KR20100023225A - 멀티 칩 모듈 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 크기 및 히트 싱크의 크기가 감소 가능한 멀티 칩 모듈 패키지을 제공하기 위한 것으로, 기판; 상기 기판 상면에 실장된 적어도 하나 이상의 발열소자칩; 및 상기 발열소자칩의 상면과 접촉하면서 상기 기판을 덮도록 형성되고, 내부에 적어도 하나 이상의 수동소자가 삽입된 세라믹 방열커버;를 포함함으로써, 기판의 크기 및 히트 싱크의 크기가 감소될 뿐만 아니라 전체 모듈의 크기가 감소될 수 있으며, 이로 인해 기판 및 히트 싱크의 무게 및 가격의 감소가 가능한 효과가 있다.
LTCC, 히트 싱크, 멀티 칩 모듈

Description

멀티 칩 모듈 패키지{Package of multi-chip module}
본 발명은 멀티 칩 모듈 패키지에 관한 것으로, 특히, 기판의 크기 및 히트 싱크의 크기가 감소 가능한 멀티 칩 모듈 패키지에 관한 것이다.
근래, 집접 회로(IC) 등의 전자부품의 사용에 의하여, 휴대 전화나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 전자장치의 소형 경량화 및 박형화가 진행되고, 그 편리성이 향상되고 있다.
이러한 전자 장치의 소형 경량화 및 박형화를 도모하기 위해서는 실장되는 전자 부품의 개별 사이즈를 줄이는 기술과, 다수 개의 개별 소자들을 원 칩(one chip)화하는 SOC(System On Chip) 기술 및 다수 개의 개별 소자들을 하나의 패키지(package)로 집적하는 SIP(System In Package) 기술 등이 필요하다.
상기 방법에 따른 일반적인 멀티 칩 모듈 패키지는 기판에 칩과 더불어 저항기, 캐패시터 및 코일과 같은 수동소자를 탑재한 다음, 칩과 수동소자를 외부환경 과 차단하도록 금속커버를 기판위에 실장하는 구조이기 때문에, 수동소자가 기판상에 탑재되기 위한 공간이 필요하여 전체 기판의 크기가 증가하게 되어 소형화하는데 한계가 있다.
또한, 기판에 탑재되는 칩 중 파워모듈, IC 칩 등과 같은 높은 전력을 소비하는 전자 부품의 경우, 동작시 고온으로 방열하는 특성이 있어, 기기의 오작동을 방지하기 위해서는 반드시 히트 싱크와 같은 방열 수단이 장착된다. 그런데, 기판의 크기가 증가됨에 따라 기판에 부착되는 히트 싱크의 크기도 증가하게 되어 전체 패키지의 가격을 상승시키게 된다.
따라서 전자부품 탑재 멀티 칩 모듈 전체를 소형 경량화 및 박형화하는 경우에는 전자부품 탑재 멀티 칩 모듈의 기판에 수동소자를 탑재하기 위한 공간을 줄일 수 있는 구조가 중요한 고려 과제이다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위해, 금속재질의 방열커버를 사용하는 대신에 적측형 세라믹 기판 제조 방식을 사용하여 세라믹 방열커버 내부에 캐패시터, 인덕터 및 필터 등의 수동소자를 형성함으로써 기판위에 부착되는 수동소자의 수를 줄여 기판의 크기를 줄일 수 있는 멀티 칩 모듈 패키지를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 수동소자가 내장된 세라믹 방열커버를 사용함으로써 기판의 바닥에 부착되는 히트 싱크의 크기도 줄일 수 있는 멀티 칩 모듈 패키지를 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일실시 형태에 따른 멀티 칩 모듈 패키지는, 기판; 상기 기판 상면에 실장된 적어도 하나 이상의 발열소자칩; 및 상기 발열소자칩의 상면과 접촉하면서 상기 기판을 덮도록 형성되고, 내부에 적어도 하나 이상의 수동소자가 삽입된 세라믹 방열커버;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 세라믹 방열커버는 저온동시소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic : LTCC) 기판일 수 있으며, 상기 수동소자는 캐패시터, 인덕터 및 필터 중 적어도 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 세라믹 방열커버는 내부에 삽입된 금속선을 더 포함하며, 상기 세라믹 방열커버는 내부에 상기 발열소자칩과 접촉되는 영역에 관통형성되어 상기 발열소자칩과 상기 금속선을 연결하는 적어도 하나 이상의 방열 비아를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 멀티 칩 모듈 패키지는, 상기 세라믹 방열커버와 상기 발열소자칩 사이에 접착층을 더 구비하며, 상기 접착층은 에폭시 수지일 수 있다.
