레이 사이의 하나 이상의 열 인터페이스 재료로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 열 인터페이스 재료는 적어도 제조 프로세스 동안에 연성이다. 예를 들어, 아교(glue) 또는 라미네이트가 사용되는 경우, 이어서 열 인터페이스 층은 높이 공차가 보상된 후에 경화된다. 추가적으로 또는 대신에, 열 인터페이스 재료는 인레이와 히트싱크 또는 다른 열 캐리어 사이에 제공될 수 있다. 이러한 스택은 인덕턴스 및/또는 임피던스에 대한 현저하게 해로운 영향 없이 RF 구조체의 냉각을 제공할 수 있다. 유도 특성이 없는 구성요소가 위치되는 곳과 같은, 회로 기판의 다른 영역은 프레임에 의해 형성된 다른 스택을 통해 직접 냉각될 수 있다. 이것은 열 확산 및 열 저항 감소를 제공할 수 있다. 그러한 스택의 프레임 및/또는 다른 부분의 두께가 그에 맞춰 선택될 수 있다.
도 1은 장치(100)의 일 예를 도시한다. 장치(100)는 본원에 설명된 임의의 예에 따른 RF 장치의 일부일 수 있다. 장치(100)는 회로 기판(102)을 포함한다. 일부 구현예에서, 회로 기판(102)은 PCB이다. 예를 들어, 회로 기판(102)은 장치(100)의 구성요소를 형성 및/또는 연결하는 전도성 트레이스(conductive trace)를 가질 수 있다.
회로 기판(102)은 상부 층(104)을 포함할 수 있다. 상부 층(104)은 여기서는 예시의 목적으로 도면에 개략적으로 도시된, 회로 기판(102)의 하나 이상의 구성요소 및/또는 전도성 트레이스를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 구성요소(106)는 "집중(lumped)" 구성요소로 간주될 수 있다. 예를 들어, 개략적으로 도시된 구성요소(106)는 적어도 하나의 커패시터(capacitor) 및/또는 적어도 하나의 저항기(resistor)를 나타낼 수 있다. 장치(100)의 일부 구성요소는 RF 구조체를 포함할 수 있고, 서브-마이크로파 주파수와 같은 하나 이상의 주파수를 갖는 신호에 의해 작동할 수 있다. 예를 들어, 이미 증폭된 고전력 신호는 패시브 구성요소(passive component)를 통과하여 부하 임피던스를 전력 트랜지스터에 매칭시키고, 그리고/또는 필터링을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, RF 구조체(108)는 인덕터, 변압기 또는 전송 라인을 포함하거나 그 일부일 수 있다. 예를 들어, RF 구조체(108)는 회로 기판(102)의 전도성 트레이스(예를 들어, 구리 트레이스)로 형성될 수 있다. 상부 층(104)은 회로 기판(102)의 코어(110)에 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 코어(110)는 PBC 기재를 포함할 수 있다.
회로 기판(102)은 코어(110)에 형성된 하부 층(112)을 포함할 수 있다. 하부 층(112)은 회로 기판(102)의 하나 이상의 구성요소 및/또는 전도성 트레이스를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, RF 구조체(114)는 인덕터, 변압기 또는 전송 라인을 포함하거나 그 일부일 수 있다. 예를 들어, RF 구조체(114)는 회로 기판(102)의 전도성 트레이스(예를 들어, 구리 트레이스)로 형성될 수 있다. 용어 상부 및 하부는 본 도면에 관한 예시 목적으로만 사용된다.
RF 구조체(108 및/또는 114)는 평면형 RF 구조체로 지칭될 수 있다. RF 구성요소는 (예를 들어, 코어(110)에 위치된 금속 층의 에칭에 의해) 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성될 때 평면형 RF 구조체로 간주될 수 있다. 예를 들어, 평면형 RF 구조체는 인덕터, 변압기 및/또는 전송 라인을 포함할 수 있다.
여기서 장치(100)는 회로 기판(102)을 위한 다중 스택 냉각 구조체(MSCS)(116)를 포함한다. MSCS(116)는 회로 기판(102)의 구성요소/구조체가 소망하고 재현가능한 인덕턴스 및/또는 임피던스를 갖는 것을 용이하게 하면서, 회로 기판(102)으로부터 소산된 열을 제거하는 역할을 할 수 있다. MSCS(116)는 회로 기판(102)과 열 캐리어(118) 사이에 위치된다. 일부 구현예에서, MSCS(116)는 하부 층(112)에 인접하여(예를 들어, 접하여) 위치될 수 있다. 예를 들어, MSCS(116)는 RF 구조체(114)에 대해 위치될 수 있다. 열 캐리어(118)는 MSCS(116)로부터 열을 제거할 수 있는 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어 그리고 제한 없이, 열 캐리어(118)는 히트싱크(예를 들어, 금속 구조체), 수냉 플레이트 및/또는 다른 열-전달 기계적 캐리어를 포함할 수 있다.
MSCS(116)는 서로 동일하거나 상이한 방식으로 회로 기판(102)으로부터 열 에너지의 제거를 용이하게 하는 역할을 하는 2개의 이상의 스택을 포함할 수 있다. 여기서, MSCS(116)는 적어도 스택(120) 및 스택(122)을 포함한다. MSCS(116)의 각 스택은 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 스택(120)은 열 인터페이스 재료(TIM)(124), 인레이(126) 및 층(128)의 일부인 부분(l28A)을 포함한다. 여기서 부분(l28A)은 스택(120)의 일 단부를 형성하고, 열 캐리어(118)에 인접하여(예를 들어, 접하여) 위치된다. 스택(120)의 다른 단부에서, TIM(124)은 회로 기판(102)의 하부 층(112)에 인접하여(예를 들어, 접하여) 위치된다. 예를 들어, TIM(124)은 RF 구조체(114)에 인접하여 위치될 수 있다.
TIM(124)은 회로 기판(102)과 인레이(126) 사이에 열 연결을 제공하는 연성 열 인터페이스로서의 역할을 할 수 있다. TIM(124)는 전기적으로 절연되어 있다. 일부 구현예에서, TIM(124)은 서멀 패드(thermal pad), 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 및/또는 아교를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 매트릭스-섬유 응집체는 중합체 매트릭스에 분산된 섬유로 형성될 수 있다. 예를 들어, 매트릭스-섬유 응집체는 사전 함침된 복합 섬유 또는 프리프레그(pre-preg)를 포함할 수 있다. TIM(124)은 장치(100)에서 하나 이상의 불일치를 보상하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, TIM(124)은 장치(100)에 대한 설계 파라미터 이내에 있는 것으로 간주되는 기계적 공차(예를 들어, 스택(122)과 같은 하나 이상의 크기의 오차)를 보상할 수 있다. 다른 예로서, TIM(124)은 하부 층(112)과 인레이(126) 사이의 보이드(void)를 충전할 수 있다.
