JP2006310619A - High-frequency circuit module and its mounting structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency circuit module which can be mounted on a circuit board with suppressed connection loss by using BGA (Ball Grid Array), and also to provide a mounting structure of the same. <P>SOLUTION: The high-frequency circuit module 10 includes a dielectric substrate having a waveguide terminal 7 and the BGA formed on a plurality of electrode pads 5. The BGA consists of composite solder balls 3a, each consisting of a solder ball 3b, a core 15 which hardly deforms by the dead weight of the high-frequency circuit module at the time of reflow mounting, and a solder layer 13 which coats the core 15. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ波、ミリ波等の高周波半導体素子を内蔵し、それらを制御する電源線路、信号線路、導波管、高周波線路等を備えた高周波回路モジュールおよび高周波回路モジュールの実装構造に関するものである。   The present invention relates to a high-frequency circuit module having a built-in high-frequency semiconductor element such as a microwave and a millimeter wave and controlling the power line, signal line, waveguide, high-frequency line, etc. It is.

商用の通信機器、人工衛星、レーダー等に使われるミリ波、マイクロ波帯の高周波回路モジュールは、信頼性が高く、寿命が長いことが必要不可欠である。このため、高周波回路モジュールは、内蔵される半導体素子の保護、気密性の確保、電磁波の漏洩遮断、外部からの干渉の遮断等の目的で、金属、セラミックまたは両者を併用した中空の気密封止モジュールに組み込まれて使用される。   High-frequency circuit modules in the millimeter wave and microwave bands used for commercial communication devices, artificial satellites, radars, etc. must have high reliability and long life. For this reason, the high-frequency circuit module is a hollow hermetic seal that uses metal, ceramic, or a combination of both for the purpose of protecting built-in semiconductor elements, ensuring airtightness, blocking electromagnetic wave leakage, blocking external interference, etc. Used in modules.

これらの高周波回路モジュールから高周波の電気信号を入出力するには、大別して2つの方式が採用されている。1つは、フィードスルーと呼ばれる構造でマイクロストリップ線路のまま高周波回路モジュールに信号を入出力する方式であり、他は、マイクロストリップ線路を経て導波管変換器にて一旦導波管モードに変換し、導波管を通して高周波回路モジュール外部に導く方式である。   In order to input and output high-frequency electrical signals from these high-frequency circuit modules, two systems are roughly classified. One is a feed-through structure that inputs and outputs signals to the high-frequency circuit module with the microstrip line, and the other is once converted to the waveguide mode by the waveguide converter via the microstrip line. In this method, the light is guided outside the high-frequency circuit module through the waveguide.

後者の場合、導波管は、たとえば高周波回路モジュール内部の配線基板部分では、気密を確保するために誘電体で満たされた導波管構造を用い、高周波回路モジュール外部ではプリント基板に設けるか又は金属で作製した中空の導波管が用いられる。これら導波管は高周波回路モジュール内部分と高周波回路モジュール外部分とが互いに接続されて使用される。接続の方法としては既知の方法で取り付けた金属製のフレームなどを介して、ネジ止めされて使用されることが行われる。すなわち高周波で使用される高周波回路モジュールには、ネジによる締結が必要である。   In the latter case, the waveguide is, for example, provided on the printed circuit board outside the high-frequency circuit module, using a waveguide structure filled with a dielectric material in order to ensure airtightness in the wiring board portion inside the high-frequency circuit module. A hollow waveguide made of metal is used. These waveguides are used by connecting the inner part of the high-frequency circuit module and the outer part of the high-frequency circuit module. As a connection method, it is used by being screwed through a metal frame or the like attached by a known method. That is, a high-frequency circuit module used at a high frequency needs to be fastened with screws.

しかしながら、上記ネジ締結の構造は大がかりなものになり、またネジ止めは他の部品の実装とは別の工程で実施する必要があることなどから、使いにくく、高周波回路モジュールの低コスト化、小型化、コンパクト化、軽量化などの妨げになっていた。この問題を解決すべく、最近では、BGA(ボール・グリッド・アレー)構造を適用し、プリント基板に表面実装する形式で両者を接続する方法が提案されている(特許文献1参照)。   However, the structure of the above screw fastening becomes large, and it is difficult to use because the screw fastening needs to be performed in a process different from the mounting of other components. It has become a hindrance to downsizing, downsizing, and weight reduction. In order to solve this problem, recently, a method has been proposed in which a BGA (ball grid array) structure is applied and the both are connected in a form of surface mounting on a printed circuit board (see Patent Document 1).

BGAを用いた高周波回路モジュールの接続構造は、高周波回路モジュールを構成する多層誘電体基板の下面(裏面または底面)に導波管端子、信号端子、制御信号端子、接地端子およびバイアス端子を配置する。また、この高周波回路モジュールの電極パッドに対応するように高周波回路モジュールを実装する回路基板の上面にも電極パッドを配置する。そして、おのおの対応した端子間を全てはんだボールで接続することで実装を実現する。このような形式の高周波回路モジュールは、リフロー実装を適用することにより、回路基板上に他の電子部品と同時に実装できるなど、コスト、生産性等において魅力的な構造である。
特開2004−254068号公報
In the connection structure of the high-frequency circuit module using the BGA, a waveguide terminal, a signal terminal, a control signal terminal, a ground terminal, and a bias terminal are arranged on the lower surface (back surface or bottom surface) of the multilayer dielectric substrate constituting the high-frequency circuit module. . Further, electrode pads are also arranged on the upper surface of the circuit board on which the high frequency circuit module is mounted so as to correspond to the electrode pads of the high frequency circuit module. And mounting is realized by connecting all corresponding terminals with solder balls. Such a type of high-frequency circuit module has an attractive structure in terms of cost, productivity, and the like such that it can be mounted on a circuit board at the same time by applying reflow mounting.
JP 2004-254068 A

BGAによる表面実装は、実装面積が小さい、限られた面積で多ピン化が可能など多くの特長があるため近年急速に普及したが、(1)実装時にはんだボールが変形し、また(2)実装後の接続検査が困難であるなどの問題点がある。   Surface mounting by BGA has rapidly spread in recent years because it has many features such as a small mounting area and the ability to increase the number of pins in a limited area. (1) Solder balls are deformed during mounting, and (2) There are problems such as difficulty in connection inspection after mounting.

上記(1)の、実装時のはんだボールの変形の問題は、次のようなものである。BGAを用いた表面実装を行なうとき、通常の電子機器に多用されているプラスチックパッケージのような軽量なパッケージを実装する場合には、はんだボールの変形は大きな問題とはならない。しかし、セラミックや金属など比重の大きな素材を多用するため、重量が大きくなる高周波回路モジュールにあっては、はんだボールの変形は実装の成否に係わる重大な問題である。   The problem of the deformation of the solder ball at the time of mounting (1) is as follows. When performing surface mounting using a BGA, the deformation of the solder ball is not a major problem when mounting a lightweight package such as a plastic package frequently used in ordinary electronic equipment. However, in a high-frequency circuit module that uses a large amount of material such as ceramic or metal and has a large weight, deformation of the solder ball is a serious problem related to the success or failure of the mounting.

たとえば、モジュールの幾何学的な中心とモジュールの重心とにずれがある高周波回路モジュールをリフロー実装すると、はんだが溶融した時点で、バランスが崩れ、傾いたまま実装されてしまうという問題があった(傾き実装)。実装時にこのような変形が生じると高周波回路モジュールと回路基板との間の距離(スタンドオフ)及びはんだボール間の間隙の距離dが変化する。このような変化が導波管回路部で生じると、接続ロスが生じ、これが高周波回路モジュールごとに変化すると均一な製品の製造に支障をきたす。   For example, when reflow mounting a high-frequency circuit module that has a gap between the geometric center of the module and the center of gravity of the module, there is a problem that when the solder melts, the balance is lost and the device is mounted while being tilted ( Tilt implementation). When such deformation occurs during mounting, the distance (standoff) between the high-frequency circuit module and the circuit board and the distance d between the solder balls change. When such a change occurs in the waveguide circuit section, a connection loss occurs, and if this changes for each high-frequency circuit module, it interferes with the manufacture of a uniform product.

一方、正常に実装が行われた場合でも、球状であったはんだボールは、はんだ溶融時に高周波回路モジュールの自重によって変形し、断面が楕円状の扁平球になる。極端な場合には、隣接するはんだボールとの間隙の距離dが短くなって、隣接するはんだボールと接触して一体化する(d≦0となる)現象、すなわちはんだブリッジ(はんだブリッジ接続)が生じるという問題があった。はんだブリッジ接続が、信号端子、制御信号端子、接地端子およびバイアス端子で発生するとその高周波回路モジュールは正常に動作しない。   On the other hand, even when the mounting is performed normally, the spherical solder ball is deformed by the dead weight of the high-frequency circuit module when the solder is melted, and becomes a flat sphere having an elliptical cross section. In an extreme case, the distance d between the adjacent solder balls is shortened, and a phenomenon of contact with the adjacent solder balls and integration (d ≦ 0), that is, a solder bridge (solder bridge connection) occurs. There was a problem that occurred. When the solder bridge connection is generated at the signal terminal, the control signal terminal, the ground terminal and the bias terminal, the high frequency circuit module does not operate normally.

また(2)の、実装後の接続検査が困難という問題は、次のようなものである。これは高周波回路モジュールに限らないが、BGAは、一般に、回路基板に実装した後の接続部の検査がやりにくいという課題である。すなわち、はんだボールを用いた実装には次のような不良が生じる可能性があるため、通常は抜き取り又は全数のX線検査が行われている。BGA実装を行った場合、回路のオープン接続(ギャップ形成)、ショート(はんだブリッジ接続)などが生じる。さらに上述のように、はんだボールが変形することによる傾き実装が生じるおそれがある。   In addition, the problem (2) that the connection inspection after mounting is difficult is as follows. This is not limited to a high-frequency circuit module, but BGA is generally a problem that it is difficult to inspect a connection part after being mounted on a circuit board. That is, since the following defects may occur in mounting using solder balls, sampling or the total number of X-ray inspections is usually performed. When BGA mounting is performed, circuit open connection (gap formation), short circuit (solder bridge connection), and the like occur. Further, as described above, there is a possibility that tilt mounting occurs due to deformation of the solder balls.

