DE10152533A1 - Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, Hochfrequenz-Modul, bei dem die Einheit verwendet ist, elektronische Vorrichtung, bei der das Modul verwendet ist, und Verfahren zur Herstellung der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit - Google Patents

Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, Hochfrequenz-Modul, bei dem die Einheit verwendet ist, elektronische Vorrichtung, bei der das Modul verwendet ist, und Verfahren zur Herstellung der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit

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Abstract

An einer ersten Hauptoberfläche eines dielektrischen Substrats, das eine Schaltungsplatine bildet, sind eine Masseelektrode und eine Anschlußelektrode gebildet. An einer zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats sind Verdrahtungselektroden gebildet. An den Verdrahtungselektroden sind ein Halbleiterbauelement und ein Filter angebracht. Eine Streifenleitungselektrode des Filters ist über ein Durchgangsloch, das in dem Filter vorgesehen ist, eine Masseelektrode des Filters, die Verdrahtungselektrode und ein in der Schaltungsplatine vorgesehnes Durchgangsloch mit der Masseelektrode der Schaltungsplatine verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten. Bei dieser Anordnung ist die Anschlußelektrode über das Filter mit einem Hochfrequenz-Signalanschluß des Halbleiterbauelements verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochfre­ quenz-Schaltungsplatineneinheit, ein Hochfrequenz-Modul, bei dem die Einheit verwendet ist, und eine elektronische Vorrichtung, bei der das Modul verwendet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebene Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die eine herkömmliche Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit darstellt. In Fig. 11 umfaßt eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1 ei­ ne Schaltungsplatine 2, ein Halbleiterbauelement 8 und ein Filter 15, das als passives Impedanzschaltungsbauelement dient. Die Schaltungsplatine 2 weist ein dielektrisches Substrat 3 auf, das aus einem dielektrischen Material, wie z. B. einem Aluminiumoxidsubstrat, gebildet ist, das eine vergleichsweise niedrige Dielektrizitätskonstante (von etwa 9 bis 10) aufweist. Eine Massenelektrode 4 und Anschluße­ lektroden 5a, 5b sind an einer ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 gebildet. An einer zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 sind Ver­ drahtungselektroden 6a, 6b, 6c, 6d gebildet. Die Verdrah­ tungselektroden 6a, 6d sind jeweils über jeweilige Durch­ gangslöcher 7a, 7b mit den Anschlußelektroden 5a, 5b ver­ bunden. Das Halbleiterbauelement 8 ist an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrates 3 angebracht, und die Verdrahtungselektroden 6a, 6b sind jeweils über Drähte (Verdrahtungsdrähte) mit Verbindungsflächen 8b, 8a verbunden, die an dem Halbleiterbauelement 8 gebildet sind. Das Filter 15 ist an der Verdrahtungselektrode 6c ange­ bracht, die an der zweiten Hauptoberfläche des dielektri­ schen Substrats 3 gebildet ist. Das Filter 15 ist aus einem dielektrischen Substrat 16 gebildet, und eine Streifenlei­ tungselektrode 17 ist an der Verdrahtungselektrode 6c ge­ bildet und mit einer Filterfunktion versehen. Die Streifen­ leitungselektrode 17 und die Verdrahtungselektrode 6d sind über einen Draht 10 miteinander verbunden.
Bei der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, sind sowohl das Halbleiter­ bauelement 8, das ein aktives Bauelement ist, als auch das Filter 15, das ein passives Bauelement ist, an der Schal­ tungsplatine 2 angebracht. Demgemäß kann die Schaltungspla­ tineneinheit 1 als eine Komponente mit einer Funktion be­ trieben werden.
Allgemein weist jedoch das Halbleiterbauelement 8, insbe­ sondere ein GaAs-Halbleiterbauelement, eine niedrige Durch­ bruchspannung auf, und eine elektrostatische Stoßspannung kann an dem Halbleiterbauelement 8 einen Schaden einer elektrostatischen Entladung bewirken. Demgemäß kann bei der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1, wenn beispiels­ weise über eine Signalleitung, die aus der Anschlußelektro­ de 5a, dem Durchgangsloch 7a, der Verdrahtungselektrode 6a und dem Draht 10 gebildet ist, eine elektrostatische Stoß­ spannung an das Halbleiterbauelement 8 angelegt wird, die Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1 beschädigt werden.
Insbesondere ist bei einem Drahtloskommunikation- Transceivermodul bzw. -Sende/Empfangs-Modul, bei dem eine solche Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit verwendet wird, eine Anschlußelektrode, die mit einer Antenne verbun­ den ist, ausgesetzt. Wenn über diese Anschlußelektrode eine Stoßspannung an die Schaltungsplatine angelegt wird, kann somit das Halbleiterbauelement beschädigt werden.
Andererseits beschädigt eine Stoßspannung, die über das Filter 15 an die Anschlußelektrode 5b angelegt wird, das Halbleiterbauelement 8 nicht, solange das Filter 15 eine Isolation zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangs-Anschluß vorsieht.
