JP2007173860A - High-frequency module and method for manufacturing it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話等に使用される高周波モジュールとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency module used for a mobile phone or the like and a manufacturing method thereof.
以下、従来の高周波モジュールについて説明する。従来の高周波モジュールは図10に示すように、セラミック等の絶縁物で形成された基台1に電子部品が装着され、その上から金属製のシールドケース2が被せられたものであった。そして、その基台には図11に示すようにワイヤー3で接続された集積回路4と、リフロー半田接続されたチップコンデンサ5及び水晶振動子(回路形成部の一例であり、またフィルタの一例としても用いた)6とで温度に対して安定した性能を有する高周波モジュールが構成されていた。
Hereinafter, a conventional high-frequency module will be described. As shown in FIG. 10, the conventional high-frequency module has an electronic component mounted on a
また、この高周波モジュールの小型化を図るために図12に示すように基台7に凹部10を設け、この凹部10の底面に集積回路4をワイヤーボンディング接続し、この凹部10側の天面に水晶振動子6を被せるとともにこの天面側12に縦1.0mm横0.5mmのチップコンデンサ5をクリーム半田11でリフロー接続していた。このように水晶振動子6を集積回路4に重ねることにより小型化を図っていた。
In order to reduce the size of the high-frequency module, a
次にその製造方法は、図13に示すように、凹部10を有するとともにこの凹部10の底面に集積回路4をワイヤーボンディング接続する第1の工程13と、この第1の工程13の後に集積回路4を接着材で封止する第2の工程14と、この第2の工程14の後に接着材を硬化させる第3の工程15と、この第3の工程15の後に凹部10の天面側12にクリーム半田を印刷する第4の工程16と、この第4の工程16の後に塗布されたクリーム半田11上にチップコンデンサ5と水晶振動子6を実装する第5の工程17と、この第5の工程17の後に熱を加えてチップコンデンサ5と水晶振動子6を基台7の天面側12に接着する第6の工程18とを有した製造方法であった。このように集積回路4の上方に水晶振動子6を装着することにより、高周波モジュールはますます小型化されてきた。
Next, as shown in FIG. 13, the manufacturing method includes a first step 13 having a
しかしながら、近年の更なる小型化の要求に対しては、このような従来の構成ではどうしても水晶振動子6とチップコンデンサ5を合わせた大きさより小型化するには限界があった。一方、近年の半導体技術の進歩により、集積回路は一段とサイズの小型化が進むとともにバンプ接続をベースにしたフリップチップ実装技術が開発されて、集積回路は非常に小さなスペースでの実装が可能になっている。また、チップコンデンサも例えば縦0.6mm横0.3mmという小型部品が出現し、結果として集積回路とチップコンデンサの専有面積が水晶振動子の専有面積より小さくなり、この現実に合致した構造の提案が必要となってきた。
However, in response to the recent demand for further downsizing, there is a limit to downsizing from the combined size of the crystal unit 6 and the
この発明は、このような問題点を解決するもので、小型化された高周波モジュールを提供することを目的としたものである。 The present invention is intended to solve such a problem and to provide a miniaturized high frequency module.
この目的を達成するために本発明の高周波モジュールは、絶縁体で形成された基台と、この基台に設けられた凹部と、この凹部の底面にフリップチップ実装された集積回路と、この集積回路と電気的に接続されるとともに前記基台の凹部の天面側に被せられた回路形成部と、前記凹部内に収納されるとともに前記集積回路と電気的に接続されたチップコンデンサとを備え、前記回路形成部と前記基台の大きさを略等しくするとともに、前記チップコンデンサは前記回路形成部上にクリーム半田で固着された構成としたものである。これにより、小型化された高周波モジュールが実現できる。 In order to achieve this object, a high-frequency module according to the present invention includes a base formed of an insulator, a recess provided in the base, an integrated circuit flip-chip mounted on the bottom surface of the recess, and the integrated A circuit forming portion that is electrically connected to the circuit and is placed on a top surface side of the concave portion of the base; and a chip capacitor that is housed in the concave portion and electrically connected to the integrated circuit. The circuit forming portion and the base are substantially equal in size, and the chip capacitor is fixed on the circuit forming portion with cream solder. Thereby, a miniaturized high frequency module can be realized.
