WO2012014527A1 - 高周波モジュールおよび通信装置 - Google Patents

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antenna
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semiconductor component
baseband signal
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滝澤　晃一
後藤　義彦
薫 須藤
洋隆 藤井
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a high-frequency module that transmits or receives a high-frequency signal using an antenna, and a communication device using the high-frequency module.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a filter circuit layer that filters high-frequency signals is provided on the inner layer side of the circuit board, and an antenna that transmits or receives high-frequency signals is provided on the surface side of the circuit board. .
  • the filter and the antenna are formed on the circuit board. Therefore, the circuit board is formed using a material having excellent high frequency characteristics such as a ceramic material having a high dielectric constant. There is a need to. Thus, the material excellent in high frequency characteristics generally tends to be expensive.
  • the high-frequency module disclosed in Patent Document 1 includes a portion that does not require a material having excellent high-frequency characteristics, such as a portion that supplies a DC voltage for driving a semiconductor component or a portion that processes a low-frequency signal. It is necessary to form the same using the same material, and there is a problem that the entire high-frequency module becomes expensive.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a high-frequency module that can reduce a manufacturing cost by separating a high-frequency signal substrate from another signal substrate. It is to provide a communication device.
  • a high-frequency module according to the present invention is connected to a substrate-side DC voltage terminal that outputs a DC voltage, a substrate-side baseband signal terminal that inputs or outputs a baseband signal, and an external circuit.
  • the semiconductor component has a back surface side on the package substrate.
  • the antenna is mounted face-up on the package substrate in an opposing state, and the element-side DC voltage terminal and the element-side baseband signal terminal are electrically connected to the substrate-side DC voltage terminal and the substrate-side baseband signal terminal, respectively.
  • the substrate is flip-chip mounted on the surface side of the semiconductor component, and the antenna side high frequency signal terminal is electrically connected to the element side high frequency signal terminal provided on the surface side of the semiconductor component.
  • the antenna substrate is provided separately from the package substrate having the substrate-side DC voltage terminal, the substrate-side baseband signal terminal, and the external connection terminal, only the antenna substrate through which the high-frequency signal propagates has excellent high-frequency characteristics. It may be formed by using a new material. For this reason, a package board
  • substrate can be formed using an inexpensive resin material etc., and manufacturing cost can be reduced.
  • the semiconductor component is mounted face-up on the package substrate and the antenna substrate is flip-chip mounted on the surface side of the semiconductor component, an electrical connection is made between the antenna-side high-frequency signal terminal and the element-side high-frequency signal terminal using a bump. Can be connected. For this reason, for example, compared with the case where the semiconductor component and the antenna substrate are electrically connected using wire bonding, the line length of the connection portion can be shortened. The length of the transmission line for high-frequency signals can be made as short as possible, and transmission loss of high-frequency signals and mixing of external noise can be suppressed.
  • the element-side DC voltage terminal and element-side baseband signal terminal of the semiconductor component and the substrate-side DC voltage terminal and substrate-side baseband signal terminal of the package board are electrically connected using wire bonding. It is configured to do.
  • the element-side DC voltage terminal and the element-side baseband signal terminal of the semiconductor component and the substrate-side DC voltage terminal and the substrate-side baseband signal terminal of the package board are electrically connected using wire bonding. . Therefore, even when the functional circuit unit, the element side DC voltage terminal, and the element side baseband signal terminal are arranged on the surface side of the semiconductor component, the element side DC voltage terminal and the element side baseband signal terminal are connected to the package substrate. While being able to connect easily to a board
  • the semiconductor component is provided with a via extending from the front surface side where the functional circuit portion is provided toward the rear surface side, and the element-side DC voltage terminal and the element-side baseband signal terminal of the semiconductor component are Located on the back side of the semiconductor component and electrically connected to the functional circuit section through the via, and the element side DC voltage terminal and the element side baseband signal terminal of the semiconductor component, and the substrate side DC voltage of the package substrate
  • the terminal and the substrate-side baseband signal terminal are configured to be electrically connected using bumps.
  • the element-side DC voltage terminal and element-side baseband signal terminal of the semiconductor component and the substrate-side DC voltage terminal and substrate-side baseband signal terminal of the package board are electrically connected using bumps.
  • the element-side DC voltage terminal and the element-side baseband signal terminal do not need to be arranged at a position different from the semiconductor component in the package substrate as in the case of connection using wire bonding, and the semiconductor in the package substrate. It can arrange
  • the antenna substrate is provided with a passive circuit unit that is electrically connected between the antenna element and the antenna-side high-frequency signal terminal and processes a high-frequency signal.
  • the antenna substrate is provided with a passive circuit portion that is electrically connected between the antenna element and the antenna-side high-frequency signal terminal and processes a high-frequency signal.
  • a passive circuit portion that is electrically connected between the antenna element and the antenna-side high-frequency signal terminal and processes a high-frequency signal.
  • a filter or the like is provided as the passive circuit portion.
  • high frequency signals can be processed inside the antenna substrate.
  • the antenna element is configured to transmit or receive a microwave band or a millimeter wave band high-frequency signal.
  • the antenna element is configured to transmit or receive a microwave band or a millimeter band high frequency signal, so that a broadband high frequency signal is used as compared with a case where a lower frequency signal is used. Communication speed can be improved.
  • the surface side of the package substrate is sealed with a resin material in a state of covering the semiconductor component.
  • the surface side of the package substrate is sealed with a resin material while covering the semiconductor component.
  • device side baseband signal terminal of a semiconductor component can be sealed.
  • these connection portions can be sealed together. For this reason, it is possible to easily seal these connection portions in the manufacturing process.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the high-frequency module as seen from the direction of arrows III-III in FIG.
  • FIG. 2nd Embodiment It is a top view which shows the high frequency module in FIG.
  • FIG. 2nd Embodiment It is a top view which shows the high frequency module in FIG.
  • FIG. 2nd Embodiment It is a top view which shows the high frequency module in FIG.
  • FIG. 2nd Embodiment It is a top view which shows the high frequency module in FIG.
  • FIG. is sectional drawing which looked at the high frequency module from the arrow VII-VII direction in FIG.
  • FIG. It is a block diagram which shows the high frequency module in FIG.
  • a high-frequency module 1 includes a package substrate 2, a semiconductor component 6, an antenna 14, and the like which will be described later. .
  • the package substrate 2 is formed using, for example, a multilayer substrate in which a plurality of insulating layers are stacked, is formed in a substantially square shape using a dielectric material such as a resin material, and has a front surface 2A and a back surface 2B. .
  • a mounting electrode 2C is provided on the surface 2A of the package substrate 2 as a mounting region for mounting the semiconductor component 6 on the center side of the package substrate 2, and the mounting electrode 2C is surrounded by the mounting electrode 2C.
  • a plurality of substrate-side DC voltage terminals 3 and substrate-side baseband signal terminals 4 are provided.
  • the substrate side DC voltage terminal 3 outputs, for example, a drive voltage Vcc as a DC voltage for driving the semiconductor component 6.
  • the substrate-side baseband signal terminal 4 inputs or outputs baseband signals TS and RS composed of low frequency signals.
  • the baseband signals TS and RS may be signals having a frequency lower than that of high frequency signals RFt and RFr described later, and may be, for example, primary modulated IF signals (intermediate frequency signals).
