JP3554310B2

JP3554310B2 - Electronic circuit module

Info

Publication number: JP3554310B2
Application number: JP2002050251A
Authority: JP
Inventors: 貴紀生田; 謙治北澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP2002359327A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯型情報端末機、無線ＬＡＮ、ＷＬＬ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｃａｌＬｏｏｐ）等の電子機器・電子装置等に用いられる、高周波電力増幅装置、高周波フィルタ装置および高周波分波器装置を一体構成した小型・高性能かつ低価格な電子回路モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
電子回路モジュールにおいて高周波電力増幅装置を構成する高周波電力増幅素子は、現在の移動体通信システムにおける伝送容量の増加や伝送スピードの高速化に伴い大きな高周波電力を取り扱うため、高周波電力増幅素子自身の発熱量が増加している。その放熱対策として、放熱フィンを取り付ける方法や、高周波電力増幅素子が搭載される誘電体基板に熱伝導率が大きな高熱伝導セラミックスである窒化アルミニウム等を用いる方法があり、良好な放熱性を得ることが出来る。さらに特開２０００−３１３３１号公報では、高周波電力増幅素子を配線基板の背面に配置し外部電気回路基板に半田付けすることで放熱性を向上する技術が提案されている。
【０００３】
また、電子回路モジュールにおいて高周波電力増幅装置の近傍に構成される高周波フィルタ装置等に用いられる弾性表面波素子は、一般的にリチウムタンタレート等の圧電体基板に弾性表面波を伝播させるための櫛形電極が形成されたものであるが、圧電体基板自身の電気的特性が温度変化による影響を大きく受けるため、モジュール内で高周波電力増幅素子等の発熱体から離れた位置に配置することが必要不可欠となっている。このため、従来の高周波電力増幅装置と高周波フィルタ装置等とを一体に形成した電子回路モジュールは、近年の移動体通信用情報端末機等の小型化・軽量化・高密度化・低価格化のための要求に十分に応えることができないという問題点があった。
【０００４】
これに対し、例えば特開平７−５８５８６号公報には、高周波電力増幅素子である能動回路素子を、弾性表面波素子である受動回路素子を形成した一個の圧電体基板上に搭載することにより、小型で低価格な高周波回路装置を構成することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−５８５８６号公報に開示された高周波回路装置では、近年の移動体通信システムにおける伝送容量の増加や伝送スピードの高速化に伴い大きな高周波電力を取り扱う必要がある場合に、高周波電力増幅素子である能動回路素子を弾性表面波素子である受動回路素子を形成した一個の圧電体基板上に搭載すると、高周波電力増幅素子自身が大きく発熱することから、圧電体基板に形成された高周波フィルタにおけるその熱によるフィルタ特性の劣化が問題となり、大きな高周波電力を取り扱う移動体通信システムで使用される小型の情報端末機器には使用できないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大電力の高周波用等の電力増幅素子による発熱に影響されることなく、その近傍に配置された弾性表面波素子の高周波フィルタ特性等の電気的特性を維持することができ、かつ小型で高性能であり、しかも低価格な、携帯型情報端末機、無線ＬＡＮ、ＷＬＬ等の電子機器・電子装置等に好適な電子回路モジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子回路モジュールは、複数の誘電体層を積層して成る誘電体基板の一方の主面に電力増幅素子搭載用凹部および弾性表面波素子搭載用凹部が形成され、電力増幅素子および弾性表面波素子が各凹部の底面に形成された導体層に実装されており、少なくとも前記電力増幅素子搭載用凹部には前記電力増幅素子に接触して伝熱性蓋体が取着されるとともに、前記電力増幅素子搭載用凹部と前記弾性表面波素子搭載用凹部との間に、前記電力増幅素子搭載用凹部の前記導体層の延設部から前記誘電体基板の前記一方の主面まで延びた貫通導体が形成されて成り、前記伝熱性蓋体および前記貫通導体をろう材を介して外部電気回路基板の上面の放熱用導体に取着させて実装されることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の他の電子回路モジュールは、複数の誘電体層を積層して成る誘電体基板の一方の主面に電力増幅素子搭載用凹部が、他方の主面に弾性表面波素子搭載用凹部が形成され、電力増幅素子および弾性表面波素子が各凹部の底面に形成された導体層に実装されており、少なくとも前記電力増幅素子搭載用凹部には前記電力増幅素子に接触して伝熱性蓋体が取着されるとともに、前記電力増幅素子搭載用凹部と前記弾性表面波素子搭載用凹部との間に、前記電力増幅素子搭載用凹部の前記導体層の延設部から前記誘電体基板の前記一方の主面まで延びる貫通導体が形成されて成り、前記伝熱性蓋体および前記貫通導体をろう材を介して外部電気回路基板の上面の放熱用導体に取着させて実装されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の上記構成によれば、電力増幅素子から発生した熱は、電力増幅素子に直接に接合された伝熱性蓋体およびろう材を介して外部電気回路基板の上面の放熱用導体に効率良く熱放散させることが可能となる。また、電力増幅素子からその近傍に配置された弾性表面波素子への熱伝達は、貫通導体によって遮断され、弾性表面波素子への熱伝達を極めて低減させることができる。その結果、弾性表面波素子の高周波フィルタ特性等の電気的特性を劣化させることなく、小型で高性能な電子回路モジュールを提供することができる。
【００１０】
しかも、かかる構成によれば、放熱フィン等の放熱用部材を別途設ける必要がない。また、電力増幅素子は、誘電体基板の実装面側に形成された凹部内に搭載されるが、弾性表面波素子は、誘電体基板のどちらでもよいが、同一面に電力増幅素子および弾性表面波素子を搭載することによって、工程数の低減も可能となるので、低価格な電子回路モジュールとなる。
【００１１】
また、上記の電子回路モジュールにおいては、電力増幅素子から発生した熱の弾性表面波素子への影響をさらに低減する上で、前記誘電体層の熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であること、特に、前記電力増幅素子搭載用凹部の周囲の誘電体層を前記弾性表面波素子搭載用凹部の周囲の誘電体層よりも熱伝導率の小さい誘電体層によって形成すること、前記電力増幅素子搭載用凹部と前記弾性表面波素子搭載用凹部とが０．３ｍｍ以上離間していること、前記貫通導体の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であること、前記貫通導体が前記電力増幅素子搭載用凹部と前記弾性表面波素子搭載用凹部との間に複数本形成されていること、前記電力増幅素子搭載用凹部の底面の導体層と、前記弾性表面波素子搭載用凹部の底面の導体層とが、異なる誘電体層に形成されていること等が挙げられる。
【００１２】
これらの改善によって、弾性表面波素子の高周波フィルタ特性、高周波分波器特性等の電気的特性を劣化させることなく、小型で高性能な電子回路モジュールを提供することができる。
【００１３】
なお、前記弾性表面波素子搭載用凹部が、蓋体によって封止されているか、または該凹部内に絶縁性樹脂が充填するか、いずれでもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の電子回路モジュールを詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の電子回路モジュールの実施の形態を示す断面図であり、この例において、電子回路モジュール１はマザーボード等の外部電気回路基板７に搭載され実装されている。
【００１６】
電子回路モジュール１における誘電体基板２は、複数の誘電体層を積層して成るものであり、誘電体層には、例えばアルミナセラミックス、ムライトセラミックス、ガラスセラミックスなどの低温焼成セラミックスや、有機樹脂材料とセラミック材料との混合材料を用いることができる。とりわけ、導体としてＣｕ、Ａｇを使用し同時焼成にて形成する上では、ガラスセラミックスなどの低温焼成セラミックス、有機樹脂材料とセラミック材料との混合材料が挙げられ、熱的安定性に優れる点で、ガラスセラミックスなどの低温焼成セラミックスが最も望ましい。
【００１７】
誘電体基板２を構成する誘電体層の熱伝導率は、用いるセラミック材料とその混合比とにより、熱伝導率を制御することが可能であり、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、特に１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、さらには５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、さらに望ましくは３Ｗ／ｍ・Ｋ以下とするのがよい。
【００１８】
図１の電子回路モジュールにおいては、誘電体基板２の底面に、電力増幅素子搭載用凹部２ａと、弾性表面波素子搭載用凹部２ｂとが所定の間隔をおいて形成されている。
【００１９】
