JPH1070159A - High-frequency module and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、数100MHz以
上の周波数において動作する高周波モジュールと、その
製造方法とに関する。より詳細には、本発明は、プリン
ト回路基板上に実装された能動素子(例えば、送信用パ
ワートランジスタなど)を備えている高周波モジュール
と、その製造方法とに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency module operating at a frequency of several hundred MHz or more, and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a high-frequency module including an active element (for example, a transmission power transistor) mounted on a printed circuit board, and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】典型的な「高周波モジュール」は、小さ
い大きさのプリント回路基板上に、主にチップ部品を高
密度に実装することによって、コンパクトな高周波回路
を実現する。具体的には、高周波モジュールは、マイク
ロストリップ線路などの伝送線路が形成されたプリント
回路基板上に実装された、送信用パワートランジスタな
どの能動素子と、抵抗器、キャパシタ、インダクタなど
の受動素子の小型チップ部品とを備えている。高周波モ
ジュールは、数100MHz以上の周波数において動作
し、典型的には、トランシーバや携帯電話などの移動体
通信機器の送信部に用いられる。2. Description of the Related Art A typical "high-frequency module" realizes a compact high-frequency circuit by mounting chip components at high density on a small-sized printed circuit board. Specifically, the high-frequency module is composed of active elements such as transmission power transistors and passive elements such as resistors, capacitors, and inductors, which are mounted on a printed circuit board on which a transmission line such as a microstrip line is formed. And small chip components. The high-frequency module operates at a frequency of several hundred MHz or more, and is typically used for a transmitter of a mobile communication device such as a transceiver or a mobile phone.
【0003】送信部に用いられる高周波モジュールは、
通常、電界効果トランジスタ(以下、「FET」とす
る)の2段または3段構成の高周波電力増幅回路を実現
する。高周波モジュールは、高周波信号を入出力する端
子における、外部回路からみたインピーダンスを50Ω
に調整し、かつ直流バイアス回路をその中に内蔵する。[0003] The high-frequency module used for the transmission section is:
Usually, a high-frequency power amplifier circuit having a two-stage or three-stage configuration of a field-effect transistor (hereinafter, referred to as “FET”) is realized. The high-frequency module has a terminal for inputting and outputting a high-frequency signal with an impedance of 50Ω as viewed from an external circuit.
And a DC bias circuit is built therein.
【0004】従来技術による高周波モジュール用の金属
ベース基板は、例えば、特開平3−272189号公報
に記載されている。この公報に記載の金属ベース基板
は、絶縁フィルムと、その両面に接着された金属板およ
び導電性金属箔とを備えている。[0004] A metal base substrate for a high-frequency module according to the prior art is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-272189. The metal base substrate described in this publication includes an insulating film, and a metal plate and a conductive metal foil adhered to both surfaces thereof.
【0005】また従来技術による高周波モジュールは、
例えば、特開平5−95236号公報に記載されてい
る。図13は、この公報に記載の高周波モジュールの概
略断面図である。図13の高周波モジュールは、放熱板
1300上にハンダ付けによって実装された回路基板1
310および半導体素子1320を備えている。回路基
板1310は、積層された金属膜1312、樹脂基板1
314および金属膜1316を有する。ハンダ層133
0は、回路基板1310を放熱板1300に、半導体素
子1320を放熱板1300にそれぞれ接続する。The high frequency module according to the prior art is
For example, it is described in JP-A-5-95236. FIG. 13 is a schematic sectional view of the high-frequency module described in this publication. 13 is a circuit board 1 mounted on a heat sink 1300 by soldering.
310 and a semiconductor element 1320. The circuit board 1310 includes the laminated metal film 1312, the resin substrate 1
314 and a metal film 1316. Solder layer 133
0 connects the circuit board 1310 to the heat sink 1300 and the semiconductor element 1320 to the heat sink 1300, respectively.
【0006】半導体素子1320は、FETチップ13
22、パッケージ金属ベース1323、セラミック枠1
324、電極1325、ソースワイヤ1326、ゲート
ワイヤ1327、ドレインワイヤ1328、およびリー
ド端子1329を有する。The semiconductor element 1320 is an FET chip 13
22, package metal base 1323, ceramic frame 1
324, an electrode 1325, a source wire 1326, a gate wire 1327, a drain wire 1328, and a lead terminal 1329.
【0007】FETチップ1322から発生する熱は、
パッケージ金属ベース1323およびハンダ層1330
を通って、放熱板1300に伝えられる。The heat generated from the FET chip 1322 is
Package metal base 1323 and solder layer 1330
Through the heat sink 1300.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図13に示す高周波モ
ジュールを製造するためには、回路基板1310を放熱
板1300に、半導体素子1320を放熱板1300に
それぞれ、個々のモジュールごとにハンダ付けしなけれ
ばならない。したがって製造時の工数が増すという課題
がある。また個々のモジュールの回路基板1310に
は、リード端子1329が接続されなければならない。In order to manufacture the high-frequency module shown in FIG. 13, the circuit board 1310 must be soldered to the heat sink 1300 and the semiconductor element 1320 must be soldered to the heat sink 1300 for each module. Must. Therefore, there is a problem that the number of steps in manufacturing increases. Further, lead terminals 1329 must be connected to the circuit board 1310 of each module.
【0009】さらに、図13の高周波モジュールの検査
は、放熱板1300の実装の後におこなう必要がある。
これは、動作状態におけるFETチップ1322の特性
は、実際に高周波モジュールが使用されるときと同じ条
件、つまり放熱板1300が実装されている条件のもと
でおこなうことが必要だからである。ところが、高周波
モジュールに放熱板1300を実装するためには、複数
の高周波モジュールに対応する大きい面積の回路基板1
310から、個々の高周波モジュールに対応する小さい
面積の回路基板に切り出す必要がある。結局、従来技術
による高周波モジュールの検査は、個々の高周波モジュ
ールごとに回路基板1310を切り出す前にはおこなう
ことができず、個々の高周波モジュールが完成してから
初めておこなうことができる。その結果、従来技術によ
れば、同一の回路基板1310上の多数個の高周波モジ
ュールをまとめて検査することができない。Further, the inspection of the high-frequency module shown in FIG. 13 needs to be performed after the mounting of the heat sink 1300.
This is because the characteristics of the FET chip 1322 in the operating state need to be performed under the same condition as when the high-frequency module is actually used, that is, under the condition where the heat sink 1300 is mounted. However, in order to mount the heat sink 1300 on the high-frequency module, a large-area circuit board 1 corresponding to a plurality of high-frequency modules is required.
From 310, it is necessary to cut out a circuit board having a small area corresponding to each high-frequency module. After all, the inspection of the high-frequency module according to the related art cannot be performed before cutting out the circuit board 1310 for each high-frequency module, but can be performed only after the completion of each high-frequency module. As a result, according to the related art, it is not possible to inspect a large number of high-frequency modules on the same circuit board 1310 collectively.
【0010】上述のように従来技術による高周波モジュ
ールは、その部品点数および工数を減らすことができな
いために、モジュールの大きさおよび価格の低減と、製
造工程の自動化とを実現できない。As described above, the high-frequency module according to the prior art cannot reduce the number of parts and man-hours, so that the size and price of the module cannot be reduced and the manufacturing process cannot be automated.
【0011】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、部品点数、大きさおよび
製造工数が低減され、機械を用いた自動検査に適した高
周波モジュールおよびその製造方法を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to reduce the number of parts, the size, and the number of manufacturing steps, and to manufacture a high-frequency module suitable for automatic inspection using a machine and a manufacturing method thereof. It is to provide a method.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明による高周波モジ
ュールは、第1主面上に第1金属膜を、該第1主面に対
向する第2主面上に第2金属膜を有する絶縁基板と、半
導体素子と、を備えた高周波モジュールであって、該半
導体素子は、該第2金属膜と熱的かつ電気的に結合され
ており、該第2金属膜の厚さは、該第1金属膜の厚さよ
りも大きく、そのことにより上記目的が達成される。A high frequency module according to the present invention has an insulating substrate having a first metal film on a first main surface and a second metal film on a second main surface opposite to the first main surface. And a semiconductor element, wherein the semiconductor element is thermally and electrically coupled to the second metal film, and the thickness of the second metal film is It is larger than the thickness of the metal film, thereby achieving the above object.
【0013】ある実施形態では、前記第1金属膜および
前記絶縁基板を貫通する開口部をさらに備えており、前
記半導体素子は、該開口部内の該第2金属膜と熱的かつ
電気的に結合されている。In one embodiment, the semiconductor device further includes an opening penetrating the first metal film and the insulating substrate, and the semiconductor element is thermally and electrically coupled to the second metal film in the opening. Have been.
【0014】ある実施形態では、前記第1金属膜を前記
第2金属膜と熱的かつ電気的に結合するバイヤホールを
さらに備えており、前記半導体素子は、該バイヤホール
によって該第2金属膜と熱的かつ電気的に結合されてい
る。In one embodiment, the semiconductor device further includes a via hole for thermally and electrically coupling the first metal film to the second metal film, and the semiconductor element is connected to the second metal film by the via hole. Is thermally and electrically coupled to
【0015】ある実施形態では、前記第1金属膜の厚さ
は、約10μm以上、約100μm未満であり、前記第
2金属膜の厚さは、約100μm以上、約1000μm
以下である。In one embodiment, the first metal film has a thickness of about 10 μm or more and less than about 100 μm, and the second metal film has a thickness of about 100 μm or more and about 1000 μm.
It is as follows.
【0016】ある実施形態では、前記第1金属膜の厚さ
は、約30μm以上、約50μm以下であり、前記第2
金属膜の厚さは、約200μm以上、約300μm以下
である。In one embodiment, the thickness of the first metal film is not less than about 30 μm and not more than about 50 μm, and the thickness of the second metal film is not more than about 50 μm.
The thickness of the metal film is about 200 μm or more and about 300 μm or less.
【0017】ある実施形態では、前記第1金属膜または
前記第2金属膜は、前記絶縁基板側から順に銅/ニッケ
ル/金を有する積層構造、または銅/チタン/金を有す
る積層構造を備えている。In one embodiment, the first metal film or the second metal film has a laminated structure having copper / nickel / gold or a laminated structure having copper / titanium / gold in order from the insulating substrate side. I have.
【0018】ある実施形態では、前記半導体素子は、パ
ッケージに封止されている。In one embodiment, the semiconductor element is sealed in a package.
【0019】ある実施形態では、前記半導体素子は、ベ
アチップである。[0019] In one embodiment, the semiconductor element is a bare chip.
【0020】ある実施形態では、前記半導体素子は、金
属ブロック上に実装されている。In one embodiment, the semiconductor device is mounted on a metal block.
【0021】ある実施形態では、前記半導体素子は、前
記第2金属膜と、熱抵抗約3℃/W以下で熱的に結合さ
れ、かつ電気抵抗約1Ω以下で電気的に結合されてい
る。In one embodiment, the semiconductor element is thermally coupled to the second metal film at a thermal resistance of about 3 ° C./W or less, and is electrically coupled at an electric resistance of about 1Ω or less.
【0022】ある実施形態では、前記第2金属膜は、パ
ターニングされている。In one embodiment, the second metal film is patterned.
【0023】ある実施形態では、パターニングされてい
る前記第2金属膜の少なくとも一部が、バイヤホールに
よって前記第1金属膜に電気的に結合されている。In one embodiment, at least a part of the patterned second metal film is electrically coupled to the first metal film by a via hole.
【0024】本発明による高周波モジュールの製造方法
は、第1主面上に第1金属膜を、該第1主面に対向する
第2主面上に、該第1金属膜の厚さよりも大きい厚さを
もつ第2金属膜を有する絶縁基板に、該第1金属膜およ
び該絶縁基板を貫通する開口部を設けるステップと、半
導体素子を該開口部内の該第2金属膜と熱的かつ電気的
に結合するステップと、を包含し、そのことにより上記
目的が達成される。In the method for manufacturing a high-frequency module according to the present invention, a first metal film is formed on a first main surface, and on a second main surface opposite to the first main surface, the thickness is larger than the thickness of the first metal film. Forming an opening through the first metal film and the insulating substrate in the insulating substrate having the second metal film having a thickness; and thermally and electrically connecting the semiconductor element to the second metal film in the opening. And the above purpose is achieved.
