JP2003060523A

JP2003060523A - 無線通信モジュール

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Publication number: JP2003060523A
Application number: JP2001241481A
Authority: JP
Inventors: Masami Itakura; 正己板倉; Kunio Gosho; 邦仁男五所
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は無線通信モジュールに関し、無線通信
モジュールを構成する多層基板から放熱のためのサーマ
ルビアホールを無くし、多層基板の内層に、より多くの
インダクタ、キャパシタや接続線路を構成することで、
放熱と実装密度の向上を実現させながら、無線通信モジ
ュールの小型化を達成する。【解決手段】高周波回路の受動素子（内層インダクタ２
８、内層キャパシタ３０等）を多層基板に内蔵し、多層
基板の主基板４３への搭載面となる裏面側にキャビティ
３６を設け、このキャビティ３６内に、高周波回路の半
導体素子を構成する半導体チップ３７をフリップチップ
実装した。そして、多層基板裏面のキャビティ３６に金
属板からなる放熱板４１で蓋をして内部の半導体チップ
３７を封止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機、ＰＨ
Ｓ電話機、無線通信機能を有する携帯情報端末を含む各
種無線通信装置に利用可能な無線通信モジュールに関
し、特に、前記無線通信装置の無線通信用高周波回路の
素子（又は部品）を多層基板に実装した無線通信モジュ
ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来例について説明する。

【０００３】（用語の定義）本明細書で使用する用語の
定義は次の通りである。

【０００４】ａ：ＰＡ（Power Amplifier ）は、パワー
アンプ（電力増幅器）のことである。

【０００５】ｂ：ＶＣＯ（Voltage-Controlled Oscilla
tor ）は、電圧制御発振器のことである。

【０００６】ｃ：ＬＮＡ（Low Noise Amplifier ）は、
低雑音増幅器（ローノイズアンプ）のことである。

【０００７】ｄ：ＲＦ（Radio Frequency ）は、高周波
のことであり、「ＲＦＩＣ」は高周波回路部の集積回路
のことである。

【０００８】ｅ：無線通信装置は、携帯電話機、ＰＨＳ
電話機、無線通信機能を備えた携帯情報端末等を含む装
置のことである。

【０００９】ｆ：ＧＳＭ（The Global System For Mobi
les ）は、ヨーロッパ標準のディジタル携帯電話システ
ムの名称である。ＧＳＭでは、８チャンネルを多重化す
るＴＤＭＡ／ＴＤＤを用いている。また、ＧＳＭには、
周波数９００ＭＨ_Zを使う「ＧＳＭ９００」、周波数
１．８ＧＨ_Zを使う「ＧＳＭ１８００」、周波数１．９
ＧＨ_Zを使う「ＧＳＭ１９００」がある。

【００１０】ｇ：ＤＣＳ（Digital Cellular System ）
は、自動車、携帯電話システム等に使用される通信方式
の一種である。

【００１１】ｈ：ＬＴＣＣ（Low Temperature Cofired
Ceramics）は、低温焼成セラミックのことである。

【００１２】ｉ：ＧＮＤは接地と同じ意味である。

【００１３】ｊ：ＡＰＣ（Auto Power Control）回路
は、オートパワーコントロール回路のことである。

【００１４】ｋ：ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Int
egrated Circuit ）は、モノリシック・マイクロ波集積
回路のことであり、マイクロ波領域の信号の増幅や変復
調を行うものである。トランジスタの他、抵抗、コンデ
ンサなどの素子を一体化して１個のＩＣチップに集積し
たものである。

【００１５】ｌ：カプラ（Coupler ）は、入力信号を分
波するもの（方向性結合器）である。

【００１６】ｍ：キャビティは、多層基板の一部に形成
され、一面が開口された凹部や溝等のことである。

【００１７】ｎ：多層基板の裏面とは、無線通信モジュ
ールの主基板（マザーボード）への搭載面側のことであ
り、多層基板の表面とは、前記裏面と反対側の面のこと
であり、表面実装部品等を搭載する面である。

【００１８】ｏ：フリップチップとは、ＬＳＩチップの
パッド部に半田や金等のボールを形成し、基板上の回路
に表面を下にして（フェースダウン）半田や金等により
接続する方式のことである。