바람직하게는, 상기 멀티 칩 모듈 패키지는, 상기 기판의 하면에 부착된 히트 싱크;를 더 포함하며, 상기 세라믹 방열커버의 단부는 상기 히트 싱크의 상면에 접촉하거나, 상기 세라믹 방열커버의 단부는 상기 기판의 상면과 접촉할 수 있다. 또한, 상기 기판의 상면에 적어도 하나 이상의 수동소자가 더 실장될 수 있다.
본 발명에 의하면, 수동소자를 세라믹 방열커버의 내부에 형성함으로써, 수동소자를 탑재하기 위한 공간이 줄어 기판의 크기 및 히트 싱크의 크기가 감소될 뿐만 아니라 전체 모듈의 크기가 감소될 수 있으며, 이로 인해 기판 및 히트 싱크의 무게 및 가격의 감소가 가능한 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명은 저온 동시소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic : LTCC) 기판의 제조 방법을 이용하여, 내부에 수동소자, 예를 들어, 캐패시터, 인덕터 및 필터 등을 내장한 세라믹 방열커버를 제작함으로써 방열 기능뿐만 아니라 수동소자의 내장을 통해 수동소자 기능도 가능한 다기능 세라믹 방열커버를 제공한다.
이러한 세라믹 방열커버에 의해 기판 위에 수동소자를 탑재하기 위한 공간을 줄일 수 있으며, 이로 인해 기판의 크기뿐만 아니라 모듈 전체의 크기 감소가 가능하여 기판 및 모듈의 가격을 낮출 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 수동소자가 내장된 세라믹 방열커버를 구비함으로써, 기판상에 수동소자를 탑재하기 위한 공간을 줄일 수 있어 기판의 크기 및 히트싱크의 크기를 감소시킬 수 있으며, 방열비아 및 금속선이 형성된 세라믹 방열커버를 구비함으로써 열이 기판을 통해 외부로 전달되는 경로를 다양화하여 열방출 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 멀티 칩 모듈 패키지의 수직 단면도를 나타낸 것이다. 본 발명의 멀티 칩 모듈 패키지는 도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄회로패턴이 포함된 기판(100), 기판(100)의 상면에 실장된 발열소자칩(110), 발열소자칩(110)과 접촉하면서 기판(100)을 덮도록 형성된 세라믹 방열커버(140), 기판(100) 하면에 부착된 히트 싱크(180)로 구성되며, 상기 세라믹 방열커버(140)의 단부는 히트 싱크(180) 상면에 부착되며, 발열소자칩(110)과 세라믹 방열커버(140)는 접착층(130)에 의해 접착된다.
기판(100)은 세라믹 기판이며, 기판(100) 상면에는 수동소자(120)가 추가적으로 실장될 수 있다. 그리고, 접착층(130)은 기판(100)의 상면과 세라믹 방열커버(140)의 하면을 접착시키며, 에폭시 수지 등으로 이루어진다.
세라믹 방열커버(140)는 내부에 수동소자(160), 예를 들어, 캐패시터, 인덕터 및 필터 등이 형성되어 있다. 그리고, 발열소자칩(110)으로부터 발생된 열을 방출하기 위한 금속선(150) 및 방열 비아(170)가 형성되어 있다. 금속선(150)은 상기 세라믹 방열커버(140)의 전체 또는 일부분에 삽입되어 형성될 수 있다. 따라서 발열소자칩(110)으로부터 발생된 열은 접착층(130), 방열 비아(170) 및 금속선(150)으로 이루어지는 방열 경로와 히트 싱크(180)를 통해 외부로 방출된다. 또한, 세라 믹 방열커버(140)는 내부에 수동소자(160)가 형성됨으로써, 기판(100)에 수동소자를 형성하기 위한 공간을 줄일 수 있다.
