JPH10125830A - 高周波モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

高周波モジュールおよびその製造方法

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JPH10125830A
JPH10125830A JP8282052A JP28205296A JPH10125830A JP H10125830 A JPH10125830 A JP H10125830A JP 8282052 A JP8282052 A JP 8282052A JP 28205296 A JP28205296 A JP 28205296A JP H10125830 A JPH10125830 A JP H10125830A
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module
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conductive material
frequency module
manufacturing
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Hiroshi Okabe
寛 岡部
Kiichi Yamashita
喜市 山下
Koji Yamada
宏治 山田
Matsuo Yamazaki
松夫 山▲崎▼
Akio Takahashi
昭雄 高橋
Kunio Matsumoto
邦夫 松本
Masaru Miyazaki
勝 宮崎
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Hitachi Ltd
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    • H01L2924/1616—Cavity shape

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装基板への放熱効率を良好にし、単純な工
程でモジュール全面をシールドした、小型で安価な高周
波モジュールおよびその製造法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 外部入出力端子１１の周辺ならびに任意
の範囲を絶縁性材料とし、それ以外の部分を導電性熱伝
導材料１０としたモジュール基板と、この基板にフェイ
スダウン接続した複数の半導体素子３０と、複数の半導
体素子部ならびに任意の部分に空間を設け、前記モジュ
ール基板に導電性熱伝導材料２３で接続され、半導体素
子の裏面と導電性熱伝導材料３１を介して接続したシー
ルドキャップ４０とを備えた高周波モジュールと、この
モジュール基板複数個を一枚の基板として作製し、複数
の半導体素子およびシールドキャップをこの基板上に取
り付けた後、ダイシングによって分割するその製造法。 【効果】 小型で実装基板への放熱効率が良好であり、
ノイズの影響を受けにくい高周波モジュールが一括生産
によって安価に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は通信や情報、民生分
野等の装置類に用いられる高周波モジュールに関し、特
に実装基板への放熱効率が良好であり、電磁シールド性
にも優れる小型で安価な高周波モジュールおよびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信や情報、民生機器の小型化、高周波
化が進められているが、単体の半導体素子を納めたパッ
ケージやチップ型の受動部品を複数個基板上に実装して
回路を構成する方式では限界がある。最近では複数の受
動部品や半導体素子を同一のモジュール内に実装して回
路を構成するハイブリッドモジュール方式や、マルチチ
ップモジュール方式が検討されている。これらの方式は
受動素子間および半導体素子間の距離を短くできるた
め、信号間クロストークやインピーダンス不整合によ
る、特性劣化の軽減や、実装面積の削減が実現できる。
【０００３】ところで、最近脚光を浴びている、電話や
モバイルコンピューティングなどの携帯端末の小型化、
高周波化には、高周波回路部分のモジュール化が必須に
なりつつあり、基板に半導体素子の基板表面を対向させ
て半田バンプなどの導電性材料で接続するフェイスダウ
ンが検討されている。しかし、フェイスダウン方式は放
熱性が悪く、これを改善するために、従来、図２のよう
な構造が提案されている。同図において、３００はモジ
ュール基板１００に設けられた電極２００に対し、その
主表面上に設けられた電極２０１によってフェイスダウ
ン接続された半導体素子、４００はモジュール基板１０
０に付属する放熱板、３０１はこの放熱板４００と前記
半導体素子３００との間に挿入する熱伝導性のよい中間
部材である。半導体素子３００の発生する熱は中間部材
３０１を介して放熱板４００に伝わり、放熱板４００か
ら空間に対して放熱される。また、全面にシールドを施