電力増幅素子搭載用凹部２ａの底面には、導体層２ａ１が形成されており、電力増幅素子４が導体バンプ３ａを介して電気的に接続し搭載されている。ここで、導体バンプ３ａには金や半田、熱硬化型Ａｇペースト等を用いることができ、例えば金を用いる場合には、超音波熱圧着法により電力増幅素子４の電極と電極部とを電気的に接続させることが可能となり、また半田や熱硬化型Ａｇペーストに比べ接続抵抗を低くすることができ導体損を小さくすることが可能である。
【００２０】
電力増幅素子４としては、例えばｐｎ接合ゲート型電界効果型トランジスタやショットキー障壁ゲート型電界効果型トランジスタ、ヘテロ接合型電界効果型トランジスタ、ｐｎ接合ゲート型へテロ接合型電界効果型トランジスタ等が用いられる
また、電力増幅素子４と導体層２ａ１との間には、その接続部や素子面を保護する目的で、いわゆるアンダーフィル５が注入される。アンダーフィル５はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱を加えることにより硬化するものを用いることができる。また、アンダーフィル５は、本発明の電子回路モジュール１においては熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下のものを用いることが望ましく、約１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下のエポキシ樹脂製のものを用いることが好ましい。これにより、電力増幅素子４による発熱の誘電体基板２自身への伝達を抑制することが可能となる。
【００２１】
また、電力増幅素子搭載用凹部２ａの開口には、電力増幅素子４の開口側の面に直接あるいは放熱用グリース等の伝熱性化合物を介して接触させて、伝熱性蓋体６が取着される。この伝熱性蓋体６は、電力増幅素子４による発熱を効率良く外部電気回路基板７へ伝えるためのものであり、具体的には金属から成り、例えば銅等の熱伝導率の高いものから成るものを用いるのが好ましい。
【００２２】
そして、この伝熱性蓋体６は、ろう材１３を介して外部電気回路基板７の上面の放熱用導体１５に取着されている。これによって、電力増幅素子４から発生した熱は、伝熱性蓋体６およびろう材１３を介して、外部電気回路基板７の表面に形成された放熱用導体１５に効率的に伝達され、電力増幅素子４から発生した熱が、モジュール内の弾性表面波素子８に熱的影響が及ぶのを防止することができる。
【００２３】
なお、電力増幅素子４の裏面電極ならびに外部電気回路基板７上面の放熱用導体１５および接地用電極（図示せず）との良好なろう付け性が得られるように、伝熱性蓋体６の表面にＮｉ、Ｓｎ、半田等のめっき処理を施すこおとが望ましい。
【００２４】
一方、弾性表面波素子搭載用凹部２ｂには、弾性表面波素子８が、導体バンプ３ｂを介して弾性表面波素子搭載用凹部２ｂの底面に形成された導体層２ｂ１から成る電極部に電気的に接続して搭載されている。導体バンプ３ｂには、導体バンプ３ａと同様に金や半田、熱硬化型Ａｇペースト等を用いることができ、例えば金を用いる場合には、超音波熱圧着法により弾性表面波素子８の電極と電極部とを電気的に接続させることが可能となる。
【００２５】
弾性表面波素子８としては、例えば共振器型フィルタ・共振子ラダー型および格子型接続フィルタ・マルチＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）型フィルタ等が用いられる。弾性表面波素子８が例えば共振器型フィルタの場合には、圧電体基板として、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ_３結晶、６４°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３結晶、４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ_４Ｏ_７結晶等が、電気機械結合係数が大きくかつ群遅延時間温度係数が小さいことから、好適に使用される。また、弾性表面波素子８には、圧電体基板表面上を弾性表面波を励起させ、伝播・共振させるため、その表面に、互いに噛み合うように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極のＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極（図示せず）を設ける。このＩＤＴ電極は、所望のフィルタ特性を得るために、複数対の櫛歯状電極を直列接続や並列接続等の方式で接続して構成される。このようなＩＤＴ電極は、圧電体基板上に蒸着法・スパッタリング法またはＣＶＤ法等の薄膜形成法により所望の形状・寸法に形成することができる。
【００２６】
図１のモジュールにおいては、弾性表面波素子搭載用凹部２ｂの開口に、弾性表面波素子８と離間させて蓋体９が取着されている。蓋体９は、弾性表面波素子８の機械的保護およびＩＤＴ電極の酸化による劣化を抑制する目的で、振動空間である弾性表面波素子搭載用凹部２ｂの内部空間内に低湿度の空気等を封入し、エポキシ樹脂やろう材等を用いて取着され、弾性表面波素子搭載用凹部２ｂを密閉する。なお、空気の代わりに窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスや空気よりも低熱伝導の不活性ガス等を封入して密閉しても、ＩＤＴ電極の酸化による劣化を防止することができる。
【００２７】
蓋体９に用いられる材質としては、ＳＵＳ、銅、洋白等の金属や、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂を用いることができる。中でも、電力増幅素子４による発熱は伝熱性蓋体６を介して外部電気回路基板７へと伝達されるため、外部電気回路基板７に伝達された熱が再び蓋体９を介して弾性表面波素子８に伝達されないよう、熱伝導率の低いガラスエポキシ樹脂製のものを用いることが好ましい。
【００２８】
この蓋体９は弾性表面波素子８と離間させて弾性表面波素子搭載用凹部２ｂに取着されており、さらに蓋体９と外部電気回路基板７の間にも空隙部１０を設けることにより、電力増幅素子４による発熱の伝達をさらに確実に抑制することが可能となる。
【００２９】
また、弾性表面波素子搭載用凹部２ｂの開口は、図１の例では、蓋体９によって封止したが、この凹部２ｂ内に、シリコン樹脂やエポキシ樹脂などの封止樹脂を充填することによって封止することもできる。
【００３０】
上記の電力増幅素子搭載用凹部２ａと弾性表面波素子搭載用凹部２ｂとの間には０．３ｍｍ以上の間隔を設けることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以上の間隔を設けることにより、電力増幅素子４による発熱が凹部２ａ・２ｂ間の誘電体層を介して弾性表面波素子８に伝達されることを十分に低減させることが可能となる。
【００３１】
本発明によれば、電力増幅素子搭載用凹部２ａの底面に形成された導体層２ａ１が水平方向に延設されており、上記の電力増幅素子搭載用凹部２ａと弾性表面波素子搭載用凹部２ｂとの間に、上記の延設部から前記誘電体基板の電力増幅素子搭載用凹部２ａを形成した面まで延びた貫通導体１１が形成されている。そして、この貫通導体１１も伝熱性蓋体６と同様に、ろう材１３を介して外部電気回路基板７の上面の放熱用導体１５に取着されている。
【００３２】
このような貫通導体１１を形成することによって、電力増幅素子４による発熱のうち凹部２ａ底面の導体層２ａ１に伝わった熱および両凹部２ａ、２ｂ間の誘電体層に伝わってきた熱を貫通導体１１で吸収し、ろう材１３を介して外部電気回路基板７の表面に形成された放熱用導体１５に効率的に伝達することができる。
【００３３】
この貫通導体１１は、電力増幅素子搭載用凹部２ａと弾性表面波素子搭載用凹部２ｂとの間において、１本のみならず、２本以上設けることにより、さらに上記効果を高めることができる。
【００３４】
その具体例を図２〜図４に示す。図２は、図１の電子回路モジュールをＡ−Ａ’線で切断したときの平面図で示す。図３、図４はさらに他の例を示す平面図である。
【００３５】
図２の例によれば、貫通導体１１は、平面的にみて斜めに配置された電力増幅素子搭載用凹部２ａと弾性表面波素子搭載用凹部２ｂとの略中間部に２本形成したものである。図３は、貫通導体１１が横並びに配置された凹部２ａと凹部２ｂとの略中間部に凹部２ａ側を囲うように直線的に複数本配置したものである。さらに図４は貫通導体１１を横並びに配置された凹部２ａと凹部２ｂとの略中間部にいわゆる千鳥状に複数本配置させた例である。
【００３６】
貫通導体１１は、その機能から、熱伝導性の優れた金属によって形成することが望ましく、特に、Ｃｕ、ＣｕＯ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｕの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属を主成分とする導体によって形成することが望ましい。とりわけ、貫通導体１１は、電力増幅素子４による発熱が誘電体基板２へ伝達され、さらに弾性表面波素子８へと伝達されにくくする上では、誘電体基板２の熱伝導率よりも５倍以上大きくすることが望ましく、さらには熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを用いることが好ましい。また、この貫通導体１１中には、誘電体基板との焼成焼成時の焼成収縮などを整合させるために、金属酸化物やガラスなどの無機物が含まれていてもよい。
【００３７】
このような高熱伝導の貫通導体１１は、例えばＡｇ粉末を約８５質量％、ホウケイ酸鉛ガラスを３質量％、ＳｉＯ_２を１２質量％の配合比とすることで熱伝導率を約１５０Ｗ／ｍ・Ｋとすることができる。
【００３８】
貫通導体１１は、直径（短径）が０．１〜０．５ｍｍであることが望ましく、複数本形成する場合には、貫通導体１１の側面間の間隔が０．２〜１．０ｍｍの間隔で配置すればよい。また、この貫通導体１１は、必ずしも円形である必要はなく、長円形状、スリット形状であってもよい。
