KR20210122637A - Microstrip isolator having heatsink and its manufacturing method - Google Patents

Microstrip isolator having heatsink and its manufacturing method Download PDF

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KR20210122637A
KR20210122637A KR1020200119493A KR20200119493A KR20210122637A KR 20210122637 A KR20210122637 A KR 20210122637A KR 1020200119493 A KR1020200119493 A KR 1020200119493A KR 20200119493 A KR20200119493 A KR 20200119493A KR 20210122637 A KR20210122637 A KR 20210122637A
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KR1020200119493A
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안호균
김동영
김해천
임종원
장유진
정현욱
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한국전자통신연구원
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Abstract

The present invention relates to formation of a heat sink in addition to a path in which heat generated from a load resistor of a terminated port when driving a microstrip type isolator device is driven is emitted from a ground metal layer (rear metal layer) formed on a lower surface of a substrate of a device. According to the present invention, provided is a microstrip type isolator including a heat sink, which comprises: a circulator metal layer formed on a first surface of a ferrite substrate; a front ground pad connected to one of ports of the circulator metal layer through a load resistor; a via hole formed in the front ground pad; and a rear metal layer formed on a second surface of the ferrite substrate. The rear metal layer is connected to the front ground pad and a heat sink metal layer through the via hole of the front ground pad and a via hole of the heat sink metal layer.

Description

히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 및 제조방법 {Microstrip isolator having heatsink and its manufacturing method}{Microstrip isolator having heatsink and its manufacturing method}

본 발명은 S-band, X-band 레이다 등 다양한 주파수에서 동작하는 마이크로스트립형 아이솔레이터의 제조방법 및 그 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a microstrip type isolator operating at various frequencies, such as S-band and X-band radar, and a structure thereof.

일반적으로 항공기 및 선박에서 사용하는 S-대역 및 X-대역 레이다의 핵심부품인 아이솔레이터(isolator)는 출력단 방향으로 신호의 손실을 최소화하여 안테나로 신호를 전달하고, 반대로, 안테나로부터 오는 신호는 송신부에 전달되지 않도록 이를 차단하는 비가역적 소자이다. In general, an isolator, a core component of S-band and X-band radars used in aircraft and ships, transmits signals to the antenna by minimizing signal loss in the direction of the output terminal. It is an irreversible element that blocks it from being transmitted.

아이솔레이터의 한 가지 유형인 마이크로스트립형 아이솔레이터(microstrip isolator)는 X-band와 같이 높은 주파수에서 고성능 및 소형화를 구현하기 위해 사용된다. 특히, 무선통신 시스템에서 마이크로스트립형 아이솔레이터는 안테나로부터 송신기의 전력증폭기 방향으로 유입되는 역방향 신호 또는 송신신호 반사파를 차단해줌으로써, 역방향 신호 또는 송신신호의 반사파에 의한 전력증폭기 출력단에서의 불필요한 혼변조 현상을 방지하고, 송신단의 성능 안정화를 구현하기 위하여 적용되고 있다.One type of isolator, a microstrip isolator, is used to achieve high performance and miniaturization at high frequencies such as X-band. In particular, in a wireless communication system, the microstrip type isolator blocks the reverse signal or transmitted signal reflected wave flowing from the antenna to the power amplifier of the transmitter. It is applied in order to prevent and stabilize the performance of the transmitter.

도 1~3을 참조하여 종래기술에 따른 광대역 안테나 및 아이솔레이터에 대해 설명한다. 도 1은 종래의 광대역 안테나 구조도이고, 도 2는 종래의 아이솔레이터 평면도, 도 3은 종래의 아이솔레이터 단면도(도 2의 AA' 절단)이다.A broadband antenna and an isolator according to the prior art will be described with reference to FIGS. 1 to 3 . 1 is a schematic diagram of a conventional broadband antenna, FIG. 2 is a plan view of a conventional isolator, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional isolator (cut AA′ in FIG. 2).

도 1에서, 아이솔레이터는 페라이트 기판에 제작된 마이크로스트립형 써큘레이터(circulator)의 한쪽 포트(P3)를 박막형 로드저항(load resistor)을 통해 종단처리(termination)하는 구조로 제작되는데, 종단처리를 위해 포트 P3은 기판의 비아홀을 통하여 기판 후면의 금속층(그라운드)과 연결된다. 도 1에서 써큘레이터의 포트 P1은 송신기 TX에 연결되고 포트 P2는 안테나 ANT에 연결되어, TX로부터의 RF 에너지가 ANT로 전달되고, ANT로부터의 리턴 에너지(returned energy)는 포트 P3을 통해 바이패스시킨다. In FIG. 1, the isolator is manufactured in a structure in which one port P3 of a microstrip type circulator manufactured on a ferrite substrate is terminated through a thin film type load resistor. The port P3 is connected to the metal layer (ground) on the back side of the substrate through the via hole of the substrate. In FIG. 1 , port P1 of the circulator is connected to transmitter TX and port P2 is connected to antenna ANT, so that RF energy from TX is transferred to ANT, and returned energy from ANT is bypassed through port P3 make it