したモジュールとしては、図３のような構造が取られて
いた。同図において、モジュールは、誘電体基板上にマ
イクロストリップライン状の入出力端子部２０３を備え
た配線２０２と、この配線の絶縁領域以外を金メッキし
たグランド部２０４とを備え、入出力端子２０３および
その両側の絶縁部に当接した側面１０２を除いた側面お
よび全ての裏面を金メッキしたモジュール基板１０１
と、入出力端子２０３およびその両側の絶縁部に当接す
る領域４０２以外について金メッキされた誘電体基板か
らなるキャップ４０１から構成される。本例では、半導
体素子３００はモジュール基板１０１にその裏面で接着
され、信号はボンディングワイヤ２０５によって配線２
０２へと取り出されている。このモジュールでは、入出
力端子２０２の両側の絶縁部および、モジュール基板と
キャップの非メッキ部１０２、４０２以外の部分は金メ
ッキによって囲まれているため、この金メッキ層によっ
てモジュール内に設けた半導体素子３００のシールドが
実現されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】携帯端末機器内の半導
体素子が発生する熱を考えた場合、筐体内での空気の循
環は十分に行なえず、さらに筐体内の空気と外気との間
の入れ替えもほとんど行なわれないため、筐体内の空間
に対する放熱は余り効果が得られない。この場合、半導
体素子の発生した熱は、モジュールから回路実装基板を
介して筐体に伝えられ、筐体から外気に対して放熱され
るという放熱経路が有効である。したがって、前述のフ
ェイスダウンにおける放熱を改善したモジュールの従来
例では、空間に対して放熱する構造を取っているため
に、小型携帯機器に用いた場合に十分な放熱効果が得ら
れない。また、前述の全面をシールドしたモジュールの
従来例では、モジュールを作製する際に、モジュール基
板、キャップごとにパターニングを施してメッキ層を形
成する必要があるため、作業工程が多くなり生産性が低
くなる。従って、本発明の目的はモジュールサイズが小
型になるように半導体素子をモジュール基板に対してフ
ェイスダウン接続しながら、実装基板への放熱効率を良
好にし、さらに、単純な工程でモジュール全面をシール
ドした、小型で安価な高周波モジュールの構造およびそ
の製造法を提供することにある。ここで、半導体素子と
は半導体製造技術で形成された素子全般の呼称であっ
て、通常のＩＣやＬＳＩの他、単体のトランジスタやダ
イオードおよびコイル、抵抗やコンデンサのことを指
す。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の高周波モジュールは、主表面から裏面に対
して設けた外部入出力端子の周辺ならびに主表面上に形
成した任意の配線および薄膜受動素子下部の一定範囲を
絶縁性材料とし、それ以外の部分を導電性熱伝導材料と
したモジュール基板と、前記モジュール基板の主表面上
に形成した電極に対して、その主表面上に形成した電極
とを接続した複数の半導体素子と、前記複数の半導体素
子部ならびに前記モジュール基板の主表面上に形成した
任意の配線および薄膜受動素子上部に空間を設け、前記
モジュール基板の主表面上に前記複数の半導体素子を覆
うように導電性熱伝導材料によって接続され、前記半導
体素子の裏面と導電性熱伝導材料を介して接続した導電
性熱伝導材料のシールドキャップとを備えている。
【０００６】また、このような高周波モジュールを製造
する際に、モジュール基板複数個をまとめて一枚の基板
として形成し、複数の半導体素子およびシールドキャッ
プを複数のモジュール基板上にそれぞれ取り付けた後、
ダイシングによって個々の高周波モジュールに分割して
いる。
【０００７】本発明による高周波モジュールでは、半導
体素子のモジュール基板への実装法が、モジュールサイ
ズの小さくなるフリップチップ法であるが、半導体素子
の発生する熱は、半導体素子の裏面から導電性熱伝導材
料を介して導電性熱伝導材料製のシールドキャップへ、
シールドキャップの側壁およびシールドキャップ内に設
けられた内部分離壁を経由してモジュール基板へ、さら
に大半が導電性熱伝導材料からなるモジュール基板を伝
わってモジュールを実装する回路実装基板へと効果的に
伝導する。なお、半導体素子表面から電極を介してモジ
ュール基板に伝導する熱も、モジュール基板の大半が導
電性熱伝導材料から構成されるために、回路実装基板に
対して効果的に伝導されることはもちろんである。
【０００８】また、本発明の高周波モジュールは、導電
性熱伝導材料のシールドキャップおよびモジュール基板
の導電性熱伝導材料部分によって半導体素子が覆われて
いるために、ノイズの影響を受けにくいが、モジュール
基板複数個をまとめて一枚の基板として形成し、複数の
半導体素子およびシールドキャップを複数のモジュール
基板上にそれぞれ取り付けた後、ダイシングによって個
々の高周波モジュールに分割するという単純な工程で大
量生産することができ、単価が安くできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面にしたがって本発明の
