WO2013027409A1 - 配線基板及びこれを用いた高周波モジュール - Google Patents

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frequency module
wiring board
solder resist
high frequency
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亮佑 塩崎
藤田 卓
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パナソニック株式会社
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    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0243Printed circuits associated with mounted high frequency components

Definitions

  • the present disclosure relates to a wiring board and a high-frequency (microwave or millimeter wave) module using the wiring board, and particularly to a high-frequency module in which a high-frequency circuit chip, for example, a wireless IC is mounted on the wiring board.
  • a high-frequency circuit chip for example, a wireless IC
  • a wiring board 1 for a high-frequency antenna module has a wiring portion 3 and a back wiring portion 7 formed on the front surface and the back surface of a dielectric layer 4, and a surface mount type component, for example, a chip component 2 is mounted thereon.
  • solder resist layer 5 As a dielectric near the wiring portion 3 on the surface on which the surface-mounted chip component 2 is mounted, the solder 6 is prevented from spreading on the substrate.
  • the dielectric loss of the solder resist layer 5 causes transmission loss at high frequencies.
  • the increase in effective dielectric constant due to the solder resist layer 5 brings about shortening of the effective wavelength and increases transmission loss.
  • Patent Document 1 The technique described in Patent Document 1 is known as a mounting method related to the above module substrate.
  • the mounting method disclosed in Patent Document 1 is a module manufacturing method in which a solder resist layer is applied at the time of substrate manufacture, SMT components are solder mounted on the substrate, and then the solder resist layer is completely removed with a solvent, thereby suppressing loss of high frequency characteristics. Is disclosed.
  • Patent Document 1 has the following problems.
  • the solder resist layer has the effect of increasing the adhesion strength of the conductor pattern on the substrate serving as the wiring. Since the conductor wiring or the parasitic element wiring of the antenna maintains the adhesion strength to the substrate by the solder resist layer, the technique according to Patent Document 1 that removes all the resist easily causes peeling of the wiring. Reliability decreases.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable wiring board for a high-frequency module and a high-frequency module using the same.
  • the present disclosure is a wiring substrate for a high frequency module including a wiring portion for high frequency transmission and a solder resist layer formed on the wiring portion, wherein the solder resist layer is an input / output terminal of a chip component. In a region from a predetermined distance to a predetermined distance, an opening is formed in a part on the wiring portion.
  • the opening includes a plurality of openings formed at a predetermined interval.
  • the opening of the solder resist layer is configured by a stripe pattern having a predetermined interval.
  • the opening is a quadrangle.
  • the opening is circular or elliptical.
  • the opening includes a side surface of the wiring part.
  • the opening is formed along the wiring portion, and the wiring portion is left leaving an edge portion along a current path (current direction) of the wiring portion. Arranged above.
  • the interval between the openings is ⁇ g / 8 or less of a transmission frequency (wavelength ⁇ g) on the wiring portion.
  • the interval between the openings gradually decreases as the distance from the input / output terminal of the surface-mounted chip component mounted on the wiring portion increases.
  • the width of the opening portion gradually increases as the distance from the input / output terminal of the surface-mounted chip component mounted on the wiring portion increases.
  • the present disclosure uses the wiring board for the high-frequency module, and has a surface mount type chip component mounted on a part of the wiring part via an input / output terminal.
  • the present disclosure uses the wiring board for the high frequency module, and the wiring portion is used for microwave or millimeter wave transmission.
  • (A) is explanatory drawing (top view) which shows the principal part structure of a high frequency module using the wiring board for high frequency modules of Embodiment 1 of this indication
  • (b) is explanatory drawing cut
  • (A) is a principal part perspective view of the wiring part of the wiring board for high frequency modules of Embodiment 1 of this indication
  • (b) is AA sectional drawing of (a).
  • the top view which shows the principal part structure of a high frequency module using the wiring board for high frequency modules of Embodiment 3 of this indication (A) is a top view illustrating a configuration of a main part of the high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to Embodiment 3 of the present disclosure, and (b) is a cross-sectional view cut along the wiring direction (AA cross-sectional view).
  • (A) is a top view illustrating a configuration of a main part of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to Embodiment 4 of the present disclosure, and (b) is a cross-sectional view cut along the wiring direction (AA cross-sectional view).
  • (A) is a top view showing a main part configuration of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to Embodiment 5 of the present disclosure, and (b) is a cross-sectional view cut along the wiring direction (AA cross-sectional view) )
  • the figure which shows the principal part structure of the high frequency module using the wiring board for high frequency modules of Embodiment 6 of this indication.
  • (A) is a figure (top view) which shows the principal part structure of the high frequency module using the wiring board for high frequency modules of Embodiment 10 of this indication
  • (b) is the figure (sectional drawing) cut
  • (A) is a figure (top view) which shows the principal part structure of the high frequency module of the modification using the wiring board for high frequency modules of Embodiment 10 of this indication
  • (b) is the figure cut
  • (A) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 21, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • a top view showing a configuration of a high-frequency module according to a twelfth embodiment of the present disclosure A top view showing a configuration of a high-frequency module according to a thirteenth embodiment of the present disclosure. Top view showing the configuration of the high-frequency module according to the fourteenth embodiment of the present disclosure. A top view showing a configuration of a high-frequency module according to a fifteenth embodiment of the present disclosure.
