KR102334710B1 - 전자부품 내장 기판 - Google Patents

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Abstract

관통홀이 형성되는 프레임과, 상기 프레임의 관통홀 내에 배치되는 적어도 하나의 전자부품과, 상기 프레임과 상기 전자부품의 적어도 일면 측에 형성되는 제1 재배선부와, 상기 제1 재배선부의 상에 형성되는 제1층 및 상기 제1층 상에 형성되며, 안테나층을 구비하는 제2 재배선부를 포함하는 전자부품 내장 기판이 개시된다.

Description

전자부품 내장 기판{Substrate comprising embeded electronic component within}
본 발명은 전자부품 내장 기판에 관한 것이다.
최근 모바일 스마트 기기 및 서비스의 새로운 패러다임 진화에 따른 빅데이터 출현으로 인해 모바일 트래픽은 해마다 2배씩 증가하여 10년 뒤 1000배 이상 증가할 것으로 예상하고 있으며 이처럼 급격히 증가하는 모바일 트래픽 증가로 인해 모바일망 사업자의 부담이 가중되고 있다.
추가 주파수 확보가 제한된 기존의 4G 이동통신으로는 이러한 모바일 트래픽 폭증에 따른 1000배 용량 증대를 수용할 수 없고, 따라서 광대역폭 확보가 가능한 밀리미터파 기반의 5G 이동통신 기술 개발이 전 세계적으로 시작되고 있는 상황이다.
한편, 밀리미터파의 주요 전파특성으로는 무엇보다 높은 경로 손실이 발생되므로, 짧은 파장으로 인해 동일한 면적에 상대적으로 많은 안테나들이 실장될 수 있고 이로 인해 신호를 특정 방향으로 집중하여 송신할 수 있으며, 해당 방향으로 집중하여 신호를 수신할 수 있는 안테나를 가지는 전자부품 실장 기판의 개발이 필요한 실정이다.
나아가, 불량 발생을 저감시킬 수 있으며 성능 확보가 가능한 안테나를 가지는 전자부품 실장 기판의 개발이 필요하다.
국내 공개특허공보 제2013-77565호
불량 발생을 방지할 수 있으며, 성능을 향상시킬 수 있는 전자부품 내장 기판이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품 내장 기판은 관통홀이 형성되는 프레임과, 상기 프레임의 관통홀 내에 배치되는 적어도 하나의 전자부품과, 상기 프레임과 상기 전자부품의 적어도 일면 측에 형성되는 제1 재배선부와, 상기 제1 재배선부의 상에 형성되는 제1층 및 상기 제1층 상에 형성되며, 안테나층을 구비하는 제2 재배선부를 포함한다.
불량 발생을 방지할 수 있으며, 불필요한 손실을 억제하여 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
박형화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 평면도이다.
도 3은 안테나층의 제1 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 안테나층의 제2 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 안테나층의 제3 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 안테나층의 제4 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 안테나층의 제5 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장 기판(100)은 프레임(110), 제1 재배선부(120), 전자부품(130), 제1층(140) 및 제2 재배선부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
프레임(110)에는 전자부품(130)이 삽입 배치되는 관통홀(112)이 형성될 수 있다. 즉, 프레임(110)은 전자부품(130)을 감싸도록 배치되며, 일예로서 전자부품(130)이 관통홀(112)의 내부에 배치되는 플레이트 형상을 가질 수 있다.
한편, 프레임(110)에는 제1 비아(114)가 형성될 수 있다. 또한, 프레임(110)은 코어(116)과 코어(116)의 외부면에 형성되는 도체층(118)으로 구성될 수 있다.
코어(116)는 절연재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Bulid-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 수지 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 코어(116)는 강성 및 열 전도도가 우수한 금속(metal)이 그 내부에 배치될 수도 있는데, 이때 금속으로는 Fe-Ni계 합금이 사용될 수 있으며, Fe-Ni계 합금 표면에 Cu 도금을 형성할 수도 있다. 그 외에도 기타 유리(glass), 세라믹(ceramic), 플라스틱(plastic) 등이 그 내부에 배치될 수도 있다.