  • the package substrate 2 is provided with a plurality of external connection terminals 5 located on the back surface 2B side. These external connection terminals 5 are electrically connected to the mounting electrode 2C, the substrate-side DC voltage terminal 3, and the substrate-side baseband signal terminal 4 through wiring patterns 2D and vias 2E provided inside the package substrate 2, respectively. It is connected. At this time, the wiring pattern 2D is formed by, for example, an electrode pattern disposed between insulating layers, and the via 2E is formed by providing a conductive metal film or the like in a small-diameter hole extending in the thickness direction.
  • the external connection terminal 5 is for electrically connecting an external circuit to the circuit in the package substrate 2 and the semiconductor component 6.
  • the semiconductor component 6 has a body portion 7 made of, for example, an insulating resin material and the like, and a functional circuit portion 8 that performs various functional processes, and is formed in, for example, a substantially rectangular shape, and has a front surface 6A and a back surface 6B.
  • the functional circuit portion 8 of the semiconductor component 6 is configured by an IC chip or the like formed using a semiconductor material such as silicon, for example, and is disposed on the surface 6A side of the main body portion 7.
  • the semiconductor component 6 is face-up mounted on the front surface 2A side of the package substrate 2 with the back surface 6B side bonded to the mounting electrode 2C of the package substrate 2 and the functional circuit portion 8 disposed on the opposite side of the package substrate 2. Has been.
  • the functional circuit unit 8 includes a modulation circuit 8A that modulates the baseband signal TS and converts it into a high-frequency signal RFt, and a demodulation circuit 8B that demodulates the high-frequency signal RFr and converts it into the baseband signal RS. Is formed.
  • the function circuit unit 8 is formed with a transmission / reception change-over switch 8C that selectively connects one of the modulation circuit 8A and the demodulation circuit 8B to an antenna 14 described later.
  • the transmission / reception change-over switch 8C selectively switches between the transmission state and the reception state of the high-frequency module 1.
  • a plurality of element-side DC voltage terminals 9 and element-side baseband signal terminals 10 that are located on the outer edge side and electrically connected to the functional circuit section 8 are provided on the surface 6A side of the main body section 7. Yes.
  • the element-side DC voltage terminal 9 is supplied with a DC voltage (drive voltage Vcc or the like) for driving the functional circuit unit 8 of the semiconductor component 6 through the package substrate 2.
  • the element-side baseband signal terminal 10 receives the baseband signal TS from the package substrate 2 in the transmission state, and outputs the baseband signal RS toward the package substrate 2 in the reception state.
  • the element-side DC voltage terminal 9 and the element-side baseband signal terminal 10 of the semiconductor component 6 are electrically connected to the substrate-side DC voltage terminal 3 and the substrate-side baseband signal terminal 4 of the package substrate 2 using wire bonding 11. Connected.
  • an element side high frequency signal terminal 12 and a ground terminal 13 are provided so as to be located closer to the center side (inner side) than the element side DC voltage terminal 9 and the element side baseband signal terminal 10. ing.
  • the element-side high-frequency signal terminal 12 is disposed at a position facing an antenna 14 described later, and inputs or outputs high-frequency signals RFt and RFr with the antenna 14.
  • the ground terminal 13 is connected to an external ground via the semiconductor component 6 or the like.
  • the antenna 14 includes an antenna substrate 15 and an antenna element 16 provided on the antenna substrate 15 and made of, for example, an electrode pattern.
  • the antenna 14 forms, for example, a patch antenna, and transmits or receives high-frequency signals RFt and RFr such as microwaves and millimeter waves from the antenna element 16 serving as a radiation conductor element.
  • the antenna substrate 15 is formed in a substantially square shape using a dielectric material such as a ceramic material that can obtain a desired dielectric constant.
  • An antenna element 16 is provided on the surface 15 ⁇ / b> A side of the antenna substrate 15.
  • the antenna-side high-frequency signal terminal 17 is provided on the back surface 15B side of the antenna substrate 15, and a ground electrode 18 is provided in a state insulated from the antenna-side high-frequency signal terminal 17 at a position different from the antenna-side high-frequency signal terminal 17. It has been.
  • the antenna-side high-frequency signal terminal 17 is connected to the antenna element 16 through a via 19 formed in the antenna substrate 15 through the thickness direction, and inputs or outputs high-frequency signals RFt and RFr.
  • the antenna substrate 15 is flip-chip mounted on the surface 6A of the semiconductor component 6 with the antenna-side high-frequency signal terminal 17 and the element-side high-frequency signal terminal 12 facing each other. At this time, the antenna-side high-frequency signal terminal 17 and the element-side high-frequency signal terminal 12 are electrically connected using the bump 20, and the ground electrode 18 and the ground terminal 13 are also electrically connected using the bump 20. . These bumps 20 are attached in advance to the antenna-side high-frequency signal terminal 17 and the ground electrode 18 using, for example, a conductive metal material such as solder, and the element-side high-frequency signal terminals 12 and It is joined to the ground terminal 13.
  • the high-frequency module 1 has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
  • the baseband signal TS is supplied to the semiconductor component 6 via the external connection terminal 5.
  • the modulation circuit 8A of the semiconductor component 6 modulates the baseband signal TS to convert it to the high frequency signal RFt, and supplies the high frequency signal RFt to the antenna 14 via the transmission / reception changeover switch 8C to be directed to the external space. Radiate.
  • the high frequency signal RFr received from the antenna 14 is input to the demodulation circuit 8B of the semiconductor component 6 via the transmission / reception changeover switch 8C.
  • the demodulation circuit 8B demodulates the high frequency signal RFr and converts it to the baseband signal RS, and outputs it to an external circuit (not shown) via the external connection terminal 5.
  • the antenna substrate 15 is provided separately from the package substrate 2 having the substrate-side DC voltage terminal 3, the substrate-side baseband signal terminal 4, and the external connection terminal 5.
  • the high-frequency signals RFt and RFr propagate only through the antenna substrate 15 and the semiconductor component 6 and do not propagate through the package substrate 2.
  • only the antenna substrate 15 on which the high-frequency signals RFt and RFr are propagated may be formed using a material having excellent high-frequency characteristics, and the package substrate 2 can be formed using an inexpensive resin material. The manufacturing cost of the module 1 can be reduced.
  • the semiconductor component 6 is mounted face-up on the package substrate 2 and the antenna substrate 15 is flip-chip mounted on the surface 6A side of the semiconductor component 6, for example, wire bonding between the semiconductor component 6 and the antenna substrate 15 is performed.
  • the line length of a connection part can be shortened.
  • the length of the transmission line of the high-frequency signals RFt and RFr can be made as short as possible between the semiconductor component 6 and the antenna substrate 15, and transmission loss of the high-frequency signals RFt and RFr and mixing of external noise are suppressed. be able to.
  • the package substrate 2 is made smaller in area than the case where the antenna substrate 15 and the semiconductor component 6 are separately mounted on the package substrate 2.
  • the whole high frequency module 1 can be reduced in size.
  • the element-side DC voltage terminal 9 and the element-side baseband signal terminal 10 of the semiconductor component 6 and the substrate-side DC voltage terminal 3 and the substrate-side baseband signal terminal 4 of the package substrate 2 are electrically connected using wire bonding 11. Connected to. Therefore, even when the functional circuit unit 8, the element side DC voltage terminal 9, and the element side baseband signal terminal 10 are arranged on the surface 6A side of the semiconductor component 6, these element side DC voltage terminal 9 and element side baseband are arranged.
  • the signal terminal 10 can be easily connected to the substrate-side DC voltage terminal 3 and the substrate-side baseband signal terminal 4 of the package substrate 2, and the connection state of each terminal 3, 4, 9, 10 can be easily visually confirmed. be able to.
