JP2018010954A - 高周波モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けた上に、充分な熱効率が得られる高周波モジュールを提供する。【解決手段】高周波モジュール１００は、表面導体層１を含み、表面に凹部９０が形成された回路基板１０と、実装面導体部２０２を含み、表面に実装面２００ａが形成され、凹部９０内に設けられたインターポーザ基板２００と、実装面２００ａに実装された電子部品１０１と、を備えた高周波モジュール１００であって、表面導体層１に沿う方向に、実装面導体部２０２が表面導体層１と並ぶように形成され、表面導体層１と実装面導体部２０２との間に表面実装される接続部品３０１をさらに備える。【選択図】図１

Description

本発明は、高周波モジュールおよびその製造方法に関する。

一般に、電子部品を基板に実装する場合において、インターポーザ基板といった子基板を介して、電子部品を親基板に実装する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、フレキシブル基板を介して、電子部品を親基板に実装する技術が開示されている。また、特許文献２には、配線部材を介して、電子部品を親基板に実装することが開示されている。さらに、特許文献３には、インターポーザ基板を介して、電子部品を親基板に実装することが開示されている。

特開２０１１−１５５１９９号公報 特開２００９−１３５３９１号公報 特開平１１−１２１５２４号公報

しかしながら、インターポーザ基板を介して親基板に電子部品を実装すると、インターポーザ基板の基板厚の分だけ電子部品に発生した熱の放熱効率が悪くなってしまう。このため、特にパワーアンプのような大電力を消費する電子部品を実装する場合、放熱効率が充分でない場合があった。

本発明は、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けた上に、充分な放熱効率が得られる高周波モジュールを提供することを目的とする。

第１の態様の高周波モジュールは、表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板と、実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、前記実装面に実装された電子部品と、を備え、前記表面導体層に沿う方向に、前記実装面導体部が前記表面導体層と並ぶように形成され、前記表面導体層と前記実装面導体部との間に表面実装される接続部品をさらに備える。

本態様では、実装面導体部から表面導体層に向かって、短い経路で放熱ができるため、回路基板の凹部内に設けたことによる放熱作用に加えて、回路基板の凹部内に設けたインターポーザ基板のさらなる放熱が可能となる。

第２の態様の高周波モジュールは、表面導体層を含み、表面に凹部が形成され、当該凹部の底面に底面導体部を有する回路基板と、実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、前記実装面に実装された電子部品と、を備え、前記インターポーザ基板は、実装面の裏側に接続面をさらに有し、前記接続面に沿った平面に対し２次元配列された複数の半田ボールを介して、前記接続面と前記底面導体部とが接合されている。

本態様では、接続面から底面導体部に向かって、短く且つ２次元配列された複数の経路から放熱できるため、回路基板の凹部内に設けたインターポーザ基板のさらなる放熱が可能となる。

第３の態様の高周波モジュールは、表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板と、実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、少なくとも一部が前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、前記実装面に実装された電子部品と、を備え、前記実装面導体部が、前記表面導体層に対向するように、前記表面導体層に沿って延びている。

本態様では、実装面導体部から対向する表面導体層に向かって、熱放射や熱対流により放熱できるため、少なくとも一部を回路基板の凹部内に設けたインターポーザ基板のさらなる放熱が可能となる。

第４の態様の高周波モジュールは、表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板と、実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、前記実装面に実装された電子部品と、を備え、前記インターポーザ基板は、前記凹部に圧入されている。

本態様では、インターポーザ基板から回路基板に向かって、圧入による接触箇所から放熱できるため、回路基板の凹部内に設けたインターポーザ基板のさらなる放熱が可能となる。

第５の態様の高周波モジュールは、表面導体層を含み、表面に凹部が形成され、当該凹部の底面に設けられた底面導体部を有する回路基板と、実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、少なくとも一部が前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、前記実装面に実装された電子部品と、を備え、前記底面に対して前記実装面が立つように前記インターポーザ基板が設けられている。

本態様では、電子部品、及び底面に対して実装面が立つように設けられたインターポーザ基板の両面から、回路基板に向かって熱放射や熱対流により放熱できるため、少なくとも一部を回路基板の凹部内に設けたインターポーザ基板のさらなる放熱が可能となる。

第６の態様の高周波モジュールは、表面導体層を含み、表面に凹部が形成され、当該凹部の底面に設けられた底面導体部を有する回路基板と、第１実装面導体部を含み、表面に第１実装面が形成され、前記凹部内に設けられた第１インターポーザ基板と、第２実装面導体部を含み、表面に第２実装面が形成され、前記凹部内に設けられた第２インターポーザ基板と、前記第１実装面及び第２実装面にそれぞれ実装された電子部品と、を備え、前記表面導体層に沿う方向に、前記第１実装面導体部が前記表面導体層と並ぶように形成され、前記表面導体層と前記第１実装面導体部との間に表面実装される接続部品をさらに備え、前記第２インターポーザ基板は前記第２実装面の裏側に接続面をさらに有し、前記接続面に沿った平面に対し２次元配列された複数の半田ボールを介して、前記接続面と前記底面導体部とが接合されている。

本態様では、第１実装面導体部から表面導体層に向かって、短い経路で放熱ができると共に、接続面から底面導体部に向かって、短く且つ２次元配列された複数の経路から放熱できるため、回路基板の凹部内に設けた第１及び第２インターポーザ基板のさらなる放熱が可能となる。

第７の態様の高周波モジュールの製造方法は、表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板に対して、実装面導体部を含み、表面に実装面が形成されたインターポーザ基板を、前記凹部内に設けるインターポーザ基板設置工程と、前記実装面に電子部品を実装する電子部品実装工程と、同一面に形成された前記表面導体層と前記実装面導体部との間に接続部品を表面実装する導体間接続工程と、を実施する。