Somit müssen beispielsweise an einer Halbleiter- Fertigungsstraße, bei der das Halbleiterbauelement 8 an der Schaltungsplatine 2 angebracht wird, ausreichende Maßnahmen gegen eine elektrostatische Beschädigung ergriffen werden, unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit des Filters 15. Dies erhöht jedoch die Kosten für das Ausführen der Prozeßschritte.
Eine Art des Schutzes gegen eine elektrostatische Beschädi­ gung besteht darin, eine Stoßspannungsschutzdiode mit einem Signalanschluß eines Halbleiterbauelements zu verbinden. Durch diese Maßnahme wird das Halbleiterbauelement jedoch teuerer, und die Diode kann einen Verlust eines Hochfre­ quenzsignals bewirken.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept für eine Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit, ein Hochfrequenzmodul, eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit gemäß Anspruch 1, ein Hochfre­ quenz-Modul gemäß Anspruch 7, eine elektronische Vorrich­ tung gemäß Anspruch 8 oder 9 und ein Verfahren gemäß An­ spruch 10 gelöst.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit, die eine hohe Durchbruchspannung aufweist und damit gegen eine elektrostatische Stoßspannung geschützt ist, ein Hochfrequenz-Modul mit einer Hochfre­ quenz-Schaltungsplatineneinheit, eine elektronische Vor­ richtung mit einem Hochfrequenz-Modul und ein Verfahren zur Herstellung der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit geschaffen, die eine Schaltungsplatine mit einer Massenelektrode und einer An­ schlußelektrode umfaßt. Ein Halbleiterbauelement ist an der Schaltungsplatine angebracht und umfaßt einen Hochfrequenz- Signalanschluß zum Senden und Empfangen eines Hochfrequenz- Signals zu und von der Anschlußelektrode der Schaltungsplatine. Mindestens entweder die Anschlußelektro­ de der Schaltungsplatine oder der Hochfrequenz- Signalanschluß des Halbleiterbauelements ist mit der Masse­ elektrode der Schaltungsplatine verbunden, um einen Gleich­ strom zu leiten.
Die oben erwähnte Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit kann ferner ein passives Impedanzschaltungsbauelement um­ fassen, das an der Schaltungsplatine angebracht ist und zwischen den Hochfrequenz-Signalanschluß und die Anschluße­ lektrode geschaltet ist. Der Hochfrequenz-Signalanschluß oder die Anschlußelektrode können mit der Masseelektrode verbunden sein, um über das passive Impedanzschaltungsbau­ element einen Gleichstrom zu leiten.
Alternativ kann die oben erwähnte Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit ferner ein passives Impedanz­ schaltungsbauelement umfassen, das an der Schaltungsplatine angebracht ist und zwischen den Hochfrequenz-Signaleingang und die Anschlußelektrode geschaltet ist. Sowohl der Hoch­ frequenz-Signalanschluß als auch die Anschlußelektrode kön­ nen über das passive Impedanzschaltungsbauelement mit der Masseelektrode verbunden sein, um einen Gleichstrom zu lei­ ten.
Das passive Impedanzschaltungsbauelement kann an einem die­ lektrischen Substrat mit einer dielektrischen Konstante ge­ bildet sein, die höher ist, als die eines Materials der Schaltungsplatine oder des Halbleiterbauelements.
Das Halbleiterbauelement kann mittels eines Bumps bzw. ei­ nes Kontakthügels an der Schaltungsplatine angebracht sein.
Eine elektrostatische Schutzdiode kann für einen anderen Anschluß als den Hochfrequenz-Signalanschluß des Halblei­ terbauelements vorgesehen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hochfrequenz-Modul vorgesehen, das die oben beschriebe­ ne Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit umfaßt. Das Hoch­ frequenz-Modul kann eine Abdeckung aufweisen. Die Schal­ tungsplatine kann als eine Komponentenanbringungsplatine für andere Komponenten verwendet werden, und die Anschluße­ lektrode kann als ein externer Anschluß verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Vorrichtung mit der oben beschriebene Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit oder dem oben er­ wähnten Hochfrequenz-Modul geschaffen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit geschaffen. Das Herstellungsver­ fahren umfaßt folgende Schritte: Anbringen eines passiven Impedanzschaltungsbauelements an einer Schaltungsplatine mit einer Masseelektrode und einer Anschlußelektrode, wobei mindestens ein Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbau­ elements mit der Masseelektrode verbunden ist, um einen Gleichstrom zu leiten, wobei das Anbringen auf eine solche Weise erfolgt, daß mindestens ein Anschluß mit der Anschlu­ ßelektrode verbunden ist, und Anbringen eines Halbleiter­ bauelements mit einem Hochfrequenz-Signalanschluß an der Schaltungsplatine auf eine solche Weise, daß der Hochfre­ quenz-Signalanschluß mit dem anderen Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauelements verbunden ist.
Bei dem oben erwähnten Herstellungsverfahren können das passive Impedanzschaltungsbauelement und das Halbleiterbau­ element mittels eines Bumps bzw. eines Kontakthügels an der Schaltungsplatine angebracht werden.