  • the antenna element 16 is configured to transmit or receive the high frequency signals RFt and RFr in the microwave band or the millimeter wave band, the broadband high frequency signal RFt, RFt, compared to the case where a signal having a frequency lower than these is used.
  • RFr can be used, and the communication speed can be improved.
  • FIGS. 5 to 7 show a second embodiment of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that the element side DC voltage terminal and element side baseband signal terminal of the semiconductor component, and the substrate of the package substrate
  • the side DC voltage terminal and the substrate side baseband signal terminal are configured to be electrically connected using bumps.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the high frequency module 21 includes a package substrate 22, a semiconductor component 26, and an antenna 14 in substantially the same manner as the high frequency module 1 according to the first embodiment.
  • the package substrate 22 is formed in a substantially quadrangular shape using a multilayer substrate or the like in substantially the same manner as the package substrate 2 according to the first embodiment, and has a front surface 22A and a back surface 22B.
  • a mounting electrode 22C is provided on the surface 22A of the package substrate 22 so as to be positioned at the center thereof, and a plurality of substrate side DC voltage terminals 23 and a substrate are surrounded by the mounting electrode 22C around the mounting electrode 22C.
  • a side baseband signal terminal 24 is provided. At this time, the substrate-side DC voltage terminal 23 and the substrate-side baseband signal terminal 24 are arranged at positions facing the semiconductor component 26 and are configured to be covered by the semiconductor component 26 when the semiconductor component 26 is mounted. .
  • the package substrate 22 is provided with a plurality of external connection terminals 25 located on the back surface 22B side. These external connection terminals 25 are electrically connected to the mounting electrode 22C, the substrate-side DC voltage terminal 23, and the substrate-side baseband signal terminal 24 through wiring patterns 22D and vias 22E provided inside the package substrate 22. Yes.
  • the semiconductor component 26 is configured in substantially the same manner as the semiconductor component 6 according to the first embodiment, includes a main body portion 27 and a functional circuit portion 28, and has a front surface 26A and a back surface 26B.
  • a plurality of element-side DC voltage terminals 29 and element-side baseband signal terminals 30 are provided on the outer surface side on the back surface 26 ⁇ / b> B side of the main body 27.
  • a through via 31 penetrating in the thickness direction is formed in the main body portion 27 as a via.
  • the element-side DC voltage terminal 29 and the element-side baseband signal terminal 30 are electrically connected to the functional circuit section 28 provided on the surface 26 ⁇ / b> A side of the main body section 27 through the through via 31.
  • the element side DC voltage terminal 29 and the element side baseband signal terminal 30 of the semiconductor component 26 are disposed at positions facing the substrate side DC voltage terminal 23 and the substrate side baseband signal terminal 24 of the package substrate 22.
  • the element-side DC voltage terminal 29 and the element-side baseband signal terminal 30 of the semiconductor component 26 are bumps made of conductive metal with respect to the substrate-side DC voltage terminal 23 and the substrate-side baseband signal terminal 24 of the package substrate 22. 32 is electrically connected.
  • a bonding electrode 33 is provided on the back surface 26B side of the semiconductor component 26 so as to be located on the center side and opposed to the mounting electrode 22C of the package substrate 22.
  • the bonding electrode 33 and the mounting electrode 22 ⁇ / b> C are bonded using bumps 34.
  • the semiconductor component 26 is flip-chip mounted on the surface 22A of the package substrate 22.
  • an element-side high-frequency signal terminal 35 and a ground terminal 36 are provided on the surface 26A side of the main body 27 at a position facing the antenna 14.
  • the antenna substrate 15 is flip-chip mounted on the surface 26A side of the main body 27.
  • the antenna-side high-frequency signal terminal 17 and the element-side high-frequency signal terminal 35 are electrically connected using the bump 37, and the ground electrode 18 and the ground terminal 36 are also electrically connected using the bump 37. .
  • the high-frequency module 21 can obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment.
  • the element-side DC voltage terminal 29 and the element-side baseband signal terminal 30 of the semiconductor component 26 and the substrate-side DC voltage terminal 23 and the substrate-side baseband signal terminal 24 of the package substrate 22 are bumps 32.
  • the element-side DC voltage terminal 29 and the element-side baseband signal terminal 30 do not have to be arranged at a position different from the semiconductor component 26 in the package substrate 22 as in the case of connection using wire bonding.
  • the substrate 22 can be disposed at a position facing the semiconductor component 26. As a result, the package substrate 22 and the entire high-frequency module 21 can be reduced in size.
  • FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that the antenna substrate is electrically connected between the antenna element and the antenna-side high-frequency signal terminal.
  • the filter is provided.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the high-frequency module 41 includes a package substrate 2, a semiconductor component 6, and an antenna 42, almost the same as the high-frequency module 1 according to the first embodiment.
  • the antenna 42 includes an antenna substrate 43 and an antenna element 44 made of, for example, an electrode pattern or the like provided on the antenna substrate 43 in substantially the same manner as the antenna 14 according to the first embodiment.
  • An antenna element 44 is provided on the surface 43 ⁇ / b> A side of the antenna substrate 43.
  • an antenna-side high-frequency signal terminal 45 and a ground electrode 46 are provided on the back surface 43B side of the antenna substrate 43.
  • the antenna substrate 43 is formed of a multilayer substrate in which insulating layers made of a dielectric material are stacked.
  • a filter 47 as a passive circuit unit is provided inside the antenna substrate 43.
  • the filter 47 is formed of, for example, an electrode pattern formed by forming a conductive metal thin film, and constitutes a band-pass filter that allows high-frequency signals RFt and RFr to pass therethrough and blocks other signals according to the shape.
  • the filter 47 is connected to the antenna element 44 and the antenna-side high-frequency signal terminal 45 through the via 48.
  • the filter 47 may be a diplexer in which the frequency band passing for transmission and reception is changed.
  • the antenna substrate 43 is provided with two or more antenna-side high-frequency signal terminals 45 connected to a single antenna element 44, and a plurality of filters corresponding to these antenna-side high-frequency signal terminals 45. 47 may be provided.
  • the antenna substrate 43 is flip-chip mounted on the surface 6A of the semiconductor component 6 with the antenna-side high-frequency signal terminal 45 and the element-side high-frequency signal terminal 12 facing each other. At this time, the antenna-side high-frequency signal terminal 45 and the element-side high-frequency signal terminal 12 are electrically connected using the bump 20, and the ground electrode 46 and the ground terminal 13 are also electrically connected using the bump 20. .
  • the high-frequency module 41 according to the present embodiment configured as described above can obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment.
  • the antenna substrate 43 is provided with the filter 47, the high-frequency signals RFt and RFr can be processed on the antenna substrate 43 side. For this reason, an unnecessary band signal can be removed without increasing the material cost.
  • the filter 47 is provided inside the antenna substrate 43.
  • the filter 47 may be provided on the front surface 43A side or the back surface 43B side of the antenna substrate 43, for example.
  • the case of applying to the first embodiment has been described as an example.
  • the third embodiment may be applied to the second embodiment.
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • the feature of the present embodiment is that the surface side of the package substrate is sealed with a resin material in a state where the semiconductor component is covered.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the high-frequency module 51 includes a package substrate 2, a semiconductor component 6, and an antenna 14 in substantially the same manner as the high-frequency module 1 according to the first embodiment.
  • a sealing member 52 made of an insulating resin material is provided on the surface 2A of the package substrate 2 so as to cover the semiconductor component 6. At this time, the sealing member 52 connects the substrate side DC voltage terminal 3 and the substrate side baseband signal terminal 4 of the package substrate 2 to the element side DC voltage terminal 9 and the element side baseband signal terminal 10 of the semiconductor component 6. The portion including the wire bonding 11 is sealed.