이러한 마이크로스트립형 아이솔레이터는 페라이트 기판 상에 제작되는게 일반적인데, 그 평면도는 도 2에 나타낸 것과 같다. 페라이트 기판(5)에 써큘레이터 금속층(10)이 형성된다. Port 1과 Port 2가 써큘레이터 금속층(10)에 연결 형성된다. Port 3은 전면에 있는 그라운드(ground) 패드(14)에 연결된다. 이 전면 그라운드 패드(14)는 전면에 있는 그라운드 금속층(전면금속층)의 일부 영역이다. 이 전면 그라운드 패드(14)는 써큘레이터 금속층(10)에 연결된 로드저항, 즉, 박막형 저항(thin film resistor)(12)을 통해 연결된다. 로드저항은 두 개 이상 형성되어 전면 전면 그라운드 패드(14)에 병렬로 연결될 수 있다. 전면 그라운드 패드(14)에는 비아홀(via-hole)(20)이 형성되어 있다. 비아홀(20)은 기판(5)의 전면과 후면을 연결(즉, 전면 그라운드 패드(14)와 후면금속층(도 3의 24)을 연결)하기 위한 것이다. Such a microstrip type isolator is generally manufactured on a ferrite substrate, and its plan view is as shown in FIG. 2 . A circulator metal layer 10 is formed on the ferrite substrate 5 . Port 1 and Port 2 are formed to be connected to the circulator metal layer 10 . Port 3 is connected to the ground pad 14 on the front side. This front ground pad 14 is a partial region of the ground metal layer (front metal layer) on the front side. The front ground pad 14 is connected through a load resistor connected to the circulator metal layer 10 , that is, a thin film resistor 12 . Two or more load resistors may be formed and connected in parallel to the front front ground pad 14 . A via-hole 20 is formed in the front ground pad 14 . The via hole 20 is for connecting the front surface and the rear surface of the substrate 5 (ie, connecting the front ground pad 14 and the rear metal layer 24 in FIG. 3 ).

상기 써큘레이터 금속층(10)으로는 Ti/Au, Cu 등의 금속층이 적용되며 두께는 수~수십(예컨대, 1~20) μm로 형성된다. 또한 상기 박막형 저항(12)은 일반적으로 NiCr, TaN 박막층을 Thermal evaporator, E-beam evaporator, Sputter 등의 장비를 활용하여 증착한다. 상기 전면 그라운드 패드(14)는 써큘레이터 금속층(10)과 동일한 재료로 형성될 수 있다.As the circulator metal layer 10 , a metal layer such as Ti/Au or Cu is applied and has a thickness of several to tens (eg, 1 to 20) μm. In addition, the thin film resistor 12 is generally deposited with a NiCr or TaN thin film layer using equipment such as a thermal evaporator, an E-beam evaporator, or a sputter. The front ground pad 14 may be formed of the same material as the circulator metal layer 10 .

도 3의 A-A' 단면도를 보면, 비아홀(20)의 내경 측벽에 내경금속층(22)이 형성되어 있다. 이 내경금속층(22)을 통해 기판(5)의 전면 그라운드 패드(14)와 후면금속층(24)이 전기적으로 연결된다. 여기서 후면금속층(24)은 그라운드용 금속층이다. 후면금속층(24)은 상기 써큘레이터 금속층(10)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. Referring to the cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 3 , the inner diameter metal layer 22 is formed on the inner diameter sidewall of the via hole 20 . The front ground pad 14 of the substrate 5 and the rear metal layer 24 are electrically connected through the inner diameter metal layer 22 . Here, the back metal layer 24 is a ground metal layer. The back metal layer 24 may be formed of the same material as the circulator metal layer 10 .

이러한 종래기술에서는, 페라이트 기판(5)의 전면의 전면 그라운드 패드(14)와 후면의 금속층(24)을 연결하기 위한 비아홀(20)이 페라이트 기판에 형성되어야 하며, 형성된 비아홀(20)을 통하여 전면 그라운드 패드(14)와 후면금속층(24)이 연결되도록 금속증착 공정을 이용하여 내경금속층(22)을 형성하여야 한다.In this prior art, a via hole 20 for connecting the front ground pad 14 on the front surface of the ferrite substrate 5 and the metal layer 24 on the rear surface must be formed in the ferrite substrate, and the front surface through the formed via hole 20 . The inner diameter metal layer 22 must be formed using a metal deposition process so that the ground pad 14 and the back metal layer 24 are connected.

