JP6356354B2 - 高周波モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、高周波モジュールに関し、特に、アンテナが設けられている高周波モジュールに関する。
近年、小型化のために配線基板上の回路部品を樹脂で封止し、その樹脂の上にアンテナを形成した高周波モジュールが開発されている。このような高周波モジュールでは、配線基板とアンテナとを電気的に接続する必要がある。配線基板上の封止樹脂上にアンテナが形成され、配線基板とアンテナとを電気的に接続した構造を有する高周波モジュールが、特許文献１に開示されている。以下、このような高周波モジュールである半導体装置９００について図７を用いて説明する。
半導体装置９００は、給電層９２４とグラウンド用導電層９２７とを有する配線基板９１１を備え、配線基板９１１上に接続された半導体チップ９１２及びチップ部品９１３を覆う封止樹脂９１７上に逆Ｆ型アンテナ９２０を設けると共に、逆Ｆ型アンテナ９２０と給電層９２４及びグラウンド用導電層９２７とを電気的に接続した。
逆Ｆ型アンテナ９２０と給電層９２４とは、給電層９２４に接続されている接続部９３２Ｂ上に配設された端子９１４を介して、半田により接続される。また、逆Ｆ型アンテナ９２０とグラウンド用導電層９２７とは、グラウンド用導電層９２７に接続されている接続部９３３Ｂ上に配設された端子９１５を介して、半田により接続される。端子９１４及び端子９１５は、ブロック状をしており、その材料としては導電材料、例えば銅が用いられる。逆Ｆ型アンテナ９２０と端子９１４との接続部、及び逆Ｆ型アンテナ９２０と端子９１５との接続部は、封止樹脂９１７に取り囲まれた状態となっている。
このように構成することによって、小型化できると共に、コストを低減することのできる半導体装置を提供できる、という効果を奏する。
特開２００７−０４２９７８号公報
半導体装置９００では、前述したように、端子９１４及び端子９１５は、その材料として導電材料、即ち金属が用いられる。また、封止樹脂９１７の材料としては、例えばモールド樹脂が用いられる。
しかしながら、金属と樹脂とは、その熱膨張率が異なり、樹脂の熱膨張率の方が金属の熱膨張率より高い。そのため、逆Ｆ型アンテナ９２０と端子９１４との接続部、及び逆Ｆ型アンテナ９２０と端子９１５との接続部が、周囲が高温になることによって剥離し、断線してしまう可能性があった。そのため、半導体装置９００の信頼性を低下させてしまうという結果になっていた。
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、信頼性の高い高周波モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の高周波モジュールは、配線基板と、前記配線基板の上面に配設された回路部品から成る高周波回路と、前記配線基板の上面に配設された金属製のポストと、前記回路部品を覆う封止樹脂と、前記封止樹脂の上面に配設され、金属パターンによって形成されたアンテナを有したアンテナ用基板と、を備え、前記封止樹脂には溝が設けられていると共に、前記ポストの少なくとも一部が前記溝から露出しており、前記ポストの上側には、中央面と、前記中央面より高い位置にある２つの対向する側壁面と、が形成されており、導電性接着剤が、前記ポストの前記中央面と２つの前記側壁面と、前記アンテナとに接着している、という特徴を有する。
このように構成された高周波モジュールは、導電性接着剤が金属製のポストの中央面と２つの側壁面との３つの面で接着しているので、導電性接着剤が剥がれてしまう可能性が低く、アンテナと配線基板上の高周波回路との接続が断線してしまう可能性も低くなる。その結果、信頼性の高い高周波モジュールを提供することができる。
また、上記の構成において、前記封止樹脂が矩形状に設けられており、前記封止樹脂に設けられた溝は、矩形状に設けられた前記封止樹脂の一辺から前記一辺に対向する他辺にまで同一の幅で設けられており、前記回路部品は、第１回路部品と、前記第１回路部品より背の低い第２回路部品と、から成り、前記第２回路部品が前記溝の下側に配置されている、という特徴を有する。
このように構成された高周波モジュールは、背の低い第２回路部品を溝の下側に配置したので、配線基板において複数の回路部品を効率よく配置することができる。その結果、高周波モジュールの小型化に貢献させることができる。
また、上記の構成において、前記アンテナ用基板の側面にはサイドスルーホールが設けられていると共に、前記サイドスルーホールには、電極部が形成されており、前記電極部は、前記導電性接着剤によって前記ポストと接続される、という特徴を有する。