이러한 세라믹 방열커버(140)는 금속선(150) 및 방열 비아(170)를 구비함으로써 발열소자칩(110)으로부터 발생된 열을 방출하는 방열수단의 기능을 수행할 수 있으며, 또한, 내부에 수동소자를 내장함으로써 수동소자 기능을 수행할 수 있다.
상기 기판(100) 및 세라믹 방열커버(140)는 글라스 세라믹(Glass-Ceramic) 재료를 기반으로 이루어진 다수의 세라믹 그린 시트(Green Sheet)에 주어진 회로를 구현하기 위한 수동소자(R, L, C, 필터(filter) 등)를 전기전도도가 우수한 Ag, Cu 등을 사용하여 스크린 프린팅(screen printing) 및 포토 패터닝(photo patterning) 공정으로 구현하고, 각 세라믹 그린 시트를 적층한 후 세라믹과 금속 도체를 1000℃ 이하에서 동시 소성한 저온 동시소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic : LTCC) 기판으로 구비된다.
그리고, 히트 싱크(180)는 기판(100) 바닥에 부착되고, 발열소자칩(110)으로부터 발생되는 열을 기판(100)을 통해 전달받아 외부로 방출한다.
따라서, 본 발명에 따른 멀티 칩 모듈 패키지는 세라믹 방열커버(140) 및 히트 싱크(180)를 구비함으로써 발열소자칩(110)에서 발생된 열이 기판(100)을 통해 외부로 전달되는 경로를 다양화하여 열방출 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수동소자(160)가 세라믹 방열커버(140)에 내장됨으로써 기판(100)의 크기가 감소되고, 이로 인해 기판(100) 하면에 부착되는 히트 싱트(180)의 그 크기도 감소된다. 이로 인해 전체 패키지의 소형화가 가능하며 기판 및 히트싱크의 가격을 낮출 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일실시 형태에 따른 세라믹 방열커버를 분해한 수직 단면도이다.
본 발명의 세라믹 방열커버(140)는 도 2에 도시한 바와 같이, LTCC 기판 제작 방법에 따라 제작된다. 먼저, 다수의 세라믹 그린 시트에 금속선(150), 수동소자(160)를 스크린 프린팅 공정으로 구현하고, 방열 비아(170)는 펀칭을 통해 형성된 관통홀을 열전도성 물질 또는 금속물질을 충전한다. 이와 같이 제작된 각 세라믹 그린 시트를 적층한 후 소성하여 세라믹 방열커버(140)의 윗면(140a)을 형성한다.
그리고, 윗판(140a)의 제작 방법과 동일한 방법으로, 세라믹 그린 시트에 금속선(150)을 스크린 프리팅 공정으로 구현하고, 다수의 세라믹 그린 시트를 적층한 후 소성하여 세라믹 방열커버(140)의 측면(140b, 140c)을 형성한다. 그런 다음, 형성된 세라믹 방열커버(140)의 측면(140b, 140c)과 위면(140a)을 접합한다. 이로써 세라믹 방열커버(140)가 형성된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 멀티 칩 모듈 패키지의 수직 단면도를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 멀티 칩 모듈 패키지는 도 3에 도시된 바와 같이, 인쇄회로패턴이 포함된 기판(300), 기판(300)의 상면에 실장된 발열소자칩(310), 발열소자칩(310)과 접촉하면서 기판(300)을 덮도록 형성된 세라믹 방열커버(340)로 구성되며, 상기 세라믹 방열커버(140)의 단부는 기판(300) 상면에 부착되며, 발열소자칩(310)과 세라믹 방열커버(340)는 접착층(330)에 의해 접착된다.
기판(300)은 세라믹 기판이며, 기판(300) 상면에는 수동소자(320)가 추가적으로 실장될 수 있다. 접착층(330)은 기판(300)의 상면과 세라믹 방열커버(340)의 하면을 접착시키며, 에폭시 수지 등으로 이루어진다.