  • (A)-(c) is a figure which shows the structure of the high frequency module of Embodiment 16 of this indication, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a), (c) Sectional drawing which shows the modification of (b) (A) And (b) is a figure which shows the structure of the high frequency module of Embodiment 17 of this indication, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a). (A) And (b) is a figure which shows the structure of the high frequency module of Embodiment 18 of this indication, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a).
  • (A) And (b) is a figure which shows the structure of the high frequency module of Embodiment 19 of this indication, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a).
  • (A) And (b) is a figure which shows the structure of the modification of the high frequency module of Embodiment 19 of this indication, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a).
  • (A) And (b) is a figure which shows the structure of the modification of the high frequency module of Embodiment 20 of this indication, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a).
  • (A) And (b) is a figure which shows the structure of the modification of the high frequency module of Embodiment 21 of this indication, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a).
  • (A)-(d) is a figure which shows the structure of the modification of the high frequency module of Embodiment 21 of this indication, (a) And (b) is a principal part top view which shows the high frequency module of this Embodiment.
  • (c) and (d) are a top view and a cross-sectional view of the high-frequency circuit chip of the present embodiment. The figure which shows the principal part top view of the high frequency module of Embodiment 22 of this indication.
  • FIG. 23 is a principal part top view and sectional drawing of the high frequency module of Embodiment 23 of this indication
  • the perspective view which shows the structure of the high frequency module of a comparative example (A) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 37, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 1 The figure which shows the principal part top view of the high frequency module of a comparative example (A) And (b) is a figure which shows the principal part top view of the high frequency module of a comparative example (A) is explanatory drawing (top view) which shows the principal part structure of a high frequency module using the wiring board for high frequency modules of a prior art example, (b) is explanatory drawing (sectional drawing) cut
  • the wiring board (high-frequency module board) for the high-frequency module in the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
  • FIG. 1A is an explanatory diagram (top view) illustrating a configuration of a main part of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to Embodiment 1 of the present disclosure, and FIG. 1B is cut according to the wiring direction.
  • FIG. 2A is a perspective view of the main part of the wiring portion
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A
  • FIG. 3 is an overall schematic diagram of the high-frequency module.
  • FIG. 4 is a top view showing the pattern of the solder resist layer in the vicinity of the surface-mounted chip component (SMT component) 2.
  • FIG. 5 is a top view showing a pattern of a solder resist layer in the vicinity of the high-frequency IC chip 9, which is an SMT component having a three-terminal structure.
  • the high-frequency module wiring board 1 of the present embodiment includes a high-frequency transmission wiring portion 3 and a solder resist layer 5 formed on the wiring portion 3.
  • the opening 8 of the solder resist layer 5 is constituted by a plurality of stripe patterns.
  • the solder resist layer 5 covers the wiring part 3 at a predetermined interval.
  • the solder resist layer 5 is an area from the input / output terminals 2a and 2b of the surface mount type chip component (SMT component) 2 to a predetermined distance L1, as shown in the overall view in FIG. 3 and the enlarged view of the main part in FIG. Then, an opening 8 is provided in a part on the wiring part 3.
  • SMT component surface mount type chip component
  • the solder resist layer 5 has a wiring portion 3 so as to have an opening 8 in a part on the wiring portion 3 in a region from the input / output terminals 9a, 9b, 9c of the high frequency IC chip 9 to a predetermined distance L1. Covering.
  • the entire back surface of the wiring board 1 is covered with a back surface wiring portion 7 using metal, and a microstrip line is formed with respect to the wiring portion 3 on the front surface.
  • the wiring board is formed with a front wiring portion 3 and a back wiring portion 7 using copper Cu on a dielectric layer 4 made of a high melting point glass epoxy multilayer material, and, for example, PSR4000-AuS703 on the upper surface.
  • a solder resist layer 5 using a photosensitive liquid solder resist manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. is formed as described above.
  • the solder resist layer 5 has, for example, a relative dielectric constant of 3.8 at 1 GHz and a relative dielectric loss tangent tan ⁇ of 0.026. Further, for example, the thickness of the base plate is 40 ⁇ m, the thickness of the solder resist layer 5 in the wiring portion is 15 ⁇ m, and the thickness of the wiring portion 3 on the front surface and the back wiring portion 7 is 16 ⁇ m. Further, for example, the wiring width of the surface wiring portion 3 is set to 65 ⁇ m, and the characteristic impedance of the line is set to 50 ⁇ .
  • the width in the wiring direction of the portion to which the solder resist layer 5 is applied is 100 ⁇ m
  • the width in the wiring direction of the portion to which the solder resist is not applied is 100 ⁇ m
  • the above values are representative values.
  • the opening 8 of the solder resist layer is configured by a stripe pattern orthogonal to the direction of the wiring portion 3.
  • the solder resist layer 5 covers the wiring portion 3 on the surface at a predetermined interval (100 ⁇ m width every 100 ⁇ m).
  • the opening 8 is a quadrangle.