【0025】ある実施形態では、複数の前記絶縁基板が
連結された一体化基板の状態で、前記半導体素子を該開
口部内の該第2金属膜と熱的かつ電気的に結合するステ
ップの後において、該複数の絶縁基板が連結された一体
化基板の状態で、該複数の絶縁基板上に形成された複数
の高周波モジュールの個々の特性の検査または調整をお
こなうステップと、該検査または調整をおこなうステッ
プの後において、該一体化基板を複数の該絶縁基板に分
割するステップと、をさらに包含する。In one embodiment, after the step of thermally and electrically coupling the semiconductor element to the second metal film in the opening in a state of an integrated substrate in which the plurality of insulating substrates are connected. Inspecting or adjusting individual characteristics of a plurality of high-frequency modules formed on the plurality of insulating substrates in a state of an integrated substrate in which the plurality of insulating substrates are connected; and performing the inspection or adjustment. Dividing the integrated substrate into a plurality of the insulating substrates after the step.
【0026】ある実施形態では、複数の前記絶縁基板が
連結された一体化基板の状態で、前記半導体素子を該開
口部内の該第2金属膜と熱的かつ電気的に結合するステ
ップの後において、該複数の絶縁基板が連結された一体
化基板の状態で、該複数の絶縁基板上にシールド部材を
実装するステップと、該シールド部材を実装するステッ
プの後において、該一体化基板を複数の該絶縁基板に分
割するステップと、をさらに包含する。In one embodiment, after the step of thermally and electrically coupling the semiconductor element to the second metal film in the opening in a state of an integrated substrate in which the plurality of insulating substrates are connected. A step of mounting a shield member on the plurality of insulating substrates in a state of the integrated substrate to which the plurality of insulating substrates are connected, and after the step of mounting the shield member, Dividing the insulating substrate.
【0027】ある実施形態では、前記半導体素子を該開
口部内の該第2金属膜と熱的かつ電気的に結合するステ
ップは、該半導体素子を該第2金属膜上にハンダによっ
て実装するステップを含む。In one embodiment, the step of thermally and electrically coupling the semiconductor element to the second metal film in the opening includes the step of soldering the semiconductor element on the second metal film. Including.
【0028】ある実施形態では、前記開口部を設けるス
テップは、前記第1金属膜および前記絶縁基板に穴を開
けるステップと、該第1金属膜、該絶縁基板および前記
第2金属膜のいずれかの上に、該開けられた穴のエッジ
部からの距離に応じて選択的に接着剤を塗布するステッ
プと、該第1金属膜、該絶縁基板および該第2金属膜を
張り合わせるステップと、を含む。In one embodiment, the step of providing the opening includes the step of forming a hole in the first metal film and the insulating substrate, and the step of forming a hole in any one of the first metal film, the insulating substrate and the second metal film. Selectively applying an adhesive in accordance with the distance from the edge of the drilled hole, laminating the first metal film, the insulating substrate and the second metal film, including.
【0029】ある実施形態では、前記開口部を設けるス
テップは、該第1金属膜、該絶縁基板および該第2金属
膜を張り合わせるステップと、該張り合わせるステップ
の後に、該第1金属膜および該絶縁基板に穴を開けるス
テップと、を含む。In one embodiment, the step of providing the opening includes the step of bonding the first metal film, the insulating substrate, and the second metal film, and the step of bonding the first metal film and the second metal film after the bonding step. Making a hole in the insulating substrate.
【0030】本発明による高周波モジュールの製造方法
は、第1主面上に第1金属膜を、該第1主面に対向する
第2主面上に、該第1金属膜の厚さよりも大きい厚さを
もつ第2金属膜を有する絶縁基板に、該第1金属膜を該
第2金属膜と熱的かつ電気的に結合するバイヤホールを
設けるステップと、半導体素子を該第1金属膜と熱的か
つ電気的に結合するステップと、を包含し、そのことに
より上記目的が達成される。In the method of manufacturing a high-frequency module according to the present invention, a first metal film is formed on a first main surface, and on a second main surface opposite to the first main surface, the thickness is larger than the thickness of the first metal film. Providing a via hole for thermally and electrically coupling the first metal film to the second metal film on an insulating substrate having a second metal film having a thickness; Thermally and electrically coupling, whereby the above object is achieved.
【0031】ある実施形態では、複数の前記絶縁基板が
連結された一体化基板の状態で、前記半導体素子を前記
第1金属膜と熱的かつ電気的に結合するステップの後に
おいて、該複数の絶縁基板が連結された一体化基板の状
態で、該複数の絶縁基板上に形成された複数の高周波モ
ジュールの個々の特性の検査または調整をおこなうステ
ップと、該検査または調整をおこなうステップの後にお
いて、該一体化基板を複数の該絶縁基板に分割するステ
ップと、をさらに包含する。In one embodiment, after the step of thermally and electrically coupling the semiconductor element to the first metal film in a state of an integrated substrate in which the plurality of insulating substrates are connected, the plurality of insulating substrates are connected to each other. In the state of the integrated substrate to which the insulating substrate is connected, a step of inspecting or adjusting individual characteristics of the plurality of high-frequency modules formed on the plurality of insulating substrates, and after the step of performing the inspection or adjustment And dividing the integrated substrate into a plurality of the insulating substrates.
【0032】ある実施形態では、複数の前記絶縁基板が
連結された一体化基板の状態で、前記半導体素子を前記
第1金属膜と熱的かつ電気的に結合するステップの後に
おいて、該複数の絶縁基板が連結された一体化基板の状
態で、該複数の絶縁基板上にシールド部材を実装するス
テップと、該シールド部材を実装するステップの後にお
いて、該一体化基板を複数の該絶縁基板に分割するステ
ップと、をさらに包含する。In one embodiment, after the step of thermally and electrically coupling the semiconductor element to the first metal film in a state of an integrated substrate in which the plurality of insulating substrates are connected, the plurality of insulating substrates are connected to each other. In the state of the integrated substrate to which the insulating substrate is connected, a step of mounting a shield member on the plurality of insulating substrates, and after the step of mounting the shield member, the integrated substrate is mounted on the plurality of insulating substrates. Dividing.
【0033】ある実施形態では、前記半導体素子を前記
第1金属膜と熱的かつ電気的に結合するステップは、該
半導体素子を該第1金属膜上にハンダによって実装する
ステップを含む。In one embodiment, the step of thermally and electrically coupling the semiconductor device to the first metal film includes the step of mounting the semiconductor device on the first metal film by soldering.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】図面を参照しながら、本発明の実
施の形態を説明する。図面において、同じ参照符号は、
同じ構成要素を示す。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals
Show the same components.
【0035】本発明の高周波モジュールは、典型的に
は、数100MHz以上の周波数において用いられる
が、好ましくは800MHz帯の周波数において用いら
れる。The high-frequency module of the present invention is typically used at a frequency of several hundred MHz or more, but is preferably used at a frequency in the 800 MHz band.
【0036】以下で説明する高周波モジュールは、2つ
のFETを用いた2段構成の高周波増幅回路を実現す
る。しかし、本発明を適用可能な回路や回路構成は、こ
れには限られない。ただし後述するように、本発明によ
る高周波モジュールは、発熱する素子を含む回路を実現
する場合においてより顕著な効果を奏する。The high-frequency module described below realizes a two-stage high-frequency amplifier circuit using two FETs. However, circuits and circuit configurations to which the present invention can be applied are not limited thereto. However, as will be described later, the high-frequency module according to the present invention has a more remarkable effect when implementing a circuit including elements that generate heat.
【0037】(発明の概要)以下に本発明の原理を簡単
に説明する。本発明の高周波モジュールは、プリント回
路基板と、その上に実装された素子とを備える。このプ
リント回路基板は、部品間の接続のための回路パターン
が設けられ、部品が実装される「主面金属膜」と、グラ
ウンド電位が与えられるグラウンドパターンが大部分を
占める「裏面金属膜」とを有する。主面金属膜および裏
面金属膜は、典型的には銅を主成分とする金属膜(いわ
ゆる銅箔)であり、絶縁基板の両面上に張り合わされ
る。本発明によれば、裏面金属膜の厚さは、主面金属膜
の厚さよりも大きい。パターン面に実装された部品のう
ち、熱を発生する部品は、大きい厚さをもつ裏面金属膜
と熱的かつ電気的に結合される。これによりプリント回
路基板の裏面金属膜が部品から発生する熱を吸収する。(Summary of the Invention) The principle of the present invention will be briefly described below. A high-frequency module according to the present invention includes a printed circuit board and an element mounted thereon. This printed circuit board is provided with a circuit pattern for connection between components and a `` main surface metal film '' on which components are mounted, and a `` backside metal film '' in which a ground pattern to which a ground potential is applied occupies most. Having. The main surface metal film and the back surface metal film are typically metal films containing copper as a main component (so-called copper foil), and are bonded on both surfaces of the insulating substrate. According to the present invention, the thickness of the back surface metal film is larger than the thickness of the main surface metal film. Of the components mounted on the pattern surface, those that generate heat are thermally and electrically coupled to the back metal film having a large thickness. Thereby, the back surface metal film of the printed circuit board absorbs heat generated from the components.
【0038】熱を発生する部品と、裏面金属膜との間の
熱的かつ電気的な結合は、例えば、以下のように実現さ
れる。すなわち、 (i)主面金属膜および絶縁基板を貫通する開口部を設
け、その開口部に露出する裏面金属膜上に部品をハンダ
付けなどで実装する。発熱部品は、ハンダ層を通して裏
面金属膜と熱的かつ電気的に結合される。The thermal and electrical connection between the heat generating component and the back metal film is realized, for example, as follows. That is, (i) an opening is formed through the main surface metal film and the insulating substrate, and the component is mounted on the back surface metal film exposed through the opening by soldering or the like. The heat generating component is thermally and electrically coupled to the back metal film through the solder layer.
【0039】(ii)部品を主面金属膜上にハンダ付け
などで実装し、部品が実装された主面金属膜を裏面金属
膜にバイヤホールなどで接続する。発熱部品は、ハンダ
層、主面金属膜およびバイヤホールを通して裏面金属膜
と熱的かつ電気的に結合される。(Ii) The components are mounted on the main surface metal film by soldering or the like, and the main surface metal film on which the components are mounted is connected to the back surface metal film by via holes or the like. The heat generating component is thermally and electrically coupled to the back metal film through the solder layer, the main surface metal film, and the via hole.
【0040】上記(i)および(ii)のいずれの場合
も、放熱板を高周波モジュールに設ける必要がなくなる
ので、モジュールの小型化および製造工程の削減などの
効果を得られる。In any of the above cases (i) and (ii), it is not necessary to provide a heat radiating plate in the high-frequency module, so that effects such as downsizing the module and reducing the number of manufacturing steps can be obtained.
【0041】(実施の形態1)図1Aは、本発明の高周
波モジュールの、主面から見た拡大平面図であり、図1
Bは、本発明の高周波モジュールの拡大断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1A is an enlarged plan view of a high-frequency module of the present invention viewed from a main surface.
B is an enlarged sectional view of the high-frequency module of the present invention.
【0042】本発明の高周波モジュールは、プリント回
路基板1を備えている。プリント回路基板1は、絶縁基
板30と、絶縁基板30の主面上に設けられた金属膜1
0と、主面と対向する裏面上に設けられた金属膜20と
を備えている。金属膜20の厚さは、金属膜10の厚さ
よりも大きい。金属膜10および20は、典型的には銅
でできているが、十分に低い電気抵抗をもつ金属であれ
ばよい。絶縁基板30は、典型的にはガラスエポキシ樹
脂でできているが、これには限られない。例えば、テフ
ロン、紙エポキシ樹脂、などの樹脂でもよい。The high-frequency module according to the present invention includes a printed circuit board 1. The printed circuit board 1 includes an insulating substrate 30 and a metal film 1 provided on a main surface of the insulating substrate 30.