인레이(126)는 양호한 열 전도도를 갖고 전기 절연을 제공하는 비교적 강성 재료 피스일 수 있다. 인레이(126)는 회로 기판(102)과 열 캐리어(118) 사이에 열 전도성의 전기 절연성 브리지(bridge)를 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 인레이(126)는 TIM(124)보다 높은 열 전도도를 갖는다. 인레이(124)는 TIM(124)보다 높은 강성을 갖는다. 예를 들어, 인레이(126)는 스택(122)과, 여기서는 스택(122)으로부터 스택(120)의 반대측에 있는 다른 스택(132) 사이에 형성되는 공동(130) 내에 끼워맞춰지는 최대 크기를 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 스톡 재료(stock material) 피스 또는 플레이트는 가능한 한 많이 공동(130)을 충전하도록 크기가 맞춤화될 수 있으며, 다음에 TIM(124)은 나머지 공간의 일부 또는 전부를 충전함으로써 보상할 수 있다. 인레이(126)의 재료는 열 전도도와 재료 비용 사이의 양호한 트레이드오프(tradeoff)를 제공하도록 선택될 수 있다. 인레이(126)의 두께는 전체 열 전도도와 기계적 공차의 효율적인 보상 사이의 양호한 트레이드오프를 제공하도록 선택될 수 있다.
인레이(126)는 적합한 열 전도도 및 전기 절연을 제공하는 하나 이상의 재료로 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, 인레이(126)는 페라이트와 같은 강자성 세라믹 재료, Al2O3 또는 AlN과 같은 세라믹 재료, 및/또는 다른 열 전도성의 강성 재료를 포함할 수 있다. 인레이(126)의 열 전도도는 금속의 열 전도도보다 작을 수 있지만, 인레이(126)는 인덕턴스 및/또는 임피던스의 현저한 저하 없이 회로 기판(102)에 대한 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있다.
부분(128A)(예를 들어, 서멀 그리스(thermal grease))은 MSCS(116)의 다수 또는 모든 스택(여기서는 스택(120, 122 및 132))에 걸쳐있을 수 있는 전체 층(여기서는 층(128))의 일부일 수 있다. 부분(128A)은 한편으로는 스택(120)의 다른 부분(여기서는 가장 직접적으로 인레이(126))과 다른 한편으로는 열 캐리어(118) 사이에 양호한 접촉(예를 들어, 거칠기를 보상하기 위함) 및 양호한 열 전도도를 제공하여야 한다. 일부 구현예에서, 다른 재료가 대신에 또는 추가적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 부분(128A)(또는 전체 층(128))은 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 및/또는 아교를 포함할 수 있다.
MSCS(116)의 스택(122)은 프레임(134)을 포함할 수 있다. 프레임(134)은 회로 기판(102)의 일부 부분으로부터 열 캐리어(118)로의 열 제거를 용이하게 하는, 회로 기판(102)에 결합된 열 전도성 구조체일 수 있다. 프레임(134)은 전기 전도성일 수 있다. 프레임(134)은 하나 이상의 공동 또는 개구를 가질 수 있다. 예를 들어, 스택(122, 132) 사이에 스택(120)을 수용하는 공동(130)은 프레임(134)에 의해 제공될 수 있다. 프레임(134)은 PCB 기재(클래드 금속, 중합체 포일, 천 및/또는 종이를 포함하지만 이에 제한되지 않음) 또는 금속(구리를 포함하지만 이에 제한되지 않음)으로 제조될 수 있다. 프레임(134)은 스택(122) 또는 스택(132), 또는 둘 모두에 제공될 수 있다. 프레임(134)은 RF 구조체(114) 이외의 회로 기판(102)의 하나 이상의 영역의 직접적인 냉각을 제공할 수 있다. 예를 들어, (스택(122, 132, 또는 둘 모두)의) 구성요소(106)는 프레임(134)에 의해 냉각될 수 있다. 그러한 냉각을 제공함에 있어서, 프레임(134)은 열 확산을 용이하게 하고, 열 저항을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 프레임의 두께는 적절한 열 확산을 제공하도록 선택될 수 있다.
회로 기판(102)과 열 캐리어(118) 사이의 방향에서의 프레임(134)의 두께는 장치(100)에서의 하나 이상의 다른 치수에 영향을 미치거나 이를 한정할 수 있다. 프레임(134)은 열 캐리어(118)로부터 적절한 거리에 회로 기판(102)(예를 들어, 그것의 RF 구조체(114))을 유지하도록 설계될 수 있다. 일부 구현예에서, 인레이(126)는 프레임(134)의 두께 및 공동(130)의 깊이에 기초하여 적어도 부분적으로 선택된다. 예를 들어, 인레이(126)는 프레임(134)의 두께의 적어도 절반인 두께를 갖도록 설계될 수 있다. 일부 구현예에서, 인레이(126)는 공동(130)에 의해 수용될 수 있는 최대 크기를 가질 수 있고, 그러면 (본질적으로) 프레임(134)만큼 두꺼울 수 있다. 일부 구현예에서, 인레이(126)는 공동(130)보다 두꺼울 수 있다(즉, 프레임(134)보다 두꺼움). 그러면, 인레이(126)는 히트싱크 또는 다른 열 캐리어의 공동에 의해 부분적으로 수용될 수 있다. 앞서 예시된 바와 같이, TIM(124)은 프레임(134)의 허용 오차(tolerance variation)를 보상하는 것을 포함하여(이에 제한되지 않음), 장치(100)의 허용 오차를 보상할 수 있다.
MSCS(116)는 (스택(122 및/또는 132)에서) 하부 층(112)과 프레임(134) 사이, 또는 (스택(120)에서) 하부 층(112)과 TIM(124) 사이, 또는 둘 모두에 위치된 층(136)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 층(136)은 하부 층(112)과 프레임(134)을 서로 결합시키고 열 전도도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 층(136)은 접착제, 아교 및/또는 서멀 그리스를 포함할 수 있다.