実施例を詳しく説明する。
【００１０】＜実施例１＞図１は第１の実施例における
高周波モジュールの断面図である。外部入出力端子１１
およびモジュール基板の導電性熱伝導材料部１０は、銀
や銅の金属ペーストの焼結体などの導電性熱伝導材料か
らなり、外部入出力端子１１の周囲および配線２１やイ
ンダクタ５１など任意の領域の下部一定範囲を、ガラス
セラミックなどの絶縁性材料による絶縁領域１２として
いる。モジュール基板の主表面上には金メッキなどによ
るグランド層２０および配線２１を設け、半導体素子３
０ａ，ｂの主表面上に形成された電極とモジュール基板
の主表面上に形成した電極を接続バンプ２２によって接
続している。接続バンプ２２は一般的にはハンダバンプ
を用いるが、金バンプなどであってもよい。シールドキ
ャップ４０は半導体素子３０ａ，ｂを覆うように、ハン
ダや導電性樹脂のような導電性熱伝導材料であるシール
ドキャップ接着部材２３によってモジュール基板に接着
されている。このとき半導体素子３０ａ，ｂの裏面はハ
ンダや導電性熱伝導樹脂などの導電性熱伝導材料３１を
介してシールドキャップ４０に接続している。ここで、
モジュール基板の主表面上に形成された配線や薄膜受動
素子部分を絶縁層２４によって保護しておくと、金属片
などの混入による短絡を防ぐことができるため信頼性が
向上するが、寄生容量によってインダクタ等の特性を劣
化させないためには、誘電率の低い材料を用いる必要が
ある。なお、絶縁層２４は半導体素子３０ａ，ｂとモジ
ュール基板間の間隙を満たすように設けてもよい。
【００１１】以上の構造によれば、半導体素子３０ａ，
ｂは、外部入出力端子１１の周辺の絶縁領域１２を除い
て、その周囲をモジュール基板の導電性熱伝導材料部１
０、シールドキャップ接着部材２３およびシールドキャ
ップ４０といった導体によってシールドされるために、
ノイズに影響されにくい。また、半導体素子３０ａ，ｂ
の裏面は、導電性熱伝導材料３１によって広い面積でシ
ールドキャップ４０に接続され、シールドキャップ４０
は導電性熱伝導材料であるシールドキャップ接着部材２
３によってグランド層２０を介してモジュール基板の導
電性熱伝導材料部１０に接続されているが、モジュール
基板の導電性熱伝導材料部１０やシールドキャップ４０
における導電性熱伝導材料部分の厚さは、メッキ層など
で基板やシールドキャップの側面に構成される場合と比
べて十分厚くすることができるので、回路実装基板から
半導体素子３０ａ，ｂの裏面までの電気抵抗および熱抵
抗を低く押さえることができる。したがって、回路実装
基板上の接地電位と半導体素子３０ａ，ｂの裏面の電位
とを等しくできることから回路動作が安定になるととも
に、半導体素子３０ａ，ｂの発生した熱は、半導体素子
３０ａ，ｂの裏面からシールドキャップ４０、モジュー
ル基板の導電性熱伝導材料部１０を経て回路実装基板に
効率良く放熱することができるといった効果がある。な
お、半導体素子３０ａ，ｂの発生した熱の内、その表面
から接合用バンプ２２を介してモジュール基板に伝わる
熱も、モジュール基板の導電性熱伝導材料部１０がモジ
ュール基板内の広範囲に設けられていることから、この
部分を経由して回路実装基板に対して効果的に伝導され
ることはもちろんである。
【００１２】＜実施例２＞第２の実施例は本発明を携帯
端末の高周波（ＲＦ）フロントエンド部に適用した例で
ある。図４は第２の実施例における高周波モジュールの
回路図である。それぞれの外部入出力端子は、１１ａが
アンテナとの間の信号の入出力用、１１ｂが送受信切り
替えのための制御信号Ｖｃの入力用、１１ｃが中間周波
数（以下ＩＦと記述）信号の出力用、１１ｄがローカル
信号（以下Ｌｏと記述）の入力用、１１ｅがＩＦ信号の
入力用、１１ｆが電源電圧Ｖｄの印加用である。半導体
素子３０ａは送受切り替えスイッチ６１と電力増幅器６
２から構成され、３０ｂは低雑音増幅器６３、受信ミキ
サ６４、送信ミキサ６５から構成される。電源電圧Ｖｄ
及び制御信号Ｖｃに対して、バイパスコンデンサ５２ｂ
が設けてあり、送受信ミキサ６４、６５に対するＩＦ入
出力の整合回路としてインダクタ５１と整合用コンデン
サ５２ａが設けてある。
【００１３】図５は第２の実施例におけるモジュール基
板部の平面図である。（ａ）はモジュール基板の裏面
で、裏面から見ると外部入出力端子１１の周囲だけが絶
縁領域１２であり、それ以外の部分はモジュール基板の
導電性熱伝導材料部１０で覆われる。（ｂ）はモジュー
ル基板の表面で、表面から見た場合には外部入出力端子
１１以外の場所にも絶縁領域１２が設けられている。
（ｃ）はこの表面上に薄膜受動素子および配線を形成し
た状態を示しており、２０はグランド層、２１は配線、
５１はインダクタ、５２ａは整合用コンデンサ、５２ｂ
はバイパスコンデンサである。配線２１の一部とインダ
クタ５１、整合用コンデンサ５２ａは基板の絶縁領域１
２の上に設けている。インダクタ５１および整合用コン
デンサ５２ａの下面に絶縁領域１２を設けることによ
り、これら薄膜受動素子の寄生容量を低減することがで
き、個々の素子性能が向上する。また、配線２１の下面