0 and a metal film 20 provided on the back surface facing the main surface. The thickness of the metal film 20 is larger than the thickness of the metal film 10. The metal films 10 and 20 are typically made of copper, but may be any metal having a sufficiently low electric resistance. The insulating substrate 30 is typically made of glass epoxy resin, but is not limited to this. For example, a resin such as Teflon or paper epoxy resin may be used.
【0043】プリント回路基板1は、金属膜10および
絶縁基板30を貫通する開口部50を有する。開口部5
0内においては、図1Aに示すように、金属膜20が露
出しており、この露出した部分に半導体チップ40が実
装される。The printed circuit board 1 has an opening 50 penetrating the metal film 10 and the insulating substrate 30. Opening 5
In FIG. 1, the metal film 20 is exposed as shown in FIG. 1A, and the semiconductor chip 40 is mounted on the exposed portion.
【0044】半導体チップ40は、パッケージ内に封止
されていない、ベアチップの状態で実装される。このベ
アチップ実装により、高周波モジュールの厚さを小さく
することができる。半導体チップ40は、開口部50内
の金属膜20上に、ハンダ付けによってダイボンディン
グされる。したがって半導体チップ40は、ハンダ層4
2によって金属膜20と熱的かつ電気的に結合される。
これにより半導体チップ40の所定の端子に例えば、グ
ラウンド電位を与えることができ、かつ半導体チップ4
0が発生する熱を金属膜20に逃がすことができる。半
導体チップ40は、好ましくは、金属膜20と、熱抵抗
約3℃/W以下で熱的に結合され、かつ電気抵抗約1Ω
以下で電気的に結合される。The semiconductor chip 40 is mounted in a bare chip state, which is not sealed in a package. By this bare chip mounting, the thickness of the high frequency module can be reduced. The semiconductor chip 40 is die-bonded on the metal film 20 in the opening 50 by soldering. Therefore, the semiconductor chip 40 includes the solder layer 4
2 thermally and electrically couples to the metal film 20.
Thereby, for example, a ground potential can be applied to a predetermined terminal of the semiconductor chip 40 and the semiconductor chip 4
The heat that generates 0 can be released to the metal film 20. The semiconductor chip 40 is preferably thermally coupled to the metal film 20 at a thermal resistance of about 3 ° C./W or less, and has an electrical resistance of about 1Ω.
It is electrically coupled below.
【0045】金属膜10の厚さは、高周波モジュールで
使用する周波数が数100MHz以上であることから、
表皮効果によるインダクタンスの増加をふせぐために
は、好ましくは約10μm以上であり、かつ高周波回路
用の微細なパターンをつくるためには、好ましくは約1
00μm未満である。金属膜10の厚さは、より好まし
くは、約30μm以上、約50μm以下である。Since the frequency used in the high-frequency module is several hundred MHz or more,
In order to suppress the increase in inductance due to the skin effect, it is preferably about 10 μm or more, and in order to form a fine pattern for a high-frequency circuit, it is preferably about 1 μm.
It is less than 00 μm. The thickness of the metal film 10 is more preferably about 30 μm or more and about 50 μm or less.
【0046】金属膜20の厚さは、十分な放熱効果を得
るためには、好ましくは約100μm以上であり、かつ
外部接続端子を設けるパターニングを金属膜20上に施
すためには、好ましくは約1000μm以下である。金
属膜20の厚さは、より好ましくは、約200μm以
上、約300μm以下である。The thickness of the metal film 20 is preferably about 100 μm or more in order to obtain a sufficient heat radiation effect, and is preferably about 100 μm in order to perform patterning for providing external connection terminals on the metal film 20. It is 1000 μm or less. The thickness of the metal film 20 is more preferably about 200 μm or more and about 300 μm or less.
【0047】半導体チップ40のドレイン、ゲートおよ
びソースは、それぞれドレインワイヤ44、ゲートワイ
ヤ45およびソースワイヤ46によって、所定の回路パ
ターンなどとワイヤーボンディングされる。ワイヤーボ
ンディングは、通常のワイヤボンダによっておこなわれ
る。The drain, gate and source of the semiconductor chip 40 are wire-bonded to a predetermined circuit pattern and the like by a drain wire 44, a gate wire 45 and a source wire 46, respectively. Wire bonding is performed by a normal wire bonder.
【0048】図1Aおよび図1Bに示す本発明の高周波
モジュールは、半導体チップ40から発生する熱を十分
に逃がすだけの厚さをもつ金属膜20をプリント回路基
板1の裏面に備えている。その結果、放熱板を用いる必
要がないので、部品点数および大きさの低減が可能とな
る。The high-frequency module of the present invention shown in FIGS. 1A and 1B includes a metal film 20 having a thickness enough to sufficiently release heat generated from the semiconductor chip 40 on the back surface of the printed circuit board 1. As a result, since it is not necessary to use a heat sink, the number of parts and the size can be reduced.
【0049】なお、図1Aおよび図1Bのベアチップ状
態の半導体チップ40を覆うように、開口部50に樹脂
を充填してもよい。The opening 50 may be filled with resin so as to cover the bare semiconductor chip 40 shown in FIGS. 1A and 1B.
【0050】図2Aは、本発明の高周波モジュールの、
主面から見た拡大平面図であり、図2Bは、本発明の高
周波モジュールの拡大断面図である。図2Aおよび図2
Bの高周波モジュールは、金属膜10上に、積層された
金属膜11および12を、金属膜20上に、積層された
金属膜21および22と、積層された金属膜23および
24とを備えている点で図1Aおよび図1Bの高周波モ
ジュールと異なる。FIG. 2A shows a high-frequency module according to the present invention.
FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of the high-frequency module of the present invention when viewed from the main surface. 2A and 2
The high frequency module B includes the metal films 11 and 12 stacked on the metal film 10, the metal films 21 and 22 stacked on the metal film 20, and the metal films 23 and 24 stacked. This is different from the high-frequency module of FIG. 1A and FIG.
【0051】金属膜11、21および23は、ニッケル
またはチタンであり、金属膜12、22および24は、
金である。金属膜10および20上に積層された金属膜
を形成することによって、ドレインワイヤ44、ゲート
ワイヤ45およびソースワイヤ46を用いたボンディン
グが容易におこなえる。The metal films 11, 21 and 23 are nickel or titanium, and the metal films 12, 22 and 24 are
Money. By forming the metal film laminated on the metal films 10 and 20, bonding using the drain wire 44, the gate wire 45, and the source wire 46 can be easily performed.
【0052】図3Aは、本発明の高周波モジュールの、
主面から見た拡大平面図であり、図3Bは、本発明の高
周波モジュールの拡大断面図である。図3Aおよび図3
Bの高周波モジュールの半導体チップ40は、ハンダ付
けによって金属ブロック41にダイボンディングされ、
さらに金属ブロック41がハンダ付けによって金属膜2
0にダイボンディングされる点で図1Aおよび図1Bの
高周波モジュールと異なる。図1Aおよび図1Bの場合
と同様に、半導体チップ40は、好ましくは、金属膜2
0と、熱抵抗約3℃/W以下で熱的に結合され、かつ電
気抵抗約1Ω以下で電気的に結合される。FIG. 3A shows a high-frequency module according to the present invention.
FIG. 3B is an enlarged plan view as viewed from the main surface, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of the high-frequency module of the present invention. 3A and 3
The semiconductor chip 40 of the high-frequency module B is die-bonded to the metal block 41 by soldering,
Further, the metal block 41 is soldered to the metal film 2.
1A and 1B in that it is die-bonded to 0. As in the case of FIGS. 1A and 1B, the semiconductor chip 40 is preferably
0 and thermally coupled at a thermal resistance of about 3 ° C./W or less, and electrically coupled at an electrical resistance of about 1Ω or less.
【0053】図3Aおよび図3Bにおいては、金属ブロ
ック41上に単一の半導体チップ40を実装している
が、複数の半導体チップ40を実装してもよい。この場
合、まず金属ブロック41上に複数の半導体チップ40
を実装してから、この金属ブロック41を金属膜20上
に実装する。これにより実装効率を向上することができ
る。Although a single semiconductor chip 40 is mounted on the metal block 41 in FIGS. 3A and 3B, a plurality of semiconductor chips 40 may be mounted. In this case, first, the plurality of semiconductor chips 40
After mounting, the metal block 41 is mounted on the metal film 20. Thereby, the mounting efficiency can be improved.
【0054】図4A〜図4Cは、図1Aおよび図1Bに
示すプリント回路基板1を製造する方法を示す工程図で
ある。4A to 4C are process diagrams showing a method for manufacturing the printed circuit board 1 shown in FIGS. 1A and 1B.
【0055】図4Aのステップにおいて、金属膜10お
よび絶縁基板30を接着剤によって貼り合わせる。In the step of FIG. 4A, the metal film 10 and the insulating substrate 30 are bonded with an adhesive.
【0056】図4Bのステップにおいて、貼り合わされ
た金属膜10および絶縁基板30をパンチングすること
によって、開口部50を形成する。In the step shown in FIG. 4B, an opening 50 is formed by punching the bonded metal film 10 and insulating substrate 30.
【0057】図4Cのステップにおいて、金属膜20お
よび開口部50が形成された絶縁基板30を接着剤によ
って貼り合わせ、かつ金属膜10および20を電気的に
結合するためのバイヤホール32(後述する)を形成す
る。In the step of FIG. 4C, a via hole 32 (to be described later) for bonding the metal film 20 and the insulating substrate 30 having the opening 50 formed thereon with an adhesive and electrically connecting the metal films 10 and 20 is formed. ) Is formed.
【0058】図4Dは、図4Cのステップにおいて、絶
縁基板30上に接着剤が塗布される範囲を示す図であ
り、絶縁基板30を金属膜20の側から見た図である。
図4Cの貼り合わせのための接着剤は、図4Dのハッチ
ングされた部分に塗布することが好ましい。すなわち、
開口部50のエッジ部52の距離dに応じて選択的に接
着剤を塗布することが好ましい。具体的には、エッジ部
52からの距離dが所定の値より小さい範囲には接着剤
を塗布しないことが好ましい。距離dは、約2mm以
上、約3mm以下であることが好ましい。FIG. 4D is a view showing a range in which an adhesive is applied onto the insulating substrate 30 in the step of FIG. 4C, and is a view of the insulating substrate 30 as viewed from the metal film 20 side.
The adhesive for bonding shown in FIG. 4C is preferably applied to the hatched portion in FIG. 4D. That is,
It is preferable to selectively apply an adhesive according to the distance d between the edge 52 of the opening 50. Specifically, it is preferable not to apply the adhesive in a range where the distance d from the edge portion 52 is smaller than a predetermined value. The distance d is preferably about 2 mm or more and about 3 mm or less.
【0059】図5A〜図5Cは、図1Aおよび図1Bに
示すプリント回路基板1を製造する別の方法を示す工程
図である。FIGS. 5A to 5C are process diagrams showing another method of manufacturing the printed circuit board 1 shown in FIGS. 1A and 1B.
【0060】図5Aのステップにおいて、金属膜10お
よび絶縁基板30を接着剤によって貼り合わせる。In the step of FIG. 5A, the metal film 10 and the insulating substrate 30 are bonded with an adhesive.
【0061】図5Bのステップにおいて、金属膜20お
よび絶縁基板30を接着剤によって貼り合わせる。In the step shown in FIG. 5B, the metal film 20 and the insulating substrate 30 are bonded with an adhesive.
