DE19648308A1 - Funkkommunikationsmodul - Google Patents

Funkkommunikationsmodul

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Funkkommuni­ kationsmodul mit sehr kleiner Größe und insbesondere auf ein Funkkommunikationsmodul zur Verwendung bei einem tragbaren Kommunikationsendgerät
Die Befestigungsanordnung eines herkömmlichen Funkkommuni­ kationsmoduls ist in Fig. 6 gezeigt. Ein blanker Chip 42 mit Hochfrequenzkomponenten, wie z. B. integrierten Schaltungen (ICs) ist mit einem Keramikmehrschichtsubstrat 41 verbunden und an Anschlußflächen 43 Draht-gebondet, welche auf dem Ke­ ramikmehrschichtsubstrat 41 gebildet sind.
Bei dem herkömmlichen Funkkommunikationsmodul ist jedoch, wenn das Drahtbonden durchgeführt wird, ein Raum, in dem eine Draht-gebondete Anschlußfläche 43 vorgesehen ist, auf dem Keramikmehrschichtsubstrat 41 notwendig, weshalb die Befestigungsdichte nicht erhöht werden kann. Da ferner der Wärmewiderstand des Keramikmehrschichtsubstrats 41 groß ist, bewirkt ein Anstieg der Befestigungsdichte, daß die Tempera­ tur der Vorrichtung ansteigt. Da ferner die dielektrische Konstante εr des Keramikmehrschichtsubstrats 41 hoch ist, wie z. B. εr = 8, wird die Verdrahtung 44 zu dünn, um eine Anpassung zu erreichen, was bewirkt, daß der Verdrahtungs­ verlust in der Verdrahtung 44 ansteigt. Daher werden sowohl der Leistungsverbrauch als auch das Rauschen groß.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Funkkommunikationsmodul zu schaffen, bei dem die Befesti­ gungsdichte von Chips mit Hochfrequenzkomponenten erhöht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Funkkommunikationsmodul gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Funkkommunikations­ modul, bei dem die Befestigungsdichte von Chips mit Hoch­ frequenzkomponenten, welche auf sich gebildete Höcker auf­ weisen, erhöht ist, um durch Flip-Chip-Befestigen der Kom­ ponenten auf einem Metall-basierten Dünnfilmmehrschicht­ substrat eine kleine Größe zu erreichen, wodurch der Ver­ drahtungsverlust, der Leistungsverbrauch und das Rauschen reduziert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Funk­ kommunikationsmodul vorgesehen, bei dem Chips mit Hochfre­ quenzkomponenten auf einem Metall-basierten Dünnfilmmehr­ schichtsubstrat mit einer niedrigen dielektrischen Konstante Flip-Chip-befestigt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Funkkommunikationsmodul auf einem Bandträgergehäuse be­ festigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Funkkommunikationsmodul vorgesehen, bei dem die Chips in Ausnehmungen befestigt sind, die in dem Dünnfilmmehrschicht­ substrat gebildet sind.
Wie oben beschrieben wird die Befestigungsdichte von Chips erhöht, während der Verdrahtungsverlust, der Leistungsver­ brauch und das Rauschen reduziert werden, wenn Chips mit Hochfrequenzkomponenten, welche auf sich gebildete Höcker aufweisen, auf einem Metall-basierten Dünnfilmmehrschicht­ substrat Flip-Chip-befestigt sind. Somit sind die Hochfre­ quenzcharakteristika und die Wärmedissipationscharakteri­ stika noch verbessert.
Ferner kann durch Verwendung eines Bandträgergehäuses (TCP; TCP = Tape Carrier Package) als eine Befestigungsanordnung die Induktivität auf weniger als die reduziert werden, wel­ che durch Verwendung des Drahtbondens auftritt, wodurch die Hochfrequenzcharakteristika verbessert werden können.
