CN1595649A - 电子元件模件及其制造方法 - Google Patents

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味冈惠理子
仓田仁义
下田秀昭
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Abstract

一种电子元件模件具有一个装置侧模块(A)和一个天线侧模块(B)。装置侧模块(A)装备有一个第一介电基底(11)和一个高频装置(13)，上述第一介电基底(11)形成为具有一个第一传输线(11a)，而上述高频装置(13)安装在第一介电基底(11)上，并与第一传输线(11a)连接。天线侧模块(B)装备有一个第二介电基底(12)和一个天线元件(14)，上述第二介电基底以这种方式铺放在第一介电基底(11)上，以使它们在一叠层方向(12)上安装，并形成为具有一个第二传输线(12a)，所述第二传输线(12a)电连接到第一传输线(11a)上，而上述无线元件(14)设置在第二介电基底(12)上，并通过第二传输线(12a)和第一传输线(11a)电连接到高频装置(13)上。

Description

电子元件模件及其制造方法
                       技术领域
本发明涉及一种电子元件模件及其制造方法，更具体地说，涉及一种在增加一种电子元件模件带宽方面有效的技术。
                       背景技术
随着电子设备小型化和功能性增加的最近趋势，需要有一些电子元件模件，在所述电子元件模件中，包括若干电子元件如高频装置的一种模块与一个天线元件成为整体。在这种天线集成式电子元件模件中，理想情况是，为了改善它们的特性，一种装备有天线的基底用一种低介电常数的材料制造。
通常，如在JP-A-9-237867中所公开的，提出了一种天线集成式电子元件模件，在所述天线集成式电子元件模件中，通过利用电磁耦合经由一个槽给一个天线提供电力。
然而，槽测量所用波长λ的1/2(亦即λ/2)。因此，槽和模块的实际尺寸必需由所用的一个频率支配。这限制了电子元件模件小型化的自由度。
另外，由于采用λ/2槽，所以一个单通频带的宽度受各种槽尺寸限制，这种情况是增加电子元件模件带宽的一个障碍。
                       发明内容
由于上述原因，本发明的一个目的是提供一种天线集成式电子元件模件，所述天线集成式电子元件模件可以小型化并使带宽增加。
为了达到上述目的，按照本发明所述的一种电子元件模件其特征在于包括：一个装置侧模块，所述装置侧模块包括一个第一介电基底和一个高频装置，上述第一介电基底形成为具有一个第一传输线，而上述高频装置安装在第一介电基底上，并与第一传输线连接；和一个天线侧装置，所述天线侧装置包括一个第二介电基底和一个天线元件，上述第二介电基底以这种方式铺放在第一介电基底上，以使它们在一个叠层方向上安装，并且形成为具有一个第二传输线，上述第二传输线电连接到第一传输线上，而上述天线元件设置在第二介电基底上，并通过第二传输线和第一传输线电连接到高频装置上。
本发明的一个优选实施例其特征还在于包括一个第三介电基底，所述第三介质基底形成为具有一个通孔，在所述通孔中插入第一介电基底，上述第三介质基底安装有一个低频功能元件，固定到第二介质基底上，并电连接到第一介质基底上。
本发明的一个更优选的实施例其特征在于：第一介质基底用陶瓷制造。
本发明的另一个更优的实施例其特征在于：第一介质基底用LTCC(低温共烧成陶瓷)制造。
本发明的另一个更优选的实施例其特征在于：第二介电基底用一种树脂制造。
本发明还有另一个更优选的实施例其特征在于：第一介电基底形成为具有一个空腔，和高频装置安装在上述空腔中。
本发明另一个更优选的实施例其特征在于：第一介电基底设置屏蔽装置，所述屏蔽装置包围高频装置，并由此电磁屏蔽上述高频装置。