【００３９】
また、本発明のモジュールにおいては、図１に示すように、凹部２ａ、２ｂをそれぞれ異なる深さで形成し、誘電体基板２に形成された電力増幅素子搭載用凹部２ａの底面と弾性表面波素子搭載用凹部２ｂの底面とに形成された導体層２ａ１、２ｂ１とを、それぞれ異なる誘電体層に形成することによって、それらが同一の誘電体層上に形成される場合に比べて、電力増幅素子４から誘電体層や導体層を介して弾性表面波素子８に伝わる伝熱量をより効果的に低減させることが可能となり、弾性表面波素子８の熱的な影響による電気的特性の劣化をより確実に防止しすることができる。
【００４０】
本発明の電子回路モジュール１においては、電力増幅素子４および弾性表面波素子８を電気的に機能させるため、内部導体配線１６および表層導体配線１７ならびにビアホール導体１８を形成して、誘電体基板２の上面に電子回路を構成するのに抵抗、コンデンサ、インダクタ、半導体素子等の電子部品１２を搭載し、所望の電子回路を構成する。また、必要に応じて、誘電体基板２の内部には、導体配線を利用した、コンデンサ、インダクタ等による高周波フィルタ（図示せず）等を内蔵させることにより、さらに高機能で小型の電子回路モジュール１を構成することができる。
【００４１】
また、電子回路モジュール１表面に実装された電子部品１２や回路を保護する目的で、金属シールドケース１４を取着することにより、外部からの機械的応力や雰囲気の影響や電磁ノイズを遮断または抑制させることも可能である。
【００４２】
さらに、この電子回路モジュール１は、外部電気回路基板７に対して、信号伝達用として、電子回路モジュール１に形成された電極パッド２０をロウ材１３を介して外部電気回路基板７表面に形成された信号用配線層２１と接続される。
【００４３】
図５は、本発明の電子回路モジュールの他の例を示す断面図である。図１の例では、弾性表面波素子搭載用凹部２ｂは、電力増幅素子搭載用凹部２ａが形成された面と同じ面に形成されていたが、この図５では、電力増幅素子搭載用凹部２ａが形成された面とは反対側の面、即ち表面側に形成されており、図１と同様に、凹部２ｂ内に形成された導体層２ｂ１に実装されている。また、この例では、凹部２ｂには、絶縁性の有機樹脂１９が充填されて樹脂封止されている。
【００４４】
かかる実施例においても、弾性表面波素子搭載用凹部２ｂと電力増幅素子搭載用凹部２ａとの中間に位置する部分には、図１と同様に貫通導体１１が形成されている。このとき、貫通導体１１の一端は、図１と同様に、モジュール１の下面に露出し、ロウ材１３を介して放熱用導体１５にロウ付けされているが、他方は、導体層２ａ１の延設部と接続され、さらに上面側に延設されていてもよい。
【００４５】
図６は、本発明の電子回路モジュールのさらに他の例を示す概略断面図である。図１、図５の例では、誘電体基板２は、同一材質によって形成されたものであるが、図６においては、電力増幅素子搭載用凹部２ａの周囲を他の部分よりも低熱伝導性の誘電体材料によって形成することによって、この凹部２ａの周囲の誘電体材料が断熱材として機能し、電力増幅素子４から発生する熱が周囲に拡散、伝達されるのを防止することができる。
【００４６】
図７は、本発明の電子回路モジュールのさらに他の例を示す概略断面図である。図６の例では、同一誘電体層内に、熱伝導率が異なる２種の誘電体材料が存在するものであるが、図５のように、下面側に電力増幅素子搭載用凹部２ａを形成し、上面側に弾性表面波素子搭載用凹部２ｂを設けた場合には、図７のように、モジュール１の下側面をすべて低熱伝導性の材料によって形成すればよい。
【００４７】
本発明の上記電子回路モジュールは、従来の周知の方法で作製することができる。ここでは、好適な例として、誘電体基板がガラスセラミック組成物からなる場合について、以下に簡単に説明する。
【００４８】
まず、誘電体基板２における各誘電体層を形成するために各誘電体層となるガラスセラミック組成物からなるセラミックグリーンシートを作製する。誘電体層となるセラミックグリーンシートは、ホウ珪酸ガラス、ホウ珪酸亜鉛系ガラス、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−アルカリ土類酸化物などの周知のガラス３０〜９０質量％に、アルミナ、クオーツ、ムライト、ＡｌＮ、フォルステライトなどの無機フィラーを１０〜７０質量％の割合で混合した混合物に、アルキルメタクリレート等の有機バインダ、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）等の可塑剤とトルエン等の有機溶剤を混合し、ボールミルで４〜８時間混練してスラリーを作製し、このスラリーを用いてドクターブレード法等によりテープ成形を行ない、これを所定の寸法に切断して作製する。
【００４９】
そして、所定のセラミックグリーンシートに、貫通導体１１、内部導体配線１６と表層導体配線１７とを接続するためのビアホール導体１８、電力増幅素子搭載用凹部２ａおよび弾性表面波素子搭載用凹部２ｂ、貫通導体１１用の貫通穴を形成するために、マイクロドリル、パンチングで形成したり、さらには感光性樹脂を含むグリーンシートに露光、現像処理を施すなどの処理によって凹部やそれぞれの様々な円形、楕円形、長孔などの様々な形状の貫通穴を形成することができる。
【００５０】
そして、このうち、貫通導体１１やビアホール導体１８用の貫通穴にＣｕあるいはＡｇ系導体ペーストを充填する。また、同時に、各グリーンシートに内層導体配線１６、表層導体配線１７、導体層２ａ１、２ｂ１となるパターンをＣｕあるいはＡｇ系導体ペーストを用いてスクリーン印刷法や、グラビア印刷法などによって印刷形成する。
【００５１】
ここで、ＣｕあるいはＡｇ系導体ペーストには、例えばＣｕ粉末、ＣｕＯ粉末、Ａｇ粉末の他、Ａｇ合金であるＡｇ−Ｐｄ粉末、Ａｇ−Ｐｔ粉末が使用可能であり、必要に応じて例えば所定量のホウケイ酸系の低融点ガラスや、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯなどのアルカリ土類金属酸化物、Ｂｉ_２Ｏ_３等の金属酸化物を加え、さらにエチルセルロース等の有機バインダと、例えば２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート等の有機溶剤とを混合して均質混練したものが用いられる。
【００５２】
これらの金属粉末と、必要に応じて例えば所定量のホウケイ酸亜鉛系ガラス、ホウケイ酸鉛系ガラスなどのホウケイ酸系の低融点ガラス、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ，ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３等の金属酸化物などの無機物と、エチルセルロース等の有機バインダと、２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート等の有機溶剤とを混合して均質混練したものが用いられ、金属粉末に対する低融点ガラスや金属酸化物の添加量の割合によって熱伝導率が制御可能である。
【００５３】
上記のようにして得られたセラミックグリーンシートを例えばビアホール導体１８を基準に位置合わせし、積層順序に応じて積層し、熱圧着することにより未焼成の積層体を形成する。
【００５４】
次に、この未焼成状態の積層体を例えば酸化雰囲気中で焼成し焼結一体化する。具体的には、酸素雰囲気または大気雰囲気中において８００〜１０００℃で焼成することにより、焼結基板を作製することができる。
【００５５】
その後、凹部２ａ、２ｂ内に、弾性表面波素子８、電力増幅素子４などを実装し、伝熱性蓋体６、蓋体９をロウ付けしたり、封止用有機樹脂１９を充填して封止する。
【００５６】
また、かかるモジュールを外部電気回路基板７に実装する場合には、通常のモジュールの信号伝達用の電極パッドをロウ付けすると同時に、伝熱性蓋体６や貫通導体１１を外部電気回路基板７の表面に形成された放熱用導体１５にロウ付けする。
【００５７】
また、図６のように、電力増幅素子搭載用凹部２ａの周囲を断熱性を有する誘電体材料によって形成する場合には、通常の誘電体基板材料に感光性樹脂を配合し、現像露光して所定の凹部を形成した後、その凹部内に、断熱性誘電体材料を充填し、さらに、パンチング等によって凹部２ａ、２ｂを形成することによって未焼成状態の積層体を作製した後、焼成すればよい。
【００５８】
また、図７のように、モジュールにおける誘電体基板２の上面側と下面側とを熱伝導率の異なる誘電体材料によって形成する場合には、それぞれの誘電体材料を用いてグリーンシートを作製し、それぞれ加工を施した後に、それらを積層一体化して未焼成状態の積層体を作製した後、焼成すればよい。
【００５９】
【実施例】
誘電体材料として、ホウケイ酸ガラス７０質量％、アルミナ３０質量％からなれる熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋのガラスセラミック系誘電体材料を用い、貫通導体を１５０Ｗ／ｍ・ＫのＡｇ系導体材料を用い、伝熱性蓋体として銅を用い、電子回路モジュールを上記のようにして作製し、これをガラス織布−エポキシ樹脂複合材料からなる絶縁基板上に、銅からなる放熱用導体や信号用配線層を形成したマザーボード表面に、Ｃｕ−Ａｇ系ロウ材を用いて実装した（試料Ｎｏ．６）。
【００６０】
これに、電力増幅素子（ＰＡ）の電源ＯＮ／ＯＦＦ比（デュティ比）を１／８にした状態で、０ｄＢの入力信号を入れ、３３．５ｄＢｍの出力が得られるように条件設定し、電力増幅素子４搭載用凹部ならびに弾性表面波素子８搭載用凹部内の定常温度（表１中に凹部２ｂで示す）を測定した。
【００６１】
また熱伝導解析シミュレーションプログラムを用い、各構成材料の熱伝導率を変化させたときのそれらの温度を計算した。
【００６２】
【表１】