に絶縁領域１２を設けた場合には、設けない場合に比べ
て特性インピーダンスが一定のまま配線幅を広くするこ
とができ、配線の導体損を低減できるといった効果があ
る。
【００１４】図６は第２の実施例における高周波モジュ
ールの平面および断面図である。（ａ）はモジュール基
板に半導体素子３０ａ，ｂおよびシールドキャップ４０
を搭載した状態の平面図であるが、半導体素子３０ａ，
ｂに関してはその輪郭を、シールドキャップ４０に関し
てはある高さでの断面を示している。４１ａ，ｂはシー
ルドキャップの内部分離壁である。（ｂ）は平面図
（ａ）における点線Ａ部の断面図で（ｃ）は平面図
（ａ）における点線Ｂ部の断面図を表わしている。
【００１５】さて、図４のような回路構成において、図
５における内部分離壁４１ａ，ｂを設けると、例えば、
４１ａでは半導体素子３０ａ，ｂ両者の間の干渉を防ぐ
ことができ、４１ｂではＬｏ入力とＩＦ入力およびＩＦ
出力間の干渉を防ぐことができる。このため、内部分離
壁がない場合には半導体素子間や配線間の干渉を避ける
ために、間隔を十分とって配置しなければならなかった
ものが、間隔をつめて配置できるようになり、さらに小
型化することができる。また、図５（ｂ）のように半導
体素子３０ｂ内にスルーホール３２を設けると、これが
接続バンプ２２を介してモジュール基板の導電性熱伝導
材料部１０に、導電性熱伝導材料３１を介してシールド
キャップ４０に接続されることにより、内部分離壁４１
と同様の効果を半導体素子３０ｂ内で得ることができ、
例えば、低雑音増幅器６３と受信ミキサ６４間の干渉を
防ぐことが可能となる。この他に、内部分離壁４１を設
けることにより、モジュール内の空間を小さくすること
ができ、空洞共振周波数の上昇に伴う使用周波数の拡大
が図られ、また、このモジュールを封止する場合には、
モジュール内部に残される気体の体積が少なくなるた
め、熱工程における気体の変化量が非常に少なくなり、
信頼性が向上するといった効果がある。
【００１６】＜実施例３＞図７は本発明の第３の実施例
における高周波モジュールの外部入出力端子部の断面図
である。（ａ）は外部入出力端子をモジュールの側面に
持ってきた例で、１０がモジュール基板の導電性熱伝導
材料部、１２がモジュール基板の絶縁領域で、外部入出
力端子１１がモジュールの側面に位置し、この上に絶縁
層２４ｂをはさんでシールドキャップ４０が設けられ
る。モジュール内外の信号の授受は、モジュール基板上
に設けられたグランド層２０ａの上に絶縁層２４ａをは
さんで設けられた配線２１から、グランド層と同時に形
成される電極２０ｂを介して外部入出力端子１１に至る
経路で行われる。これにより、モジュールと基板との接
続が、モジュールの側面ではんだ付けするなどの手段で
行なうことができ、接続部の視認性や接続の作業性が良
くなるといった利点がある。（ｂ）は外部が出力端子を
モジュールの側面に持ってきた別の例で、モジュール基
板の絶縁領域１２上に設けられたグランド層２０ｃに対
してシールドキャップ接続部材２３によってシールドキ
ャップ４０が接続される場所よりも内側に、外部入出力
導体１１と配線２１との接続が設けられ、外部入出力端
子１１はモジュール外に出てからモジュールの側面に到
達している。この構造によれば、モジュール基板の外周
にシールドキャップ接続部材２３を途切れなく設けるこ
とができるので、モジュール基板の導電性熱伝導材料部
１０とシールドキャップ４０によって囲まれる空間を容
易に気密封止することが可能であり、モジュールの信頼
性が向上する。（ｃ）は外部入出力端子をモジュールの
裏面に持ってきた例であり、外部入出力端子１１とその
周囲の絶縁領域１２が、モジュールの外部に現れる面積
が最も小さくなり、シールド効果が高くなる。また、外
部入出力端子１１とその周囲の絶縁領域１２が同心円状
の場合、さらにその周囲のモジュール基板の導電性熱伝
導材料部１０との間で同軸線路を形成するために、イン
ピーダンス一定のまま信号の入出力が可能となり、高周
波信号の端子部における不要な反射を押さえられるとい
う効果がある。この場合、外部入出力端子１１の直径を
ｄ、その周囲の絶縁領域の厚さをｓ、絶縁領域１２の誘
電率をεr、特性インピーダンスをＺｏとすると、これ
らの間には、 Ｚｏ＝（６０／ εr）×ｌｎ（（ｓ＋ｄ）／ｄ） （１） という関係が成り立つため、外部出力端子１１をある特
性インピーダンスにするためには、（１）式を満たすよ
うにｄ，ｓを決めるとよい。
【００１７】＜実施例４＞図８は本発明の第４の実施例
における高周波モジュールの回路実装基板への実装状態
を表わす断面図である。７０はガラスエポキシやセラミ
ックなどの回路実装基板であり、配線層７１ａ〜ｃと各
配線層間をつなぐスルーホール７２ａ，ｂを有する。こ
の回路実装基板７０は筐体７４に対して、ねじ７３によ
って固定されている。高周波モジュールと外部回路間の
信号の授受は、外部入出力端子１１から回路実装基板７
０のスルーホール７２ａを介して基板配線層７１ｂで形
成される配線によって行われる。この配線の上下の基板
配線層７１ａ，ｃを接地電位とし、さらに配線の周辺を