장치(100)는 제 1 위치(예를 들어, 스택(120)과 대면하는 하부 층(112) 상의 위치)에 RF 구조체(예를 들어, RF 구조체(114))를 갖는 회로 기판(예를 들어, 회로 기판(102)))을 포함하는 장치의 일 예이며, RF 구조체는 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성된다. 장치는 열 캐리어(예를 들어, 열 캐리어(118)), 및 회로 기판과 열 캐리어를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체(예를 들어, MSCS(116))를 갖는다. MSCS는 제 1 위치에서 RF 구조체에 인접한 제 1 스택(예를 들어, 스택(120))과, 제 2 위치(예를 들어, 스택(122)과 대면하는 하부 층(112) 상의 위치)에 있는 제 2 스택(예를 들어, 스택(122))을 포함한다. 제 1 스택은 열 캐리어에 인접한 인레이(예를 들어, 인레이(126))와, 인레이와 회로 기판을 서로 결합시키는 열 인터페이스 재료(예를 들어, TIM(124))를 포함한다. (예를 들어, TIM이 연성의 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 프리프레그 또는 아교로 제조되는 것에 대하여, 인레이가 세라믹 또는 페라이트로 제조됨으로써) 인레이는 열 인터페이스 재료보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 갖는다.
도 2는 회로 기판(200)의 일 예를 도시한다. 회로 기판(200)은 본원에 설명된 하나 이상의 예와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(200)은 회로 기판(102)(도 1)으로서의 역할을 할 수 있다. 회로 기판(200)은 두 가지만 예로 들자면, 클래드 금속 기재 또는 복합 재료로 제조될 수 있다. 회로 기판(200)은 한쪽 또는 양쪽 표면에 하나 이상의 전도성 트레이스를 갖는 PCB일 수 있다. 회로 기판(200)은 직사각형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
회로 기판(200)은 구성요소의 기능을 용이하게 하는 하나 이상의 표면 특징부를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 회로 기판(200)은 하나 이상의 비아 연결부(via connection)(202)를 갖는다. 예를 들어, 비아 연결부(202)는 회로 기판(200)의 일 측면(예를 들어, 도 1의 상부 층(104))으로부터 회로 기판(200)의 반대 측면(하부 층(112))에 있는 회로(예를 들어, RF 구조체)로의 연결을 제공할 수 있다.
회로 기판(200)은 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다. 여기서, 회로 기판(200)은 2개의 리세스(recess)(204)를 갖는다. 일부 구현예에서, 리세스(들)(204)는 회로 기판(200)의 대향 표면 모두를 향해 개방될 수 있다. 리세스(들)(204)는 예를 들어 후술하는 바와 같이, 회로 기판(200)에 장착되지 않은 하나 이상의 구성요소를 수용하는 데 사용될 수 있다.
도 3은 프레임(300)의 일 예를 도시한다. 프레임(300)은 본원에 설명된 하나 이상의 예와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 프레임(300)은 프레임(134)(도 1)으로서의 역할을 할 수 있다. 프레임(300)은 두 가지만 예로 들자면, 금속(예를 들어, 구리) 또는 PCB 기재로 제조될 수 있다. 프레임(300)은 직사각형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
프레임(300)은 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다. 여기서, 프레임(300)은 2개의 리세스(302) 및 2개의 리세스(304)를 갖는다. 일부 구현예에서, 리세스(들)(302)는 프레임(300)의 대향 표면 모두를 향해 개방될 수 있다. 리세스(들)(302)는 예를 들어 후술하는 바와 같이, 중앙 개구를 갖는 RF 구조체를 수용하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 리세스(들)(304)는 프레임(300)의 대향 표면 모두를 향해 개방될 수 있다. 리세스(들)(304)는 예를 들어 후술하는 바와 같이, 중앙 개구를 갖지 않은 RF 구조체를 수용하는 데 사용될 수 있다.
도 4는 프레임 아일렛(400)의 일 예를 도시한다. 프레임 아일렛(400)은 본원에 설명된 하나 이상의 예와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 프레임 아일렛(400)은 예를 들어 후술하는 바와 같이, 예컨대 RF 구조체에 의해 둘러싸이는 경우, 회로 기판의 일부를 지지하는 섬(그 일부 상의 구성요소)으로서의 역할을 할 수 있다. 프레임 아일렛(400)은 두 가지만 예로 들자면, 금속(예를 들어, 구리) 또는 PCB 기재로 제조될 수 있다. 프레임 아일렛(400)은 직사각형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다.
도 5 내지 도 9는 조립체의 예들을 도시한다. 조립체는 본원에 설명된 임의의 장치와 같은 장치의 다양한 조립 단계를 나타낼 수 있다. 도 5에서는, 회로 기판(200)과 프레임(300)은 서로 결합된 것으로 도시되어 있다. 예를 들어, 이것은 도 1에서 회로 기판(102)과 프레임(134)을 서로 결합시키는 것에 대응할 수 있다. 프레임(300)의 리세스(302 및 304)(도 3)를 덮는 회로 기판(200)의 부분에는 인덕터, 변압기 및/또는 전송 라인을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 RF 구조체가 제공될 수 있다. 예를 들어, RF 구조체(들)는 리세스(302 및 304)와 대면하는 회로 기판(200)의 표면, 또는 회로 기판(200)의 반대측에 있는 표면, 또는 이들 모두에 위치될 수 있다.
회로 기판(200)에 장착되지 않은 프레임(300)에는 하나 이상의 구성요소가 장착될 수 있다. 여기서, 구성요소(500)가 프레임(300)에 장착되어 있다. 회로 기판(200)의 리세스(204)는 구성요소(500)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 구성요소(500)는 거의 전체 리세스(204)를 충전할 수 있다. 일부 구현예에서, 구성요소(500)는 프레임(300)에 의해(예를 들어, 금속 재료에 의해) 직접 냉각될 전력 트랜지스터, 전력 저항기 등일 수 있다. 예를 들어, 구성요소(500)가 프레임(300) 상에 직접 위치되는 경우, 구성요소(500)와 열 캐리어 사이에 회로 기판의 열 저항이 존재하지 않는다. 추가적으로, 구성요소(500)로부터의 열은 열 캐리어(도시되지 않음)를 향해 직접 이동하지 않을 뿐만 아니라, 프레임(300) 내에서 확산될 수 있다. 구현예의 다른 특성에 기초하여 프레임(300)의 적합한 두께를 갖는 것은 구성요소(500)와 열 캐리어 사이의 열 저항을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 프레임(300)의 두께가 너무 크면, 열은 확산하지만, 프레임(300)의 재료(예를 들어, 구리)로부터 추가적인 열 저항이 있을 수 있다. 그러나, 프레임의 두께가 너무 작으면, 열 확산이 현저하게 제공되지 않을 것이다.