本態様では、実装面導体部から表面導体層に向かって、短い経路で放熱ができるため、インターポーザ基板のさらなる放熱が可能な高周波モジュールを提供することができる。

本発明の高周波モジュールは、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けた上に、充分な放熱効率を得られる。

本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールの詳細を示す断面図である。 第一参考例における高周波モジュールを示す断面図である。 第二参考例における高周波モジュールを示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールのインターポーザ基板の要部を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールのインターポーザ基板の一例を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールのインターポーザ基板の他の一例を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールのインターポーザ基板のさらなる他の一例を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールの製造方法のフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールの製造方法のインターポーザ基板設置工程を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールの製造方法のインターポーザ基板設置工程を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールの製造方法の電子部品実装工程を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る高周波モジュールの製造方法の導体間接続工程を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る高周波モジュールの詳細を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る高周波モジュールの詳細を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係る高周波モジュールの詳細を示す断面図である。 本発明の第五実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す断面図である。 本発明の第五実施形態に係る高周波モジュールの詳細を示す断面図である。 本発明の第六実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す断面図である。 本発明の第六実施形態に係る高周波モジュールの詳細を示す断面図である。

以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を用いて説明する。

「第一実施形態」
以下、本発明に係る高周波モジュールの第一実施形態について図１から図８を参照して説明する。

本実施形態の高周波モジュール１００の構成について説明する。図１は、高周波モジュール１００の側断面図である。
本実施形態の高周波モジュール１００は、図１に示すように、回路基板１０と、インターポーザ基板２００と、電子部品１０１を備える。本実施形態では電子部品１０１に高周波部品を用いている。

回路基板１０は、表面導体層１を含んでおり、基板表面１０ａを有する。回路基板１０の基板表面１０ａには、凹部９０が形成されている。

インターポーザ基板２００は、実装面導体部２０２を含む実装面２００ａを備える。実装面２００ａには、電子部品１０１が実装されている。インターポーザ基板２００は、凹部９０内に設けられている。

インターポーザ基板２００は凹部９０内に設けられることによって、表面導体層１に沿う方向に、実装面導体部２０２が表面導体層１と並ぶように形成されている。
特に本実施形態では、表面導体層１の表面と実装面導体部２０２の表面とが同一面に形成されている。

表面導体層１と実装面導体部２０２との間に、接続部品３０１が表面実装されている。このため、表面導体層１と実装面導体部２０２とは、接続部品３０１によって、電気的に接続されている。

高周波モジュール１００の詳細を図２に示す。
回路基板１０は、表面導体層１に続き、さらに中間誘電体層５、中間導体層２、中間誘電体層６、中間導体層３、中間誘電体層７及び裏面導体層４が順に積層された４層の多層基板である。
なお、表面導体層１及び中間誘電体層５は、凹部９０が形成されている箇所において切欠かれている。

インターポーザ基板２００は、誘電体層２０１と、接続面導体部２０３と、をさらに備える。実装面導体部２０２は、誘電体層２０１の表側に形成されている。接続面導体部２０３は、誘電体層２０１の裏側に形成されている。

接続部品３０１は、表面導体層１と実装面導体部２０２とを電気的に接続するものであれば、どのような部品であってもよく、例えば、導電線、導電板、導電ブロックといった導電部品である。接続部品３０１は、導電性を有すると共に伝熱性を有するため、電子部品１０１によって発生した熱を、接続部品３０１を介して回路基板１０へ放熱することができる。
導電部品に比べて伝熱効率が小さいものの、接続部品３０１は、チップ抵抗、リード抵抗といった抵抗素子であってもよい。また、導電部品に比べて伝熱効率が小さいものの、接続部品３０１は、高周波の電気信号を通過させることのできるコンデンサ素子、コイル素子いった高周波素子であってもよい。

接続面導体部２０３と中間導体層２とは、部分的に半田２０４を介して電気的に接続されている。
電子部品１０１と実装面導体部２０２とは、部分的に半田２０５を介して電気的に接続されている。
実装面導体部２０２と接続部品３０１とは、部分的に半田２０６ａを介して電気的に接続され、表面導体層１と接続部品３０１とは、部分的に半田２０６ｂを介して電気的に接続されている。
接続面導体部２０３は、誘電体層２０１内部の図示しない導電パターンを介して、部分的に実装面導体部２０２と電気的に接続されている。
したがって、半田２０４を介して、部分的に実装面導体部２０２と中間導体層２が電気的に接続されている。

後で詳しく説明するように、本実施形態の高周波モジュール１００は、インターポーザ基板２００を凹部９０内に設けている点が、図３に示す参考例１の高周波モジュール９１００や図４に示す参考例２の高周波モジュール９１００′と大きく異なる。参考例１の高周波モジュール９１００及び参考例２の高周波モジュール９１００′は、表面導体層９００１及び中間誘電体層９００５を切欠かれておらず、凹部が形成されていない。

インターポーザ基板２００の詳細を図５から図８に示す。
図５から図８のように、インターポーザ基板２００を上から見ると、実装面導体部２０２と誘電体層２０１の表面が見える。実装面導体部２０２は、複数の周辺ランド２０２ａと、複数の部品ランド２０２ｂを備える。