  • the sealing member 52 includes a bump 20 at a connection portion between the element-side high-frequency signal terminal 12 and the ground terminal 13 of the semiconductor component 6 and the antenna-side high-frequency signal terminal 17 and the ground electrode 18 of the antenna substrate 15. It is sealed.
  • the high-frequency module 51 can obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment.
  • the front surface 2A side of the package substrate 2 is sealed with the sealing member 52 made of a resin material in a state where the semiconductor component 6 is covered.
  • the sealing member 52 using the sealing member 52, the substrate side DC voltage terminal 3 and the substrate side baseband signal terminal 4 of the package substrate 2, the element side DC voltage terminal 9 and the element side baseband signal terminal 10 of the semiconductor component 6, and Can be sealed.
  • the connection portion between the element side high frequency signal terminal 12 of the semiconductor component 6 and the antenna side high frequency signal terminal 17 of the antenna substrate 15 can be sealed together. For this reason, in a manufacturing process, these several connection parts can be easily sealed collectively, and a manufacturing process can be simplified compared with the case where it seals separately.
  • the sealing member 52 is provided on the surface 2A of the planar package substrate 2.
  • the present invention is not limited to this, and a frame body 62 that covers the outer edge side of the package substrate 2 is provided on the surface 2A of the package substrate 2 as in the high-frequency module 61 according to the modification shown in FIG.
  • the sealing member 63 may be provided so as to cover the semiconductor component 6 disposed in the 62.
  • the cavity can be formed by the frame body 62, the semiconductor component 6 and the antenna 14 disposed in the cavity are sealed by applying a sealing member 63 made of a resin material in the cavity. And the sealing process is facilitated.
  • the fourth embodiment the case of applying to the first embodiment has been described as an example. However, the fourth embodiment may be applied to the second and third embodiments.
  • FIG. 12 shows a fifth embodiment according to the present invention, and the feature of this embodiment is that a communication device is configured using a high-frequency module.
  • the communication device 71 includes a terminal device 72 that inputs or outputs voice, data, and the like, a signal processing circuit 73 that is connected to the terminal device 72 and processes baseband signals TS and RS, and a third embodiment, for example.
  • the high-frequency module 41 is provided.
  • the signal processing circuit 73 is provided, for example, on a mother board (not shown), and a connection terminal provided on the mother board is connected to the external connection terminal 5 of the high frequency module 41. Thereby, the signal processing circuit 73 is electrically connected to the semiconductor component 6 of the high frequency module 41.
  • the signal processing circuit 73 At the time of transmission, the signal processing circuit 73 generates a baseband signal TS based on the information input from the terminal device 72, and outputs the baseband signal TS to the modulation circuit 8A.
  • the modulation circuit 8A converts the baseband signal TS into a high frequency signal RFt, and transmits the high frequency signal RFt from the antenna 42 through the transmission / reception changeover switch 8C and the like.
  • the high-frequency signal RFr received from the antenna 42 is input to the demodulation circuit 8B of the semiconductor component 6 via the transmission / reception changeover switch 8C.
  • the demodulation circuit 8B demodulates the high-frequency signal RFr and converts it to the baseband signal RS and outputs it to the external signal processing circuit 73 via the external connection terminal 5.
  • the signal processing circuit 73 generates information such as sound and image from the baseband signal RS and outputs the information to the terminal device 72.
  • the communication device 71 is configured using the high frequency module 41, the manufacturing cost of the entire communication device 71 can be suppressed. Further, since the small high-frequency module 41 can be used, it can be easily mounted on a small device such as a mobile phone.