このように構成された高周波モジュールは、サイドスルーホールに電極部を形成したので、電極部とポストとの接続を容易に行うことができる。
本発明の高周波モジュールは、導電性接着剤が金属製のポストの中央面と２つの側壁面との３つの面で接着しているので、導電性接着剤が剥がれてしまう可能性が低く、アンテナと配線基板上の高周波回路との接続が断線してしまう可能性も低くなる。その結果、信頼性の高い高周波モジュールを提供することができる。
高周波モジュールの外観を示す斜視図である。 高周波モジュールを上方から見た平面図である。 回路部品が配置された配線基板の斜視図である。 溝が形成された封止樹脂と配線基板とを示す斜視図である。 配線基板、封止樹脂、及びアンテナ用基板を示す斜視図である。 電極部とポストとの接続部分を示す拡大断面図である。 従来例に関わる半導体装置の断面図である。
以下、本発明の高周波モジュール１００について図面を参照しながら説明する。本発明の高周波モジュール１００は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等に使用される、アンテナを有する小型の高周波モジュールである。本発明の高周波モジュール１００の用途については、以下説明する実施形態に限定されるものではなく適宜変更が可能である。
［実施形態］
最初に、図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態に係る高周波モジュール１００の概略の構造、配線基板１０上の構成、及び封止樹脂３０の形成方法について説明する。図１は、高周波モジュール１００の外観を示す斜視図であり、図２は、高周波モジュール１００を上方から見た場合の平面図である。また、図３は、回路部品１５が配置された配線基板１０の斜視図であり、図４は、溝３１が形成された封止樹脂３０と配線基板１０とを示す斜視図であり、図５は、配線基板１０、封止樹脂３０、及びアンテナ用基板２０を示す斜視図である。尚、図５では、導電性接着剤１３が透明であると仮定して、二点鎖線で示している。
高周波モジュール１００は、図１に示すように、矩形形状をした配線基板１０と、配線基板１０を覆う封止樹脂３０と、封止樹脂３０の上面に配設され、配線基板１０よりも面積の小さな矩形形状をしたアンテナ用基板２０と、を備えて構成されている。アンテナ用基板２０上には、導電性を有する金属パターン２１ａによって形成されたアンテナ２１が形成されている。また、配線基板１０には、高周波回路１１が形成されており、アンテナ２１と高周波回路１１とが接続されている。尚、高周波モジュール１００は、複数の配線基板１０、複数のアンテナ用基板２０、及び複数の封止樹脂３０によって構成された集合基板（図示せず）を切断して製造される。
アンテナ２１は、図１及び図２に示すように、本実施形態では、ミアンダ形状で、開放端２１ｂを有するモノポール形式のアンテナを採用しているが、逆Ｆ型アンテナ等その他の形式のアンテナであっても良い。
アンテナ用基板２０の側面にはサイドスルーホール２９が設けられていると共に、サイドスルーホール２９には、電極部２７が形成されている。電極部２７は、集合基板の状態におけるサイドスルーホール２９をＺ方向に切断することによって形成される。電極部２７は、アンテナ２１の給電端２１ｃに接続されている。
電極部２７は、図１で示すアンテナ用基板２０の−Ｘ側の一つの辺の、−Ｙ側の端部に設けられており、サイドスルーホール２９に形成された側面電極部２７ａとサイドスルーホール２９の下面に形成された下面電極部２７ｂによって構成されている。側面電極部２７ａと下面電極部２７ｂとから成る電極部２７は、導電性接着剤１３によって高周波回路１１と接続される。
また、電極部２７が設けられているアンテナ用基板２０の−Ｘ側の一つの辺に対向する＋Ｘ側の他の辺にも電極部２８が設けられているが、この電極部２８は、配線基板１０の高周波回路１１及びアンテナ用基板２０上のアンテナ２１のどちらにも接続されていない。この電極部２８は、集合基板を切断して形成されるアンテナ用基板２０を製造する際に形成された、集合基板上の他のアンテナ用基板の電極部の一部であり、高周波モジュール１００に使用されるものではなく、又、高周波モジュール１００に影響を与えるものでもない。
図３に示すように、封止樹脂３０が形成される前の、配線基板１０上には、集積回路等の複数の回路部品１５が配設され、半田によって配線基板１０上に取り付けられる。回路部品１５は、第１回路部品１５ａと第１回路部品１５ａより背の低い第２回路部品１５ｂとから成る。そして、複数の回路部品１５それぞれの間が配線用パターン（図示せず）に