Mindestens ein Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbau­ elements kann mit der Masseelektrode verbunden werden nach­ dem das Halbleiterbauelement an der Schaltungsplatine ange­ bracht ist.
Ferner kann mindestens ein Anschluß des passiven Impedanz­ schaltungsbauelements mit der Masseelektrode verbunden wer­ den bevor der Hochfrequenz-Signalanschluß mit dem anderen Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauelements verbun­ den wird.
Die Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, das Hochfre­ quenz-Modul und die elektronische Vorrichtung der vorlie­ genden Erfindung sehen eine hohe Durchbruchspannung gegen eine elektrostatische Stoßspannung vor. Somit kann die Zu­ verlässigkeit verbessert werden, und die Größe der Hochfre­ quenz-Schaltungsplatineneinheit kann reduziert werden.
Gemäß dem Herstellungsverfahren für die Hochfrequenz- Schaltungsplatine der vorliegenden Erfindung kann die Mög­ lichkeit eines Elektrostatikentladungsschadens während des Herstellens des Halbleiterbauelementes reduziert werden. Folglich kann der Herstellungsprozeß vereinfacht werden, und die Kosten der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit können reduziert werden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor­ liegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht, welche eine Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit gemäß einem Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar­ stellt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel eines an einer Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfin­ dung angebrachten Filters darstellt;
Fig. 3A ein Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfin­ dung, bei dem das in Fig. 2 gezeigte Filter an einer Schaltungsplatine angebracht ist;
Fig. 3B das Verfahren zum Herstellen der Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfin­ dung, bei dem ein Halbleiterbauelement an der mit dem Filter versehenen Schaltungsplatine ange­ bracht ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des an einer Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfin­ dung angebrachten Filters darstellt;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des an einer Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfin­ dung angebrachten Filters darstellt;
Fig. 6 eine Schnittansicht, die eine Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7 eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel des an einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebrachten Halbleiter­ bauelementes darstellt;
Fig. 8 eine Schnittansicht, die ein Hochfrequenz-Modul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 9 ein Blockdiagramm, das schematische das in Fig. 8 gezeigte Hochfrequenz-Modul darstellt;
Fig. 10 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht, die eine elektronische Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung darstellt; und
Fig. 11 eine Schnittansicht, die eine herkömmliche Hoch­ frequenz-Schaltungsplatineneinheit darstellt.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In Fig. 1 sind Ele­ mente, die mit denen aus Fig. 11 gleich oder zu denselben ähnlich sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
Bei einer in Fig. 1 gezeigten Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit 20 sind das Halbleiterbauelement 8 und ein Filter 30, das als ein passives Impedanzschal­ tungsbauelement dient, mit einer Mehrzahl von Verdrahtungs­ elektroden 6a, 6b, 6c, 6d verbunden, die an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 gebildet sind. Anders als bei der in Fig. 11 gezeigten herkömmlichen Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1 ist die über den Draht 10 mit der Verbindungsfläche 8b verbundene Verdrah­ tungselektrode 6a nicht mit einer Anschlußelektrode an der ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 ver­ bunden.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Filter 30 darstellt. In Fig. 2 umfaßt das Filter 30 ein dielektri­ sches Substrat 31, eine Masseelektrode 32, eine Streifen­ leitungselektrode 33 und ein Durchgangsloch 34. Das die­ lektrische Substrat 31 weist eine dielektrische Konstante von beispielsweise 110 auf, die höher ist als die des Mate­ rials des dielektrischen Substrats 3 (das eine dielektri­ sche Konstante von etwa 9 aufweist, wenn es ein Aluminium­ oxidsubstrat ist) oder des Materials des Halbleiterbauele­ ments 8 (das eine dielektrische Konstante von etwa 12,5 aufweist, wenn es ein GaAs-Bauelement ist). Die Masseelekt­ rode 32 ist an der ersten Hauptoberfläche des dielektri­ schen Substrats 31 gebildet. Die Streifenleitungselektrode 33 ist an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 31 gebildet. Das Durchgangsloch 34 wird verwen­ det, um die Masseelektrode 32 und die Streifenleitungs­ elektrode 33 zu verbinden. Die Streifenleitungselektrode 33 ist aus einer Leitung und einer 1/4-Wellenlänge- Stichleitung gebildet, die mit dem mittleren Abschnitt der Leitung verbunden ist. Das vordere Ende der Stichleitung ist durch das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden und somit geerdet. Somit dient die Stichleitung als eine kurze Stichleitung. Die beiden Enden der Leitung, die als ein Eingangsanschluß und ein Ausgangsanschluß die­ nen, sind über die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b und 6d der in Fig. 1 gezeigten Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit 20 verbunden.
Das wie oben aufgebaute Filter 30 dient als ein Bandpaßfil­ ter, das einer spezifischen Frequenz, die zu der Länge der kurzen Stichleitung korrespondiert, ermöglicht, durchzuge­ hen. Da das vordere Ende der kurzen Stichleitung über das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden ist, sind die Eingangs- und Ausgangs-Anschlüsse (die mit den Eingangs/Ausgangs-Drähten verbunden sind) des Filters 30 mit der Masseelektrode 32 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten.