【0062】図5Cのステップにおいて、貼り合わされ
た金属膜10および絶縁基板30を、金属膜20が露出
する深さまで切削することによって、開口部50を形成
し、かつ金属膜10および20を電気的に結合するため
のバイヤホール32を形成する。In the step of FIG. 5C, the bonded metal film 10 and the insulating substrate 30 are cut to a depth where the metal film 20 is exposed, thereby forming an opening 50 and electrically connecting the metal films 10 and 20 to each other. A via hole 32 is formed for coupling to the substrate.
【0063】図6Aは、本発明の高周波モジュールの、
主面から見た平面図であり、図6Bは、本発明の高周波
モジュールの、裏面から見た平面図であり、図6Cは、
図6Aの線VIC−VICについての断面図であり、図
6Dは、図6Aの線VID−VIDについての断面図で
ある。FIG. 6A shows a high-frequency module according to the present invention.
FIG. 6B is a plan view as viewed from the main surface, FIG. 6B is a plan view as viewed from the back surface of the high-frequency module of the present invention, and FIG.
FIG. 6D is a sectional view taken along line VIC-VIC in FIG. 6A, and FIG. 6D is a sectional view taken along line VID-VID in FIG. 6A.
【0064】図6Aに示すように、プリント回路基板1
の主面上には、高周波回路を形成するようにエッチング
によってパターニングされた金属膜10が設けられてい
る。金属膜10の厚さは、例えば、約40μmである。As shown in FIG. 6A, the printed circuit board 1
Is provided with a metal film 10 patterned by etching so as to form a high-frequency circuit. The thickness of the metal film 10 is, for example, about 40 μm.
【0065】金属膜10には、抵抗器およびキャパシタ
などのチップ部品48がハンダ付けによって実装され
る。Chip parts 48 such as resistors and capacitors are mounted on the metal film 10 by soldering.
【0066】開口部50内に露出した金属膜20上に
は、半導体チップ40がハンダ付けにダイボンディング
される。半導体チップ40の端子は、ワイヤボンディン
グによって主面上のパターンである金属膜10に電気的
に接続される。半導体チップ40は、例えば、2段構成
の増幅器における前段および後段のFETであるが、回
路構成、素子の種類、素子の個数は、これには限られな
い。ただし、半導体チップ40が熱を発生する場合に、
本発明は特に効果を奏する。On the metal film 20 exposed in the opening 50, the semiconductor chip 40 is die-bonded by soldering. The terminals of the semiconductor chip 40 are electrically connected to the metal film 10 which is a pattern on the main surface by wire bonding. The semiconductor chip 40 is, for example, a front-stage FET and a rear-stage FET in a two-stage amplifier, but the circuit configuration, the types of elements, and the number of elements are not limited thereto. However, when the semiconductor chip 40 generates heat,
The present invention is particularly effective.
【0067】高周波回路のノードの一部、すなわち、金
属膜10のパターンの一部は、金属で埋められたバイヤ
ホール34によって金属膜20に電気的に接続されるこ
とによって、グラウンド電位を与えられる。A part of the node of the high-frequency circuit, that is, a part of the pattern of the metal film 10 is electrically connected to the metal film 20 by the via hole 34 buried with metal, so that a ground potential is given. .
【0068】プリント回路基板1の裏面上には、主にグ
ラウンドパターンを形成する金属膜20が設けられてい
る。金属膜20の一部は、エッチングによってグラウン
ドパターンと電気的に絶縁されることによって、外部回
路との接続に用いられるパターンMin、M1およびM
outを形成する。外部接続用パターンMin、M1お
よびMoutは、例えば、移動体通信機器のマザー回路
基板との接続のために用いられる。外部接続用パターン
Min、M1およびMoutを主面上の金属膜10のパ
ターンと接続するためには、バイヤホール32が用いら
れる。On the back surface of the printed circuit board 1, a metal film 20 for mainly forming a ground pattern is provided. A part of the metal film 20 is electrically insulated from the ground pattern by etching, so that the patterns Min, M1, and M2 used for connection to an external circuit are formed.
out is formed. The external connection patterns Min, M1, and Mout are used, for example, for connection to a mother circuit board of a mobile communication device. In order to connect the external connection patterns Min, M1, and Mout to the pattern of the metal film 10 on the main surface, the via holes 32 are used.
【0069】図6Bに示す外部接続用パターンMin
は、高周波信号を受け取り、外部接続用パターンMou
tは、高周波モジュールによって増幅された高周波信号
を出力する。外部接続用パターンM1は、例えば、半導
体チップ40がFETである場合、ゲートおよびドレイ
ンに供給される直流バイアス電圧を受け取り、半導体チ
ップ40に供給する。上述の外部接続用パターンMi
n、M1およびMoutの種類、個数、プリント回路基
板1の裏面における配置などは、図示されたものには限
られず、高周波モジュールが接続される外部回路に応じ
て改変できる。本発明によれば、外部接続用パターンM
in、M1およびMoutを裏面の金属膜20上に設け
ることによって、リード端子を別個に設ける必要がなく
なるという効果がある。金属膜20は十分な厚さを有す
るので、外部回路との安定した電気的接続が維持できる
という効果もある。リード端子が不要になる結果、リー
ド端子を実装することに起因する高周波モジュール側の
面積を削減でき、かつ製造時には、リード端子の実装ス
テップをなくすことができる。The external connection pattern Min shown in FIG. 6B
Receives a high-frequency signal and receives an external connection pattern Mou.
t outputs a high-frequency signal amplified by the high-frequency module. For example, when the semiconductor chip 40 is an FET, the external connection pattern M1 receives the DC bias voltage supplied to the gate and the drain and supplies the semiconductor chip 40. The external connection pattern Mi described above.
The types and numbers of n, M1, and Mout, the arrangement on the back surface of the printed circuit board 1, and the like are not limited to those shown in the figure, and can be modified according to the external circuit to which the high-frequency module is connected. According to the present invention, the external connection pattern M
By providing in, M1, and Mout on the metal film 20 on the back surface, there is an effect that it is not necessary to separately provide a lead terminal. Since the metal film 20 has a sufficient thickness, there is also an effect that stable electrical connection with an external circuit can be maintained. As a result of eliminating the need for lead terminals, the area on the high-frequency module side caused by mounting the lead terminals can be reduced, and the steps of mounting the lead terminals can be eliminated during manufacturing.
【0070】本発明による高周波モジュールは、従来技
術においては必須であった放熱板およびリード端子が不
要である。その結果、部品点数を大きく減らすことがで
き、かつ放熱板およびリード端子の実装に必要なプリン
ト回路基板のスペースをなくすことができる。これによ
り高周波モジュールを小型化でき、製造工数を簡略化で
きる。さらに本発明によれば、プリント回路基板上の開
口部にベアチップ状態の半導体素子を直接、ダイボンデ
ィングできるので、高周波モジュールの面積を小さくす
るとともに、その厚さをも小さくできる。The high-frequency module according to the present invention does not require a heat sink and lead terminals, which are essential in the prior art. As a result, the number of components can be significantly reduced, and the space on the printed circuit board required for mounting the heat sink and the lead terminals can be eliminated. As a result, the high-frequency module can be downsized, and the number of manufacturing steps can be simplified. Furthermore, according to the present invention, since the semiconductor element in a bare chip state can be directly die-bonded to the opening on the printed circuit board, the area of the high-frequency module can be reduced and the thickness thereof can also be reduced.
【0071】図7Aは、本発明の高周波モジュールの、
主面から見た平面図であり、図7Bは、図7Aの線VI
IB−VIIBについての断面図である。図7Aおよび
図7Bに示す本発明の高周波モジュールは、半導体チッ
プ40がベアチップの状態ではなく、パッケージに封止
された状態でプリント回路基板1上に実装される点で、
図6A〜図6Dに示す高周波モジュールと異なる。FIG. 7A shows a high-frequency module according to the present invention.
FIG. 7B is a plan view as seen from the main surface, and FIG. 7B is a line VI in FIG. 7A.
It is sectional drawing about IB-VIIB. 7A and 7B is that the semiconductor chip 40 is mounted on the printed circuit board 1 in a state of being sealed in a package instead of a bare chip.
It is different from the high frequency module shown in FIGS. 6A to 6D.
【0072】半導体素子400は、その中に半導体チッ
プ40を有する。半導体チップ40は、パッケージ金属
ベース402上に直接、ダイボンディングされている。
パッケージ金属ベース402上には、セラミック枠40
4が形成されている。セラミック枠404上には、電極
406が設けられており、電極406と電気的に接続さ
れるようにパッケージリード端子408が設けられてい
る。半導体チップ40の端子は、図示されないが例え
ば、ワイヤボンディングによって電極406と電気的に
接続される。半導体素子400は、その内部を保護する
ために樹脂410で封止されている。The semiconductor element 400 has the semiconductor chip 40 therein. The semiconductor chip 40 is die-bonded directly on the package metal base 402.
The ceramic frame 40 is placed on the package metal base 402.
4 are formed. An electrode 406 is provided on the ceramic frame 404, and a package lead terminal 408 is provided so as to be electrically connected to the electrode 406. Although not shown, the terminals of the semiconductor chip 40 are electrically connected to the electrodes 406 by, for example, wire bonding. The semiconductor element 400 is sealed with a resin 410 to protect the inside.
【0073】本発明の高周波モジュールは、ベアチップ
の半導体素子だけでなく、パッケージに封止された半導
体素子にも適用でき、既に述べたのと同様の効果を得る
ことができる。The high-frequency module of the present invention can be applied not only to a bare chip semiconductor element but also to a semiconductor element sealed in a package, and the same effects as described above can be obtained.
【0074】(実施の形態2)本発明の高周波モジュー
ルの実施の形態2において、半導体素子は、主面金属膜
上に実装される。実施の形態2のプリント回路基板の主
面金属膜のうち、特に熱を発生する半導体素子が実装さ
れる主面金属膜は、バイヤホールによって裏面金属膜と
熱的かつ電気的に結合される。本発明による高周波モジ
ュールの裏面金属膜の厚さは、主面金属膜の厚さよりも
大きいので、放熱板なしに効率的な放熱をおこなうこと
ができる。したがって実施の形態2によれば、実施の形
態1の開口部をプリント回路基板上に設けることなく、
半導体素子を裏面金属膜と熱的かつ電気的に結合するこ
とができる。これにより、実施の形態1による効果に加
えて、開口部を形成するステップをなくすことができる
というさらなる効果が得られる。(Embodiment 2) In Embodiment 2 of the high-frequency module of the present invention, a semiconductor element is mounted on a main surface metal film. Among the main surface metal films of the printed circuit board according to the second embodiment, particularly the main surface metal film on which the semiconductor element that generates heat is mounted is thermally and electrically coupled to the back surface metal film via holes. Since the thickness of the back surface metal film of the high frequency module according to the present invention is larger than the thickness of the main surface metal film, efficient heat radiation can be performed without a heat radiating plate. Therefore, according to the second embodiment, the opening of the first embodiment is not provided on the printed circuit board.
The semiconductor element can be thermally and electrically coupled to the back metal film. Thereby, in addition to the effect of the first embodiment, a further effect that the step of forming the opening can be eliminated can be obtained.
【0075】図8Aは、本発明の高周波モジュール(半
導体素子未実装)の、主面から見た平面図であり、図8
Bは、本発明の高周波モジュールの、裏面から見た平面
図であり、図8Cは、本発明の高周波モジュールの、主
面から見た平面図であり、図8Dは、図8Cの線VII
ID−VIIIDについての断面図である。FIG. 8A is a plan view of the high-frequency module (without mounting a semiconductor element) of the present invention viewed from the main surface.
FIG. 8B is a plan view of the high-frequency module of the present invention viewed from the back surface, FIG. 8C is a plan view of the high-frequency module of the present invention viewed from the main surface, and FIG. 8D is a line VII of FIG.
It is sectional drawing about ID-VIIID.