本发明的另一个更优选的实施例其特征在于：屏蔽装置逐个地电磁式屏蔽多个高频装置。
本发明的还有另一个更优选的实施例其特征在于：屏蔽装置包括一个屏蔽层和一个盖件，上述屏蔽层在第一介电基底中形成，而上述盖件密封若干高频装置。
本发明的另一个更优选的实施例其特征在于：第一介电基底和第二介电基底相互叠层。
为了达到上述目的，一种按照本发明所述的电子元件模件制造方法其特征在于包括以下步骤：通过以这种方式将一个高频装置安装在第一介电基底上形成一个装置侧模块，以便将高频装置连接到一个第一传输线上；通过将一个天线元件设置在一个第二介电基底上形成一个天线侧模块，以便将天线元件连接到一个第二传输线上；及使第一介电基底和第二介电基底在一个叠层方向上相互接合，并由此使第一传输线和第二传输性相互电连接。
本发明的一个优选实施例其特征在于：第一介电基底和第二介电基底的接合按下述步骤进行：将一种导电接合材料涂布到第一传输线的一部分和第二传输线的一部分二者至少其中之一上，上述第一传输线的一部分暴露于第一介电基底待接合到第二介电基底上的表面中，而上述第二传输线的一部分暴露于第二介电基底待接合到第一介电基底上的表面中；使第一传输线和第二传输线相互对准并相互铺放第一介电基底和第二介电基底；及使导电接合材料固化，并由此在第一传输线和第二传输线之间形成电连续性情况下使第一传输线和第二传输线相互固定。
本发明的一个更优选的实施例其特征在于：导电接合材料是焊剂。
本发明的另一个更优选的实施例其特征在于：导电接合材料是一种含有一种金属的导电树脂糊。一般，这种含有一种金属的导电树脂通过向其加热固定。
本发明提供下列优点。
在本发明中，在第一介电基底11中所形成的第一传输线和在第二介电基底12中所形成的第二传输线相互直接电连接，上述第一介电基底安装有高频装置，而上述第二介电基底设置有天线元件。因此，模块的实际尺寸不受所用的一个频率支配，或者单通频带不受一个槽的尺寸限制。这使它能小型化，并增加一种天线集成式电子元件模件的带宽。
在设置第三介电基底的地方，第一介电基底可以利用第三介电基底的通孔相对于第二介电基底的通孔定位，上述第三介电基底安装有低频功能元件并形成通孔，在所述通孔中插入第一介电基底。
在第一介电基底用陶瓷如LTCC制成的地方，高频装置可以通过热压粘合法安装在第一介电基底上。
在第二介电基底用一种树脂制成的地方，天线效率可以增加。
在高频装置安装在第一介电基底内所形成的空腔中的地方，可以降低电子元件模件的高度和损失。
在第一介电基底装备有屏蔽装置的地方，防止了来自外部电子设备的电磁波动，并因此可以使操作稳定，上述屏蔽装置包围高频装置，并因此电磁屏蔽所述高频装置。
在屏蔽装置逐个地电磁式屏蔽多个高频装置的地方，改善了各装置之间的隔离特性，并因此可以使操作特性更稳定。
按照一种电子元件模件的制造方法，其中装置侧模块和天线侧模块分开形成，和然后相互接合，可以构造成一种天线集成式电子元件模件，其中第一介电基底和第二介电基底处于这种组合，即它们不能象在第一介电基底和第二介电基底分别用陶瓷和一种树脂制造的组合中那样同时烧成。
在第一介电基底中所形成的第一传输线一个露出部分和在第二介电基底中所形成的第二传输线一个露出部分用一种导电接合材料如焊剂相互固定的地方，例如，在一种焊剂糊可以涂布到各传输线露出部分的地方，熔化的焊剂只跨过具有小接触角的第一传输线和第二传输线露出的表面延伸。因此，第一介电基底和第二介电基底正确地定位。需要精细对准的第一传输线和第二传输线的接合可以正确地进行。
                       附图说明
图1是按照本发明一个实施例所述的一种电子元件模件剖视图。
图2是其中图1的电子元件模件分解成构成元件的剖视图。
图3是按照本发明另一个实施例所述的一种电子元件剖视图。
