JP2004064058A

JP2004064058A - Component mounted substrate, electronic component module, manufacturing method of component mounted substrate, and communication device

Info

Publication number: JP2004064058A
Application number: JP2003159061A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ishizaki; 石崎　俊雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP4050186B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a component mounted substrate with good heat dissipation characteristics and a high manufacturing yield, and to provide its manufacturing method or the like. <P>SOLUTION: This component mounted substrate has a ceramic multilayer substrate 1 equipped with thermal via holes 18 penetrating the inside from the main face. A heat conductor, which comprises a metal body 217a and a composite material 217b that is provided to the whole or a part of the space between the metal body 217a and the ceramic multilayer substrate 1, is positioned in each thermal via hole. The composite material 217b has higher thermal conductivity than that of air and a lower coefficient of thermal expansion than that of the metal body 217a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、無線通信機の高周波部で使用され、例えば無線通信機用送信モジュールに用いられる電子部品実装基板およびそれを利用した電子部品モジュール等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信機の高周波部には、アンテナスイッチ共用器モジュールやパワーアンプモジュールが多数使用されている。以下に図面を参照しながら、上記した従来の各個別モジュールとそれらを組み合わせた無線通信機の高周波部の一例について説明する。
【０００３】
図５は従来の無線通信機におけるアンテナスイッチ共用器モジュールおよびパワーアンプモジュールの使用状態を示すブロック図である。図５において、４０６はアンテナスイッチ共用器モジュールで、４０４はパワーアンプモジュール、４０５はアイソレータモジュール、４０７は受信用フィルタである。
【０００４】
以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器モジュール、パワーアンプモジュールおよび無線通信機について、以下その動作について説明する。
【０００５】
まず、アンテナスイッチ共用器モジュールはＰＩＮダイオードやＧａＡｓなどの化合物系半導体ＩＣを用いて構成される。パワーアンプモジュールはＧａＡｓやＩｎＧａＰなどの化合物系半導体ＩＣを用いて構成される。受信用フィルタおよびアイソレータモジュールには個別部品が使われる。これらのモジュールや個別部品はプリント基板上に配置され、マイクロストリップラインなどの配線により電気的に接続される。
【０００６】
ところが、上記のような構成では、個別のモジュールや部品で構成されているので無線通信機の小型化に限界があり、また、個別構成での低コスト化は難しいという問題点を有していた。また、プリント基板上の配線により接続されるため、高周波におけるインピーダンスに乱れを生じ、所望特性が再現できずに、調整工程が必要になるという問題点を有していた。さらに、プリント基板上の配線は、余分なロスを発生させ、より多くの消費電力を必要とするなどの問題点を有していた。
【０００７】
かかる問題点を解決するために、図６（ａ）の上面図、図６（ｂ）の側部断面図に示すように、受動素子６０４を内蔵した厚膜多層基板６００上に、アンテナスイッチ６０１やパワーアンプ６０２、ＶＣＯ６０３といった個別のモジュール、半導体部品をフリップチップ実装した無線通信モジュールが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２６１６４３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した無線通信モジュールにおいては、パワーアンプ６０２のような発熱性の高い部品を放熱させることは考慮されていない。特に厚膜多層基板としてセラミック多層基板を用いた場合、この放熱の問題は無視できなくなる。
【００１０】
ここで図６（ｂ）に示すように、電気的接続を得るためのビア６０５を用いて、基板上に実装した部品から発熱を逃がすことも考えられるが、ビアの作成には、さらに以下のような課題があった。
【００１１】
ビア６０５は基板の元となるグリーンシートを貫通するように設けられたビアホールに、導電性または伝熱性を有するアルミ等の金属を充填した後、グリーンシートを焼成することにより、基板と同時に作成される。
【００１２】
このときセラミックは焼成時に収縮するのに対し、金属は焼成の加熱によって熱膨張する。したがって、ビアホールの径が小さくなるのに対して金属の径は大きくなるので、ビアホールの径が小さすぎると、膨張した金属によりビアホールに亀裂が生じ、製造時の歩留まりを悪化させることになる。
【００１３】
一方、ビアホールの径を大きく取りすぎると、焼成終了後に収縮した金属とビアホールとの間に隙間が生じ、放熱の効率が悪くなってしまう。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑み、放熱性に優れ、製造時の歩留まりが少ない電子部品実装基板およびその製造方法、さらには小型化、低コストが容易で、無調整で所望特性が再現性良く実現でき、余分なロスを抑えられることによって低消費電力を達成することができる電子部品モジュール等を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、その主面から内部を貫通するビアホールが設けられたセラミック層基板を備え、
前記ビアホール内には、金属体および前記金属体と前記セラミック層基板との間の全部または一部に設けられた緩衝材とを有する伝熱体が配置されており、
前記緩衝材は、空気よりも高い熱伝導性を有するととともに、前記金属体よりも低い熱膨張率を有する電子部品実装基板である。
【００１６】
また、第２の本発明は、その主面から内部を貫通するビアホールが設けられたセラミック層基板を備え、
前記ビアホール内には、金属体および前記金属体と前記セラミック層基板との間の全部または一部に設けられた緩衝材とを有する伝熱体が配置されており、
前記緩衝材は、空気よりも高い熱伝導性を有するととともに、前記金属体よりも高い弾性を有する電子部品実装基板である。
【００１７】
また、第３の本発明は、前記緩衝材は、少なくとも熱硬化性樹脂を含むコンポジット材である第１または第２の本発明の電子部品実装基板である。
【００１８】
また、第４の本発明は、前記セラミック層基板は同種または異種のセラミック層の積層基板である第１または第２の本発明の電子部品実装基板である。
【００１９】
また、第５の本発明は、第１から第４のいずれかの本発明の電子部品実装基板と、
前記主面上に実装された電子部品とを備え、
前記電子部品は前記伝熱体と熱伝導するように接続されている電子部品モジュールである。
【００２０】
また、第６の本発明は、前記電子部品は高周波帯で動作するものである第５の本発明の電子部品モジュールである。
【００２１】
また、第７の本発明は、前記電子部品はパワーアンプである第５または第６の本発明の電子部品モジュールである。
【００２２】
また、第８の本発明は、前記パワーアンプは化合物半導体系パワーアンプＩＣを含む第７の本発明の電子部品モジュールである。
【００２３】
また、第９の本発明は、前記主面上に実装されたアンテナ切り替えスイッチをさらに備えた第７の本発明の電子部品モジュールである。
【００２４】
また、第１０の本発明は、前記アンテナ切り替えスイッチは化合物半導体系スイッチＩＣを含む第９の本発明の電子部品モジュールである。
【００２５】
また、第１１の本発明は、前記積層基板内に設けられた積層フィルタをさらに備えた第５の本発明の電子部品モジュールである。
【００２６】
また、第１２の本発明は、基板と、
前記基板の主面上に配置された、高周波帯で動作するパワーアンプと、
前記基板の一部をその内部に含むように設けられ一体構成された基板埋め込み型積層アイソレータとを備えた電子部品モジュールである。
【００２７】
また、第１３の本発明は、前記基板埋め込み型積層アイソレータのヨークと熱的に接続された放熱板を更に備え、
前記パワーアンプは、前記放熱板を介して前記ヨークと熱伝導するように接続している第１２の本発明の電子部品モジュールである。
【００２８】
また、第１４の本発明は、前記基板埋め込み型積層アイソレータは、共通の磁気回路と、複数の電気回路とを有するマルチ帯域型アイソレータである第１３の本発明の電子部品モジュールである。
【００２９】
また、第１５の本発明は、前記基板として、第１から第４のいずれかの本発明の電子部品実装基板を用い、
前記放熱版は前記伝熱体と熱伝導するように接続されている第１３の本発明の電子部品モジュールである。
【００３０】
また、第１６の本発明は、送信手段と、
受信手段とを備え、
前記送信手段および／または前記受信手段に、第５から第１５のいずれかの本発明の電子部品モジュールを利用した通信機器である。
【００３１】
また、第１７の本発明は、所定のグリーンシートにビアホールを開孔する工程と、
前記ビアホールが開口されたグリーンシートを所定の第１温度で焼成してセラミック層基板を作成する工程と、
前記ビアホール内に、金属体を配置する工程と、
前記金属体と前記ビアホールの内壁との間の全部または一部に緩衝材を配置する工程と、
前記金属体および前記緩衝材とが前記ビアホール内に充填された前記セラミック層基板を所定の第２温度で加熱する工程とを備え、
前記緩衝材は、空気よりも高い熱伝導性を有するととともに、前記金属体よりも低い熱膨張率を有するものである、電子部品実装基板の製造方法である。
【００３２】
また、第１８の本発明は、所定のグリーンシートにビアホールを開孔する工程と、
前記ビアホールが開口されたグリーンシートを所定の第１温度で焼成してセラミック層基板を作成する工程と、
前記ビアホール内に、金属体を配置する工程と、
前記金属体と前記ビアホールの内壁との間の全部または一部に緩衝材を配置する工程と、
前記金属体および前記緩衝材とが前記ビアホール内に充填された前記セラミック層基板を所定の第２温度で加熱する工程とを備え、
前記緩衝材は、空気よりも高い熱伝導性を有するととともに、前記金属体よりも高い弾性を有するものである、電子部品実装基板の製造方法である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態の電子部品実装基板およびそれを用いた無線通信機用送信モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は本発明の実施の形態における無線通信機用送信モジュールのブロック構成の概念を示すものである。ここでは、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳのＥＤＧＥ対応の携帯電話機の事例を挙げて説明を行うが、本発明の適用はもちろんこれに限定されるものではない。
【００３５】
図１において、１は、本発明の電子部品実装基板の一例であるセラミック基板、２はＧＳＭ送信入力端子、３はＤＣＳ／ＰＣＳ送信入力端子、４はＧＳＭ受信出力端子、５はＤＣＳ受信出力端子、６はＰＣＳ受信出力端子、７はアンテナ端子、８はＧＳＭモニタ端子、９はＤＣＳ／ＰＣＳモニタ端子、１０はＥＤＧＥモード切り替え端子、１１はＧＳＭパワーアンプＩＣ、１２はＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ、１３はＳＰ５ＴＧａＡｓスイッチＩＣ、１４は基板埋め込み型積層アイソレータ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃは内蔵型積層フィルタ、１６はＧＳＭモニタ用結合コンデンサ、１７はＤＣＳ／ＰＣＳモニタ用結合コンデンサ、１８はサーマルビアホール、１９はアンテナである。
【００３６】
ここで、セラミック基板１は低温焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ）が好ましく、一層の基板でもよいし、多層基板であってもよい。さらに誘電率の異なるセラミックシートを積層する異種積層ＬＴＣＣであればなお好ましい。セラミック積層基板１の各種材料としては、例えば、低誘電率系（比誘電率２０以下）では、フォルステライト系、アルミナほう珪酸ガラス系などが、高誘電率系（比誘電率２０より大）では、Ｂｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ系、Ｂａ−Ｔｉ−Ｏ系、［Ｚｒ（Ｍｇ，Ｚｎ，Ｎｂ）］ＴｉＯ_４＋ＭｎＯ_２系、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ−Ｏ系などの材料を用いることができる。
【００３７】
また、ＧＳＭパワーアンプＩＣ１１およびＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ１２は、ＧａＡｓ−ＦＥＴ、ＩｎＧａＰ−ＨＢＴなどが好ましい。ＧａＡｓスイッチＩＣ１３はＦＥＴ構造あるいはＨＥＭＴ構造が好ましく、ここではＳＰ５Ｔ型を説明しているがその他の形式のものでもよい。例えば、ＤＰ５Ｔとダイプレクサを組み合わせて使用することなども考えられる。基板埋め込み型積層アイソレータ１４はＧＳＭとＤＣＳ／ＰＣＳのマルチ帯域において、ＧＳＭパワーアンプＩＣ１１およびＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ１２の負荷を安定化し、低歪特性を保証するアイソレータ動作を行うものである。好ましくは、複数の電気回路と共通の磁気回路とを具備するものであれば、小型、低コストにすることができる。内蔵型積層フィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは図示しないビアホールを利用して共振器を折り返す構造等にすることにより、小型化することができる。なお、共振器電極がセラミック基板１の高誘電率セラミック層内に形成されていれば、なお好ましい。