図５では、実装面導体部２０２のうち、周辺ランド２０２ａのみを示し、部品ランド２０２ｂを省略して示している。このように、周辺ランド２０２ａは、誘電体層２０１表面上の領域のうち、外周領域に形成されている。周辺ランド２０２ａは、電子部品１０１の外形やピン配置にかかわらず、一定のパターンで形成されている。例えば、図５の場合、周辺ランド２０２ａは、電子部品１０１の外形やピン配置にかかわらず、外周領域のうち縦に各１２個、横に各７個、計３８個の矩形パターンを有している。

図６〜図８は、各電子部品１０１に応じて形成されたインターポーザ基板２００を上から見た図である。ここでは、部品ランド２０２ｂを省略せず示している。図６〜図８には、各インターポーザ基板２００に対応して実装される各電子部品１０１がそれぞれ示されている。図６〜図８は、ピン数が違う部品、外形サイズが違う部品のインターポーザ基板２００の役割を示している。具体的には以下のとおりである。

各インターポーザ基板２００の部品ランド２０２ｂの配置と各電子部品１０１のピン配置は、それぞれ一致している。
具体的には、図６の場合、矩形の外周の縦に各４個、横に各４個の電子部品１０１のピン配置に合わせて、インターポーザ基板２００の部品ランド２０２ｂも縦に各４個、横に各４個の配置となっている。図７の場合も、同じく縦に各５個、横に各５個の電子部品１０１のピン配置に合わせて、インターポーザ基板２００の部品ランド２０２ｂも縦に各５個、横に各５個となっている。図８の場合も、同じく縦に各６個、横に各６個の電子部品１０１のピン配置に合わせて、インターポーザ基板２００の部品ランド２０２ｂも縦に各６個、横に各６個の配置となっている。
また、図５でも説明したように、インターポーザ基板２００の周辺ランド２０２ａの矩形パターンの配置は、いずれも共通となっている。
よって、インターポーザ基板２００の周辺ランド２０２ａと部品ランド２０２ｂを接続することで、インターフェースが相違する様々な種類の電子部品１０１を、高周波モジュール１００から見た場合に、あたかもインターフェースが同じかのように実装することができる。

本実施形態の高周波モジュール１００に作用、効果について説明する。
本実施形態の高周波モジュール１００は、インターポーザ基板２００を凹部９０内に設けている。
例えば、凹部を設けず、図３に示した参考例１の高周波モジュール９１００のように表面導体層９００１上にインターポーザ基板２００を設けると、インターポーザ基板２００の基板厚分だけ電子部品１０１と回路基板９０１０の距離が大きくなる。その結果、電子部品１０１から回路基板９０１０への放熱効率が小さくなる。

このような参考例１に比べて、本実施形態の高周波モジュール１００は、インターポーザ基板２００を凹部９０内に設けているため、インターポーザ基板２００を設けているにもかかわらず、電子部品１０１と回路基板１０の距離を小さくできる。よって、参考例１に比べて、電子部品１０１から回路基板１０への放熱効率を大きくすることができる。
本実施形態の高周波モジュール１００は、インターポーザ基板２００を凹部９０内に設けている。このため、凹部９０の側面９０ｂとインターポーザ基板２００の側面２００ｄとが対向している。この結果、インターポーザ基板２００の側面２００ｄから凹部９０の側面９０ｂへの放熱を期待することができる。

加えて、本実施形態の高周波モジュール１００は、表面導体層１に沿う方向に、実装面導体部２０２と表面導体層１とが並ぶように形成されていると共に、接続部品３０１によって電気的に接続されている。このため、接続部品３０１を介した放熱が可能となる。
参考例１の高周波モジュール９１００の場合、実装面導体部２０２と表面導体層９００１とが並ぶように形成されていない。このため、たとえ高周波モジュール９１００の実装面導体部２０２と表面導体層９００１とを接続部品で接続したとしても、放熱経路は実装面導体部２０２と表面導体層９００１との段差分だけ放熱経路が長くなってしまう。
これに対し、本実施形態の高周波モジュール１００は、表面導体層１に沿う方向に、実装面導体部２０２と表面導体層１とが並ぶように形成されているから、接続部品３０１を介した放熱経路は短く、放熱効率が高い。

したがって、本実施形態の高周波モジュール１００は、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けたことによる放熱効果に加え、実装面導体部から表面導体層に向かうさらなる優れた高効率な放熱効果を発揮する。

図４に示した参考例２の高周波モジュール９１００′のように、インターポーザ基板も設けず、回路基板９０１０に直接電子部品１０１を設けると、電子部品１０１の外形やピン配置の変更の度に回路基板９０１０の配線の改版が必要となるため、回路基板９０１０の改版が大規模となってしまう。
また、参考例２の高周波モジュール９１００′の場合、電子部品１０１の外形やピン配置の変更によって、従来から実装していた周辺部品への高周波特性に関する影響も考えられる。周辺部品への影響としては、回り込みによる発振、信号帯域内周波数特性への影響、周辺回路へのスプリアス等が考えられる。
さらに、参考例２の高周波モジュール９１００′の場合、回路基板９０１０に直接電子部品１０１を設けているために電子部品１０１の周辺におけるスペースが限られている。そのため、周辺部品への高周波特性に関する影響をノイズ対策部品によって対策を講じるとしても、電子部品１０１の周辺にバイパスコンデンサ等のノイズ対策部品を実装するスペースが限られており、発振等のノイズ対策に制約がでてしまう。