상술한 종래기술에 따른 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자의 구동시 종단처리(termination)된 포트에 전달되는 전력(power)은 박막형 저항(12)에서 열로 발산되는데, 이에 따라 박막형 저항(12) 및 페라이트 기판(5)의 온도가 상승되어 비정상적인 소자의 구동 및 파괴 현상이 일어날 수 있다. 따라서, 일반적으로, 페라이트 기판(5)의 온도를 퀴리온도(Curie temperature) 이하로 유지시키고 기판 하면의 그라운드 금속면, 즉, 후면금속층(24)의 온도를 원활한 열전도를 위해 특정 온도로 일정하게 유지시켜서, 열방출 효과를 고려하여 소자를 구동한다.When the microstrip type isolator device according to the prior art described above is driven, the power delivered to the terminated port is dissipated as heat in the thin film resistor 12. Accordingly, the thin film resistor 12 and the ferrite substrate ( 5), the temperature of the device may rise, causing abnormal device operation and destruction. Therefore, in general, the temperature of the ferrite substrate 5 is maintained below the Curie temperature, and the temperature of the ground metal surface of the lower surface of the substrate, that is, the rear metal layer 24, is constantly maintained at a specific temperature for smooth heat conduction. to drive the device in consideration of the heat dissipation effect.

본 발명은 종래의 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자 구동시 종단처리(termination)된 포트의 박막형 로드저항에서 발생한 열이 소자의 기판 하면에 형성되어 있는 그라운드 패드를 통해 발산되는 것을 더욱 촉진하여, 소자 구동시 로드저항 및 페라이트 기판의 과도한 온도 상승을 억제하고 소자의 비정상적인 구동 및 결함(failure)을 방지하고자 한다. The present invention further promotes the dissipation of heat generated from the thin film-type load resistance of the terminated port when driving the conventional microstrip type isolator device through the ground pad formed on the lower surface of the device substrate, and the load when driving the device It is intended to suppress excessive temperature rise of resistors and ferrite substrates, and to prevent abnormal driving and failure of devices.

상기 과제를 해결하기 위하여 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자 구동시 종단처리(termination)된 포트의 로드저항에서 발생한 열이 소자의 기판 하면에 형성되어 있는 그라운드 패드에서 발산되는 경로 이외에 추가적으로 히트싱크를 형성한다. In order to solve the above problem, a heat sink is additionally formed in addition to the path in which heat generated from the load resistance of the terminated port is radiated from the ground pad formed on the lower surface of the substrate when the microstrip type isolator device is driven.

본 발명의 한 특징에 따르면, 페라이트 기판의 제1면에 형성된 써큘레이터 금속층, 상기 써큘레이터 금속층의 포트들 중 하나와 로드저항을 통해 연결되는 전면 그라운드 패드 및 여기에 형성된 비아홀, 상기 로드저항에 인접하여 형성된 히트싱크 금속층 및 여기에 형성된 비아홀, 그리고 상기 페라이트 기판의 제2면에 형성된 후면금속층을 포함하는, 히트싱크가 포함되는 마이크로스트립형 아이솔레이터가 제공된다. 여기서 상기 후면금속층은 상기 전면 그라운드 패드의 비아홀 및 상기 히트싱크 금속층의 비아홀을 통해 상기 전면 그라운드 패드 및 상기 히트싱크 금속층에 연결된다. According to one aspect of the present invention, a circulator metal layer formed on the first surface of a ferrite substrate, a front ground pad connected to one of the ports of the circulator metal layer through a load resistor, and a via hole formed therein, adjacent to the load resistor There is provided a microstrip type isolator including a heat sink, comprising a heat sink metal layer formed by the above method, a via hole formed therein, and a back metal layer formed on a second surface of the ferrite substrate. Here, the back metal layer is connected to the front ground pad and the heat sink metal layer through a via hole of the front ground pad and a via hole of the heat sink metal layer.

또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 페라이트 기판의 제1면에 전면 그라운드 패드 및 히트싱크 금속층이 형성될 영역에 각각 전면 그라운드 패드의 비아홀과 히트싱크 금속층의 비아홀을 형성하기 위해 상기 영역을 비아홀 형상으로 제거하는 단계; 상기 페라이트 기판의 제1면에 써큘레이터의 포트들 중 하나의 종단처리를 위한 로드저항을 형성하는 단계; 상기 페라이트 기판의 제1면의 써큘레이터 영역, 전면 그라운드 패드 영역, 그리고 히트싱크 영역에 각각 써큘레이터 금속층, 전면 그라운드 패드, 히트싱크 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 페라이트 기판의 제2면에 후면금속층을 형성하고, 이 후면금속층이 상기 전면 그라운드 패드 및 히트싱크 금속층에 전기적으로 연결되도록 상기 전면 그라운드 패드의 비아홀 및 상기 히트싱크 금속층의 비아홀의 내경금속층을 형성하는 단계를 포함하는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법이 제공된다.According to another feature of the present invention, in order to form the via hole of the front ground pad and the via hole of the heat sink metal layer, respectively, in the region where the front ground pad and the heat sink metal layer are to be formed on the first surface of the ferrite substrate, the region is formed in a via hole shape. to remove; forming a load resistor for terminating one of the ports of the circulator on the first surface of the ferrite substrate; forming a circulator metal layer, a front ground pad, and a heat sink metal layer in a circulator area, a front ground pad area, and a heat sink area of the first surface of the ferrite substrate, respectively; and forming a back metal layer on the second surface of the ferrite substrate, and forming an inner diameter metal layer of the via hole of the front ground pad and the via hole of the heat sink metal layer so that the back metal layer is electrically connected to the front ground pad and the heat sink metal layer. A method for manufacturing a microstrip type isolator including a heat sink is provided.