상기 예에서는, 장치가 프레임(예를 들어, 프레임(300))에 장착된 전력 트랜지스터(예를 들어, 구성요소(500))를 포함할 수 있고, 회로 기판(예를 들어, 회로 기판(200))이 전력 구성요소, 예를 들어 트랜지스터를 수용하는 리세스(예를 들어, 리세스(204))를 포함할 수 있다는 것이 나타나 있다.
도 6은 프레임(300) 및 회로 기판(200)을 도 5와는 다른 관점에서 도시하며, 여기서 리세스(302 및 304)가 현재 보인다. 프레임 아일렛(400)은 리세스(302)에서 회로 기판(200)에 장착되어 있다.
도 7은 RF 구조체(700)가 프레임(300)의 리세스(302) 중 적어도 하나 내에서 회로 기판(200) 상에 위치된 것을 도시한다. 유사하게, RF 구조체(702)는 프레임(300)의 리세스(304) 중 적어도 하나 내에서 회로 기판(200) 상에 위치된다. 일부 구현예에서, RF 구조체(700)는 프레임 아일렛(400)과, 프레임 아일렛(400)에 의한 지지를 위해 회로 기판(200)에 장착된 구성요소(들)를 수용하는 중앙 개구(704)를 가질 수 있다. 아일렛(400)에 의한 회로 기판의 지지는 압축된 TIM의 압력에 의한 구성요소의 손상 및 회로 기판의 구부러짐을 회피하는 데 유리하다.
도 8은 볼트(800)에 의해 회로 기판(200)에 결합된 프레임(300)(프레임(300)의 리세스를 통해 부분적으로 보임)을 도시한다. 접착제와 같은 다른 형태의 부착물이 추가적으로 또는 대신에 사용될 수 있다. 프레임(300)은 또한 열 캐리어에 결합될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 인덕터(902)를 갖는 장치(900)의 일 예를 도시한다. 장치(900) 및/또는 인덕터(902)는 본원에 설명된 임의의 예와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, RF 구조체(114)(도 1)는 인덕터(902)의 일부를 형성할 수 있다. 도 9a에 도시된 점퍼 핀(jumper pin)(903)은 인덕터(902)의 인덕턴스 조정에 사용될 수 있다. 장치(900)는 공동(906)을 한정하는 프레임(904)을 포함한다. 예를 들어, 프레임(134)(도 1)은 프레임(904)의 일부를 형성할 수 있다. 공동(906)은 공동(130)(도 1)과 유사하거나 동일한 기능을 제공할 수 있다. 인덕터(902)에는 인덕턴스를 조정하기 위해 하나 이상의 점퍼 브리지(jumper bridge)가 제공될 수 있다. 인덕터(902)의 외주부와 프레임(904)의 내부면 사이의 간극(908)은 프레임(904)의 재료(예를 들어, 금속)가 인덕터(902)의 인덕턴스에 과도하게 영향을 미치지 않도록 선택될 수 있다. 여기서, 인덕터(902)는 중앙 개구(910)를 갖는다. 일부 구현예에서, 중앙 개구(910)는 예를 들어 다음에 설명되는 바와 같이, 장치(900)의 하나 이상의 구성요소(도시되지 않음)를 수용하는 데 사용될 수 있다. 인덕터(902)는 열 캐리어(도시되지 않음)와 대면하는 회로 기판(도시되지 않음)의 층에 위치될 수 있다. 예를 들어, 인덕터(902)는 하부 층(112)(도 1)에 위치될 수 있다. 비아 연결부(912)는 회로 기판의 상이한 층들 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 비아 연결부(912)는 상부 층(104)(도 1)과 하부 층(112)(도 1) 사이에 위치될 수 있다. 열 캐리어(도시되지 않음)는 인덕터(902)로부터 프레임(904)의 반대측에 제공될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 변압기(1002)를 갖는 장치(1000)의 일 예를 도시한다. 장치(1000) 및/또는 변압기(1002)는 본원에 설명된 임의의 예와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, RF 구조체(114)(도 1)는 변압기(1002)의 일부(예를 들어, 그것의 일차 또는 이차 권선)를 형성할 수 있다. 장치(1000)는 공동(1006)을 한정하는 프레임(1004)을 포함한다. 예를 들어, 프레임(134)(도 1)은 프레임(1004)의 일부를 형성할 수 있다. 공동(1006)은 공동(130)(도 1)과 유사하거나 동일한 기능을 제공할 수 있다. 변압기(1002)의 외주부와 프레임(1004)의 내부면 사이의 간극(1008)은 프레임(1004)의 재료(예를 들어, 금속)가 변압기(1002)의 인덕턴스에 과도하게 영향을 미치지 않도록 선택될 수 있다. 여기서, 변압기(1002)는 중앙 개구(1010)를 갖는다. 일부 구현예에서, 중앙 개구(1010)는 장치(1000)의 하나 이상의 구성요소(1012)를 수용하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 구성요소(들)(1012)는 인덕터, 변압기 또는 전송 라인 이외의 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 구성요소(들)(1012)는 저항기 및/또는 커패시터일 수 있다. 구성요소(들)(1012)는 PCB의 구부러짐으로 인한 손상을 회피하기 위해 프레임 아일렛(400)(도 4)에 의해 지지될 수 있다. 구성요소(들)(1012)는 열 캐리어로부터 더 멀리 떨어져 있는 회로 기판의 표면(예를 들어, 도 1의 상부 층(104))에 장착될 수 있다. 열 캐리어(도시되지 않음)는 변압기(1002)로부터 프레임(904)의 반대측에 제공될 수 있다.
변압기(1002)의 일차 권선은 회로 기판(도시되지 않음)의 층에 위치될 수 있고, 변압기(1002)의 이차 권선은 회로 기판의 동일 층 또는 반대 층에 위치될 수 있다. 예를 들어, 일차 및 이차 권선 중 하나는 상부 층(104)(도 1)에 위치될 수 있고, 일차 및 이차 권선 중 다른 하나는 하부 층(112)(도 1)에 위치될 수 있다.