도체층(118)은 전도성이 우수한 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 등에서 선택되는 적어도 하나의 물질 또는 적어도 둘의 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 도체층(118)은 공지의 방법으로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 전해 동도금 또는 무전해 동도금 등으로 형성할 수 있다. 보다 구체적으로는, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 관통홀(112)의 내부 및 프레임(120)의 저면에는 몰딩층(160)이 형성되며, 몰딩층(160)에 의해 전자부품(130)이 관통홀(112) 내에 고정될 수 있다.
제1 재배선부(120)는 프레임(110)과 전자부품(130)의 적어도 일면에 형성될 수 있다. 일예로서, 제1 재배선부(120)는 제1 절연층(122)과 제1 배선층(124)을 구비할 수 있다. 그리고, 제1 재배선부(120)로부터 노출되는 제1 배선층(124)에는 후술할 제2 재배선부(150)의 안테나층(152)이 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 제1 재배선부(120)의 제1 배선층(124)은 전자부품(130)에 연결될 수 있다.
전자부품(130)은 프레임(110)의 관통홀(112) 내에 삽입 배치되도록 제1 재배선부(120)에 설치될 수 있다. 한편, 전자부품(130)은 관통홀(112)의 중앙부에 배치되는 RF IC칩(132)과, RF IC칩(132)의 주위에 배치되는 수동 소자(134)를 구비할 수 있다.
일예로서, 수동 소자(134)는 복수개가 RF IC칩(132) 주위에 설치될 수 있다.
한편, RF IC칩(132)은 mmwave를 사용하는 5G RF IC칩일 수 있으며, 수동 소자(132)는 저항기나 축전기, 인덕터, 변압기 등과 같이 전기회로에서 전기적 에너지를 전달 또는 흡수할 뿐 증폭, 전기에너지의 변환 등 능동적 기능을 가지지 않는 소자일 수 있다.
제1층(140)은 제1 재배선부(120)의 타면에 형성될 수 있다. 즉, 제1 재배선부(1200의 일면에는 전자부품(130)이 설치되며, 제1 재배선부(120)의 타면에는 제1층(140)이 형성될 수 있다.
제1층(140)은 PID(Photo Imageable Dielectric) 재질의 필름으로 이루어질 수 있으며, 제1층(140)에는 제1 재배선부(120)의 제1 배선층(124)과 제2 재배선부(150)의 안테나층(152)을 연결하는 제2 비아(142)가 형성될 수 있다.
일예로서, 제1층(140)은 제1 재배선부(120)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
이와 같이, 제1층(140)이 PID(Photo Imageable Dielectric) 재질의 필름으로 이루어짐으로써, 종래의 기판을 가공할 때 사용하는 비아보다 작은 직경을 가지는 비아의 형성이 가능할 수 있다. 이에 따라, 연결라인, 즉 제1 배선층(124)과 제2 비아(142) 및 안테나층(152)의 오정렬을 줄일 수 있다.
제2 재배선부(150)는 제1층(140) 상에 형성되며, 안테나층(152)을 구비할 수 있다. 안테나층(152)은 제2 배선부(150)에 복수개의 층을 이루도록 형성될 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 안테나층(152)은 제1층(140)의 제2 비아(142)에 연결되어 종국적으로 전자부품(130)의 RF IC칩(132)에 연결된다.
일예로서, 안테나층(152)은 전자부품(130)에 연결되는 주안테나층(152a) 및 주안테나층(152a)의 상부에 배치되는 더미 안테나층(152b)을 구비할 수 있다.
또한, 안테나층(152)은 사각형 나선 형상을 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 제2 재배선부(150)에 안테나층(152)이 형성되므로 공정 단계를 줄일 수 있다. 또한, 이종의 재질로 이루어짐으로써 열팽창율 차이로 인하여 발생되는 워피지(Warpage)의 발생을 억제할 수 있다.
나아가, 제1층(140)이 PID(Photo Imageable dielectric) 재질의 필름으로 이루어지므로 제2 비아(142)의 직경을 다양하게 변경할 수 있다. 이에 따라, 제1 배선층(124)과 제2 비아(142) 및 안테나층(152)의 오정렬을 줄일 수 있다. 결국, 불필요한 손실을 감소시킬 수 있다.
