WiFi용 스위치 칩 내장형 기판 기술에 관한 연구

The Fabrication and Characterization of Embedded Switch Chip in Board for WiFi Application

본 연구에서는 상용화된 2.4 GHz 영역대에서 사용되어지는 WiFi용 DPDT(Double Pole Double throw) switch 칩을 laser 비아 가공과 도금 공정을 이용하여 폴리머 기판내에 내장시켜 그 특성을 분석하였으며 통상적으로 실장되는 wire 본딩방식으로 패키징된 기판과 특성차이를 분석 비교하였다. 폴리머는 FR4기판과 아지노 모토사의 ABF(Ajinomoto build up film)를 이용하여 패턴도금법으로 회로를 형성하였다. ABF공정의 최적화를 위해 폴리머의 경화정토를 DSC (Differenntial Scanning Calorimetry) 및 SEM (Scanning Electron microscope)으로 분석하여 경화도에 따라 도금된 구리패턴과의 접착력을 평가하였다. ABF의 가경화도가 $80\sim90%$일 경우 구리층과 최적의 접착강도를 보였으며 진공 열압착공정을 통해 기공(void)없이 칩을 내장할 수 있었다. 내장된 기관과 와이어 본딩된 기판의 측정은 S 파라미터를 이용하여 삽입손실과 반사손실을 비교 분석하였으며 그 결과 삽입손실은 두 경우 유사하게 나타났지만 반사손실의 경우 칩이 내장된 경우 6 GHz 까지 -25 dB 이하로 안정적으로 나오는 것을 확인할 수 있었다.

In this study, we fabricated embedded IC (Double Pole Double throw switch chip) polymer substrate and evaluate it for 2.4 GHz WiFi application. The switch chips were laminated using FR4 and ABF(Ajinomoto build up film) as dielectric layer. The embedded DPDT chip substrate were interconnected by laser via and Cu pattern plating process. DSC(Differenntial Scanning Calorimetry) analysis and SEM image was employed to calculate the amount of curing and examine surface roughness for optimization of chip embedding process. ABF showed maximum peel strength with Cu layer when the procuring was $80\sim90%$ completed and DPDT chip was laminated in a polymer substrate without void. An embedded chip substrate and wire-bonded chip on substrate were designed and fabricated. The characteristics of two modules were measured by s-parameters (S11; return loss and S21; insertion loss). Insertion loss is less than 0.55 dB in two presented embedded chip board and wire-bonded chip board. Return loss of an embedded chip board is better than 25 dB up to 6 GHz frequency range, whereas return loss of wire-bonding chip board is worse than 20 dB above 2.4 GHz frequency.