장치(1000)는 장치의 일 예이며, 여기서 RF 구조체(예를 들어, 변압기(1002))는 중앙 개구(예를 들어, 중앙 개구(1010))를 갖고, 장치는 중앙 개구와 정렬된 회로 기판 상의 구성요소(예를 들어, 구성요소(들)(1012))를 포함한다. 장치(1000)는 프레임 아일렛(예를 들어, 프레임 아일렛(400))이 회로 기판에 결합될 수 있고, 프레임 아일렛이 구성요소(예를 들어, 구성요소(들)(1012))를 지지하는 것을 예시한다.
도 11a 및 도 11b는 전송 라인(1102)을 갖는 장치(1100)의 일 예를 도시한다. 장치(1100) 및/또는 전송 라인(1102)은 본원에 설명된 임의의 예와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, RF 구조체(114)(도 1)는 전송 라인(1102)의 일부를 형성할 수 있다. 전송 라인(1102)은 마이크로스트립(microstrip)으로서 간주될 수 있다. 장치(1100)는 공동(1106)을 한정하는 프레임(1104)을 포함한다. 예를 들어, 프레임(134)(도 1)은 프레임(1104)의 일부를 형성할 수 있다. 공동(1106)은 공동(130)(도 1)과 유사하거나 동일한 기능을 제공할 수 있다. 전송 라인(1102)의 외주부와 프레임(1104)의 내부면 사이의 간극(1108)은 프레임(1104)의 재료(예를 들어, 금속)가 전송 라인(1102)의 임피던스에 과도하게 영향을 미치지 않도록 선택될 수 있다. 여기서, 전송 라인(1102)은 공동(1106)에 의해 제공된 공간을 통해 구불구불하게 되어 있다. 구성요소(1110)는 프레임(1104) 상에 위치될 수 있고, 이에 의해 프레임(1104)에 의해 냉각될 수 있다. 열 캐리어(도시되지 않음)는 전송 라인(1102)으로부터 프레임(1104)의 반대측에 제공될 수 있다.
도 12는 도 1의 장치(100)의 다른 예를 도시한다. 장치(100)는 본원에 설명된 임의의 예와 함께 사용될 수 있다. 장치의 일부 요소는 도 1의 동일한 참조 번호의 요소에 대응하며, 하기에서 언급되지 않는다. RF 구조체(108' 및 114')는 회로 기판(102)의 평면형 유도성 구성요소일 수 있다. 여기서, MSCS(116)는 스택(120 및 122)을 포함하고, 스택(122)은 층(128)(예를 들어, 열 재료)의 부분(128A), 금속 층(134')(예를 들어, 구리) 및 TIM(124')을 포함한다. 금속 층(134')은 여기서 프레임으로서 형성되지 않으며, 스택(120)은 여기서 어떠한 공동 또는 리세스에도 형성되지 않는다. 오히려, 금속 층(134')은 다각형 형상(예를 들어, 패드 또는 다른 직사각형 형상)을 가질 수 있다. 스택(120)은 스택(122)에 인접하여 형성된다. 스택(120)은 부분(128A), 유전체 층(126')(예를 들어, 세라믹 패드) 및 TIM(124')을 포함한다. 즉, 부분(128A) 및/또는 TIM(124')은 스택(120 및 122)에 공통일 수 있다. 유전체 층(126')은 다각형 형상(예를 들어, 패드 또는 다른 직사각형 형상)을 가질 수 있다. 금속 층(134') 및 유전체 층(126')은 서로 동일한 형상 또는 상이한 형상을 가질 수 있다. 장치(100)는 금속 층(134') 중 하나 이상(예를 들어, 하나 이상의 금속 패드)을 포함할 수 있다. 장치(100)는 유전체 층(126') 중 하나 이상(예를 들어, 하나 이상의 세라믹 패드)을 포함할 수 있다. 스택(120)은 인덕턴스 및/또는 임피던스의 현저한 저하 없이 회로 기판(102)에 대한 냉각을 제공하기 위해 RF 구조체(108' 및 114')에 인접하여(예를 들어, 그 아래에) 위치된다. 장치(100)는 또한 프레임 기반 스택 접근법(예를 들어, 도 1을 참조하여 설명됨)의 하나 이상의 실례(instance)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 프레임 기반 스택 접근법(예를 들어, 도 1을 참조하여 설명됨)을 사용하는 장치는 또한 본 예에 대응하는 하나 이상의 실례를 포함할 수 있다.
금속 층(134')은 그 외부면의 전부 또는 일부를 덮는 적어도 하나의 층(127)을 가질 수 있다. 층(127)은 산화에 대해 보호하기 위해 금속 층(134')의 표면 처리로부터 생성될 수 있다. 일부 구현예에서, 층(127)은 주석을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 층(127)은 금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금은 금속 층(134')의 니켈 도금 위에 도포될 수 있다. 회로 기판(102)은 금속 층(134')에 도포된 층(127)과 유사하거나 동일한 재료로 처리될 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 회로 기판을 갖는 배열의 예를 도시한다. 도 13a에서, 회로 기판(1300)(예를 들어, PCB)이 평면도로 도시되고, 유전체 층(1302)(예를 들어, 세라믹 재료) 및 금속 층(1304)(예를 들어, 구리)을 갖는다. 회로 기판(1300), 유전체 층(1302) 및 금속 층(1304)은 본원에 설명된 임의의 예와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 유전체 층(1302)은 회로 기판(1300)의 평면형 유도성 구성요소에 대한 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속 층(1304)은 회로 기판(1300)의 비평면형(예를 들어, 납땜된) 구성요소에 대한 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있다. 여기서, 유전체 층(1302) 및 금속 층(1304)은 회로 기판(1300) 상에 나란히 배치된다(예를 들어, 접착제 재료에 의해 회로 기판(1300)에 부착됨). 유전체 층(1302)과 금속 층(1304)은 그들 사이에 경계부(1306)를 형성한다. 유전체 층(1302) 및 금속 층(1304)의 사용은 (공동(130)을 갖는 도 1의 층(134)과 비교하여) 금속 층에 리세스 또는 공동을 기계가공할 필요성을 회피할 수 있게 한다. 따라서, 본 예는 냉각을 제공하는 보다 적은 비용 및/또는 보다 간단한 방법을 나타낼 수 있다.