以上のように本発明によれば、絶縁体で形成された基台と、この基台に設けられた凹部と、この凹部の底面にフリップチップ実装された集積回路と、この集積回路と電気的に接続されるとともに前記基台の凹部の天面側に被せられた回路形成部と、前記凹部内に収納されるとともに前記集積回路と電気的に接続されたチップコンデンサとを備え、前記回路形成部と前記基台の大きさを略等しくするとともに、前記チップコンデンサは前記回路形成部上にクリーム半田で固着することにより、基台を回路形成部の大きさに等しくすることができるので、小型化された高周波モジュールが実現できる。 As described above, according to the present invention, a base made of an insulator, a recess provided in the base, an integrated circuit flip-chip mounted on the bottom surface of the recess, and the integrated circuit and electrical A circuit forming portion that is connected to the top surface of the concave portion of the base and a chip capacitor that is housed in the concave portion and electrically connected to the integrated circuit. The size of the base and the base is made substantially equal, and the chip capacitor can be fixed to the circuit forming portion with cream solder, so that the base can be made equal to the size of the circuit forming portion, so that the size is small. A high-frequency module can be realized.
(実施の形態1)
図1は実施の形態1における高周波モジュールの断面図である。図1において、21はセラミックで形成された基台であり、4枚のセラミックシート21a,21b,21c,21dが積層されている。その大きさは略縦3.0mm、横5.0mm、高さ0.6mmであり、中央に凹部22が形成されている。そして、この凹部22の底面22aにはチップコンデンサ23a,23bと、フリップチップ実装された集積回路24がバンプ24aで接続されている。また、25は、絶縁材としての封止剤(アンダーフィル)であり、集積回路24を底面22aに固着するとともに集積回路の回路面の保護をしている。26は、基台21の凹部22を形成する側に設けられた天面であり、集積回路24の端子がセラミック上を配線パターンで導出されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the high-frequency module according to the first embodiment. In FIG. 1,
27は、10〜20MHz帯の回路形成部であり、その大きさは略縦3.0mm、横5.0mm、高さ0.7mmである。この回路形成部27の電極は配線パターンで天面26に対応する位置28に導出され、クリーム半田で半田付けされて回路形成部27の電極と集積回路24の端子とは電気的に接続される。また、このように、凹部22を覆うように回路形成部27を被せて固着することにより、全体として、略縦3.0mm、横5.0mm、高さ1.3mmの大きさを有する高周波モジュールが完成する。
このように、フリップチップ型の集積回路24をバンプ24aで接続し、縦0.6mm、横0.3mmの小型のチップコンデンサ23a,23bを凹部22内に埋設することにより、回路形成部27と同一の形状まで小型化することができる。
In this way, the flip-chip type integrated
図2はその回路図である。図2において、29a,29bは集積回路24内に設けられた増幅器であり、30は温度補正回路であり、31は電圧安定化回路であり、32はバリキャップダイオード(可変容量ダイオード)であり共に集積回路24内に収納されている。増幅器29aの入力と出力との間には回路形成部27が接続されており、この増幅器29aの入力とグランドとの間に接続されたバリキャップダイオード32とで共振回路を形成し、発振周波数を決定している。そして、この増幅器29aで形成された発振器の出力は次の増幅器29bを介して出力端子33aに接続されている。また、この出力端子33aはチップコンデンサ23c(図1には示さず)を介して基台21に設けられた端子34aに接続されている。温度補正回路30は増幅器29aの入力に接続され、共振回路の温度に対する周波数変化の補正を行っている。また、33e,34eは周波数制御電圧の入力端子であり、バリキャップダイオード32に接続されて、制御電圧に応じて発振周波数を制御している。33dと34dは電源入力端子であり、電圧安定化回路31を介して各回路に安定した電圧を供給している。33b,34bはグランド端子である。また、電圧安定化回路31には、端子33cを介してチップコンデンサ23aが接続されている。