よって接続されて高周波回路１１が形成されている。前述したように、高周波回路１１にはアンテナ２１が接続され、アンテナ２１で送信又は受信される高周波信号が信号処理される。
配線基板１０上には、回路部品１５が配設されると同時に、金属製のポスト１７が配設され、半田によって配線基板１０上に取り付けられる。ポスト１７は、配線用パターン（図示せず）によって高周波回路１１に接続されている。
複数の回路部品１５及びポスト１７が取り付けられた配線基板１０上には、封止樹脂３０が形成される。封止樹脂３０は、図４に示すように、配線基板１０のほぼ全域に亘って、回路部品１５及びポスト１７を覆うように、矩形状に形成される。封止樹脂３０の材料としては、例えばモールド樹脂が用いられる。
封止樹脂３０には、溝３１が設けられている。溝３１は、図４に示すように、矩形状に設けられた封止樹脂３０の−Ｘ側の辺に沿うと共に、−Ｙ側の一辺３０ａから、この一辺３０ａに対向する＋Ｙ側の他辺３０ｂにまで同一の幅で設けられている。
前述したように、高周波モジュール１００は、集合基板を切断して製造される。封止樹脂３０に溝３１を設ける場合も同様に、集合基板の状態で封止樹脂３０を形成した後に、集合基板のままの状態で溝３１を形成させる。溝３１を形成させるためにはダイシング装置が使用されるが、このダイシング装置としては、複数の高周波モジュールとして完成された集合基板を個々の高周波モジュール１００に切断する時に使用されるダイシング装置を利用することができるため、溝３１を形成させるための新しい装置を必要としない。
本実施形態では、図１及び図２に示すように、溝３１をアンテナ２１の開放端２１ｂのある側とは逆の側、即ち給電端２１ｃのある側に形成している。溝３１をアンテナ電位の比較的低い給電端２１ｃのある側に形成し、アンテナ２１の開放端２１ｂのある側から遠ざけることによって、アンテナ２１の特性に影響を与えづらくすることができる。
溝３１は、図２及び図４に示すように、配線基板１０上に取り付けられたポスト１７のＸ方向の中央部を横断するように形成される。溝３１は、底部３１ａ及び対向する２つの側壁部３１ｂによって構成される。溝３１の底部３１ａの、配線基板１０の上面からの位置は、ポスト１７の上面の位置よりも低く設定されている。そのため、溝３１が形成された後には、金属から成るポスト１７の中央部が、Ｙ方向に亘って溝３１の幅と同一の幅で切り取られることになる。その結果、ポスト１７を、図４に示すように断面視Ｕ字状に形成することになる。
また、回路部品１５は、前述したように、背の高い第１回路部品１５ａと、第１回路部品１５ａより背の低い第２回路部品１５ｂとから成っているが、溝３１の下側には、背の高い第１回路部品１５ａは配置されず、背の低い第２回路部品１５ｂが配置される。第２回路部品１５ｂの配線基板１０の上面からの高さは、溝３１の底部３１ａの、配線基板１０の上面からの位置よりも低く設定されている。そのため、第２回路部品１５ｂを溝３１の下側に配置しても、第２回路部品１５ｂの上部が溝３１の底部３１ａから上に突出することがない。
封止樹脂３０に溝３１が設けられ、ポスト１７が断面視Ｕ字状に形成された後には、図５に示すように、封止樹脂３０の上面にアンテナ用基板２０が配設される。
アンテナ用基板２０と配線基板１０との接着及び電気的な接続について、図５及び図６を用いて説明する。図６は、電極部２７とポスト１７との接続部分を示す、図２に示すＡ−Ａ線から見た時の拡大断面図である。
前述したように、配線基板１０上に配設されたポスト１７は、断面視Ｕ字状に形成されている。ポスト１７を、断面視Ｕ字状に形成することにより、図５及び図６に示すように、ポスト１７の上側には、中央面１７ａと、中央面１７ａより高い位置にある２つの対向する側壁面１７ｂと、が形成される。従って、ポスト１７の少なくとも一部、即ち中央面１７ａと側壁面１７ｂとが溝３１から露出している。言い換えれば、ポスト１７の中央面１７ａ及び側壁面１７ｂは、溝３１の底部３１ａ及び側壁部３１ｂの一部をそれぞれ構成している。ここでポスト１７は、配線基板１０上に形成されている高周波回路１１と配線パターン（図示せず）で既に接続されている。
アンテナ用基板２０が封止樹脂３０の上面に配置される前に、非導電性接着剤（図示せず）が封止樹脂３０の上面のほぼ中央部に塗布されると共に、封止樹脂３０の上面の一部に、銀ペースト等の導電性接着剤１３が塗布される。
導電性接着剤１３は、図５に示すように、封止樹脂３０の上面の、アンテナ用基板２０の電極部２７が配置される箇所の周辺に塗布されると共に、図５及び図６に示すように、ポスト１７の中央面１７ａと２つの側壁面１７ｂとで囲まれた部分を含む溝３１の底部３１ａと２つの側壁部３１ｂとで囲まれた部分を埋めるように塗布される。