【0076】実施の形態2のプリント回路基板1は、実
施の形態1の開口部50を備えておらず、バイヤホール
38を備えている。実施の形態2のプリント回路基板1
の金属膜10および20と、絶縁基板30とは、実施の
形態1のプリント回路基板と同様の厚さおよび材質であ
る。The printed circuit board 1 according to the second embodiment does not have the opening 50 of the first embodiment, but has a via hole 38. Printed circuit board 1 of the second embodiment
The metal films 10 and 20 and the insulating substrate 30 have the same thickness and material as those of the printed circuit board of the first embodiment.
【0077】図9Aおよび図9Bは、図8Aおよび図8
Bに示すプリント回路基板上に実装される半導体素子4
00を、それぞれパッケージ裏面接地電極と反対側と、
パッケージ裏面接地電極の側とから見た平面図である。
実施の形態2においては、半導体素子400は、好まし
くは図9Bに示すようにパッケージの裏面に接地電極4
12を有する。半導体素子400は、プリント回路基板
1の主面上のパターンである金属膜10に接続される接
続ピン414も有する。FIGS. 9A and 9B correspond to FIGS. 8A and 8B, respectively.
Semiconductor element 4 mounted on printed circuit board shown in B
00 on the opposite side of the package backside ground electrode,
FIG. 4 is a plan view seen from the side of a package back surface ground electrode.
In the second embodiment, the semiconductor element 400 is preferably provided with a ground electrode 4 on the back surface of the package as shown in FIG. 9B.
It has 12. The semiconductor element 400 also has connection pins 414 connected to the metal film 10 which is a pattern on the main surface of the printed circuit board 1.
【0078】図8A、図8Bおよび図8Dに示すバイヤ
ホール38は、主面の金属膜10を裏面の金属膜20
と、熱的かつ電気的に結合する。バイヤホール38の個
数は、3個には限られず、所望の熱抵抗および電気抵抗
が得られるように増減されてもよい。The via holes 38 shown in FIGS. 8A, 8B and 8D are formed by connecting the metal film 10 on the main surface to the metal film 20 on the rear surface.
And thermally and electrically. The number of via holes 38 is not limited to three, and may be increased or decreased so as to obtain desired thermal resistance and electrical resistance.
【0079】半導体素子400は、パッケージ内部に半
導体チップ40が樹脂によってモールドされることによ
って封止されている。半導体チップ40は、パッケージ
内部において接地電極412に熱的かつ電気的に接続さ
れており、それにより接地電極412から熱を外部に逃
がすことができる。接地電極412は、半導体素子40
0がプリント回路基板1上に実装されるときに、主面の
金属膜10とハンダ付けが可能なように、パッケージ裏
面において露出している。The semiconductor element 400 is sealed by molding the semiconductor chip 40 with a resin inside the package. The semiconductor chip 40 is thermally and electrically connected to the ground electrode 412 inside the package, so that heat can be released from the ground electrode 412 to the outside. The ground electrode 412 is connected to the semiconductor element 40.
0 is exposed on the back surface of the package so that when it is mounted on the printed circuit board 1, it can be soldered to the metal film 10 on the main surface.
【0080】半導体素子400は、接地電極412がバ
イヤホール38の近傍の金属膜10とハンダ付けされる
ようにプリント回路基板1上に配置される。これにより
半導体素子400内の半導体チップ40から発生された
熱が、接地電極412、金属膜10およびバイヤホール
38を通して金属膜20に拡散される。半導体素子40
0は、好ましくは、バイヤホール38が、接地電極41
2と対向する金属膜10の領域に含まれるように配置さ
れる。さらに好ましくは、半導体素子400は、バイヤ
ホール38が接地電極412の直下に存在するように配
置される。Semiconductor device 400 is arranged on printed circuit board 1 such that ground electrode 412 is soldered to metal film 10 near via hole 38. As a result, heat generated from the semiconductor chip 40 in the semiconductor element 400 is diffused into the metal film 20 through the ground electrode 412, the metal film 10, and the via hole 38. Semiconductor element 40
0 preferably means that the via hole 38 is
2 are arranged so as to be included in the region of the metal film 10 facing the metal film 2. More preferably, semiconductor element 400 is arranged such that via hole 38 exists immediately below ground electrode 412.
【0081】半導体チップ40は、接地電極412、ハ
ンダ層(不図示)、金属膜10、バイヤホール38によ
って金属膜20と熱的かつ電気的に結合される。これに
より半導体チップ40の所定の端子に例えば、グラウン
ド電位を与えることができ、かつ半導体チップ40が発
生する熱を金属膜20に逃がすことができる。半導体チ
ップ40は、好ましくは、金属膜20と、熱抵抗約3℃
/W以下で熱的に結合され、かつ電気抵抗約1Ω以下で
電気的に結合される。The semiconductor chip 40 is thermally and electrically coupled to the metal film 20 by the ground electrode 412, a solder layer (not shown), the metal film 10, and the via hole 38. Thus, for example, a ground potential can be applied to a predetermined terminal of the semiconductor chip 40, and heat generated by the semiconductor chip 40 can be released to the metal film 20. The semiconductor chip 40 preferably has a metal film 20 and a thermal resistance of about 3 ° C.
/ W or less, and electrically coupled with an electric resistance of about 1Ω or less.
【0082】実施の形態1と同様に、金属膜20の厚さ
は、金属膜10の厚さよりも大きい。金属膜10の厚さ
は、高周波モジュールで使用する周波数が数100MH
z以上であることから、表皮効果によるインダクタンス
の増加をふせぐためには、好ましくは約10μm以上で
あり、かつ高周波回路用の微細なパターンをつくるため
には、好ましくは約100μm未満である。金属膜10
の厚さは、より好ましくは、約30μm以上、約50μ
m以下である。As in the first embodiment, the thickness of metal film 20 is larger than the thickness of metal film 10. The thickness of the metal film 10 is such that the frequency used in the high-frequency module is several hundred MHz.
Since it is not less than z, the thickness is preferably about 10 μm or more in order to suppress an increase in inductance due to the skin effect, and is preferably less than about 100 μm in order to form a fine pattern for a high-frequency circuit. Metal film 10
Is more preferably about 30 μm or more and about 50 μm
m or less.
【0083】金属膜20の厚さは、十分な放熱効果を得
るためには、好ましくは約100μm以上であり、かつ
外部接続端子を設けるパターニングを金属膜20上に施
すためには、好ましくは約1000μm以下である。金
属膜20の厚さは、より好ましくは、約200μm以
上、約300μm以下である。The thickness of the metal film 20 is preferably about 100 μm or more in order to obtain a sufficient heat radiation effect, and is preferably about 100 μm in order to perform patterning for providing external connection terminals on the metal film 20. It is 1000 μm or less. The thickness of the metal film 20 is more preferably about 200 μm or more and about 300 μm or less.
【0084】プリント回路基板1の裏面の金属膜20
は、その大部分がグラウンド面を構成しており、半導体
チップ40からの放熱と高周波特性の安定化とに寄与す
る。裏面の金属膜20の一部は、電気的にアイソレート
されて、外部接続用パターン36として機能する。外部
接続用パターン36は、バイヤホール32によって主面
のパターンである金属膜10と電気的に接続される。外
部接続用パターン36は、実施の形態1の外部接続用パ
ターンMin、M1およびMoutと同様の機能をも
つ。したがって実施の形態1と同様に、実施の形態2
も、金属膜20がパターニングされることによって外部
接続用パターン36を設けることができる。これによ
り、リード端子を設ける必要がない。Metal Film 20 on Back of Printed Circuit Board 1
Mostly constitute a ground plane, and contribute to heat radiation from the semiconductor chip 40 and stabilization of high-frequency characteristics. A part of the metal film 20 on the back surface is electrically isolated and functions as an external connection pattern 36. The external connection pattern 36 is electrically connected to the metal film 10 which is the main surface pattern by the via hole 32. The external connection pattern 36 has the same function as the external connection patterns Min, M1, and Mout of the first embodiment. Therefore, like Embodiment 1, Embodiment 2
Also, the external connection pattern 36 can be provided by patterning the metal film 20. Thus, there is no need to provide lead terminals.
【0085】図8Cおよび図8Dは、半導体素子400
が実装された状態を示す。図8Cおよび図8Dに示す半
導体素子400は、集積回路(IC)チップをその内部
に有するが、これには限られず、FETなどの個別半導
体素子を有していてもよい。FIGS. 8C and 8D show the semiconductor device 400.
Indicates a state in which is mounted. The semiconductor element 400 shown in FIGS. 8C and 8D has an integrated circuit (IC) chip therein, but is not limited thereto, and may have an individual semiconductor element such as an FET.
【0086】(実施の形態3)図10A〜図10Fは、
本発明による高周波モジュールの製造方法を示す工程図
である。(Embodiment 3) FIGS. 10A to 10F show
FIG. 4 is a process chart showing a method for manufacturing a high-frequency module according to the present invention.
【0087】図10Aのステップにおいて、複数の高周
波モジュールを実装するための連結回路基板100を製
造する。連結回路基板100上には、複数の回路基板区
画120が設けられている。回路基板区画120上に
は、高周波モジュールの部品が実装される。回路基板区
画120は、例えば、図6A〜図6Dに示すプリント回
路基板1に対応する。連結回路基板100上には、分割
溝102が形成されており、これによって連結回路基板
100上の高周波モジュールにおこなう作業が完了後に
おこなわれる回路基板区画120の分割が容易になる。
分割溝102の深さは、好ましくは連結回路基板100
の厚さのほぼ半分であり、この場合、分割は、機械を使
用することなく、人間の手でおこなうことができる。In the step shown in FIG. 10A, a connection circuit board 100 for mounting a plurality of high-frequency modules is manufactured. A plurality of circuit board sections 120 are provided on the connection circuit board 100. On the circuit board section 120, components of the high-frequency module are mounted. The circuit board section 120 corresponds to, for example, the printed circuit board 1 shown in FIGS. 6A to 6D. Dividing grooves 102 are formed on the connection circuit board 100, thereby facilitating the division of the circuit board section 120 after the operation performed on the high-frequency module on the connection circuit board 100 is completed.
The depth of the dividing groove 102 is preferably
In this case, the division can be performed manually without the use of a machine.
【0088】図10Aにおいては、連結回路基板100
上には、4つの回路基板区画120が設けられている
が、この個数には限られない。より多くの回路基板区画
120を単一の連結回路基板100上に配置できれば、
部品の実装、高周波モジュールの検査・調整、シールド
部材の実装などの工程を効率的におこなうことができ
る。In FIG. 10A, the connection circuit board 100
At the top, four circuit board sections 120 are provided, but the number is not limited. If more circuit board sections 120 could be placed on a single interconnected circuit board 100,
Processes such as component mounting, inspection and adjustment of a high-frequency module, and mounting of a shield member can be efficiently performed.
【0089】連結回路基板100の裏面において、複数
の回路基板区画120の周囲には、十分な面積をもつ接
地電極104が広くレイアウトされており、これにより
接地電位が安定になる。その結果、後述する高周波モジ
ュールの特性の検査時において安定した検査がおこなえ
る。On the back surface of the connection circuit board 100, around the plurality of circuit board sections 120, the ground electrode 104 having a sufficient area is widely laid out, thereby stabilizing the ground potential. As a result, a stable inspection can be performed during the inspection of the characteristics of the high-frequency module described later.
【0090】図10Bのステップにおいて、複数の高周
波モジュールを構成する部品がそれぞれの回路基板区画
120内に実装される。それぞれの回路基板区画120
上には、例えば、図6Aに示す半導体チップ40および
チップ部品48が実装される。このステップにおいて、
図6Aの半導体チップ40と、金属膜10とを電気的に
接続するワイヤボンディングもおこなう。すなわち、図
10Bの実装ステップ、および外部回路(検査用機器を
含む)との接続が完了すれば、それぞれの高周波モジュ
ールは、動作可能な状態にある。In the step shown in FIG. 10B, components constituting a plurality of high frequency modules are mounted in each circuit board section 120. Each circuit board section 120
On the top, for example, the semiconductor chip 40 and the chip component 48 shown in FIG. 6A are mounted. In this step,
Wire bonding for electrically connecting the semiconductor chip 40 of FIG. 6A and the metal film 10 is also performed. That is, when the mounting step in FIG. 10B and the connection with the external circuit (including the inspection device) are completed, each high-frequency module is in an operable state.