【００６３】
表１の結果より、本発明の構造によれば、伝熱性蓋体および貫通導体を設けることによって、電力増幅素子の熱を効果的放熱し、弾性表面波素子への影響を低減できることがわかった。
【００６４】
また、かかる構成においては、貫通導体の本数が多いほど、誘電体基板の熱伝導率が小さいほどその効果に優れることがわかる。また、誘電体基板を２種の誘電体材料によって形成した場合においても同様の結果が得られることがわかった。
【００６５】
なお、以上はあくまで本発明の実施の形態の例示であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、電力増幅素子による発熱は外部電気回路基板の放熱用導体へと効率良く熱放散させることが可能となり、電力増幅素子からその近傍に配置された弾性表面波素子への熱伝達を極めて低減させることができるため、弾性表面波素子の高周波フィルタ特性、高周波分波器特性等の電気的特性を劣化させることなく、小型で高性能な電子回路モジュールを提供することができる。しかも、放熱フィン等の放熱用部材を別途必要とせず、低価格な携帯型情報端末機等の電子機器・電子装置等に好適な電子回路モジュールとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子回路モジュールの実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の電子回路モジュールにおける貫通導体の配置の例を示す、図１のＡ−Ａ’線における概略平面図である。
【図３】本発明の電子回路モジュールにおける貫通導体の配置の他の例を示す概略平面図である。
【図４】本発明の電子回路モジュールにおける貫通導体の配置のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の電子回路モジュールの実施の形態の他の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の電子回路モジュールの実施の形態のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の電子回路モジュールの実施の形態のさらに他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・電子回路モジュール
２・・・・・・・誘電体基板
２ａ・・・・・・電力増幅素子搭載用凹部
２ｂ・・・・・・弾性表面波素子搭載用凹部
３ａ、３ｂ・・・導体バンプ
４・・・・・・・電力増幅素子
６・・・・・・・伝熱性蓋体
７・・・・・・・外部電気回路基板
８・・・・・・・弾性表面波素子
９・・・・・・・蓋体
１１・・・・・・貫通導体
１３・・・・・・ろう材
１５・・・・・・放熱用導体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a portable information terminal, a wireless LAN, a wireless LAN, and a small-sized integrated high-frequency filter device and a high-frequency demultiplexer device used in electronic devices and electronic devices such as WLL (Wireless Local Loop). The present invention relates to a high-performance and low-cost electronic circuit module.
[0002]
[Prior art]
Since the high-frequency power amplifier that constitutes the high-frequency power amplifier in the electronic circuit module handles a large amount of high-frequency power in accordance with the increase in transmission capacity and transmission speed in current mobile communication systems, the high-frequency power amplifier itself generates heat. The amount is increasing. As a measure for heat dissipation, there are a method of attaching a heat dissipation fin and a method of using aluminum nitride, which is a high thermal conductive ceramic with a large thermal conductivity, on the dielectric substrate on which the high-frequency power amplification element is mounted. Can be done. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-31331 proposes a technique in which a high-frequency power amplifying element is arranged on the back surface of a wiring board and soldered to an external electric circuit board to improve heat dissipation.
[0003]
In addition, a surface acoustic wave element used in a high-frequency filter device or the like, which is configured in the vicinity of a high-frequency power amplifier in an electronic circuit module, is generally a comb-shaped device for propagating a surface acoustic wave to a piezoelectric substrate such as lithium tantalate. Although electrodes are formed, the electrical characteristics of the piezoelectric substrate itself are greatly affected by temperature changes, so it is essential to place it in a module away from heating elements such as high-frequency power amplifiers. It has become. For this reason, an electronic circuit module in which a conventional high-frequency power amplifying device and a high-frequency filter device and the like are integrally formed has been developed to reduce the size, weight, density, and price of mobile communication information terminals in recent years. However, there is a problem that it is not possible to sufficiently meet the demands for such services.
[0004]
On the other hand, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-58586, an active circuit element as a high-frequency power amplifier element is mounted on a single piezoelectric substrate on which a passive circuit element as a surface acoustic wave element is formed. It has been proposed to configure a small and low-cost high-frequency circuit device.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the high-frequency circuit device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-58586, when high-frequency power needs to be handled in accordance with a recent increase in transmission capacity and a higher transmission speed in a mobile communication system, a high-frequency power is required. When an active circuit element, which is an amplifying element, is mounted on a single piezoelectric substrate on which a passive circuit element, which is a surface acoustic wave element, is formed, the high-frequency power amplifying element itself generates a large amount of heat. Deterioration of filter characteristics due to the heat in the filter has become a problem, and there has been a problem that it cannot be used for small information terminal equipment used in a mobile communication system handling large high-frequency power.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has as its object to provide a surface acoustic wave disposed in the vicinity thereof without being affected by heat generated by a power amplifying element such as a high-power high-frequency device. Suitable for electronic equipment and devices such as portable information terminals, wireless LANs, WLLs, etc., which can maintain the electrical characteristics such as high-frequency filter characteristics of the element, and are small, high-performance, and inexpensive. To provide a simple electronic circuit module.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the electronic circuit module of the present invention, a power amplifying element mounting recess and a surface acoustic wave element mounting recess are formed on one main surface of a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers. A surface acoustic wave element is mounted on a conductor layer formed on the bottom surface of each recess, and at least the power amplification element mounting recess has a heat conductive lid attached thereto in contact with the power amplification element, A through hole extending from the extended portion of the conductor layer of the power amplifying element mounting recess to the one main surface of the dielectric substrate between the power amplifying element mounting recess and the surface acoustic wave element mounting recess. A conductor is formed, and the heat conductive lid and the penetrating conductor are attached to a heat dissipation conductor on the upper surface of the external electric circuit board via a brazing material, and mounted.
[0008]
According to another electronic circuit module of the present invention, a dielectric substrate for laminating a plurality of dielectric layers has a concave portion for mounting a power amplification element on one main surface and a concave portion for mounting a surface acoustic wave element on the other main surface. A recess is formed, and the power amplification element and the surface acoustic wave element are mounted on the conductor layer formed on the bottom surface of each recess, and at least the power amplification element mounting recess is in contact with the power amplification element and has heat conductivity. A lid is attached, and the dielectric substrate extends from the extended portion of the conductor layer in the power amplifying element mounting recess between the power amplifying element mounting recess and the surface acoustic wave element mounting recess. And a through conductor extending to the one main surface is formed, and the heat conductive lid and the through conductor are attached to a heat dissipation conductor on an upper surface of an external electric circuit board via a brazing material and mounted. It is characterized by the following.
[0009]
According to the above configuration of the present invention, heat generated from the power amplifying element is efficiently transmitted to the heat dissipation conductor on the upper surface of the external electric circuit board via the heat conductive lid and the brazing material directly joined to the power amplifying element. Heat can be dissipated. Further, heat transfer from the power amplifying element to the surface acoustic wave element disposed near the power amplifying element is blocked by the through conductor, so that heat transfer to the surface acoustic wave element can be extremely reduced. As a result, a small and high-performance electronic circuit module can be provided without deteriorating electrical characteristics such as high-frequency filter characteristics of the surface acoustic wave element.
[0010]
Moreover, according to this configuration, it is not necessary to separately provide a heat radiation member such as a heat radiation fin. Further, the power amplifying element is mounted in a concave portion formed on the mounting surface side of the dielectric substrate, and the surface acoustic wave element may be either the dielectric substrate. By mounting the wave element, it is possible to reduce the number of processes, so that a low-cost electronic circuit module is obtained.
[0011]
In the above electronic circuit module, in order to further reduce the influence of heat generated from the power amplifying element on the surface acoustic wave element, the thermal conductivity of the dielectric layer is preferably 20 W / m · K or less. In particular, the dielectric layer around the concave portion for mounting the power amplifying element is formed of a dielectric layer having a lower thermal conductivity than the dielectric layer around the concave portion for mounting the surface acoustic wave device. The mounting recess and the surface acoustic wave device mounting recess are separated by 0.3 mm or more, the thermal conductivity of the through conductor is 100 W / m · K or more, and the power amplifying element is A plurality of recesses formed between the mounting recess and the surface acoustic wave device mounting recess, a conductor layer on the bottom surface of the power amplification device mounting recess, and a conductor on the bottom surface of the surface acoustic wave device mounting recess; Layers and different invitations Such that it is formed in the body layer.
