CN114208044B - 无线通信模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信模块。无线通信模块具备：无线模块基板、频率转换器、移相放大器、带通滤波器以及通信基板，在与频率转换器以及移相放大器中的至少一个IC芯片对置的通信基板的部位形成通孔，该通孔在无线模块基板以及通信基板排列的方向上贯通，带通滤波器被通信基板覆盖。

Description

无线通信模块
技术领域
本发明涉及无线通信模块。
本申请基于2020年7月16日向日本申请的日本特愿2020－122027号，主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
在非专利文献1中公开了将在一面形成有天线并在另一面安装有IC芯片的无线模块基板通过连接部件(凸块)重叠安装于另一基板(通信基板)的安装面的无线通信模块。在该无线通信模块中，安装有IC芯片的无线模块基板的另一面与另一基板的安装面对置。在这种无线通信模块中，有时设置除去不需要的辐射的滤波器(例如带通滤波器)。
非专利文献1：Albert Chee,et al,‘Integrated Antenna Module forBroadband Wireless Applications’,Electronics Packaging Technology Conference,2004
在这种无线通信模块中，由于IC芯片(特别是使无线信号的频率变化的频率转换器、使无线信号的相位和强度变化的移相放大器等)被另一基板覆盖，因此在IC芯片中产生的热量容易聚集在无线模块基板与另一基板之间。然而，当为了释放IC芯片的热量而在另一基板无对策地形成多个通孔时，构成无线通信模块的电路的另一基板的布线的布局变得复杂，作为其结果，另一基板中的电路用的布线变长。
发明内容
本发明是鉴于上述的情况而完成的，提供能够提高IC芯片的散热性并使另一基板中的布线的布局变得简单的无线通信模块。
本发明的第一方式所涉及的无线通信模块具备：无线模块基板，在第一面或者内部的层形成有天线；频率转换器，安装于上述无线模块基板的第二面，使无线信号的频率变化；移相放大器，安装于上述无线模块基板的上述第二面，使上述无线信号的相位以及强度变化；带通滤波器，以连接于上述频率转换器以及上述移相放大器且设置于上述频率转换器与上述移相放大器之间的方式，安装于上述无线模块基板的上述第二面；以及通信基板，经由连接部件且与上述第二面隔开间隔地设置，并通过上述连接部件与上述无线模块基板电连接，在与上述频率转换器以及上述移相放大器中的至少一个IC芯片对置的上述通信基板的部位形成通孔，上述通孔在上述无线模块基板以及上述通信基板排列的方向上贯通，上述带通滤波器被上述通信基板覆盖。
在上述的无线通信模块中，能够使在频率转换器以及移相放大器(IC芯片)中产生的热量从无线模块基板与通信基板的间隙经过通信基板的通孔释放到无线通信模块的外侧。
另外，由于散热用的通孔的形成限于通信基板中的与频率转换器以及移相放大器(IC芯片)对置的部位，因此能够抑制通信基板中的通孔的数量以及大小。由此，能够使通信基板中的布线的布局变得简单，并抑制通信基板中的电路用的布线变长。
在本发明的第二方式所涉及的无线通信模块中，在上述第一方式中，上述带通滤波器的厚度尺寸可以小于上述无线模块基板与上述通信基板的间隔。
在本发明的第三方式所涉及的无线通信模块中，在上述第一或者第二方式中，可以在面向上述通孔的上述IC芯片的上表面载置有散热片，上述散热片的导热率高于上述通信基板的电介质材料的导热率。
在本发明的第四方式所涉及的无线通信模块中，在上述第三方式中，在无线频率下的上述散热片的介质损耗角正切可以大于上述通信基板的介质损耗角正切。
根据上述本发明的方式，能够提高IC芯片(频率转换器以及移相放大器)的散热性，并使通信基板中的布线的布局变得简单。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的无线通信模块的框图。
图2是本发明的一个实施方式所涉及的无线通信模块的俯视图。
图3是图2的III－III向视剖视图。
图4是图2的IV－IV向视剖视图。
具体实施方式
以下，参照图1～4，对本发明的一个实施方式进行说明。