Wenn die Chips ferner in Ausnehmungen befestigt sind, die in einer dielektrischen Schicht eines Metall-basierten Dünn­ filmmehrschichtsubstrats gebildet sind, und wenn eine Mas­ seelektrode auf der oberen Oberfläche der elektrischen Schicht des Metall-basierten Dünnfilmmehrschichtsubstrats gebildet ist, sind die Wärmedissipationscharakteristika verbessert, wodurch Störsignale von externen Quellen und eine Strahlung von inneren Schaltungen verhindert werden können.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht des Auf­ baus eines ersten Ausführungsbeispiels eines Funk­ kommunikationsmodul gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1 ge­ zeigten Funkkommunikationsmoduls;
Fig. 3A eine perspektivische Ansicht eines Bandträgergehäu­ ses (TCP);
Fig. 3B eine perspektivische Ansicht eines Funkkommunikati­ onsmoduls eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die das Funkkommuni­ kationsmodul zeigt, daß mit dem in Fig. 1 gezeigten TCP verbunden ist;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines drit­ ten Ausführungsbeispiels eines Funkkommunikations­ moduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht des Auf­ baus eines herkömmlichen Funkkommunikationsmoduls.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nach­ folgend bezugnehmend auf die bei liegenden Zeichnungen erläu­ tert. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Funkkom­ munikationsmoduls 1 der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Funkkommunikationsmoduls.
Ein Dünnfilmmehrschichtsubstrat 2 weist eine dielektrische Schicht 2b mit einer dielektrischen Konstante εr auf, wel­ ches aus einem Polyimidharz, einem Epoxidharz oder derglei­ chen und aus einer Metallbasis 2a gebildet ist. Die Verdrah­ tung 3 ist innerhalb und auf der Oberfläche der dielektri­ schen Schicht 2b gebildet. Da die dielektrische Schicht 2b des Dünnfilmmehrschichtsubstrats 2 eine niedrige dielektri­ sche Konstante εr von 4 oder weniger aufweist, ist es mög­ lich, den Übertragungsverlust durch Erhöhen der Breite der Verdrahtung 3, die in oder auf der Oberfläche der dielektri­ schen Schicht 2b gebildet ist, auf einen größeren Wert als beim Stand der Technik zu erhöhen, wodurch es möglich ist, eine Anpassung zu erreichen.
Daher können der Verdrahtungsverlust, der Leistungsver­ brauch, Verzerrungen und Rauschen reduziert werden.
Chips 4, die aktive und passive Hochfrequenzkomponenten einer Hochfrequenzschaltung aufweisen, sind mittels Höcker 4a an den Chips 4 mit der Verdrahtung 3, die auf der Ober­ fläche der dielektrischen Schicht 2b des Dünnfilmmehr­ schichtsubstrats 2 gebildet ist, verbunden (d. h. Flip- Chip-befestigt). Die Hochfrequenzschaltung besteht bei­ spielsweise aus einem Gallium-Arsenid-Leistungsverstärkungsmodul (GaAs-PA/Mod), einem Hochfrequenz-SAW-Filter (HF-SAW) (SAW = Surface Acoustic Wave = Akustische Oberflächenwelle), einem dielektrischen Filter (DIEL FILTER), einem Spannungs­ gesteuerten Oszillator (VCO), einem rauscharmen Gallium-Ar­ senid-Verstärker/Mischer (GaAs-LNA/MIX), einem SAW-Diskriminator (SAW-DISKR), einem Silizium-Demodulator (Si-DEMOD) und einem Zwischenfrequenz-SAW-Filter (ZF-SAW).