上記のうち、回路モジュールが傾いて実装される現象は、回路機能に支障をきたさない限り、通常の電子機器にあっては良品と見なされる。しかし、高周波回路モジュールにあっては、前述したように導波管回路に接続ロスが生じるために不良となる。   Among the above, the phenomenon in which the circuit module is mounted at an inclination is regarded as a non-defective product in a normal electronic device as long as the circuit function is not hindered. However, the high-frequency circuit module is defective because the connection loss occurs in the waveguide circuit as described above.

上記の不適切な実装に加えて、「雪だるま(視覚的に頭部と胴部との区別可能な接続)」または「鏡餅(視覚的に上部扁平部と下部扁平部との区別可能な接続)」と形容される不完全接合がある。「雪だるま」式の不良が生ずる理由は、水分、酸化膜等が原因で、表面実装行程において、はんだボールと、回路基板に供給したはんだペーストとが完全に混じり合わないためと言われている。問題は、このような実装状態にもかかわらず、上記不完全接合によって電気的に導通している場合があるということである。このため、接続信頼性が著しく低下しているにもかかわらず、画像で確認しない限り、電気的な検査では検出困難という状態が生じる。   In addition to the above improper implementation, "snowman (visually distinguishable connection between the head and torso)" or "mirror fence (visually distinguishable connection between the upper and lower flats) There is an incomplete joint described as “. It is said that the reason why the “snowman” type defect occurs is that the solder balls and the solder paste supplied to the circuit board are not completely mixed in the surface mounting process due to moisture, oxide film, and the like. The problem is that, in spite of such a mounting state, there is a case where electrical conduction is caused by the incomplete joint. For this reason, even if the connection reliability is significantly lowered, unless it is confirmed by an image, it is difficult to detect by electrical inspection.

上述のBGA実装に伴う不良は、製品が出荷されるまでに検出されねばならない。検査は、最外周のボール列に対しては目視等で検出可能なためそれほど困難ではないが、最外周のボール列よりも内側のボール列に対して検出は容易ではない。   Defects associated with the BGA mounting described above must be detected before the product is shipped. The inspection is not so difficult because the outermost ball row can be detected by visual observation or the like, but it is not easy to detect the innermost ball row than the outermost ball row.

通常はX線を用いる検査が広く行われている。X線検査では、はんだブリッジは容易に検出可能であるが、オープン接続(ギャップ形成)や、雪だるま不良(不完全接合)に対しては検出が難しい。またセラミック基材を用いることが多い高周波回路モジュールにおいては、金属材料や内層配線が邪魔をして高分解能での観察ができないという問題がある。   Usually, inspection using X-rays is widely performed. In X-ray inspection, solder bridges can be easily detected, but are difficult to detect for open connections (gap formation) and snowball failures (incomplete joints). In addition, in a high-frequency circuit module that often uses a ceramic substrate, there is a problem that observation with high resolution is not possible because the metal material and the inner layer wiring interfere.

また、オープン接続(ギャップ形成)は、バウンダリ・スキャンなどに代表される電気的な検査法により検出できるが、先に述べたように電気的な検査法では雪だるま不良(不完全接合)に対しては対応できない。X線CT等による3次元的な検査法が、唯一、この不完全接合の問題に対処できる可能性がある。しかしX線CTは、処理時間、検査装置のコスト等に問題があり、一般的な技術とは言い難い。すなわち工程の複雑さ、テストにかかる時間および手間によるコスト上昇を招くため、実現性に乏しい。   In addition, open connections (gap formation) can be detected by electrical inspection methods such as boundary scan, but as described above, electrical inspection methods prevent snowball failures (incomplete joints). Can not respond. A three-dimensional inspection method using X-ray CT or the like may only be able to cope with this incomplete bonding problem. However, X-ray CT has problems in processing time, cost of an inspection apparatus, and the like, and is difficult to say as a general technique. That is, the cost is increased due to the complexity of the process, the time required for the test, and the time and effort, so that the feasibility is poor.

高周波回路モジュールは、扱う周波数の性質上、回路間の接続に伴う電力損失(ロス)は可能な限り低く押さえる必要がある。しかし、簡便で取り扱いやすいBGA実装を適用しようとした場合、上記のような問題があるため、そのまま適用することがむずかしかった。本発明は、BGAにより精度よく回路基板に実装することができる高周波回路モジュールおよび高周波回路モジュールの実装構造を提供することを目的とする。   The high-frequency circuit module needs to suppress the power loss (loss) associated with the connection between circuits as low as possible due to the nature of the frequency to be handled. However, when trying to apply a BGA mounting that is simple and easy to handle, it is difficult to apply the BGA mounting as it is because of the above-mentioned problems. An object of the present invention is to provide a high-frequency circuit module that can be mounted on a circuit board with high accuracy by a BGA and a mounting structure of the high-frequency circuit module.

本発明の高周波回路モジュールは、導波管端子および複数の電極パッドに形成されたBGAを有する誘電体の基板を備える。そして、BGAが、はんだボールと、リフロー実装時に前記高周波回路モジュールの自重で変形しにくいコア部およびそのコア部を被覆するはんだ層を有する複合はんだボールとで構成される。   The high frequency circuit module of the present invention includes a dielectric substrate having a BGA formed on a waveguide terminal and a plurality of electrode pads. And BGA is comprised with a solder ball and the composite solder ball which has a core part which is hard to deform | transform with the dead weight of the said high frequency circuit module at the time of reflow mounting, and the solder layer which coat | covers the core part.

この構成により、リフロー実装時にはんだが溶融しても、変形しにくいコア部を有する複合はんだボールが高周波回路モジュールを支える。このため、はんだボールの沈み込みが生じず、スタンドオフを精度よく制御することができる。   With this configuration, the high-frequency circuit module is supported by a composite solder ball having a core portion that is not easily deformed even if the solder melts during reflow mounting. For this reason, sinking of the solder ball does not occur, and the standoff can be accurately controlled.

本発明の高周波回路モジュールの実装構造は、導波管端子および複数の電極パッドに形成されたBGAを有する誘電体基板の高周波回路モジュールと、BGAを介在させて、高周波回路モジュールの電極パッドに対応して接続された対応電極パッドを有する回路基板と、高周波回路モジュールと回路基板との間に位置し、高周波回路モジュールおよび回路基板の複数個所において、高周波回路モジュールおよび回路基板の少なくとも一方に接して両者の間隔を一定に確保する部分とを備える。   The mounting structure of the high-frequency circuit module according to the present invention corresponds to the high-frequency circuit module of the dielectric substrate having the BGA formed on the waveguide terminal and the plurality of electrode pads, and the electrode pad of the high-frequency circuit module through the BGA. The circuit board having the corresponding electrode pads connected to each other and the high-frequency circuit module and the circuit board are in contact with at least one of the high-frequency circuit module and the circuit board at a plurality of locations of the high-frequency circuit module and the circuit board. And a portion for ensuring a constant distance between the two.

上記構成により、BGAを用いながら、安価な構成により、高周波回路モジュールを回路基板に正確に実装することができるようになる。   With the above configuration, the high-frequency circuit module can be accurately mounted on the circuit board with an inexpensive configuration while using the BGA.

(本発明の最良の実施の形態におけるポイント)
本発明による高周波回路モジュールは、主としてHTCC(高温同時焼成セラミック)、LTCC(低温同時焼成セラミック)等のセラミック材を積層・焼成して多層化した誘電体基板、またはテフロン(登録商標)やBT樹脂など高周波領域で比較的損失の少ない有機材料を積層して多層化した誘電体基板に形成される。この誘電体基板には上記のBGA構造が設けられる。このBGA構造の高周波回路モジュールを、セラミック材または樹脂材の回路基板上にはんだリフローによって表面実装する場合において、次に述べるような構成を用いることにより従来の問題を解決する。
(Points in the best mode of the present invention)
The high-frequency circuit module according to the present invention is a dielectric substrate in which ceramic materials such as HTCC (high temperature co-fired ceramics) and LTCC (low temperature co-fired ceramics) are laminated and fired to form multilayers, or Teflon (registered trademark) and BT resin. For example, it is formed on a dielectric substrate which is formed by laminating organic materials with relatively little loss in a high frequency region. This dielectric substrate is provided with the BGA structure described above. In the case where the BGA structure high-frequency circuit module is surface-mounted by solder reflow on a ceramic or resin circuit board, the following problems are solved by using the following configuration.

(1)実装時に高周波回路モジュールの自重によってはんだボールが変形するという課題を解決するには、リフロー時の加熱環境下でもモジュールの自重によってボールが大きく変形しない構造にすればよい。変形しない構造とは、表層の10〜50μmは接合に寄与するはんだ層であるが、中に含まれる芯の部分はリフローなどの実装プロセスで高周波回路モジュールが受ける熱環境によって変形しない、高温はんだや非はんだ材を内包するボールである。ここで、非はんだ材とはたとえば、複合はんだボール、銅やニッケルや銀などの金属ボールである。このようなボールを用いると、リフロー工程のはんだ溶融時でもボールが高周波回路モジュールの自重で変形しないので、実装時のスタンドオフすなわち高周波回路モジュールの底面と回路基板間の高さが一定に保たれる。   (1) In order to solve the problem that the solder ball is deformed by the weight of the high-frequency circuit module at the time of mounting, a structure in which the ball is not greatly deformed by the weight of the module even in a heating environment at the time of reflow may be used. The non-deformable structure is a solder layer having a surface layer of 10 to 50 μm that contributes to bonding, but the core portion contained therein is not deformed by the thermal environment received by the high-frequency circuit module in a mounting process such as reflow, A ball containing a non-solder material. Here, the non-solder material is, for example, a composite solder ball or a metal ball such as copper, nickel, or silver. When such a ball is used, the ball does not deform due to the weight of the high-frequency circuit module even when the solder is melted in the reflow process, so that the standoff during mounting, that is, the height between the bottom surface of the high-frequency circuit module and the circuit board is kept constant. It is.