  • the wiring portion 3 on the surface of the wiring board 1 and each terminal of the high-frequency IC chip 9 having a two-terminal element, for example, the SMT component 2 constituting the resistor and the three-terminal element are respectively connected by the solder 6. Connected.
  • solder resist layer 5 By not applying the solder resist layer 5 to the portion where the solder 6 is attached for mounting, it is possible to mount an SMT component while suppressing the spread of the solder 6, and soldering with other components or each wiring in the wiring section 3 Avoid connection by 6.
  • solder resist layer 5 in order to suppress the influence of dielectric loss or shortening of the effective wavelength and suppress the increase of transmission loss, a part of the solder resist layer 5 is perpendicular to the extending direction of the wiring portion. It is removed in a stripe shape having a direction, and an opening is selectively provided in the wiring part 3, while a part of the wiring part 3 is covered with a solder resist layer 5. Therefore, the solder resist layer 5 also serves to maintain the connection strength between the wiring portion 3 on the wiring substrate 1 and the dielectric layer 4.
  • the wiring board according to the present disclosure is configured by providing a portion where the solder resist layer 5 is not applied in addition to the SMT component mounting portion, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b).
  • the solder resist is placed on the wiring substrate 1 on which the wiring portion 3 is formed, and the portions to be coated and the portions not to be coated are alternately disposed along the wiring, Transmission loss due to dielectric loss can be reduced.
  • an increase in effective dielectric constant is suppressed, and an increase in transmission loss can be reduced by suppressing the shortening of the effective wavelength.
  • the portions that are not applied to both solder resist layers 5 of both sides of the two wires connected to the two-terminal SMT component and the three wires connected to the three-terminal SMT component are installed.
  • a portion that is not applied to the solder resist layer 5 may be provided for at least one of the wires of the wiring portion 3.
  • the wiring substrate of this embodiment without removing the solder resist layer 5 entirely, by removing part of the wiring on the wiring, it is possible to suppress the influence of dielectric loss and effective wavelength reduction, An increase in transmission loss can be suppressed, wiring strength can be increased, and a highly reliable wiring board for a high-frequency module can be provided.
  • FIG. 7 shows the measurement results of the reflection characteristics when the interval between the openings 8 is changed.
  • the vertical axis represents reflection characteristics, and the horizontal axis represents frequency (GHz).
  • Line a is a measurement value (w / oSR) covered entirely with a solder resist layer
  • line b is a measurement value with an interval between openings of the solder resist layer being 100 ⁇ m
  • line c is an interval between openings of the solder resist layer being 200 ⁇ m.
  • the line d is the measurement value with the gap between the openings of the solder resist layer being 300 ⁇ m
  • the line e is the measurement value with the gap between the openings of the solder resist layer being 400 ⁇ m
  • the line f is the opening of the solder resist layer.
  • the line g the measured value with the spacing of the openings of the solder resist layer set to 600 ⁇ m.
  • FIG. 7 shows that the reflection characteristics are deteriorated when the distance between the openings of the solder resist layer is 400 ⁇ m or more than 300 ⁇ m or less.
  • the reflection characteristic is ⁇ 30 [dB] or less.
  • the vertical axis represents the reflection characteristics
  • the horizontal axis represents the installation width of the solder resist (SR), that is, the distance between the openings.
  • the reflection characteristics are deteriorated when the installation width of the solder resist, that is, the interval between the openings is 400 ⁇ m or more than 300 ⁇ m or less.
  • 300 ⁇ m is ⁇ g / 8 ( ⁇ g: wavelength of transmission frequency).
  • the interval between the openings is not more than ⁇ g / 8 of the transmission frequency on the wiring part.
  • the pitch of the openings that is, the sum of the opening width and the pattern width of the solder resist layer is smaller than half the wavelength at the transmission frequency. This is because the reflection of the signal to the input side increases when there is a repeated impedance change due to an interval of half the wavelength.
  • the impedance change point becomes a reflection surface of the high frequency signal, a part of the signal is reflected to the original path, and the remaining signal is transmitted.
  • the signal reflected by the (n + 1) th reflecting surface passes through the half-wavelength path and returns to the nth reflecting surface.
  • the reflected signal undergoes a phase change of one-half wavelength and returns to the input side without being reflected again on the nth reflection surface, so that the reflection characteristics are deteriorated.
  • the sum of the opening width and the pattern width of the solder resist layer is smaller than half the wavelength ⁇ g at the transmission frequency.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a main configuration of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to the second embodiment of the present disclosure, and the solder resist layer 5 in the vicinity of the surface-mounted chip component (SMT component) 2. It is a top view which shows the pattern.
  • the solder resist layer of the second embodiment has a pattern of the solder resist layer 5 on the wiring portion 3 having a circular opening 8c with a predetermined interval.
  • the other parts, for example, the configuration of the wiring part are the same as those in the above embodiment, and the description is omitted here.
  • interval between the openings 8c is desirably about ⁇ g / 8 or less, as in the first embodiment.
  • the opening portion is not limited to the stripe shape, the square shape, and the circular shape, but may be realized by, for example, a polygonal shape or an elliptical opening portion 8d as shown in FIG.