[0012]
These improvements make it possible to provide a small, high-performance electronic circuit module without deteriorating electrical characteristics such as high-frequency filter characteristics and high-frequency demultiplexer characteristics of the surface acoustic wave element.
[0013]
The surface acoustic wave element mounting recess may be sealed with a lid, or the recess may be filled with an insulating resin.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an electronic circuit module of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an electronic circuit module according to the present invention. In this example, the electronic circuit module 1 is mounted on an external electric circuit board 7 such as a motherboard.
[0016]
The dielectric substrate 2 in the electronic circuit module 1 is formed by laminating a plurality of dielectric layers, and the dielectric layers include low-temperature fired ceramics such as alumina ceramics, mullite ceramics, glass ceramics, and organic resin materials. And a ceramic material can be used. In particular, in forming by simultaneous firing using Cu and Ag as conductors, low-temperature fired ceramics such as glass ceramics, and a mixed material of an organic resin material and a ceramic material are mentioned, and in terms of excellent thermal stability, Low temperature fired ceramics such as glass ceramics are most desirable.
[0017]
The thermal conductivity of the dielectric layer constituting the dielectric substrate 2 can be controlled by the ceramic material to be used and the mixing ratio thereof, and is 20 W / m · K or less, particularly 10 W / m · K or less. K or less, more preferably 5 W / m · K or less, and more preferably 3 W / m · K or less.
[0018]
In the electronic circuit module of FIG. 1, a recess 2 a for mounting a power amplification element and a recess 2 b for mounting a surface acoustic wave element are formed on a bottom surface of a dielectric substrate 2 at a predetermined interval.
[0019]
A conductor layer 2a1 is formed on the bottom surface of the power amplifying element mounting recess 2a, and the power amplifying element 4 is electrically connected and mounted via the conductor bump 3a. Here, gold, solder, thermosetting Ag paste, or the like can be used for the conductor bumps 3a. For example, when gold is used, the electrodes of the power amplification element 4 and the electrode portions are electrically connected by ultrasonic thermocompression bonding. In addition, the connection resistance can be reduced, and the conductor loss can be reduced as compared with solder or thermosetting Ag paste.
[0020]
As the power amplifying element 4, for example, a pn junction gate type field effect transistor, a Schottky barrier gate type field effect transistor, a hetero junction type field effect transistor, a pn junction gate type hetero junction type field effect transistor, or the like is used. Be
A so-called underfill 5 is injected between the power amplifying element 4 and the conductor layer 2a1 for the purpose of protecting the connection and the element surface. The underfill 5 may be an epoxy resin, a silicone resin, or the like that is cured by applying heat. Further, as the underfill 5, in the electronic circuit module 1 of the present invention, it is desirable to use one having a thermal conductivity of 20 W / m · K or less, and use an epoxy resin having a thermal conductivity of about 10 W / m · K or less. Is preferred. This makes it possible to suppress the transmission of heat generated by the power amplification element 4 to the dielectric substrate 2 itself.
[0021]
A heat conductive lid 6 is attached to the opening of the power amplifying element mounting recess 2a by directly or in contact with a surface on the opening side of the power amplifying element 4 via a heat conductive compound such as heat radiation grease. You. The heat conductive lid 6 is for efficiently transmitting the heat generated by the power amplifying element 4 to the external electric circuit board 7, and is specifically made of metal, for example, copper or the like having a high thermal conductivity. Preferably, one is used.
[0022]
The heat conductive lid 6 is attached to the heat dissipation conductor 15 on the upper surface of the external electric circuit board 7 via the brazing material 13. Thereby, the heat generated from the power amplifying element 4 is efficiently transmitted to the heat dissipation conductor 15 formed on the surface of the external electric circuit board 7 via the heat conductive lid 6 and the brazing material 13, and the power amplification is performed. It is possible to prevent the heat generated from the element 4 from thermally affecting the surface acoustic wave element 8 in the module.
[0023]
Note that the surface of the heat conductive lid 6 is formed so as to obtain good brazing properties with the back electrode of the power amplifying element 4 and the heat dissipation conductor 15 and the ground electrode (not shown) on the upper surface of the external electric circuit board 7. It is preferable to apply a plating process of Ni, Sn, solder, or the like to the plating.
[0024]
On the other hand, the surface acoustic wave element 8 is electrically connected to the electrode portion formed of the conductor layer 2b1 formed on the bottom surface of the surface acoustic wave element mounting recess 2b via the conductor bump 3b. It is connected to and installed. Gold, solder, thermosetting Ag paste, or the like can be used for the conductor bumps 3b as in the case of the conductor bumps 3a. For example, when gold is used, the electrodes of the surface acoustic wave element 8 are connected to each other by ultrasonic thermocompression bonding. It becomes possible to electrically connect with the electrode part.
[0025]
As the surface acoustic wave element 8, for example, a resonator type filter, a resonator ladder type and a lattice type connection filter, a multi IDT (Inter Digital Transducer) type filter, or the like is used. When the surface acoustic wave element 8 is, for example, a resonator type filter, a 36 ° Y cut-X propagating LiTaO ₃ Crystal, 64 ° Y-cut-X propagating LiNbO ₃ Crystal, 45 ° X-cut Z-propagation LiB ₄ O ₇ Crystals and the like are preferably used because they have a large electromechanical coupling coefficient and a small group delay time temperature coefficient. The surface acoustic wave element 8 has at least a pair of IDTs of at least one pair of comb-shaped electrodes formed so as to mesh with each other in order to excite, propagate, and resonate the surface acoustic wave on the surface of the piezoelectric substrate. An Inter Digital Transducer (not shown) is provided. This IDT electrode is configured by connecting a plurality of pairs of comb-shaped electrodes in a series connection, a parallel connection, or the like in order to obtain a desired filter characteristic. Such an IDT electrode can be formed in a desired shape and size on a piezoelectric substrate by a thin film forming method such as an evaporation method, a sputtering method, or a CVD method.
[0026]
In the module of FIG. 1, a lid 9 is attached to the opening of the surface acoustic wave element mounting recess 2b so as to be separated from the surface acoustic wave element 8. The lid 9 is provided with low-humidity air or the like in the internal space of the surface acoustic wave element mounting recess 2b, which is a vibration space, for the purpose of mechanical protection of the surface acoustic wave element 8 and suppression of deterioration of the IDT electrode due to oxidation. It is sealed and attached using an epoxy resin, a brazing material or the like, and seals the surface acoustic wave element mounting concave portion 2b. Even if an inert gas such as a nitrogen gas or an argon gas or an inert gas having a lower thermal conductivity than air is sealed and sealed instead of air, the IDT electrode can be prevented from being deteriorated by oxidation.
[0027]
As a material used for the lid 9, a metal such as SUS, copper, and nickel silver, or a resin such as a glass epoxy resin can be used. Above all, heat generated by the power amplifying element 4 is transmitted to the external electric circuit board 7 via the heat conductive lid 6, so that the heat transmitted to the external electric circuit board 7 is again transmitted to the surface acoustic wave via the lid 9. It is preferable to use a material made of glass epoxy resin having a low thermal conductivity so as not to be transmitted to the element 8.
[0028]
The lid 9 is attached to the surface acoustic wave element mounting concave portion 2b so as to be separated from the surface acoustic wave element 8, and a gap 10 is further provided between the lid 9 and the external electric circuit board 7. In addition, transmission of heat generated by the power amplifying element 4 can be more reliably suppressed.
[0029]
Although the opening of the concave portion 2b for mounting a surface acoustic wave element is sealed with the lid 9 in the example of FIG. 1, the concave portion 2b is filled with a sealing resin such as a silicone resin or an epoxy resin. It can also be sealed.
[0030]
It is preferable to provide an interval of 0.3 mm or more between the power amplification element mounting recess 2a and the surface acoustic wave element mounting recess 2b, and more preferably to provide an interval of 0.5 mm or more. It is possible to sufficiently reduce the heat generated by the amplifying element 4 being transmitted to the surface acoustic wave element 8 via the dielectric layer between the