Bei dem Filter 30 ist die Streifenleitungselektrode 33 an dem dielektrischen Substrat 31 mit einer dielektrischen Konstante, die viel höher ist als die eines Materials des dielektrischen Substrats 3 oder des Halbleiterbauelements 8, gebildet. In diesem Fall wird der Wellenlängenverkür­ zungskoeffizient, der auf die Streifenleitungselektrode 33 angewendet wird, viel höher, als wenn die Streifenleitungs­ elektrode direkt an dem dielektrischen Substrat 3 oder dem Halbleiterbauelement 8 gebildet wäre, wodurch die Größe der Leitungselektrode deutlich reduziert wird. Als Ergebnis kann das Filter 30 deutlich miniaturisiert werden.
Ein Herstellungsverfahren für die in Fig. 1 gezeigte Hoch­ frequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 wird unten mit Bezug auf die Fig. 3A und 3B beschrieben. Elemente die mit den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten gleich oder zu ihnen ähnlich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
Bei einem ersten Verfahrensschritt wird, wie es in Fig. 3A gezeigt ist, das Filter 30 an der vorbestimmten Verdrah­ tungselektrode 6c angebracht, die über das Durchgangsloch 7 mit der Masseelektrode 4 der Schaltungsplatine 2 verbunden ist, und die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse des Filters 30 sind durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b und 6d an der Schaltungsplatine 2 verbunden. In diesem Fall ist die Masseelektrode 32 des Filters 30 durch Löten oder Chipbonden unter Verwendung eines leitfähigen Materials mit der Verdrahtungselektrode 6c elektrisch verbunden und somit geerdet. Wie es oben diskutiert wurde und in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse des Filters 30 mit der Masseelektrode 32 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten. Demgemäß sind die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse des Filters 30 auch mit der Masseelektrode 4 der Schal­ tungsplatine 2 verbunden, um den Gleichstrom zu leiten. Das heißt, die Verdrahtungselektrode 6c der mit dem Filter 30 verbundenen Schaltungsplatine 2 ist über das Durchgangsloch 7 mit der Masseelektrode 4 verbunden, um einen Gleichstrom zu/von dem Filter 30 zu leiten.
Bei einem zweiten Verfahrensschritt, wird, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, das Halbleiterbauelement 8 an der Schal­ tungsplatine 2 angebracht, und die Verbindungsflächen 8a, 8b des Halbleiterbauelements 8 werden durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6a der Schaltungsplatine 2 verbunden.
Die Verbindungsflächen des Halbleiterbauelements 8 umfassen eine Verbindungsfläche 8a, die als ein Hochfrequenz- Signalanschluß zum Senden und Empfangen eines Hochfrequenz- Signales zu und von einer externen Quelle dienen, und eine Verbindungsfläche 8b, die als ein weiterer Anschluß dient, wie z. B. ein Leistungsversorgungsanschluß, durch den kein Hochfrequenz-Signal gesendet oder empfangen wird.
Die Verbindungsfläche 8a, die ein Hochfrequenz- Signalanschluß des Halbleiterbauelements 8 ist, ist an die mit dem Filter 30 verbundene Verdrahtungselektrode 6b ge­ koppelt. Wie es bei dem ersten Prozeßschritt diskutiert wurde, ist die Verdrahtungselektrode 6b über das Filter 30 mit der Masseelektrode 4 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten. Selbst wenn beispielsweise aus einem Grund eine elektrostatische Stoßspannung an die Anschlußelektrode 5 an­ gelegt wird, während das Halbleiterbauelement 8 angebracht wird, wird sie über das Filter 30 geerdet, bevor sie das Halbleiterbauelement 8 erreicht. Somit kann das Halbleiter­ bauelement 8 vor einem Schaden durch elektrostatische Ent­ ladung geschützt werden. Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlich sorgfältige Maßnahmen gegen einen elektrosta­ tischen Schaden zu ergreifen, und somit sind die Kosten der Verwaltung bzw. Bewältigung der Prozeßschritte reduziert.
Um den Waferbond-Schritt und den Drahtbond-Schritt zu in­ tegrieren, wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens das Verbinden der Eingangs/Ausgangs- Anschlüsse des Filters 30 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6d an der Schaltungsplatine 2 durch die Drähte 10 in dem ersten Verfahrensschritt nachdem das Halbleiterbauele­ ment 8 an der Schaltungsplatine 2 angebracht ist, und bevor die Verbindungsflächen 8a und 8b des Halbleiterbauelementes 8 in dem zweiten Verfahrensschritt durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6a verbunden werden, durch­ geführt. Gemäß diesem bevorzugten Verfahren ist das Filter bereits angebracht, wenn die Verbindungsflächen 8a und 8b des Halbleiterbauelementes 8 durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6a gekoppelt werden. Demgemäß werden die mit dem Filter 30 verbundenen Verdrahtungselekt­ roden 6b, 6d mit der Masseelektrode 4 verbunden, um durch das Filter 30 einen Gleichstrom zu leiten. Somit können sich Vorteile zeigen, welche ähnlich zu jenen sind, die durch Verbinden des Filters 30 mit den Verdrahtungselektro­ den 6b, 6d durch Drahtbonden vor dem Anbringen des Halblei­ terbauelementes 8 erhalten werden.