图4是按照本发明还有另一个实施例所述的一种电子元件剖视图。
图5是按照本发明另一个实施例所述的一种电子元件部件分解透视图。
                       具体实施方式
下面将参照附图详细说明实施本发明的最佳方式。在附图中，同样构件给出同样标号。多余的说明将略去。下面的说明将针对用于实施本发明的最佳方式，并因此本发明不限于下面的说明。
如图1中所示，按照这个实施例所述的电子元件模件10装备一个第一介电基底11和一个第二介电基底12，上述第一介电基底11具有一种叠层结构，并用一种陶瓷电介质如LTCC(低温共烧成陶瓷)，而上述第二介电基底12用一种树脂电介质如一种氟树脂，一种BT(聚1-丁烯)树脂，一种PPE(0)(聚苯醚)树脂，或一种接枝共聚树脂制成，并铺放在第一介电基底11上(亦即，基底11和基底12安排在叠层方向上)。第一介电基底11和第二介电基底12分别构成一个装置侧模块A和一个天线侧模块B。
第一传输线11a在第一介电基底11内的各层中形成，而第二传输线12a在第二介电基底中形成。第一传输线11a和第二传输线12a包括一个波导管和一个导线(在通孔中)，并且用Au、Ag、Cu、W，等制成。如图1所示，各第一传输线11a和第二传输线12a相互电连接。若干高频装置13安装在第一介电基底11上，并连接到若干第一传输线11a上，而若干天线如插入天线设置在第二介电基底上，并连接到若干第二传输线12a上。因此，各天线元件14通过各直接相互连接的第二传输线12a和第一传输线11a将一个信号传送到高频装置13或接收来自高频装置13的信号。
若干高频装置13是例如在一个25GHz波段或一个5GHz波段使用的电子元件，上述25GHz是一个亚毫米波波段，而上述5GHz是一个微波波段。高频装置13通过用焊接或硬焊表面安装法或者是用Au，Au-Sn合金等倒装片安装法安装在第一介电基底11上。高频装置13的一些例子包括一种功率放大器，一种混频器，一种倍增器，一种变频器，一种高频振荡器，和一种低噪音功率放大器。然而，高频装置13不限于这些电子元件。多个天线元件14以阵列形式形成，以便得到良好的方向性。
一个接地层11d和若干导电层11b也用作屏蔽层(后面说明)，上述接地层在第一介电基底11上形成，而上述若干导电层11b都连接到接地层11d上，并在叠层方向上延伸。
第一介电基底11和第二介电基底12的材料不限于陶瓷或树脂，并且可以是另一种介电材料。然而，由陶瓷制成的第一介电基底11使它能象在Au连接的情况中那样，在约400℃下通过热压粘合安装高频装置13。第一介电基底11不需要叠层结构。然而，象在这个实施例中一样应用一种叠层结构，有助于在基底内形成一种滤波器功能元件等。用一种低介电常数树脂制成的第二介电基底12能增加天线效率。理想情况是，第一介电基底11和第二介电基底12的相对介电常数分别为约6-45和约2-5。
可供选择地，可以应用一种单个不形成阵列的天线元件14，其中一个例子是一种多频带天线，所述多频带天线能通过一个天线发送和接收多个频率的无线电波。另外，天线元件14不限于在本实施中应用的接线天线，而可以是其它天线形式，如一种倒F形天线和一种槽形天线的其中之一。
第一介电基底11装备一个屏蔽装置，所述屏蔽装置用于通过包围各高频装置13来电磁屏蔽上述各高频装置13。屏蔽装置包括上述各屏蔽层(亦即，在第一介电基底11之中或之上形成的导电层11b和接地层11d)和一个盖件15，所述盖件15密封上述各高频装置13。盖件15将高频装置13与各屏蔽层电磁密封在一起，上述盖件15以这种方式即例如将一种树脂电镀一层金属而产生一种屏蔽功能。可供选择地，盖件15本身可以用一种金属制成，以便产生一种屏蔽功能。在所示例子中，盖件15形成具有一个间隔15a，并将各高频装置13单独与第一介电基底11中所形成的若干导电层11b电磁密封在一起。这样，盖件15防止各高频装置13之间的均匀电磁干扰：通过改善的隔离特性得到稳定的操作特性。可供选择地，在只从外部获得电磁屏蔽的情况下，间隔15a可以略去。