FIG. 2 is a circuit diagram thereof. In FIG. 2, 29a and 29b are amplifiers provided in the integrated
次にその製造方法を図3を用いて説明する。本実施の形態1における高周波モジュールの製造方法は、凹部22を有するとともにこの凹部22の底面22aに集積回路24をフリップチップ実装する第1の工程35と、この第1の工程35の後に集積回路24を接着材25で封止する第2の工程36と、この第2の工程36の後に接着材25を硬化させる第3の工程37と、この第3の工程37の後に凹部22の底面22aにクリーム半田をディスペンサ等で塗布する第4の工程38と、この第4の工程38の後に塗布されたクリーム半田上にチップコンデンサ23a,23bを実装する第5の工程39と、この第5の工程39の後に熱を加えてチップコンデンサ23a,23bを接着する第6の工程40と、この第6の工程40の後に基台21の天面26側にクリーム半田を印刷する第7の工程41と、この第7の工程41の後に回路形成部27を実装する第8の工程42と、この第8の工程42の後に回路形成部27を天面26側に熱を加えて接着する第9の工程43とから成る高周波モジュールの製造方法であり、第4の工程38で凹部22の底面22aにクリーム半田を塗布し、第5の工程39でチップコンデンサ23a,23bを凹部22内に実装し、第6の工程40で接着するので、小型化された高周波モジュールが実現できる。
Next, the manufacturing method will be described with reference to FIG. The manufacturing method of the high-frequency module according to the first embodiment includes a first step 35 having a
(実施の形態2)
図4は実施の形態2における高周波モジュールの断面図である。図4において、実施の形態1と異なるところはチップコンデンサ23a,23bを回路形成部27側にクリーム半田で固着したことである。即ち、チップコンデンサ23a,23bの配線は基台21の凹部22を形成する側の天面26と対向する面28に導出し、クリーム半田で集積回路24と電気的に接続されている。このチップコンデンサ23a,23bは(実施の形態1に於いても同様であるが)凹部22の内面22cと集積回路24の間に収納されることにより薄型化を図っている。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the high-frequency module according to the second embodiment. In FIG. 4, the difference from the first embodiment is that the
このように、チップコンデンサ23a,23bを回路形成部27側に設けることにより、クリーム半田を印刷することが可能となり、実施の形態1のようにディスペンサでクリーム半田を塗布する必要がなく、生産性が向上する。
Thus, by providing the
従って、その製造方法は図5に示すようになる。即ち、凹部22を有するとともにこの凹部22の底面22aに集積回路24をフリップチップ実装する第1の工程45と、この第1の工程45の後に集積回路24を接着材25で封止する第2の工程46と、この第2の工程46の後に接着材25を硬化させる第3の工程47と、この第3の工程47の後に基台21の凹部22の天面側26にクリーム半田を印刷する第4の工程48とを有する第1の部品49と、この第1の部品49とは別工程で、回路形成部27にクリーム半田を印刷する第1の工程50と、この第1の工程50の後で印刷されたクリーム半田上にチップコンデンサ23a,23bを実装する第2の工程51と、この第2の工程51の後で熱を加えてチップコンデンサ23a,23bを接着する第3の工程52とを有する第2の部品53を第1の部品49の基台21の天面側26に実装する工程54と、その後で熱を加えて接着する工程55とから成る高周波モジュールの製造方法であり、第2の部品53においてはチップコンデンサ23a,23bを回路形成部27側に装着するため、クリーム半田を印刷することが可能となり、生産効率が向上する。