上記のように、BGAの一部は通常のはんだボール、その他の部分は熱環境によって変形しないボール、たとえばはんだコートされた複合はんだボールの2種類のボール構成とした。ここで、所定の場合には、2種類のボールの外形は同じ大きさである。2種類のボール構成としたのは、熱環境によって変形しないボールはコストが高いためである。この観点からすると、熱環境によって変形しないボールは、高周波回路モジュール1個あたり最低3個、通常は4個以上が望ましい。   As described above, a part of the BGA is a normal solder ball, and the other part is a ball that is not deformed by a thermal environment, for example, a solder-coated composite solder ball. Here, in a predetermined case, the outer shapes of the two types of balls are the same size. The reason why the two-ball configuration is adopted is that a ball that does not deform due to a thermal environment is expensive. From this point of view, it is desirable that the number of balls that are not deformed by the thermal environment is at least three, usually four or more, per high-frequency circuit module.

この構造によるとリフロー実装工程でのはんだ溶融時には一般のはんだボールはその全部が溶融するが、熱環境によって変形しないボールの場合は、表層の10〜50μmのはんだのみが溶融して、接合に寄与する。芯の部分は溶融せずに支えとなるため高周波回路モジュールは傾いたり、沈み込んだりしない。すなわちリフロー実装時に変形が生じず、かつ正確なスタンドオフが確保できるという特徴を有しており、導波管同士の接続に非常に有効である。   According to this structure, when solder is melted in the reflow mounting process, all of the general solder balls are melted. However, in the case of a ball that is not deformed by the thermal environment, only the 10-50 μm solder on the surface layer melts, contributing to the joining. To do. Since the core portion is supported without melting, the high frequency circuit module does not tilt or sink. That is, there is a feature that deformation does not occur at the time of reflow mounting and an accurate standoff can be secured, which is very effective for connection between waveguides.

この構造によると高周波回路モジュールと他の電子部品とを同時に回路基板上に実装可能となり、一般の電子部品よりも仕上がりの形状に敏感な高周波回路モジュールであっても、特別な調整などを行うこと無しに一括リフロー実装が可能になる。これにより先行技術に見られたような課題を解決した表面実装ができるため、実装時に生じる特性のばらつきや伝送損失を損なうことなく常に安定した特性を得ることができる。   According to this structure, the high-frequency circuit module and other electronic components can be mounted on the circuit board at the same time, and even a high-frequency circuit module that is more sensitive to the finished shape than general electronic components must be specially adjusted. It is possible to implement batch reflow without using it. As a result, surface mounting that solves the problems found in the prior art can be performed, so that stable characteristics can always be obtained without impairing variations in characteristics and transmission loss that occur during mounting.

一方、上記の実装構成の変形例として次のような構造もある(後記する実施の形態3)。まず導波管端子を取り囲むボール部分のすべてが熱環境によって変形しないボールで構成されている構造である。これは高周波回路モジュールで扱う信号の位相差が問題となるような回路において有効な手段である。高周波回路モジュールで扱う周波数が上がり、ミリ波領域の周波数を扱う場合などにおいて、たとえば多素子アンテナなどのように複数の導波管端子間で扱う信号の位相差が問題となるような場合、高周波回路モジュールに傾きがあると信号間の位相が変化する可能性がある。   On the other hand, there is the following structure as a modified example of the above-described mounting configuration (the third embodiment described later). First, it is a structure in which all of the ball portions surrounding the waveguide terminal are composed of balls that are not deformed by the thermal environment. This is an effective means in a circuit in which the phase difference of signals handled by the high-frequency circuit module becomes a problem. When the frequency handled by the high-frequency circuit module increases and the frequency in the millimeter wave region is handled, for example, when the phase difference of signals handled between multiple waveguide terminals becomes a problem, such as a multi-element antenna, If the circuit module is inclined, the phase between signals may change.

このような場合、導波管端子を取り囲むボール部分のすべての高さを均一に揃える必要がある。しかし、通常のはんだボールでこれを実現するのは、上述のはんだの変形があるため、極めて困難である。そこで、導波管端子を取り囲むボール配列部分をすべて熱環境によって変形しないボールで構成する。これにより、高周波回路モジュールと回路基板間の電気的導通とスタンドオフの高精度な制御の双方が満足でき、電磁波の漏洩を遮断する機能を有しつつ、実装後のスタンドオフを正確に維持することができるようになる。   In such a case, it is necessary to make all the heights of the ball portions surrounding the waveguide terminal uniform. However, it is extremely difficult to achieve this with a normal solder ball because of the solder deformation described above. Therefore, all the ball array portions surrounding the waveguide terminals are formed of balls that are not deformed by the thermal environment. As a result, both electrical conduction between the high-frequency circuit module and the circuit board and high-precision control of the stand-off can be satisfied, and the stand-off after mounting is accurately maintained while having a function of blocking electromagnetic wave leakage. Will be able to.

さらに別の変形例として、導波管端子を取り囲むボール配列部分のすべてがはんだボールで構成され、熱環境によって変形しないボールはその周辺にのみ離散的に配置されている構成がある(後記する実施の形態2および4)。これは高周波回路モジュールが小型化して、導波管端子同士が隣接して設置される場合などにおいて有効な構造である。電磁気的なシールド効果を担う導波管端子を取り囲むボールはすべてリフロー温度で変形するはんだボールで形成され、その周辺の要所に高周波回路モジュールの沈み込みの制御を担う熱環境によって変形しないボールを用いる。この時、熱環境によって変形しないボールははんだボールよりも外径が小さいことを特徴とする(実施の形態4)。熱環境において変形しないボールの小径化によって、今まで述べてきたどの構造よりもシールド性に優れた構造を安定して実現することができる。以下にその原理を説明する。   As another modification, there is a configuration in which all of the ball array portion surrounding the waveguide terminal is composed of solder balls, and the balls that are not deformed by the thermal environment are discretely arranged only in the periphery thereof (implementation to be described later) Forms 2 and 4). This is an effective structure when the high-frequency circuit module is downsized and the waveguide terminals are installed adjacent to each other. All the balls surrounding the waveguide terminal that is responsible for the electromagnetic shielding effect are formed of solder balls that deform at the reflow temperature, and the balls that do not deform due to the thermal environment that is responsible for controlling the sinking of the high-frequency circuit module are placed around the balls. Use. At this time, the ball that is not deformed by the thermal environment has a smaller outer diameter than the solder ball (Embodiment 4). By reducing the diameter of the ball that does not deform in the thermal environment, it is possible to stably realize a structure superior in shielding performance to any structure described so far. The principle will be described below.

導波管端子を囲むはんだボールの間隙の距離dは、高周波回路で使用される周波数から決定される波長のλ/4以下(λは波長)で配置される。これにより、連続的なシールド構造を施さずとも、同じ効果を得ることができる。しかし、物理的な間隙は狭ければ狭いほど電磁気的に有利である。つまりはんだボール同士の間隔は出来るだけ狭いことが電気特性上有利になる。このためはんだボール間の間隙は出来るだけ狭くして実装したいが、一方ではんだブリッジの危険性が増大する。この危険性増大に対処でき、はんだボールの変形量が制御可能な次のような構造がある。   The distance d between the solder balls surrounding the waveguide terminal is set to λ / 4 or less (λ is the wavelength) of the wavelength determined from the frequency used in the high-frequency circuit. Thus, the same effect can be obtained without providing a continuous shield structure. However, the smaller the physical gap, the more electromagnetically advantageous. That is, it is advantageous in terms of electrical characteristics that the distance between the solder balls is as narrow as possible. For this reason, the gap between the solder balls is desired to be mounted as narrow as possible, but the risk of solder bridges increases. There is the following structure that can cope with this increased risk and can control the deformation amount of the solder ball.

リフロー工程ではんだボールが溶融し、高周波回路モジュールが一定距離まで沈み込んだところで熱環境によって変形しないボールが高周波回路モジュールを支えるという原理は前述した。その前述の構造でははんだボールと熱環境によって変形しないボールの外径は同じであるとの前提であった。しかし、上記他の変形例では、熱環境によって変形しないボールの外径をはんだボールよりも小さく設定している。これにより、リフロー時のはんだボールの沈み込み量が増す。つまり溶融したはんだはその断面が楕円状の扁平球になるが、熱環境によって変形しないボールが支えとなって、それ以上沈み込みことが無いため、ブリッジによる不良は生じない。このため、隣り合うはんだボールとの間隔を通常より狭く設定できる。   The principle that the high-frequency circuit module is supported by the ball that is not deformed by the thermal environment when the solder ball melts in the reflow process and the high-frequency circuit module sinks to a certain distance as described above. In the above-described structure, it was assumed that the outer diameter of the solder ball and the ball that is not deformed by the thermal environment are the same. However, in the other modifications described above, the outer diameter of the ball that is not deformed by the thermal environment is set smaller than that of the solder ball. Thereby, the sinking amount of the solder ball at the time of reflow increases. That is, the melted solder becomes a flat sphere having an elliptical cross section, but the ball that does not deform due to the thermal environment is supported and does not sink further, so that no defect due to the bridge occurs. For this reason, the interval between adjacent solder balls can be set narrower than usual.

この構造はBGAを作り込む時にボール搭載機のボール吸着ジグのピッチを変更せずとも小径ボールの外径を変えるだけでスタンドオフを微妙に制御出来るという特徴もあわせ持っているため、最終的な調整が簡単になるという利点もある。このように、熱環境によって変形しないボールの外径をはんだボールよりも小さく設定することで、強力なシールドが必要な導波管端子周囲のはんだボールの隙間を極力狭く押さえられ、シールド特性が向上する。   This structure also has the feature that the stand-off can be finely controlled just by changing the outer diameter of the small-diameter ball without changing the pitch of the ball adsorption jig of the ball mounting machine when making the BGA. There is also an advantage of easy adjustment. In this way, by setting the outer diameter of the ball that does not deform due to the thermal environment to be smaller than that of the solder ball, the gap between the solder balls around the waveguide terminal where a strong shield is required can be kept as narrow as possible, and the shielding characteristics are improved. To do.