【００３８】
以上のように構成された無線通信機用送信モジュールについて、以下図１、図２及び図３を用いてその動作を説明する。
【００３９】
まず図１において、ＧＳＭ送信入力端子２あるいはＤＣＳ／ＰＣＳ送信入力端子３から入力された送信信号は、ＧＳＭパワーアンプＩＣ１１あるいはＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ１２によって規定の送信信号出力電力レベルまで増幅される。この際、ＧＳＭパワーアンプＩＣ１１あるいはＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ１２は、ＥＤＧＥモード切り替え端子１０に加わる制御信号に応じて、ＧＭＳＫ変調信号増幅用の飽和アンプとして動作するか、ＥＤＧＥ信号増幅用の線形アンプとして動作するか、バイアス点が制御され、それぞれの動作モードにおいて、効率、歪特性などが最適になるように設定される。
【００４０】
各パワーアンプＩＣの出力は基板埋め込み型積層アイソレータ１４に入力される。ＧＳＭモニタ用結合コンデンサ１６およびＤＣＳ／ＰＣＳモニタ用結合コンデンサ１７は、各パワーアンプＩＣの出力のごくわずかを取り出し、出力電力レベルをモニタするためのものである。ここでは方向性結合器を用いても良いが、本実施の形態の場合、各パワーアンプＩＣの出力が基板埋め込み型積層アイソレータ１４に接続されており、方向性が確保できるので、より構造が簡単で省面積、低コストでできる結合コンデンサを用いた。基板埋め込み型積層アイソレータ１４の出力はアンテナ切り替えスイッチ装置であるＳＰ５ＴＧａＡｓスイッチＩＣ１３に入力される。なお、ここでは、アンテナ切り替えスイッチ装置はＧａＡｓスイッチＩＣとしたが、ＰＩＮダイオードを用いたスイッチ回路や、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを用いたスイッチ回路などでも良い。
【００４１】
アンテナ切り替えスイッチ装置は送信動作時には送信信号出力をアンテナ端子へ導き、受信動作時にはアンテナ１９で受信した受信信号を受信フィルタを介して各々の受信端子に出力する。ここで、受信フィルタとしては、積層フィルタやＳＡＷフィルタやバルク弾性波フィルタなどが用いられる。アンテナ端子や受信フィルタといった部材は、セラミック積層基板１と一体に構成される（図示省略）。
【００４２】
本実施の形態における無線通信機用送信モジュールにおいては、アンテナ切り替えスイッチ装置であるＳＰ５ＴＧａＡｓスイッチＩＣ１３と、パワーアンプ装置であるＧＳＭパワーアンプＩＣ１１およびＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ１２と、セラミック積層基板１とを一体構成している。
【００４３】
本実施の形態の構成においては、パワーアンプ装置の出力がセラミック積層基板面上あるいは内層に形成された伝送線路によって、直接に、あるいは基板埋め込み型積層アイソレータを介してアンテナ切り替えスイッチ装置の出力に電気的に接続されているので、プリント基板上の伝送線路を介して接続する場合に比べて、余分な寄生成分によるインピーダンスの乱れなどが無く、またモジュールとして全体特性を保証するので特性の再現性の問題も無くなる。
【００４４】
また、短配線で小型一体化していることから、余分なロス要因が入らず、低消費電力化が実現できる。これは、携帯電話機などの無線通信機器においては、電池への負荷を軽くし、長時間動作を可能にするという大きな効果をもたらす。
【００４５】
また、セラミック積層基板を用いて一体化構成されていることから、大幅な小型化が可能となり、同時に低コスト化も可能になる。
【００４６】
ところで、図１のような構成においては、パワーアンプＩＣの放熱が問題となるが、本実施の形態は、基板埋め込み型積層アイソレータ１４およびサーマルビアホール１８を用いて放熱することにより、この問題を巧みに解決している。
【００４７】
ここで、図２を用いてさらに本実施の形態の無線通信機用送信モジュールの構造の詳細説明を行う。図２は本実施の形態の無線通信機用送信モジュールの主要部分の断面図を表す。２０１はセラミック異種積層基板、２０２は基板埋め込み型積層アイソレータ、２０３は磁石、２０４はフェライト、２０５は上部ヨーク、２０６は下部ヨーク、２０７は下面キャビティ、２０８は２０１と一体になっているセラミック異種積層基板、２０９は放熱板、２１０はパワーアンプＩＣチップ、２１１はプリント基板、２１２はボンディングワイヤー、２１３はＧａＡｓスイッチＩＣチップ、２１４は埋め込み型ストリップライン、２１５はスリット状のサーマルビアホール、２１６はスリットである。
【００４８】
図に示すように、基板埋め込み型積層アイソレータ２０２は、上部ヨーク２０５と下部ヨーク２０６とが、スリット２１６を介してセラミック異種積層基板２０１の一部を挟み込む構造を有しており、上部ヨーク２０５とセラミック異種積層基板２０１の一方の主面との間に磁石２０３を、また下部ヨーク２０６とセラミック異種積層基板２０１の他方の主面との間にフェライト２０４をそれぞれ配置することにより形成されている。
【００４９】
また、サーマルビアホール２１５内には、中心部にある金属体２１７ａと、金属体２１７ａとサーマルビアホール２１５との間に設けられ、サーマルビアホール２１５の内壁および金属体２１７ａの外壁と接する緩衝材２１７ｂが配置されている。つまりサーマルビアホール２１５には、金属体２１７ａと緩衝材２１７ｂとの二層構造を有する伝熱体が充填されていることになる。セラミック異種積層基板２０１上において、伝熱体の一端は放熱板２０９と熱伝導するよう直接接続しており、他端はセラミック異種積層基板２０１の裏面に露出している。
【００５０】
図２に示す構成において重要な点は、放熱板２０９と下部ヨーク２０６が熱伝導するよう直接接続され、放熱板２０９および上下ヨークがヒートシンカーとして動作させるとともに、さらに放熱板２０９と接続された伝熱体を介して、放熱板２０９上に配置されたパワーアンプＩＣチップ２１０が発生する熱をモジュール底面へ逃がすようにしたことである。一般に、セラミックＬＴＣＣ基板の熱伝導度はあまり良くなく、これがＰＡモジュール基板あるいは送信モジュール基板にＬＴＣＣを用いる場合の最大の課題であった。本実施の形態の構成ではこの課題を前述の構成により巧みに解決している。
【００５１】
基板埋め込み型積層アイソレータ２０２において、交叉電極はセラミック異種積層基板２０１の上面と下面キャビティ２０７の間の薄い積層セラミック層内部に形成される（図示せず）。下面キャビティ２０７内にはフェライト２０４が埋設される。また、交叉電極の端に接続されるコンデンサ電極は、上部ヨーク２０５および下部ヨーク２０６に挟まれたセラミック異種積層基板２０８のうち、フェライト板２０４と隣り合う厚みの大きい部分２０８ａの内部に形成される。なお、本実施の形態では、このような積層アイソレータ構成を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。アイソレータがセラミック基板と一体構成されていれば、それらは全部本発明の範疇に含まれると解釈される。
【００５２】
また、基板埋め込み型積層アイソレータ２０２および放熱板２０９は、セラミック異種積層基板２０１と必ずしも同時焼成されるものではない。樹脂材とセラミック材が混合されたコンポジット材料を用いて、それらはセラミック積層基板と接合されるものであって良い。この場合、スリット内や、放熱板の下面や周辺部などがコンポジット材を用いて接合されることとなる。コンポジット材は通常摂氏１５０℃位で硬化できるので、放熱板２０９とセラミック積層基板２０１の熱膨張の違いによるクラックの発生などは防ぐことが可能である。
【００５３】
また、放熱板２０９上に一部、プリント基板２１１を配置し、パワーアンプＩＣチップ２１０、ＧａＡｓスイッチＩＣチップ２１３等の各ＩＣから直接ボンディングワイヤー２１２等によりワイヤボンディングを行うことにより、不要な寄生成分が入ることを防ぐことができる。また、プリント基板上２１１の電極にワイヤボンディングができるように金メッキを施しておく。ＬＴＣＣ基板には、通常電極材料として銀が用いられるが、ワイヤボンディングをすべてプリント基板２１１上に行えば、ＬＴＣＣ全体を金メッキする必要性は無くなり、低コスト化が可能となる。
【００５４】
次に、図４の分解斜視図を用いて、本実施の形態の構造の補足説明を行う。図４は、あくまでも一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。図１および図２で説明されていなかった点は下部ヨーク２０６が通るように予め形成されたスリット２１６である。スリット２１６は下部ヨーク２０６の外周の内の一部に形成されることにより、基板埋め込み型積層アイソレータ２０２とセラミック積層基板２０１は一体構造を保っている。したがって、基板埋め込み型積層アイソレータ２０２とセラミック積層基板２０１に形成される他の回路部分は、その連続部分を通じて電気的に接続されるので、不要な寄生成分などが入る心配は無い。
【００５５】
次に、サーマルビアホール２１５および伝熱体の構成および製造工程を、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、さらに詳細に説明する。
【００５６】
まず、製造工程としては、図３（ａ）に示すように、セラミック積層基板２０１の基体となるセラミックの積層グリーンシート３０１に、サーマルビアホール２１５に対応するスリット状の貫通孔３０２をあけ、所定の第１温度として約９５０℃で焼成し、セラミック積層基板２０１を得る。焼成方法としては、３次元方向に自由に収縮させる収縮焼成であっても、平面方向に収縮させない無収縮焼成であっても良い。また、グリーンシート３０１の焼成に要する所定の第１温度は、セラミック積層基板の場合は約９５０℃であるが、これは、グリーンシート３０１と同時焼成する埋め込み型ストリップライン２１４等に用いる金属導体ペーストに対応して変わるものであって、この金属導体ペーストの融点以下であればよい。例えば材料が銅であれば約１０８５℃、銀であれば約９６２℃である。本実施の形態の場合は、銀を用いたので約９５０℃であるとした。要するに、第１温度は、本発明のセラミック層基板を得るのに必要な温度であればよい。
【００５７】
次に、図３（ｂ）に示すように、セラミック積層基板２０１の焼成後、貫通孔３０２に金属体３０３を挿入するとともに、貫通孔３０２と金属体３０３との隙間をコンポジット材３０４で充填し、所定の第２温度として約１５０℃で熱硬化させ、伝熱体をサーマルビアホール２１５内に配置する。
【００５８】
ここで金属体３０３としては、例えば、薄板状（箔状）の銀、銅、アルミニウム、鉄などの材料を用いることができる。熱伝導性から見ると、銀、銅、アルミニウムが良いが、放熱板２０９と接続する場合は磁気抵抗の小さな鉄を用いることが好ましい。また、高周波電流の電気抵抗を小さくするために、薄板の表面を銀や金でメッキすることも有効である。
【００５９】
また、本発明の緩衝材の一例であるコンポジット材３０４としては、例えば、エポキシ系樹脂よりなる熱硬化性樹脂とＡ１_３Ｏ_３、ＭｇＯなどの粉体よりなる無機質フィラーを混合したコンポジット材を用いる。これらコンポジット材の熱硬化温度は、上述のように約１５０℃である。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂以外に、フェノール系樹脂、シアネート系樹脂等も使用することができる。このときの熱硬化温度もほぼ１５０℃である。要するに、上記の第２温度は、本発明の緩衝材を得るのに必要な温度であればよい。
【００６０】
以上のような工程を経て、図３（ｃ）の、図３（ｂ）のＡ−Ａ′直線に示すように、セラミック積層基板２０１内に金属体３０３とコンポジット材３０４との二重構造となった伝熱体を形成することができる。なお、図においては基板主面上に露出した伝熱体の一部と半導体素子３０５とを、熱伝導するように直接接続した例を示したが、図２のような放熱板２０９を介して接続した構成としてもよい。
【００６１】
以上のような伝熱体を有する放熱用ビアホールによれば、セラミック層基板と金属体との熱膨張率の違いに基づく焼成時の亀裂の発生、もしくは隙間の発生を防いで歩留まりを向上させることができるとともに、セラミック積層基板と金属体を一体化構造として、放熱性に優れたビアホールを得ることができる。
【００６２】
なお、上記の実施の形態において、無線通信機用送信モジュールは、本発明の電子部品モジュールの一例であり、セラミック積層基板１，２０１は本発明の電子部品実装基板または基板の一例である。また、ＧＳＭパワーアンプＩＣ１１，ＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ１２、ＳＰ５ＴＧａＡｓスイッチＩＣは本発明のパワーアンプ、電子部品の一例である。また、サーマルビアホール１８，２１５は本発明のビアホールの一例であり、金属体３０３は本発明の金属体の、コンポジット材３０４は本発明の緩衝材のそれぞれ一例である。
【００６３】
ただし本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の電子部品はパワーアンプでなくとも、高周波帯域で動作するものでなくともよい。さらに半導体部品でなくともよい。要するに、伝熱体と熱伝導するように接続された部品であればよい。
【００６４】
また、本発明の緩衝材は、コンポジット材であるとしたが、単体の材料であってもよい。要するに、伝熱体の伝導性を高めるために、空気よりも高い熱伝導性を有し、ビアホール内に配置されるときに、セラミック層基板に亀裂を発生させないように、金属体よりも低い熱膨張率を有するか、金属体よりも高い弾性を有する材料であれば、その組成によって限定されるものではない。また、コンポジット材２１７ｂは、貫通孔３０２と金属体３０３との隙間を充填するものとして説明を行ったが、本発明の緩衝材は隙間全部に配置する必要はなく、その一部のみに配置するようにしてもよい。また、ビアホールはスリット状のサーマルビアホールであるとしたが、形状は任意でよい。
【００６５】
また、上記の実施の形態においては、基板埋め込み型積層アイソレータ１４と熱伝導するように接続されたＧＳＭパワーアンプＩＣ１１，ＤＣＳ／ＰＣＳパワーアンプＩＣ１２は、本発明のビアホールおよび伝熱体を有する電子部品実装基板上に実装されているものとして説明を行ったが、本発明の電子部品モジュールは、パワーアンプとともに、基板埋め込み型積層アイソレータが基板の一部をその内部に含むように一体構成されているものであれば、基板の構成によって限定されるものではなく、例えば従来の、本発明のビアホールおよび伝熱体を有さないセラミック積層基板を用いて実現してもよい。