  • the high-frequency module 41 according to the third embodiment is used.
  • the high-frequency modules 1, 21, 51, 61 according to the first, second, and fourth embodiments are used. It is good also as a structure to use.
  • the package substrates 2 and 22 are configured to use a multilayer substrate having a plurality of insulating layers, but may be configured to use a single-layer dielectric substrate.
  • the functional circuit units 8 and 28 of the semiconductor components 6 and 26 are provided with both the modulation circuit 8A and the demodulation circuit 8B, but may be provided with only one of them.
  • the antenna substrates 15 and 43 are provided with the single antenna elements 16 and 44.
  • the antenna substrates 15 and 43 are used for transmission and reception, respectively. It is good also as a structure to use.
  • the semiconductor parts 6 and 26 are configured to have the single antennas 14 and 42 attached thereto.
  • two antennas are attached to the semiconductor parts and these antennas are used for transmission and reception, respectively.
  • a plurality of antennas may be attached to a semiconductor component, and each antenna element may use an independent channel or the same channel.

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Abstract

　パッケージ基板２上には半導体部品６をフェイスアップ実装する。半導体部品６の表面６Ａには、アンテナ基板１５をフリップ実装する。このとき、半導体部品６の表面６Ａには素子側高周波信号端子１２を設けると共に、アンテナ基板１５の裏面１５Ｂにはアンテナ側高周波信号端子１７を設け、素子側高周波信号端子１２およびアンテナ側高周波信号端子１７はバンプ２０を用いて電気的に接続する。これにより、高周波信号ＲＦt，ＲＦr用のアンテナ基板１５とベースバンド信号ＴＳ，ＲＳ用のパッケージ基板２とを分離することができる。

Description

高周波モジュールおよび通信装置
　本発明は、アンテナを用いて高周波信号の送信または受信を行う高周波モジュールおよび該高周波モジュールを用いた通信装置に関する。
　一般に、高周波モジュールとして、多層基板からなる回路基板に通信用の半導体チップを搭載するためのチップ搭載部を形成すると共に、外部接続端子を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、特許文献１には、回路基板の内層側に高周波信号をフィルタ処理するフィルタ回路層を設けると共に、回路基板の表面側に高周波信号の送信または受信を行うアンテナを設ける構成が開示されている。
特開２００２－１００６９８号公報
　ところで、上述した特許文献１に記載の高周波モジュールでは、回路基板にフィルタおよびアンテナを形成するから、例えば誘電率の高いセラミックス材料等のように、高周波特性に優れた材料を用いて回路基板を形成する必要がある。このように高周波特性に優れた材料は、一般的に高価になる傾向がある。これに対し、特許文献１による高周波モジュールでは、例えば半導体部品の駆動用の直流電圧を供給する部位や低周波信号を処理する部分のように、高周波特性に優れた材料が不要な部分も含めて同じ材料を用いて形成する必要があり、高周波モジュール全体が高価になるという問題がある。
　本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高周波信号用の基板と他の信号用の基板とを分離して製造コストを低減することができる高周波モジュールおよび通信装置を提供することにある。
　（１）．上述した課題を解決するために、本発明による高周波モジュールは、直流電圧を出力する基板側直流電圧端子と、ベースバンド信号を入力または出力する基板側ベースバンド信号端子と、外部の回路に接続するための外部接続端子とを有し、誘電体材料を用いて形成されたパッケージ基板と、ベースバンド信号を変調して高周波信号に変換する機能と高周波信号を復調してベースバンド信号に変換する機能とのうち少なくともいずれか一方の機能をもった機能回路部を有し、駆動用の直流電圧が入力される素子側直流電圧端子と、ベースバンド信号を入力または出力する素子側ベースバンド信号端子と、前記機能回路部と同じ表面側に位置して高周波信号を入力または出力する素子側高周波信号端子とを有する半導体部品と、表面側にアンテナ素子が設けられ、裏面側に高周波信号を入力または出力するアンテナ側高周波信号端子を有し、誘電体材料を用いて形成されたアンテナ基板とを備え、前記半導体部品は、前記パッケージ基板に裏面側が対向した状態で前記パッケージ基板にフェースアップ実装されると共に、素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子が基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子にそれぞれ電気的に接続され、前記アンテナ基板は、前記半導体部品の表面側にフリップチップ実装されると共に、アンテナ側高周波信号端子が前記半導体部品の表面側に設けられた素子側高周波信号端子に電気的に接続される構成としている。
　本発明によれば、基板側直流電圧端子、基板側ベースバンド信号端子、外部接続端子を有するパッケージ基板とは別個に、アンテナ基板を設けたから、高周波信号が伝搬するアンテナ基板だけを高周波特性の優れた材料を用いて形成すればよい。このため、パッケージ基板を安価な樹脂材料等を用いて形成することができ、製造コストを低減することができる。
　また、半導体部品はパッケージ基板にフェースアップ実装されると共に、アンテナ基板は半導体部品の表面側にフリップチップ実装したから、アンテナ側高周波信号端子と素子側高周波信号端子との間をバンプを用いて電気的に接続することができる。このため、例えば半導体部品とアンテナ基板との間をワイヤボンディングを用いて電気的に接続した場合に比べて、接続部分の線路長を短縮することができるから、半導体部品とアンテナ基板との間で高周波信号の伝送線路の長さ寸法をできるだけ短くすることができ、高周波信号の伝送損失や外部ノイズの混入を抑制することができる。
　（２）．本発明では、前記半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子と、前記パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子とは、ワイヤボンディングを用いて電気的に接続する構成としている。
　本発明によれば、半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子と、パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子とはワイヤボンディングを用いて電気的に接続した。このため、機能回路部や素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子が半導体部品の表面側に配置されるときでも、これらの素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子をパッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子に容易に接続することができると共に、各端子の接続状態を容易に目視確認することができる。
　（３）．本発明では、前記半導体部品には、前記機能回路部が設けられた表面側から裏面側に向けて延びるビアを設け、前記半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子は、前記半導体部品の裏面側に位置して、該ビアを通じて前記機能回路部に電気的に接続され、前記半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子と、前記パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子とは、バンプを用いて電気的に接続する構成としている。
　本発明によれば、半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子と、パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子とはバンプを用いて電気的に接続した。このため、素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子は、ワイヤボンディングを用いて接続する場合のように、パッケージ基板のうち半導体部品と異なる位置に配置する必要がなく、パッケージ基板のうち半導体部品と対向した位置に配置することができる。この結果、パッケージ基板および高周波モジュール全体を小型化することができる。