(2)の課題、BGA実装は実装後の接続検査が困難という課題に対処するには、はんだボールの実装不良が生じると問題となるような個所を直接検査できる位置に持ってくるようにすればよい。すなわち、接続状態を管理する必要がある端子である、信号端子、制御信号端子、信号用の接地端子およびバイアス端子はすべて最外周ボール列にのみ配置して、全ピンを直接観察可能なようにする。そして、多少の接続不良やブリッジが生じても大きな問題とはならない最外周以外の内側のボールはすべて接地端子または非回路接続端子(電気的には接続されておらず、機械的な接続のみ行われている端子)にすることで上記問題が解決可能になる。なお高周波回路モジュールの電気的特性面から見れば、電磁ノイズを押さえる意味から、最外周より内側のボールは浮いた非回路接続端子とするよりも、接地した非回路接続端子とすることが望ましい。   To deal with the problem (2), the problem that BGA mounting makes it difficult to inspect the connection after mounting, bring the part that would cause a problem when solder ball mounting defects occur to a position where it can be directly inspected. That's fine. In other words, the signal terminals, control signal terminals, signal ground terminals and bias terminals, which are terminals that need to be managed in connection, are all arranged only on the outermost ball row so that all pins can be observed directly. To do. And all the balls outside the outermost circumference that do not cause a big problem even if some connection failure or bridge occurs are all ground terminals or non-circuit connection terminals (not electrically connected, only mechanical connection is performed. The above problem can be solved. From the viewpoint of electrical characteristics of the high-frequency circuit module, in order to suppress electromagnetic noise, it is desirable that the ball inside the outermost periphery be a grounded non-circuit connection terminal rather than a floating non-circuit connection terminal.

上記のBGAに対する端子配置とした上で、最外周のボールは実装終了後、目視または光学的に検査する事で前述の不良を排除する。この時、プリズムやミラーにテレビカメラを組み合わせた光学的な検査器と画像処理技術を導入すれば、自動検査も可能となる。   After the terminal arrangement with respect to the BGA, the outermost balls are inspected visually or optically after the mounting is completed to eliminate the above-mentioned defects. At this time, if an optical inspection device combining a TV camera with a prism or mirror and an image processing technique are introduced, automatic inspection is also possible.

以上、述べた方法では最外周以外の内側のボール間で生じる、ショート(ブリッジ接続)、オープン(ギャップ形成)、雪だるま不良(不完全接合)は検査できないが、高周波回路モジュールにあってはこの部分の検査を行う必要が無いため、実施せずとも問題は生じない。その理由については、実施の形態1において図を用いて説明する。   In the method described above, short (bridge connection), open (gap formation), and snowball failure (incomplete joint) that occur between the inner balls other than the outermost circumference cannot be inspected. There is no need to carry out this inspection, so no problem will arise even if it is not carried out. The reason will be described with reference to the drawings in the first embodiment.

(実施の形態1)―スタンドオフ制御に複合はんだボールを用いた例―
図1は本発明の実施の形態1における高周波回路モジュールを示す断面図である。ただし、図1にはソルダーレジストやオーバーコートガラスは図示せず、はんだボールの数も省略して描いている。図2は図1に示す高周波回路モジュールを底面側から眺めた図である。図3は図2のIII−III線に沿う断面図である。また、図4は高周波回路モジュールを回路基板に実装した状態の断面図である。図5は、回路基板に実装した状態での、図2のV−V線に沿う断面図である。図6は、回路基板に実装した状態での図2のVI−VI線に沿う断面図であり、図3に対応した図である。
(Embodiment 1) -Example using composite solder balls for standoff control-
FIG. 1 is a sectional view showing a high-frequency circuit module according to Embodiment 1 of the present invention. However, the solder resist and the overcoat glass are not shown in FIG. 1, and the number of solder balls is omitted. FIG. 2 is a view of the high-frequency circuit module shown in FIG. 1 as viewed from the bottom side. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the state in which the high-frequency circuit module is mounted on the circuit board. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 2 in a state where the circuit board is mounted on the circuit board. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 2 in a state of being mounted on a circuit board, and corresponds to FIG.

図1において、高周波回路モジュール10のセラミック基板1には多層化が容易なLTCC基板(低温焼成セラミック基板)を用いた。セラミック基板1の面形状は18mm×20mm、厚さは1mmである。セラミック基板1にはキャビティ37が設けてあり、高周波半導体素子31が固定収納されている。LTCC基板1の内部には電気回路としての配線と、マイクロストリップ線路−導波管変換器(図示せず)とが収納されている。セラミック基板1の上面はコバール製の平板をプレス加工して成型したキャップ35が金すずなどの高融点はんだ23を用いて固定され、内部に水分等が入らないよう気密封止されている。セラミックス基板1の底面には、導波管端子7、セラミック基板のパッド電極5に形成されたはんだボール3が配置されている。   In FIG. 1, an LTCC substrate (low-temperature fired ceramic substrate) that can be easily multilayered is used for the ceramic substrate 1 of the high-frequency circuit module 10. The surface shape of the ceramic substrate 1 is 18 mm × 20 mm, and the thickness is 1 mm. The ceramic substrate 1 is provided with a cavity 37 in which a high-frequency semiconductor element 31 is fixedly housed. The LTCC substrate 1 contains wiring as an electric circuit and a microstrip line-waveguide converter (not shown). The upper surface of the ceramic substrate 1 is fixed with a high melting point solder 23 such as gold tin, and a cap 35 formed by pressing a Kovar flat plate is hermetically sealed so that moisture or the like does not enter the inside. Solder balls 3 formed on the waveguide terminal 7 and the pad electrode 5 of the ceramic substrate are disposed on the bottom surface of the ceramic substrate 1.

図2において、セラミック基板1の裏面には開口径0.5mmのはんだボール搭載パッド(セラミック基板パッド電極)が1mmのピッチで整列しており、その上に外径0.6mmの市販の鉛フリーはんだボール(千住金属製Sn−3Ag−0.5Cu、エコソルダーボールS)が規則正しく搭載されている。ただし中央領域Aoには、コストや後述する理由によりボールは搭載していない。   In FIG. 2, solder ball mounting pads (ceramic substrate pad electrodes) having an opening diameter of 0.5 mm are arranged on the back surface of the ceramic substrate 1 at a pitch of 1 mm, on which a commercially available lead-free pad having an outer diameter of 0.6 mm is arranged. Solder balls (Senju Metal Sn-3Ag-0.5Cu, Eco Solder Ball S) are regularly mounted. However, no ball is mounted in the central area Ao due to cost or reasons described later.

最外周のボール列(領域Aの外側)には、信号端子、制御信号端子、信号用接地端子およびバイアス端子が配されている(これらの端子の区別については図示せず)。最外周を除く領域Aで示した内周のはんだボールには、通常の接地端子と、導波管端子を取り囲む電磁波の漏洩を遮断する電磁シールドとしての接地端子とが配してある。内周のボールはいずれのボールもすべて接地端子である。   A signal terminal, a control signal terminal, a signal ground terminal, and a bias terminal are arranged on the outermost ball array (outside the area A) (the distinction between these terminals is not shown). The solder ball on the inner periphery shown in the area A excluding the outermost periphery is provided with a normal ground terminal and a ground terminal as an electromagnetic shield that blocks leakage of electromagnetic waves surrounding the waveguide terminal. All the balls on the inner circumference are ground terminals.

最外周のボール列のうち、コーナー部4個所のボールは、はんだボールではなくはんだリフロー温度においても変形しない樹脂コア15にはんだコートを施した、複合はんだボール3aを配してある。図3は、複合はんだボール3aが配置された部分の断面図である。図3において、複合はんだボール3aは市販品(セキスイ化学製のミクロパールSOL)であり、はんだ付けのリフロー温度では変形しない材質の樹脂コア15を有する。外径0.6mmの複合はんだボール3aの表面には、およそ30μm厚さの鉛フリーはんだコート13が施してある。複合はんだボール3aおよびはんだボール3bは、セラミック基板パッド電極5に、このあと説明する方法により接続されている。各セラミック基板パッド電極5の間には、絶縁性を確保するためオーバーコートガラス4が配置されている。   Of the outermost ball row, the balls at the four corners are not the solder balls but the composite solder balls 3a in which the resin core 15 that is not deformed even at the solder reflow temperature is coated with solder. FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion where the composite solder ball 3a is disposed. In FIG. 3, the composite solder ball 3a is a commercially available product (Micropearl SOL manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and has a resin core 15 made of a material that does not deform at the soldering reflow temperature. A lead-free solder coat 13 having a thickness of approximately 30 μm is applied to the surface of the composite solder ball 3a having an outer diameter of 0.6 mm. The composite solder ball 3a and the solder ball 3b are connected to the ceramic substrate pad electrode 5 by a method described later. An overcoat glass 4 is disposed between the ceramic substrate pad electrodes 5 to ensure insulation.

つぎに本実施の形態の高周波回路モジュールの製造方法について述べる。まず図1に示す高周波回路モジュールからはんだボールを取り除いた状態の高周波回路モジュールを組み立てる(組立の詳細は省略)。次いで、はんだボールが搭載されていない高周波回路モジュールのセラミック基板の裏面のパッド電極にはんだフラックスを供給する。その方法は、セラミック基板のパッド電極と同じ開口径の100μm厚さのステンシルを用いて印刷法により行った。   Next, a method for manufacturing the high-frequency circuit module of the present embodiment will be described. First, a high-frequency circuit module in which the solder balls are removed from the high-frequency circuit module shown in FIG. 1 is assembled (details of assembly are omitted). Next, solder flux is supplied to the pad electrode on the back surface of the ceramic substrate of the high-frequency circuit module on which no solder ball is mounted. The method was performed by a printing method using a 100 μm thick stencil having the same opening diameter as the pad electrode of the ceramic substrate.