하나 이상의 구성요소가 금속 층(1304)과 직접 접촉하여 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 회로 기판(1300)은 금속 층(1304)과 대면하는 적어도 하나의 리세스(1308)를 포함할 수 있다. 리세스(1308)는 리세스(204)(도 2)와 유사하거나 동일한 목적을 제공할 수 있다. 예를 들어, 리세스(1308)는 금속 층(1304)에 장착될 하나 이상의 전력 구성요소(1310)(예를 들어, 트랜지스터)를 수용할 수 있다. 리세스(1308) 및 전력 구성요소(1310)는 본 예에서는 금속 플레이트(1304)에 의해 가려지기 때문에 가상선으로 도시되어 있다.
도 13b에서, 유전체 층(1302) 및 금속 층(1304)은 도 13a의 예와 비교하여 이격되어 있다. 층(1312)은 유전체 층(1302)과 금속 층(1304) 사이에 배치된다. 일부 구현예에서, 층(1312)은 프리프레그를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 접착 특성을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 유전체 층(1302) 및 금속 층(1304)이 (예를 들어, 프리프레그의 도포에 의해) 회로 기판(1300)에 부착되는 조립 프로세스에서, 접착제는 (예를 들어, 프레싱 작업 동안에) 유전체 층(1302)과 금속 층(1304) 사이의 간격 내로 들어갈 수 있다.
회로 기판(1300)에는 유전체 층(1302) 중 하나 이상이 제공될 수 있다. 회로 기판(1300)에는 금속 층(1304) 중 하나 이상이 제공될 수 있다. 유전체 층(1302) 및 금속 층(1304) 각각은 회로 기판(1300) 및 그 각각의 구성요소를 고려하여 적합한 임의의 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 도 13c는 회로 기판(1300)이 이전 예에서와 같이 유전체 층(1302)을 갖는 것을 도시한다. 유전체 층(1302)에 인접하여, 금속 층(1304)(도 13a 및 도 13b)보다 작은 금속 층(1304')이 배치된다. 다른 유전체 층(1302')이 유전체 층(1302) 및 금속 층(1304')에 인접하여 배치된다. 예를 들어, 이것은 다중 스택 냉각 구조체에 2개 초과(예를 들어, 3개 이상)의 스택을 갖는 장치에 대응할 수 있다. 도 13c의 구성은 회로 기판(1300)이 납땜된 구성요소보다 평면형 유도성 구성요소의 비율이 더 큰 경우에 사용될 수 있다. 유전체 층(1302 및 1302')은 일부 구현예에서 하나의 일체형 층일 수 있다.
추가 구현예는 하기의 예에 요약되어 있다:
예 1: 장치에 있어서, 제 1 위치에 무선주파수(RF) 구조체를 갖는 회로 기판으로서, 상기 RF 구조체는 상기 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성되는, 상기 회로 기판과, 열 캐리어와, 상기 회로 기판과 상기 열 캐리어를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체를 포함하며, 상기 다중 스택 냉각 구조체는 상기 제 1 위치에서 상기 RF 구조체에 인접한 제 1 스택, 및 제 2 위치에 있는 제 2 스택을 포함하며, 상기 제 1 스택은 상기 열 캐리어에 인접한 인레이, 및 상기 인레이와 상기 회로 기판을 서로 결합시키는 제 1 열 인터페이스 재료를 포함하고, 상기 인레이는 상기 제 1 열 인터페이스 재료보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 갖는, 장치.
예 2: 예 1에 있어서, 상기 제 2 스택은 상기 회로 기판에 결합된 프레임에 의해 형성되는, 장치.
예 3: 예 2에 있어서, 상기 프레임에 공동을 더 포함하며, 상기 공동은 상기 제 1 스택을 수용하는, 장치.
예 4: 예 2 또는 예 3에 있어서, 상기 제 1 열 인터페이스 재료는 상기 프레임의 허용 오차를 보상하는, 장치.
예 5: 예 2 내지 예 4 중 어느 한 예에 있어서, 상기 프레임은 금속 또는 회로 기판 기재 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
예 6: 예 2 내지 예 5 중 어느 한 예에 있어서, 상기 제 1 열 인터페이스 재료는 상기 프레임을 상기 회로 기판에 추가로 결합시키는, 장치.
예 7: 예 2 내지 예 6 중 어느 한 예에 있어서, 상기 프레임을 상기 회로 기판에 결합시키는 제 2 열 인터페이스 재료를 더 포함하는, 장치.
예 8: 예 2 내지 예 7 중 어느 한 예에 있어서, 상기 회로 기판과 상기 열 캐리어 사이의 방향에서의 상기 인레이의 치수는 상기 방향에서의 상기 프레임의 치수의 절반보다 큰, 장치.
예 9: 예 2 내지 예 8 중 어느 한 예에 있어서, 상기 제 2 위치에서 상기 프레임에 장착된 전력 구성요소를 더 포함하며, 상기 회로 기판은 상기 전력 구성요소를 수용하는 공동을 포함하는, 장치.
예 10: 예 1 내지 예 9 중 어느 한 예에 있어서, 상기 제 1 열 인터페이스 재료는 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 또는 아교 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
예 11: 예 1 내지 예 10 중 어느 한 예에 있어서, 상기 RF 구조체는 중앙 개구를 가지며, 상기 장치는 상기 중앙 개구와 정렬된 상기 회로 기판 상의 적어도 하나의 구성요소를 더 포함하는, 장치.
예 12: 예 11에 있어서, 상기 회로 기판에 결합된 프레임 아일렛을 더 포함하며, 상기 프레임 아일렛은 상기 구성요소를 지지하는, 장치.
예 13: 예 12에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 프레임 아일렛과 대면하는 제 1 층, 및 상기 제 1 층과 반대측에 있는 제 2 층을 가지며, 상기 적어도 하나의 구성요소는 상기 제 2 층에 장착되는, 장치.
예 14: 예 1 내지 예 13 중 어느 한 예에 있어서, 상기 RF 구조체는 인덕터, 변압기 또는 전송 라인 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
예 15: 예 1 내지 예 14 중 어느 한 예에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 다중 스택 냉각 구조체와 대면하는 제 1 층, 및 상기 제 1 층과 반대측에 있는 제 2 층을 갖는, 장치.