【0091】本発明によれば、図6Bの裏面の金属膜2
0が半導体チップ40の放熱をおこなうので、連結回路
基板100上において動作可能となることに注意された
い。したがって、後述する高周波モジュールの検査、調
整、シールド部材の実装などの作業は、連結回路基板1
00を回路基板区画120に分割する前におこなうこと
ができる。According to the present invention, the metal film 2 on the back surface of FIG.
It should be noted that since 0 dissipates heat from the semiconductor chip 40, it can be operated on the connection circuit board 100. Therefore, operations such as inspection and adjustment of the high-frequency module and mounting of the shield member, which will be described later, are performed by the connection circuit board 1.
This can be done before splitting 00 into circuit board sections 120.
【0092】図10Cのステップにおいて、連結回路基
板100は、検査基板160上に固定され、高周波モジ
ュールの検査および/または調整がおこなわれる。検査
基板160のほとんどの領域は、グラウンド電極162
によって占められ、これによりグラウンド電位を安定に
保つとともに、検査を現在おこなっていない高周波モジ
ュールに対応する回路基板区画120の端子をグラウン
ドに接続する。検査においては、例えば、高周波電力入
出力特性、利得、電力効率などを測定できる。パターン
Sinから高周波入力電力が供給され、パターンSou
tからは高周波モジュールで増幅された電力が出力さ
れ、パターンS1からは高周波モジュールに直流バイア
スが加えられ、それぞれの端子が高周波モジュールの対
応する端子と接触する。In the step of FIG. 10C, the connection circuit board 100 is fixed on the inspection board 160, and the inspection and / or adjustment of the high-frequency module is performed. Most of the area of the test substrate 160 is
, Thereby keeping the ground potential stable and connecting the terminals of the circuit board section 120 corresponding to the high-frequency module that is not currently tested to the ground. In the inspection, for example, high-frequency power input / output characteristics, gain, power efficiency, and the like can be measured. High frequency input power is supplied from the pattern Sin, and the pattern Sou
Power amplified by the high-frequency module is output from t, and a DC bias is applied to the high-frequency module from the pattern S1, and each terminal comes into contact with a corresponding terminal of the high-frequency module.
【0093】図11は、連結回路基板100を置く側か
ら見た検査基板160の平面図である。検査基板160
は、高周波モジュールを1個ずつ個別に検査できるよう
に、例えば、図6Bの外部接続用パターンMin、M1
およびMoutにそれぞれ対応して、パターンSin、
S1およびSoutを有する。パターンSinは、高周
波モジュールから出力された高周波信号を受け取り、パ
ターンSoutは、高周波モジュールに高周波信号を出
力し、パターンS1は、高周波モジュールに直流バイア
スを供給する。圧力を加えることによって、パターンS
in、S1およびSoutは、それぞれ高周波モジュー
ルの外部接続用パターンMin、M1およびMout
と、検査に必要なだけ低い電気抵抗で接続される。FIG. 11 is a plan view of the inspection board 160 as viewed from the side where the connection circuit board 100 is placed. Inspection board 160
The external connection patterns Min and M1 shown in FIG.
And Mout respectively corresponding to the patterns Sin,
It has S1 and Sout. The pattern Sin receives a high-frequency signal output from the high-frequency module, the pattern Sout outputs a high-frequency signal to the high-frequency module, and the pattern S1 supplies a DC bias to the high-frequency module. By applying pressure, the pattern S
in, S1 and Sout are external connection patterns Min, M1 and Mout of the high-frequency module, respectively.
Is connected with a low electrical resistance as required for inspection.
【0094】図10Cの個々の高周波モジュールの特性
が所定値に満たない場合には、レーザビーム170を用
いることによって、高周波モジュール上に搭載した抵抗
器やキャパシタなどのレーザトリミング可能なチップ部
品48の値を変化させる。これにより高周波モジュール
の特性を調整してから、再び高周波モジュールの特性を
検査することができる。When the characteristics of the individual high-frequency modules shown in FIG. 10C are less than the predetermined values, the laser beam 170 is used to reduce the chip size of the laser-trimmable chip components 48 such as resistors and capacitors mounted on the high-frequency module. Change the value. Thus, after adjusting the characteristics of the high-frequency module, the characteristics of the high-frequency module can be inspected again.
【0095】複数の高周波モジュールを検査・調整する
には、例えば、レーザビーム170の位置を固定してお
き、検査基板160を移動(矢印164で示す)すれば
よい。これにより、連結回路基板100上の複数の高周
波モジュールを高速に検査・調整でき、効率よく高周波
モジュールの製造をおこなうことができる。検査および
調整のループは、所望の回数だけ、機械を用いて自動的
に繰り返しおこなうこともできる。In order to inspect and adjust a plurality of high-frequency modules, for example, the position of the laser beam 170 may be fixed, and the inspection substrate 160 may be moved (indicated by an arrow 164). Thereby, a plurality of high-frequency modules on the connection circuit board 100 can be inspected and adjusted at high speed, and the high-frequency modules can be manufactured efficiently. The inspection and adjustment loop can be automatically repeated using a machine as many times as desired.
【0096】図10Dのステップにおいて、それぞれの
回路基板区画120上の高周波モジュールが覆われるよ
うにシールド部材130を実装する。図10Dのシール
ド部材130の実装は、図10Cの検査・調整が完了し
てからおこなわれる。シールド部材130は、例えば、
金属製の薄板でできており、完成された高周波モジュー
ルが動作するときに、外部の回路(例えば、移動体通信
機器)との電磁的な干渉を防ぐ。シールド部材130
は、例えば、図6Aの金属膜10とハンダ付けされたう
えで、バイヤホールによってプリント回路基板の裏面の
グラウンド面と電気的に接続される。図10Eは、図1
0Dの線XD−XDについての断面図である。In the step of FIG. 10D, the shield members 130 are mounted so that the high-frequency modules on the respective circuit board sections 120 are covered. The mounting of the shield member 130 in FIG. 10D is performed after the inspection and adjustment in FIG. 10C are completed. The shield member 130 is, for example,
It is made of a thin metal plate and prevents electromagnetic interference with an external circuit (for example, a mobile communication device) when the completed high-frequency module operates. Shield member 130
Is soldered to, for example, the metal film 10 of FIG. 6A, and is electrically connected to the ground plane on the back surface of the printed circuit board by via holes. FIG. 10E corresponds to FIG.
It is sectional drawing about line XD-XD of 0D.
【0097】なお、レーザトリミングをおこなう必要が
ない場合には、図10Eのシールド部材130の実装が
終わってから、検査をおこなってもよい。実機に搭載さ
れた状態で実際に高周波モジュールが動作するときに
は、高周波モジュールはシールド部材130によって遮
蔽されている。したがってシールド部材130の実装が
終わってから検査すれば、より実際の動作環境に近い状
態で検査されるので、より正確な検査がおこなえる。If laser trimming does not need to be performed, the inspection may be performed after the mounting of the shield member 130 in FIG. 10E. When the high-frequency module is actually operated while mounted on an actual machine, the high-frequency module is shielded by the shield member 130. Therefore, if the inspection is performed after the mounting of the shield member 130, the inspection is performed in a state closer to the actual operating environment, so that a more accurate inspection can be performed.
【0098】図10Fのステップにおいて、連結回路基
板100は、個々の回路基板区画120に分割され、高
周波モジュールが完成する。In the step of FIG. 10F, the connection circuit board 100 is divided into individual circuit board sections 120, and the high-frequency module is completed.
【0099】図10A〜図10Fを参照して上述したよ
うに、本発明の高周波モジュールの製造方法によれば、
まず、連結回路基板100上の複数の回路基板区画12
0上に複数の高周波モジュールを実装する。次に複数の
高周波モジュールが連結回路基板100上に実装された
状態で、個々の高周波モジュールの検査・調整や、シー
ルド部材の実装を、連結回路基板100の単位で一括し
ておこなう。したがって、製造工程の簡略化および自動
化が可能となる。特に高周波モジュールの検査・調整が
個々の回路基板区画120の単位ではなく、連結回路基
板100の単位で可能な理由のひとつは、本発明の高周
波モジュールが放熱効果をもった金属膜を裏面に備えて
いるからである。他の理由は、本発明の高周波モジュー
ルが、外部接続用のパターン(例えば、図6BのMi
n、M1およびMout)をプリント回路基板の裏面に
備えているからである。As described above with reference to FIGS. 10A to 10F, according to the method for manufacturing a high-frequency module of the present invention,
First, the plurality of circuit board sections 12 on the connection circuit board 100
A plurality of high-frequency modules are mounted on zero. Next, in a state in which the plurality of high-frequency modules are mounted on the connection circuit board 100, inspection and adjustment of each high-frequency module and mounting of the shield member are collectively performed for each connection circuit board 100. Therefore, the manufacturing process can be simplified and automated. In particular, one of the reasons that the inspection and adjustment of the high-frequency module can be performed not in the unit of the individual circuit board section 120 but in the unit of the connection circuit board 100 is that the high-frequency module of the present invention includes a metal film having a heat dissipation effect on the back surface. Because it is. Another reason is that the high-frequency module according to the present invention is provided with a pattern for external connection (for example, Mi of FIG. 6B).
n, M1 and Mout) are provided on the back surface of the printed circuit board.
【0100】従来の技術では、熱を発生する半導体素子
を含む高周波モジュールを動作させるためには、たとえ
検査時であっても放熱板を実装する必要があった。この
放熱板を実装するためには、連結回路基板100をいっ
たん分割する必要があり、結局、個々の高周波モジュー
ル単位での検査・調整やシールド部材の実装をおこなう
しかなかった。個々の高周波モジュールに対して、機械
による自動化作業をおこなうことは非常に困難であり、
その結果、従来技術では図10Cおよび図10Dのステ
ップを人手で処理していた。また従来の技術では、高周
波モジュールの検査をするためには、リード端子をモジ
ュールに実装する必要があった。In the prior art, in order to operate a high-frequency module including a semiconductor element that generates heat, it was necessary to mount a heat sink even during inspection. In order to mount this heat sink, it is necessary to divide the connection circuit board 100 once, and as a result, inspection and adjustment and mounting of a shield member must be performed for each high-frequency module. It is very difficult to perform automation work by machine for each high-frequency module.
As a result, in the related art, the steps in FIGS. 10C and 10D are manually processed. Further, in the prior art, in order to inspect a high-frequency module, it was necessary to mount lead terminals on the module.
【0101】本発明によれば、連結回路基板100上に
複数の高周波モジュールが実装されたままで検査、調整
および実装のステップをおこなえるので、高周波モジュ
ールの製造工程を一貫して自動化することができるとい
う効果が得られる。すなわち、連結回路基板100自体
が完成してから、部品の実装、回路の検査、部品のパラ
メータの調整、シールド部材の取付および個々のモジュ
ールの分割まですべての工程を、連結回路基板100の
状態で、好ましくは機械により処理できる。また放熱板
およびリード端子をなくすことができるので、高周波モ
ジュールの小型化にも大きく寄与する。According to the present invention, since the inspection, adjustment, and mounting steps can be performed while a plurality of high-frequency modules are mounted on the connection circuit board 100, the manufacturing process of the high-frequency modules can be consistently automated. The effect is obtained. That is, after the connection circuit board 100 itself is completed, all processes from component mounting, circuit inspection, component parameter adjustment, shield member installation and individual module division are performed in the state of the connection circuit board 100. , Preferably by machine. Further, since the heat radiating plate and the lead terminals can be eliminated, it greatly contributes to downsizing of the high-frequency module.