Wie es in Fig. 1 zu erkennen ist, sind bei der Hochfre­ quenz-Schaltungsplatineneinheit 20, die wie oben beschrie­ ben aufgebaut ist, sowohl die Anschlußelektrode 5 der Schaltungsplatine 2 als auch die Verbindungsfläche 8a, die ein Hochfrequenz-Signalanschluß des Halbleiterbauelements 8 ist, mit der Masseelektrode 4 verbunden, um über das Filter 30 einen Gleichstrom zu leiten. Demgemäß weist die Hochfre­ quenz-Schaltungsplatineneinheit 20 eine hohe Durchbruch­ spannung auf, und selbst wenn aus einem Grund eine elektro­ statische Stoßspannung an die Anschlußelektrode 5 angelegt wird, tritt kein Elektrostatikentladungsschaden an dem Halbleiterbauelement 8 auf. Somit ist die Zuverlässigkeit der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 verbessert.
Zusätzlich ist die Streifenleitungselektrode 33 an dem die­ lektrischen Substrat 31 gebildet, das eine höhere die­ lektrische Konstante aufweist, als die des dielektrischen Substrates 3, das die Schaltungsplatine 2 bildet. Somit kann die Größe des Filters 30 reduziert und die gesamte Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 dadurch beträcht­ lich miniaturisiert werden.
Ein weiteres Beispiel eines Filters, das als ein passives Impedanzschaltungsbauelement dient, zur Verwendung in der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Er­ findung, ist in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 sind Elemente, die mit den in Fig. 2 gezeigten gleich oder ähnlich zu ih­ nen sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
In Fig. 4 umfaßt ein Filter 35 eine lineare 1/2- Wellenlängen-Streifenleitungselektrode 36 an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 31. Der mitt­ lere Abschnitt der Streifenleitungselektrode 36 ist über das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden. Die Drähte 10 sind jeweils an Positionen zwischen der. Mitte und den Enden der Streifenleitungselektrode 36 mit der Streifenleitungselektrode 36 verbunden, wobei die Positio­ nen als Eingang- und Ausgang-Anschlüsse dienen.
Bei dem wie oben aufgebauten Filter 35 werden beide Enden der Streifenleitungselektrode 36 als 1/4-Wellenlänge- Resonatoren betrieben. Die zwei Resonatoren sind über eine Induktionskomponente des Durchgangsloches 34 miteinander verbunden, so daß sie als ein Bandpaßfilter dienen, um spe­ zifischen Frequenzen zu ermöglichen durchzugehen. Zusätz­ lich ist der mittlere Abschnitt der Streifenleitungselekt­ rode 36 über das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden. Demgemäß sind die Eingangs/Ausgangs- Anschlüsse (mit dem Eingangs/Ausgangs-Draht 10 verbundene Streifenleitungselektrode 36) mit der Masseelektrode 32 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten.
Fig. 5 stellt ein weiteres Beispiel des Filters dar, das ein passives Impedanzschaltungsbauelement ist, zur Verwen­ dung in der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vor­ liegenden Erfindung. In Fig. 5 sind Elemente, die mit den in Fig. 4 gezeigten gleich oder zu ihnen ähnlich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
Ein in Fig. 5 gezeigtes Filter 40 ist von dem in Fig. 4 ge­ zeigten Filter 35 nur darin verschieden, daß anstatt der linearen Streifenleitungselektrode 36 eine nicht-lineare oder S-förmige Streifenleitungselektrode 41 vorgesehen ist.
Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Filter 40 sind die einzelnen Abschnitte der Streifenleitungselektrode 41 mit­ einander gekoppelt, wodurch die Filtercharakteristika ver­ bessert werden, beispielsweise die unerwünschten Charakte­ ristika reduziert werden, und ferner das Filter 40 kleiner als das Filter 35 gemacht wird.
Wie bei dem in Fig. 2 gezeigten Filter 30 sind bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Filtern 35 und 40 jeweils die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse mit der Masseelektrode 32 ver­ bunden, um einen Gleichstrom zu leiten. Wenn das Filter 35 oder 40 an der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebracht wird, können demgemäß Vorteile erhalten werden, die ähnlich zu den durch das Fil­ ter 30 gezeigten sind.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die eine Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit gemäß einem weiteren Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In Fig. 6 sind Elemente, die zu den in Fig. 1 gezeigten gleich oder ähnlich sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
Bei einer in Fig. 6 gezeigten Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit 50 sind das Halbleiterbauelement 8 und das Filter 30, das ein passives Impedanzschaltungs­ bauelement ist, an den an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrates 3 gebildeten Verdrahtungselektro­ den 6a, 6b, 6c, 6d mit Kontakthügeln angebracht (Flip-Chip­ angebracht). An jedem der Anschlüsse 8a und 8b des Halblei­ terbauelementes 8 ist ein Kontakthügel 8c vorgesehen, und die Anschlüsse 8a und 8b sind durch die Kontakthügel 8c mit den Verdrahtungselektroden 6a, 6b verbunden. Auch bei dem Filter 30 sind drei Kontakthügel 30a an der Streifenlei­ tungselektrode 33 vorgesehen, und das Filter 30 ist über die Kontakthügel 30a mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6c, 6d verbunden. Bei diesem Aufbau sind die Drähte (Bonddräh­ te) 10, die bei der in Fig. 1 gezeigten Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit 20 vorgesehen sind, nicht erfor­ derlich.