このような参考例２に比べて、本実施形態の高周波モジュール１００は、インターポーザ基板２００を設けており、インターポーザ基板２００で配線のピッチや並びを変換することができる。
したがって、本実施形態の高周波モジュール１００は、電子部品１０１の外形やピン配置に応じて必要となる配線の改版を、インターポーザ基板２００の配線の改版により対応することが可能となり、参考例２に比べて小規模な改版に抑えることができる。
また、本実施形態の高周波モジュール１００は、インターポーザ基板２００を介して電子部品１０１を設けているため、参考例２に比べて、周辺部品への高周波特性に関する影響を抑えることができ、改版を効率よく行うことができる。
さらに、本実施形態の高周波モジュール１００は、インターポーザ基板２００やインターポーザ基板２００の周辺において、バイパスコンデンサ等のノイズ対策部品を実装するスペースを確保できる。その結果、参考例２に比べて、より有効なノイズ対策を講じることができる。

「高周波モジュールの製造方法」
以下、本実施形態の高周波モジュール１００の製造方法の一例について、図９〜図１３を参照して説明する。

本製造方法の各工程は、図９のフローチャートに沿って実施される。まず、表面導体層１を含み、基板表面１０ａに凹部９０が形成された回路基板１０に対して、実装面導体部２０２を含み、表面に実装面２００ａが形成されたインターポーザ基板２００を、凹部９０内に設ける（Ｓ１：インターポーザ基板設置工程）。このとき、表面導体層１に沿う方向に、実装面導体部２０２が表面導体層１と並ぶようにインターポーザ基板２００を凹部９０内に設ける。
次に、実装面２００ａに電子部品１０１を実装する（Ｓ２：電子部品実装工程）。
続いて、表面導体層１と実装面導体部２０２との間に接続部品３０１を表面実装する（Ｓ３：導体間接続工程）。

本製造方法のインターポーザ基板設置工程Ｓ１では、回路基板１０にインターポーザ基板２００を設置する方法として、例えば、ＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)を用いて、回路基板１０にインターポーザ基板２００を実装している。
ＳＭＴに半田ペーストを用いる場合、図１０に示すように、凹部９０の底面９０ａに半田ペースト２０４′を塗布する。次に、半田ペースト２０４′を介して凹部９０の底面９０ａに接続面導体部２０３を接着する。そして、リフロー工程を経て、図１１に示すように、半田２０４を介して、実装面導体部２０２と中間導体層２とを電気的に接続する。

本実施形態では、インターポーザ基板設置工程Ｓ１において、表面導体層１の表面と実装面導体部２０２の表面とが同一面に形成している。
凹部９０の加工深さ、実装前のインターポーザ基板２００の厚さ、半田ペースト２０４′の塗り厚さ等の調整によって、表面導体層１の表面と実装面導体部２０２の表面とを同一面に形成する。当該調整によって、同一面に形成することが困難な場合は、リフロー工程の後で、インターポーザ基板２００の実装面導体部２０２を、表面導体層１の表面と実装面導体部２０２の表面とが同一面となるまで研磨すればよい。その後、電子部品実装工程Ｓ２及び導体間接続工程Ｓ３を実施する。

電子部品実装工程Ｓ２も同様に、ＳＭＴを用いることによって、電子部品１０１を実装する。その結果、図１２に示すように、実装された電子部品１０１は、半田２０５を介して、インターポーザ基板２００に電気的に接続される。

導体間接続工程Ｓ３も同様に、ＳＭＴを用いることによって、接続部品３０１を実装する。その結果、図１３に示すように、実装された接続部品３０１は、半田２０６ａを介して実装面導体部２０２と接続部品３０１を電気的に接続すると共に、半田２０６ｂを介して表面導体層１と接続部品３０１を電気的に接続する。

「第二実施形態」
以下、本発明に係る高周波モジュールの第二実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。

本実施形態の高周波モジュール１１００は、第一実施形態と基本的に同じであるが、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けた上に、さらなる優れた放熱効率を発揮する手段を備える点が異なる。具体的には、インターポーザ基板の接続面に沿った平面に２次元配列された複数の半田ボールを設けている点が異なる。以下、第一実施形態と共通する点については説明を省略する。

本実施形態の高周波モジュール１１００の構成について説明する。
本実施形態の高周波モジュール１１００は、図１４に示すように、回路基板１０と、インターポーザ基板２００と、電子部品１０１と、を備える。

回路基板１０は、表面導体層１を含んでおり、基板表面１０ａを有する。回路基板１０の基板表面１０ａには、凹部９０が形成されている。凹部９０の底面９０ａ上には、底面導体部２′が形成されている。

インターポーザ基板２００は、実装面導体部２０２を含んでおり、実装面２００ａを有する。実装面２００ａには、電子部品１０１が実装されている。インターポーザ基板２００は、凹部９０内に設けられている。インターポーザ基板２００は実装面２００ａの裏側に、接続面２００ｂをさらに備える。

本実施形態では、接続面２００ｂに沿った平面に対し２次元配列された複数の半田ボール５０１を介して、接続面２００ｂと底面導体部２′とが接合されている。

高周波モジュール１１００の詳細を図１５に示す。
インターポーザ基板２００は、誘電体層２０１と、接続面導体部２０３と、をさらに備える。
接続面導体部２０３と底面導体部２′とは、複数の半田ボール５０１によって電気的に接続されている。接続面導体部２０３は、誘電体層２０１内部の図示しない導電パターンによって、実装面導体部２０２と電気的に接続されている。
したがって、接続面２００ｂに沿った平面に対し２次元配列された複数の半田ボール５０１を介して、実装面導体部２０２と底面導体部２′が電気的に接続されている。特に本実施形態の場合、複数の半田ボール５０１は、接続面２００ｂに均等な間隔で設けられている。
なお、本実施形態では、底面導体部２′として、所定パターンに形成された中間導体層２が用いられている。また本実施形態では、図１５に示すように、底面導体部２′及び接続面導体部２０３は、各半田ボール５０１に対応するように、互いに対向する複数のコンタクトパターンを形成している。