【0102】図12Aおよび図12Bは、高周波モジュ
ールの検査に用いるための基板の他の例を示す図であ
る。検査基板180は、検査基板160に対応する。グ
ラウンド電極182、およびパターンTin、T1およ
びToutは、それぞれグラウンド電極162、および
パターンSin、S1およびSoutに対応する。FIGS. 12A and 12B are diagrams showing another example of a substrate used for inspection of a high-frequency module. The test board 180 corresponds to the test board 160. The ground electrode 182 and the patterns Tin, T1 and Tout correspond to the ground electrode 162 and the patterns Sin, S1 and Sout, respectively.
【0103】なお本発明による高周波モジュールの製造
方法は、実施の形態1および実施の形態2で説明した高
周波モジュールに適用することができる。すなわち、実
施の形態3で説明した製造方法のステップがおこなわれ
るなら、プリント回路基板上に開口部を形成するタイプ
であっても、バイヤホールを形成するタイプであっても
よい。The method for manufacturing a high-frequency module according to the present invention can be applied to the high-frequency module described in the first and second embodiments. That is, if the steps of the manufacturing method described in the third embodiment are performed, a type in which an opening is formed on a printed circuit board or a type in which a via hole is formed may be used.
【0104】本明細書においては、熱を発生する部品と
して半導体素子、特に増幅器に用いられるFETを例に
挙げたが、これには限られない。例えば、熱を発生する
他の種類の半導体素子や受動部品であってもよい。In this specification, a semiconductor element, particularly an FET used for an amplifier, has been described as an example of a component that generates heat, but the present invention is not limited to this. For example, other types of semiconductor elements or passive components that generate heat may be used.
【0105】[0105]
【発明の効果】本発明の高周波モジュールによれば、主
面金属膜よりも厚さの厚い裏面金属膜に、発熱する半導
体素子が熱的かつ電気的に結合されている。その結果、
放熱板を高周波モジュールに実装することなく、動作さ
せることができる。これにより、部品点数の削減および
サイズの小型化が可能である。また製造時には、連結回
路基板上に複数の高周波モジュールが実装された状態
で、一括して検査、調整または実装をおこなうことがで
きる。According to the high-frequency module of the present invention, the semiconductor element that generates heat is thermally and electrically coupled to the back metal film that is thicker than the main metal film. as a result,
The operation can be performed without mounting the heat sink on the high-frequency module. Thereby, the number of parts can be reduced and the size can be reduced. At the time of manufacturing, inspection, adjustment, or mounting can be performed collectively with a plurality of high-frequency modules mounted on the connection circuit board.
【0106】本発明の高周波モジュールは、裏面金属膜
に例えば、エッチングによるパターニングが施されるこ
とによって、外部接続パターンが形成されている。これ
によりリード端子を省略することができる。In the high-frequency module of the present invention, an external connection pattern is formed by patterning the back metal film by, for example, etching. Thereby, lead terminals can be omitted.
【0107】本発明の高周波モジュールは、プリント回
路基板に開口部を設けることによって、その中に半導体
素子が実装するので、モジュールの厚さを低減できる。In the high-frequency module of the present invention, since the semiconductor element is mounted in the printed circuit board by providing the opening in the printed circuit board, the thickness of the module can be reduced.
【0108】本発明の高周波モジュールは、プリント回
路基板にバイヤホールを設けることによって、半導体素
子を裏面金属膜と熱的かつ電気的に結合できる。これに
より、開口部を設けることなく、放熱板をなくすことが
できる。In the high-frequency module of the present invention, the semiconductor element can be thermally and electrically coupled to the back metal film by providing the via hole in the printed circuit board. This makes it possible to eliminate a heat sink without providing an opening.
【図1A】本発明の高周波モジュールの、主面から見た
拡大平面図である。FIG. 1A is an enlarged plan view of a high-frequency module of the present invention viewed from a main surface.
【図1B】本発明の高周波モジュールの拡大断面図であ
る。FIG. 1B is an enlarged sectional view of the high-frequency module of the present invention.
【図2A】本発明の高周波モジュールの、主面から見た
拡大平面図である。FIG. 2A is an enlarged plan view of the high-frequency module of the present invention as viewed from a main surface.
【図2B】本発明の高周波モジュールの拡大断面図であ
る。FIG. 2B is an enlarged sectional view of the high-frequency module of the present invention.
【図3A】本発明の高周波モジュールの、主面から見た
拡大平面図である。FIG. 3A is an enlarged plan view of the high-frequency module of the present invention as viewed from a main surface.
【図3B】本発明の高周波モジュールの拡大断面図であ
る。FIG. 3B is an enlarged sectional view of the high-frequency module of the present invention.
【図4A】図1Aおよび図1Bに示すプリント回路基板
を製造する方法を示す工程図である。FIG. 4A is a process chart showing a method of manufacturing the printed circuit board shown in FIGS. 1A and 1B.
【図4B】図1Aおよび図1Bに示すプリント回路基板
を製造する方法を示す工程図である。FIG. 4B is a process chart showing a method of manufacturing the printed circuit board shown in FIGS. 1A and 1B.
【図4C】図1Aおよび図1Bに示すプリント回路基板
を製造する方法を示す工程図である。FIG. 4C is a process diagram showing a method for manufacturing the printed circuit board shown in FIGS. 1A and 1B.
【図4D】図1Aおよび図1Bに示すプリント回路基板
を製造する方法を示す工程図である。FIG. 4D is a process diagram showing a method for manufacturing the printed circuit board shown in FIGS. 1A and 1B.
【図5A】図1Aおよび図1Bに示すプリント回路基板
を製造する別の方法を示す工程図である。FIG. 5A is a process diagram showing another method of manufacturing the printed circuit board shown in FIGS. 1A and 1B.
【図5B】図1Aおよび図1Bに示すプリント回路基板
を製造する別の方法を示す工程図である。FIG. 5B is a process diagram showing another method of manufacturing the printed circuit board shown in FIGS. 1A and 1B.
【図5C】図1Aおよび図1Bに示すプリント回路基板
を製造する別の方法を示す工程図である。FIG. 5C is a process diagram showing another method of manufacturing the printed circuit board shown in FIGS. 1A and 1B.
【図6A】本発明の高周波モジュールの、主面から見た
平面図である。FIG. 6A is a plan view of a high-frequency module of the present invention as viewed from a main surface.
【図6B】本発明の高周波モジュールの、裏面から見た
平面図である。FIG. 6B is a plan view of the high-frequency module of the present invention as viewed from the back surface.
【図6C】図6Aの線VIC−VICについての断面図
である。FIG. 6C is a sectional view taken along line VIC-VIC of FIG. 6A.
【図6D】図6Aの線VID−VIDについての断面図
である。FIG. 6D is a sectional view taken along line VID-VID in FIG. 6A.
【図7A】本発明の高周波モジュールの、主面から見た
平面図である。FIG. 7A is a plan view of a high-frequency module of the present invention as viewed from a main surface.
【図7B】図7Aの線VIIB−VIIBについての断
面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line VIIB-VIIB of FIG. 7A.
【図8A】本発明の高周波モジュール(半導体素子未実
装)の、主面から見た平面図である。FIG. 8A is a plan view of a high-frequency module (without mounting a semiconductor element) of the present invention viewed from a main surface.
【図8B】本発明の高周波モジュールの、裏面から見た
平面図である。FIG. 8B is a plan view of the high-frequency module of the present invention as viewed from the back surface.
【図8C】本発明の高周波モジュールの、主面から見た
平面図である。FIG. 8C is a plan view of the high-frequency module of the present invention as viewed from the main surface.
【図8D】図8Cの線VIIID−VIIIDについて
の断面図である。FIG. 8D is a cross-sectional view taken along line VIIID-VIIID of FIG. 8C.
【図9A】図8Aおよび図8Bに示すプリント回路基板
上に実装される半導体素子400をパッケージ裏面接地
電極と反対側から見た平面図である。9A is a plan view of the semiconductor element 400 mounted on the printed circuit board shown in FIGS. 8A and 8B as viewed from a side opposite to a package back surface ground electrode.
【図9B】図8Aおよび図8Bに示すプリント回路基板
上に実装される半導体素子400をパッケージ裏面接地
電極の側から見た平面図である。9B is a plan view of the semiconductor element 400 mounted on the printed circuit board shown in FIGS. 8A and 8B as viewed from the side of the ground electrode on the back surface of the package.
【図10A】本発明による高周波モジュールの製造方法
を示す工程図である。FIG. 10A is a view showing a step of the method for producing a high-frequency module according to the present invention.
【図10B】本発明による高周波モジュールの製造方法
を示す工程図である。FIG. 10B is a view showing a step of the method for producing a high-frequency module according to the present invention.
【図10C】本発明による高周波モジュールの製造方法
を示す工程図である。FIG. 10C is a view showing a step of the method for producing a high-frequency module according to the present invention.
【図10D】本発明による高周波モジュールの製造方法
を示す工程図である。FIG. 10D is a view showing a step of the method for producing a high-frequency module according to the present invention.
【図10E】本発明による高周波モジュールの製造方法
を示す工程図である。FIG. 10E is a view showing a step of the method for producing a high-frequency module according to the present invention.
【図10F】本発明による高周波モジュールの製造方法
を示す工程図である。FIG. 10F is a view showing a step of the method for producing a high-frequency module according to the present invention.
【図11】連結回路基板100を置く側から見た検査基
板160の平面図である。FIG. 11 is a plan view of the inspection board 160 as viewed from the side where the connection circuit board 100 is placed.
【図12A】高周波モジュールの検査に用いるための基
板の他の例を示す図である。FIG. 12A is a diagram showing another example of a substrate used for inspection of a high-frequency module.
【図12B】高周波モジュールの検査を説明する図であ
る。FIG. 12B is a diagram illustrating inspection of the high-frequency module.
【図13】従来の技術による高周波モジュールを示す断
面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a high-frequency module according to a conventional technique.
1 プリント回路基板 10、20 金属膜 30 絶縁基板 40 半導体チップ 42 ハンダ層 44 ドレインワイヤ 45 ゲートワイヤ 46 ソースワイヤ 50 開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printed circuit board 10, 20 Metal film 30 Insulating substrate 40 Semiconductor chip 42 Solder layer 44 Drain wire 45 Gate wire 46 Source wire 50 Opening
Claims (31)
に対向する第2主面上に第2金属膜を有する絶縁基板
と、 半導体素子と、を備えた高周波モジュールであって、 該半導体素子は、該第2金属膜と熱的かつ電気的に結合
されており、 該第2金属膜の厚さは、該第1金属膜の厚さよりも大き
い高周波モジュール。1. A high-frequency module comprising: an insulating substrate having a first metal film on a first main surface; a second metal film on a second main surface facing the first main surface; and a semiconductor element. The high frequency module, wherein the semiconductor element is thermally and electrically coupled to the second metal film, wherein the thickness of the second metal film is larger than the thickness of the first metal film.
通する開口部をさらに備えており、 前記半導体素子は、該開口部内の該第2金属膜と熱的か
つ電気的に結合されている請求項1に記載の高周波モジ
ュール。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an opening penetrating the first metal film and the insulating substrate, wherein the semiconductor element is thermally and electrically coupled to the second metal film in the opening. The high-frequency module according to claim 1.
かつ電気的に結合するバイヤホールをさらに備えてお
り、 前記半導体素子は、該バイヤホールによって該第2金属
膜と熱的かつ電気的に結合されている請求項1に記載の
高周波モジュール。3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a via hole for thermally and electrically coupling the first metal film to the second metal film, wherein the semiconductor element is thermally connected to the second metal film by the via hole. The high-frequency module according to claim 1, wherein the high-frequency module is electrically coupled.
上、約100μm未満であり、前記第2金属膜の厚さ
は、約100μm以上、約1000μm以下である請求
項2に記載の高周波モジュール。4. The method according to claim 2, wherein the thickness of the first metal film is about 10 μm or more and less than about 100 μm, and the thickness of the second metal film is about 100 μm or more and about 1000 μm or less. High frequency module.