더하여, 안테나층(152)을 적층하여 형성될 수 있으므로, 연결라인을 감소시킬 수 있으므로, 연결라인에 의한 손실을 감소시킬 수 있다.
나아가, 제1층의 두께를 조절함으로써 밴드폭(Bandwidth)을 조절할 수 있으므로, 박형화를 구현할 수 있다.
도 3은 안테나층의 제1 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 제2 재배선부(250)는 안테나층(252)을 구비할 수 있다. 안테나층(252)은 제2 배선부(250)에 복수개의 층을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 안테나층(252)은 상부에서 바라볼 때 사각형 형상을 가질 수 있다. 즉, 크기가 다른 복수개의 사각형 형상으로 안테나층(252)이 형성될 수 있다.
도 4는 안테나층의 제2 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 제2 재배선부(350)는 안테나층(352)을 구비할 수 있다. 안테나층(352)은 제2 배선부(350)에 복수개의 층을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 안테나층(352)은 원형 또는 타원형의 나선 형상을 가질 수 있다.
도 5는 안테나층의 제3 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 제2 재배선부(450)는 안테나층(452)을 구비할 수 있다. 안테나층(452)은 제2 배선부(450)에 복수개의 층을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 안테나층(452)은 상부에서 바라볼 때 원형 또는 타원 형상을 가질 수 있다. 즉, 크기가 다른 복수개의 원형 또는 타원 형상으로 안테나층(452)이 형성될 수 있다.
도 6은 안테나층의 제4 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 제2 재배선부(550)는 안테나층(552)을 구비할 수 있다. 안테나층(552)은 제2 배선부(550)에 복수개의 층을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 안테나층(552)은 육각형의 나선 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 안테나층(552)이 육각형 나선 형상을 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않으며 안테나층(552)의 형상은 변형 가능할 것이다.
도 7은 안테나층의 제5 변형 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 제2 재배선부(650)는 안테나층(652)을 구비할 수 있다. 안테나층(652)은 제2 배선부(650)에 복수개의 층을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 안테나층(652)은 상부에서 바라볼 때 육각형 형상을 가질 수 있다. 즉, 크기가 다른 복수개의 육각형 형상으로 안테나층(652)이 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 안테나층(652)이 육각형 형상을 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않으며 안테나층(652)의 형상은 변형 가능할 것이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 개략 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장 기판(700)은 프레임(110), 제1 재배선부(120), 전자부품(130), 제1층(140), 제2 재배선부(150), 절연층(770) 및 비아부재(780)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장 기판(700)에 구비되는 프레임(110), 제1 재배선부(120), 전자부품(130), 제1층(140) 및 제2 재배선부(150)는 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장 기판(100)에 구비되는 구성과 동일한 구성으로서 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
절연층(770)은 프레임(110)과 전자부품(130)의 타면 측에 형성될 수 있다. 한편, 절연층(770)에는 외부로 노출되도록 배치되는 전극패드(772)를 구비할 수 있다. 즉, 절연층(770)에는 개구부가 형성되어 전극패드(772)가 외부로 노출되는 것이다.
비아부재(780)는 전자부품(130)과 전극패드(772)를 연결하도록 형성되며, 전자부품(772)으로부터 발생되는 열이 전극패드(772)를 통해 외부로 방출하도록 하는 역할을 수행한다. 일예로서, 비아부재(780)는 복수개가 구비될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자부품 내장 기판을 나타내는 개략 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자부품 내장 기판(800)은 프레임(110), 제1 재배선부(120), 전자부품(130), 제1층(140), 제2 재배선부(150), 절연층(770) 및 비아부재(880)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자부품 내장 기판(800)에 구비되는 프레임(110), 제1 재배선부(120), 전자부품(130), 제1층(140) 및 제2 재배선부(150)는 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장 기판(100)에 구비되는 구성과 동일한 구성으로서 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
절연층(770)은 프레임(110)과 전자부품(130)의 타면 측에 형성될 수 있다. 한편, 절연층(770)에는 외부로 노출되도록 배치되는 전극패드(772)를 구비할 수 있다. 즉, 절연층(770)에는 개구부가 형성되어 전극패드(772)가 외부로 노출되는 것이다.