如图1～4所示，本实施方式所涉及的无线通信模块1具备无线模块基板2、频率转换器3、移相放大器4、带通滤波器5以及通信基板6。
在无线模块基板2形成有布线图案(未图示)。布线图案例如由铜(Cu)等导体构成，将后述的频率转换器3、移相放大器4以及带通滤波器5相互电连接。布线图案形成于无线模块基板2的两面2a、2b(在图3、4中为下表面以及上表面)、内部等。在无线模块基板2形成有天线21。天线21连接于无线模块基板2的布线图案。
天线21形成为从无线模块基板2的一面(第一面)2a(在图3、4中为下表面)辐射无线信号。天线21至少不形成于无线模块基板2的另一面(第二面)2b(在图3、4中为上表面)即可。虽然在图3、4中未示出，但天线21可以形成于无线模块基板2的一面2a，或可以形成于无线模块基板2的内部的层。另外，天线21也可以形成于无线模块基板2的一面2a，然后被电介质层覆盖。
频率转换器3是使无线信号的频率变化的IC芯片，被安装于无线模块基板2的另一面2b。由此，频率转换器3连接于无线模块基板2的布线图案。在本实施方式中，在无线模块基板2安装有一个频率转换器3。
移相放大器4是使无线信号的相位以及强度变化的IC芯片，被安装于无线模块基板2的另一面2b。由此，移相放大器4连接于无线模块基板2的布线图案。在本实施方式中，在无线模块基板2安装有八个移相放大器4。安装于无线模块基板2的各移相放大器4经由无线模块基板2的布线图案与频率转换器3连接。另外，各移相放大器4经由无线模块基板2的布线图案与天线21连接。即，各移相放大器4被设置在频率转换器3与天线21之间。
带通滤波器5是使无线信号的频带通过，并使除该频带以外的频带的信号(噪声)衰减的芯片部件。带通滤波器5安装于无线模块基板2的另一面2b，并连接于无线模块基板2的布线图案。由此，带通滤波器5经由布线图案与频率转换器3连接。另外，带通滤波器5经由布线图案与移相放大器4连接。即，带通滤波器5被设置在频率转换器3与移相放大器4之间。
在本实施方式中，在无线模块基板2安装有两个带通滤波器5。在两个带通滤波器5连接有相同的频率转换器3。另外，在两个带通滤波器5分别连接有四个移相放大器4。
在本实施方式中，在图2所示的俯视下，将一个频率转换器3配置于无线模块基板2的另一面2b的中央区域。两个带通滤波器5在横向(X方向)上配置于频率转换器3的两侧。移相放大器被配置为在纵向(Y方向)上的频率转换器3以及两个带通滤波器5的两侧沿横向排列四个。由此，在各带通滤波器5的周围分别配置四个移相放大器。
通过如上述那样配置一个频率转换器3、两个带通滤波器5以及八个移相放大器4，能够分别缩短连接频率转换器3和带通滤波器5的无线模块基板2的布线图案的长度、以及连接带通滤波器5和移相放大器4的无线模块基板2的布线图案的长度。
在通信基板6上，与无线模块基板2同样地形成有由导体形成的布线图案(未图示)。如图3、4所示，通信基板6经由连接部件7且与无线模块基板2的另一面2b隔开间隔地设置。通信基板6的布线图案通过连接部件7与无线模块基板2的布线图案电连接。连接部件7例如是由焊料或者金、银、铜等导体形成的凸块。通信基板6的布线图案与无线模块基板2的布线图案、频率转换器3、移相放大器4、带通滤波器5一同构成无线通信模块1的电路。
如图2～4所示，在通信基板6形成有多个通孔61。通孔61在其板厚方向(无线模块基板2以及通信基板6排列的方向；Z方向)上贯通通信基板6。通孔61形成于通信基板6中的与频率转换器3以及移相放大器4对置的部位。
通孔61与一个频率转换器3以及八个移相放大器4一一对应。即，在本实施方式的通信基板6形成有九个通孔61。在图2所示的俯视下，各通孔61形成为频率转换器3、移相放大器4收纳于各通孔61的内侧。由此，频率转换器3以及移相放大器4通过通信基板6的各通孔61露出于无线通信模块1的外侧。
在通信基板6中的与带通滤波器5对置的部位未形成通孔61。因此，带通滤波器5被通信基板6覆盖。此处，带通滤波器5的厚度尺寸T1(参照图3)小于基于连接部件7的无线模块基板2的另一面2b与通信基板6的间隔D1(参照图3)。因此，在通信基板6和与该通信基板6对置的带通滤波器5的上表面之间存在间隙。即，带通滤波器5未与通信基板6接触或被其按压。