Ein Durchgangsloch 5 erstreckt sich von der Verdrahtung 3 auf der Oberfläche des Dünnfilmmehrschichtsubstrats 2 zu der Metallbasis 2a, wobei das Durchgangsloch 5 dazu dient, um es zu ermöglichen, daß von den Chips 4 erzeugte Wärme zu der Metallbasis 2a durch die Höcker 4a und das Durchgangsloch 5 entweicht, und wobei das Durchgangsloch ferner zur Massever­ bindung vorgesehen ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf die Fig. 3A, 3B und 4 be­ schrieben. Fig. 3A zeigt ein Bandträgergehäuse (TCP) 20, während Fig. 3B das Funkkommunikationsmodul 1, das in Fig. 1 gezeigt ist, darstellt. Dieses TCP 20 weist Fingeranschlüsse 21 an Positionen auf, die den Verdrahtungsanschlüssen 3a des Funkkommunikationsmoduls 1 entsprechen. Höcker 3b sind auf den Verdrahtungsanschlüssen 3a des Funkkommunikationsmoduls 1 gebildet. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist das TCP 20 auf dem Funkkommunikationsmodul 1 befestigt, wobei die Enden der Fingeranschlüsse 21 in Kontakt mit entsprechenden Höckern 3b gebracht werden, und wobei dieselben durch thermisches Kom­ pressionsverbinden mit denselben verbunden sind. Auf diese Art und Weise ist eine Mehrzahl von Funkkommunikationsmodu­ len 1 mit dem TCP 20 verbunden. Wenn dieses Funkkommunikati­ onsmodul 1 auf einem Satzsubstrat befestigt ist, wird das TCP 20 entlang der gestrichelten Linien (Fig. 4) geschnit­ ten, wonach die Fingeranschlüsse angeschlossen werden.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Funkkommunikations­ modul 1 durch die Fingeranschlüsse 21 des TCP 20, welche eine Dicke aufweisen, die beträchtlich größer ist als die eines Bonddrahts, verbunden ist, ist die Induktivität nie­ drig, wodurch zufriedenstellende Hochfrequenzcharakteristika erreicht werden.
Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung bezugnehmend auf Fig. 5 beschrieben. In Fig. 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 30 ein Funkkommunikati­ onsmodul dieses Ausführungsbeispiels. Eine dielektrische Schicht 32, die aus Harz oder dergleichen besteht, ist auf einer Metallbasis 31 gebildet. Eine Dünnfilmmehrschichtver­ drahtung 32a ist in der dielektrischen Schicht 32 gebildet, während eine Masseelektrode 32b auf der Oberfläche der di­ elektrischen Schicht 32 gebildet ist. Diese Masseelektrode 32b ist, wie es durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, mit der Metallbasis 31 über ein Durchgangsloch, eine seit­ liche Kurzschlußelektrode oder dergleichen verbunden. Eine Ausnehmung 33 ist durch Wegschneiden eines Teils der dielek­ trischen Schicht 32 gebildet. Die untere Oberfläche der Aus­ nehmung 33 umfaßt die dielektrische Schicht 32, wobei die Dünnfilmmehrschichtverdrahtung 32a auf einem Teil der di­ elektrischen Schicht 32 auf der unteren Oberfläche der Aus­ nehmung 33 freiliegend ist. Anschließend wird der Chip 4 mit der freiliegenden Dünnfilmmehrschichtverdrahtung 32a über die Höcker 4a verbunden, wodurch der Chip 4 in der Ausneh­ mung 33 enthalten ist.
Da die Ausnehmung 33 bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Teil der dielektrischen Schicht 32 vorgesehen ist, und die Dicke eines zweiten Teils der dielektrischen Schicht 32, die der unteren Oberfläche der Ausnehmung 33 entspricht, dünner gemacht ist als die Dicke eines ersten Teils ist der Wärme­ widerstand der dielektrischen Schicht 32 verringert, wodurch es möglich ist, daß die von den Chips 4 erzeugte Wärme ein­ facher zu der Metallbasis 31 dissipiert wird. Da ferner die Masseelektrode 32b auf der oberen Oberfläche der dielektri­ schen Schicht 32 vorgesehen ist, ist es möglich, Störungssi­ gnale von externen Quellen und eine Strahlung von inneren Schaltungen zu verhindern.
Wenn Chips, die Hochfrequenzkomponenten mit auf sich gebil­ deten Höckern aufweisen, auf einem Metall-basierten Dünn­ filmmehrschichtsubstrat Flip-Chip-befestigt werden, wird die Befestigungsdichte erhöht, wodurch eine Kompaktheit erreicht werden kann. Ferner können ein Verdrahtungsverlust, ein Lei­ stungsverbrauch und das Rauschen reduziert werden.