Therefore, the manufacturing method is as shown in FIG. That is, the
(実施の形態3)
図6は実施の形態3における高周波モジュールの製造方法の工程図である。図6において実施の形態2との相違は、基台21とチップコンデンサ23a,23bと回路形成部27とを同時に一括して接着して生産効率を更に向上させるところにある。即ち、凹部22を有するとともにこの凹部22の底面22aに集積回路24をフリップチップ実装する第1の工程56と、この第1の工程56の後に集積回路24を接着材25で封止する第2の工程57と、この第2の工程57の後に接着材25を硬化させる第3の工程58とを有する第1の部品59と、この第1の部品59とは別の工程であって、回路形成部27にクリーム半田を印刷する工程60と、この工程60の後で印刷されたクリーム半田上に第1の部品59とチップコンデンサ23a,23bを実装する工程61と、この工程61の後で熱を加えてチップコンデンサ23a,23bと第1の部品59とを同時に接着する工程62とから成る高周波モジュールの製造方法であり、工程62でチップコンデンサ23a,23bと第1の部品59とを同時に接着するので、生産効率が更に向上する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a process diagram of the method for manufacturing the high-frequency module in the third embodiment. In FIG. 6, the difference from the second embodiment is that the
(実施の形態4)
図7は、携帯電話等に使用される受信器(高周波モジュールの一例として用いた)のブロック図である。図7において、65a,65bはSAW(表面弾性波)フィルタであり、UHF帯の周波数を通過させるバンドパスフィルタである。また、66は増幅器であり、67は混合器であり、共に集積回路69内に収納されている。また、68a,68b,68c,68dはチップコンデンサである。そして、これらの集積回路69やチップコンデンサ68a,68b,68c,68dは、絶縁性を有するセラミック製の基台70に設けられた凹部70a(図示せず)に収納されている。この実施の形態4に於いても65a,65bで形成されたSAWフィルタ65の大きさは通過させる周波数によって決定されるものであり、基台70の大きさをSAWフィルタ65の大きさに合わせることによって小型化を図っている。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a block diagram of a receiver (used as an example of a high-frequency module) used for a mobile phone or the like. In FIG. 7, 65a and 65b are SAW (surface acoustic wave) filters, which are band-pass filters that pass UHF band frequencies.
次に、この受信器の回路は図7に示すように、UHF帯の高周波信号が入力される入力端子71aと、この入力端子71aが接続されたチップコンデンサ68aと、このチップコンデンサ68aに接続されたSAWフィルタ65aと、このSAWフィルタ65aの出力に接続された増幅器66と、この増幅器66の出力に接続されたSAWフィルタ65bと、このSAWフィルタ65bの出力に接続されたチップコンデンサ68bと、このチップコンデンサ68bの出力に一方の端子が接続された混合器67と、この混合器67の出力がチップコンデンサ68cを介して接続された出力端子71bと、局部発振周波数がチップコンデンサ68dを介して混合器67の他方の端子に接続される入力端子72とから構成されている。
Next, as shown in FIG. 7, the circuit of this receiver is connected to an input terminal 71a to which a high-frequency signal in the UHF band is input, a chip capacitor 68a to which the input terminal 71a is connected, and the chip capacitor 68a.
なお、その製造方法は実施の形態2或いは実施の形態3と同様である。 The manufacturing method is the same as that in the second embodiment or the third embodiment.