  • the wiring board of the present embodiment by removing part of the wiring portion on the wiring without removing all of the solder resist layer 5, the influence of dielectric loss, It is possible to provide a highly reliable wiring board for a high-frequency module by suppressing the shortening of the effective wavelength, suppressing an increase in transmission loss, increasing the strength of the wiring.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are diagrams illustrating a main configuration of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11A is a top view showing the main configuration of the high-frequency module using the wiring board for the high-frequency module according to Embodiment 3 of the present disclosure
  • FIG. 11B is a cross-sectional view cut along the wiring direction (A -A sectional view).
  • the solder resist layer in the wiring substrate for the high frequency module according to the third embodiment forms the openings 8 in a stripe shape as in the first embodiment, but leaves the solder resist layer 5 on the wiring portion 3 to leave the wiring portion 3.
  • the side surface solder resist layer 5 is removed. For this reason, the side surface of the wiring part 3 becomes the side surface opening 8s.
  • the interval between the openings 8 is preferably about ⁇ g / 8 or less, as in the first embodiment.
  • the portion to which the solder resist is not applied is not limited to the stripe shape, the square shape, and the circular shape, and may be realized by, for example, a polygonal shape or an elliptical opening portion 8d shown in FIG.
  • the wiring board of the present embodiment by removing part of the wiring portion on the wiring without removing all of the solder resist layer 5, the influence of dielectric loss, It is possible to provide a highly reliable wiring board for a high-frequency module by suppressing the shortening of the effective wavelength, suppressing an increase in transmission loss, increasing the strength of the wiring.
  • FIG. 12A and FIG. 12B are diagrams illustrating the main configuration of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • 12A is a top view showing the configuration of the main part of the high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to Embodiment 4 of the present disclosure
  • FIG. 12B is a cross-sectional view cut along the wiring direction (A -A sectional view).
  • the solder resist layer in the wiring substrate for the high frequency module according to the fourth embodiment is basically formed with the openings 8 in a stripe shape as in the third embodiment, but the solder resist layer 5 on the wiring portion 3 is left. Then, the solder resist layer 5 on the side surface of the wiring part 3 is removed. For this reason, the side surface of the wiring part 3 becomes the opening part 8p.
  • solder resist layer 5 is also removed at the side edge portion of the wiring portion 3 to form the opening 8.
  • the portion where the solder resist layer is not applied is not limited to a stripe shape, a quadrangle, or a circle, and is realized by, for example, a polygonal shape or an elliptical opening 8d shown in FIG. Also good.
  • the solder resist layer 5 is not completely removed, but is removed on a part of the wiring of the wiring portion, thereby affecting the influence of dielectric loss. Therefore, it is possible to provide a highly reliable wiring board for a high-frequency module by suppressing the shortening of the effective wavelength, suppressing an increase in transmission loss, increasing the strength of the wiring.
  • FIG. 13A and FIG. 13B are diagrams illustrating the main configuration of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13A is a top view showing the main configuration of the high-frequency module using the wiring board for the high-frequency module according to the fifth embodiment of the present disclosure
  • FIG. 13B is a cross-sectional view cut along the wiring direction (A -A sectional view).
  • the portion where the solder resist layer 5 is not applied is arranged on the wiring portion 3 of the wiring substrate 1 and realized.
  • openings are formed in the solder resist layer 5 on the wiring portion 3 at a predetermined interval.
  • the periphery of the side edge portion of the wiring portion 3 is slightly larger than the wiring width. In the wide region, the solder resist layer 5 was removed to form an opening 8p.
  • the portion where the solder resist layer is not applied is not limited to a stripe shape, a square shape, or a circle shape, and may be realized by, for example, a polygon or an ellipse.
  • the wiring substrate of the present embodiment by removing a part of the wiring portion 3 on the wiring without removing all of the solder resist layer 5, the influence of dielectric loss In addition, it is possible to suppress the shortening of the effective wavelength, suppress the increase in transmission loss, increase the strength of the wiring, improve the surface protection, and provide a highly reliable wiring board for a high-frequency module.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a main configuration of a high-frequency module using the high-frequency module wiring board according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 after a portion where the solder resist layer is applied and a portion where the solder resist layer is not applied are continuously arranged on the wiring portion 3 on the wiring substrate, FIG. As shown in the right part, the portion R where the solder resist layer is not applied may be continuously arranged.
  • a plurality of openings can be formed by setting the distance between the openings to ⁇ g / 24, and further described in the above embodiment. It is possible to satisfy the condition of the interval ⁇ g / 8 or less of the openings.
  • the wiring part is the same as that of the above embodiment, and the description is omitted here.
  • the degree of freedom is increased in the solder resist layer pattern design, and the design is facilitated.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to the seventh embodiment of the present disclosure.
  • the openings 8 may be formed intermittently by covering the wiring portion 3p on the wiring substrate not connected to the other electrode or other wiring with the solder resist layer 5.
  • the configurations of the wiring portion and other portions are the same as those in the above embodiment, and the description thereof is omitted here.
  • the present disclosure can be applied to wiring that is not directly connected to the SMT component, or wiring that is not connected to the electrode of the component or other wiring.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a main configuration of a high-frequency module using the high-frequency module wiring board according to the eighth embodiment of the present disclosure.
