KR970001892B1 - 휴대전화기 고주파(rf)수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지구조 및 제조방법 - Google Patents

휴대전화기 고주파(rf)수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지구조 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

휴대전화기 고주파(RF)수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지구조 및 제조방법
제1도는 본 발명 수신부 다중칩 모듈이 배선도.
제2도는 Si 기판 위에 재작된 다중칩 모듈의 단면도.
제3도는 휴대용 전화기의 RF 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지의 완성도를 각각 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : Si 기판 2 : 저잡음 증폭기 칩
3 : 혼합기칩 4 : VCO칩
5 : 폴리이미드 박막 6a : 혼합기의 입력
1,6b : 혼합기의 입력 2,6c : 바이어스(Vdd)
6d : 출력단자패드 6e: 저잡음 증폭기의 입력
6f : 저잡음 증폭기의 출력 6g : Vdd 단자패드
6h : VCO의 출력 6i : Vdd
6j : VAR단자패드 7 : 칩간배선
8 : 밴드패스필터 9 : 다중칩 기판패드
10 : 나선형 인덕터 11 : 에어브릿지(air bridge)
12 : 리드프레임의 리드 13 : 패들
14 : 본딩와이어 15 : 솔더범프(solder bump)
16 : 플라스틱 몰딩
본 발명은 반도체 패키지장치 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히 플라스틱 패키지를 이용한 휴대전화기 고주파(RF)수신부 다중칩 모듈의 구조 및 제조방법에 관한 것이다. 기존의 휴대전화기 RF 수신부는 저잡음 증폭기(LAN), 혼합기(Mixer), VCO(Voltage Controlled Oscillator) 각 소자를 표면실장형(SOIC)의 플라스틱 패키지한 상태에서 인쇄기판회로(PCB)상에 솔더링하여 제작되기 때문에 부피가 크며 잡음특성이 큰 것으로 나타난다.
특히 휴대전화기 사용주파수인 869-894MHz 대역에서 각 소자가 GaAs 한 기판상에 MESFET과 수동소자로 이루어진 MMIC인 경우, MMIC에서 구현할 수 있는 수동소자인 저항, 인덕터, 캐패시터의 값을 제약으로 인하여 내부적으로 임피던스 정합을 시키기가 어려운 상황이다.
더욱이 각 소자의 플라스틱 패키지시 행하는 와이어 본딩에 의한 기생성분의 증가와 PCB상에서 각 소자간 배선에서 생기는 임피던스 부정합으로 인한 신호반사에 의해 저잡음 특성 및 고이득 등의 고주파 특성에 악영향을 끼친다.
최근 휴대전화기 RF 수신부를 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)로 구현하는 노력들을 경주하고 있으나 설계한 후 생산까지 개발기간(turn around time)이 길고 MMIC 제작공정상 제작가능한 저항, 인덕터, 캐패시터값의 제약으로 인해 엄밀한 의미의 단일칩상태의 휴대전화기 RF 수신부 제작이 난망한 상태이다.
본 발명의 목적은 휴대전화기 RF 수신부 다중칩 모듈을 제작함에 있어 임피던스 정합을 고려한 리드프레임 및 다중칩 모듈 배선기판을 사용하고 저잡음 증폭기(LAN), 혼합기(Mixer), VCO의 bare칩을 사용하여 flip chop 본딩을 사용하여 다중칩 모듈기판상 제작된 저항, 인덕터, 캐패시터를 소자간 정합회로의 일부로 사용하며 다중칩 모듈과 리드프레임의 리드간 본딩와이어를 정합회로로 사용한 후 플라스틱 몰딩을 함으로써 휴대전화기 RF 수신부의 소형화 및 고주파 특성을 꾀할 수 있도록한 휴대전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지구조 및 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 Si 기판위에 절연층 공정으로 폴리이드를 사용하고 임피던스 정합을 고려하여 배선공정을 행하며 다중칩 모듈기판위에 박막공정을 이용한 저항, 인덕터, 캐패시터를 제작하여 수신부회로의 정합회로로 이용하며 LAN, Mixer, VCO 각 소자의 플라스틱 패키지에서 문제가 되는 본딩와이어의 기생성분을 줄이기 위해 동일 다중칩 모듈에 bare 칩상태로 flip chip 본딩하며 이상에서 서술한 바와 같이 완성된 다중칩 모듈을 리드프레임 위에 다이본딩한 후 와이어 본딩을 행하되 본딩와이어를 입출력 단자의 정합회로의 일부로 사용하고 이때 사용되는 리드프레임의 각 리드를 임피던스 정합을 고려하여 제작한 후 최종적으로 플라스틱 몰딩을 함으로써 외형적으로 단일칩 플라스틱 패키지 형태의 휴대전화기 RF 수신부 다중칩 모듈의 제조방법을 제공함으로써 수신부의 소형화를 이루고 초고주파 집적회로 조립에서 문제가 되는 본딩와이어의 기생성분을 줄이고 MMIC 제작에서 제한이되는 저항, 인덕터, 캐패시터값을 극복하여 저잡음 특성 및 고이득특성을 갖는 휴대전화기 고주파 수신부를 제작할 수 있는 방법을 제공한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명 수신부 다중칩 모듈의 배선도로서, 제1공정에서 다중칩 기판의 절연층 공정으로 Si 기판(1) 위에 폴리이미드(5)를 스핀방법으로 도포한다음 커링(curing)한다. 이때 실험조건은 스핀속도 3000rpm, 도포두께 5μm이며 이때 150,230,300,400℃의 각 온도에서 30,30,30,60분 각각 열처리한다.
제2공정은 배선공정으로 flip chip 본딩패턴(6) 및 소자간패턴(7)을 lift off방법으로 패턴닝한다.
이때 증착방법으로 sputtering을 하며 금속은 Cr/Cu/Cr한다. 이때 Cr,Cu,Cr의 두께를 각각 3000Å, 2μm, 3000Å으로 한다.
이때 임피던스 정합에 필요한 저항, 에어브릿지(air bridge)(11)가 포함된 인덕터(10), 캐패시터 공정을 수행한다.
제3공정(제1도)은 플립칩본딩(flip chip bonding) 공정으로서 솔드범프(sold bump)(15) 공정된 LAN(2), Mixer(3), VCO(4)를 기판위에 정렬한 후 리플로우잉(reflowing)한다.
이때 solder는 Pb-Sn(95 : 5)를 사용하며 리플로우(reflow) 온도는 315℃로 한다.
제4공정은 다이본딩 공정으로서 Si 기판(1)위에 제작된 다중칩 모듈을 리드프레임의 패들(Paddle)(13) 위에 다이본딩한다.
이때 에폭시를 사용하며 온도는 175℃에서 1시간 열처리한다.
제5공정은 와이어 본딩 공정으로서 수신부 및 각 소자의 입출력 단자패드(9)로부터 리드프레임 리드(12)에 와이어 본딩한다.
이때 사용되는 본딩와이어(14)는 정합회로의 일부로 사용된다.
제6공정은 플라스틱몰딩(16) 공정으로 금형을 사용하여 에폭시 몰딩을 행한 후 175-200℃에서 열처리를 행한다.
제2도는 위에서 기술한 공정에 의해 완성된 휴대전화기 RF 수신부 다중칩 모듈의 단면도를 나타내며 단일칩 플라스틱 패키지 형태의 수신부 다중칩 모듈의 완성도이다.
상기와 같은 공정에 의해 구성된 본 발명은 폴리이미드박막(5)에 의해 절연층이 형성된 Si 기판(1)과 상기 Si 기판(1)에 임피던스 정합을 고려하여 배선공정을 행한다.
즉, 임피던스 정합을 고려한 다중칩 모듈 기판공정을 사용하며 bare chip 상태에서 flip chip 본딩방법을 사용하고 다중칩 모듈 기판상에 제작된 저항, 인덕터, 캐패시터 및 다중칩 모듈 기판과 리드간 본딩와이어를 정합회로로 사용하며 최종적으로 패키지를 플라스틱 몰딩방식으로 제조함으로써 기존 플라스틱 패키지 제조공정을 그대로 사용할 수 있도록 하여, 종래 휴대전화기용 RF 수신부 PCB의 제조단가를 낮출 수 있고, 부품을 소형화할 수 있으며, 초고주파 집적회로 패키지에서 문제가 되는 기생성분을 줄여 저잡음 특성 및 고이득 특성을 갖는 휴대전화기용 RF 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지를 제작할 수 있는 유용한 발명인 것이다.
더욱이 향후 서비스되는 디지틀 방식의 휴대전화기에도 활용될 때 폴리이미드의 낮은 유전상수(약 3.5)로 인해 고속신호 전송이 가능한 다중칩 제조방법을 제공하는 발명인 것이다.