上、約50μm以下であり、前記第2金属膜の厚さは、
約200μm以上、約300μm以下である請求項4に
記載の高周波モジュール。5. The thickness of the first metal film is about 30 μm or more and about 50 μm or less, and the thickness of the second metal film is
The high-frequency module according to claim 4, wherein the high-frequency module is not less than about 200 µm and not more than about 300 µm.
は、前記第2金属膜の厚み方向の中心から順に銅/ニッ
ケル/金の層を有する積層構造、または銅/チタン/金
の層を有する積層構造を備えている請求項2に記載の高
周波モジュール。6. The first metal film or the second metal film has a laminated structure having a copper / nickel / gold layer in order from the center in the thickness direction of the second metal film, or a copper / titanium / gold layer. The high-frequency module according to claim 2, comprising a laminated structure having:
れている請求項2に記載の高周波モジュール。7. The high-frequency module according to claim 2, wherein the semiconductor element is sealed in a package.
求項2に記載の高周波モジュール。8. The high-frequency module according to claim 2, wherein the semiconductor element is a bare chip.
装されている請求項2に記載の高周波モジュール。9. The high-frequency module according to claim 2, wherein the semiconductor element is mounted on a metal block.
と、熱抵抗約3℃/W以下で熱的に結合され、かつ電気
抵抗約1Ω以下で電気的に結合されている請求項2に記
載の高周波モジュール。10. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor element is thermally coupled to the second metal film at a thermal resistance of about 3 ° C./W or less and electrically at an electrical resistance of about 1Ω or less. The high-frequency module as described.
ている請求項2に記載の高周波モジュール。11. The high-frequency module according to claim 2, wherein the second metal film is patterned.
膜の少なくとも一部が、バイヤホールによって前記第1
金属膜に電気的に結合されている請求項11に記載の高
周波モジュール。12. A method according to claim 1, wherein at least a part of the patterned second metal film is formed by a via hole.
The high-frequency module according to claim 11, wherein the high-frequency module is electrically coupled to the metal film.
以上、約100μm未満であり、前記第2金属膜の厚さ
は、約100μm以上、約1000μm以下である請求
項3に記載の高周波モジュール。13. The thickness of the first metal film is about 10 μm.
The high-frequency module according to claim 3, wherein the thickness is less than about 100 m, and the thickness of the second metal film is about 100 m or more and about 1000 m or less.
以上、約50μm以下であり、前記第2金属膜の厚さ
は、約200μm以上、約300μm以下である請求項
13に記載の高周波モジュール。14. The first metal film has a thickness of about 30 μm.
The high-frequency module according to claim 13, wherein the thickness is about 50 µm or less, and the thickness of the second metal film is about 200 µm or more and about 300 µm or less.
は、前記第2金属膜の厚み方向の中心から順に銅/ニッ
ケル/金の層を有する積層構造、または銅/チタン/金
の層を有する積層構造を備えている請求項3に記載の高
周波モジュール。15. The first metal film or the second metal film has a laminated structure having a copper / nickel / gold layer in order from the center in the thickness direction of the second metal film, or a copper / titanium / gold layer. The high-frequency module according to claim 3, comprising a laminated structure having:
されている請求項3に記載の高周波モジュール。16. The high-frequency module according to claim 3, wherein the semiconductor element is sealed in a package.
請求項3に記載の高周波モジュール。17. The high-frequency module according to claim 3, wherein said semiconductor element is a bare chip.
実装されている請求項3に記載の高周波モジュール。18. The high-frequency module according to claim 3, wherein said semiconductor element is mounted on a metal block.
と、熱抵抗約3℃/W以下で熱的に結合され、かつ電気
抵抗約1Ω以下で電気的に結合されている請求項3に記
載の高周波モジュール。19. The semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor element is thermally coupled to the second metal film at a thermal resistance of about 3 ° C./W or less and electrically at an electrical resistance of about 1Ω or less. The high-frequency module as described.
ている請求項3に記載の高周波モジュール。20. The high-frequency module according to claim 3, wherein the second metal film is patterned.
膜の少なくとも一部が、バイヤホールによって前記第1
金属膜に電気的に結合されている請求項20に記載の高
周波モジュール。21. At least a part of the patterned second metal film is formed in the first metal film by a via hole.
The high-frequency module according to claim 20, wherein the high-frequency module is electrically coupled to the metal film.
面に対向する第2主面上に、該第1金属膜の厚さよりも
大きい厚さをもつ第2金属膜を有する絶縁基板に、該第
1金属膜および該絶縁基板を貫通する開口部を設けるス
テップと、 半導体素子を該開口部内の該第2金属膜と熱的かつ電気
的に結合するステップと、を包含する高周波モジュール
の製造方法。22. A first metal film on a first main surface and a second metal film having a thickness larger than the thickness of the first metal film on a second main surface facing the first main surface. Providing an opening that penetrates the first metal film and the insulating substrate in the insulating substrate having: and thermally and electrically coupling a semiconductor element to the second metal film in the opening. A method for manufacturing a high-frequency module including the same.
化基板の状態で、前記半導体素子を該開口部内の該第2
金属膜と熱的かつ電気的に結合するステップの後におい
て、該複数の絶縁基板が連結された一体化基板の状態
で、該複数の絶縁基板上に形成された複数の高周波モジ
ュールの個々の特性の検査または調整をおこなうステッ
プと、 該検査または調整をおこなうステップの後において、該
一体化基板を複数の該絶縁基板に分割するステップと、
をさらに包含する請求項22に記載の高周波モジュール
の製造方法。23. In a state of an integrated substrate in which a plurality of the insulating substrates are connected, the semiconductor element is connected to the second substrate in the opening.
After the step of thermally and electrically coupling with the metal film, individual characteristics of the plurality of high-frequency modules formed on the plurality of insulating substrates in the state of the integrated substrate on which the plurality of insulating substrates are connected. Performing the inspection or adjustment of; and after the step of performing the inspection or adjustment, dividing the integrated substrate into a plurality of the insulating substrates;
The method for manufacturing a high-frequency module according to claim 22, further comprising:
化基板の状態で、前記半導体素子を該開口部内の該第2
金属膜と熱的かつ電気的に結合するステップの後におい
て、該複数の絶縁基板が連結された一体化基板の状態
で、該複数の絶縁基板上にシールド部材を実装するステ
ップと、 該シールド部材を実装するステップの後において、該一
体化基板を複数の該絶縁基板に分割するステップと、を
さらに包含する請求項22に記載の高周波モジュールの
製造方法。24. In a state of an integrated substrate in which a plurality of the insulating substrates are connected, the semiconductor element is connected to the second substrate in the opening.
After the step of thermally and electrically coupling with the metal film, mounting a shield member on the plurality of insulating substrates in a state of the integrated substrate to which the plurality of insulating substrates are connected; 23. The method for manufacturing a high-frequency module according to claim 22, further comprising: after the step of mounting, dividing the integrated substrate into the plurality of insulating substrates.
金属膜と熱的かつ電気的に結合するステップは、該半導
体素子を該第2金属膜上にハンダによって実装するステ
ップを含む請求項22に記載の高周波モジュールの製造
方法。25. The semiconductor device according to claim 25, further comprising:
23. The method according to claim 22, wherein the step of thermally and electrically coupling with the metal film includes a step of mounting the semiconductor element on the second metal film by soldering.
プと、 該第1金属膜、該絶縁基板および前記第2金属膜のいず
れかの上に、該開けられた穴のエッジ部からの距離に応
じて選択的に接着剤を塗布するステップと、 該第1金属膜、該絶縁基板および該第2金属膜を張り合
わせるステップと、を含む請求項25に記載の高周波モ
ジュールの製造方法。26. The method according to claim 26, further comprising: forming a hole in the first metal film and the insulating substrate; and forming a hole on the first metal film, the insulating substrate, and the second metal film. Selectively applying an adhesive in accordance with a distance from an edge of the opened hole, and laminating the first metal film, the insulating substrate, and the second metal film. Item 29. The method for manufacturing a high-frequency module according to item 25.
わせるステップと、 該張り合わせるステップの後に、該第1金属膜および該
絶縁基板に穴を開けるステップと、を含む請求項25に
記載の高周波モジュールの製造方法。27. The step of providing the opening, the step of bonding the first metal film, the insulating substrate and the second metal film, and the step of bonding the first metal film and the insulating substrate after the bonding step. 26. The method for manufacturing a high-frequency module according to claim 25, further comprising the step of:
面に対向する第2主面上に、該第1金属膜の厚さよりも
大きい厚さをもつ第2金属膜を有する絶縁基板に、該第
1金属膜を該第2金属膜と熱的かつ電気的に結合するバ
イヤホールを設けるステップと、 半導体素子を該第1金属膜と熱的かつ電気的に結合する
ステップと、を包含する高周波モジュールの製造方法。28. A first metal film on a first main surface, and a second metal film having a thickness larger than the thickness of the first metal film on a second main surface opposite to the first main surface. Providing a via hole that thermally and electrically couples the first metal film with the second metal film on an insulating substrate having: a semiconductor element that is thermally and electrically coupled with the first metal film. And a method for manufacturing a high-frequency module.
化基板の状態で、前記半導体素子を前記第1金属膜と熱
的かつ電気的に結合するステップの後において、該複数
の絶縁基板が連結された一体化基板の状態で、該複数の
絶縁基板上に形成された複数の高周波モジュールの個々
の特性の検査または調整をおこなうステップと、 該検査または調整をおこなうステップの後において、該
一体化基板を複数の該絶縁基板に分割するステップと、
をさらに包含する請求項28に記載の高周波モジュール
の製造方法。29. After the step of thermally and electrically coupling the semiconductor element to the first metal film in a state of an integrated substrate to which the plurality of insulating substrates are connected, the plurality of insulating substrates are Inspecting or adjusting individual characteristics of the plurality of high-frequency modules formed on the plurality of insulating substrates in a state of the connected integrated substrate, and after the inspecting or adjusting, Dividing the functionalized substrate into a plurality of the insulating substrates;
The method for manufacturing a high-frequency module according to claim 28, further comprising:
化基板の状態で、前記半導体素子を前記第1金属膜と熱
的かつ電気的に結合するステップの後において、該複数
の絶縁基板が連結された一体化基板の状態で、該複数の
絶縁基板上にシールド部材を実装するステップと、 該シールド部材を実装するステップの後において、該一
体化基板を複数の該絶縁基板に分割するステップと、を
さらに包含する請求項28に記載の高周波モジュールの
製造方法。30. After the step of thermally and electrically coupling the semiconductor element to the first metal film in a state of an integrated substrate to which the plurality of insulating substrates are connected, the plurality of insulating substrates are A step of mounting a shield member on the plurality of insulating substrates in a state of the connected integrated substrate; and a step of dividing the integrated substrate into the plurality of insulating substrates after the step of mounting the shield member. The method for manufacturing a high-frequency module according to claim 28, further comprising:
的かつ電気的に結合するステップは、該半導体素子を該
第1金属膜上にハンダによって実装するステップを含む
請求項28に記載の高周波モジュールの製造方法。31. The method of claim 28, wherein thermally and electrically coupling the semiconductor device to the first metal film includes mounting the semiconductor device on the first metal film by soldering. Manufacturing method of high frequency module.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7119004B2 (en) | 2001-09-05 | 2006-10-10 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device, its manufacturing method, and ratio communication device |
JP2008098507A (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Denso Corp | Resin substrate and ultrasonic sensor using resin substrate |
JP2010206090A (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Nec Corp | Semiconductor device |
US10679920B2 (en) | 2018-01-22 | 2020-06-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor device having semiconductor package in a wiring board opening |
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- 1997-06-11 JP JP9153934A patent/JP2937948B2/en not_active Expired - Fee Related
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US7453147B2 (en) | 2001-09-05 | 2008-11-18 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device, its manufacturing method, and radio communication device |
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US10679920B2 (en) | 2018-01-22 | 2020-06-09 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor device having semiconductor package in a wiring board opening |
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