이상에서 소개한 본 발명의 개념은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다. The concept of the present invention introduced above will be clearer through specific embodiments described later with drawings.

본 발명은 종래의 마이크로스트립형 아이솔레이터 구동시 종단처리(termination)된 포트의 로드저항 상에서 발생되는 열이 소자의 기판 하면에 접합되어 있는 후면금속층, 즉, 그라운드 패드으로 열이 발산되는 구조에 히트싱크를 추가함으로써, 페라이트 기판의 후면 방향뿐만 아니라 로드저항 하부의 페라이트 기판 측면 방향으로도 열발산 경로가 추가되어, 마이크로스트립형 아이솔레이터구동시 로드저항 및 페라이트 기판의 과도한 온도 상승을 억제하고 소자의 비정상적인 구동 및 고장을 방지할 수 있다.The present invention is a heat sink in a structure in which heat generated on the load resistor of a terminated port when driving a conventional microstrip type isolator is dissipated to the back metal layer, that is, the ground pad, in which the heat is bonded to the lower surface of the substrate of the device. By adding , a heat dissipation path is added not only in the rear direction of the ferrite substrate but also in the side direction of the ferrite substrate under the load resistance, thereby suppressing excessive temperature rise of the load resistance and the ferrite substrate when driving the microstrip type isolator, and abnormal driving of the device and failure can be prevented.

도 1: 종래기술의 광대역 안테나 구조
도 2: 종래기술의 아이솔레이터 평면도
도 3: 종래기술의 아이솔레이터 단면도(AA')
도 4: 본 발명에 따른 마이크로스트립형 아이솔레이터의 평면도
도 5a~도 8b: 본 발명에 따른 마이크로스트립형 아이솔레이터의 제조 공정도
Figure 1: Structure of a prior art broadband antenna
Figure 2: A top view of an isolator of the prior art;
Figure 3: Cross-section (AA') of the isolator of the prior art.
Figure 4: a plan view of the microstrip type isolator according to the present invention;
5a to 8b: a manufacturing process diagram of a microstrip type isolator according to the present invention

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 이하 첨부된 도면과 함께 상세하게 기술된 바람직한 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 실시예는 단지 본 발명을 완전하게 개시하며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일뿐, 본 발명은 청구항의 기재 내용에 의해 정의되는 것이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the preferred embodiments described in detail below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be implemented in various other forms. The examples are only provided to completely disclose the present invention and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention, and the present invention is defined by the claims will be.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한 명세서에 사용된 '포함한다(comprise, comprising 등)'라는 용어는 언급된 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용된 것이다.In addition, the terminology used herein is for the purpose of describing the embodiment and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless otherwise specified. Also, as used herein, the term 'comprise (comprise, comprising, etc.)' refers to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and/or elements other than the stated elements, steps, operations, and/or elements. It is used in the sense of not excluding addition.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 실시예의 설명에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the embodiment, if a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명에 의해 제작된 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자의 구성을 나타낸 평면도이다.4 is a plan view showing the configuration of the microstrip type isolator device manufactured according to the present invention.

전체적으로, 도 2에 나타낸 구조와 유사하다. 즉, 페라이트 기판(50)에 써큘레이터 금속층(100)이 형성되어 있고, 써큘레이터 금속층(100)에 연결된 박막형 로드저항(120)을 통해 포트 3이 전면 그라운드 패드(140)에 연결된다. 그리고 이 전면 그라운드 패드(140)에 비아홀(200)이 형성되어 있다. 추가로, 로드저항(120)에 인접하여 한 쌍의 히트싱크(heatsink) 금속층(250)이 형성되어 있다. 각 히트싱크 금속층(250)에 비아홀(260)이 형성되어 있다.Overall, the structure is similar to that shown in FIG. 2 . That is, the circulator metal layer 100 is formed on the ferrite substrate 50 , and the port 3 is connected to the front ground pad 140 through the thin film-type load resistor 120 connected to the circulator metal layer 100 . In addition, a via hole 200 is formed in the front ground pad 140 . In addition, a pair of heatsink metal layers 250 are formed adjacent to the load resistor 120 . Via holes 260 are formed in each heat sink metal layer 250 .

이하 본 발명에 따른, 페라이트 기판 상의 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터의 제조방법에 관해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a microstrip type isolator including a heat sink on a ferrite substrate according to the present invention will be described.