  • the arrangement interval of the openings 8 is separated from the input / output terminals 2 b of the surface mount type chip component 2 mounted on the wiring unit 3. Accordingly, the size is gradually reduced.
  • the width of the solder resist layer 5 is gradually formed wider as the distance from the input / output terminal 2b of the surface-mounted chip component 2 mounted on the wiring portion 3 increases.
  • the wiring part is the same as that of the above embodiment, and the description is omitted here.
  • This configuration has an effect of preventing the deterioration of the reflection characteristics due to a sudden change in the dielectric constant by reducing the ratio of the dielectric on the line in a stepwise manner.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a main configuration of a high-frequency module using the high-frequency module wiring board according to the ninth embodiment of the present disclosure.
  • the distance between the openings 8 increases as the distance from the input / output terminal 2b of the surface-mounted chip component 2 mounted on the wiring section 3 increases. It is formed gradually larger.
  • the other parts, for example, the configuration of the wiring part are the same as those in the above embodiment, and the description is omitted here.
  • This configuration has an effect of preventing the deterioration of the reflection characteristics due to a sudden change in the dielectric constant by reducing the ratio of the dielectric on the line in a stepwise manner.
  • FIG. 19A is an explanatory diagram (top view) illustrating a main part configuration of a high-frequency module using the wiring board for a high-frequency module according to the tenth embodiment of the present disclosure, and FIG. 19B is cut according to the wiring direction. It is explanatory drawing (AA sectional view taken on the line).
  • the high-frequency module shown in FIG. 19A is an antenna element instead of the surface-mount type SMT component 2 provided on the wiring board 1 for the high-frequency module of the first embodiment shown in FIG. 10 is provided.
  • the wiring part 3 and the solder resist layer 5 on the wiring board are the same as those in the first embodiment.
  • the distance between the end of the antenna element 10 and the solder resist layer 5 closest to the end is preferably ⁇ / 8 or more.
  • FIG. 20A is an explanatory diagram (top view) showing a main part configuration of a high-frequency module of a modification using the wiring board for a high-frequency module according to the tenth embodiment of the present disclosure, and FIG. It is explanatory drawing (AA sectional view taken on the line) cut
  • a solder resist layer 5 may be applied on the antenna element 10.
  • a high-frequency circuit chip for example, a wireless IC
  • a wiring board constituting a module substrate or a high-frequency circuit chip is first mounted on a BGA (ball grid array) package.
  • BGA ball grid array
  • Sealing resin is injected between the wiring board and the high frequency circuit chip or the BGA package in order to increase the mounting strength of the high frequency circuit chip or the BGA package on the wiring board and to improve the dustproof and moistureproof characteristics of the high frequency circuit chip.
  • the sealing resin is a dielectric
  • the impedance changes, causing signal loss or impedance mismatch.
  • it is the same even if there is an adhesive for mounting components or a dielectric component other than the sealing resin.
  • impedance is a physical quantity indicating a ratio of voltage and current when high-frequency power propagates through a transmission line.
  • matching means matching with the condition that the maximum power of a certain signal source can be extracted. Conversely, a state in which the impedance between a certain signal source and the signal input destination does not match is called “mismatch”.
  • ZX is the impedance ( ⁇ ) of the object to be measured
  • Z0 is the characteristic impedance ( ⁇ ) of the measurement circuit, and is generally 50 ⁇ .
  • the land (wiring electrode) for component mounting is designed by adjusting the impedance matching with high accuracy, just like the wiring, but since the solder resist is formed by mask printing, it is difficult to control the position and thickness. .
  • the sealing resin covers the wiring of the wiring board, the effective dielectric constant changes in this portion. For this reason, the impedance changes, and loss due to impedance mismatch and generation of a standing wave occur.
  • the sealing resin used for mounting the high frequency circuit chip has low accuracy in mounting height and application amount of the high frequency circuit chip, it is difficult to achieve a constant impedance at that portion.
  • solder resist solder resist
  • the solder resist is formed at the time of board manufacture, and after mounting components in the soldering process, the solder resist is removed using water or an organic solvent to prevent characteristic changes.
  • sealing resin is injected between the substrate and the high-frequency circuit chip or BGA package in order to increase the mounting strength of the high-frequency circuit chip or BGA package on the module substrate and to improve the dustproof and moisture-proof characteristics of the high-frequency circuit chip. Has been.
  • the sealing resin is a dielectric
  • the effective dielectric constant changes in this portion. For this reason, transmission loss increases due to impedance mismatching, and a standing wave becomes apparent.
  • Reference Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-269384
  • MMIC monolithic microwave integrated circuit
  • the solder resist is removed after mounting, but it is difficult to obtain sufficient bonding strength between the wiring and the wiring board because there is no coating with the solder resist.
  • the wiring in the vicinity of the high-frequency circuit chip may be covered with a sealing resin, and there is a portion where the impedance changes sharply on the wiring, resulting in discontinuity.
  • the present disclosure has been made in view of the above situation, and even if the IC circuit surface of the high-frequency circuit chip is entirely covered with the sealing resin, the loss due to the impedance change of the wiring on the wiring board or the generation of the standing wave is suppressed.
  • An object is to provide a high-frequency module that can be used.