Wie es oben diskutiert ist, sind bei der Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit 50 das Halbleiterbauelement 8 und das Filter 30 mittels Kontakthügeln an der Verdrahtungs­ elektrode 6 angebracht, wodurch das Drahtbond-Verfahren eliminiert ist. Dies reduziert die Möglichkeit einen Elekt­ rostatikentladungsschadens zu bewirken.
Fig. 7 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel eines Halbleiterbauelementes darstellt, das vorgesehen ist an der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Er­ findung angebracht zu werden. Bei einem in Fig. 7 gezeigten Halbleiterbauelement 60 sind verschiedene Schaltungselemen­ te (nicht gezeigt) und mit diesen Schaltungselementen ver­ bundene Verbindungsflächen 62, 63, 64 und 65 an einem Halb­ leiterchip 61 gebildet. Die Verbindungsfläche 62 dient als ein Leistungsversorgungseingangsanschluß, die Verbindungs­ fläche 63 wird als ein Masseanschluß verwendet, und die Verbindungsflächen 64 und 65 dienen als Hochfrequenz- Signalanschlüsse. Eine Elektrostatikschutzdiode 66 ist zwi­ schen den Verbindungsflächen 62 und 63 gebildet.
Durch Vorsehen der Elektrostatikschutzdiode 66 für die Ver­ bindungsflächen 62 und 63, die keine Hochfrequenz- Signalanschlüsse sind, kann die Durchbruchspannung bei ei­ ner an die Verbindungsflächen 62 und 63 des Halbleiterbau­ elementes 60 angelegten Stoßspannung erhöht werden. Da eine Elektrostatikschutzdiode für die Verbindungsflächen 64 und 65, die Hochfrequenz-Signalanschlüsse sind, nicht benötigt wird, kann außerdem ein Verlust des Hochfrequenz-Signales aufgrund einer solchen Diode vermieden werden. Gemäß der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, die das wie oben gezeigt aufgebaute Halbleiterbauelement 60 verwendet, ist es möglich, die Möglichkeit einen Elektrostatikentladungs­ schaden an dem Halbleiterbauelement 60 zu bewirken, wenn über einen anderen Pfad als einen Pfad zum Übertragen eines Hochfrequenz-Signales, eine Stoßspannung angelegt wird, zu reduzieren.
Bei den Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheiten der voran­ gehenden Ausführungsbeispiele wird als das passive Impe­ danzschaltungsbauelement ein Filter verwendet. Es kann je­ doch ein anderer Typ eines Bauelementes ohne aktive Filter­ charakteristika, wie z. B. eine Anpaßschaltung, als das passive Impedanzschaltungsbauelement verwendet werden. In diesem Fall werden ebenfalls Vorteile erhalten, die zu den bei dem Filter erhaltenen ähnlich sind.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die ein Hochfrequenz-Modul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In Fig. 8 sind Elemente, die zu den in Fig. 1 gezeigten gleich oder ähnlich sind, durch gleiche Bezugs­ zeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen. Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Drahtloskommunikation-Sende/Empfang-Modul darstellt, das ein Beispiel eines Hochfrequenz-Moduls aus Fig. 8 ist.
Bei einem in Fig. 8 gezeigten Hochfrequenz-Modul 70 ist ei­ ne Abdeckung 71 zum Abdecken des Halbleiterbauelementes 8 und des Filters 30 an der Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit 20 angeordnet. In diesem Fall dient die Anschlußelektrode 5 der Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit 20 als ein externer Anschluß. Wie es in dem Blockdiagramm aus Fig. 9 zu sehen ist, ist das Hochfrequenz-Modul 70 aus einem lokalen Oszillator L0, Hochfrequenz-Schaltern SW1 und SW2, Mischern MIX1 und MIX2, einem Leistungsverstärker PA, einem rauscharmen Verstärker LNA und dem Filter 30 gebildet. Von diesen Elementen sind der lokale Oszillator L0, die Hochfrequenz-Schalter SW1 und SW2, die Mischer MIX1 und MIX2, der Leistungsverstärker PA und der rauscharme Verstärker LNA an dem Halbleiter- Bauelement 8 gebildet.
Der lokale Oszillator L0 ist mit einem ersten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW1 verbunden, und ein zweiter und ein dritten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW1 ist mit den Mischern MIX1 bzw. MIX2 verbunden. Der Mischer MIX1 ist über den Leistungsverstärker PA mit einem zweiten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 verbunden. Ein erstes An­ schluß des Schalters SW2 ist über das Filter 30 mit einer Antenne ANT verbunden, die separat für das Hochfrequenz- Modul 70 vorgesehen ist. Ein dritter Anschluß des Hochfre­ quenz-Schalters SW2 ist über den rauscharmen Verstärker LNA mit dem Mixer MIX2 verbunden.