その後、アンテナ用基板２０を封止樹脂３０の上面に配置することによって、アンテナ用基板２０のほぼ中央部が非導電性接着剤によって封止樹脂３０の上面に接着されると共に、アンテナ用基板２０の電極部２７の下面電極部２７ｂが導電性接着剤１３によって封止樹脂３０の上面に接着される。また、電極部２７の側面電極部２７ａに導電性接着剤１３が接着する。同時に、導電性接着剤１３は、ポスト１７の中央面１７ａとポスト１７の２つの側壁面１７ｂとに接着している。
その結果、アンテナ用基板２０の電極部２７が配線基板１０上のポスト１７と確実に接続される。即ち、アンテナ２１と高周波回路１１とが確実に接続される。
金属で形成された電極部２７と金属製のポスト１７との接続部分は、熱膨張率の異なる封止樹脂３０に周囲を囲まれていないため、温度の変化によって電極部２７とポスト１７との接続部分が剥がれる可能性が低い。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
高周波モジュール１００は、導電性接着剤１３が金属製のポスト１７の中央面１７ａと２つの側壁面１７ｂとの３つの面で接着しているので、導電性接着剤１３が剥がれてしまう可能性が低く、アンテナ２１と配線基板１０上の高周波回路１１との接続が断線してしまう可能性も低くなる。その結果、信頼性の高い高周波モジュール１００を提供することができる。
また、背の低い第２回路部品１５ｂを溝３１の下側に配置したので、配線基板１０において複数の回路部品１５を効率よく配置することができる。その結果、高周波モジュール１００の小型化に貢献させることができる。
また、サイドスルーホール２９に電極部２７を形成したので、電極部２７とポスト１７との接続を容易に行うことができる。
以上説明したように、本発明の高周波モジュールは、導電性接着剤が金属製のポストの中央面と２つの側壁面との３つの面で接着しているので、導電性接着剤が剥がれてしまう可能性が低く、アンテナと配線基板上の高周波回路との接続が断線してしまう可能性も低くなる。その結果、信頼性の高い高周波モジュールを提供することができる。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。
１０ 配線基板
１１ 高周波回路
１３ 導電性接着剤
１５ 回路部品
１５ａ 第１回路部品
１５ｂ 第２回路部品
１７ ポスト
１７ａ 中央面
１７ｂ 側壁面
２０ アンテナ用基板
２１ アンテナ
２１ａ 金属パターン
２１ｂ 開放端
２１ｃ 給電端
２７ 電極部
２７ａ 側面電極部
２７ｂ 下面電極部
２８ 電極部
２９ サイドスルーホール
３０ 封止樹脂
３０ａ 一辺
３０ｂ 他辺
３１ 溝
３１ａ 底部
３１ｂ 側壁部
１００ 高周波モジュール

Claims (3)

  1. 配線基板と、前記配線基板の上面に配設された回路部品から成る高周波回路と、前記配線基板の上面に配設された金属製のポストと、前記回路部品を覆う封止樹脂と、前記封止樹脂の上面に配設され、金属パターンによって形成されたアンテナを有したアンテナ用基板と、を備え、
    前記封止樹脂には溝が設けられていると共に、前記ポストの少なくとも一部が前記溝から露出しており、
    前記ポストの上側には、中央面と、前記中央面より高い位置にある２つの対向する側壁面と、が形成されており、
    導電性接着剤が、前記ポストの前記中央面と２つの前記側壁面と、前記アンテナとに接着している、
    ことを特徴とする高周波モジュール。
  2. 前記封止樹脂が矩形状に設けられており、前記封止樹脂に設けられた溝は、矩形状に設けられた前記封止樹脂の一辺から前記一辺に対向する他辺にまで同一の幅で設けられており、
    前記回路部品は、第１回路部品と、前記第１回路部品より背の低い第２回路部品と、から成り、前記第２回路部品が前記溝の下側に配置されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 前記アンテナ用基板の側面にはサイドスルーホールが設けられていると共に、前記サイドスルーホールには、電極部が形成されており、
    前記電極部は、前記導電性接着剤によって前記ポストと接続される、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波モジュール。
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