  • FIG. 21 is an explanatory view (perspective view) showing the configuration of the high-frequency module 101 of the first embodiment
  • FIGS. 22A and 22B are cross-sectional views of FIG.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line AA when the high-frequency module is cut so as to include the wiring portion 107 depending on the wiring direction
  • FIG. 22B is a cross-sectional view taken along line BB.
  • the high frequency module 101 is configured by mounting a high frequency circuit (microwave or millimeter wave IC) chip 102 on a wiring substrate 103 as a module substrate.
  • a high frequency circuit microwave or millimeter wave IC
  • FIG. 22 (a) and FIG. 22 (b) show examples of flip chip mounting in which the circuit forming surface of the high-frequency circuit chip 102 faces the wiring substrate 103 and is mounted with its upper and lower surfaces reversed.
  • the impedance adjustment circuit 106 is disposed outside the mounting portion of the high-frequency circuit chip 102, that is, the input / output terminal 104.
  • FIGS. 37, 38 (a), and 38 (b) are comparative views.
  • FIG. 37 is an explanatory diagram (perspective view) showing the configuration of a high-frequency module that does not form the impedance adjustment circuit 106, and FIG. FIG.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view taken along line AA of the high-frequency module cut along the wiring direction so as to include the wiring portion 107
  • FIG. 38B is a cross-sectional view taken along line BB cut along the direction perpendicular to the wiring.
  • the high-frequency module 101 of the present embodiment includes a high-frequency circuit chip 102 and a wiring substrate 103 including a wiring portion 107 that flip-chip-connects bumps as input / output terminals 104 of the high-frequency circuit chip 102.
  • a sealing resin 105 is filled between the high-frequency circuit chip 102.
  • the wiring portion 107 of the wiring substrate 103 has an impedance adjustment circuit 106 within a predetermined range outside the input / output terminal 104.
  • the circuit surface of the high-frequency circuit chip 102 faces the wiring substrate 103, and the electrodes on the chip wiring 109 on the high-frequency circuit chip 102 are connected to the wiring portions 107 on the wiring substrate 103 and metal protrusions (incoming bumps).
  • the output terminal 104) is connected.
  • a thermosetting resin for example, epoxy resin
  • a sealing resin 105 between the high-frequency circuit chip 102 and the wiring substrate 103, the mounting strength of the high-frequency circuit chip 102 on the wiring substrate 103 is increased,
  • the circuit surface of the high-frequency circuit chip 102 is covered with a resin to obtain a waterproof / moisture-proof and dust-proof effect.
  • the impedance adjustment circuit 106 is provided so as to cover the wiring part 107 at a predetermined distance from the input / output terminal 104.
  • the width W 0.3 mm
  • the length L 0.5 mm
  • the dielectric constant of the dielectric layer is, for example, 3.4.
  • the predetermined distance from the input / output terminal 104 is an area within ⁇ g / 4.
  • the wiring substrate 103 forms a ground coplanar structure with the wiring portion 107 formed on the surface of a dielectric substrate 110 (for example, a resin substrate or a ceramic substrate) and the entire back surface as the ground layer 108.
  • the signal wavelength on the wiring board 103 is assumed when the signal frequency for transmitting the wiring on the module board, that is, the wiring board 103 is f and the effective dielectric constant of the wiring board 103 is ⁇ r.
  • ⁇ g 1 / (f ⁇ ⁇ r) can be used.
  • the impedance adjustment circuit 106 is installed closer to the position of about ⁇ g / 4 than the input / output terminal 104 on the high-frequency circuit chip 102, that is, the bump (electrode).
  • the dimensions for arranging the plurality of dielectric patterns are, for example, the width and interval of the dielectric material are ⁇ g / 16.
  • “with dielectric pattern” and “without” become one set. This is ⁇ g / 16 so that “with dielectric pattern” and “without” are repeated twice (multiple times).
  • the sealing resin exists on the chip wiring 109 (high frequency wiring) connected to the electrode of the high frequency circuit chip 102, the impedance is deviated from the design value and mismatching occurs. May occur.
  • impedance adjustment circuit 106 on the wiring portion 107 of the wiring board 103, impedance mismatching can be mitigated, and a high-frequency module with small propagation loss and standing wave generation due to impedance mismatching can be realized.
  • V1 is the amplitude voltage of the traveling wave
  • V2 is the amplitude voltage of the reflected wave
  • is the voltage reflection coefficient.
  • the traveling wave and the reflected wave are added, but since their frequencies are equal, vibration with a fixed node position is observed in the transmission line. This is called standing wave.
  • the standing wave ratio represents the degree of vibration of the standing wave, and thus shows the degree of reflection of the high frequency signal.
  • transmission lines, signal lines, and loads can be replaced with feeder lines, transmitters, and antennas, respectively.
  • Return loss 9.6 dB.
  • return loss (dB) ⁇ 20 ⁇ LOG
  • VSWR is 1.98. Incidentally, VSWR should just be 2 or less.
  • the wiring substrate 103 In designing the wiring substrate 103, the wiring pattern and the dielectric pattern are designed in consideration of the impedance, the size and position of the solder resist pattern are calculated, and the mask is formed.
  • a solder resist layer is formed as a dielectric pattern using a mask. For this reason, the wiring board 103 provided with the impedance adjustment circuit 106 can be easily formed.