Im folgenden wird der Betrieb des Hochfrequenz-Modules 70 kurz diskutiert. Von einer Übertrager- bzw. Sendeschaltung (nicht gezeigt) wird ein IF-Signal in den Mixer MIX1 einge­ geben. Wenn der erste Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW1 mit dem zweiten Anschluß des Schalters SW1 verbunden ist, wird ein Trägersignal von dem lokalen Oszillator L0 in den Mischer MIX1 eingegeben. Demgemäß wird das Trägersignal mit dem in den Mixer MIX1 eingegebene IF-Signal moduliert, und das resultieren Signal wird von dem Mischer MIX1 als ein RF-Signal (RF = Radio Frequency = Hochfrequenz) ausge­ geben. Das RF-Signal wird dann in dem Leistungsverstärker PA verstärkt und in den zweiten Anschluß des Hochfrequenz- Schalters SW2 eingegeben. Der Hochfrequenz-Schalter SW2 wird in Zusammenarbeit mit dem Hochfrequenz-Schalter SW1 betrieben. Wenn insbesondere der erste Anschluß und der zweite Anschluß der Hochfrequenz-Weiche SW1 verbunden sind, sind auch der erste Anschluß und der zweite Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 verbunden. Demgemäß wird das in den zweiten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 einge­ gebene RF-Signal von dem ersten Anschluß ausgegeben. Das RF-Signal wird dann in das Filter 30 eingegeben, in dem un­ erwünschte Signalkomponenten eliminiert werden, und das re­ sultierende RF-Signal wird von der Antenne ANT als Radio­ wellen abgestrahlt.
Andererseits wird das von der Antenne ANT empfangene RF- Signal in das Filter 30 eingegeben, in dem unerwünschte Signalkomponenten eliminiert werden. Wenn dann die ersten Anschlüsse der Hochfrequenz-Schalter SW1 und SW2 mit den entsprechenden dritten Anschlüssen verbunden sind, wird das resultierende RF-Signal über den Hochfrequenz-Schalter SW2 in den rauscharmen Verstärker LNA eingegeben und verstärkt. Das RF-Signal wird dann in den Mischer MIX2 eingegeben. Über den Hochfrequenz-Schalter SW1 wird eine Trägersignal­ ausgabe des lokalen Oszillators L0 in den Mischer MIX2 ein­ gegeben. Somit werden in dem Mischer MIX2 die Trägersignal­ komponenten von dem RF-Signal entfernt, und das resultie­ rende Signal wird als ein IF-Signal in eine Empfängerschal­ tung (nicht gezeigt) eingegeben.
Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Hochfrequenz-Modul 70 kann über den mit der Antenne ANT verbundenen Anschluß eine elektrostatische Stoßspannung angelegt werden. Die Stoßspannung wird jedoch über das Filter 30 zur Masseelekt­ rode 4 der Schaltungsplatine 2 nebengeschlossen. Somit kön­ nen der lokale Oszillator L0, die Hochfrequenz-Schalter SW1 und SW2, die Mischer MIX1 und MIX2, der Leistungsverstärker PA und der rauscharme Verstärker LNA des Halbleiterbauele­ mentes 8 vor einem Elektrostatikentladungsschaden geschützt werden. Demgemäß kann das Hochfrequenz-Modul 70 selbst in einer Fertigungsstraße, in der Maßnahmen gegen Elektrosta­ tikentladungsschaden nicht ausreichend ergriffen sind, si­ cher verwendet werden.
Obwohl es in Fig. 9 nicht gezeigt ist kann eine Schutzdiode wie die in Fig. 7 gezeigte, auch in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 bis 9 und in einem beliebigen anderen Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine elektro­ nische Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung darstellt. In Fig. 10 umfaßt ein Zellu­ lartelephon 80, das ein Beispiel der elektronischen Vor­ richtung der vorliegenden Erfindung ist, ein Gehäuse 81, eine gedruckte Platine 82, die in dem Gehäuse 81 angeordnet ist, und ein Hochfrequenz-Modul 83 der vorliegenden Erfin­ dung, das an der gedruckten Platine 82 angebracht ist. Das Hochfrequenz-Modul 83 ist eine Hochfrequenz-Komponente, wie z. B. ein Verstärker, ein Oszillator oder ein Filter.
Da das Hochfrequenz-Modul 83 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist das wie oben beschrieben aufgebaute Zellulartelephon 80 vor einem Elektrostatikentladungsscha­ den geschützt. Es ist deshalb möglich, die bei dem Herstel­ lungsverfahren ergriffenen Antielektrostatikmaßnahmen zu vereinfachen, wodurch die Kosten verringert und die Zuver­ lässigkeit verbessert werden.
Das in Fig. 10 gezeigte Zellulartelephon 80 ist ein bloßes Beispiel der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung umfaßt jedwede elektronische Vor­ richtung, die ein Hochfrequenz-Modul der vorliegenden Er­ findung verwendet.