도 5a는 도 4의 AA'선 단면도이고, 도 5b는 도 4의 BB'선 단면도이다. 도 5a와 도 5b에서, 페라이트 기판(50)의 전면 그라운드 패드(140) 및 히트싱크 금속층(250)이 형성될 영역에 비아홀을 형성하기 위해 해당 영역의 기판을 식각 또는 제거한다. 도 5a에서 히트싱크 금속층(250)을 위한 비아홀(260)이 식각되어 있음을 볼 수 있다. 도 5b는 도 4의 BB'선 단면도이며 전면 그라운드 패드(140)를 위한 비아홀(200)이 식각되어 있음을 볼 수 있다. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 4 , and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 4 . 5A and 5B, in order to form a via hole in a region where the front ground pad 140 and the heat sink metal layer 250 of the ferrite substrate 50 are to be formed, the substrate in the corresponding region is etched or removed. It can be seen that the via hole 260 for the heat sink metal layer 250 is etched in FIG. 5A . FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 4 , and it can be seen that the via hole 200 for the front ground pad 140 is etched.

이 단계는 마이크로스트립형 아이솔레이터 제작에 사용되는 페라이트 기판을 기반으로 하는 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자의 후면 그라운드 패드(후면금속층)과 전면 그라운드 패드의 전기적 연결뿐만 아니라 히트싱크를 형성시키기 위한 비아홀 구조를 형성하는 단계로, 비아홀이 형성될 소정의 영역 상의 기판을 제거하는 것으로 시작된다. 페라이트 기판은 5Fe2O33M2O3(M은 metallic ion에 해당)와 같은 기본 조성을 가진 물질로, 기본적으로 Ferrimagnetism 특성을 가진다. 기판에서 비아홀 영역을 제거하기 위하여 식각(etching) 또는 레이저드릴링(laser drilling)이 사용될 수 있다.This step is to form a via hole structure for forming a heat sink as well as electrical connection between the rear ground pad (rear metal layer) and the front ground pad of the microstrip type isolator device based on the ferrite substrate used for manufacturing the microstrip type isolator. As a step, it begins with removing the substrate on the predetermined area where the via hole is to be formed. A ferrite substrate is a material having a basic composition such as 5Fe 2 O 3 3M 2 O 3 (M corresponds to a metallic ion), and basically has a ferrimagnetism characteristic. Etching or laser drilling may be used to remove the via hole region from the substrate.

그 다음, 도 6에 도시한 바와 같이 도 4의 로드저항(120)이 형성될 소정의 영역에 박막형 저항(film resistor)층(120)을 증착하여 써큘레이터(100)의 특정 포트(여기서는 Port3)의 종단처리를 위한 로드저항을 형성한다. 박막형 저항층(120)은 NiCr 또는 TaN 박막일 수 있으며, Thermal evaporator, E-beam evaporator, 또는 Sputter 공정을 통하여 증착될 수 있다.Next, as shown in FIG. 6 , a thin film resistor layer 120 is deposited on a predetermined region where the load resistor 120 of FIG. 4 is to be formed, and a specific port (here, Port3) of the circulator 100 is deposited. A load resistor is formed for the termination treatment of The thin film resistance layer 120 may be a NiCr or TaN thin film, and may be deposited through a thermal evaporator, an E-beam evaporator, or a sputter process.

이어서, 도 7a와 도 7b에서와 같이, 기판(50) 상에 써큘레이터 금속층(100)과, 로드저항을 위한 박막형 저항층(120)에 연결되는 전면 그라운드 패드(140)를 형성하고, 히트싱크 영역에 히트싱크 금속층(250)을 형성한다. 이를 위해 각 금속층 및 패드가 형성되어야 할 영역에 1차로 금속박막층을 증착하고 이 금속박막층에 금속도금층을 도금하여 각 금속층 및 패드를 형성한다.Subsequently, as shown in FIGS. 7A and 7B , the circulator metal layer 100 and the front ground pad 140 connected to the thin film resistance layer 120 for load resistance are formed on the substrate 50 , and a heat sink is formed. A heat sink metal layer 250 is formed in the region. To this end, a metal thin film layer is first deposited on the region where each metal layer and pad are to be formed, and a metal plating layer is plated on the metal thin film layer to form each metal layer and pad.

구체적으로, 도 7a에 도시한 바와 같이 페라이트 기판(50)의 제1면(전면)의 소정의 써큘레이터 영역 그리고 히트싱크 영역에 각각 써큘레이터 금속층(100), 히트싱크 금속층(250)을 형성하기 위하여 1차로 금속박막층을 증착한다. 그리고 이들 금속박막층 상에 전해도금 공정을 이용하여 금속도금층을 형성하여 써큘레이터 금속층(100) 및 히트싱크 금속층(250)을 최종 형성한다(단, 도 7a에서 단면 절개선상에 있지 않은 전면 그라운드 패드(140)는 표현되어 있지 않음). 상기 금속박막층은 Ti/Cu, TiW/Cu, Ti/Au, Cr/Au 등의 재료를 사용할 수 있고, 도금층은 Cu 또는 Au 일 수 있으며, 도금층의 두께는 1~20 μm 일 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 7A, a circulator metal layer 100 and a heat sink metal layer 250 are formed in a predetermined circulator region and a heat sink region of the first surface (front) of the ferrite substrate 50, respectively. First, a metal thin film layer is deposited. Then, a metal plating layer is formed on these metal thin film layers using an electrolytic plating process to finally form the circulator metal layer 100 and the heat sink metal layer 250 (however, in FIG. 140) is not represented). The metal thin film layer may be made of a material such as Ti/Cu, TiW/Cu, Ti/Au, Cr/Au, and the plating layer may be Cu or Au, and the thickness of the plating layer may be 1 to 20 μm.