【００１９】ｐ：高周波回路の素子は、高周波回路の構
成要素となるものであり、部品と同意語として使用す
る。また、前記素子の内、インダクタ（またはコイ
ル）、キャパシタ（又はコンデンサ）、抵抗を受動素子
という。また、半導体素子は、トランジスタやダイオー
ド等の単体の素子だけでなく、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回
路装置を含む意味で使用する。

【００２０】（携帯電話機の説明）図２は従来の携帯電
話機のブロック図である。図２に示すように、携帯電話
機には、アンテナ１に接続されたディプレクサ２、アン
テナスイッチ３、ＬＰＦ４、カプラ（Coupler ：方向性
結合器）５、ＰＡ８、ＡＰＣ回路（コンパレータ７、抵
抗Ｒを含む回路）、検波回路（検波ダイオード６を含む
回路）、ＶＣＯ９、ＬＰＦ１４、ＳＡＷフィルタ１１、
ＬＮＡ１２、バンドパスフィルタ１３、ＲＦＩＣ（高周
波部の集積回路）、コンバータ１５、ＤＳＰ１６、メモ
リ１７、ＩＦ−ＳＡＷフィルタ（中間周波数帯のＳＡＷ
フィルタ）、ＬＣフィルタ、ＰＬＬ回路、ＶＣＯ等の部
品が設けてある。

【００２１】なお、この携帯電話機はＧＳＭ／ＤＣＳデ
ュアルモードを採用しており、前記部品の内、カプラ
５、ＰＡ８、ＶＣＯ９からなる部分、ＳＡＷフィルタ１
１、ＬＮＡ１２、バンドパスフィルタ１３等を含む部
分、その他関連した部分などは２重化され、デュアルモ
ードの回路構成となっている。

【００２２】また、コンバータ１５には、ＤＡＣ１８、
ＡＤＣ１９等が設けてあり、ＤＳＰ１６には、プロセッ
サ２０等が設けてある。更に、ＲＦＩＣには、ＩＦ−Ｖ
ＣＯ（中間周波数帯のＶＣＯ）、分周回路、位相検出器
等の高周波部に必要な素子（又は部品）が設けてある。

【００２３】前記メモリ１７は、ベースバンドメモリと
して使用されるものであり、ＤＳＰ１６のプロセッサ２
０が使用するプログラム（ベースバンドプログラム）
や、各種データ（ＤＡＣ１８への設定データ）等を格納
しておくものである。

【００２４】そして、以下に説明する無線通信モジュー
ル（ＭＦＥＭ：Middle Scale FrontEnd Module と呼
ぶ）の例では、前記部品の内、フロントエンド部を構成
する、高周波電力増幅用のＰＡ８、該ＰＡ８で増幅され
た信号を分波するカプラ（方向性結合器）５、カプラ５
から出力された信号の高域成分を除去するＬＰＦ４、送
受信の切替えを行うアンテナスイッチ３、ディプレクサ
２を含む素子（部品）をモジュール化したものである。

【００２５】（従来例１の説明）図３は従来例１の無線
通信モジュールを示した図である。この例は、前記「Ｍ
ＦＥＭ」と呼ぶ無線通信モジュールを断面図として示し
たものであり、多層基板に前記各素子（又は部品）や配
線パターン等が実装されている。なお、以下の説明で使
用する主基板は、無線通信モジュール等を搭載する基板
（マザーボード）のことであり、図３では図示省略して
ある。また、無線通信モジュールの主基板への搭載面側
を多層基板の裏面、その反対側の面を表面と呼ぶ。

【００２６】従来例１は、前記携帯電話機のフロントエ
ンド部を構成する素子（又は部品）の内、前記ＭＦＥＭ
として示した各素子を、多数の誘電体を積層した多層基
板に実装したものであり、特に、パッケージで保護され
た半導体素子（ＰＡ８）を多層基板の表面に実装した例
である。

【００２７】図３に示したように、多数の誘電体層２５
−１〜２５−５を積層した多層基板の表面には、パッケ
ージで保護された半導体素子として、ＭＭＩＣで構成さ
れた２個のＰＡ−ＭＭＩＣ２６（図２に示した２個のＰ
Ａ８に相当する）、Ｌ、Ｃ、Ｒ（コイル、コンデンサ、
抵抗）等の受動部品２７、ＰＩＮダイオード２９等が搭
載されている。また、前記多層基板には、内層インダク
タ２８、内層キャパシタ３０、配線パターン等が内蔵さ
れている。