Claims (13)

1. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) mit folgenden Merkmalen:
einer Schaltungsplatine (2) mit einer Masseelektrode (4) und einer Anschlußelektrode (5); und
einem an der Schaltungsplatine (2) angebrachten Halb­ leiterbauelement (8; 60), das einen Hochfrequenz- Signalanschluß (8a; 64, 65) zum Senden und Empfangen eines Hochfrequenz-Signales zu und von der Anschluße­ lektrode (5) der Schaltungsplatine (2) umfaßt,
wobei mindestens entweder die Anschlußelektrode (5) der Schaltungsplatine (2) oder der Hochfrequenz- Signalanschluß (8a; 64, 65) des Halbleiterbauelements (8; 60) mit der Masseelektrode (4) der Schaltungspla­ tine (2) zum Leiten eines Gleichstromes verbunden ist.
2. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 1, ferner mit einem passiven Impedanzschal­ tungsbauelement (30; 35; 40), das an der Schaltungs­ platine (2) angebracht und zwischen den Hochfrequenz- Signalanschluß (8a; 64, 65) und die Anschlußelektrode (5) geschaltet ist, wobei der Hochfrequenz-Signalanschluß (8a; 64, 65) oder die Anschlußelektrode (5) zum Leiten des Gleich­ stromes über das passive Impedanzschaltungsbauelement (30; 35; 40) mit der Masseelektrode (4) verbunden ist.
3. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 1, ferner mit einem passiven Impedanzschal­ tungsbauelement (30; 35; 40), das an der Schaltungs­ platine (2) angebracht und zwischen den Hochfrequenz- Signalanschluß (8a; 64, 65) und die Anschlußelektrode (5) geschaltet ist, wobei sowohl der Hochfrequenz-Signalanschluß (8a; 64, 65) als auch die Anschlußelektrode (5) zum Leiten des Gleichstromes über das passive Impedanzschaltungsbau­ element mit der Masseelektrode (4) verbunden sind.
4. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der das passive Impedanzschal­ tungsbauelement (30; 35; 40) an einem dielektrischen Substrat (31) mit einer dielektrischen Konstante, die höher als sowohl die der Schaltungsplatine (2) als auch die des Halbleiterbauelements (8; 60) ist, gebil­ det ist.
5. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (50) gemäß ei­ nem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Halbleiterbau­ element (8) mittels eines Kontakthügels (8c) an der Schaltungsplatine (2) angebracht ist.
6. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einem von dem Hochfrequenz-Signalanschluß (64, 65) verschiedenen, zusätzlichen Anschluß (62, 63) an dem Halbleiterbau­ element (60) und einer mit dem zusätzlichen Anschluß verbundenen Elektrostatikschutzdiode (66).
7. Hochfrequenz-Modul (70) mit der Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit (20) gemäß einem der Ansprü­ che 1 bis 6, ferner mit einer zusätzlichen, an der Schaltungsplatine (2) angebrachten Komponente und ei­ ner Abdeckung (71) an der Schaltungsplatine (2), wobei die Anschlußelektrode (5) außerhalb der Abdeckung (71) angeordnet ist.
8. Elektronische Vorrichtung (80) mit dem Hochfrequenz- Modul (70) gemäß Anspruch 7.
9. Elektronische Vorrichtung (80) mit der Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit (20) gemäß einem der Ansprü­ che 1 bis 6.
10. Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit (20; 50), mit folgenden Schritten:
Anbringen eines passiven Impedanzschaltungsbauelemen­ tes (30; 35; 40) an einer Schaltungsplatine (2) mit einer Masseelektrode (4) und einer Anschlußelektrode (5), wobei mindestens ein Anschluß des passiven Impe­ danzschaltungsbauelements (30; 35; 40) zum Leiten ei­ nes Gleichstromes mit der Masseelektrode (4) verbunden ist, derart daß der mindestens eine Anschluß mit der Anschlußelektrode (5) verbunden ist; und
Anbringen eines Halbleiterbauelementes (8; 60) mit ei­ nem Hochfrequenz-Signalanschluß (8a; 64, 65) an der Schaltungsplatine (2) auf eine solche Weise, daß der Hochfrequenz-Signalanschluß (8a; 64, 65) mit dem ande­ ren Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauelemen­ tes verbunden ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz- Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 10, bei dem das passive Impedanzschaltungsbauelement (30; 35; 40) und das Halbleiterbauelement (8; 60) mittels eines Kontakthügels (8c) an der Schaltungsplatine (2) angebracht werden.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem der mindestens eine Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauele­ ments (30; 35; 40) mit der Masseelektrode (4) verbun­ den wird, nachdem das Halbleiterbauelement (8; 60) an der Schaltungsplatine (2) angebracht ist.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem der mindestens eine Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauele­ ments (30, 35, 40) mit der Masseelektrode (4) verbun­ den wird, bevor der Hochfrequenz-Signalanschluß (8a; 64, 65) mit dem anderen Anschluß des passiven Impe­ danzschaltungsbauelements (30, 35, 40) verbunden wird.
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