여기서 히트싱크 금속층(250)은 페라이트 기판(50)의 전면에서는 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자의 어느 금속층과도 연결되지 않고, 기판(50) 후면의 금속층(240)(도 8a, 도 8b 참조)과만 비아홀(260) 측벽의 내경금속층(280)을 통해 연결된다.Here, the heat sink metal layer 250 is not connected to any metal layer of the microstrip type isolator element on the front surface of the ferrite substrate 50, and only via holes with the metal layer 240 (see FIGS. 8a and 8b) on the rear surface of the substrate 50 (260) is connected through the inner diameter metal layer 280 of the sidewall.

도 7b는 도 4의 B-B' 단면도로 이 절개선에 위치한 써큘레이터 금속층(100), 로드저항용 박막형 저항층(120), 전면 그라운드 패드(140)가 표현되어 있다. 그러나 히트싱크 금속층(250)과 그 비아홀(260)은 표현되어 있지 않다.FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 4 , in which the circulator metal layer 100 , the thin film type resistance layer 120 for the load resistor, and the front ground pad 140 are represented. However, the heat sink metal layer 250 and its via hole 260 are not shown.

다음에, 도 8a(A-A' 단면도) 및 도 8b(B-B' 단면도)에서와 같이, 페라이트 기판(50)의 제2면(후면)에 후면금속층(240)을 형성하기 위해 금속박막층을 증착하고 금속도금층을 도금한다. 기판의 제2면의 후면금속층(240)은 전면 그라운드 패드(140)의 비아홀(200) 및 히트싱크 금속층(250)의 비아홀(260)의 각 내경금속층(220, 280)을 통해 제1면의 전면 그라운드 패드(140) 및 히트싱크 금속층(250)에 연결된다. 여기서 금속박막층과 도금층의 재질은 각각 기판(50)의 제1면에서 진행된 금속박막층 형성 공정 및 도금층 형성 공정에 사용된 것과 같은 재질을 사용할 수 있다. Next, a metal thin film layer is deposited to form a back metal layer 240 on the second surface (rear surface) of the ferrite substrate 50 as shown in FIGS. 8A (AA′ cross-sectional view) and 8B (BB′ cross-sectional view) Plating the plating layer. The back metal layer 240 of the second surface of the substrate is formed through the via hole 200 of the front ground pad 140 and the inner diameter metal layers 220 and 280 of the via hole 260 of the heat sink metal layer 250 of the first surface. It is connected to the front ground pad 140 and the heat sink metal layer 250 . Here, the material of the metal thin film layer and the plating layer may be the same material used in the metal thin film layer forming process and the plating layer forming process performed on the first surface of the substrate 50 , respectively.

마지막으로, 이상의 공정이 하나의 페라이트 기판에 다수의 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자를 형성하였던 경우라면, 절단공정(sawing)을 통하여 각 소자를 분리한다. Finally, if the above process forms a plurality of microstrip type isolator elements on one ferrite substrate, each element is separated through a sawing process.

그리고 각 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자를 패키징한다. 이 패키징 공정에서는 소자를 그라운드 금속면에 접합하기 위하여 유텍틱본딩(eutectic-bonding)을 수행한다. 이 유텍틱본딩 공정에서는 예를 들어 Au-Sn유텍틱본딩 공정을 이용할 수 있다.Then, each microstrip type isolator element is packaged. In this packaging process, eutectic-bonding is performed to bond the device to the ground metal surface. In this eutectic bonding process, for example, an Au-Sn eutectic bonding process can be used.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 별도의 추가적인 공정없이 히트싱크를 형성하여 마이크로스트립형 아이솔레이터 소자의 열발산 경로(path)를 추가하여, 소자 구동시 로드저항 및 페라이트 기판의 과도한 온도 상승을 억제하여 소자의 비정상적 구동 및 고장(failure)을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, a heat sink is formed without a separate additional process and a heat dissipation path of the microstrip type isolator device is added, thereby suppressing the load resistance and excessive temperature rise of the ferrite substrate during device driving. can prevent abnormal operation and failure of

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다. 또한 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the present invention has been described in detail through preferred embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will not change the technical spirit or essential features of the present invention and differ from the contents disclosed in the present specification. It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms. It should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. In addition, the protection scope of the present invention is determined by the claims described below rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the technical scope of the present invention. do.