【００２８】また、前記ＰＡ−ＭＭＩＣ２６は発熱が大
きいため、多層基板には多数のサーマルビアホール３１
が該多層基板を積層方向に貫通するように設けてあり、
このサーマルビアホール３１を利用してＰＡ−ＭＭＩＣ
２６で発生した熱を主基板側へ逃がすように構成されて
いる。また、多層基板の裏面側には、主基板側の電極と
接続するための裏面電極（又は底面電極）３４が必要な
箇所に設けてある。

【００２９】（従来例２の説明）図４は従来例２の無線
通信モジュールを示した図である。この例は、前記「Ｍ
ＦＥＭ」と呼ぶ無線通信モジュールを断面図として示し
たものであり、前記各素子（又は部品）が搭載されてい
る。

【００３０】従来例２は、携帯電話機のフロントエンド
部を構成する部品の内、前記ＭＦＥＭとして示した各素
子を、多数の誘電体を積層した多層基板に実装したもの
であり、特に、ＰＡ−ＭＭＩＣ２６を構成するベアチッ
プを多層基板の表面に実装した例である。

【００３１】図４に示したように、多数の誘電体層２５
−１〜２５−５を積層した多層基板の表面には、所定箇
所にパッド３２を設けると共に、ＰＡ−ＭＭＩＣ２６を
構成するベアチップ（図２の２つのＰＡ８に相当する）
を、前記パッド３２を利用して搭載している。

【００３２】この場合、例えば、多層基板の表面にパッ
ド３２を形成し、このパッド３２を利用してＰＡ−ＭＭ
ＩＣ２６のベアチップをワイヤボンディングして実装す
る。また、多層基板の表面側にキャビティ３６を形成す
ると共に、このキャビティ３６内とその周辺部にパッド
３２を形成し、前記キャビティ３６内に前記ＰＡ−ＭＭ
ＩＣ２６のベアチップを入れ、前記パッド３２を利用し
てワイヤボンディングにより実装する。

【００３３】また、多層基板の表面には、コイル、コン
デンサ、抵抗（Ｌ、Ｃ、Ｒ）等の受動部品（ディスクリ
ート部品）２７、ＰＩＮダイオード２９等を搭載し、該
多層基板の内部には、内層インダクタ２８や内層キャパ
シタ３０等を形成して内蔵する。

【００３４】また、ＰＡ−ＭＭＩＣ２６は発熱が大きい
ため、多層基板には、多数のサーマルビアホール３１が
多層基板を積層方向に貫通するように設けてあり、この
サーマルビアホール３１を利用してＰＡ−ＭＭＩＣ２６
で発生した熱を主基板側へ逃がすように構成されてい
る。また、多層基板の裏面側には、主基板側の電極と接
続するための裏面電極（又は底面電極）３４が必要な箇
所に設けてある。

【００３５】（従来例３）前記従来例２において、ＰＡ
−ＭＭＩＣ２６を多層基板の表面に実装する場合、ＰＡ
−ＭＭＩＣ２６をフリップチップ形状の半導体素子で構
成し、フリップチップでバンプ接続して実装する。な
お、他の構成は従来例２と同じである。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。

【００３７】前記従来例１、２、３に示したように、従
来の無線通信モジュールでは、半導体素子を多層基板に
実装する場合、パッケージで保護された半導体素子を多
層基板の表面に実装する場合と、ベアチップを多層基板
の表面に搭載し、多層基板表面のパッドにワイヤボンデ
ィングして実装する場合と、フリップチップでバンプ接
続することで実装する場合とが一般的であった。また、
多層基板の表面にキャビティを設け、その中に半導体の
ベアチップを収納する場合もあった。

【００３８】ところで、多層基板にＰＡ（パワーアン
プ）のような発熱の大きい半導体素子を実装する場合、
放熱を確保する為に放熱板を持った構造にパッケージさ
れる為、パッケージの大きさに応じて、一定の表面に実
装できる素子の数が制約される。また、放熱を良くする
為に、ＰＡパッケージの放熱板と同面積程度のサーマル
ビアホールを多層基板の表面から裏面まで貫通して設け
るのが一般的であり、多層基板の内層に組み込める素子
の数や配線も制約され、無線通信モジュールの小型化の
妨げとなっていた。