【００６６】
また、本発明の電子部品モジュールは、図５に示した無線通信機の送信側、受信側のいずれにおいて用いてもよく、この電子部品モジュールを利用した無線通信機も本発明に含まれる。また、通信機以外の電子機器に用いてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、放熱性に優れ、製造時の歩留まりが高い電子部品実装基板およびその製造方法、さらには小型化、低コストが容易で、無調整で所望特性が再現性良く実現でき、余分なロスを抑えられることによって低消費電力を達成することができる。
【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機用送信モジュールのブロック構成の概念を示す図
【図２】本発明の実施の形態における無線通信機用送信モジュールの動作を説明するための断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態における伝熱体の製造工程を示す図
（ｂ）本発明の実施の形態における伝熱体の製造工程を示す図
（ｃ）本発明の実施の形態における伝熱体の製造工程を示す図
【図４】本発明の実施の形態における無線通信機用送信モジュールの概念を示す分解斜視図
【図５】従来の無線通信機における高周波部のブロック図
【図６】（ａ）従来の無線通信モジュールの平面図
（ｂ）従来の無線通信モジュールの側部断面図
【符号の説明】
１　セラミック積層基板
１１，１２　パワーアンプ装置
１３　アンテナ切り替えスイッチ装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting board mainly used in a high frequency section of a wireless communication device and used for a transmission module for a wireless communication device, an electronic component module using the same, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a large number of antenna switch duplexer modules and power amplifier modules have been used in high-frequency sections of wireless communication devices. Hereinafter, an example of the above-described conventional individual modules and a high-frequency unit of a wireless communication device that combines them will be described with reference to the drawings.
[0003]
FIG. 5 is a block diagram showing a use state of an antenna switch duplexer module and a power amplifier module in a conventional wireless communication device. In FIG. 5, reference numeral 406 denotes an antenna switch duplexer module, 404 denotes a power amplifier module, 405 denotes an isolator module, and 407 denotes a reception filter.
[0004]
The operations of the antenna switch duplexer module, the power amplifier module, and the wireless communication device configured as described above will be described below.
[0005]
First, the antenna switch duplexer module is configured using a compound semiconductor IC such as a PIN diode or GaAs. The power amplifier module is configured using a compound semiconductor IC such as GaAs or InGaP. Individual components are used for the receiving filter and the isolator module. These modules and individual components are arranged on a printed circuit board and are electrically connected by wiring such as a microstrip line.
[0006]
However, in the above-described configuration, there is a problem that miniaturization of the wireless communication device is limited because it is configured by individual modules and components, and it is difficult to reduce the cost of the individual configuration. . In addition, since the connection is made by wiring on the printed circuit board, the impedance at high frequencies is disturbed, and the desired characteristics cannot be reproduced. Further, the wiring on the printed board has a problem that extra loss is generated and more power is required.
[0007]
To solve such a problem, as shown in a top view of FIG. 6A and a side sectional view of FIG. 6B, an antenna switch 601 is mounted on a thick-film multilayer substrate 600 having a built-in passive element 604. A wireless communication module in which individual modules such as a power amplifier, a power amplifier 602, and a VCO 603, and a semiconductor component are flip-chip mounted has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-261634
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described wireless communication module, no consideration is given to radiating heat from components having a high heat generation, such as the power amplifier 602. In particular, when a ceramic multilayer substrate is used as the thick-film multilayer substrate, this heat dissipation problem cannot be ignored.
[0010]
Here, as shown in FIG. 6B, it is conceivable that heat is released from the components mounted on the substrate by using a via 605 for obtaining an electrical connection. There was such a problem.
[0011]
The via 605 is formed at the same time as the substrate by filling a via hole provided to penetrate the base green sheet of the substrate with a metal such as aluminum having conductivity or heat conductivity, and then firing the green sheet. You.
[0012]
At this time, the ceramic contracts during firing, whereas the metal thermally expands due to heating during firing. Therefore, the diameter of the metal becomes larger while the diameter of the via hole becomes smaller. If the diameter of the via hole is too small, cracks are generated in the via hole due to the expanded metal, and the production yield is deteriorated.
[0013]
On the other hand, if the diameter of the via hole is too large, a gap is formed between the metal shrunk after the completion of the firing and the via hole, and the heat radiation efficiency is reduced.
[0014]
In view of the above problems, the present invention provides an electronic component mounting board having excellent heat dissipation and low production yield, and a method of manufacturing the same. It is an object of the present invention to provide an electronic component module or the like that can achieve low power consumption by suppressing excess loss.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a ceramic layer substrate provided with a via hole penetrating from the main surface to the inside,
In the via hole, a heat transfer body having a metal body and a cushioning material provided on all or a part of the metal body and the ceramic layer substrate is arranged,
The cushioning material is an electronic component mounting board having a higher thermal conductivity than air and a lower coefficient of thermal expansion than the metal body.
[0016]
Further, the second invention includes a ceramic layer substrate provided with a via hole penetrating the inside from the main surface,
In the via hole, a heat transfer body having a metal body and a cushioning material provided on all or a part of the metal body and the ceramic layer substrate is arranged,
The cushioning member is an electronic component mounting board having higher thermal conductivity than air and higher elasticity than the metal body.
[0017]
A third aspect of the present invention is the electronic component mounting board according to the first or second aspect of the present invention, wherein the cushioning material is a composite material containing at least a thermosetting resin.
[0018]