Claims (18)

페라이트 기판의 제1면에 형성된 써큘레이터 금속층, 상기 써큘레이터 금속층의 포트들 중 하나와 로드저항을 통해 연결되는 전면 그라운드 패드, 그리고 상기 로드저항에 인접하여 형성된 히트싱크 금속층을 포함하는 마이크로스트립형 아이솔레이터를 제조하는 방법으로,
상기 페라이트 기판의 제1면에 전면 그라운드 패드 및 히트싱크 금속층이 형성될 영역에 각각 전면 그라운드 패드의 비아홀과 히트싱크 금속층의 비아홀을 형성하기 위해 상기 영역을 비아홀 형상으로 제거하는 단계;
상기 페라이트 기판의 제1면에 써큘레이터의 포트들 중 하나의 종단처리를 위한 로드저항을 형성하는 단계;
상기 페라이트 기판의 제1면의 써큘레이터 영역, 전면 그라운드 패드 영역, 그리고 히트싱크 금속층 영역에 각각 써큘레이터 금속층, 전면 그라운드 패드, 히트싱크 금속층을 형성하는 단계; 및
상기 페라이트 기판의 제2면에 후면금속층을 형성하고, 이 후면금속층이 상기 전면 그라운드 패드 및 히트싱크 금속층에 전기적으로 연결되도록 상기 전면 그라운드 패드의 비아홀 및 상기 히트싱크 금속층의 비아홀의 내경금속층을 형성하는 단계를 포함하는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.
A microstrip type isolator comprising a circulator metal layer formed on a first surface of a ferrite substrate, a front ground pad connected to one of the ports of the circulator metal layer through a load resistor, and a heat sink metal layer formed adjacent to the load resistor A method of manufacturing
removing the area in the form of a via hole to form a via hole of the front ground pad and a via hole of the heat sink metal layer in the area where the front ground pad and the heat sink metal layer are to be formed on the first surface of the ferrite substrate;
forming a load resistor for terminating one of the ports of the circulator on the first surface of the ferrite substrate;
forming a circulator metal layer, a front ground pad, and a heat sink metal layer in the circulator area, the front ground pad area, and the heat sink metal layer area of the first surface of the ferrite substrate, respectively; and
Forming a back metal layer on the second surface of the ferrite substrate, and forming an inner diameter metal layer of the via hole of the front ground pad and the via hole of the heat sink metal layer so that the back metal layer is electrically connected to the front ground pad and the heat sink metal layer A method of manufacturing a microstrip type isolator including a heat sink.
제1항에 있어서, 하나의 페라이트 기판에 다수의 상기 마이크로스트립형 아이솔레이터가 제조되고, 제조된 다수의 마이크로스트립형 아이솔레이터를 절단하여 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.The microstrip type with a heat sink according to claim 1, further comprising the step of manufacturing a plurality of the microstrip type isolators on one ferrite substrate, and cutting and separating the plurality of microstrip type isolators A method for manufacturing an isolator. 제1항에 있어서, 상기 제작된 마이크로스트립형 아이솔레이터를 패키징하기 위하여, 유텍틱본딩(eutectic-bonding)을 이용하여 상기 제작된 마이크로스트립형 아이솔레이터를 그라운드 금속면에 접합하는 단계를 추가로 포함하는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.The method of claim 1, further comprising bonding the manufactured microstrip type isolator to a ground metal surface using eutectic-bonding in order to package the manufactured microstrip type isolator. A method for manufacturing a microstrip type isolator with a heat sink. 제3항에 있어서, 상기 유텍틱본딩에서 Au-Sn유텍틱본딩 공정이 이용되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.[Claim 4] The method of claim 3, wherein an Au-Sn eutectic bonding process is used in the eutectic bonding. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 기판은 Ferrimagnetism 특성을 갖는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.The method of claim 1 , wherein the ferrite substrate has a ferrimagnetism characteristic. 제1항에 있어서, 상기 비아홀 형상으로의 기판 제거를 위해 레이저드릴링(Laser drilling)이 사용되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.The method of claim 1 , wherein laser drilling is used to remove the substrate into the via hole shape. 제1항에 있어서, 상기 비아홀 형상으로의 기판 제거를 위해 식각 기법이 사용되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.The method of claim 1 , wherein an etching technique is used to remove the substrate in the shape of the via hole. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 기판의 제1면에 써큘레이터 금속층, 전면 그라운드 패드, 및 히트싱크 금속층을 형성하는 단계에서,
상기 써큘레이터 금속층, 전면 그라운드 패드, 및 히트싱크 금속층을 형성할 영역에 각각 1차로 금속박막층을 증착하고 상기 1차 증착된 금속박막층에 금속도금층을 형성하는 것을 포함하는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.
The method of claim 1, wherein in the step of forming a circulator metal layer, a front ground pad, and a heat sink metal layer on the first surface of the ferrite substrate,
Microstrip with a heat sink, comprising first depositing a metal thin film layer in each of the regions where the circulator metal layer, the front ground pad, and the heat sink metal layer are to be formed, and forming a metal plating layer on the first deposited metal thin film layer A method for manufacturing a type isolator.
제1항에 있어서, 상기 페라이트 기판의 제2면에 후면금속층을 형성하는 단계에서