如上所述，在按照这个实施例所述的电子元件模件10中，将在第一介电基底11中所形成的第一传输线11a和在第二介电基底12中所形成的传输线12a直接相互电连接，上述第一介电基底11安装有若干高频装置13，而上述第二介电基底12安装有若干天线元件14。因此，不象若干第一传输线11a和第二传输线12a通过槽相互电磁连接的情况，模块的实际尺寸不受所用的频率支配，或者单通频带不受各槽尺寸限制。这使它能小型化和增加天线集成式电子元件模件的带宽。
另外，因为各高频装置13是通过电磁装置进行电磁屏蔽，所以防止来自外部电子装置的电磁扰动，并因此可以使操作稳定。还有另外，因为各高频装置13都是单独电磁屏蔽，所以可防止电子元件模件中不希望有的电磁耦合，并改善了各装置之间的隔离特点，因而可以使操作特点甚至更稳定。
下面，将说明上述构造的电子元件模件一种制造方法。
首先，将各高频装置13安装在第一介电基底的安装表面上，以便与各第一传输线11a连接，因而形成装置侧模块A。和将各天线元件14设置在第二介电基底12上，以便与各第二传输线12a连接，因而形成天线侧模块B(见图2)。然后，将第一介电基底11和第二介电基底12在叠层方向上相互接合，因而使若干第一传输线11a和若干第二传输线12a相互电连接。
结果，各高频装置13和天线元件14通过若干第一传输线11a和若干第二传输线12a相互连接，上述若干第一传输线11a和若干第二传输线12a分别直接连接到各高频装置13和天线元件14上。因此，如上所述，天线集成式电子元件模件带宽可以小型化和增加。
这种制造方法使它能构造成一种天线集成式电子元件模件，其中第一介电基底11和第二介电基底12这样组合，以便它们不能象在第一介电基底11和第二介电基底12分别用陶瓷和一种树脂制造的这个实施例中的组合那样同时烧成。
第一介电基底11和第二基底12的接合按下述方式进行。首先，形成一个焊剂层作为一种导电接合件，上述焊剂层是在各第一传输线11a的一部分和各第二传输线12a的一部分其中之一或二者上形成，上述各第一传输线11a的一部分暴露于第一介电基底11的待接合到第二介电基底12上的表面中，上述各第二传输线12a的一部分暴露于第二介电基底12的待接合到第一介电基底11上的表面中。焊剂层可以取糊形、片形、球形，和BGA(球形焊点阵列)形的其中任一种形式。
各种与焊剂不同的材料都可以用作导电接合件。例如，可以采用含有一种金属的糊状或片状导电树脂，上述导电树脂当热、光、电子束、或水分施加于它们之上时固定。
在涂布焊剂之后，使各第一传输线11a和各第二传输线12a彼此相对对准，并将第一介电基底11和第二介电基底12相互安装和加热。结果，焊剂层熔化，并且各第一传输线11a和各第二传输线12a相互接合。
尽管熔化的焊剂跨过各第一传输线11a和第二传输线12a具有小接触角的部分延伸，但焊剂不延伸到另一些具有大接触角的区域。因此，第一介电基底11和第二介电基底12通过焊剂的表面张力以这种方式定位，以使各第一传输线11a和第二传输线12a彼此正确地面对。
最后，在定位之后，使接合的结构留在常温下，并且焊剂固化：第一介电基底11和第二介电基底12彼此固定而同时正确定位。照这样，两个基底11和12用一个正确的位置关系彼此固定。需要精细对准的各第一传输线11a和第二传输线12a可以正确地进行。
在第一介电基底11和第二介电基底接合之后，将盖件15固定到第一介电基底11上，以便电磁屏蔽各高频装置13(见图2)。电子元件模件10因此完成。
本发明不限于上述实施例，例如，如图3中所示，盖件15可以包括一个板状盖15b和若干作为侧壁的隔片15c。