비아부재(880)는 전자부품(130)과 전극패드(772)를 연결하도록 형성되며, 전자부품(130)으로부터 발생되는 열이 전극패드(772)를 통해 외부로 방출하도록 하는 역할을 수행한다. 일예로서, 비아부재(880)는 바 형상을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 700, 800 : 전자부품 내장 기판
110 : 프레임
120 : 제1 재배선부
130 : 전자부품
140 : 제1층
150 : 제2 재배선부

Claims (16)

  1. 관통홀이 형성되는 프레임;
    상기 프레임의 관통홀 내에 배치되는 적어도 하나의 전자부품;
    상기 프레임과 상기 전자부품의 적어도 일면 측에 형성되고, 배선층과 제1 절연층을 포함하는 제1 재배선부;
    상기 제1 재배선부의 상에 형성되는 제1층; 및
    상기 제1층 상에 형성되며, 안테나층을 구비하는 제2 재배선부;
    를 포함하고,
    상기 제1층은 상기 제2 재배선부와 다른 재질을 포함하며,
    상기 제1층에는 상기 제1 재배선부의 패턴층과 상기 제2 재배선부의 안테나층의 전기적 연결을 위한 비아가 형성되는 전자부품 내장 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나층은 상기 제2 배선부에 복수개의 층을 이루도록 형성되는 전자부품 내장 기판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자부품은 상기 관통홀의 중앙부에 배치되는 RF IC칩과, 상기 RF IC 칩의 주위에 배치되는 수동 소자를 구비하는 전자부품 내장 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀에는 몰딩층이 충진되어 상기 전자부품이 고정되는 전자부품 내장 기판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 몰딩층의 하단부에는 외부와의 전기적 접속을 위한 접속전극이 형성되는 전자부품 내장 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 적어도 내부면에는 도체층이 구비되는 전자부품 내장 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프레임에는 외부와의 전기적 연결을 위해 비아가 형성되는 전자부품 내장 기판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 PID(Photo Imageable dielectric) 재질의 필름으로 이루어지는 전자부품 내장 기판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 안테나층은 상기 전자부품에 연결되는 주안테나층과, 상기 주안테나층의 상부에 배치되는 더미 안테나층으로 이루어지는 전자부품 내장 기판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 전자부품의 타면 측에 형성되는 제2 절연층을 더 포함하는 전자부품 내장 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 절연층은 외부로 노출되도록 배치되는 전극패드를 구비하는 전자부품 내장 기판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전극패드에는 상기 전자부품에 연결되는 비아부재가 연결되는 전자부품 내장 기판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 안테나층은 나선 형상을 가지거나, 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 가지는 전자부품 내장 기판.
  15. 관통홀이 형성되는 프레임;
    상기 프레임의 관통홀 내에 배치되는 적어도 하나의 전자부품;
    상기 프레임과 상기 전자부품의 적어도 일면에 형성되고, 배선층과 제1 절연층을 포함하는 제1 재배선부;
    상기 제1 재배선부의 상에 형성되는 제1층;
    상기 제1층 상에 형성되며, 안테나층을 구비하는 제2 재배선부;
    상기 프레임과 상기 전자부품의 타면에 형성되는 제2 절연층; 및
    상기 제2 절연층에 형성되는 전극패드와 상기 전자부품을 연결하는 비아부재;
    를 포함하고,
    상기 제1층은 상기 제2 재배선부와 다른 재질을 포함하며,
    상기 제1층에는 상기 제1 재배선부의 패턴층과 상기 제2 재배선부의 안테나층의 전기적 연결을 위한 비아가 형성되는 전자부품 내장 기판.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 안테나층은 상기 전자부품에 연결되는 주안테나층과, 상기 주안테나층의 상부에 배치되는 더미 안테나층으로 이루어지는 전자부품 내장 기판.
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