本実施形態の高周波モジュール１１００に作用、効果について説明する。
本実施形態では、電子部品１０１で発生した熱が、接続面２００ｂから底面導体部２′に向かって、２次元配列された複数の半田ボール５０１を介して、放熱される。すなわち、電子部品１０１で発生した熱を、短く且つ２次元配列された複数の放熱経路により均等に放熱することができる。
したがって、本実施形態の高周波モジュール１１００は、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けたことによる放熱効果に加え、接続面から底面導体部に向かう放熱効果を発揮する。
さらに、半田ボール５０１を用いているため、回路基板１０とインターポーザ基板２００の実装交差ずれを少なくすることができ、高周波特性を劣化を抑制することができる。

「第三実施形態」
以下、本発明に係る高周波モジュールの第三実施形態について図１６及び図１７を参照して説明する。

本実施形態の高周波モジュール２１００も、第一実施形態と基本的に同じであるが、回路基板の凹部内に、インターポーザ基板の少なくとも一部を設けた上に、さらなる優れた放熱効率を発揮する手段を備える点が異なる。具体的には、実装面導体部が、表面導体層に対向するように、回路基板の表面に沿って延びている点が異なる。以下、第一実施形態と共通する点については説明を省略する。

本実施形態の高周波モジュール２１００の構成について説明する。
本実施形態の高周波モジュール２１００は、図１６に示すように、回路基板１０と、インターポーザ基板２００と、電子部品１０１と、を備える。

回路基板１０は、表面導体層１を含んでおり、基板表面１０ａを有する。回路基板１０の基板表面１０ａには、凹部９０が形成されている。

インターポーザ基板２００は、実装面導体部２０２を含んでおり、実装面２００ａを有する。実装面２００ａには、電子部品１０１が実装されている。インターポーザ基板２００の少なくとも一部が、凹部９０内に設けられている。

本実施形態では、実装面導体部２０２が、表面導体層１に対向するように、基板表面１０ａに沿って延びている。

高周波モジュール２１００の詳細を図１７に示す。
実装面導体部２０２は、表面導体層１に対向するように基板表面１０ａに沿って延びた部分として、延在部２０２ｅを備える。
延在部２０２ｅは、表面導体層１に対し、隙間Ｇａｐを有して対向している。本実施形態では、図１７に示すように、インターポーザ基板２００の実装面導体部２０２の高さが、表面導体層1の高さに比べて高いことを率先して使用している。
隙間Ｇａｐを有して対向している実装面導体部２０２と表面導体層１とは、対向面において隙間Ｇａｐを介して高周波に対して電磁結合しており、分布定数回路を形成している。

本実施形態の高周波モジュール２１００に作用、効果について説明する。
本実施形態では、実装面導体部２０２の延在部２０２ｅと表面導体層１とが、隙間Ｇａｐを有して対向しているため、隙間Ｇａｐを介した熱放射や熱対流による熱経路が形成される。隙間Ｇａｐを介した熱経路が形成されると、電子部品１０１で発生した熱が、実装面導体部２０２から表面導体層１に向かって、隙間Ｇａｐを介して放熱される。
したがって、本実施形態の高周波モジュール２１００は、回路基板の凹部内に、インターポーザ基板の少なくとも一部を設けたことによる放熱効果に加え、実装面導体部から表面導体層に向かう高効率な放熱効果を発揮する。

「第四実施形態」
以下、本発明に係る高周波モジュールの第四実施形態について図１８及び図１９を参照して説明する。

本実施形態の高周波モジュール３１００も、第一実施形態と基本的に同じであるが、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けた上に、さらなる優れた放熱効率を発揮する手段を備える点が異なる。具体的には、インターポーザ基板が、凹部に圧入されている点が異なる。以下、第一実施形態と共通する点については説明を省略する。

本実施形態の高周波モジュール３１００の構成について説明する。
本実施形態の高周波モジュール３１００は、図１８に示すように、回路基板１０と、インターポーザ基板２００と、電子部品１０１と、を備える。

回路基板１０は、表面導体層１を含んでおり、基板表面１０ａを有する。回路基板１０の基板表面１０ａには、凹部９０が形成されている。

インターポーザ基板２００は、実装面導体部２０２を含んでおり、実装面２００ａを有する。実装面２００ａには、電子部品１０１が実装されている。インターポーザ基板２００は、凹部９０内に設けられている。
本実施形態では、インターポーザ基板２００が、凹部９０に圧入されている。

高周波モジュール３１００の詳細を図１９に示す。
インターポーザ基板２００は、誘電体層２０１と、接続面導体部２０３と、をさらに備える。インターポーザ基板２００は実装面２００ａの裏側に、接続面２００ｂを有する。
インターポーザ基板２００が凹部９０に圧入されることによって、凹部９０の側面９０ｂとインターポーザ基板２００の側面２００ｄは少なくとも一部で接触状態となる。
また、接続面導体部２０３及び底面導体部２′とは、接続面２００ｂに沿った平面に対し、２次元配列された複数のコンタクトパターンを形成している。接続面導体部２０３及び底面導体部２′の複数のコンタクトパターンは、互いに対向する位置に形成されている。よって、接続面導体部２０３と底面導体部２′とは、インターポーザ基板２００が凹部９０に圧入されることで複数の面接触部５０２を形成し、互いに電気的に接続されている。
接続面導体部２０３は、誘電体層２０１内部の図示しない導電パターンによって、実装面導体部２０２と電気的に接続されている。
したがって、接続面２００ｂに沿った平面に対し２次元配列されるように形成された複数の面接触部５０２によって、実装面導体部２０２と底面導体部２′とが電気的に接続されている。
なお、本実施形態では、底面導体部２′として、所定パターンに形成された中間導体層２が用いられている。