(実施の形態5)
図8は、携帯電話等に使用される送信器(高周波モジュールの一例として用いた)のブロック図である。図8において、73はSAWフィルタであり、UHF帯の周波数を通過させるバンドパスフィルタである。また、74は電力増幅器であり集積回路(図示せず)内に収納されている。また、76a,76b,76cはチップコンデンサである。そして、これらの集積回路やチップコンデンサ76a,76b,76cは、絶縁性を有するセラミック製の基台77に設けられた凹部(図示せず)に収納されている。この実施の形態5に於いてもSAWフィルタ73の大きさは通過させる周波数によって決定されるものであり、基台77の大きさをSAWフィルタ73の大きさに合わせることによって小型化を図っている。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a block diagram of a transmitter (used as an example of a high frequency module) used in a mobile phone or the like. In FIG. 8,
次に、この送信器の回路は図8に示すように、UHF帯の変調された高周波信号が入力される入力端子79と、この入力端子79が接続されたチップコンデンサ76aと、このチップコンデンサ76aに接続されたSAWフィルタ73と、このSAWフィルタ73の出力に接続されたチップコンデンサ76bと、このチップコンデンサ76bの出力に接続された増幅器74と、この増幅器74の出力に接続されたチップコンデンサ76cと、このチップコンデンサ76cの出力に接続された出力端子80とから構成されている。また、その製造方法は実施の形態2或いは実施の形態3と同様である。
Next, as shown in FIG. 8, the transmitter circuit includes an
(実施の形態6)
図9は、実施の形態6におけるVCO(電圧制御発振器)/PLLモジュール(高周波モジュールの一例として用いた)のブロック図である。図9において、本発明のVCO/PLLモジュールは、絶縁体で形成された基台81と、この基台81に設けられた凹部82と、この凹部82の底面にフリップチップ実装されたPLL集積回路83と、このPLL集積回路83と電気的に接続されるとともに基台81の凹部の天面側に被せられたVCO85とを備えた構成である。そして、凹部82内にPLL集積回路83と電気的に接続され、チップ部品で形成されたローパスフィルタ84とを収納するとともに、VCO85と基台81の大きさを略等しくしたものであり、このように凹部82内にバンプ接続されたPLL集積回路83とチップ部品で形成されたローパスフィルタ84を収納することにより、基台81を略VCO85の大きさに等しくすることができるので、小型化されたVCO/PLLモジュールが実現できる。
(Embodiment 6)
FIG. 9 is a block diagram of a VCO (voltage controlled oscillator) / PLL module (used as an example of a high frequency module) in the sixth embodiment. 9, the VCO / PLL module of the present invention includes a base 81 made of an insulator, a
このVCO/PLLモジュールは、VCO85の出力端子85aからチップコンデンサ86(2pF)を介してPLL集積回路83の一方の入力に接続されるとともに発振器出力として出力端子87に出力している。88は基準周波数信号が入力される入力端子であり、PLL集積回路83の他方の入力に接続されている。また、このPLL集積回路83の出力はチップ部品で形成されたローパスフィルタ84を介してVCO85の入力端子85bに接続されている。
This VCO / PLL module is connected to one input of the PLL integrated
ここで、ローパスフィルタ84は、入力に抵抗89(1キロオーム)が接続され、この出力90とグランドとの間にコンデンサ91(1000ピコファラッド)と、抵抗92(5.6キロオーム)とコンデンサ93(0.047マイクロファラッド)の直列接続体とが接続されている。また、抵抗92の出力90には抵抗94(8.2キロオーム)が接続されてVCO85の入力85bに接続されている。また、この抵抗94の出力とグランドとの間にはコンデンサ95(4700ピコファラッド)が接続されている。
Here, the low-
なお、その製造方法は実施の形態2或いは実施の形態3と同様であり、フィルタの代わりにVCO85を用いたものである。
The manufacturing method is the same as that in the second embodiment or the third embodiment, and a
本発明にかかる高周波モジュールは、小型化された高周波モジュールを提供できるという効果を有し、携帯電話等に用いる高周波モジュールとして有用である。 The high-frequency module according to the present invention has an effect of providing a miniaturized high-frequency module, and is useful as a high-frequency module used for a mobile phone or the like.
21 基台
22 凹部
22a 底面
23a チップコンデンサ
23b チップコンデンサ
24 集積回路
24a バンプ
26 天面
27 回路形成部
21
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