Further, the fourth invention is the electronic component mounting board according to the first or second invention, wherein the ceramic layer substrate is a laminated substrate of the same or different ceramic layers.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the electronic component mounting board according to any one of the first to fourth aspects,
Electronic components mounted on the main surface,
The electronic component is an electronic component module that is connected to the heat conductor so as to conduct heat.
[0020]
A sixth invention is the electronic component module according to the fifth invention, wherein the electronic component operates in a high frequency band.
[0021]
A seventh aspect of the present invention is the electronic component module according to the fifth or sixth aspect, wherein the electronic component is a power amplifier.
[0022]
An eighth aspect of the present invention is the electronic component module according to the seventh aspect of the present invention, wherein the power amplifier includes a compound semiconductor power amplifier IC.
[0023]
A ninth aspect of the present invention is the electronic component module according to the seventh aspect of the present invention, further comprising an antenna switch mounted on the main surface.
[0024]
A tenth aspect of the present invention is the electronic component module according to the ninth aspect of the present invention, wherein the antenna switch includes a compound semiconductor switch IC.
[0025]
An eleventh invention is the electronic component module according to the fifth invention, further comprising a multilayer filter provided in the multilayer substrate.
[0026]
A twelfth aspect of the present invention includes a substrate,
A power amplifier that is arranged on the main surface of the substrate and operates in a high frequency band,
An electronic component module comprising: a substrate-embedded laminated isolator provided so as to include a part of the substrate therein and integrally formed.
[0027]
Further, a thirteenth aspect of the present invention further comprises a heat sink thermally connected to the yoke of the substrate-embedded laminated isolator,
The power amplifier is a twelfth electronic component module according to the present invention, which is connected to the yoke via the heat sink so as to conduct heat.
[0028]
A fourteenth aspect of the present invention is the electronic component module according to the thirteenth aspect of the present invention, wherein said substrate-embedded laminated isolator is a multi-band isolator having a common magnetic circuit and a plurality of electric circuits.
[0029]
Further, a fifteenth invention uses the electronic component mounting board according to any one of the first to fourth inventions as the substrate,
The radiator plate is an electronic component module according to a thirteenth aspect of the present invention, wherein the radiator plate is connected to the heat conductor so as to conduct heat.
[0030]
Also, a sixteenth aspect of the present invention provides a transmitting device,
And receiving means,
A communication device using the electronic component module according to any one of the fifth to fifteenth aspects of the present invention as the transmission unit and / or the reception unit.
[0031]
Also, a seventeenth aspect of the present invention provides a step of forming a via hole in a predetermined green sheet,
Baking the green sheet having the via hole opened at a predetermined first temperature to form a ceramic layer substrate;
Arranging a metal body in the via hole;
A step of arranging a cushioning material on all or a part between the metal body and the inner wall of the via hole,
Heating the ceramic layer substrate filled with the metal body and the buffer material in the via hole at a predetermined second temperature,
The method for manufacturing an electronic component mounting board, wherein the buffer has a higher thermal conductivity than air and a lower coefficient of thermal expansion than the metal body.
[0032]
The eighteenth aspect of the present invention includes a step of forming a via hole in a predetermined green sheet,
Baking the green sheet having the via hole opened at a predetermined first temperature to form a ceramic layer substrate;
Arranging a metal body in the via hole;
A step of arranging a cushioning material on all or a part between the metal body and the inner wall of the via hole,
Heating the ceramic layer substrate filled with the metal body and the buffer material in the via hole at a predetermined second temperature,
The method for manufacturing an electronic component mounting board, wherein the buffer material has a higher thermal conductivity than air and a higher elasticity than the metal body.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an electronic component mounting board according to an embodiment of the present invention and a transmission module for a wireless communication device using the same will be described with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1 shows the concept of a block configuration of a transmission module for a wireless communication device according to an embodiment of the present invention. Here, an example of a mobile phone compatible with EDGE of GSM / DCS / PCS will be described, but the application of the present invention is not limited to this.
[0035]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a ceramic substrate as an example of an electronic component mounting board of the present invention, 2 denotes a GSM transmission input terminal, 3 denotes a DCS / PCS transmission input terminal, 4 denotes a GSM reception output terminal, and 5 denotes a DCS reception output terminal. , 6 a PCS reception output terminal, 7 an antenna terminal, 8 a GSM monitor terminal, 9 a DCS / PCS monitor terminal, 10 an EDGE mode switching terminal, 11 a GSM power amplifier IC, 12 a DCS / PCS power amplifier IC, 13 is an SP5TGaAs switch IC, 14 is a substrate embedded type multilayer isolator, 15a, 15b, and 15c are built-in type multilayer filters, 16 is a GSM monitor coupling capacitor, 17 is a DCS / PCS monitor coupling capacitor, 18 is a thermal via hole, and 19 is a thermal via hole. Antenna.
[0036]
Here, the ceramic substrate 1 is preferably a low-temperature fired ceramic substrate (LTCC), and may be a single-layer substrate or a multilayer substrate. Further, it is more preferable to use different kinds of laminated LTCC in which ceramic sheets having different dielectric constants are laminated. Various materials for the ceramic laminated substrate 1 include, for example, forsterite and alumina borosilicate glass in a low dielectric constant system (relative dielectric constant of 20 or less), and in a high dielectric constant system (relative dielectric constant of 20 or more). , Bi-Ca-Nb-O-based, Ba-Ti-O-based, [Zr (Mg, Zn, Nb)] TiO ₄ + MnO ₂ Or a material such as Ba-Nd-Ti-O.