在无线模块基板2以及通信基板6为包含作为焊球的连接部件7的BGA(Ball GridArray：球栅阵列)的情况下，与无线模块基板2的另一面2b和通信基板6的间隔D1有关的连接部件7(焊球)的直径也根据无线模块基板2以及通信基板6中的连接部件7(焊球)的间距而改变。因此，也可以根据连接部件7(焊球)的间距来限制带通滤波器5的厚度尺寸T1。
例如，在连接部件7(焊球)的间距为1.27mm时，连接部件7(焊球)的直径为0.6mm～0.9mm左右，因此可以将带通滤波器5的厚度尺寸T1设为0.6mm以下。另外，例如，在连接部件7(焊球)的间距为1mm时，连接部件7(焊球)的直径为0.55mm～0.65mm左右，因此可以将带通滤波器5的厚度尺寸T1设为0.5mm以下。
如图3、4所示，频率转换器3以及移相放大器4的厚度尺寸可以是任意的，但在本实施方式中，大于无线模块基板2的另一面2b与通信基板6的间隔D1。因此，频率转换器3以及移相放大器4的上部进入通孔61的内侧。
在本实施方式中，在面向通信基板6的通孔61的频率转换器3以及移相放大器4的上表面载置有散热片8。散热片8可以具有无间隙地紧贴于频率转换器3以及移相放大器4的上表面的弹性以及粘着性等。散热片8的导热率高于通信基板6的电介质材料(例如层间绝缘膜)的导热率。另外，在本实施方式中，无线频率(在无线通信模块1中处理的无线信号的频率)下的散热片8的介质损耗角正切大于通信基板6的电介质材料的介质损耗角正切。
在如以上那样构成的本实施方式的无线通信模块1中，如图3、4所例示的那样，能够使频率转换器3以及移相放大器4与散热部件100热连接。散热部件100由如铝等那样导热率较高的材料形成，具有主体部101、和从主体部101一体地突出的多个连接突起102。
主体部101形成为板状或者块状。在主体部101例如也可以形成散热翅片。
多个连接突起102分别插入通信基板6的通孔61。各连接突起102的前端连接于频率转换器3以及移相放大器4的上表面。连接突起102例如也可以直接连接于频率转换器3以及移相放大器4的上表面，但在本实施方式中，经由散热片8连接于频率转换器3以及移相放大器4的上表面。通过夹设散热片8，从而提高频率转换器3以及移相放大器4与连接突起102的紧贴性。由此，能够将频率转换器3以及移相放大器4的热量高效地传递至散热部件100。
上述的散热部件100例如也可以是收容无线通信模块1的壳体。
接下来，对本实施方式的无线通信模块1的动作的一个例子进行说明。
在无线通信模块1中，首先，通过将无线信号输入至频率转换器3，从而频率转换器3使该无线信号的频率变化。接下来，从频率转换器3输出的无线信号被分配并输入至两个带通滤波器5。在各带通滤波器5中，衰减或者除去叠加在无线信号上的噪声(除无线信号的频带以外的频带的信号)。叠加在无线信号上的噪声例如包含频率转换器3以及移相放大器4中产生的不需要的辐射等。
从各带通滤波器5输出的无线信号分别被分配并输入至四个移相放大器4。在各移相放大器4中，使无线信号的相位以及强度变化。最后，从天线21辐射从八个移相放大器4输出的无线信号。
此处，由于天线21形成于无线模块基板2的一面2a上，因此从无线模块基板2的一面2a辐射从移相放大器4输出的无线信号。
在本实施方式的无线通信模块1中，由于如上述那样在多个移相放大器4中使无线信号的相位以及强度变化，因此能够获得高输出、高增益。
另外，在本实施方式的无线通信模块1中，带通滤波器5由与无线模块基板2以及通信基板6分开的芯片部件构成。由此，与带通滤波器5由无线模块基板2以及通信基板6的布线图案形成的情况相比较，能够充分地获得带通滤波器5的特性。
在本实施方式的无线通信模块1中，在通信基板6中的与频率转换器3以及移相放大器4对置的部位形成有通孔61。因此，能够使频率转换器以及移相放大器中产生的热量从无线模块基板2与通信基板6的间隙经过通信基板6的通孔61释放到无线通信模块1的外侧。并且，通过经过通孔61在面向无线模块基板2的外侧的频率转换器3以及移相放大器4连接散热部件100，能够将频率转换器3以及移相放大器4的热量更高效地释放到无线通信模块1的外侧。
另外，由于散热用的通孔61的形成限于通信基板6中的与频率转换器3以及移相放大器4对置的部位，因此能够抑制形成于通信基板6的通孔61的数量以及大小。由此，能够防止基于通孔61的形成的通信基板6的布线布局变得复杂，并抑制通信基板6中的电路用的布线变长。