　（４）．本発明では、前記アンテナ基板には、前記アンテナ素子とアンテナ側高周波信号端子との間に電気的に接続され高周波信号を処理する受動回路部を設ける構成としている。
　本発明によれば、アンテナ基板には、アンテナ素子とアンテナ側高周波信号端子との間に電気的に接続され高周波信号を処理する受動回路部を設けたから、例えば受動回路部としてフィルタ等を設けることができ、アンテナ基板の内部で高周波信号の処理を行うことができる。
　（５）．本発明では、前記アンテナ素子は、マイクロ波帯またはミリ波帯の高周波信号を送信または受信する構成としている。
　本発明によれば、アンテナ素子はマイクロ波帯またはミリ波帯の高周波信号を送信または受信する構成としたから、これらよりも低周波の信号を用いた場合に比べて、広帯域の高周波信号を用いることができ、通信速度を向上することができる。
　（６）．本発明では、前記パッケージ基板の表面側は、前記半導体部品を覆った状態で樹脂材料を用いて封止する構成としている。
　本発明によれば、パッケージ基板の表面側は半導体部品を覆った状態で樹脂材料を用いて封止する構成とした。このため、パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子と、半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子との接続部分を封止することができる。これに加え、半導体部品の表面側では、素子側高周波信号端子とアンテナ側高周波信号端子とが接続されているから、これらの接続部分も一緒に封止することができる。このため、製造工程において、これら複数箇所の接続部分を容易に封止することができる。
　（７）．本発明による高周波モジュールを用いて通信装置を構成してもよい。この場合、通信装置全体の製造コストを抑制することができる。
第１の実施の形態による高周波モジュールを示す斜視図である。 図１中の高周波モジュールを示す平面図である。 高周波モジュールを図２中の矢示III－III方向からみた断面図である。 図１中の高周波モジュールを示すブロック図である。 第２の実施の形態による高周波モジュールを示す斜視図である。 図５中の高周波モジュールを示す平面図である。 高周波モジュールを図６中の矢示VII－VII方向からみた断面図である。 第３の実施の形態による高周波モジュールを図３と同じ位置からみた断面図である。 図８中の高周波モジュールを示すブロック図である。 第４の実施の形態による高周波モジュールを図３と同じ位置からみた断面図である。 変形例による高周波モジュールを図３と同じ位置からみた断面図である。 第５の実施の形態による通信装置を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態による高周波モジュールおよび該高周波モジュールを用いた通信装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。
　まず、図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示し、図において、本実施の形態による高周波モジュール１は、後述のパッケージ基板２、半導体部品６、アンテナ１４等を備えている。
　パッケージ基板２は、例えば複数の絶縁層を積み重ねた多層基板を用いて形成され、樹脂材料等の誘電体材料を用いて略四角形状に形成されると共に、表面２Ａおよび裏面２Ｂを有している。パッケージ基板２の表面２Ａには、その中央側に位置して半導体部品６を搭載するための実装領域として実装電極２Ｃが設けられ、該実装電極２Ｃの周囲には該実装電極２Ｃを取囲んで複数個の基板側直流電圧端子３および基板側ベースバンド信号端子４が設けられている。この基板側直流電圧端子３は、半導体部品６を駆動するための直流電圧として例えば駆動電圧Ｖcc等を出力する。一方、基板側ベースバンド信号端子４は、低周波信号からなるベースバンド信号ＴＳ，ＲＳを入力または出力する。
　なお、ベースバンド信号ＴＳ，ＲＳは、後述の高周波信号ＲＦt，ＲＦrよりも低周波な信号であればよく、例えば一次変調されたＩＦ信号（中間周波信号）でもよい。
　また、パッケージ基板２には、裏面２Ｂ側に位置して複数個の外部接続端子５が設けられている。これらの外部接続端子５は、パッケージ基板２の内部に設けられた配線パターン２Ｄやビア２Ｅを通じて、実装電極２Ｃ、基板側直流電圧端子３および基板側ベースバンド信号端子４に対してそれぞれ電気的に接続されている。このとき、配線パターン２Ｄは、例えば絶縁層間に配置された電極パターンによって形成され、ビア２Ｅは、厚さ方向に延びる小径孔内に導電性金属膜等を設けることによって形成されている。そして、外部接続端子５は、パッケージ基板２内の回路や半導体部品６に対して外部の回路を電気的に接続するものである。
　半導体部品６は、例えば絶縁性の樹脂材料等からなる本体部７に各種の機能処理を行う機能回路部８が取り付けられると共に、例えば略四角形状に形成され、表面６Ａおよび裏面６Ｂを有している。この半導体部品６の機能回路部８は、例えばシリコン等の半導体材料を用いて形成されたＩＣチップ等によって構成され、本体部７の表面６Ａ側に配置されている。そして、半導体部品６は、その裏面６Ｂ側がパッケージ基板２の実装電極２Ｃに接合され、機能回路部８がパッケージ基板２と反対側に配置された状態でパッケージ基板２の表面２Ａ側にフェースアップ実装されている。
　また、機能回路部８には、ベースバンド信号ＴＳを変調して高周波信号ＲＦtに変換する変調回路８Ａが形成されると共に、高周波信号ＲＦrを復調してベースバンド信号ＲＳに変換する復調回路８Ｂが形成されている。また、機能回路部８には、後述するアンテナ１４に対して、変調回路８Ａと復調回路８Ｂとのうちいずれか一方を選択的に接続する送受切換スイッチ８Ｃが形成されている。この送受切換スイッチ８Ｃは、高周波モジュール１の送信状態および受信状態を選択的に切り換える。
　さらに、本体部７の表面６Ａ側には、外縁側に位置して機能回路部８に電気的に接続された複数個の素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０が設けられている。この素子側直流電圧端子９には、パッケージ基板２を通じて半導体部品６の機能回路部８を駆動するための直流電圧（駆動電圧Ｖcc等）が供給される。一方、素子側ベースバンド信号端子１０は、送信状態ではパッケージ基板２からベースバンド信号ＴＳが入力され、受信状態ではパッケージ基板２に向けてベースバンド信号ＲＳを出力する。そして、半導体部品６の素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０は、パッケージ基板２の基板側直流電圧端子３および基板側ベースバンド信号端子４に対してワイヤボンディング１１を用いて電気的に接続されている。
　また、本体部７の表面６Ａ側には、素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０よりも中央側（内側）に位置して素子側高周波信号端子１２およびグランド端子１３が設けられている。この素子側高周波信号端子１２は、後述のアンテナ１４と対向した位置に配置され、アンテナ１４との間で高周波信号ＲＦt，ＲＦrを入力または出力する。一方、グランド端子１３は、半導体部品６等を介して外部のグランドに接続されている。
　アンテナ１４は、アンテナ基板１５と、該アンテナ基板１５に設けられた例えば電極パターン等からなるアンテナ素子１６とによって構成されている。このアンテナ１４は、例えばパッチアンテナを構成し、放射導体素子となるアンテナ素子１６からマイクロ波、ミリ波等の高周波信号ＲＦt，ＲＦrを送信または受信する。
　また、アンテナ基板１５は、例えば所望な誘電率が得られるセラミックス材料等の誘電体材料を用いて略四角形状に形成されている。このアンテナ基板１５の表面１５Ａ側にはアンテナ素子１６が設けられている。一方、アンテナ基板１５の裏面１５Ｂ側には、アンテナ側高周波信号端子１７が設けられると共に、該アンテナ側高周波信号端子１７と異なる位置にアンテナ側高周波信号端子１７と絶縁した状態でグランド電極１８が設けられている。このアンテナ側高周波信号端子１７は、厚さ方向に貫通してアンテナ基板１５に形成されたビア１９を介してアンテナ素子１６に接続され、高周波信号ＲＦt，ＲＦrを入力または出力する。
　そして、アンテナ基板１５は、アンテナ側高周波信号端子１７と素子側高周波信号端子１２とが互いに対向した状態で半導体部品６の表面６Ａ上にフリップチップ実装されている。このとき、アンテナ側高周波信号端子１７および素子側高周波信号端子１２はバンプ２０を用いて電気的に接続されると共に、グランド電極１８およびグランド端子１３もバンプ２０を用いて電気的に接続されている。これらのバンプ２０は、例えば半田等の導電性の金属材料を用いてアンテナ側高周波信号端子１７およびグランド電極１８に予め取り付けられると共に、リフロー炉による加熱工程によって相手方となる素子側高周波信号端子１２およびグランド端子１３に接合されるものである。
　本実施の形態による高周波モジュール１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
　まず、高周波モジュール１を用いて送信するときには、外部接続端子５を介して半導体部品６に向けてベースバンド信号ＴＳを供給する。これにより、半導体部品６の変調回路８Ａは、ベースバンド信号ＴＳを変調して高周波信号ＲＦtに変換すると共に、該高周波信号ＲＦtを送受切換スイッチ８Ｃを介してアンテナ１４に供給し、外部空間に向けて放射する。
　一方、高周波モジュール１を用いて受信するときには、アンテナ１４から受信した高周波信号ＲＦrは、送受切換スイッチ８Ｃを介して半導体部品６の復調回路８Ｂに入力する。これにより、復調回路８Ｂは高周波信号ＲＦrを復調してベースバンド信号ＲＳに変換すると共に、外部接続端子５を介して外部の回路（図示せず）に向けて出力する。