【００３９】また、半導体素子をパッドにワイヤボンデ
ィングして実装する場合も、ワイヤを接続するためのパ
ッドを設けるスペースが多層基板の表面に必要となり、
多層基板表面に実装できる素子数が制約され、内層もサ
ーマルビアホールで制約されてしまい、実装密度が低く
なる。更に、フリップチップ実装の場合は、熱放散がバ
ンブ部分だけからとなり、サーマルビアホールを設けて
も放熱性が悪く、高温下での動作が悪くなる場合もあ
る。

【００４０】本発明は、このような従来の課題を解決
し、無線通信モジュールを構成する多層基板から放熱の
ためのサーマルビアホールを無くし、多層基板の内層
に、より多くのインダクタ、キャパシタや接続線路を構
成することで、放熱と実装密度の向上を実現させなが
ら、無線通信モジュールの小型化を達成することを目的
とする。

【００４１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するため、無線通信用高周波回路の受動素子（インダ
クタ、キャパシタ、抵抗の内、少なくとも何れかを含
む）を多層基板（ＬＴＣＣのセラミック多層基板、又は
樹脂の多層基板）に内蔵し、該多層基板の主基板（マザ
ーボード）への搭載面となる裏面側に凹部（キャビテ
ィ）を設け、該凹部内に、高周波回路の半導体素子（パ
ワーアンプなど）を構成する半導体チップをフリップチ
ップ実装し、多層基板裏面の凹部に金属板の蓋をして、
内部の半導体チップを封止した。

【００４２】また、前記凹部を、熱伝導性を有する金属
板で構成した放熱板により蓋をして、内部の半導体チッ
プを封止した。また、放熱板と半導体チップ背面との間
を熱伝導性樹脂層（高熱伝導性樹脂層）で充填した。ま
た、放熱板（金属板）及び熱伝導性樹脂層に導電性を有
する材料を使用し、該放熱板及び熱伝導性樹脂層によ
り、前記半導体チップから主基板への接地回路を構成し
た。

【００４３】このようにすれば、半導体素子のパッケー
ジに専有される部分の面積や、ワイヤボンディングに必
要とされるパッドの面積（従来例参照）を節約すること
ができ、半導体素子の実装に必要とされる面積を少なく
することができる。すなわち、多層基板の表面や内層の
部品実装面積を有効に利用することができ、その結果、
部品実装密度の向上を実現させながら、無線通信モジュ
ールの小型化を図ることができる。

【００４４】また、前記凹部（キャビティ）にフリップ
チップ実装する半導体素子をパワーアンプにすれば、パ
ワーアンプ（半導体素子）のパッケージに専有される部
分の面積や、ワイヤボンディングに必要とされるパッド
の面積を節約することができ、パワーアンプの実装に必
要とされる面積を少なくすることができる。すなわち、
多層基板の表面や内層の部品実装面積を有効に利用する
ことができ、その結果、無線通信モジュールの小型化を
達成することができる。

【００４５】また、フリップチップ実装した半導体素子
を確実に固定し、パワーアンプで発生した熱を前記放熱
板により効率良く放熱させることで、放熱性を向上させ
ると共に安定した実装が可能になる。また、熱伝導性樹
脂層に導電性材料を使用することで、熱伝導性樹脂層及
び放熱板により半導体チップから主基板への接地回路を
構成することができる。そのため、接地回路を別途設け
る必要がなく、この点でも無線通信モジュールの小型化
が達成できる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、図２は本発明でも同
じなので、同図も参照しながら説明する。また、本発明
の実施の形態では、多層基板の裏面に設けた凹部をキャ
ビティと記す。また、前記熱伝導性樹脂層を高熱伝導性
樹脂層として説明する。

【００４７】§１：無線通信モジュールの概要 (1) ：高周波回路の受動素子を多層基板に内蔵し、該多
層基板の主基板（マザーボード）への搭載面側となる裏
面にキャビティ（凹部）を設け、前記キャビティ内に、
前記高周波回路の半導体素子を構成する半導体チップ３
７をフリップチップ実装する。そして、多層基板裏面の
キャビティに金属板の蓋をして内部の半導体チップ３７
を封止する。このようにして、多層基板表面を他の部品
実装エリアとして利用し部品実装領域を有効活用するこ
とで、無線通信モジュールの小型化を達成する。

【００４８】(2) ：高周波回路の受動素子を多層基板に
内蔵し、該多層基板の主基板（マザーボード）への搭載
面側となる裏面にキャビティ（凹部）を設け、前記キャ
ビティ内に、前記高周波回路のパワーアンプ（図２のＰ
Ａ８）を構成する半導体チップをフリップチップ実装す
る。また、多層基板裏面のキャビティを、熱伝導性を有
する金属板で構成した放熱板により蓋をして内部の半導
体チップを封止する。また、放熱板と半導体チップ背面
との間を高熱伝導性樹脂層で充填し、放熱板と半導体チ
ップを密着接続する。

【００４９】この場合、多層基板の裏面にキャビティを
形成し、該キャビティ内にパワーアンプを構成するフリ
ップチップ形状の半導体素子を実装し、金属板などの熱
導電性に優れた材質の蓋をする。この時に、この蓋とフ
リップチップ実装した半導体素子の背面との間を高熱伝
導性樹脂層で充填し、放熱板と半導体チップを密着接続
させる。そして、金属板を主基板に半田付けする。この
ようにすれば、最良の放熱が得られ、多層基板表面全て
を他の部品の実装に使用できるので、最大限の小型化と
放熱性を得ることが可能になる。

【００５０】§２：具体例の説明図１は無線通信モジュールの説明図である。以下、図１
に基づいて、無線通信モジュールの具体例を説明する。
以下に説明する無線通信モジュール（ＭＦＥＭ：Middle
Scale Front End Module と呼ぶ）の例では、図２に示
した回路の素子（部品）の内、フロントエンド部を構成
する、高周波電力増幅用の２個のＰＡ８、該ＰＡ８で増
幅された信号を分波するカプラ（方向性結合器）５、カ
プラ５から出力された信号の高域成分を除去するＬＰＦ
４、送受信の切替えを行うアンテナスイッチ３、ディプ
レクサ２を含む無線通信用高周波回路の素子（部品）を
モジュール化したものである。

【００５１】図１に示したように、無線通信モジュール
を構成する多層基板は、ＬＴＣＣからなる多数の誘電体
層２５−１〜２５−５を積層したものであり、この多層
基板（ＬＴＣＣのセラミック多層基板）に素子（部品）
等を実装した後、主基板（マザーボード）に搭載する。
この場合、無線通信モジュールを構成する多層基板は、
主基板に搭載する場合の主基板側となる面を裏面、その
反対側の面を表面と呼ぶ。

【００５２】前記多層基板は多数の誘電体層２５−１、
２５−５で構成され、この多層基板に、無線通信モジュ
ールを構成する素子（部品）等を実装する。この場合、
多層基板の表面には、表面実装部品３５を実装し、多層
基板の内部には、内層インダクタ２８、内層キャパシタ
３０、配線パターン３３等を内蔵する。

【００５３】また、多層基板（ＬＴＣＣ基板）の裏面の
一部にキャビティ３６を形成し、該キャビティ３６内に
フリップチップ形状の半導体素子（この例では、ＰＡ８
を構成する半導体チップ３７）を実装し、Ｃｕ、Ａｌ等
からなる金属板などの熱導電性に優れた材質の放熱板４
１で蓋をする。この時に、フリップチップ形状の半導体
素子３７の背面に、高熱伝導性樹脂層４０を設けて蓋と
なる放熱板４１と密着接続させる。なお、ＰＡ８が２個
ある場合は多層基板の裏面にキャビティ３６を２か所設
け、各キャビティ３６内にＰＡ８を構成する半導体チッ
プ３７をフリップチップ実装する。

【００５４】前記高熱伝導性樹脂層４０には、市販品と
して、エラストマータイプ、ゲルタイプ、オイルコンパ
ウンドタイプや、グリース状のもの（サーマルコンパウ
ンド）、ゴムシート状のもの（例えば、「サーコン」と
呼ばれる製品）等が知られており、いずれの製品も使用
可能である。具体的には次のようなものが使用可能であ
る。