因此，在本实施方式的无线通信模块1中，能够提高频率转换器3以及移相放大器4的散热性，并且使通信基板6中的布线的布局变得简单。
另外，根据本实施方式的无线通信模块1，带通滤波器5的厚度尺寸T1小于无线模块基板2与通信基板6的间隔D1。由此，即使无线模块基板2的另一面2b平坦地形成，也能够将带通滤波器5配置于无线模块基板2与通信基板6的间隙。
另外，根据本实施方式的无线通信模块1，在面向通信基板6的通孔61的频率转换器3以及移相放大器4的上表面载置有导热率比通信基板6高的散热片8。由此，与传递至通信基板6相比，能够将频率转换器3以及移相放大器4的热量高效地传递至散热片8。即，能够抑制频率转换器3以及移相放大器4的热量传递到通信基板6，以抑制通信基板6的温度上升。
另外，根据本实施方式的无线通信模块1，在无线频率下的散热片8的介质损耗角正切大于通信基板6的介质损耗角正切。由此，能够抑制基于载置于频率转换器3以及移相放大器4的上表面的散热片8而产生噪声。
以上，对本发明的详细进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内加以各种变更。
在本发明的无线通信模块1中，通信基板6的通孔61形成于与频率转换器3以及移相放大器4中的至少一个IC芯片对置的通信基板6的部位即可。通孔61例如也可以仅形成于与多个移相放大器4中的一个对置的通信基板6的部位。另外，在频率转换器3的数量为多个的情况下，通孔61例如可以仅形成于与多个频率转换器3中的一个对置的通信基板6的部位，或可以形成于与多个频率转换器3全部对置的通信基板6的部位。另外，通孔61例如也可以仅形成于与频率转换器3以及移相放大器4中的发热最大的IC芯片对置的通信基板6的部位。
在本发明的无线通信模块1中，也可以在无线模块基板2例如形成从另一面2b凹陷的凹部，并在凹部的底面安装带通滤波器5。在这种情况下，即使带通滤波器5的厚度尺寸T1为无线模块基板2的另一面2b与通信基板6的间隔D1以上，也能够将带通滤波器5配置于无线模块基板2与通信基板6的间隙。
在本发明的无线通信模块1中，频率转换器3、移相放大器4、带通滤波器5的数量不限于上述实施方式中示出的数量，而可以是任意的。例如，频率转换器3、带通滤波器5、移相放大器4的数量可以各为一个。另外，例如，频率转换器3、带通滤波器5的数量可以各为一个，移相放大器4的数量为多个。在这种情况下，能够将通过频率转换器3从带通滤波器5输出的无线信号分配至多个移相放大器4，然后输出至天线21。
附图标记说明：
1...无线通信模块，2...无线模块基板，2a...一面，2b...另一面，3...频率转换器(IC芯片)，4...移相放大器(IC芯片)，5...带通滤波器，6...通信基板，7...连接部件，8...散热片，21...天线，61...通孔。

Claims (4)

1.一种无线通信模块，具备：
无线模块基板，在第一面或者内部的层形成有天线；
频率转换器，安装于上述无线模块基板的第二面，使无线信号的频率变化；
移相放大器，安装于上述无线模块基板的上述第二面，使上述无线信号的相位以及强度变化；
带通滤波器，以连接于上述频率转换器以及上述移相放大器且设置于上述频率转换器与上述移相放大器之间的方式，安装于上述无线模块基板的上述第二面；以及
通信基板，经由连接部件且与上述第二面隔开间隔地设置，并通过上述连接部件与上述无线模块基板电连接，
在与上述频率转换器以及上述移相放大器中的至少一个IC芯片对置的上述通信基板的部位形成通孔，上述通孔在上述无线模块基板以及上述通信基板排列的方向上贯通，
上述带通滤波器被上述通信基板覆盖。
2.根据权利要求1所述的无线通信模块，其中，
上述带通滤波器的厚度尺寸小于上述无线模块基板与上述通信基板的间隔。
3.根据权利要求1或2所述的无线通信模块，其中，
在面向上述通孔的上述IC芯片的上表面载置有散热片，上述散热片的导热率高于上述通信基板的电介质材料的导热率。
4.根据权利要求3所述的无线通信模块，其中，
在无线频率下的上述散热片的介质损耗角正切大于上述通信基板的介质损耗角正切。
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