本実施形態の高周波モジュール３１００に作用、効果について説明する。
本実施形態では、圧入されることによって、凹部９０の側面９０ｂとインターポーザ基板２００の側面２００ｄは少なくとも一部で接触状態となるため、電子部品１０１で発生した熱が、インターポーザ基板２００の側面２００ｄから、凹部９０の側面９０ｂに向かって、放熱される。
したがって、本実施形態の高周波モジュール３１００は、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けたことによる放熱効果に加え、インターポーザ基板から回路基板に向かって、圧入による接触箇所を介した放熱効果を発揮する。
さらに、圧入によって複数の面接触部おける安定した面接触が維持できると共に、複数の面接触部を介して、インターポーザ基板から回路基板に向かう放熱も可能となる。

「第五実施形態」
以下、本発明に係る高周波モジュールの第五実施形態について図２０及び図２１を参照して説明する。

本実施形態の高周波モジュール４１００も、第一実施形態と基本的に同じであるが、回路基板の凹部内にインターポーザ基板の少なくとも一部を設けた上に、さらなる優れた放熱効率を発揮する手段を備える点が異なる。具体的には、凹部の底面に対して実装面が立つようにインターポーザ基板が設けられた点が異なる。以下、第一実施形態と共通する点については説明を省略する。

本実施形態の高周波モジュール４１００の構成について説明する。
本実施形態の高周波モジュール４１００は、図２０に示すように、回路基板１０と、インターポーザ基板２００と、電子部品１０１と、を備える。

回路基板１０は、表面導体層１を含んでおり、基板表面１０ａを有する。回路基板１０の基板表面１０ａには、底面９０ａを有する凹部９０が形成されている。

インターポーザ基板２００は、実装面導体部２０２を含み、表面に実装面２００ａが形成されている。実装面２００ａには、電子部品１０１が実装されている。インターポーザ基板２００の少なくとも一部が、凹部９０内に設けられている。

本実施形態では、凹部９０の底面９０ａに対して実装面２００ａが立つようにインターポーザ基板２００が設けられている。

高周波モジュール４１００の詳細を図２１に示す。
インターポーザ基板２００は、誘電体層２０１と、接続面導体部２０３をさらに備える。実装面導体部２０２は、誘電体層２０１の表側に形成されている。接続面導体部２０３は、誘電体層２０１の裏側に形成されている。

凹部９０の底面９０ａ上には、底面導体部２′′が形成されている。なお、本実施形態では、底面導体部２′′として、所定パターンに形成された中間導体層２が用いられている。
実装面導体部２０２及び底面導体部２′′は、半田２０４を介して電気的に接続される。接続面導体部２０３及び底面導体部２′′も、半田２０４を介して電気的に接続される。

本実施形態の高周波モジュール４１００に作用、効果について説明する。
本実施形態では、実装面２００ａが、底面９０ａに対して立つように設けられているため、実装面２００ａに実装された電子部品１０１は、凹部９０の側面９０ｂに対向して配置されている。対向配置された電子部品１０１と側面９０ｂとの間には、熱放射や熱対流による熱経路を形成される。熱経路が形成されると、電子部品１０１で発生した熱が、電子部品１０１から側面９０ｂに向かって、対向する空間を介して放熱される。
同様に、対向配置されたインターポーザ基板２００の両面と側面９０ｂとの間にも、それぞれ熱経路が形成されるから、電子部品１０１で発生した熱が、インターポーザ基板２００から側面９０ｂに向かって、対向する空間を介して放熱される。
したがって、本実施形態の高周波モジュール４１００は、回路基板の凹部内にインターポーザ基板の少なくとも一部を設けたことによる放熱効果に加え、電子部品及びインポーザ基板の両面から凹部の側面に向かう多角的な放熱効果を発揮する。
また、インターポーザ基板を立てて実装すれば、実装面積が小さくて済む。加えて、小さくてインターフェースの端子が少ない電子部品の場合、電子部品の両面の端子を利用できるため、特に有効となる構造である。

「第六実施形態」
以下、本発明に係る高周波モジュールの第六実施形態について図２２及び図２３を参照して説明する。

本実施形態の高周波モジュール５１００も、第一実施形態と基本的に同じであるが、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けた上に、さらなる優れた放熱効率を発揮する手段を備える点が異なる。具体的には、表面導体層と第１インターポーザ基板の実装面導体部との間に接続部品を表面実装すると共に、第２インターポーザ基板の接続面に沿った平面に２次元配列された複数の半田ボールを設けている点が異なる。以下、第一実施形態と共通する点については説明を省略する。

本実施形態の高周波モジュール５１００の構成について説明する。
本実施形態の高周波モジュール５１００は、図２２に示すように、回路基板１０と、第１インターポーザ基板２００′と、第２インターポーザ基板２００′′と、複数の電子部品１０１と、を備える。

回路基板１０は、表面導体層１を含んでおり、基板表面１０ａを有する。回路基板１０の基板表面１０ａには、凹部９０が形成されている。凹部９０の底面９０ａ上には、底面導体部３′が形成されている。

第１インターポーザ基板２００′は、第１実装面導体部２０２′を含んでおり、第１実装面２００ａ′を有する。第１実装面２００ａ′には、電子部品１０１が実装されている。第１インターポーザ基板２００′は、凹部９０内に設けられている。
本実施形態では、第１インターポーザ基板２００′は凹部９０内に設けられることによって、表面導体層１に沿う方向に、第１実装面導体部２０２′が表面導体層１と並ぶように形成されている。
特に本実施形態では、表面導体層１の表面と第１実装面導体部２０２′の表面とが同一面に形成されている。