예 16: 예 15에 있어서, 상기 RF 구조체는 상기 제 1 층에 위치되는, 장치.
예 17: 예 1 내지 예 16 중 어느 한 예에 있어서, 상기 인레이는 세라믹 재료 또는 강자성 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
예 18: 장치에 있어서, 제 1 표면의 제 1 위치에 무선주파수(RF) 구조체를 갖는 인쇄 회로 기판으로서, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 제 1 표면과 반대측에 있는 제 2 표면을 갖고, 상기 RF 구조체는 상기 인쇄 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성되고, 인덕터, 변압기 또는 전송 라인 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 인쇄 회로 기판과, 히트싱크 또는 수냉 플레이트 중 적어도 하나를 포함하는 열 캐리어와, 상기 인쇄 회로 기판과 상기 열 캐리어를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체를 포함하며, 상기 다중 스택 냉각 구조체는 상기 제 1 위치에서 상기 RF 구조체에 인접한 제 1 스택, 및 제 2 위치에 있는 제 2 스택을 포함하며, 상기 제 1 스택은 서멀 그리스에 의해 상기 열 캐리어에 결합된 세라믹 패드, 및 상기 세라믹 패드와 상기 인쇄 회로 기판을 서로 결합시키는, 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 또는 아교 중 적어도 하나를 포함하는 열 인터페이스 재료를 포함하고, 상기 세라믹 패드는 상기 열 인터페이스 재료보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 가지며, 상기 제 2 스택은 상기 서멀 그리스에 의해 상기 열 캐리어에 결합된 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 구리 및 회로 기판 기재 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 프레임은 접착제에 의해 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 표면에 결합되고, 상기 프레임은 상기 제 1 스택을 수용하는 공동을 내부에 갖는, 장치.
다수의 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 명세서의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 도면에 도시된 논리 흐름은 바람직한 결과를 달성하기 위해, 나타낸 특정 순서, 또는 순차적인 순서를 필요로 하지 않는다. 또한, 다른 단계가 제공될 수 있거나 단계가 설명된 흐름으로부터 제거될 수 있으며, 설명된 시스템에 다른 구성요소가 추가되거나 그로부터 제거될 수 있다. 따라서, 다른 실시예는 하기의 청구범위의 범위 내에 있다.
설명된 구현예의 특정 특징이 본원에 설명된 바와 같이 예시되었지만, 이제 많은 변형, 대체, 변경 및 등가물이 당업자에게 생겨날 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 구현예의 범위 내에 있는 그러한 모든 변형 및 변경을 커버하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 이들은 제한이 아닌 예로서만 제시되었으며, 형태 및 세부사항에서의 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본원에 설명된 장치 및/또는 방법의 임의의 부분은 상호 배타적인 조합을 제외하고, 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 본원에 설명된 구현예는 설명된 상이한 구현예의 기능, 구성요소 및/또는 특징의 다양한 조합 및/또는 하위 조합을 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 장치에 있어서,
    제 1 위치에 무선주파수(RF) 구조체를 갖는 회로 기판으로서, 상기 RF 구조체는 상기 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성되는, 상기 회로 기판과,
    열 캐리어와,
    상기 회로 기판과 상기 열 캐리어를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체를 포함하며,
    상기 다중 스택 냉각 구조체는 상기 제 1 위치에서 상기 RF 구조체에 인접한 제 1 스택, 및 제 2 위치에 있는 제 2 스택을 포함하며, 상기 제 1 스택은 상기 열 캐리어에 인접한 유전체 층, 및 상기 유전체 층과 상기 회로 기판을 서로 결합시키는 열 인터페이스 재료(TIM)를 포함하고, 상기 유전체 층은 상기 TIM보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 가지며, 상기 제 2 스택은 상기 열 캐리어에 인접한 금속 층, 및 상기 금속 층과 상기 회로 기판을 서로 결합시키는 상기 TIM을 포함하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TIM은 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 또는 아교 중 적어도 하나를 포함하는
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 구조체는 중앙 개구를 가지며, 상기 장치는 상기 중앙 개구와 정렬된 상기 회로 기판 상의 적어도 하나의 구성요소를 더 포함하는
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 구조체는 인덕터, 변압기 또는 전송 라인 중 적어도 하나를 포함하는
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 상기 다중 스택 냉각 구조체와 대면하는 제 1 층, 및 상기 제 1 층과 반대측에 있는 제 2 층을 갖는
    장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RF 구조체는 상기 제 1 층에 위치되는
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 층은 세라믹 재료 또는 강자성 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는
    장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 층과 상기 금속 층은 공통 형상을 갖는
    장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 층과 상기 금속 층은 공통 크기를 갖는
    장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 층의 표면 상에 도금을 더 포함하는
    장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 도금은 주석 또는 금 중 적어도 하나를 포함하는
    장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 스택 냉각 구조체는 상기 회로 기판과 상기 열 캐리어 사이에 2개 초과의 스택을 포함하는
    장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 층에 장착된 전력 구성요소를 더 포함하는
    장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전력 구성요소를 수용하는 리세스를 상기 회로 기판에 더 포함하는
    장치.
  15. 장치에 있어서,
    제 1 표면의 제 1 위치에 무선주파수(RF) 구조체를 갖는 인쇄 회로 기판으로서, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 제 1 표면과 반대측에 있는 제 2 표면을 갖고, 상기 RF 구조체는 상기 인쇄 회로 기판의 전도성 트레이스로 형성되고, 인덕터, 변압기 또는 전송 라인 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 인쇄 회로 기판과,
    히트싱크 또는 수냉 플레이트 중 적어도 하나를 포함하는 열 캐리어와,
    상기 인쇄 회로 기판과 상기 열 캐리어를 서로 결합시키는 다중 스택 냉각 구조체를 포함하며,
    상기 다중 스택 냉각 구조체는 상기 제 1 위치에서 상기 RF 구조체에 인접한 제 1 스택, 및 제 2 위치에 있는 제 2 스택을 포함하며, 상기 제 1 스택은 상기 열 캐리어에 결합된 유전체 패드, 및 상기 유전체 패드와 상기 인쇄 회로 기판을 서로 결합시키는, 서멀 패드, 접착제, 본딩 필름, 매트릭스-섬유 응집체, 땜납 또는 아교 중 적어도 하나를 포함하는 열 인터페이스 재료를 포함하고, 상기 유전체 패드는 상기 열 인터페이스 재료보다 높은 열 전도도 및 높은 강성을 가지며, 상기 제 2 스택은 상기 열 캐리어에 결합된 금속 층을 포함하고, 상기 금속 층은 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 표면에 결합되고, 상기 제 1 스택은 상기 제 2 스택에 인접하여 있는
    장치.