[0037]
Further, the GSM power amplifier IC 11 and the DCS / PCS power amplifier IC 12 are preferably GaAs-FET, InGaP-HBT, or the like. The GaAs switch IC 13 preferably has an FET structure or a HEMT structure. Although the SP5T type is described here, other types may be used. For example, a combination of DP5T and a diplexer may be used. The embedded-substrate laminated isolator 14 performs an isolator operation that stabilizes the loads on the GSM power amplifier IC 11 and the DCS / PCS power amplifier IC 12 and guarantees low distortion characteristics in a multi-band of GSM and DCS / PCS. Preferably, as long as it has a plurality of electric circuits and a common magnetic circuit, the size and cost can be reduced. The built-in multilayer filters 15a, 15b, and 15c can be miniaturized by using a via hole (not shown) to fold the resonator. It is more preferable that the resonator electrode is formed in the high dielectric constant ceramic layer of the ceramic substrate 1.
[0038]
The operation of the transmission module for a wireless communication device configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
[0039]
First, in FIG. 1, a transmission signal input from the GSM transmission input terminal 2 or the DCS / PCS transmission input terminal 3 is amplified by the GSM power amplifier IC 11 or the DCS / PCS power amplifier IC 12 to a specified transmission signal output power level. At this time, the GSM power amplifier IC 11 or the DCS / PCS power amplifier IC 12 operates as a saturation amplifier for amplifying the GMSK modulation signal or as a linear amplifier for amplifying the EDGE signal according to the control signal applied to the EDGE mode switching terminal 10. The operation or the bias point is controlled, and in each operation mode, the efficiency, the distortion characteristic, and the like are set to be optimal.
[0040]
The output of each power amplifier IC is input to the substrate embedded type multilayer isolator 14. The GSM monitoring coupling capacitor 16 and the DCS / PCS monitoring coupling capacitor 17 take out very little output of each power amplifier IC and monitor the output power level. Here, a directional coupler may be used. However, in the case of the present embodiment, the output of each power amplifier IC is connected to the buried-type laminated isolator 14 and the directionality can be ensured, so that the structure is simpler. Therefore, a coupling capacitor that can be formed in a small area at low cost was used. The output of the substrate embedded type laminated isolator 14 is input to an SP5TGaAs switch IC 13 which is an antenna changeover switch device. Here, the GaAs switch IC is used as the antenna switching switch device, but a switch circuit using a PIN diode or a switch circuit using an RF-MEMS switch may be used.
[0041]
The antenna switching device guides a transmission signal output to an antenna terminal during a transmission operation, and outputs a reception signal received by the antenna 19 to each reception terminal via a reception filter during a reception operation. Here, a laminated filter, a SAW filter, a bulk acoustic wave filter, or the like is used as the reception filter. Members such as an antenna terminal and a receiving filter are integrally formed with the ceramic laminated substrate 1 (not shown).
[0042]
In the transmission module for a wireless communication device according to the present embodiment, the SP5TGaAs switch IC 13 as an antenna switch device, the GSM power amplifier IC 11 and DCS / PCS power amplifier IC 12 as power amplifier devices, and the ceramic laminated substrate 1 are integrated. Make up.
[0043]
In the configuration of the present embodiment, the output of the power amplifier device is electrically connected to the output of the antenna changeover switch device directly by the transmission line formed on the surface of the ceramic laminated substrate or in the inner layer, or through the laminated isolator embedded in the substrate. Since the connection is made as a whole, there is no impedance disturbance due to extra parasitic components compared to the connection through the transmission line on the printed circuit board. The problem goes away.
[0044]
Further, since the wiring is small and integrated with short wiring, no extra loss factor is introduced, and low power consumption can be realized. This has a great effect of reducing the load on the battery and enabling long-time operation in a wireless communication device such as a mobile phone.
[0045]
Further, since the integrated structure is formed by using the ceramic laminated substrate, the size can be significantly reduced, and the cost can be reduced at the same time.
[0046]
By the way, in the configuration as shown in FIG. 1, the heat radiation of the power amplifier IC becomes a problem. In the present embodiment, the heat is radiated by using the buried-substrate laminated isolator 14 and the thermal via hole 18, thereby solving this problem. Has been resolved.
[0047]
Here, the structure of the transmission module for a wireless communication device according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view of a main part of the transmission module for a wireless communication device according to the present embodiment. 201 is a ceramic heterogeneous laminated substrate, 202 is a substrate embedded type laminated isolator, 203 is a magnet, 204 is a ferrite, 205 is an upper yoke, 206 is a lower yoke, 207 is a lower cavity, and 208 is a ceramic heterogeneous lamination integrated with 201. A substrate, 209 is a heat sink, 210 is a power amplifier IC chip, 211 is a printed circuit board, 212 is a bonding wire, 213 is a GaAs switch IC chip, 214 is a buried strip line, 215 is a slit-shaped thermal via hole, and 216 is a slit. is there.
[0048]
As shown in the figure, the substrate embedded multilayer isolator 202 has a structure in which an upper yoke 205 and a lower yoke 206 sandwich a part of the ceramic heterogeneous multilayer substrate 201 via a slit 216. It is formed by disposing a magnet 203 between one main surface of the ceramic heterogeneous laminated substrate 201 and a ferrite 204 between the lower yoke 206 and the other main surface of the ceramic heterogeneous laminated substrate 201.
[0049]
In the thermal via hole 215, a metal member 217a at the center and a buffer member 217b provided between the metal member 217a and the thermal via hole 215 and in contact with the inner wall of the thermal via hole 215 and the outer wall of the metal member 217a are arranged. Have been. That is, the thermal via hole 215 is filled with a heat transfer body having a two-layer structure of the metal body 217a and the buffer material 217b. On ceramic heterogeneous laminated substrate 201, one end of the heat transfer body is directly connected to heat radiating plate 209 so as to conduct heat, and the other end is exposed on the back surface of ceramic heterogeneous laminated substrate 201.
[0050]
An important point in the configuration shown in FIG. 2 is that the heat radiating plate 209 and the lower yoke 206 are directly connected so as to conduct heat, the heat radiating plate 209 and the upper and lower yokes operate as a heat sinker, and furthermore, the heat radiating plate 209 and the lower yoke 206 are connected. This is because the heat generated by the power amplifier IC chip 210 disposed on the heat sink 209 is released to the bottom of the module via the heat body. Generally, the thermal conductivity of a ceramic LTCC substrate is not so good, which is the biggest problem when using LTCC for a PA module substrate or a transmission module substrate. In the configuration of the present embodiment, this problem is skillfully solved by the configuration described above.
[0051]
In the substrate embedded type multilayer isolator 202, the crossing electrodes are formed inside the thin multilayer ceramic layer between the upper surface of the ceramic heterogeneous multilayer substrate 201 and the lower surface cavity 207 (not shown). Ferrite 204 is embedded in lower surface cavity 207. Further, the capacitor electrode connected to the end of the cross electrode is formed inside a thick portion 208a adjacent to the ferrite plate 204 in the ceramic heterogeneous laminated substrate 208 sandwiched between the upper yoke 205 and the lower yoke 206. . In the present embodiment, such a laminated isolator configuration has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. If the isolator is integrally formed with the ceramic substrate, they are all considered to be included in the scope of the present invention.
[0052]
Further, the embedded-substrate laminated isolator 202 and the heat sink 209 are not necessarily fired simultaneously with the ceramic heterogeneous laminated substrate 201. Using a composite material in which a resin material and a ceramic material are mixed, they may be bonded to the ceramic laminated substrate. In this case, the inside of the slit, the lower surface of the heat sink, the peripheral portion, and the like are joined using the composite material. Since the composite material can be normally cured at about 150 ° C., it is possible to prevent the occurrence of cracks and the like due to the difference in thermal expansion between the heat sink 209 and the ceramic laminated substrate 201.
[0053]
In addition, by disposing a printed circuit board 211 partially on the heat sink 209 and performing wire bonding directly from each IC such as the power amplifier IC chip 210 and the GaAs switch IC chip 213 with the bonding wire 212 or the like, unnecessary parasitic components can be obtained. Can be prevented from entering. Also, gold plating is applied to electrodes on the printed circuit board 211 so that wire bonding can be performed. Silver is generally used as an electrode material for the LTCC substrate. However, if all the wire bonding is performed on the printed circuit board 211, the necessity of gold plating the entire LTCC is eliminated, and the cost can be reduced.
[0054]
Next, a supplementary description of the structure of the present embodiment will be given using an exploded perspective view of FIG. FIG. 4 is merely an example, and the present invention is not limited to this. What is not described in FIGS. 1 and 2 is a slit 216 formed in advance so that the lower yoke 206 passes. Since the slit 216 is formed in a part of the outer periphery of the lower yoke 206, the substrate-embedded laminated isolator 202 and the ceramic laminated substrate 201 maintain an integrated structure. Therefore, the other circuit parts formed on the embedded-substrate type laminated isolator 202 and the ceramic laminated substrate 201 are electrically connected through the continuous part, so that there is no fear that an unnecessary parasitic component or the like enters.
[0055]
Next, the configuration and manufacturing process of the thermal via hole 215 and the heat conductor will be described in more detail with reference to FIGS.
[0056]
First, as a manufacturing process, as shown in FIG. 3A, a slit-shaped through hole 302 corresponding to the thermal via hole 215 is formed in a ceramic laminated green sheet 301 serving as a base of the ceramic laminated substrate 201, and a predetermined hole is formed. It is fired at about 950 ° C. as the first temperature to obtain the ceramic laminated substrate 201. The firing method may be shrink firing in which the resin shrinks freely in the three-dimensional direction, or non-shrink firing in which the shrink is not shrunk in the planar direction. The predetermined first temperature required for firing the green sheet 301 is about 950 ° C. in the case of a ceramic laminated substrate. It is sufficient if the temperature is lower than the melting point of the metal conductor paste. For example, when the material is copper, the temperature is about 1085 ° C., and when the material is silver, the temperature is about 962 ° C. In the case of this embodiment, the temperature was set to about 950 ° C. because silver was used. In short, the first temperature may be any temperature required to obtain the ceramic layer substrate of the present invention.
[0057]
Next, as shown in FIG. 3B, after firing the ceramic laminated substrate 201, a metal body 303 is inserted into the through hole 302, and a gap between the through hole 302 and the metal body 303 is filled with a composite material 304. Then, thermosetting is performed at a predetermined second temperature of about 150 ° C., and the heat transfer member is disposed in the thermal via hole 215.
[0058]
Here, as the metal body 303, for example, a thin plate (foil) material such as silver, copper, aluminum, or iron can be used. From the viewpoint of thermal conductivity, silver, copper, and aluminum are preferable, but when connected to the heat sink 209, iron having a small magnetic resistance is preferably used. It is also effective to plate the surface of the thin plate with silver or gold in order to reduce the electric resistance of the high-frequency current.
[0059]
Further, as the composite material 304 which is an example of the cushioning material of the present invention, for example, a thermosetting resin made of an epoxy resin and A1 ₃ O ₃ And a composite material mixed with an inorganic filler made of a powder such as MgO. The thermosetting temperature of these composite materials is about 150 ° C. as described above. In addition to the epoxy resin, a phenol resin, a cyanate resin, or the like can be used as the thermosetting resin. The thermosetting temperature at this time is also approximately 150 ° C. In short, the second temperature may be any temperature required to obtain the cushioning material of the present invention.
[0060]
Through the steps described above, the double structure of the metal body 303 and the composite material 304 is formed in the ceramic laminated substrate 201 as shown by the line AA ′ in FIG. A heat transfer element can be formed. Although the figure shows an example in which a part of the heat transfer body exposed on the main surface of the substrate and the semiconductor element 305 are directly connected so as to conduct heat, the semiconductor element 305 is directly connected to the semiconductor element 305 through a heat sink 209 as shown in FIG. It may be configured to be connected.
[0061]
According to the heat dissipation via hole having the above-described heat transfer body, it is possible to improve the yield by preventing the occurrence of cracks or the generation of gaps during firing based on the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic layer substrate and the metal body. In addition, a via hole having excellent heat dissipation can be obtained by integrating the ceramic laminated substrate and the metal body.
[0062]
In the above embodiment, the transmission module for a wireless communication device is an example of the electronic component module of the present invention, and the ceramic laminated substrates 1 and 201 are examples of the electronic component mounting board or the substrate of the present invention. The GSM power amplifier IC11, DCS / PCS power amplifier IC12, and SP5TGaAs switch IC are examples of the power amplifier and electronic components of the present invention. The thermal via holes 18 and 215 are examples of the via hole of the present invention, the metal body 303 is an example of the metal body of the present invention, and the composite material 304 is an example of the cushioning material of the present invention.
[0063]
However, the present invention is not limited to the above embodiment, and the electronic component of the present invention does not need to be a power amplifier and may not operate in a high frequency band. Furthermore, it does not have to be a semiconductor component. In short, any component may be used as long as it is connected to the heat transfer body so as to conduct heat.
[0064]
Although the cushioning material of the present invention is a composite material, it may be a single material. In short, in order to increase the conductivity of the heat transfer body, it has a higher heat conductivity than air, and when placed in the via hole, a lower heat than the metal body so as not to cause cracks in the ceramic layer substrate. The material is not limited by its composition as long as it has a coefficient of expansion or has a higher elasticity than a metal body. Although the composite material 217b has been described as filling the gap between the through hole 302 and the metal body 303, the cushioning material of the present invention does not need to be arranged in the entire gap, but is arranged only in a part thereof. You may do so. Although the via hole is a slit-shaped thermal via hole, the shape may be arbitrary.
[0065]
In the above-described embodiment, the GSM power amplifier IC11 and the DCS / PCS power amplifier IC12 that are thermally conductively connected to the embedded-substrate laminated isolator 14 are electronic components having the via hole and the heat conductor of the present invention. Although the electronic component module of the present invention has been described as being mounted on the mounting board, the electronic component module of the present invention is integrally formed with the power amplifier so that the board embedded multilayer isolator includes a part of the board therein. The present invention is not limited by the configuration of the substrate, and may be realized by using, for example, a conventional ceramic laminated substrate having no via hole and no heat conductor of the present invention.
[0066]
Further, the electronic component module of the present invention may be used on either the transmitting side or the receiving side of the wireless communication device shown in FIG. 5, and a wireless communication device using this electronic component module is also included in the present invention. Moreover, you may use for electronic devices other than a communication apparatus.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides an electronic component mounting board having excellent heat dissipation and a high production yield and a method of manufacturing the same, and furthermore, it is easy to reduce the size and cost, and can realize desired characteristics with good reproducibility without adjustment. In addition, low power consumption can be achieved by suppressing excess loss.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a concept of a block configuration of a transmission module for a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the operation of the transmission module for a wireless communication device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 (a) is a diagram showing a manufacturing process of a heat transfer body according to an embodiment of the present invention.
(B) The figure which shows the manufacturing process of the heat transfer body in embodiment of this invention.
(C) The figure which shows the manufacturing process of the heat transfer body in embodiment of this invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the concept of a transmission module for a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a high-frequency unit in a conventional wireless communication device.
FIG. 6A is a plan view of a conventional wireless communication module.
(B) Side sectional view of a conventional wireless communication module
[Explanation of symbols]
1 ceramic laminated board
11,12 Power amplifier device
13 Antenna changeover switch device

Claims

A ceramic layer substrate provided with a via hole penetrating the inside from the main surface,
In the via hole, a heat transfer body having a metal body and a cushioning material provided on all or a part of the metal body and the ceramic layer substrate is arranged,
The electronic component mounting board, wherein the cushioning material has a higher thermal conductivity than air and a lower coefficient of thermal expansion than the metal body.

A ceramic layer substrate provided with a via hole penetrating the inside from the main surface,
In the via hole, a heat transfer body having a metal body and a cushioning material provided on all or a part of the metal body and the ceramic layer substrate is arranged,
The electronic component mounting board, wherein the buffer has a higher thermal conductivity than air and a higher elasticity than the metal body.

The electronic component mounting board according to claim 1, wherein the buffer material is a composite material containing at least a thermosetting resin.

3. The electronic component mounting board according to claim 1, wherein the ceramic layer board is a laminated board of the same or different ceramic layers.

An electronic component mounting board according to any one of claims 1 to 4,
Electronic components mounted on the main surface,
An electronic component module, wherein the electronic component is connected to the heat conductor so as to conduct heat.

The electronic component module according to claim 5, wherein the electronic component operates in a high frequency band.

The electronic component module according to claim 5, wherein the electronic component is a power amplifier.

The electronic component module according to claim 7, wherein the power amplifier includes a compound semiconductor power amplifier IC.

The electronic component module according to claim 7, further comprising an antenna changeover switch mounted on the main surface.

The electronic component module according to claim 9, wherein the antenna switch includes a compound semiconductor switch IC.

The electronic component module according to claim 5, further comprising a multilayer filter provided in the multilayer substrate.

Board and
A power amplifier that is arranged on the main surface of the substrate and operates in a high frequency band,
An electronic component module comprising: a substrate-embedded laminated isolator provided so as to include a part of the substrate therein and integrally formed.

Further comprising a radiator plate thermally connected to the yoke of the substrate embedded multilayer isolator,
13. The electronic component module according to claim 12, wherein the power amplifier is connected to the yoke via the heat sink so as to conduct heat.

14. The electronic component module according to claim 13, wherein the board-embedded laminated isolator is a multi-band isolator having a common magnetic circuit and a plurality of electric circuits.

As the substrate, the electronic component mounting substrate according to any one of claims 1 to 4,
14. The electronic component module according to claim 13, wherein the heat sink is connected to the heat conductor so as to conduct heat.

Transmission means;
And receiving means,
A communication device using the electronic component module according to any one of claims 5 to 15 as the transmission unit and / or the reception unit.

A step of opening a via hole in a predetermined green sheet,
Baking the green sheet having the via hole opened at a predetermined first temperature to form a ceramic layer substrate;
Arranging a metal body in the via hole;
A step of arranging a cushioning material on all or a part between the metal body and the inner wall of the via hole,
Heating the ceramic layer substrate filled with the metal body and the buffer material in the via hole at a predetermined second temperature,
The method for manufacturing an electronic component mounting board, wherein the cushioning material has a higher thermal conductivity than air and a lower coefficient of thermal expansion than the metal body.

A step of opening a via hole in a predetermined green sheet,
Baking the green sheet having the via hole opened at a predetermined first temperature to form a ceramic layer substrate;
Arranging a metal body in the via hole;
A step of arranging a cushioning material on all or a part between the metal body and the inner wall of the via hole,
Heating the ceramic layer substrate filled with the metal body and the buffer material in the via hole at a predetermined second temperature,
The method for manufacturing an electronic component mounting board, wherein the cushioning material has a higher thermal conductivity than air and a higher elasticity than the metal body.