次に、ボールボンダ(ボール搭載機)にて、鉛フリーはんだボール3bを真空吸着ノズルで一括吸引し、セラミック基板上に一括搭載する。はんだボール3bは先に供給されたフラックスが適度な粘性を有しているため、パッド部には容易に貼付でき、移動することはない。但しこの時点では、図2に示すセラミック基板1のコーナー部4個所に、はんだボールを搭載しない。次に、はんだボール3bと同じ外径の複合はんだボール3aをセラミック基板のコーナー部4個所のパッド電極に搭載する。搭載にはシングル吸着ノズル・ボール搭載機(はんだボールを1個ずつ吸着して搭載する装置)を用いる。   Next, in a ball bonder (ball mounting machine), the lead-free solder balls 3b are collectively sucked by a vacuum suction nozzle and are collectively mounted on a ceramic substrate. Since the previously supplied flux has an appropriate viscosity, the solder ball 3b can be easily attached to the pad portion and does not move. However, at this time, solder balls are not mounted on the four corner portions of the ceramic substrate 1 shown in FIG. Next, the composite solder balls 3a having the same outer diameter as the solder balls 3b are mounted on the pad electrodes at the four corners of the ceramic substrate. For mounting, a single suction nozzle / ball mounting machine (a device for sucking and mounting solder balls one by one) is used.

上記方法を用いるのは、はんだボール3bと複合はんだボール3aの搭載を同時に実施するために、両者を区別して装着する機構をボール搭載機に組み込むことが構造上困難であることによる。そこで、まずはんだボール3bを搭載する工程を行い、次いで複合はんだボール3aを1個ずつ搭載する工程を行う2段階方式を適用する。これにより、はんだボール3bと複合はんだボール3aが混在するBGA構造であっても、両者を取り違えること無く、所定の位置に希望するボールを搭載することが可能となる。   The above method is used because it is structurally difficult to incorporate a mechanism for distinguishing and mounting the solder ball 3b and the composite solder ball 3a into the ball mounting machine in order to simultaneously mount the solder ball 3b and the composite solder ball 3a. Therefore, a two-stage method is applied in which the process of mounting the solder balls 3b is performed first, and then the process of mounting the composite solder balls 3a one by one. As a result, even in a BGA structure in which the solder balls 3b and the composite solder balls 3a are mixed, it is possible to mount a desired ball at a predetermined position without confusing both.

はんだボール搭載後の高周波回路モジュールは、窒素リフロー炉を通すことによりはんだの溶融と、固着とを行う。リフロー条件は酸素濃度100ppm、ピーク温度が235℃で、200℃以上の温度領域がおよそ100秒の温度プロファイルで実施した。リフロー炉への投入から取り出しまでの時間は約5分である。リフロー工程を終えた高周波回路モジュールは、裏面のボールに、欠け、変形、ブリッジなどの取付け不良が無いかを目視検査する。上記方法を経て、本実施の形態高周波回路モジュールを完成させる。   The high-frequency circuit module after mounting the solder balls performs melting and fixing of the solder by passing through a nitrogen reflow furnace. The reflow conditions were an oxygen concentration of 100 ppm, a peak temperature of 235 ° C., and a temperature profile of 200 ° C. or higher with a temperature profile of about 100 seconds. The time from charging to unloading to the reflow furnace is about 5 minutes. After the reflow process, the high-frequency circuit module is visually inspected for defects such as chipping, deformation, bridges, etc., on the back ball. Through the above method, the high-frequency circuit module of the present embodiment is completed.

次に、完成した高周波回路モジュールを回路基板上にリフロー実装する。図4は、回路基板に高周波回路モジュールが実装された状態を示す断面図である。図4では、上記実装構造におけるはんだボールの接続状態を検査するための光学検査装置も示してある。図4において、回路基板51には、高周波回路モジュール10のセラミック基板1裏面のボール配列に1対1で対応する回路基板パッド電極(対応電極パッド)55および導波管57が形成されている。セラミック基板1の裏面と回路基板51の実装面とは、複合はんだボールを含むはんだボール3のはんだ層を通じてはんだ材により接続される。   Next, the completed high frequency circuit module is reflow mounted on the circuit board. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the high-frequency circuit module is mounted on the circuit board. FIG. 4 also shows an optical inspection apparatus for inspecting the connection state of the solder balls in the mounting structure. In FIG. 4, circuit board pad electrodes (corresponding electrode pads) 55 and waveguides 57 corresponding to the ball array on the back surface of the ceramic substrate 1 of the high-frequency circuit module 10 are formed on the circuit board 51. The back surface of the ceramic substrate 1 and the mounting surface of the circuit substrate 51 are connected by a solder material through a solder layer of a solder ball 3 including composite solder balls.

使用した回路基板51は、市販のBT樹脂基板(三菱ガス化学製)であり、回路基板パッドの開口径は0.5mmである。まず、回路基板の実装面のパッド電極51上に鉛フリーはんだペーストを供給する。その方法は、回路基板のパッド電極と同じ開口径で、厚さが100μmのステンシルを用いて印刷法により行った。   The circuit board 51 used is a commercially available BT resin board (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical), and the opening diameter of the circuit board pad is 0.5 mm. First, a lead-free solder paste is supplied onto the pad electrode 51 on the mounting surface of the circuit board. The method was performed by a printing method using a stencil having the same opening diameter as the pad electrode of the circuit board and a thickness of 100 μm.

次に、高周波回路モジュール10を真空吸着し、回路基板51へ搭載した。搭載は画像モニタ付きのマウンター(搭載装置)を用いて実施した。高周波回路モジュール10は先に供給されたはんだペーストが適度な粘性を有しているため、回路基板パッド部55から脱落することはない。   Next, the high frequency circuit module 10 was vacuum-sucked and mounted on the circuit board 51. Mounting was carried out using a mounter (mounting device) with an image monitor. In the high-frequency circuit module 10, the previously supplied solder paste has an appropriate viscosity, and therefore does not fall off the circuit board pad portion 55.

回路基板51への高周波回路モジュール10の搭載を終えた後は、窒素リフロー炉を用いて表面実装を行った。リフロー条件は前述した条件と同じである。リフロー炉への投入から取り出しまでの時間も同じである。   After mounting the high-frequency circuit module 10 on the circuit board 51, surface mounting was performed using a nitrogen reflow furnace. The reflow conditions are the same as those described above. The time from loading to unloading to the reflow furnace is the same.

図5は、上記のようにして高周波回路モジュールを回路基板に実装した状態におけるはんだボール3bが配列された部分の断面図である。また、図6は、同じ状態での複合はんだボール3aを含む断面図である。回路基板51と、セラミック基板1との間隔は、樹脂コア15のサイズによって決められている。すなわち複数箇所において、樹脂コア15が両者の間隔を決め、両者の間隔を一定に確保している。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion where the solder balls 3b are arranged in a state where the high-frequency circuit module is mounted on the circuit board as described above. FIG. 6 is a cross-sectional view including the composite solder ball 3a in the same state. The distance between the circuit board 51 and the ceramic substrate 1 is determined by the size of the resin core 15. That is, at a plurality of locations, the resin core 15 determines the distance between the two, and ensures a constant distance between the two.

図4で示す完成した実装基板は、目視可能な最外周のボールのみを対象に、光学検査装置70による観察を行なう。光学検査装置70は、カメラ71、レンズ72およびプリズム73を備える。光学検査装置70を用いた検査により、BGAの実装工程で生ずるはんだ接続上の問題点、すなわち、回路モジュールの傾き、ショート(はんだブリッジ)、オープン(ギャップ形成)、雪だるま不良(不完全接合)などの有無を確認する。以上により本実施の形態における高周波回路モジュールの回路基板への実装を完了させる。   The completed mounting board shown in FIG. 4 is observed by the optical inspection device 70 only for the outermost peripheral ball that can be visually observed. The optical inspection device 70 includes a camera 71, a lens 72, and a prism 73. Problems with solder connection that occur in the BGA mounting process by inspection using the optical inspection device 70, such as circuit module tilt, short (solder bridge), open (gap formation), snowman failure (incomplete joint), etc. Check if there is any. Thus, the mounting of the high-frequency circuit module in the present embodiment on the circuit board is completed.

本実施の形態によれば、スタンドオフの制御は、高周波回路モジュール10のBGAのコーナー部のボールを複合はんだボールにすることにより行われる。これにより、リフロー実装時にはんだが溶融しても大きく溶融することのない複合はんだボールが高周波回路モジュールを支えることによって、はんだボールの沈み込みが生じない。このことは次の評価方法により確認した。   According to the present embodiment, the stand-off control is performed by making the ball at the corner of the BGA of the high-frequency circuit module 10 into a composite solder ball. As a result, the composite ball that does not melt greatly even if the solder melts during reflow mounting supports the high-frequency circuit module, so that the solder ball does not sink. This was confirmed by the following evaluation method.

完成した高周波回路モジュール10を実装した回路基板51を、樹脂に埋め込み、樹脂硬化後にBGA部の断面研磨を実施し、読み取り顕微鏡にてスタンドオフを実測する。その検査の結果、すべてのはんだボールは、複合はんだボールの外形に近い0.6mm前後のスタンドオフが確保されていることを確認した。ここで、スタンドオフが正確に0.6mmにならない理由は、既に述べたように複合はんだボール3aは、樹脂コア15と、その表面の接続のためのはんだコート13とで構成されるため、はんだコート13の分の沈み込みが発生することと、セラミック基板1、樹脂製の回路基板51共にわずかなそり、うねりなどの変形があることによる。   The circuit board 51 on which the completed high-frequency circuit module 10 is mounted is embedded in a resin, and after the resin is cured, the BGA section is subjected to cross-sectional polishing, and the standoff is measured with a reading microscope. As a result of the inspection, it was confirmed that all the solder balls had a standoff of about 0.6 mm close to the outer shape of the composite solder ball. Here, the reason why the standoff is not exactly 0.6 mm is that, as described above, the composite solder ball 3a is composed of the resin core 15 and the solder coat 13 for connecting the surface thereof. This is because the coating 13 sinks and the ceramic substrate 1 and the circuit board 51 made of resin have slight warpage and undulation.