数多くのスルーホール７２ａ，ｂで接続すると、配線に
対するシールド効果も高くなり、モジュールおよびその
周辺まで含めてシールド性が向上する。
【００１８】次に、例えば半導体素子３０ａの発生した
熱は、半導体素子３０ａの裏面の導電性熱伝導材料３１
を介してシールドキャップ４０に伝わり、さらにシール
ドキャップ接続部材２３から、一部は半導体素子３０ａ
の表面の接続バンプ２２から、グランド層２０およびモ
ジュール基板の導電性熱伝導材料部１０を経由して回路
実装基板７０に伝導する。回路実装基板７０に伝わった
熱は、主に基板配線層７１ａ〜ｃおよび、スルーホール
７２ａ，ｂ、ねじ７３を経由して筐体７４に伝導し、筐
体外の空間に放熱される。したがって、本発明の高周波
モジュールの回路実装基板への良好な放熱効率を活かす
ためには、回路実装基板７０を介しての筐体７４への放
熱効率を良好にする必要がある。これには基板配線７１
ａ〜ｃおよび、スルーホール７２ａ，ｂの材質を熱伝導
性の良い銅などにし、層を厚くしたり、スルーホール径
を大きくするか、スルーホール数を多くする他、基板配
線７１ｃと筐体７４が接触する面積を多くするといった
方法が効果的である。さらに放熱性を改善するために
は、高周波モジュールを作製する際に、半導体素子３０
ａ,ｂを接続バンプ２２によってモジュール基板に接続
した後、半導体素子３０ａ,ｂの裏面から平板によって
加熱加圧するなどにより接続バンプ２２を変形させ、モ
ジュール基板の主表面から半導体素子３０ａ,ｂの裏面
までの高さを均一にしておくと良い。なぜならば、この
高さは、接続バンプ２２の高さを半導体素子３０ａ,ｂ
の厚さばらつきに対して十分高く取ることにより、再現
性よく一定の値とすることができるので、半導体素子３
０ａ,ｂの裏面からシールドキャップ４０までの距離の
余裕を小さくする、すなわち半導体素子３０ａ,ｂの裏
面に設ける導電性熱伝導材料３１の厚さを薄くすること
ができ、シールドキャップ４０への放熱効率が高くなる
ためである。
【００１９】＜実施例５＞図９は本発明の第５の実施例
における高周波モジュール製造法の製造工程を表わす断
面図である。（ａ）では、導電性熱伝導材料部１０、外
部入出力端子１１、絶縁領域１２からなるモジュール基
板複数を一枚の基板として作製した基板上のパッド部分
に、複数の半導体素子３０を接続バンプ２２によって接
続する。このとき接続バンプ２２は半導体素子３０側
か、基板側もしくはその両方に設けられていてよい。
（ａ-２）はこの工程の平面図である。次に（ｂ）で、
この半導体素子３０の裏面にディスペンサ８０によって
導電性熱伝導材料３１を塗布する。導電性熱伝導材料３
１としては、銀ペーストなどが用いられるが、銀エポキ
シなどのフィルムを張り付けてもよい。その後、（ｃ）
でシールドキャップ４０を、シールドキャップ接着部材
２３によって基板上のグランド層２０に接着する。シー
ルドキャップ接着部材２３は、グランド層２０上か、シ
ールドキャップ４０側もしくはその両方に設けられてい
てよい。（ｃ-２）はこの工程の平面図である。最後
に、（ｄ）で基板をダイシングブレード８１によってダ
イシングすることにより、高周波モジュールが完成す
る。ダイシングの方法は炭酸ガスレーザなどによる方法
でもよい。外部入出力端子１１は、モジュール基板の裏
面もしくは側面に設けられているため、モジュール分割
後にリードなどを取り付ける作業は必要ない。なお本図
では薄膜受動部品は省略している。モジュール基板複数
を一枚の基板として作製した基板の大きさを半導体ウェ
ハ程度とすれば、半導体プロセスに用いられるステッパ
のような機構の位置合わせ装置を使って（ａ）〜（ｃ）
の工程を実現できる。すなわち、既存の機器に多少手を
加えるだけで製造できるため、製造設備に費用がかから
ない。本製造法により、複数の高周波モジュールをバッ
チ処理で大量生産できるため、安価なシールド付高周波
モジュールが得られた。
【００２０】＜実施例６＞図１０は本発明の第６の実施
例における高周波モジュール製造法の製造工程を表わす
断面図である。まず（ａ）で、銅もしくは銀などの導電
性熱伝導材料ペーストで形成されたグリーンシート１３
に、絶縁領域１２となる穴を打ち抜いた後、この部分に
ガラスセラミックなどの絶縁材料ペーストを充填する。
これを焼結してから（ｂ）で、絶縁領域１２内に外部入
出力端子１１となる部分にドリルもしくは炭酸ガスレー
ザなどにより穴を開け、この部分に銅もしくは銀などの
導電性熱伝導材料ペーストを充填する。（ｃ）で、この
基板の裏面に、銅もしくは銀などの導電性熱伝導材料ペ
ースト１４を印刷した後、ペーストが硬化するように熱
を加える。なおこの裏面の導電性材料パターンは、金や
銅などのメッキでもよい。（ｄ）は、このようにして複
数のモジュール基板を一枚の基板として作製した基板上
にグランド層２０や配線、およびインダクタ５１などの
薄膜受動回路を形成し、半導体素子３０およびシールド
キャップ４０をそれぞれ取り付けた状態である。最後に
この基板を個々のモジュールに分割することにより高周
波モジュールが完成する。
【００２１】これにより、シールド性および回路実装基