recesses

2a and 2b.
[0031]
According to the present invention, the conductor layer 2a1 formed on the bottom surface of the power amplifier mounting recess 2a extends in the horizontal direction, and the power amplifier mounting recess 2a and the surface acoustic wave device mounting recess 2b described above. A through conductor 11 extending from the extending portion to the surface of the dielectric substrate on which the power amplifier mounting recess 2a is formed is formed. The through conductor 11 is also attached to the heat dissipation conductor 15 on the upper surface of the external electric circuit board 7 via the brazing material 13, similarly to the heat conductive lid 6.
[0032]
By forming such a through conductor 11, the heat transmitted to the conductor layer 2a1 on the bottom surface of the concave portion 2a and the heat transmitted to the dielectric layer between the

concave portions

2a and 2b among the heat generated by the power amplifying element 4 are transmitted through the through conductor. 11, and can be efficiently transmitted to the heat dissipation conductor 15 formed on the surface of the external electric circuit board 7 via the brazing material 13.
[0033]
The above effect can be further enhanced by providing not only one through-conductor 11 but also two or more through-conductors 11 between the power amplifying element mounting recess 2a and the surface acoustic wave element mounting recess 2b.
[0034]
Specific examples are shown in FIGS. FIG. 2 is a plan view when the electronic circuit module of FIG. 1 is cut along the line AA ′. 3 and 4 are plan views showing still another example.
[0035]
According to the example of FIG. 2, two through conductors 11 are formed substantially in the middle between the power amplifying element mounting concave portion 2 a and the surface acoustic wave device mounting concave portion 2 b which are arranged obliquely in a plan view. is there. FIG. 3 shows a configuration in which a plurality of through conductors 11 are linearly arranged in a substantially intermediate portion between the