세라믹 방열커버(340)는 내부에 수동소자(360), 예를 들어, 캐패시터, 인덕터 및 필터 등이 형성되어 있다. 그리고, 발열소자칩(310)으로부터 발생된 열을 방출하기 위한 금속선(350) 및 방열 비아(370)가 형성되어 있다. 금속선(350)은 상기 세라믹 방열커버(340)의 전체 또는 일부분에 삽입되어 형성될 수 있다. 따라서 발열소자칩(310)으로부터 발생된 열은 접착층(330), 방열 비아(370) 및 금속선(350)으로 이루어지는 방열 경로를 통해 외부로 방출된다. 또한, 세라믹 방열커버(340)는 내부에 수동소자(160)가 형성됨으로써, 기판(300)에 수동소자를 형성하기 위한 공간을 줄일 수 있다.
상기 기판(300) 및 세라믹 방열커버(340)는 글라스 세라믹(Glass-Ceramic) 재료를 기반으로 이루어진 다수의 세라믹 그린 시트(Green Sheet)에 주어진 회로를 구현하기 위한 수동소자(R, L, C, 필터(filter) 등)를 전기전도도가 우수한 Ag, Cu 등을 사용하여 스크린 프린팅(screen printing) 및 포토 패터닝(photo patterning) 공정으로 구현하고, 각 세라믹 그린 시트를 적층한 후 세라믹과 금속 도체를 1000℃ 이하에서 동시 소성한 저온 동시소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic : LTCC) 기판으로 구비된다.
따라서, 세라믹 방열커버(340)는 금속선(350) 및 방열 비아(370)를 구비함으로써 발열소자칩(310)으로부터 발생된 열을 방출하는 방열수단의 기능을 수행할 수 있으며, 또한, 내부에 수동소자를 내장함으로써 수동소자 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 멀티 칩 모듈 패키지의 방열 효과를 향상시키기 위한 또 다른 실시 형태를 나타낸 수직 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 멀티 칩 모듈 패키지의 기판(300) 하면에 히트 싱크(480)를 추가적으로 더 부착하여 발열소자칩(310)으로부터 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출한다. 따라서, 본 발명에 따른 멀티 칩 모듈 패키지는 세라믹 방열커버(340) 및 히트 싱크(480)를 구비함으로써 발열소자칩(310)에서 발생된 열이 기판(300)을 통해 외부로 전달되는 경로를 다양화하여 열방출 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수동소자(360)가 세라믹 방열커버(340)에 내장됨에 따라 기판(300)의 크기가 감소되고, 이로 인해 기판(300) 하면에 부착되는 히트 싱트(480)의 그 크기도 감소된다. 따라서, 본 발명에 따른 멀티 칩 모듈 패키지는 기판(300) 및 히트 싱크(480)의 크기가 감소됨으로써 전체 패키지의 소형화가 가능하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 멀티 칩 모듈 패키지의 수직 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 세라믹 방열커버를 분해한 수직 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 멀티 칩 모듈 패키지의 수직 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 멀티 칩 모듈 패키지의 방열 효과를 개선하기 위한 또 다른 실시 형태를 나타낸 수직 단면도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100, 300. 기판 110, 310. 발열소자칩
120, 320, 160, 360. 수동소자 130, 330. 접착층
140, 340. 세라믹 방열커버 140a. 세라믹 방열커버의 윗면
140b, 140c. 세라믹 방열커버의 측면 150, 350. 금속선
170, 370. 방열 비아 180, 480. 히트 싱크

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 상면에 실장된 적어도 하나 이상의 발열소자칩; 및
    상기 발열소자칩의 상면과 접촉하면서 상기 기판을 덮도록 형성되고, 내부에 적어도 하나 이상의 수동소자가 삽입된 세라믹 방열커버;를 포함하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 방열커버는 저온동시소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic : LTCC) 기판인 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 방열커버는 내부에 삽입된 금속선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세라믹 방열커버는 내부에 상기 발열소자칩과 접촉되는 영역에 관통형성되어 상기 발열소자칩과 상기 금속선을 연결하는 적어도 하나 이상의 방열 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 방열커버와 상기 발열소자칩 사이에 접착층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접착층은 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 하면에 부착된 히트 싱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세라믹 방열커버의 단부는 상기 기판의 상면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 세라믹 방열커버의 단부는 상기 히트 싱크의 상면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 적어도 하나 이상의 수동소자가 더 실장되는 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
  11. 상기 수동소자는 캐패시터, 인덕터 및 필터 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 멀티 칩 모듈 패키지.
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