상기 후면금속층을 형성할 영역에 각각 1차로 금속박막층을 증착하고 상기 1차 증착된 금속박막층에 금속도금층을 형성하는 것을 포함하는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.
The method of claim 1, wherein in the step of forming a back metal layer on the second surface of the ferrite substrate
A method for manufacturing a microstrip type isolator including a heat sink, comprising: first depositing a metal thin film layer in each region where the back metal layer is to be formed, and forming a metal plating layer on the first deposited metal thin film layer.
페라이트 기판의 제1면에 형성된 써큘레이터 금속층,
상기 써큘레이터 금속층의 포트들 중 하나와 로드저항을 통해 연결되는 전면 그라운드 패드,
상기 전면 그라운드 패드 및 여기에 형성된 비아홀,
상기 로드저항에 인접하여 형성된 히트싱크 금속층 및 여기에 형성된 비아홀, 및
상기 페라이트 기판의 제2면에 형성된 후면금속층을 포함하되,
상기 후면금속층은 상기 전면 그라운드 패드의 비아홀 및 상기 히트싱크 금속층의 비아홀을 통해 상기 전면 그라운드 패드 및 상기 히트싱크 금속층에 연결되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터.
a circulator metal layer formed on the first surface of the ferrite substrate;
a front ground pad connected to one of the ports of the circulator metal layer through a load resistor;
the front ground pad and a via hole formed therein;
a heat sink metal layer formed adjacent to the load resistor and a via hole formed therein; and
Including a back metal layer formed on the second surface of the ferrite substrate,
wherein the back metal layer is connected to the front ground pad and the heat sink metal layer through a via hole of the front ground pad and a via hole of the heat sink metal layer.
제10항에 있어서, 상기 페라이트 기판은 Ferrimagnetism 특성을 갖는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터.The microstrip type isolator with a heat sink according to claim 10, wherein the ferrite substrate has a ferrimagnetism characteristic. 제10항에 있어서, 하나의 페라이트 기판에 다수의 상기 마이크로스트립형 아이솔레이터가 제조되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터.The microstrip type isolator with a heat sink according to claim 10, wherein a plurality of the microstrip type isolators are manufactured on one ferrite substrate. 제10항에 있어서, 상기 전면 그라운드 패드의 비아홀 및 상기 히트싱크 금속층의 비아홀은
레이저드릴링을 사용해 페라이트 기판의 비아홀 영역을 제거하여 형성되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터.
The method of claim 10, wherein the via hole of the front ground pad and the via hole of the heat sink metal layer
A microstrip type isolator with a heat sink that is formed by removing the via hole area of a ferrite substrate using laser drilling.
제10항에 있어서, 상기 전면 그라운드 패드의 비아홀 및 상기 히트싱크 금속층의 비아홀은
식각공정 사용해 페라이트 기판의 비아홀 영역을 제거하여 형성되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터.
The method of claim 10, wherein the via hole of the front ground pad and the via hole of the heat sink metal layer
A microstrip type isolator with a heat sink that is formed by removing the via hole area of a ferrite substrate using an etching process.
제10항에 있어서, 상기 페라이트 기판의 제1면의 써큘레이터 금속층, 전면 그라운드 패드, 및 히트싱크 금속층은
상기 써큘레이터 금속층, 전면 그라운드 패드, 및 히트싱크 금속층을 형성할 영역에 각각 1차로 금속박막층을 증착하고 상기 1차 증착된 금속박막층에 금속도금층을 형성하여 형성되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the circulator metal layer, the front ground pad, and the heat sink metal layer of the first surface of the ferrite substrate
Microstrip type including a heat sink, which is formed by first depositing a metal thin film layer on each of the circulator metal layer, the front ground pad, and the region where the heat sink metal layer is to be formed, and forming a metal plating layer on the first deposited metal thin film layer A method for manufacturing an isolator.
제10항에 있어서, 상기 페라이트 기판의 제2면의 후면금속층은
상기 후면금속층을 형성할 영역에 1차로 금속박막층을 증착하고 상기 1차 증착된 금속박막층에 금속도금층을 형성하여 형성되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터.
11. The method of claim 10, wherein the back metal layer of the second surface of the ferrite substrate
A microstrip type isolator including a heat sink, which is formed by first depositing a metal thin film layer in an area where the back metal layer is to be formed and forming a metal plating layer on the first deposited metal thin film layer.
제10항에 기재된 마이크로스트립형 아이솔레이터를 유텍틱본딩(eutectic-bonding)을 이용하여 그라운드 금속면에 접합하여 제조된, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 패키지.A microstrip type isolator package including a heat sink manufactured by bonding the microstrip type isolator of claim 10 to a ground metal surface using eutectic-bonding. 제17항에 있어서, 상기 유텍틱본딩에서 Au-Sn유텍틱본딩 공정이 이용되는, 히트싱크가 포함된 마이크로스트립형 아이솔레이터 패키지.The microstrip type isolator package including a heat sink according to claim 17, wherein an Au-Sn eutectic bonding process is used in the eutectic bonding.
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