concave portions

2a and 2b in which the through conductors 11 are arranged side by side so as to surround the concave portion 2a side. Further, FIG. 4 shows an example in which a plurality of through conductors 11 are arranged in a so-called zigzag manner at a substantially intermediate portion between the concave portions 2a and the concave portions 2b arranged side by side.
[0036]
The through conductor 11 is desirably formed of a metal having excellent thermal conductivity in view of its function. In particular, at least one selected from the group consisting of Cu, CuO, Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, and Au is mainly used. It is desirable that the conductor be formed of a conductor containing metal as a main component. In particular, the through conductor 11 is at least five times the thermal conductivity of the dielectric substrate 2 in order to prevent the heat generated by the power amplifying element 4 from being transmitted to the dielectric substrate 2 and further to the surface acoustic wave element 8. It is desirable to increase it, and it is more preferable to use one having a thermal conductivity of 100 W / m · K or more. In addition, the through conductor 11 may include an inorganic substance such as a metal oxide or glass in order to match firing shrinkage during firing firing with the dielectric substrate.
[0037]
The through conductor 11 having such a high thermal conductivity is made of, for example, about 85% by mass of Ag powder, 3% by mass of lead borosilicate glass, ₂ Is set to 12% by mass, the thermal conductivity can be set to about 150 W / m · K.
[0038]
The through conductor 11 preferably has a diameter (short diameter) of 0.1 to 0.5 mm. When a plurality of the through conductors 11 are formed, the distance between the side surfaces of the through conductor 11 is 0.2 to 1.0 mm. It should just be arranged in. The through conductor 11 does not necessarily have to be circular, but may be oval or slit.
[0039]
Further, in the module of the present invention, as shown in FIG. 1, the

concave portions

2a and 2b are formed at different depths, and the bottom surface of the power amplifying element mounting concave portion 2a formed on the dielectric substrate 2 and the surface acoustic wave. By forming the conductor layers 2a1 and 2b1 formed on the bottom surface of the element mounting recess 2b and the conductor layers 2a1 and 2b1 respectively on different dielectric layers, power amplification can be achieved as compared with the case where they are formed on the same dielectric layer. The amount of heat transferred from the element 4 to the surface acoustic wave element 8 via the dielectric layer or the conductor layer can be reduced more effectively, and the deterioration of the electrical characteristics due to the thermal influence of the surface acoustic wave element 8 can be reduced. This can be prevented more reliably.
[0040]
In the electronic circuit module 1 of the present invention, in order to make the power amplification element 4 and the surface acoustic wave element 8 function electrically, the internal conductor wiring 16, the surface conductor wiring 17, and the via-hole conductor 18 are formed, and the dielectric substrate 2 is formed. Electronic components 12 such as a resistor, a capacitor, an inductor, and a semiconductor element are mounted on the upper surface of the electronic circuit to form a desired electronic circuit. If necessary, a high-performance and small-sized electronic circuit module can be built in the dielectric substrate 2 by incorporating a high-frequency filter (not shown) using a capacitor, an inductor, or the like utilizing conductor wiring. 1 can be configured.
[0041]
Further, by attaching a metal shield case 14 for the purpose of protecting the electronic components 12 and circuits mounted on the surface of the electronic circuit module 1, the influence of external mechanical stress, atmosphere, and electromagnetic noise is cut off or suppressed. It is also possible to make it.
[0042]
Further, in the electronic circuit module 1, electrode pads 20 formed on the electronic circuit module 1 are formed on the surface of the external electric circuit board 7 via the brazing material 13 for signal transmission to the external electric circuit board 7. Connected to the signal wiring layer 21.
[0043]
FIG. 5 is a sectional view showing another example of the electronic circuit module of the present invention. In the example of FIG. 1, the concave portion 2b for mounting the surface acoustic wave element is formed on the same surface as the surface on which the concave portion 2a for mounting the power amplifying element is formed. 1 is formed on the surface opposite to the surface on which is formed, that is, on the surface side, and is mounted on the conductor layer 2b1 formed in the concave portion 2b as in FIG. In this example, the concave portion 2b is filled with an insulating organic resin 19 and is sealed with a resin.
[0044]
Also in this embodiment, a through conductor 11 is formed in a portion located between the concave portion 2b for mounting a surface acoustic wave element and the concave portion 2a for mounting a power amplification element, as in FIG. At this time, one end of the through conductor 11 is exposed to the lower surface of the module 1 and brazed to the heat dissipation conductor 15 via the brazing material 13 as in FIG. 1, while the other end of the conductor layer 2a1 is extended. It may be connected to an installation portion and may further extend on the upper surface side.
[0045]
FIG. 6 is a schematic sectional view showing still another example of the electronic circuit module of the present invention. In the examples of FIGS. 1 and 5, the dielectric substrate 2 is formed of the same material, but in FIG. 6, the periphery of the power amplifying element mounting concave portion 2a has a lower thermal conductivity than other portions. By being formed of a dielectric material, the dielectric material around the concave portion 2a functions as a heat insulating material, so that heat generated from the power amplification element 4 can be prevented from being diffused and transmitted to the surroundings.
[0046]
FIG. 7 is a schematic sectional view showing still another example of the electronic circuit module of the present invention. In the example of FIG. 6, two kinds of dielectric materials having different thermal conductivity exist in the same dielectric layer. However, as shown in FIG. When the surface acoustic wave element mounting concave portion 2b is provided on the upper surface side, the lower surface of the module 1 may be formed entirely of a material having low thermal conductivity as shown in FIG.
[0047]
The above-described electronic circuit module of the present invention can be manufactured by a conventionally known method. Here, a case where the dielectric substrate is made of a glass ceramic composition will be briefly described as a preferred example.
[0048]
First, in order to form each dielectric layer on the dielectric substrate 2, a ceramic green sheet made of a glass ceramic composition to be each dielectric layer is prepared. The ceramic green sheet serving as the dielectric layer is made of borosilicate glass, zinc borosilicate glass, SiO 2 ₂ -Al ₂ O ₃ A mixture of 30 to 90% by mass of a known glass such as an alkaline earth oxide and 10 to 70% by mass of an inorganic filler such as alumina, quartz, mullite, AlN, and forsterite; An organic binder, a plasticizer such as DBP (dibutyl phthalate) and an organic solvent such as toluene are mixed and kneaded with a ball mill for 4 to 8 hours to prepare a slurry, and a tape is formed using the slurry by a doctor blade method or the like. , Which are cut to predetermined dimensions.
[0049]
Then, a through conductor 11, a via hole conductor 18 for connecting the internal conductor wiring 16 and the surface conductor wiring 17 to a predetermined ceramic green sheet, a concave portion 2a for mounting a power amplification element and a concave portion 2b for mounting a surface acoustic wave element, In order to form a through hole for the conductor 11, a concave portion or various circular or elliptical portions are formed by micro drilling or punching, or by exposing and developing a green sheet containing a photosensitive resin. Through holes having various shapes such as a shape and a long hole can be formed.
[0050]
Then, Cu or Ag-based conductor paste is filled into the through holes for the through conductor 11 and the via hole conductor 18. At the same time, a pattern to be the inner conductor wiring 16, the surface conductor wiring 17, and the conductor layers 2a1 and 2b1 is printed and formed on each green sheet by a screen printing method or a gravure printing method using a Cu or Ag-based conductor paste.
[0051]
Here, as the Cu or Ag-based conductor paste, for example, Ag powder, Ag-Pd powder, or Ag-Pt powder other than Cu powder, CuO powder, and Ag powder can be used. Borosilicate low melting point glass, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ Alkaline earth metal oxides such as, MgO, CaO, Bi ₂ O ₃ A metal oxide such as ethyl cellulose and an organic solvent such as 2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate are mixed and homogeneously kneaded.
[0052]
These metal powders and, if necessary, for example, a predetermined amount of a zinc borosilicate-based glass, a borosilicate-based low-melting glass such as a lead borosilicate-based glass, Al ₂ O ₃ , MgO, CaO, SiO ₂ , Bi ₂ O ₃ An inorganic substance such as a metal oxide, an organic binder such as ethyl cellulose, and an organic solvent such as 2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate are mixed and kneaded, and used. The thermal conductivity can be controlled by the ratio of the amount of the low-melting glass or the metal oxide to the metal powder.
[0053]
The ceramic green sheets obtained as described above are aligned, for example, with the via-hole conductor 18 as a reference, laminated according to the lamination order, and thermocompression-bonded to form an unfired laminate.
[0054]
Next, the unfired laminate is fired, for example, in an oxidizing atmosphere to be sintered and integrated. Specifically, by sintering at 800 to 1000 ° C. in an oxygen atmosphere or an air atmosphere, a sintered substrate can be manufactured.
[0055]
Thereafter, the surface acoustic wave element 8, the power amplifying element 4 and the like are mounted in the