機械的強度については、図2から判るように、接地端子は多数個存在するため、その一部が欠けても、全体の機械的強度、すなわち高周波回路モジュール全体の接合強度にはほとんど影響しない。次いで、電気回路的な問題については、一般の電気回路において多数の接地端子が集中して存在する場合、そのうちの数個が欠けたり、ショートが起きても回路的な問題とはならない。本高周波回路モジュールにおいてもそれと同様なことがいえる。   Regarding the mechanical strength, as can be seen from FIG. 2, since there are a large number of ground terminals, even if some of them are missing, the overall mechanical strength, that is, the joint strength of the entire high-frequency circuit module is hardly affected. Next, regarding an electrical circuit problem, if a large number of ground terminals are concentrated in a general electrical circuit, even if several of them are missing or a short circuit occurs, it does not cause a circuit problem. The same can be said for this high-frequency circuit module.

強いて述べるなら、導波管端子7を囲むボールに未接続部が生じた場合、すなわちオープン不良や雪だるま不良が生じた場合、導波管端子間の高周波的な電磁結合が増し、端子間の絶縁性が低下するという問題、すなわちアイソレーションと呼ばれるシールド特性が低下するという問題が生じる。   In short, when a non-connected portion occurs in the ball surrounding the waveguide terminal 7, that is, when an open defect or a snowman defect occurs, high-frequency electromagnetic coupling between the waveguide terminals increases, and insulation between the terminals occurs. The problem that the property is lowered, that is, the problem that the shield characteristic called isolation is lowered occurs.

仮に、設計上の観点からボール列が2列になった場合であっても同様な考え方が成り立つ。さらに、もっとも危険性が高いと考えられる導波管端子間のはんだボール列が1列の場合であっても、導波管端子間には未接続のはんだボールが存在し、それらはセラミック基板側あるいはプリント基板側で共に接地されているので、シールド効果はそれほど劣化しない。雪だるま不良も同様である。また、この部分にショート不良が発生した場合も、シールド機能からするとむしろ安全側に向かうので何ら問題は生じない。   Even if the number of ball rows is two from the viewpoint of design, the same concept holds. Furthermore, even when the solder ball rows between the waveguide terminals, which are considered to be the most dangerous, are not connected, there are unconnected solder balls between the waveguide terminals, which are on the ceramic substrate side. Or since both are grounded on the printed circuit board side, the shielding effect does not deteriorate so much. The same is true for snowmen. In addition, even if a short circuit failure occurs in this part, there is no problem because it goes to the safety side rather than the shield function.

以上、述べたように、領域Aのボールはすべて接地端子であるが故に、多少の接続不良やブリッジによるショート不良が生じても大きな問題とはならない。すなわち、これらは接続状態を管理する必要がまったく無い端子群であるため、検査は行う必要が無い。   As described above, since all the balls in the region A are ground terminals, even if a slight connection failure or a short-circuit failure due to a bridge occurs, it does not become a big problem. That is, since these are terminal groups that do not need to manage the connection state at all, there is no need to perform inspection.

本実施の形態の高周波回路モジュールおよびその実装構造により、BGA実装の課題とされていたはんだボールの変形や沈み込みに伴う問題の解決と、BGA接続検査の容易化の双方を満足した高周波回路モジュールを提供することが可能となった。   The high-frequency circuit module and the mounting structure thereof according to the present embodiment satisfy both the solution of the problem associated with deformation and sinking of the solder ball, which has been a problem of BGA mounting, and the ease of BGA connection inspection. It became possible to provide.

(実施の形態2)―最外周ではなく内周側に複合はんだボールを配置した例―
次に本発明の実施の形態2における高周波回路モジュールの例を説明する。本実施の形態における高周波回路モジュールの基本構成は実施の形態1における例と同じである。各構成部材の材質も実施の形態1と同じである。以下において、本実施の形態の高周波回路モジュールが実施の形態1と異なるところを説明する。
(Embodiment 2) -Example in which composite solder balls are arranged on the inner circumference instead of the outermost circumference-
Next, an example of the high-frequency circuit module according to Embodiment 2 of the present invention will be described. The basic configuration of the high-frequency circuit module in the present embodiment is the same as the example in the first embodiment. The material of each constituent member is the same as in the first embodiment. In the following, the difference between the high frequency circuit module of the present embodiment and the first embodiment will be described.

図7は本発明の実施の形態2における高周波回路モジュールの裏面の平面図である。図7において、複合はんだボール3aは、実施の形態1と異なる最内周の4隅(中央領域Aoの4隅)に配置されている。このような部位に複合はんだボール3aを配置すると、以下に述べるような効果が期待できる。   FIG. 7 is a plan view of the back surface of the high-frequency circuit module according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 7, the composite solder balls 3a are arranged at the four innermost corners (four corners of the central area Ao) different from the first embodiment. When the composite solder ball 3a is arranged at such a site, the following effects can be expected.

高周波回路モジュール10の構成部品であるセラミック基板1や、高周波回路モジュール10を実装する回路基板51等においては、材料がセラミックまたは樹脂であるが故に金属材料とは違い、その製造条件や製造ロットによっては反り、ねじれ等の変形が生じることがある。これを無視して工作すると、条件によっては実装後のセラミック基板1と回路基板51との距離(基板間距離)が増減することにより、セラミック基板と回路基板間の広い範囲で電気的導通が得られない状態(オープン状態)が生じたり、ショートが発生する場合がある。   The ceramic substrate 1, which is a component of the high-frequency circuit module 10, and the circuit board 51 on which the high-frequency circuit module 10 is mounted differ from metal materials because the material is ceramic or resin. May be warped or deformed. If this is ignored, depending on the conditions, the distance between the ceramic substrate 1 and the circuit substrate 51 after mounting (inter-substrate distance) increases or decreases, and electrical continuity is obtained in a wide range between the ceramic substrate and the circuit substrate. May occur (open state), or a short circuit may occur.

実施の形態1で述べたように、このような不良が局所的に生じた場合には問題は生じないが、広範囲にわたって生じるのは好ましくない。実施の形態1の配置ではこの影響をもっとも受けやすいのはセラミック基板1の中央領域Aoであり、そのために中央領域Aoにはボールを配置しない中ヌキ配置を行うことでその影響を軽減している。しかし、影響の及ぶ範囲が広がって、導波管端子7を囲むボールに連続したオープン状態(ギャップ形成のボール接続が連続する状態)が生じると、上述した高周波回路で使用される周波数から導かれる波長のλ/4以下のボール間の間隙dを維持することができなくなる。これにより、導波管端子7の周辺を連続的にシールドする機能が無くなり、電磁波の漏洩を遮断するという目的が損なわれてしまう。   As described in the first embodiment, when such a defect occurs locally, no problem occurs, but it is not preferable that it occurs over a wide range. In the arrangement of the first embodiment, it is the central area Ao of the ceramic substrate 1 that is most susceptible to this influence. For this reason, the influence is mitigated by performing a neutral arrangement in which no balls are arranged in the central area Ao. . However, when the range of influence spreads and a continuous open state (a state where the ball connection of the gap formation is continuous) occurs in the ball surrounding the waveguide terminal 7, it is derived from the frequency used in the above-described high-frequency circuit. It becomes impossible to maintain the gap d between balls having a wavelength of λ / 4 or less. As a result, the function of continuously shielding the periphery of the waveguide terminal 7 is lost, and the purpose of blocking leakage of electromagnetic waves is lost.

これを避けるため、図7に示すように、複合はんだボール3aを、領域Aの内側における中央領域Aoの4隅に配置する。これにより、反りやねじれなどの変形があるセラミック基板、回路基板を用いても、基板間距離を出来るだけ一定に保ち、スタンドオフの変化が少ない実装が可能なモジュールを提供することができる。   In order to avoid this, as shown in FIG. 7, the composite solder balls 3 a are arranged at the four corners of the central area Ao inside the area A. As a result, it is possible to provide a module that can be mounted with the distance between the substrates kept constant as much as possible even with the use of a ceramic substrate or a circuit substrate having deformation such as warping or twisting and with little change in standoff.

(実施の形態3)―導波管端子を囲むボールをすべて複合はんだボールとした例―
次に本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態の高周波回路モジュールの基本構成は実施の形態1と同じである。各構成部材の材質も実施の形態1と同じである。以下は本実施の形態の高周波回路モジュールが実施の形態1と異なるところを説明する。
(Embodiment 3) -Example where all balls surrounding waveguide terminals are composite solder balls-
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the high-frequency circuit module of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. The material of each constituent member is the same as in the first embodiment. Hereinafter, the high-frequency circuit module according to the present embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment.

図8は、本発明の実施の形態3の高周波回路モジュールの裏面の平面図である。複合はんだボール3aは、実施の形態1と異なり、導波管端子7を囲むボールすべてに配置されている。図9は、複合はんだボール取付部の断面図である。このような部位に複合はんだボールを配置すると、以下に述べるような効果が期待できる。   FIG. 8 is a plan view of the back surface of the high-frequency circuit module according to Embodiment 3 of the present invention. Unlike the first embodiment, the composite solder balls 3 a are arranged on all the balls surrounding the waveguide terminal 7. FIG. 9 is a cross-sectional view of the composite solder ball mounting portion. When the composite solder ball is arranged at such a portion, the following effects can be expected.