板への放熱効率の優れた高周波モジュールに必要な、モ
ジュール基板複数個を一枚の基板として作製することが
できる。
【００２２】＜実施例７＞図１１は本発明の第７の実施
例における高周波モジュール製造法の製造工程を表わす
断面図である。（ａ）では、アルミナなどの仮基板９０
上に高温で蒸発するような樹脂による仮固定層９１を設
け、その上にモジュール基板の絶縁領域１２ａ，ｂとな
るガラスセラミックなどの絶縁材料ペーストによるパタ
ーンをスクリーン印刷やフォトプロセスなどの方法で形
成する。このとき、モジュール基板のスクライブライン
となる領域に絶縁領域１２ｂを設けておくと、この上に
マスクを乗せる際に圧力が分散され、絶縁材料パターン
の変形を防ぐことができる。次に（ｂ）で、このパター
ン上にモジュール基板の導電性熱伝導材料部１０および
外部入出力端子１１となる銀や銅などの導体ペーストの
パターンを、スクリーン印刷やフォトプロセスなどの方
法で形成し、これを焼結するとともに仮基板を除去す
る。
【００２３】これにより、シールド性および回路実装基
板への放熱効率の優れた高周波モジュールに必要な、モ
ジュール基板複数個を一枚の基板として作製すること
が、スクリーン印刷やフォトプロセスなどの方法によ
り、少ない工程で作製することができたので、より安価
に高周波モジュールを作製することができた。
【００２４】＜実施例８＞図１２は本発明の第８の実施
例における高周波モジュール製造法の製造工程を表わす
断面図である。（ａ）でシールドキャップの材料となる
金属板４２の表面をエッチングし、シールドキャップ分
割部分となる表面除去部４３を作製する。（ｂ）で金属
板４２の表面をシリコンやガラスなどの仮基板９２に仮
固定層９３によって接着後、裏面除去部４４をエッチン
グして、アレイ状シールドキャップを形成する。（ｃ）
でこれを、半導体素子を搭載したモジュール基板複数個
を一枚の基板として作製した基板上に一括で張り付けた
後、仮基板を除去する。仮基板の除去は、例えば仮固定
層９３を熱剥離接着フィルムとすれば、これを加熱する
ことにより実現される。最後に個々のモジュールに分割
する方法は実施例４と同様である。
【００２５】以上の製造法によれば、一般に金属板の打
ち抜きによって作製されるシールドキャップを一括で大
量に作製でき、さらに基板に対するシールドキャップの
接着も一括で行うことができるため、製造工程の簡略が
図られ、マルチチップモジュールの価格をより安価にす
ることができた。また、シールドキャップの材料とし
て、金属板４３の替わりに低抵抗シリコン基板を使う
と、シリコンの異方性エッチング特性を利用することに
より、シールドキャップの加工精度が向上する。
【００２６】＜実施例９＞図１３は本発明の第９の実施
例における高周波モジュール製造法の製造工程を表わす
断面図である。（ａ）で、実施例７における図１２
（ｂ）で得られる仮基板９２上に設けられた複数のシー
ルドキャップ４０内に、導電性熱伝導材料３１をそれぞ
れ設けた上に半導体素子３０の裏面を貼り付ける。
（ｂ）で、この半導体素子３０のパッド上に接続バンプ
２２を形成し、絶縁性熱伝導樹脂２５を塗布、充填す
る。接続バンプ２２は（ａ）の工程で半導体素子３０を
シールドキャップ４０内に貼り付ける前に、半導体素子
３０のパッド上に設けてあってもよい。（ｃ）その後、
複数の接続バンプ２２およびシールドキャップ４０の全
ての導体面が出るように研磨やエッチングを行なう。ま
た、（ｂ）の工程で絶縁性熱伝導樹脂２５を塗布、充填
しない場合には、十分な高さを持つ接続バンプ２２の上
から平板によって加熱加圧することにより、複数の接続
バンプ２２の仮基板９２からの高さを揃えてもよい。そ
の後これを、モジュール基板複数個を一枚の基板として
作製した基板上に一括で張り付けた後、仮基板を除去す
る。
【００２７】以上の製造法によれば、半導体素子３０の
裏面からシールドキャップ４０へ熱を伝導させる導電性
熱伝導材料３１の厚さを極力薄くすることができ、放熱
効率が良好になる。また、モジュール基板複数個を一枚
の基板として作製した基板上に、シールドキャップおよ
び半導体素子を一括で接着することができるので、生産
性が良い。さらに、シールドキャップ内に半導体素子３
０を貼り付ける際に、シールドキャップの内壁で半導体
素子を貼り付ける位置を限定するようにすれば、位置合
わせが容易にできるようになり、作業性が向上する。
【００２８】
【発明の効果】以上のように述べた本発明によれば、半
導体素子の発生する熱は、半導体素子の裏面から導電性
熱伝導材料を介して導電性熱伝導材料製のシールドキャ
ップから、シールドキャップの側壁およびシールドキャ
ップ内に設けられた内部分離壁を経由してモジュール基
板へ、さらにモジュールを実装する回路実装基板へと効
果的に伝導されるため、小型携帯機器で重要となる回路
実装基板への放熱効率のよい高周波モジュールが得られ
る。また、本発明によれば、モジュール基板複数個をま
とめて一枚の基板として形成し、複数の半導体素子およ
びシールドキャップを複数のモジュール基板上にそれぞ
れ取り付けた後、ダイシングによって個々のモジュール