recesses

2a and 2b, and the heat conductive lid 6 and the lid 9 are brazed, or the sealing organic resin 19 is filled and sealed. Stop.
[0056]
When such a module is mounted on the external electric circuit board 7, the electrode pad for signal transmission of a normal module is soldered, and at the same time, the heat conductive lid 6 and the through conductor 11 are attached to the surface of the external electric circuit board 7. Is brazed to the heat-radiating conductor 15 formed in the step (a).
[0057]
Further, as shown in FIG. 6, when the periphery of the power amplifying element mounting concave portion 2a is formed of a dielectric material having a heat insulating property, a photosensitive resin is blended with a normal dielectric substrate material, and is developed and exposed. After forming a predetermined concave portion, the concave portion is filled with a heat-insulating dielectric material, and further, the

concave portions

2a and 2b are formed by punching or the like to form an unfired laminate, which is then fired. Good.
[0058]
In addition, as shown in FIG. 7, when the upper surface and the lower surface of the dielectric substrate 2 in the module are formed of dielectric materials having different thermal conductivities, a green sheet is formed using each dielectric material. After performing the respective processes, they may be laminated and integrated to produce an unfired laminate, and then fired.
[0059]
【Example】
As the dielectric material, a glass-ceramic dielectric material having a thermal conductivity of 2 W / m · K composed of 70% by mass of borosilicate glass and 30% by mass of alumina was used, and the through conductor was made of an Ag-based conductor material of 150 W / m · K. Using copper as a heat conductive lid, an electronic circuit module is manufactured as described above, and this is placed on an insulating substrate made of a glass woven fabric-epoxy resin composite material, and a heat dissipation conductor made of copper and a signal It was mounted on the surface of the motherboard on which the wiring layer was formed, using a Cu-Ag-based brazing material (Sample No. 6).
[0060]
With the power ON / OFF ratio (duty ratio) of the power amplifying element (PA) set to 1/8, an input signal of 0 dB is input, and conditions are set so that an output of 33.5 dBm is obtained. The steady temperature (indicated by the recess 2b in Table 1) in the recess for mounting the amplifying element 4 and the recess for mounting the surface acoustic wave element 8 was measured.
[0061]
In addition, using a heat conduction analysis simulation program, the temperature of each constituent material when the thermal conductivity was changed was calculated.
[0062]
[Table 1]

[0063]
From the results in Table 1, it was found that, according to the structure of the present invention, by providing the heat conductive lid and the through conductor, the heat of the power amplifying element can be effectively radiated, and the influence on the surface acoustic wave element can be reduced. .
[0064]
In addition, in such a configuration, it can be seen that the effect is more excellent as the number of through conductors is larger and the thermal conductivity of the dielectric substrate is smaller. It was also found that similar results were obtained when the dielectric substrate was formed of two types of dielectric materials.
[0065]
It should be noted that the above is only an example of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various changes and improvements may be added without departing from the gist of the present invention. .
[0066]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, heat generated by the power amplifying element can be efficiently dissipated to the heat dissipation conductor of the external electric circuit board, and the elastic surface disposed near the power amplifying element in the vicinity thereof A small, high-performance electronic circuit module without deteriorating electrical characteristics such as high-frequency filter characteristics and high-frequency demultiplexer characteristics of the surface acoustic wave element because heat transfer to the wave element can be extremely reduced. can do. In addition, a heat-radiating member such as a heat-radiating fin is not separately required, and the electronic circuit module is suitable for low-cost electronic devices and electronic devices such as portable information terminals.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an embodiment of an electronic circuit module of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view taken along line AA ′ of FIG. 1, showing an example of the arrangement of through conductors in the electronic circuit module of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view showing another example of the arrangement of the through conductors in the electronic circuit module of the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view showing still another example of the arrangement of the through conductors in the electronic circuit module of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing another example of the embodiment of the electronic circuit module of the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing still another example of the embodiment of the electronic circuit module of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing still another example of the embodiment of the electronic circuit module of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Electronic circuit module
2 ... Dielectric substrate
2a: recess for mounting the power amplifying element
2b: recess for mounting the surface acoustic wave element
3a, 3b ... conductor bump
4 ... Power amplifying element
6 ····· Heat conductive lid
7. External circuit board
8 ····· Surface acoustic wave element
9 Lid
11 ... Through conductor
13. Brazing filler metal
15 Conductor for heat dissipation

Claims

A recess for mounting a power amplification element and a recess for mounting a surface acoustic wave element are formed on one main surface of a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers, and the power amplification element and the surface acoustic wave element are mounted on the bottom surface of each recess. A heat conductive lid is attached to at least the power amplifying element mounting recess in contact with the power amplifying element, and the power amplifying element mounting recess and the A through conductor extending from the extended portion of the conductor layer of the power amplifying element mounting recess to the one main surface of the dielectric substrate is formed between the surface acoustic wave element mounting recess and the power amplification element mounting recess. An electronic circuit module, wherein the heat conductive lid and the through conductor are attached to a heat dissipation conductor on an upper surface of an external electric circuit board via a brazing material and mounted.

A concave portion for mounting a power amplification element is formed on one main surface of a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers, and a concave portion for mounting a surface acoustic wave element is formed on the other main surface. The element is mounted on a conductor layer formed on the bottom surface of each concave portion. At least the power amplifying device mounting concave portion is in contact with the power amplifying device and a heat conductive lid is attached thereto, and the power amplifying device is mounted. A through conductor extending from the extended portion of the conductor layer of the power amplifying element mounting recess to the one main surface of the dielectric substrate is formed between the element mounting recess and the surface acoustic wave element mounting recess. An electronic circuit module, wherein the heat conductive lid and the through conductor are attached to a heat dissipation conductor on an upper surface of an external electric circuit board via a brazing material and mounted.

The electronic circuit module according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the dielectric layer is 20 W / m · K or less.

The dielectric layer around the power amplifying element mounting recess is formed of a dielectric layer having a lower thermal conductivity than the dielectric layer around the surface acoustic wave element mounting recess. An electronic circuit module according to any one of claims 1 to 3.

5. The electronic circuit module according to claim 1, wherein the power amplifying element mounting recess and the surface acoustic wave element mounting recess are separated by 0.3 mm or more. 6.

The electronic circuit module according to any one of claims 1 to 5, wherein the through conductor has a thermal conductivity of 100 W / m · K or more.

7. The electronic circuit module according to claim 1, wherein a plurality of the through conductors are formed between the concave portion for mounting the power amplification element and the concave portion for mounting the surface acoustic wave element. 8. .

The conductor layer on the bottom surface of the recess for mounting the power amplification element and the conductor layer on the bottom surface of the recess for mounting the surface acoustic wave element are formed in different dielectric layers. 8. The electronic circuit module according to any one of items 7 to 7.

9. The electronic circuit module according to claim 1, wherein the concave portion for mounting the surface acoustic wave element is sealed with a lid, or the concave portion is filled with an insulating resin. .