  • the high-frequency circuit chip 102 or other surface mount component (SMT) After mounting the high-frequency circuit chip 102 or other surface mount component (SMT) using the wiring board 103, the VSWR is measured, and the solder resist pattern is deleted or added according to the measured value to make fine adjustments Thus, the high frequency module 101 having more excellent transmission characteristics is formed.
  • SMT surface mount component
  • a resist or a silk dielectric material is also applicable as the dielectric.
  • the mask for forming each pattern may be changed in the manufacturing process of the wiring substrate 103. Further, after manufacturing the wiring substrate 103, an arbitrary dielectric (for example, a resin film or a dielectric paste) may be applied. Impedance can be adjusted by adjusting the heating temperature and heating time after coating and controlling the degree of dripping of the dielectric.
  • the dielectric pattern using the solder resist constituting the impedance adjustment circuit 106 is added or deleted while adjusting the VSWR while measuring the VSWR. .
  • VSWR voltage standing wave ratio
  • an IC chip for example, a high-frequency circuit chip
  • face-up mounting in which the circuit surface of the IC chip is mounted upward in addition to flip chip mounting in which the upper and lower surfaces are inverted.
  • the present embodiment can be applied to both.
  • the solder resist is used as the dielectric pattern.
  • the present invention is not limited to the solder resist.
  • an epoxy resin is used as the thermosetting resin, and a polycarbonate resin or a polyethylene resin is used as the thermoplastic resin. Is also possible.
  • FIG. 23 is a top view showing a main part of the high-frequency module according to the twelfth embodiment.
  • FIG. 23 shows an example of flip chip mounting.
  • FIG. 39 is a comparative view, and
  • FIG. 39 is a top view showing the configuration of the high-frequency module in which the impedance adjustment circuit 106 is not formed.
  • the dielectric layer patterns are arranged one by one as the impedance adjustment circuit 106 on the wiring portion 107 on the wiring substrate 103.
  • three dielectric layer patterns are arranged. Patterns 106a, 106b, and 106c are arranged.
  • the impedance can be gradually changed by arranging a plurality of patterns along the extending direction of the wiring portion. Since other parts are the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted here.
  • FIG. 24 is a top view showing a main part of the high-frequency module according to the thirteenth embodiment.
  • the dielectric layer pattern is arranged so as to cover the wiring portion 107 over the entire wiring width direction of the wiring portion 107 on the wiring substrate 103 as the impedance adjustment circuit 106.
  • Three dielectric layer patterns 16a, 16b, and 16c are arranged so as to cover the edge 107e of the wiring portion 107.
  • the impedance can be gradually changed by arranging a plurality of patterns of dielectric layers along the extending direction of the wiring portion 107 on the wiring substrate 103. Since other parts are the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted here.
  • the current / electric field distribution on the line is concentrated on the line end (end along the current direction: edge 107e). For this reason, the effect of adjusting the impedance can also be obtained by disposing a dielectric layer at the end. Further, since the area of the impedance adjustment circuit is reduced, for example, in the application using a dispenser, the manufacturing cost can be suppressed by shortening the working time.
  • two patterns of dielectric layers constituting the impedance adjustment circuit may be arranged on both edges (edges 107e) of the wiring portion 107.
  • the impedance is discontinuous by covering the vicinity of the line end (edge 107e) with the dielectric layer. Can relax the sex. Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the twelfth embodiment is achieved.
  • FIG. 25 is a top view showing a main part of the high-frequency module according to the fourteenth embodiment.
  • the three dielectric layer patterns 26a, 26b, and 26c which are the same size of the dielectric layer pattern, have intervals C1 and C2 that are spaced from the high frequency circuit chip 102. It arrange
  • the discontinuity of the impedance can be alleviated because the distance C is gradually increased and the impedance gradually changes as the distance from the input / output terminal 104 of the high-frequency circuit chip 102 increases.
  • FIG. 26 is a top view showing a main part of the high-frequency module according to the fifteenth embodiment.
  • the impedance adjustment circuit 36 is a pattern of a dielectric layer whose lengths La, Lb, and Lc (La> Lb> Lc) are gradually reduced, and the three dielectric layer patterns 36a and 36b. , 36c are arranged. That is, the pattern areas of the three dielectric layers are gradually reduced.
  • the three dielectric layer patterns 36a, 36b, and 36c gradually increase the intervals C1 and C2 as the distance from the input / output terminal 104 of the high-frequency circuit chip 102 increases. It is arranged to spread. (C1 ⁇ C2).
  • FIG. 27 (a) to 27 (c) are diagrams showing the main part of the high-frequency module according to the sixteenth embodiment.
  • FIG. 27 (a) is a top view
  • FIG. 27 (b) is a diagram of FIG. It is AA sectional drawing.
  • the dielectric pattern width W in the region covering the wiring portion 107 on the wiring substrate 103 is gradually decreased as the distance from the bumps constituting the input / output terminal 104 is increased.
  • a dielectric layer pattern is used.
  • the dielectric pattern width W in the region covering the wiring portion 107 is gradually reduced, and the dielectric pattern area also gradually decreases. , Impedance changes gradually. For this reason, the discontinuity of impedance can be eased.