如图4中所示，其中在第一介电基底11中形成若干空腔11b，并且各高频装置13安装在上述空腔11b中的一种构造是可以的。这种构造可以降低电子元件模件10的高度和损失。
另外，一种电子元件模件可以构造成如图5中所示。一个第三介电基底16，制成具有一个通孔16a并安装有若干低频功能元件17，在上述通孔16a中插入安装有若干高频装置13的第一介电基底11。第三介电基底16通过例如螺钉连接固定到第二介电基底12上，因而第一介电基底11和第二介电基底12相互对准。第一介电基底11和第三介电基底16通过接合线，金带，一个电缆和若干导线等相互电连接。
低频功率元件的一些例子是一种控制电路，一种计算电路，及一种信号处理电路。然而，低频功能元件不限于这些电子元件。
一种价格便宜的电子元件模件，可以用象第三介电基底16那样的一种普通树脂基底如一种玻璃环氧树脂基底构造。

Claims (14)

1.一种电子元件模件，其特征在于包括：
装置侧模块，所述装置侧模块包括：
第一介电基底，所述第一介电基底形成为具有第一传输线；及
高频装置，所述高频装置安装在第一介电基底上并连接到第一传输线上；及
天线侧模块，所述天线侧模块包括：
第二介电基底，所述第二介电基底以这种方式铺放在第一介电基底上，以使它们沿叠层方向安排，并形成为具有第二传输线，所述第二传输线与第一传输线连接；及
天线元件，所述天线元件设置在第二介电基底上，并通过第二传输线和第一传输线电连接到高频装置上。
2.按照权利要求1所述的电子元件模件，还包括形成有通孔并在所述通孔中插入第一介电基底的第三介电基底，安装有低频功能元件，固定到第二介电基底上，并与第一介电基底电连接。
3.按照权利要求1所述的电子元件模件，其中第一介电基底用陶瓷制成。
4.按照权利要求3所述的电子元件模件，其中第一介电基底用低温共烧成陶瓷制成。
5.按照权利要求1所述的电子元件模件，其中第二介电基底用一种树脂制成。
6.按照权利要求1所述的电子元件模件，其中第一介电基底形成有空腔，并且高频装置安装在上述空腔中。
7.按照权利要求1所述的电子元件模件，其中第一介电基底装备有屏蔽装置，所述屏蔽装置包围高频装置，并因而电磁屏蔽所述高频装置。
8.按照权利要求7所述的电子元件模件，其中屏蔽装置独立地电磁屏蔽多个高频装置。
9.按照权利要求8所述的电子元件模件，其中屏蔽装置包括屏蔽层和盖件，上述屏蔽层在第一介电基底中形成，而上述盖件密封高频装置。
10.按照权利要求1所述的电子元件模件，其中第一介电基底和第二介电基底相互叠层。
11.一种电子元件模件制造方法，包括以下步骤：
通过以将高频装置连接到第一传输线上的方式将高频装置安装在第一介电基底上形成装置侧模块；
通过以将天线元件连接到第二传输线上的方式将天线元件设置在第二介电基底上形成天线侧模块；及
将第一介电基底和第二介电基底沿叠层方向相互接合，并因此使第一传输线和第二传输线相互电连接。
12.按照权利要求11所述的电子元件模件的制造方法，其中第一介电基底和第二介电基底的接合，通过下列步骤进行：
将一种导电接合材料涂布到第一传输线的一部分和第二传输线一部分的至少其中之一上，上述第一传输线的一部分暴露于第一介电基底的待接合到第二介电基底上的表面上，而上述第二传输线的一部分暴露于第二介质基底的待接合到第一介质基底上的表面上；
使第一传输线和第二传输线相互对准，并使第一介电基底和第二介电基底相互铺放；及
使导电接合材料固化并从而使第一传输线和第二传输线相互固定而在第一传输线和第二传输线之间建立电气连续性。
13.按照权利要求12所述的电子元件模件制造方法，其中导电接合材料是焊剂。
14.按照权利要求12所述的电子元件模件，其中导电接合材料是含有金属的导电树脂。
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