【００５５】：電子部品用放熱シリコーンのエラスト
マータイプの付加反応型（加熱硬化型）のもの（１液
型、２液型、１液型ＲＴＶ）、ゲルタイプ（２液型）、
オイルコンパウンドが使用可能である。

【００５６】：半導体用シリコーンのエラストマータ
イプ（２液型）、ゲルタイプ（１液型、２液型）が使用
可能である。

【００５７】：グリース状のものとしては、サーマル
コンパウンド、シリコーングリス（例えば、株式会社
田川アルミ製の「たかちん印サーマルコンパウンドＴＳ
Ｃ−１」）が使用可能である。

【００５８】：シート状、又はチューブ型、テープ
型、ケース型等には、富士高分子工業株式会社製の「サ
ーコン」と呼ばれる製品）が使用可能である。

【００５９】そして、前記金属板からなる放熱板４１を
ＧＮＤとして使用し、主基板４３に半田付けする。この
ようにすれば、最良の放熱が得られ、多層基板（ＬＴＣ
Ｃ基板）表面全てを他の部品の実装に使用できるので、
無線通信モジュールの最大限の小型化と放熱性を得るこ
とが可能になる。

【００６０】前記ＬＴＣＣのセラミック多層基板を製造
する場合、キャビティ３６の部分に穴を開けた誘電体シ
ートを積層して製造する場合と、多数の誘電体シートを
積層して半乾燥状態とした多層基板にドリル等でキャビ
ティ３６の部分に穴を開けて製造する場合等があるが、
どの方法で製造しても良い。

【００６１】前記のようにして、多層基板の裏面側にキ
ャビティ３６を形成し、その中にフリップチップ形状の
半導体素子（この例では、ＰＡ８の半導体チップ３７）
を入れ、前記半導体素子を、半田、又は金のバンプ３８
によりキャビティ３６内に露出させた配線パターン３３
と電気的、機械的に接続する。この例では、前記半導体
素子を多層基板上の表面実装部品３５と配線パターン３
３により接続する。

【００６２】そして、前記半導体素子の背面側（バンプ
３８と反対側）には、高熱伝導性樹脂層４０を設け、そ
の上に放熱板４１を載せて該放熱板４１によりキャビテ
ィ３６に蓋をする。この場合、放熱板４１はキャビティ
３６の開口部の大きさより大きく形成しておく。

【００６３】また、キャビティ３６の周囲に存在する誘
電体層（例えば、誘電体層２５−５、又は２５−５と２
５−４等を含む所定の厚み分）を放熱板４１が入る大き
さに切り欠いておき、この切り欠きに放熱板４１を挿入
し、放熱板４１の周囲を蝋付け（耐熱性の接着剤等によ
り接着しても良い）により封止する。このようにして、
キャビティ３６内に実装した半導体素子を放熱板４１に
より蓋をして封止する。

【００６４】また、多層基板内には、内層インダクタ２
８、内層キャパシタ３０、配線パターン３３等を設定
し、多層基板の表面上には、表面実装部品３５等を搭載
する。そして、多層基板の裏面側には、裏面電極３４を
形成することで、無線通信モジュールを完成する。

【００６５】このような無線通信モジュールを、携帯電
話機等に使用する場合には、多層基板の裏面電極３４と
主基板上の該当する電極とを半田接続により接続する。
このようにして携帯電話機を使用すると、多層基板のキ
ャビティ３６内に実装した半導体素子（この例ではＰＡ
８の半導体チップ３７）から発熱があるが、この時の熱
は、高熱伝導性樹脂層４０、放熱板４１を介して主基板
４３側への放熱経路が形成されているから、十分な放熱
ができる。

【００６６】前記の例では、フリップチップ形状の半導
体素子として、ＰＡ８を構成する半導体チップ３７を多
層基板の裏面に設けたキャビティ３６内に実装し、金属
板の蓋によりキャビティ３６を封止し、この金属板をフ
リップチップ形状の半導体素子（ＰＡ８のチップ）の放
熱板４１として主基板４３に接続することにより、多層
基板表面を他の実装部品用に使える。

【００６７】また、従来のようにサーマルビアホールを
使わずにＰＡ８の放熱を確保した事で、多層基板内層で
の配線や受動部品の構成する領域も拡大できたことによ
り、より小型の無線通信モジュールを実現することが可
能になる。

【００６８】§３：その他の説明 (1) ：前記多層基板は、セラミック多層基板（ＬＴＣＣ
の多層基板）の例で説明したが、このような例に限ら
ず、樹脂の多層基板でも前記と同様に実現可能である。
この場合、樹脂の多層基板は次のようにして製造可能で
ある。

【００６９】ａ：樹脂の多層基板は、前記キャビティ３
６の部分に穴を開けた樹脂板を用意し、その樹脂板を多
数積層して製造する。

【００７０】ｂ：所定寸法の樹脂板を多数積層して多層
基板とした後、例えば、ドリルにより前記キャビティ３
６の部分に穴を開ける。

【００７１】(2) ：前記の説明では、多層基板に実装す
る回路素子は、図２に示した部品の内、フロントエンド
部を構成する、高周波電力増幅用の２個のＰＡ８、該Ｐ
Ａ８で増幅された信号を分波するカプラ５、カプラ５か
ら出力された信号の高域成分を除去するＬＰＦ４、送受
信の切替えを行うアンテナスイッチ３、ディプレクサ２
を含んでいるが、本発明はこのような例に限らず、例え
ば、前記ＰＡ８のような発熱の大きな素子を含まない他
の高周波回路素子でも実施可能である。

【００７２】この場合、キャビティ３６に実装する半導
体素子は、ＰＡ８のような発熱の大きな素子でなく、発
熱の小さな半導体素子である。そして、キャビティ３６
内に発熱の小さい素子を実装すると、前記実施の形態で
説明した放熱性の効果は少ないが、実装密度の向上を実
現させながら無線通信モジュールの小型化を達成するこ
とができる。

【００７３】(3) ：多層基板に実装する半導体素子は、
ＧａＡｓプロセス、ＳｉＧｅプロセス等の任意の製造プ
ロセスにより製造された素子で実現可能である。

【００７４】(4) ：多層基板に内蔵されている受動素子
は、インダクタ、コンデンサ、抵抗の何れかを含む素子
で実現可能である。

【００７５】(5) ：前記高熱伝導性樹脂層４０に導電性
材料（例えば、前記高熱伝導性樹脂層に銅粉を混ぜたも
の）を使用し、Ｃｕ、Ａｌ等の金属板からなる放熱板４
１を主基板４３に電気的に接続することで、高熱伝導性
樹脂層４０及び放熱板４１により半導体チップ３７から
主基板４３への接地回路（ＧＮＤ回路）を構成すること
ができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。

【００７７】(1) ：高周波回路の受動素子を多層基板に
内蔵し、該多層基板の主基板への搭載面となる裏面側に
凹部を設け、その凹部内に、高周波回路の半導体素子を
構成する半導体チップをフリップチップ実装した。

【００７８】このようにすれば、半導体素子のパッケー
ジに専有される部分の面積や、ワイヤボンディングに必
要とされるパッドの面積を節約することができ、半導体
素子の実装に必要とされる面積を少なくすることができ
る。すなわち、多層基板の表面や内層の部品実装面積を
有効に利用することができ、その結果、部品実装密度の
向上を実現させながら、無線通信モジュールの小型化を
図ることができる。

【００７９】(2) ：前記無線通信モジュールにおいて、
多層基板裏面の凹部に金属板の蓋をして、内部の半導体
チップを封止したので、フリップチップ実装した半導体
素子を確実に固定し、安定した実装が可能になる。

【００８０】(3) ：高周波回路の受動素子を多層基板に
内蔵し、該多層基板の主基板への搭載面となる裏面側に
凹部を設け、この凹部内に、高周波回路のパワーアンプ
を構成する半導体チップをフリップチップ実装した。

【００８１】このようにすれば、パワーアンプ（半導体
素子）のパッケージに専有される部分の面積や、ワイヤ
ボンディングに必要とされるパッドの面積を節約するこ
とができ、パワーアンプの実装に必要とされる面積を少
なくすることができる。すなわち、多層基板の表面や内
層の部品実装面積を有効に利用することができ、その結
果、無線通信モジュールの小型化を達成することができ
る。

【００８２】(4) ：前記無線通信モジュールにおいて、
多層基板裏面の凹部を、熱伝導性を有する金属板で構成
した放熱板により蓋をして、内部のパワーアンプを構成
する半導体チップを封止したので、フリップチップ実装
した半導体素子を確実に固定し、パワーアンプで発生し
た熱を前記放熱板により効率良く放熱させることで、放
熱性を向上させると共に安定した実装が可能になる。

【００８３】(5) ：前記無線通信モジュールにおいて、
放熱板と半導体チップ背面との間を熱伝導性樹脂層で充
填した。すなわち、パワーアンプのような発熱の大きい
半導体素子を多層基板の裏面に設けた凹部内にフリップ
チップ実装し、熱伝導性樹脂層と放熱板とにより放熱経
路を確保しており、従来のようなサーマルビアホールの
ような放熱手段を設けなくても十分な放熱性能を確保す
ることができる。

【００８４】従って、多層基板の表面を他の実装部品用
に使え、内層での配線や受動部品を構成するエリアも拡
大できるので、無線通信モジュールの小型化を達成する
だけでなく、十分な放熱性も確保できる。

【００８５】(6) ：前記無線通信モジュールにおいて、
金属板及び熱伝導性樹脂層に導電性材料を使用すること
で、放熱板及び熱伝導性樹脂層により半導体チップから
主基板への接地回路を構成することができる。そのた
め、接地回路を別途設ける必要がなく、この点でも無線
通信モジュールの小型化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における無線通信モジュー
ルの説明図である。

【図２】従来の携帯電話機のブロック図である。

【図３】従来例１の無線通信モジュールを示した図であ
る。

【図４】従来例２の無線通信モジュールを示した図であ
る。

【符号の説明】

１アンテナ２ディプレクサ３アンテナスイッチ４ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５カプラ６検波ダイオード７コンパレータ８ＰＡ（パワーアンプ）１１ＳＡＷフィルタ１２ＬＮＡ（ローノイズフィルタ）１３ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１４ＶＣＯ（電圧制御発振器）１５コンバータ１６ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）１７メモリ１８ＤＡＣ１９ＡＤＣ２０プロセッサ２５−１〜２５−４誘電体層２６半導体素子２７受動部品（受動素子）２８内層インダクタ２９ＰＩＮダイオード３０内層キャパシタ３１サーマルビアホール３２パッド３３配線パターン３４裏面電極３５表面実装部品３６キャビティ３７半導体チップ３８バンプ４０高熱伝導性樹脂層４３主基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E346 AA02 AA12 AA43 CC16 GG15 GG25 HH17 HH22 5K011 AA03 AA16 JA01 KA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線通信用高周波回路の素子を多層基板に
実装した無線通信モジュールにおいて、前記高周波回路の受動素子を多層基板に内蔵し、該多層
基板の主基板への搭載面となる裏面側に凹部を設け、前記凹部内に、前記高周波回路の半導体素子を構成する
半導体チップをフリップチップ実装したことを特徴とす
る無線通信モジュール。
【請求項２】前記多層基板裏面の凹部に金属板の蓋をし
て、内部の半導体チップを封止したことを特徴とする請
求項１記載の無線通信モジュール。
【請求項３】無線通信用高周波回路の素子を多層基板に
実装した無線通信モジュールにおいて、前記高周波回路の受動素子を多層基板に内蔵し、該多層
基板の主基板への搭載面となる裏面側に凹部を設け、前記凹部内に、前記高周波回路のパワーアンプを構成す
る半導体チップをフリップチップ実装したことを特徴と
する無線通信モジュール。
【請求項４】前記多層基板裏面の凹部を、熱伝導性を有
する金属板で構成した放熱板により蓋をして、前記内部
の半導体チップを封止したことを特徴とする請求項３記
載の無線通信モジュール。
【請求項５】前記放熱板と半導体チップ背面との間を熱
伝導性樹脂層で充填したことを特徴とする請求項４記載
の無線通信モジュール。
【請求項６】前記放熱板及び熱伝導性樹脂層に導電性を
有する材料を使用し、該放熱板及び熱伝導性樹脂層によ
り、前記半導体チップから主基板への接地回路を構成し
たことを特徴とする請求項５記載の無線通信モジュー
ル。