　然るに、本実施の形態によれば、基板側直流電圧端子３、基板側ベースバンド信号端子４、外部接続端子５を有するパッケージ基板２とは別個に、アンテナ基板１５を設けた。このとき、高周波信号ＲＦt，ＲＦrはアンテナ基板１５および半導体部品６だけを伝搬し、パッケージ基板２を伝搬することがない。このため、高周波信号ＲＦt，ＲＦrが伝搬するアンテナ基板１５だけを高周波特性の優れた材料を用いて形成すればよく、パッケージ基板２は安価な樹脂材料等を用いて形成することができるから、高周波モジュール１の製造コストを低減することができる。
　また、半導体部品６はパッケージ基板２にフェースアップ実装されると共に、アンテナ基板１５は半導体部品６の表面６Ａ側にフリップチップ実装したから、例えば半導体部品６とアンテナ基板１５との間をワイヤボンディングを用いて電気的に接続した場合に比べて、接続部分の線路長を短縮することができる。このため、半導体部品６とアンテナ基板１５との間で高周波信号ＲＦt，ＲＦrの伝送線路の長さ寸法をできるだけ短くすることができ、高周波信号ＲＦt，ＲＦrの伝送損失や外部ノイズの混入を抑制することができる。
　また、アンテナ基板１５は半導体部品６の表面６Ａ側にフリップチップ実装したから、パッケージ基板２にアンテナ基板１５と半導体部品６とを別個に実装した場合に比べて、パッケージ基板２を小面積にして、高周波モジュール１全体を小型化することができる。
　一方、半導体部品６の素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０と、パッケージ基板２の基板側直流電圧端子３および基板側ベースバンド信号端子４とはワイヤボンディング１１を用いて電気的に接続した。このため、機能回路部８や素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０が半導体部品６の表面６Ａ側に配置されるときでも、これらの素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０をパッケージ基板２の基板側直流電圧端子３および基板側ベースバンド信号端子４に容易に接続することができると共に、各端子３，４，９，１０の接続状態を容易に目視確認することができる。
　さらに、アンテナ素子１６はマイクロ波帯またはミリ波帯の高周波信号ＲＦt，ＲＦrを送信または受信する構成としたから、これらよりも低周波の信号を用いた場合に比べて、広帯域の高周波信号ＲＦt，ＲＦrを用いることができ、通信速度を向上することができる。
　次に、図５ないし図７は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子と、パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子とはバンプを用いて電気的に接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
　高周波モジュール２１は、第１の実施の形態による高周波モジュール１とほぼ同様に、パッケージ基板２２、半導体部品２６およびアンテナ１４を備えている。
　パッケージ基板２２は、第１の実施の形態によるパッケージ基板２とほぼ同様に、多層基板等を用いて略四角形状に形成され、表面２２Ａおよび裏面２２Ｂを有している。パッケージ基板２２の表面２２Ａには、その中央側に位置して実装電極２２Ｃが設けられ、該実装電極２２Ｃの周囲には該実装電極２２Ｃを取囲んで複数個の基板側直流電圧端子２３および基板側ベースバンド信号端子２４が設けられている。このとき、基板側直流電圧端子２３および基板側ベースバンド信号端子２４は、半導体部品２６と対向した位置に配置され、半導体部品２６を実装したときに、半導体部品２６によって覆われる構成となっている。
　また、パッケージ基板２２には、裏面２２Ｂ側に位置して複数個の外部接続端子２５が設けられている。これらの外部接続端子２５は、パッケージ基板２２の内部に設けられた配線パターン２２Ｄやビア２２Ｅを通じて、実装電極２２Ｃ、基板側直流電圧端子２３および基板側ベースバンド信号端子２４に電気的に接続されている。
　半導体部品２６は、第１の実施の形態による半導体部品６とほぼ同様に構成され、本体部２７および機能回路部２８を備えると共に、表面２６Ａおよび裏面２６Ｂを有している。ここで、本体部２７の裏面２６Ｂ側には、外縁側に位置して複数個の素子側直流電圧端子２９および素子側ベースバンド信号端子３０が設けられている。本体部２７には、ビアとして厚さ方向に貫通した貫通ビア３１が形成されている。素子側直流電圧端子２９および素子側ベースバンド信号端子３０は、該貫通ビア３１を介して本体部２７の表面２６Ａ側に設けられた機能回路部２８に電気的に接続されている。
　また、半導体部品２６の素子側直流電圧端子２９および素子側ベースバンド信号端子３０は、パッケージ基板２２の基板側直流電圧端子２３および基板側ベースバンド信号端子２４と対向した位置に配置されている。そして、半導体部品２６の素子側直流電圧端子２９および素子側ベースバンド信号端子３０は、パッケージ基板２２の基板側直流電圧端子２３および基板側ベースバンド信号端子２４に対して、導電性金属からなるバンプ３２を用いて電気的に接続されている。
　また、半導体部品２６の裏面２６Ｂ側には、その中央側に位置してパッケージ基板２２の実装電極２２Ｃと対向した接合電極３３が設けられている。この接合電極３３と実装電極２２Ｃは、バンプ３４を用いて接合されている。これにより、半導体部品２６は、パッケージ基板２２の表面２２Ａ上にフリップチップ実装されている。
　一方、本体部２７の表面２６Ａ側には、アンテナ１４と対向した位置に素子側高周波信号端子３５およびグランド端子３６が設けられている。そして、本体部２７の表面２６Ａ側には、アンテナ基板１５がフリップチップ実装されている。このとき、アンテナ側高周波信号端子１７および素子側高周波信号端子３５はバンプ３７を用いて電気的に接続されると共に、グランド電極１８およびグランド端子３６もバンプ３７を用いて電気的に接続されている。
　かくして、このように構成される本実施の形態による高周波モジュール２１でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、半導体部品２６の素子側直流電圧端子２９および素子側ベースバンド信号端子３０と、パッケージ基板２２の基板側直流電圧端子２３および基板側ベースバンド信号端子２４とはバンプ３２を用いて電気的に接続した。このため、素子側直流電圧端子２９および素子側ベースバンド信号端子３０は、ワイヤボンディングを用いて接続する場合のように、パッケージ基板２２のうち半導体部品２６と異なる位置に配置する必要がなく、パッケージ基板２２のうち半導体部品２６と対向した位置に配置することができる。この結果、パッケージ基板２２および高周波モジュール２１全体を小型化することができる。
　次に、図８および図９は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、アンテナ基板には、アンテナ素子とアンテナ側高周波信号端子との間に電気的に接続されたフィルタを設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
　高周波モジュール４１は、第１の実施の形態による高周波モジュール１とほぼ同様に、パッケージ基板２、半導体部品６およびアンテナ４２を備えている。
　アンテナ４２は、第１の実施の形態によるアンテナ１４とほぼ同様に、アンテナ基板４３と、該アンテナ基板４３に設けられた例えば電極パターン等からなるアンテナ素子４４とを備えている。このアンテナ基板４３の表面４３Ａ側にはアンテナ素子４４が設けられている。一方、アンテナ基板４３の裏面４３Ｂ側には、アンテナ側高周波信号端子４５およびグランド電極４６が設けられている。
　但し、アンテナ基板４３は、誘電体材料からなる絶縁層を積み重ねた多層基板によって形成されている。このアンテナ基板４３の内部には、受動回路部としてのフィルタ４７が設けられている。このフィルタ４７は、例えば導電性の金属薄膜を成形した電極パターン等によって形成され、その形状に応じて高周波信号ＲＦt，ＲＦrを通過させ、他の信号を遮断する帯域通過フィルタを構成している。フィルタ４７は、ビア４８を介してアンテナ素子４４およびアンテナ側高周波信号端子４５に接続されている。
　なお、フィルタ４７は、送信用と受信用で通過する周波数帯域を変えたダイプレクサとしてもよい。また、アンテナ基板４３には、単一のアンテナ素子４４に対して２個以上のアンテナ側高周波信号端子４５を接続して設けると共に、これらのアンテナ側高周波信号端子４５に対応して複数個のフィルタ４７を設ける構成としてもよい。
　そして、アンテナ基板４３は、アンテナ側高周波信号端子４５と素子側高周波信号端子１２とが互いに対向した状態で半導体部品６の表面６Ａ上にフリップチップ実装されている。このとき、アンテナ側高周波信号端子４５および素子側高周波信号端子１２はバンプ２０を用いて電気的に接続されると共に、グランド電極４６およびグランド端子１３もバンプ２０を用いて電気的に接続されている。
　かくして、このように構成される本実施の形態による高周波モジュール４１でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、アンテナ基板４３にはフィルタ４７を設けたから、アンテナ基板４３側で高周波信号ＲＦt，ＲＦrの処理を行うことができる。このため、材料価格を上げることなく、不要な帯域の信号を除去することができる。
　なお、第３の実施の形態では、フィルタ４７はアンテナ基板４３の内部に設ける構成としたが、例えばアンテナ基板４３の表面４３Ａ側や裏面４３Ｂ側に設ける構成としてもよい。この場合、アンテナ基板４３には、多層基板を使用する必要はなく、第１の実施の形態によるアンテナ基板１５と同様に、単層の誘電体基板を用いる構成としてもよい。
　また、第３の実施の形態では、第１の実施の形態に適用した場合を例に挙げて説明したが、第２の実施の形態に適用してもよい。
　次に、図１０は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、パッケージ基板の表面側は半導体部品を覆った状態で樹脂材料を用いて封止する構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