本実施の形態の目的とするところは、導波管端子7に隣接して取り囲むはんだボールをすべて複合はんだボール3aで構成することにより、導波管端子間の位相差が問題となるような高周波回路モジュール、たとえばフェーズド・アレー・アンテナの送信、受信モジュールなど、電気信号の位相差を扱う回路などへの好都合な適用にある。すなわち、導波管端子を囲む部位のボールを、複合はんだボール3aのみで構成することにより、高精度なスタンドオフを確保できる点にある。本実施の形態により導波管端子間の位相差の問題を有効に解消する信頼性の高い高周波回路モジュールの提供が可能となる。   The object of the present embodiment is to form a high frequency in which the phase difference between the waveguide terminals becomes a problem by configuring all the solder balls surrounding and adjacent to the waveguide terminals 7 with the composite solder balls 3a. The present invention is advantageously applied to circuit modules, for example, circuits that handle phase differences of electrical signals, such as phased array antenna transmission and reception modules. That is, a high-accuracy standoff can be ensured by configuring the ball surrounding the waveguide terminal only with the composite solder ball 3a. According to the present embodiment, it is possible to provide a high-reliability high-frequency circuit module that effectively solves the problem of phase difference between waveguide terminals.

図8において、セラミック基板のパッド電極のうち導波管端子7を囲むボールはすべてが複合はんだボールであり、かつ接地端子である。このように複合はんだボール3aを配置すると、セラミック基板1と回路基板51との距離は、複合はんだボール3aによる接続部で決定され、高い精度を有する高周波回路モジュールの実装構造を提供することが可能となる。   In FIG. 8, all the balls surrounding the waveguide terminal 7 among the pad electrodes of the ceramic substrate are composite solder balls and are ground terminals. When the composite solder balls 3a are arranged in this way, the distance between the ceramic substrate 1 and the circuit board 51 is determined by the connecting portion by the composite solder balls 3a, and it is possible to provide a high-frequency circuit module mounting structure with high accuracy. It becomes.

上記において、導波管端子7を囲むボールをすべて複合はんだボールとする構造について説明した。しかし、実装後のスタンドオフにそれほど高精度を要求しなければ、導波管端子7を囲むボールの一部をはんだボール3bとしても良い。その理由は、複合はんだボールはコストが高いことと、搭載に時間がかかるためである。   In the above description, the structure in which all the balls surrounding the waveguide terminal 7 are composite solder balls has been described. However, if high precision is not required for the standoff after mounting, a part of the ball surrounding the waveguide terminal 7 may be used as the solder ball 3b. The reason is that the composite solder balls are expensive and take time to mount.

(実施の形態4)―小径の複合はんだボールを用いた例―
次に本発明の実施の形態4の例を説明する。本実施の形態の高周波回路モジュール10の基本構成は実施の形態1と同じである。各構成部材の材質も実施の形態1と同じである。以下は本実施の形態の高周波回路モジュールが実施の形態1と異なるところを説明する。
(Embodiment 4) -Example using small-diameter composite solder balls-
Next, an example of Embodiment 4 of the present invention will be described. The basic configuration of the high-frequency circuit module 10 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. The material of each constituent member is the same as in the first embodiment. Hereinafter, the high-frequency circuit module according to the present embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment.

図10は、本発明の実施の形態4の高周波回路モジュールの裏面の平面図である。また、図11は、図10のXI−XI線に沿う断面図である。本実施の形態における複合はんだボール3sは実施の形態1と異なり、はんだボール3bよりもその外径が小さい。既に述べたように、導波管端子7を囲むボール間の間隙dの距離は、最低限上記λ/4以下という条件を守らねばならない。しかし、高いシールド機能を得ようとすれば、その間隙の距離dはできるだけ短い方が有利である。このため、はんだボールをできるだけ狭ピッチで並べて使いたいが、そうするとはんだブリッジ(ショート)の危険性がある。   FIG. 10 is a plan view of the back surface of the high-frequency circuit module according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. Unlike the first embodiment, the composite solder ball 3s in the present embodiment has a smaller outer diameter than the solder ball 3b. As already described, the distance d between the balls surrounding the waveguide terminal 7 must satisfy the condition of λ / 4 or less. However, in order to obtain a high shielding function, it is advantageous that the gap distance d is as short as possible. For this reason, it is desired to use the solder balls side by side at the smallest possible pitch, but there is a risk of solder bridges (short circuit).

そこで、はんだボール3bよりも複合はんだボール3sを小さく設定し、シールドが必要な導波管端子7の周囲のはんだボールの変形を大きくすることで、ボール間の隙間を狭くして、シールド特性を向上させる。複合はんだボール3sの寸法の最適値を選んでやることで、ブリッジを生じること無く安定した生産が可能となる。   Therefore, by setting the composite solder ball 3s to be smaller than the solder ball 3b and increasing the deformation of the solder ball around the waveguide terminal 7 that needs to be shielded, the gap between the balls is narrowed, and the shielding characteristics are improved. Improve. By selecting the optimum value of the dimensions of the composite solder ball 3s, stable production can be achieved without causing a bridge.

実施の形態4で使用したはんだボール3bの外径は、実施の形態1と同じ0.6mmである。複合はんだボール3sの外径は0.5mmであり、はんだボール3bよりわずかに小さい。複合はんだボール3sは、樹脂コア15sと、その樹脂コア15sの表面に施された鉛フリーはんだコート13sとで構成される。鉛フリーはんだコート13sは、実施の形態1と同じであり、およそ30μm厚さである。   The outer diameter of the solder ball 3b used in the fourth embodiment is the same 0.6 mm as in the first embodiment. The outer diameter of the composite solder ball 3s is 0.5 mm, which is slightly smaller than the solder ball 3b. The composite solder ball 3s is composed of a resin core 15s and a lead-free solder coat 13s applied to the surface of the resin core 15s. The lead-free solder coat 13s is the same as that of the first embodiment and has a thickness of about 30 μm.

ここで注意せねばならないことは、回路基板51に高周波回路モジュール10を搭載後、リフロー実装を行う前の時点で、小径ボール3sが必ずはんだペーストに接触していることである。そうでないとはんだの未接続(ギャップ形成)が生じる。   It should be noted here that the small-diameter ball 3s is always in contact with the solder paste at the time after the high-frequency circuit module 10 is mounted on the circuit board 51 and before reflow mounting. Otherwise, solder unconnection (gap formation) occurs.

本実施の形態では、実施の形態1と同じく、回路基板の実装面のパッド電極上に鉛フリーはんだペーストを供給したが、その際のステンシルは回路基板のパッド電極よりもやや小さい0.4mmの開口径で、厚さが150μmのやや厚手のものを用いた。これは外形が異なるボールを使用することの影響を小さくするための調整であり、パッド上に供給されるはんだペーストの体積は変えずに高さを大きく取る操作である。このようにはんだペーストを供給した回路基板に高周波回路モジュールを搭載すると、小径の複合はんだボール3sにも十分はんだペーストが接触した状態でリフローが行える。リフローを実施した結果、すべてのボールにはんだが濡れ上がり、期待する形状のはんだボールが形成されることが確認できた。   In the present embodiment, as in the first embodiment, lead-free solder paste is supplied onto the pad electrode on the mounting surface of the circuit board, but the stencil at that time is 0.4 mm which is slightly smaller than the pad electrode on the circuit board. A slightly thicker one having an opening diameter and a thickness of 150 μm was used. This is an adjustment for reducing the influence of using balls having different outer shapes, and is an operation for increasing the height without changing the volume of the solder paste supplied onto the pad. When the high-frequency circuit module is mounted on the circuit board supplied with the solder paste in this way, reflow can be performed with the solder paste sufficiently in contact with the small-diameter composite solder balls 3s. As a result of the reflow, it was confirmed that the solder wets all the balls and the solder balls having the expected shape are formed.

BGA実装を行う際、一部に小径のボールを用いると、基板の反り、ねじれの影響を受けやすくなるため、できるだけ平坦な基板を用いることが望ましいが、本実施の形態では念のために内周部にも小径の複合はんだボール3sを配してこの影響を最小限に留めている。完成したモジュールは実施の形態1と同様な検査を実施したが、異常は何ら検出されなかった。   When BGA mounting is performed, if a small diameter ball is used for a part, it is easy to be affected by warping and twisting of the substrate. Therefore, it is desirable to use a substrate that is as flat as possible. A small-diameter composite solder ball 3s is also arranged around the periphery to minimize this effect. The completed module was inspected in the same manner as in the first embodiment, but no abnormality was detected.

上記のように、実施の形態について説明したが、熱環境によって変形しないボールとして、複合はんだボールを用いる方式に関して述べたが、この目的を達成できるものであれば、必ずしも樹脂コアにはんだコートを施した複合はんだボールである必要はない。コアには、はんだのリフロー温度でも溶融しない高温はんだや金属ボールを用いてもよい。   As described above, the embodiment has been described, but the method of using a composite solder ball as a ball that is not deformed by a thermal environment has been described. However, if this purpose can be achieved, a solder coat is not necessarily applied to the resin core. It is not necessary to have a composite solder ball. High temperature solder or metal balls that do not melt even at the reflow temperature of the solder may be used for the core.

本発明の高周波回路モジュールの実装構造においては、高周波回路モジュールと回路基板との間に位置し、高周波回路モジュールおよび回路基板の複数個所において、高周波回路モジュールおよび回路基板の少なくとも一方に接して両者の間隔を一定に確保する部分とを備える。両者の間隔を一定に確保する部分は、上記の実施の形態においては、複合はんだボールの樹脂コアについて説明したが、それに限定されない。   In the mounting structure of the high-frequency circuit module of the present invention, the high-frequency circuit module is located between the high-frequency circuit module and the circuit board, and in contact with at least one of the high-frequency circuit module and the circuit board at a plurality of locations of the high-frequency circuit module and the circuit board. And a portion for ensuring a constant interval. In the above-described embodiment, the portion that keeps the distance between them constant has been described for the resin core of the composite solder ball, but is not limited thereto.

たとえば、高周波回路モジュールおよび回路基板は、いずれか一方から他方側に突き出す突出部を複数個所において備え、両者の間隔を一定に確保する部分が、その突出部であってもよい。突出部としては、たとえば回路基板上の金属製の突起構造や、高周波回路モジュール側の金属リードや金属ピンであってもよい。要は、基板間を電気的に接続する機能と、必要とされる部位のスタンドオフが得られれば良い。   For example, the high-frequency circuit module and the circuit board may be provided with a plurality of protruding portions protruding from one side to the other side, and a portion that keeps the distance between them constant may be the protruding portion. The protrusion may be, for example, a metal protrusion structure on a circuit board, a metal lead or a metal pin on the high frequency circuit module side. In short, it is only necessary to obtain a function of electrically connecting the substrates and a standoff of a required part.