に分割するという単純な工程で、高周波モジュールを大
量生産することができるので、導電性熱伝導材料のシー
ルドキャップおよびモジュール基板の導電性熱伝導材料
部分により半導体素子が覆われた、ノイズの影響を受け
にくい高周波モジュールが安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における高周波モジュー
ルの一部切欠斜視図である。
【図２】従来の放熱を考えたモジュールの断面図であ
る。
【図３】従来のシールド付モジュールの一部切欠斜視図
である。
【図４】本発明の第２の実施例における高周波モジュー
ルの回路図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるモジュール基板
部の平面図である。（ａ）はモジュール基板の裏面、
（ｂ）はモジュール基板の表面、（ｃ）はモジュール基
板表面に薄膜受動素子および配線を形成した状態を表わ
す。
【図６】本発明の第２の実施例における高周波モジュー
ルの平面および断面図である。（ａ）はモジュール基板
に半導体素子およびシールドキャップを搭載した状態
（シールドキャップに関してはある高さでの断面）の平
面図、（ｂ）は平面図（ａ）における点線Ａ部の断面
図、（ｃ）は平面図（ａ）における点線Ｂ部の断面図を
表わす。
【図７】本発明の第３の実施例における高周波モジュー
ルの外部入出力端子部の断面図である。（ａ）は外部入
出力端子をモジュールの側面に持ってきた例、（ｂ）は
外部入出力端子をモジュールの側面に持ってきた別の
例、（ｃ）は外部入出力端子をモジュールの裏面に持っ
てきた例である。
【図８】本発明の第４の実施例における高周波モジュー
ルの回路実装基板への実装状態を表わす断面図である。
【図９】本発明の第５の実施例における高周波モジュー
ル製造法の製造工程を表わす断面図である。（ａ）で半
導体素子を基板にボンディングし、（ｂ）で導電性熱伝
導材料を塗布、（ｃ）でシールドキャップを貼り付け、
（ｄ）でダイシングすることにより高周波モジュールが
完成する。（ａ-２）は（ａ）工程の平面図、（ｃ-２）
は（ｃ）工程の平面図である。
【図１０】本発明の第６の実施例における高周波モジュ
ール製造法の製造工程を表わす断面図である。（ａ）導
電性熱伝導材料グリーンシートに絶縁領域を設けて焼結
し、（ｂ）で外部入出力端子の形成、（ｃ）で裏面パタ
ーンを形成し、（ｄ）のように半導体素子およびシール
ド基板を取り付ける。
【図１１】本発明の第７の実施例における高周波モジュ
ール製造法の製造工程を表わす断面図である。（ａ）仮
基板上にモジュール基板の絶縁部を印刷し、（ｂ）でモ
ジュール基板の導電性熱伝導材料部を印刷した後、これ
を焼成して仮基板を除去、（ｃ）でモジュール基板上に
配線および薄膜受動回路を形成し、（ｄ）のように半導
体素子およびシールド基板を取り付ける。
【図１２】本発明の第８の実施例における高周波モジュ
ール製造法の製造工程を表わす断面図である。（ａ）で
金属板表面の一部をエッチングし、（ｂ）で金属板を仮
基板に接着後、裏面の必要箇所をエッチングしてアレイ
状シールドキャップを形成、（ｃ）でこれを半導体素子
を搭載したモジュール基板に一括で張り付けた後、仮基
板を除去する。
【図１３】本発明の第９の実施例における高周波モジュ
ール製造法の製造工程を表わす断面図である。（ａ）で
第７の実施例で得たシールドキャップ内に半導体素子を
貼り付け、（ｂ）で半導体素子上にバンプ形成後、絶縁
性熱伝導樹脂を塗布、（ｃ）で、これを研磨して平坦化
し、その後これをモジュール基板に張り付けて仮基板を
除去する。
【符号の説明】
１０…モジュール基板の導電性熱伝導材料部、１１,１
１ａ〜ｆ…外部入出力端子、１２…絶縁領域、１３…グ
リーンシート、１４…導電性熱伝導材料ペースト、２０
…グランド層、２１…配線、２２…接続バンプ、２３…
シールドキャップ接続部材、２４,２４ａ,ｂ…絶縁層、
２５…絶縁性熱伝導樹脂、３０,３０ａ,ｂ…半導体素
子、３１…導電性熱伝導材料、３２…スルーホール、４
０…シールドキャップ、４１,４１ａ,ｂ…内部分離壁、
４２…金属板、４３…表面除去部、４４…裏面除去部、
５１…インダクタ、５２ａ,ｂ…コンデンサ、６１…送
受切り替えスイッチ、６２…電力増幅器、６３…低雑音
増幅器、６４…受信ミキサ、６５…送信ミキサ、７０…
回路実装基板、７１ａ〜ｃ…基板配線、７２ａ,ｂ…ス
ルーホール、７３…ねじ、７４…筐体、７５…熱の流
れ、８０…ディスペンサ、８１…ダイシングブレード、
９０,９２…仮基板、９１,９３…仮固定層、１００,１
０１…モジュール基板、１０２…非メッキ領域、２０
０,２０１…電極、２０２…配線、２０３…入出力端
子、２０４…グランド部、２０５…ボンディングワイ
ヤ、３００…半導体素子、３０１…中間部材、４００…