　高周波モジュール５１は、第１の実施の形態による高周波モジュール１とほぼ同様に、パッケージ基板２、半導体部品６およびアンテナ１４を備えている。
　但し、パッケージ基板２の表面２Ａには、半導体部品６を覆った状態で絶縁性の樹脂材料からなる封止部材５２を設けている。このとき、封止部材５２は、パッケージ基板２の基板側直流電圧端子３および基板側ベースバンド信号端子４と、半導体部品６の素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０との接続部分をワイヤボンディング１１を含めて封止する。これに加え、封止部材５２は、半導体部品６の素子側高周波信号端子１２およびグランド端子１３と、アンテナ基板１５のアンテナ側高周波信号端子１７およびグランド電極１８との接続部分をバンプ２０を含めて封止している。
　かくして、このように構成される本実施の形態による高周波モジュール５１でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、パッケージ基板２の表面２Ａ側は半導体部品６を覆った状態で樹脂材料からなる封止部材５２を用いて封止する構成とした。このため、封止部材５２を用いて、パッケージ基板２の基板側直流電圧端子３および基板側ベースバンド信号端子４と、半導体部品６の素子側直流電圧端子９および素子側ベースバンド信号端子１０との接続部分を封止することができる。これに加え、封止部材５２を用いて、半導体部品６の素子側高周波信号端子１２とアンテナ基板１５のアンテナ側高周波信号端子１７との接続部分も一緒に封止することができる。このため、製造工程において、これら複数箇所の接続部分を一括して容易に封止することができ、別個に封止した場合に比べて製造工程を簡略化することができる。
　なお、第４の実施の形態では、平面状をなすパッケージ基板２の表面２Ａに封止部材５２を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示す変形例による高周波モジュール６１のように、パッケージ基板２の表面２Ａにはパッケージ基板２の外縁側を覆う枠体６２を設け、該枠体６２内に配置された半導体部品６を覆って封止部材６３を設ける構成としてもよい。この場合、枠体６２によってキャビティを形成することができるから、該キャビティ内に樹脂材料からなる封止部材６３を塗布することによって、キャビティ内に配置された半導体部品６、アンテナ１４を封止することができ、封止工程が容易になる。
　また、第４の実施の形態では、第１の実施の形態に適用した場合を例に挙げて説明したが、第２，第３の実施の形態に適用してもよい。
　次に、図１２は本発明による第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、高周波モジュールを用いて通信装置を構成したことにある。
　通信装置７１は、音声、データ等の入力または出力を行う端末機器７２と、該端末機器７２に接続されベースバンド信号ＴＳ，ＲＳの処理を行う信号処理回路７３と、例えば第３の実施の形態による高周波モジュール４１とを備えている。また、信号処理回路７３は、例えばマザーボード（図示せず）に設けられ、該マザーボードに設けられた接続端子と高周波モジュール４１の外部接続端子５とが接続されている。これにより、信号処理回路７３は、高周波モジュール４１の半導体部品６に電気的に接続されている。
　そして、送信時には、信号処理回路７３は、端末機器７２から入力された情報に基づいてベースバンド信号ＴＳに生成し、このベースバンド信号ＴＳを変調回路８Ａに出力する。このとき、変調回路８Ａは、ベースバンド信号ＴＳを高周波信号ＲＦtに変換し、該高周波信号ＲＦtを送受切換スイッチ８Ｃ等を通じてアンテナ４２から送信する。
　一方、受信時には、アンテナ４２から受信した高周波信号ＲＦrは、送受切換スイッチ８Ｃを介して半導体部品６の復調回路８Ｂに入力する。これにより、復調回路８Ｂは高周波信号ＲＦrを復調してベースバンド信号ＲＳに変換すると共に、外部接続端子５を介して外部の信号処理回路７３に向けて出力する。これにより、信号処理回路７３は、ベースバンド信号ＲＳから音声、画像等の情報を生成し、端末機器７２に出力する。
　かくして、本実施の形態によれば、高周波モジュール４１を用いて通信装置７１を構成したから、通信装置７１全体の製造コストを抑制することができる。また、小型の高周波モジュール４１を用いることができるから、携帯電話等の小型の機器にも容易に搭載することができる。
　なお、第５の実施の形態では、第３の実施の形態による高周波モジュール４１を用いる構成としたが、第１，第２，第４の実施の形態による高周波モジュール１，２１，５１，６１を用いる構成としてもよい。
　また、前記各実施の形態では、パッケージ基板２，２２には複数の絶縁層を備えた多層基板を用いる構成としたが、単層の誘電体基板を用いる構成としてもよい。
　また、前記各実施の形態では、半導体部品６，２６の機能回路部８，２８は、変調回路８Ａ、復調回路８Ｂの両方を備える構成としたが、いずれか一方のみを備える構成としてもよい。
　また、前記各実施の形態では、アンテナ基板１５，４３には単一のアンテナ素子１６，４４を設ける構成としたが、例えばアンテナ基板に２個のアンテナ素子を設け、それぞれ送信用と受信用に使用する構成としてもよい。また、半導体部品６，２６には、単一のアンテナ１４，４２を取り付ける構成としたが、例えば半導体部品に２個のアンテナを取り付け、これらのアンテナを送信用と受信用にそれぞれ使用する構成としてもよい。さらに、例えば半導体部品に複数のアンテナを取り付けると共に、それぞれのアンテナ素子が独立したチャネル、または同一チャネルを使用する構成としてもよい。
　１，２１，４１，５１，６１　高周波モジュール
　２，２２　パッケージ基板
　２Ａ，６Ａ，１５Ａ，２２Ａ，２６Ａ，４３Ａ　表面
　２Ｂ，６Ｂ，１５Ｂ，２２Ｂ，２６Ｂ，４３Ｂ　裏面
　３，２３　基板側直流電圧端子
　４，２４　基板側ベースバンド信号端子
　６，２６　半導体部品
　８，２８　機能回路部
　９，２９　素子側直流電圧端子
　１０，３０　素子側ベースバンド信号端子
　１１　ワイヤボンディング
　１４，４２　アンテナ
　１５，４３　アンテナ基板
　１６，４４　アンテナ素子
　１７，４５　アンテナ側高周波信号端子
　３１　貫通ビア（ビア）
　３２　バンプ
　５２，６３　封止部材
　７１　通信装置

Claims (7)

  1. 　直流電圧を出力する基板側直流電圧端子と、ベースバンド信号を入力または出力する基板側ベースバンド信号端子と、外部の回路に接続するための外部接続端子とを有し、誘電体材料を用いて形成されたパッケージ基板と、
    　ベースバンド信号を変調して高周波信号に変換する機能と高周波信号を復調してベースバンド信号に変換する機能とのうち少なくともいずれか一方の機能をもった機能回路部を有し、駆動用の直流電圧が入力される素子側直流電圧端子と、ベースバンド信号を入力または出力する素子側ベースバンド信号端子と、前記機能回路部と同じ表面側に位置して高周波信号を入力または出力する素子側高周波信号端子とを有する半導体部品と、
    　表面側にアンテナ素子が設けられ、裏面側に高周波信号を入力または出力するアンテナ側高周波信号端子を有し、誘電体材料を用いて形成されたアンテナ基板とを備え、
    　前記半導体部品は、前記パッケージ基板に裏面側が対向した状態で前記パッケージ基板にフェースアップ実装されると共に、素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子が基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子にそれぞれ電気的に接続され、
    　前記アンテナ基板は、前記半導体部品の表面側にフリップチップ実装されると共に、アンテナ側高周波信号端子が前記半導体部品の表面側に設けられた素子側高周波信号端子に電気的に接続される構成としてなる高周波モジュール。
  2. 　前記半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子と、前記パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子とは、ワイヤボンディングを用いて電気的に接続する構成としてなる請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 　前記半導体部品には、前記機能回路部が設けられた表面側から裏面側に向けて延びるビアを設け、
    　前記半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子は、前記半導体部品の裏面側に位置して、該ビアを通じて前記機能回路部に電気的に接続され、
    　前記半導体部品の素子側直流電圧端子および素子側ベースバンド信号端子と、前記パッケージ基板の基板側直流電圧端子および基板側ベースバンド信号端子とは、バンプを用いて電気的に接続する構成としてなる請求項１に記載の高周波モジュール。
  4. 　前記アンテナ基板には、前記アンテナ素子とアンテナ側高周波信号端子との間に電気的に接続され高周波信号を処理する受動回路部を設ける構成としてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波モジュール。
  5. 　前記アンテナ素子は、マイクロ波帯またはミリ波帯の高周波信号を送信または受信する構成としてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波モジュール。
  6. 　前記パッケージ基板の表面側は、前記半導体部品を覆った状態で樹脂材料を用いて封止する構成としてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波モジュール。
  7. 　前記請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波モジュールを用いた通信装置。
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