Wenn ein TCP als Befestigungsanordnung verwendet wird, ist es möglich, die Induktivität im Vergleich zum Fall des Bon­ dens kleiner zu machen, wodurch Hochfrequenzcharakteristika verbessert werden.
Zusätzlich ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel eine Aus­ nehmung in einer dielektrischen Schicht eines Metall-basier­ ten Dünnfilmmehrschichtsubstrats vorgesehen, um einen Chip in diese Ausnehmung zu plazieren, wobei eine Masseelektrode auf der oberen Oberfläche der dielektrischen Schicht gebil­ det ist. Dies resultiert in verbesserten Wärmedissipations­ charakteristika und darin, daß Störsignale von externen Quellen und eine Abstrahlung von einer inneren Schaltung verhindert werden können.

Claims (11)

1. Funkkommunikationsmodul (1; 30) mit folgenden Merkmalen:
einem Substrat (2; 32) mit einer niedrigen dielektri­ schen Konstante und auf diesem gebildeten Leitern (3; 32a);
einer Mehrzahl von Hochfrequenzkomponentenchips (4) mit auf diesen gebildeten leitfähigen Höckern (4a), wobei die leitfähigen Höcker (4a) leitfähig mit den Leitern (3; 32a) auf dem Substrat (2; 32) verbunden sind, wo­ durch die Chips (4) auf dem Substrat (2; 32) befestigt sind.
2. Funkkommunikationsmodul (1; 30) gemäß Anspruch 1, bei dem die niedrige dielektrische Konstante vier be­ trägt oder kleiner ist.
3. Funkkommunikationsmodul (1; 30) gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat (2; 32) ein Metall-basiertes Dünn­ filmmehrschichtsubstrat (2a, 2b; 31, 32, 32a, 32b) ist.
4. Funkkommunikationsmodul (1; 30) gemäß Anspruch 3, bei dem die niedrige dielektrische Konstante vier be­ trägt oder kleiner ist.
5. Funkkommunikationsmodul (1) gemäß Anspruch 3, welches ferner ein Durchgangsloch (5) aufweist, das sich durch das Substrat (2) von den Leitern (3) zu der Me­ tallbasis (2a) zum Leiten von Wärme von den Chips (4) zu der Metallbasis (2a) und zum Dienen als Masseverbindung von den Leitern (3) zur der Metallbasis (2a) erstreckt.
6. Funkkommunikationsmodul (30) gemäß Anspruch 1, bei dem die Chips (4) die leitfähigen Höcker (4a) auf unteren Oberflächen derselben aufweisen und in Ausneh­ mungen (33), die in dem Substrat (32) gebildet sind, befestigt sind, wobei die Leiter (32a) auf entsprechen­ den unteren Oberflächen der Ausnehmungen vorhanden sind.
7. Funkkommunikationsmodul (30) gemäß Anspruch 1, welches ferner eine Masseelektrode (32b) auf einer obe­ ren Oberfläche des Substrats (32) aufweist, welche die Ausnehmungen (33), in denen die Chips (4) befestigt sind, umgibt.
8. Funkkommunikationsmodul (1; 30) gemäß Anspruch 1, bei dem die Chips (4) die leitfähigen Höcker (4a) auf unteren Oberflächen derselben aufweisen.
9. Funkkommunikationsmodul (1) gemäß Anspruch 1, bei dem das Funkkommunikationsmodul (1) auf einem Band­ trägergehäuse (20) befestigt ist.
10. Funkkommunikationsmodul (1) gemäß Anspruch 9, bei dem das Substrat (2) des Moduls (1) auf dem Bandträ­ gergehäuse (20) befestigt ist, wobei die leitfähigen Höcker (4a) auf den Chips (4) mit Fingerelektroden (21) auf dem Bandträgergehäuse (20) verbunden sind.
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