放熱板、４０１…キャップ、４０２…非メッキ領域。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 25/18 Ｈ０１Ｌ 25/04 Ｚ Ｈ０５Ｋ 9/00 (72)発明者 山▲崎▼ 松夫 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高橋 昭雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 松本 邦夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 宮崎 勝 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】主表面から裏面に対して設けた外部入出力
    端子の周辺ならびに主表面上に形成した任意の配線およ
    び薄膜受動素子下部の一定範囲を絶縁性材料とし、それ
    以外の部分を導電性熱伝導材料としたモジュール基板
    と、前記モジュール基板の主表面上に形成した電極に対
    して、その主表面上に形成した電極とを接続バンプによ
    って接続した単体もしくは複数の半導体素子と、前記半
    導体素子部ならびに、前記モジュール基板の主表面上に
    形成した任意の配線および薄膜受動素子上部に空間を設
    け、前記モジュール基板の主表面上に前記半導体素子を
    覆うように導電性熱伝導材料によって接続され、前記半
    導体素子の裏面と導電性熱伝導材料を介して接続した導
    電性熱伝導材料のシールドキャップとを備えることを特
    徴とする高周波モジュール。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の高周波モジュールにおい
    て、前記シールドキャップ内が、前記半導体素子部なら
    びに前記モジュール基板の主表面上に形成した任意の配
    線および薄膜受動素子上部に設ける空間部に、任意の半
    導体素子毎ないし任意の配線毎に空間を分離するような
    内部分離壁を持つことを特徴とする高周波モジュール。
  3. 【請求項３】請求項１乃至２に記載の高周波モジュール
    において、前記モジュール基板の主表面から裏面に対し
    て設けた外部入出力端子と、その周辺一定範囲の絶縁性
    材料とさらにその外部に設けられた前記モジュール基板
    の導電性熱伝導材料とによって、同軸構造が形成される
    ことを特徴とする高周波モジュール。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３に記載の高周波モジュール
    において、前記半導体素子を複数設ける場合に、前記モ
    ジュール基板の主表面上に形成した電極と前記半導体素
    子の主表面上に形成した電極とを接続バンプで接続した
    後、前記モジュール基板の主表面から前記複数の半導体
    素子裏面までの高さを、前記複数の半導体素子の裏面か
    ら平板により加熱加圧して前記接続バンプを変形させる
    ことによって、均一にしたことを特徴とする高周波モジ
    ュール。
  5. 【請求項５】複数のモジュール基板をまとめて一枚の基
    板として形成し、半導体素子およびシールドキャップを
    前記各モジュール基板上にそれぞれ取り付けた後、ダイ
    シングによって個々の高周波モジュールに分割する事を
    特徴とする高周波モジュール製造法。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の高周波モジュール製造法
    において、前記複数のモジュール基板まとめて一枚の基
    板として形成する際に、導電性熱伝導材料ペーストで形
    成されたシートに穴を開け、その部分に絶縁材ペースト
    を充填した後に焼成し、さらに絶縁部に穴を開け、その
    部分に導電性熱伝導材料ペーストを充填することを特徴
    とする高周波モジュール製造法。
  7. 【請求項７】請求項５に記載の高周波モジュール製造法
    において、前記複数のモジュール基板をまとめて一枚の
    基板として形成する際に、支持基板の上に絶縁材ペース
    トを印刷し、その上から導電性熱伝導材料ペーストを印
    刷した後に焼成することを特徴とする高周波モジュール
    製造法。
  8. 【請求項８】請求項５乃至７に記載の高周波モジュール
    製造法において、前記シールドキャップを前記各モジュ
    ール基板上にそれぞれ取り付ける際に、仮基板上にエッ
    チングによって複数作製した前記シールドキャップを一
    括で取り付けることを特徴とする高周波モジュール製造
    法。
  9. 【請求項９】請求項５乃至７に記載の高周波モジュール
    製造法において、前記シールドキャップおよび前記半導
    体素子を前記各モジュール基板上にそれぞれ取り付ける
    際に、仮基板上にエッチングによって複数作製した前記
    シールドキャップ内にそれぞれ半導体素子を取り付けた
    ものを、一括で取り付けることを特徴とする高周波モジ
    ュール製造法。
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