上記のような構成により、BGAを用いながら、安価な構成により、高周波回路モジュールを回路基板に正確に実装することができるようになる。   With the above configuration, the high-frequency circuit module can be accurately mounted on the circuit board with an inexpensive configuration while using the BGA.

また、接続は、はんだではなく導電性接着剤などを用いて実装しても良く、期待した結果を得るために状況に応じて使い分ければよい。また回路基板に用いるプリント基板は、一般的なFR−4基板は当然のこと、セラミック基板、テフロン(登録商標)基板、液晶ポリマー基板、ポリイミド基板を用いたフレキシブル基板であっても良い。   Further, the connection may be implemented using a conductive adhesive or the like instead of solder, and may be properly used depending on the situation in order to obtain an expected result. The printed board used for the circuit board may be a general FR-4 board, a ceramic board, a Teflon (registered trademark) board, a liquid crystal polymer board, or a flexible board using a polyimide board.

上述したように、高周波回路モジュールの導波管端子の縁に沿ってその導波管端子を囲むように、複合はんだボールを配置することができる。この構成により、更に高精度なスタンドオフを確保できるため、導波管端子間の位相差が問題となるような高周波回路モジュールすなわち電気信号の位相差を扱う回路などへの適用が可能となる。   As described above, the composite solder ball can be disposed so as to surround the waveguide terminal along the edge of the waveguide terminal of the high-frequency circuit module. With this configuration, a more accurate standoff can be ensured, so that it can be applied to a high-frequency circuit module in which a phase difference between waveguide terminals becomes a problem, that is, a circuit that handles a phase difference of an electric signal.

また、複合はんだボールの外径を、はんだボールの外径よりも小さくすることができる。この構成により、はんだボール間の隙間が狭く押さえられ、シールド特性を向上させることができる。また、樹脂ボールの寸法の最適値を選んでやることで、ブリッジを生じること無く安定した生産が可能となる。   Moreover, the outer diameter of the composite solder ball can be made smaller than the outer diameter of the solder ball. With this configuration, the gap between the solder balls can be narrowed and the shield characteristics can be improved. In addition, by selecting the optimum value of the dimensions of the resin balls, stable production can be achieved without generating a bridge.

また、BGAを平面的に見て、最外周以外の内側の電極パッドには、信号端子、制御信号端子、信号用接地端子およびバイアス端子のいずれも配されていない構成とすることができる。この構成により、実装終了後、最外周のボールのみ目視または光学的に検査することにより、高周波回路モジュールのはんだの接合不良を確実に検査することができる。   Further, when the BGA is viewed in plan, the inner electrode pads other than the outermost periphery may be configured such that none of the signal terminals, the control signal terminals, the signal ground terminals, and the bias terminals are arranged. With this configuration, after the mounting is completed, only the outermost peripheral ball can be visually or optically inspected to reliably inspect the solder joint failure of the high-frequency circuit module.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の高周波回路モジュールおよび高周波回路モジュールの実装構造は、導波管端子を備える高周波回路モジュールをBGAにより高い精度で回路基板に接続することを可能にするので、この分野で多大の貢献をすることが期待される。   The high-frequency circuit module and the mounting structure of the high-frequency circuit module according to the present invention make it possible to connect a high-frequency circuit module having a waveguide terminal to a circuit board with high accuracy by BGA, and thus make a great contribution in this field. It is expected.

本発明の実施の形態1における高周波回路モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the high frequency circuit module in Embodiment 1 of this invention. 図1の高周波回路モジュールの裏面図である。It is a reverse view of the high frequency circuit module of FIG. 図2のIII-III線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the III-III line of FIG. 図1の高周波回路モジュールを回路基板に実装した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which mounted the high frequency circuit module of FIG. 1 on the circuit board. 実装した状態の接続部の断面図である(図2のV-V線に対応する位置)。It is sectional drawing of the connection part of the mounted state (position corresponding to the VV line of FIG. 2). 実装した状態の接続部の断面図である(図2のVI-VI線に対応する位置)。It is sectional drawing of the connection part of the mounted state (position corresponding to the VI-VI line of FIG. 2). 本発明の実施の形態2における高周波回路モジュールの裏面図である。It is a reverse view of the high frequency circuit module in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における高周波回路モジュールの裏面図である。It is a reverse view of the high frequency circuit module in Embodiment 3 of this invention. 図8のIX-IX線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the IX-IX line of FIG. 本発明の実施の形態4における高周波回路モジュールの裏面図である。It is a reverse view of the high frequency circuit module in Embodiment 4 of this invention. 図10のXI-XI線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the XI-XI line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 セラミック基板、3 はんだボール、3a 複合はんだボール、3b はんだボール、3s 小径の複合はんだボール、4 オーバーコートガラス、5 セラミック基板パッド電極、7 導波管端子、10 高周波回路モジュール、13 はんだコート、13s 小径ボールのはんだコート、15 樹脂コア、15s 小径ボールの樹脂コア、23 高融点はんだ、31 高周波半導体素子、35 キャップ、37 キャビティ、51 回路基板、54 ソルダーレジスト、55 回路基板のパッド電極、57 導波管、70 光学検査装置、71 カメラ、72 レンズ、73 プリズム、Ao 中央領域、A 内側領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic substrate, 3 Solder ball, 3a Composite solder ball, 3b Solder ball, 3s Small diameter composite solder ball, 4 Overcoat glass, 5 Ceramic substrate pad electrode, 7 Waveguide terminal, 10 High frequency circuit module, 13 Solder coat, 13s small diameter ball solder coat, 15 resin core, 15s small diameter ball resin core, 23 high melting point solder, 31 high frequency semiconductor element, 35 cap, 37 cavity, 51 circuit board, 54 solder resist, 55 circuit board pad electrode, 57 Waveguide, 70 optical inspection device, 71 camera, 72 lens, 73 prism, Ao central region, A inner region.

Claims (8)

導波管端子および複数の電極パッドに形成されたBGA(Ball・Grid・Array)を有する誘電体の基板を備えた高周波回路モジュールあって、
前記BGAが、はんだボールと、リフロー実装時に前記高周波回路モジュールの自重で変形しにくいコア部およびそのコア部を被覆するはんだ層を有する複合はんだボールとで構成される、高周波回路モジュール。
A high-frequency circuit module comprising a dielectric substrate having a BGA (Ball · Grid · Array) formed on a waveguide terminal and a plurality of electrode pads,
The high-frequency circuit module, wherein the BGA includes a solder ball and a composite solder ball having a core portion that is difficult to be deformed by its own weight during reflow mounting and a solder layer that covers the core portion.
前記高周波回路モジュールの導波管端子の縁に沿ってその導波管端子を囲むように、前記複合はんだボールが位置する、請求項1に記載の高周波回路モジュール。   The high frequency circuit module according to claim 1, wherein the composite solder ball is positioned so as to surround the waveguide terminal along an edge of the waveguide terminal of the high frequency circuit module. 前記複合はんだボールの外径が、前記はんだボールの外径よりも小さい、請求項1または2に記載の高周波回路モジュール。   The high frequency circuit module according to claim 1, wherein an outer diameter of the composite solder ball is smaller than an outer diameter of the solder ball. 前記BGAを平面的に見て、最外周より内側の電極パッドには、信号端子、制御信号端子、信号用接地端子およびバイアス端子のいずれも配されていない、請求項1〜3のいずれかに記載の高周波回路モジュール。   Any of the signal pads, the control signal terminals, the signal ground terminals, and the bias terminals are not arranged on the electrode pads inside the outermost periphery when the BGA is viewed in a plan view. The high-frequency circuit module described. 前記請求項1〜4のいずれかに記載の高周波モジュールと、回路基板とが、前記BGAを介在させて接続されている、高周波回路モジュールの実装構造。   A mounting structure of a high-frequency circuit module, wherein the high-frequency module according to any one of claims 1 to 4 and a circuit board are connected via the BGA. 導波管端子および複数の電極パッドに形成されたBGA(Ball・Grid・Array)を有する誘電体基板の高周波回路モジュールと、
前記BGAを介在させて、前記高周波回路モジュールの電極パッドに対応して接続された対応電極パッドを有する回路基板と、
前記高周波回路モジュールと前記回路基板との間に位置し、前記高周波回路モジュールおよび前記回路基板の複数個所において、前記高周波回路モジュールおよび前記回路基板の少なくとも一方に接して両者の間隔を一定に確保する部分とを備える、高周波回路モジュールの実装構造。
A dielectric substrate high-frequency circuit module having a BGA (Ball / Grid / Array) formed on a waveguide terminal and a plurality of electrode pads;
A circuit board having corresponding electrode pads connected to the electrode pads of the high-frequency circuit module through the BGA;
Located between the high-frequency circuit module and the circuit board, and in contact with at least one of the high-frequency circuit module and the circuit board at a plurality of locations of the high-frequency circuit module and the circuit board, a constant interval between them is ensured. And a mounting structure for a high-frequency circuit module.
前記BGAが、コア部と、そのコア部をコートするはんだコートとから構成される複合はんだボールをその部分に含み、前記両者の間隔を一定に確保する部分が、そのコア部である、請求項6に記載の高周波回路モジュールの実装構造。   The BGA includes a composite solder ball composed of a core portion and a solder coat that coats the core portion, and a portion that keeps a constant distance between the two is the core portion. 7. A mounting structure of the high-frequency circuit module according to 6. 前記高周波回路モジュールおよび前記回路基板は、いずれか一方から他方側に突き出す突出部を複数個所において備え、前記両者の間隔を一定に確保する部分が、その突出部である、請求項6に記載の高周波回路モジュールの実装構造。   The said high frequency circuit module and the said circuit board are equipped with the protrusion part which protrudes in the other side from any one in several places, The part which ensures the space | interval of both is a protrusion part. High frequency circuit module mounting structure.
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