Claims (6)

  1. 휴대용 전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 제작에 있어서, 저잡음 증폭기칩(2)과 혼합기칩(3) 및 VCO 칩(4)을 동일 다중칩 Si 기판(1)상에 형성시키는 것을 특징으로 하는 휴대전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지구조.
  2. 휴대용 전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 제작에 있어서, 저잡음 증폭기칩(2)과 혼합기칩(3) 및 VCO 칩(4)을 동일 다중칩 Si 기판(1)상에 형성시키는 공정을 특징으로 하는 휴대전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 저잡음 증폭기칩(2), 혼합기칩(3), VCO 칩(4)간 배선을 임피던스 정합을 고려하여 폴리이미드(6)공정 및 배선공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 휴대전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 각 소자의 임피던스 정합을 위해 폴리이미드 위에 박막 공정을 이용한 저항, 인덕터, 캐패시터를 임피던스 정합의 일부로 사용하는 것을 특징으로 하는 휴대전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 다중칩 기판패드로부터 리드프레임의 리드까지 행하는 본딩와이어를 임피던스 정합의 일부로 사용하는 것을 특징으로 하는 휴대전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지 제조방법.
  6. 제2항에 있어서, 저잡음 증폭기칩(2), 혼합기칩(3), VCO 칩(4)를 다중칩 모듈기판(1)상에 접합시킬 때 flip chip 본딩하는 것을 특징으로 하는 휴대전화기 고주파(RF) 수신부 다중칩 모듈 플라스틱 패키지 제조방법.
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