KR1020217002960A 2018-08-20 2018-08-20 무선주파수 구성요소를 위한 다중 스택 냉각 구조체 KR102564297B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2018/047091 WO2020040725A1 (en) 2018-08-20 2018-08-20 Multi-stack cooling structure for radiofrequency component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210042902A true KR20210042902A (ko) 2021-04-20
KR102564297B1 KR102564297B1 (ko) 2023-08-04

Family

ID=63678667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217002960A KR102564297B1 (ko) 2018-08-20 2018-08-20 무선주파수 구성요소를 위한 다중 스택 냉각 구조체

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11382206B2 (ko)
EP (1) EP3841849B1 (ko)
JP (1) JP7116843B2 (ko)
KR (1) KR102564297B1 (ko)
CN (1) CN112586090B (ko)
TW (1) TWI738019B (ko)
WO (1) WO2020040725A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4266842A1 (en) 2022-04-22 2023-10-25 Comet AG Printed-circuit-board structure and method for manufacturing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61214453A (ja) * 1985-03-19 1986-09-24 Mitsubishi Electric Corp 混成集積回路装置
US20160035481A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Omron Automotive Electronics Co., Ltd. Printed circuit board with integrated coil, and magnetic device

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4311243B2 (ja) * 2004-03-15 2009-08-12 株式会社デンソー 電子機器
GB0411607D0 (en) * 2004-05-25 2004-06-30 Oxford Magnet Tech Recondenser interface
US7292439B2 (en) * 2005-01-19 2007-11-06 Raytheon Company Thermal management system and method for electronic assemblies
US20100149805A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Fridy Joseph Led lighting laminate with integrated cooling
CN102549742A (zh) * 2009-09-30 2012-07-04 日本电气株式会社 电子部件的冷却构造、电子仪器
JP2012084599A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Hitachi Ltd ヒートシンク接続体
US20150040388A1 (en) * 2012-03-20 2015-02-12 Applied Nanotech Holdings, Inc. Application of Dielectric Layer and Circuit Traces on Heat Sink
EP3017503B1 (en) * 2013-10-01 2017-07-05 Autoliv ASP, Inc. Compact shielded automotive radar module and method
TW201517335A (zh) * 2013-10-24 2015-05-01 羅傑斯公司 熱處理電路材料、其製造方法及由其所形成的製品
US9331058B2 (en) * 2013-12-05 2016-05-03 Apple Inc. Package with SoC and integrated memory
JP6402421B2 (ja) * 2014-03-25 2018-10-10 北川工業株式会社 電磁波シールド部材、及び電磁波シールド構造
US9402301B2 (en) * 2014-12-10 2016-07-26 Raytheon Company Vertical radio frequency module
US10154542B2 (en) * 2015-10-19 2018-12-11 Watlow Electric Manufacturing Company Composite device with cylindrical anisotropic thermal conductivity
US10499500B2 (en) * 2016-11-04 2019-12-03 Flex Ltd. Circuit board with embedded metal pallet and a method of fabricating the circuit board
US10091866B2 (en) * 2016-12-21 2018-10-02 Intel IP Corporation Device with switchable heat path
US10199904B2 (en) * 2017-02-23 2019-02-05 Schaft Inc. Cooling a heat-generating electronic device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61214453A (ja) * 1985-03-19 1986-09-24 Mitsubishi Electric Corp 混成集積回路装置
US20160035481A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Omron Automotive Electronics Co., Ltd. Printed circuit board with integrated coil, and magnetic device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3841849A1 (en) 2021-06-30
EP3841849B1 (en) 2024-02-14
JP7116843B2 (ja) 2022-08-10
CN112586090B (zh) 2024-06-04
CN112586090A (zh) 2021-03-30
TWI738019B (zh) 2021-09-01
TW202010373A (zh) 2020-03-01
US20210259092A1 (en) 2021-08-19
US11382206B2 (en) 2022-07-05
JP2021534588A (ja) 2021-12-09
WO2020040725A1 (en) 2020-02-27
KR102564297B1 (ko) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11398334B2 (en) Component carrier comprising embedded inductor with an inlay
US6462950B1 (en) Stacked power amplifier module
US11495513B2 (en) Component carrier with embedded semiconductor component and embedded highly-conductive block which are mutually coupled
US20190132983A1 (en) Component Carrier With Transistor Components Arranged Side By Side
JPWO2019130746A1 (ja) 半導体複合装置およびそれに用いられるパッケージ基板
US10867888B2 (en) Component carrier comprising at least one heat pipe and method for producing said component carrier
JP2010205772A (ja) Ｉｃ搭載基板、プリント配線板、及び製造方法
WO2004100264A1 (ja) 回路素子内蔵モジュール
US11799198B2 (en) Component carrier-based device with antenna coupling of electronic component and thermal coupling on opposing sides
CN112201456A (zh) 电感组件及其制作方法
CN114762462A (zh) 用于裸晶圆安装的pcb及其加工方法
CN110268520A (zh) 用于集成功率芯片以及形成散热器的汇流条的方法
US11570905B2 (en) Method of manufacturing component carrier and component carrier
KR102564297B1 (ko) 무선주파수 구성요소를 위한 다중 스택 냉각 구조체
JP4065125B2 (ja) 部品内蔵モジュール並びにその製造方法
EP3736839A1 (en) Component carrier comprising embedded magnet stack
EP4266842A1 (en) Printed-circuit-board structure and method for manufacturing
CN217563838U (zh) 部件承载件
EP4092695A1 (en) A magnetic inlay with electrically conductive vertical through connections for a component carrier
US20230055435A1 (en) Component Carrier With Embedded Semiconductor Component and Embedded Highly-Conductive Block Which are Mutually Coupled
US20220377900A1 (en) Component Carrier With Inductive Element Included in Layer Build-up, and Manufacturing Method
EP4081005A1 (en) Component carrier
JP2018032842A (ja) インダクター及びそれを備えたパッケージ
CN116711469A (zh) 在两侧上具有电子部件和热传导块状件的部件承载件
JP5515755B2 (ja) 放熱多層基板、電子装置及び放熱多層基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant