JPWO2013187117A1 - 高周波モジュール - Google Patents
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Abstract
熱可塑性樹脂材からなるシートを積層・熱圧着してなる多層基板内のキャビティに内蔵されたICチップの損傷などを防止すること。熱可塑性樹脂材からなる複数のシート(11a)〜(11g)を積層、熱圧着してなる多層基板(10)に設けたキャビティ(20)にICチップ(25)を内蔵した高周波モジュール。ICチップ(25)の側面とキャビティ(20)の内壁部との間に間隙(G)が設けられている。多層基板(10)にはキャビティ(20)の内壁部に隣接して、樹脂シートを熱圧着する際に樹脂シートが軟化してキャビティ(20)に流れることを防止するビアホール導体(17)が設けられている。
Description
本発明は、高周波モジュール、特に、移動体通信端末などの電子機器に通信用機器として搭載される高周波モジュールに関する。
近年、移動体通信端末などの電子機器においては、その高機能化・小型化が求められており、搭載される電子部品にも高性能化・小型化が求められている。そこで、この種の電子部品として、各種高周波機能部品を一つの基板に一体化した高周波モジュールが用いられている。
さらなる高機能化・小型化を目的として、熱可塑性樹脂製の多層基板にICチップを内蔵したモジュールが用いられることがある。樹脂製多層基板にICチップを内蔵するには、特許文献1,2に記載されているように、パンチングなどで開口部を形成した樹脂シートを積層してキャビティを形成し、該キャビティにICチップを埋め込んでいる。
しかしながら、従来のICチップ内蔵のモジュールでは、樹脂シートの積層体を熱圧着する際に、樹脂が軟化・流動して前記キャビティの側壁部がICチップの側面に圧接して硬化してしまう。つまり、完成されたモジュールにおいて、ICチップはキャビティ内で側面が硬化した樹脂に接触ないし押圧されている。それゆえ、落下や衝突などで多層基板に機械的な衝撃が作用したり、キャビティの側壁部が熱応力で変形すると、シリコン製のICチップにクラックなどの傷が発生したり、位置ずれを生じ、ひいては動作不良となるおそれを有していた。
本発明の目的は、熱可塑性樹脂材からなるシートを積層・熱圧着してなる多層基板内のキャビティに内蔵されたICチップの損傷などを招来することのない高周波モジュールを提供することにある。
本発明の一形態である高周波モジュールは、
複数の熱可塑性樹脂材からなるシートを積層、熱圧着してなる多層基板に設けたキャビティにICチップを内蔵した高周波モジュールであって、
前記ICチップの側面と前記キャビティの内壁部との間に間隙が設けられており、
前記多層基板には前記キャビティの内壁部に隣接して、前記樹脂シートを熱圧着する際に該樹脂シートが軟化して前記キャビティに流れることを防止するビアホール導体を設けたこと、
を特徴とする。
複数の熱可塑性樹脂材からなるシートを積層、熱圧着してなる多層基板に設けたキャビティにICチップを内蔵した高周波モジュールであって、
前記ICチップの側面と前記キャビティの内壁部との間に間隙が設けられており、
前記多層基板には前記キャビティの内壁部に隣接して、前記樹脂シートを熱圧着する際に該樹脂シートが軟化して前記キャビティに流れることを防止するビアホール導体を設けたこと、
を特徴とする。
前記高周波モジュールにおいては、樹脂シートを積層、熱圧着して多層基板とする際に、樹脂シートが軟化してキャビティに流れることをビアホール導体によって防止される。それゆえ、樹脂シートが硬化した場合にICチップの側面とキャビティとの間に間隙が保持され、多層基板に機械的な衝撃が作用したり、キャビティの側壁部が熱応力で変形した場合などにあっても、該間隙が緩衝作用を発揮し、ICチップに損傷などを生じるおそれが排除される。
本発明によれば、熱可塑性樹脂材からなるシートを積層・熱圧着してなる多層基板内のキャビティに内蔵されたICチップに損傷などが生じるおそれを排除できる。
以下、本発明に係る高周波モジュールの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
(第1実施例、図1参照)
第1実施例である高周波モジュール1Aは、図1に示すように、多層基板10の内部に形成したキャビティ20にメモリICチップ25を内蔵したものである。多層基板10の下面には、ソルダーレジスト32で部分的に被覆された導体パターン31が形成され、この導体パターン31によって図示しない移動体通信端末などの電子機器のマザー基板上に実装される。多層基板10の上面には無線通信用IC40やコンデンサ45、インダクタ46などのチップ型電子部品が導体パターン33に実装されており、かつ、導体パターン33はソルダーレジスト34によって被覆されている。
第1実施例である高周波モジュール1Aは、図1に示すように、多層基板10の内部に形成したキャビティ20にメモリICチップ25を内蔵したものである。多層基板10の下面には、ソルダーレジスト32で部分的に被覆された導体パターン31が形成され、この導体パターン31によって図示しない移動体通信端末などの電子機器のマザー基板上に実装される。多層基板10の上面には無線通信用IC40やコンデンサ45、インダクタ46などのチップ型電子部品が導体パターン33に実装されており、かつ、導体パターン33はソルダーレジスト34によって被覆されている。
無線通信用IC40は、高周波信号を取り扱うための、例えばRFICチップであり、コンデンサ45は無線通信用IC40のインピーダンスマッチング回路を構成するためのもの、インダクタ46はフィルタ回路を構成するためのものである。多層基板10に内蔵されているメモリICチップ25は、セキュアエレメントICとして機能する暗号化機能を有するメモリであり、半導体基板に設けられた集積回路から再配線層26によって、さらに、ビアホール導体15を介して導体パターン16と接続されている。
また、多層基板10の内部には、種々の導体パターンやビアホール導体によって必要な回路が構成されている。メモリICチップ25はこれらの内蔵回路を介して前記無線通信用IC40と電気的な接続を図られている。また、再配線層26にはランド26aが設けられており、該ランド26aがビアホール導体15の端面と直接に接続されている。
多層基板10は、熱可塑性樹脂材からなる複数のシート11a〜11gを積層、熱圧着したもので、シート11b,11cにパンチングによって開口部を形成し、該シート11b,11cを他のシート11a,11d〜11gとともに積層することで内部にキャビティ20が形成される。また、それぞれのシート11a〜11gにはビアホール導体や必要な導体パターンが形成され、シート11a〜11gが積層されることで線路やコンデンサなどの受動素子が形成される。樹脂材としては、ポリイミド樹脂や液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂材を好適に用いることができる。液晶ポリマーは高周波特性に優れており、吸水性が低いことから特に好ましい材料である。導体パターンやビアホール導体は、銀や銅などを主成分とする比抵抗の小さな金属材料にて形成することが好ましい。また、前記ソルダーレジスト32,34としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂などを用いることができる。
キャビティ20はメモリICチップ25の平面視形状と同じ四角形形状であって、メモリICチップ25を収容した際には該チップ25の四つの側面とはそれぞれ10〜300μm程度(好ましくは100μm程度)の間隙Gが形成される容積を備えている。また、キャビティ20の内壁部に隣接して樹脂シートを熱圧着する際に樹脂シート(特に、シート11b,11c)が軟化してキャビティ20に流れることを防止するビアホール導体17(以下、この導体を流動防止用ビアホール導体と称する)が、キャビティ20の全周にわたって、つまり、四つの側面ごとに一列に例えば1mm間隔で配置されている。ビアホール導体17の径は例えば50〜300μmである。
樹脂シート11a〜11gは、250〜300℃程度で軟化する材料で形成されており、熱圧着時にはこの温度まで加熱される。一方、流動防止用ビアホール導体17はその温度よりも低い温度で固化する材料で形成されている。例えば、銀若しくは銅を主成分とする金属合金材料又ははんだが使用され、他のビアホール導体と同じ材料を使用することが製造工程の簡略化のうえでは好ましい。
通常、流動防止用ビアホール導体17が存在しないと、樹脂シートを積層して熱圧着する際に、軟化した樹脂シート11b,11cの内壁部がキャビティ20内に流動し、メモリICチップ25の側面のほぼ全面に接触ないし圧接した状態で硬化する。しかし、本第1実施例においては、キャビティ20の内壁部に隣接して複数のビアホール導体17が配置されているため、樹脂シートを熱圧着した後でも間隙Gがほぼそのままで保持される。それゆえ、高周波モジュールとして完成された後に、落下や衝突などで多層基板10に機械的な衝撃が作用したり、熱応力が生じてもキャビティ20の内壁部がそれほど変形することはなく、メモリICチップ25にクラックなどの傷が発生したり、位置ずれを生じることがなく、動作不良を未然に防止することができる。
また、熱圧着時のプレスでメモリICチップ25が位置ずれを生じることもない。さらに、間隙Gの存在によって、メモリICチップ25と多層基板10との間の電気的、熱的なアイソレーション性が高まり、高周波モジュールとしての電気的特性や信頼性が向上する。
なお、メモリICチップ25の上下面は樹脂シート11a,11dで圧着されていてもよく、圧着されていなくてもメモリICチップ25はランド26aとビアホール導体15との接続によってキャビティ20の内部で位置固定される。
流動防止用ビアホール導体17は、電気的な線路を形成していてもよく、つまり任意の樹脂シート上に形成された導体パターンを介してグランド導体やコンデンサなどの受動素子と電気的に接続されていてもよい。また、流動防止用ビアホール導体17は必ずしも電気的な線路を形成する必要はなく、全ての流動防止用ビアホール導体17あるいは少なくとも一つの流動防止用ビアホール導体17が電気的に絶縁状態であってもよい。
あるいは、流動防止用ビアホール導体17は、必ずしもキャビティ20の全周にわたって配置されている必要はない。四つの内壁部のうち部分的に樹脂シートに流動が生じても、結果的にメモリICチップ25の側面を強く押圧しない程度であれば、そのような流動を許容する部分のビアホール導体17を省略してもよい。メモリICチップ25の側面を強く押圧する可能性があるのは、平面視で対角線上に位置する隅部であり、流動防止用ビアホール導体17は少なくとも4隅部に配置されていることが好ましい。従って、流動防止用ビアホール導体17は四つの内壁部に隣接してそれぞれ等間隔に配置されている必要もない。
前記間隙Gは、図2(A)に示すように、メモリICチップ25の側面とキャビティ20の側面との間にそれぞれの側面が接触しない完全な間隙として設けられているが、必ずしもそうでなくてもよい。図2(B)に示すように、キャビティ20の側面がランダムな凹凸部を有し、凸部がメモリICチップ25の側面に部分的に接触していてもよい。また、メモリICチップ25の側面に凹凸部が形成されている場合、該凹凸部に対応する凹凸部をキャビティ20の側面に形成し、凹凸部どうしを係合させる状態で間隙Gを設けるようにしてもよい。
(第2実施例、図3参照)
第2実施例である高周波モジュール1Bは、図3に示すように、流動防止用ビアホール導体17a,17bをキャビティ20の四つの内壁部に隣接して平面視で千鳥状に配置したものである。内側の流動防止用ビアホール導体17aは樹脂シート11b(図1(A)参照)に形成され、外側の流動防止用ビアホール導体17bは樹脂シート11cに形成されている。本第2実施例における他の構成は前記第1実施例と同様であり、その作用効果も第1実施例と同様である。
第2実施例である高周波モジュール1Bは、図3に示すように、流動防止用ビアホール導体17a,17bをキャビティ20の四つの内壁部に隣接して平面視で千鳥状に配置したものである。内側の流動防止用ビアホール導体17aは樹脂シート11b(図1(A)参照)に形成され、外側の流動防止用ビアホール導体17bは樹脂シート11cに形成されている。本第2実施例における他の構成は前記第1実施例と同様であり、その作用効果も第1実施例と同様である。
ところで、流動防止用ビアホール導体17が多層基板10の積層方向に重ねて配置されると、熱圧着時にビアホール導体は樹脂シートに比べてほとんど収縮しないので、多層基板10のその部分(ビアホール導体が形成された部分)の厚みが大きくなり多層基板10の平坦性が損なわれるおそれがある。特に、第2実施例においては、流動防止用ビアホール導体17a,17bが千鳥状に配置されているため、多層基板10の部分的な厚みの不均一性が解消される。
(第3実施例、図4参照)
第3実施例である高周波モジュール1Cは、図4に示すように、流動防止用ビアホール導体17c,17d,17e〜17gのそれぞれを樹脂シート上に形成したランド35a,35bで接続したものである。本第3実施例における他の構成は前記第1実施例と同様であり、その作用効果も第1実施例と同様である。流動防止用ビアホール導体17c〜17gを二つあるいは三つずつ共通のランド35a,35bに接続することにより、各ビアホール導体17c〜17gが強度的に補強され、内蔵されているメモリICチップ25をより効果的に保護することができる。ランド35a,35bは厚さが5〜35μmで流動防止用ビアホール導体17を覆うように形成されており、ビアホール導体17の補強と、樹脂シートの樹脂のキャビティ20への流れ込みを防止する効果を奏する。
第3実施例である高周波モジュール1Cは、図4に示すように、流動防止用ビアホール導体17c,17d,17e〜17gのそれぞれを樹脂シート上に形成したランド35a,35bで接続したものである。本第3実施例における他の構成は前記第1実施例と同様であり、その作用効果も第1実施例と同様である。流動防止用ビアホール導体17c〜17gを二つあるいは三つずつ共通のランド35a,35bに接続することにより、各ビアホール導体17c〜17gが強度的に補強され、内蔵されているメモリICチップ25をより効果的に保護することができる。ランド35a,35bは厚さが5〜35μmで流動防止用ビアホール導体17を覆うように形成されており、ビアホール導体17の補強と、樹脂シートの樹脂のキャビティ20への流れ込みを防止する効果を奏する。
(第4実施例、図5及び図6参照)
第4実施例である高周波モジュール1Dは、図5に示すように、それぞれの流動防止用ビアホール導体17を樹脂シート上に形成した環状の単一のランド35で接続したものである。本第4実施例における他の構成は前記第1実施例と同様であり、その作用効果も第1実施例と同様である。特に、第4実施例では、全ての流動防止用ビアホール導体17が共通のランド35で接続されているため、内蔵されているメモリICチップ25をより効果的に保護することができる。また、環状のランド35は、図6に示すように、流動防止用ビアホール導体17が設けられている断面部分に加えて、流動防止用ビアホール導体17が設けられていない断面部分においても、樹脂シートが軟化してランド35の形成領域、及び、その外側から樹脂シートの樹脂がキャビティ20に流れ込むことを防止する。
第4実施例である高周波モジュール1Dは、図5に示すように、それぞれの流動防止用ビアホール導体17を樹脂シート上に形成した環状の単一のランド35で接続したものである。本第4実施例における他の構成は前記第1実施例と同様であり、その作用効果も第1実施例と同様である。特に、第4実施例では、全ての流動防止用ビアホール導体17が共通のランド35で接続されているため、内蔵されているメモリICチップ25をより効果的に保護することができる。また、環状のランド35は、図6に示すように、流動防止用ビアホール導体17が設けられている断面部分に加えて、流動防止用ビアホール導体17が設けられていない断面部分においても、樹脂シートが軟化してランド35の形成領域、及び、その外側から樹脂シートの樹脂がキャビティ20に流れ込むことを防止する。
(他の実施例)
なお、本発明に係る高周波モジュールは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
なお、本発明に係る高周波モジュールは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
特に、多層基板に表面実装される電子部品、内蔵される電子部品の種類は任意であり、多層基板に内蔵される導体パターンの形状、回路構成も任意である。
以上のように、本発明は、高周波モジュールに有用であり、特に、多層基板に内蔵されたICチップに損傷などが生じるおそれを排除できる点で優れている。
1A〜1D…高周波モジュール
10…多層基板
11a〜11g…樹脂シート
17,17a〜17g…流動防止用ビアホール導体
20…キャビティ
25…メモリICチップ
35,35a,35b…ランド
G…間隙
10…多層基板
11a〜11g…樹脂シート
17,17a〜17g…流動防止用ビアホール導体
20…キャビティ
25…メモリICチップ
35,35a,35b…ランド
G…間隙
Claims (11)
- 熱可塑性樹脂材からなる複数のシートを積層、熱圧着してなる多層基板に設けたキャビティにICチップを内蔵した高周波モジュールであって、
前記ICチップの側面と前記キャビティの内壁部との間に間隙が設けられており、
前記多層基板には前記キャビティの内壁部に隣接して、前記樹脂シートを熱圧着する際に該樹脂シートが軟化して前記キャビティに流れることを防止するビアホール導体を設けたこと、
を特徴とする高周波モジュール。 - 前記多層基板の上面には、表面実装ICチップが設けられていること、を特徴とする請求項1に記載の高周波モジュール。
- 前記多層基板には受動素子が内蔵されていること、を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の高周波モジュール。
- 前記ビアホール導体は前記樹脂シートが軟化・流動化するよりも低い温度で固化する材料からなること、を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の高周波モジュール。
- 前記ビアホール導体は銀若しくは銅を主成分とする金属合金材料又ははんだからなること、を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の高周波モジュール。
- 前記ビアホール導体の少なくとも一つは電気的には絶縁状態であること、を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の高周波モジュール。
- 前記ビアホール導体の少なくとも一つは他の受動素子と電気的に接続されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の高周波モジュール。
- 前記ビアホール導体は、前記樹脂シート上に形成した導体パターン又はランドに接続されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の高周波モジュール。
- 前記ビアホール導体は前記キャビティの全周にわたって一列に配置されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の高周波モジュール。
- 前記ビアホール導体は平面視で千鳥状に配置されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の高周波モジュール。
- 前記キャビティは平面視で矩形形状をなし、前記ビアホール導体は前記矩形形状の少なくとも角部に配置されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の高周波モジュール。
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