表面導体層１と第１実装面導体部２０２′との間に、接続部品３０１が表面実装されている。よって、表面導体層１と第１実装面導体部２０２′とは、接続部品３０１によって、電気的に接続されている。

第２インターポーザ基板２００′′は、第２実装面導体部２０２′′を含んでおり、第２実装面２００ａ′′を有する。第２実装面２００ａ′′には、電子部品１０１が実装されている。第２インターポーザ基板２００′′は、凹部９０内に設けられている。第２インターポーザ基板２００′′は、第２実装面２００ａ′′の裏側に、第２接続面２００ｂ′′をさらに有する。

本実施形態では、第２接続面２００ｂ′′に沿った平面に対し、２次元配列された複数の半田ボール５０１′′を介して、第２接続面２００ｂ′′と底面導体部３′とが接合されている。

本実施形態の高周波モジュール５１００の詳細を図２３に示す。
第１インターポーザ基板２００′は、第１誘電体層２０１′と、第１接続面導体部２０３′をさらに備える。第１実装面導体部２０２′は、第１誘電体層２０１′の表側に形成されている。第１接続面導体部２０３′は、第１誘電体層２０１′の裏側に形成されている。
第１接続面導体部２０３′は、凹部９０内に延在された中間導体層２上に配置されている。第１接続面導体部２０３′は、半田２０４を介して、中間導体層２に接合されている。
第１接続面導体部２０３′には、さらに別の電子部品１０１が半田２０４を介して実装されている。
なお、本実施形態において、表面導体層１、中間誘電体層５、中間導体層２、及び中間誘電体層６は凹部９０を形成する箇所において切欠かれている。ただし、上記のとおり中間導体層２の一部は、凹部９０内に延在している。

第２インターポーザ基板２００′′は、上下方向に距離をおいて、第１インターポーザ基板２００′の下方に配置されている。
第２インターポーザ基板２００′′は、第２誘電体層２０１′′と、第２接続面導体部２０３′′をさらに備える。第２実装面導体部２０２′′は、第２誘電体層２０１′′の表側に形成されている。第２接続面導体部２０３′′は、第２誘電体層２０１′′の裏側に形成されている。
第２接続面導体部２０３′′と底面導体部３′とは、複数の半田ボール５０１′′を介して電気的に接続されている。第２接続面導体部２０３′′は、第２誘電体層２０１′′内部の図示しない導電パターンによって、第２実装面導体部２０２′′と電気的に接続されている。
したがって、第２接続面２００ｂ′′に沿った平面に対し２次元配列された複数の半田ボール５０１′′を介して、第２実装面導体部２０２′′と底面導体部３′が電気的に接続されている。特に本実施形態の場合、複数の半田ボール５０１′′は、第２接続面２００ｂ′′に均等な間隔で設けられている。
なお、本実施形態では、底面導体部３′として、所定パターンに形成された中間導体層３が用いられている。また本実施形態では、図２３に示すように、底面導体部３′及び第２接続面導体部２０３′′は、各半田ボール５０１′′に対応するように、互いに対向する複数のコンタクトパターンを形成している。

本実施形態の高周波モジュール５１００に作用、効果について説明する。
本実施形態の高周波モジュール５１００は、第１インターポーザ基板２００′及び第２インターポーザ基板２００′′を共に凹部９０内に設けているため、インターポーザ基板を設けているにもかかわらず、各電子部品１０１と回路基板１０の距離を小さくできる。そのため、各電子部品１０１から回路基板１０への放熱効率を大きくすることができる。
加えて、本実施形態の高周波モジュール５１００は、第１インターポーザ基板２００′を凹部９０内に設けているため、凹部９０の側面９０ｂと第１インターポーザ基板２００′の側面２００ｄ′とを対向配置することができる。同様に、第２インターポーザ基板２００′′も凹部９０内に設けているため、凹部９０の側面９０ｂと第２インターポーザ基板２００′′とを対向配置することができる。よって、各側面２００ｄ′、２００′′から凹部９０の側面９０ｂへの放熱を期待することができる。

さらに、第１インターポーザ基板２００′について、表面導体層１に沿う方向に、第１実装面導体部２０２′と表面導体層１とが並ぶように形成されていると共に、接続部品３０１によって電気的に接続されているため、接続部品３０１を介した放熱が可能となる。
また、第２インターポーザ基板２００′′について、電子部品１０１で発生した熱を、短く且つ２次元配列された複数の放熱経路により均等に放熱することができる。

したがって、本実施形態の高周波モジュール５１００は、回路基板の凹部内にインターポーザ基板を設けたことによる放熱効果に加えて、第１実装面導体部から表面導体層に向かう高熱効果、及び第２接続面から底面導体部に向かう放熱効果を発揮する。

なお、本実施形態の高周波モジュール５１００は、図２３に示すように、中間誘電体層６が比較的厚い場合に有効な構造である。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本実施形態の高周波モジュールの製造方法では、半田ペーストを塗布し、リフロー工程を経て、半田接合を行うことによって、電気的な接続を形成しているが、半田ペーストを用いず、半田フローや手半田を実施して半田接合を行ってもよい。さらに、半田接合に限らず、金や導電接着剤を用いて接合してもよい。

本実施形態の高周波モジュールでは、４層の多層基板を用いているが、単層基板、両面基板、３層の多層基板、又は５層以上の多層基板に適用してもよい。

本実施形態の高周波モジュールでは、凹部を形成する際、多層基板の積層工程毎に、前の積層工程で積層された層をルーターもしくは治具を用いて切欠いている。このため、多層基板の変形を抑制しつつ凹部を形成することができる。
ただし、多層基板の変形に問題がなければ、多層基板完成後にザグリ加工を行って凹部を形成してもよい。

本実施形態の高周波モジュールでは、１つの凹部内に１つ又は２つのインターポーザ基板を設けたものについて説明したが、１つの凹部内に３つ以上のインタポーザ基板を設けてもよい。
また、本実施形態の高周波モジュールは、１層又は２層の中間誘電体層にわたって凹部を形成しているが、３層以上にわたって形成してもよい。

１：表面導体層
２：中間導体層
２′：底面導体部
３：中間導体層
３′：底面導体部
４：裏面導体層
５：中間誘電体層
６：中間誘電体層
７：中間誘電体層
１０：回路基板
１０ａ：基板表面
９０：凹部
９０ａ：底面
９０ｂ：側面
１００：高周波モジュール
１０１：電子部品
２００：インターポーザ基板
２００′：第１インターポーザ基板
２００′′：第２インターポーザ基板
２００ａ：実装面
２００ａ′：第１実装面
２００ａ′′：第２実装面
２００ｂ：接続面
２００ｂ′′：第２接続面
２００ｄ：側面
２０１：誘電体層
２０１′：第１誘電体層
２０１′′：第２誘電体層
２０２：実装面導体部
２０２′：第１実装面導体部
２０２′′：第２実装面導体部
２０２ａ：周辺ランド
２０２ｂ：部品ランド
２０２ｅ：延在部
２０３：接続面導体部
２０３′：第１接続面導体部
２０３′′：第２接続面導体部
２０４：半田
２０４′：半田ペースト
２０５：半田
２０６ａ：半田
２０６ｂ：半田
３０１：接続部品
５０１：半田ボール
５０１′：半田ボール
５０２：面接触部
１１００：高周波モジュール
２１００：高周波モジュール
３１００：高周波モジュール
４１００：高周波モジュール
５１００：高周波モジュール
９００１：表面導体層
９００５：中間誘電体層
９０１０：回路基板
９１００：高周波モジュール
９１００′：高周波モジュール
Ｇａｐ：隙間

Claims (8)

1. 表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板と、
   実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、
   前記実装面に実装された電子部品と、を備え、
   前記表面導体層に沿う方向に、前記実装面導体部が前記表面導体層と並ぶように形成され、
   前記表面導体層と前記実装面導体部との間に表面実装される接続部品をさらに備える高周波モジュール。
2. 表面導体層を含み、表面に凹部が形成され、当該凹部の底面に底面導体部を有する回路基板と、
   実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、
   前記実装面に実装された電子部品と、を備え、
   前記インターポーザ基板は、実装面の裏側に接続面をさらに有し、
   前記接続面に沿った平面に対し２次元配列された複数の半田ボールによって、前記接続面と前記底面導体部とが接合されている高周波モジュール。
3. 表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板と、
   実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、少なくとも一部が前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、
   前記実装面に実装された電子部品と、を備え、
   前記実装面導体部が、前記表面導体層に対向するように、前記表面導体層に沿って延びている高周波モジュール。
4. 表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板と、
   実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、
   前記実装面に実装された電子部品と、を備え、
   前記インターポーザ基板は、前記凹部に圧入されている高周波モジュール。
5. 前記回路基板は、前記凹部の底面に設けられた底面導体部をさらに有し、
   前記インターポーザ基板は、実装面の裏側に接続面をさらに有し、
   前記接続面に沿った平面に対し２次元配列された複数の面接触部によって、前記実装面導体部と前記底面導体部とが電気的に接続されている請求項４に記載の高周波モジュール。
6. 表面導体層を含み、表面に凹部が形成され、当該凹部の底面に設けられた底面導体部を有する回路基板と、
   実装面導体部を含み、表面に実装面が形成され、少なくとも一部が前記凹部内に設けられたインターポーザ基板と、
   前記実装面に実装された電子部品と、を備え、
   前記底面に対して前記実装面が立つように前記インターポーザ基板が設けられた高周波モジュール。
7. 表面導体層を含み、表面に凹部が形成され、当該凹部の底面に設けられた底面導体部を有する回路基板と、
   第１実装面導体部を含み、表面に第１実装面が形成され、前記凹部内に設けられた第１インターポーザ基板と、
   第２実装面導体部を含み、表面に第２実装面が形成され、前記凹部内に設けられた第２インターポーザ基板と、
   前記第１実装面及び第２実装面にそれぞれ実装された電子部品と、を備え、
   前記表面導体層に沿う方向に、前記第１実装面導体部が前記表面導体層と並ぶように形成され、
   前記表面導体層と前記第１実装面導体部との間に表面実装される接続部品をさらに備え、
   前記第２インターポーザ基板は前記第２実装面の裏側に接続面をさらに有し、
   前記接続面に沿った平面に対し２次元配列された複数の半田ボールを介して、前記接続面と前記底面導体部とが接合されている高周波モジュール。
8. 表面導体層を含み、表面に凹部が形成された回路基板に対して、実装面導体部を含み、表面に実装面が形成されたインターポーザ基板を、前記表面導体層に沿う方向に、前記実装面導体部が前記表面導体層と並ぶように、前記凹部内に設けるインターポーザ基板設置工程と、
   前記実装面に電子部品を実装する電子部品実装工程と、
   前記表面導体層と前記実装面導体部との間に接続部品を表面実装する導体間接続工程と、
   を実施する高周波モジュールの製造方法。

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