  • the dielectric pattern can be easily formed because it is patterned using a mask.
  • the thickness gradually decreases in addition to the dielectric pattern width W in the region covering the wiring portion 107 as the distance from the input / output terminal 104 of the high-frequency circuit chip 102 increases. You may do it. Furthermore, the impedance changes gradually smoothly.
  • FIG. 28 (a) and 28 (b) are diagrams showing a main part of the high-frequency module according to the seventeenth embodiment.
  • FIG. 28 (a) is a top view
  • FIG. 28 (b) is a diagram of FIG. 28 (a). It is AA sectional drawing.
  • the thickness (film thickness) Ta, Tb, Tc of the dielectric pattern covering the wiring portion is gradually reduced as the distance from the input / output terminal 104 of the high-frequency circuit chip 102 decreases.
  • the dielectric layer patterns 56a, 56b, and 56c are used.
  • the film thicknesses Ta, Tb, and Tc of the three dielectric layer patterns 56a, 56b, and 56c have the following relationship. (Ta>Tb> Tc)
  • thermosetting resin used as the thermosetting resin
  • the film thicknesses are sequentially changed.
  • a method of preparing a mask having selective openings and filling the openings of the mask with resin is employed. By repeatedly applying a region where the film thickness needs to be increased a plurality of times, it is possible to easily form a pattern of the dielectric layer in which the film thickness is changed sequentially.
  • the dielectric layer may be a solder resist or a pattern of a dielectric layer formed by a coating method.
  • FIG. 29 (a) and 29 (b) are diagrams showing the main part of the high-frequency module according to the eighteenth embodiment.
  • FIG. 29 (a) is a top view
  • FIG. 29 (b) is a diagram of FIG. 29 (a). It is AA sectional drawing.
  • the impedance adjustment circuit 166 the pattern of one dielectric layer in which the thickness T of the dielectric pattern covering the wiring portion is gradually reduced is used.
  • T1, T2, and T3 from the side closer to the input / output terminal have the following relationship. T1>T2> T3
  • an epoxy resin may be used as the thermosetting resin, and the film thickness may be sequentially changed.
  • a method of preparing a mask having an opening formed according to circuit design and filling the opening of the mask with a resin is employed.
  • the pattern of the dielectric layer can be easily formed by repeatedly applying a region that needs to be thickened a plurality of times.
  • the impedance adjustment circuit can take various forms. For example, a plurality of dielectric pattern intervals may be arranged side by side, the area of the dielectric pattern may be gradually changed, a triangular pattern is formed, and the width covering the wiring portion is gradually increased. It may be changed.
  • impedance adjustment is performed. You may change the height of the dielectric pattern which comprises a circuit.
  • the impedance adjustment circuit using, for example, a solder resist or a silk dielectric material, it is easy to change the mask for forming each pattern in the manufacturing process of the wiring board. Can be formed. Further, for example, a resin film or a dielectric paste may be applied as an arbitrary dielectric after the wiring board is manufactured.
  • silk which is a dielectric material
  • silk may be printed in the same process as a printed character using a solder resist or a silk screen on a module substrate.
  • an arbitrary dielectric may be applied by a dispenser after manufacturing the substrate.
  • the dimensions when arranging a plurality of dielectric patterns are, for example, the width and interval of the dielectric material are each ⁇ g / 16. In this case as well, the reason is the same as in the case of the eleventh embodiment.
  • the method of changing the height of the impedance adjustment circuit includes, for example, applying a solder resist a plurality of times, applying a plurality of times with a dispenser, applying a material having a different viscosity, and a high-frequency circuit.
  • the entire chip may be covered with a sealing resin.
  • the shape of the impedance adjustment circuit can be trimmed with a laser processing machine, and the characteristics can be adjusted after manufacturing.
  • FIG. 38 shows a configuration of a high-frequency module according to a nineteenth embodiment.
  • FIGS. 30A and 30B are a top view and a cross-sectional view of the relevant part.
  • the high-frequency module according to the present embodiment includes a high-frequency circuit chip 102, a wiring board 103, and an impedance adjustment circuit 60. Note that the same components as those of the high-frequency module 101 of the eleventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the impedance adjustment circuit 60 includes a silicon impedance adjustment element chip 61 having a convex portion 62 and a concave portion 63, and is flip-chip mounted in the same manner as the high-frequency circuit chip 102.
  • a dielectric material using a solder resist is filled between the convex portion 62 of the impedance adjustment element chip 61 and the wiring portion 107 on the wiring substrate 103, the solder resist enters the gap due to capillary action.
  • a pattern of layer 66 is formed.
  • the convex portion 62 of the impedance adjustment circuit 60 needs to be in close contact with the wiring portion 107 on the wiring substrate 103. Therefore, it is desirable that the convex portion 62 has almost the same height as the bump formed as the input / output terminal 104.
  • a top view and a cross-sectional view of the main part of the modification, the height and fixing of the impedance adjustment element chip 61 are, for example, bumps arranged at four corners. 64 may be used. Accordingly, the position in the height direction can be determined in advance, and the adhesion of the impedance adjustment circuit 60 to the wiring board 103 can be improved.
  • FIG. 32 (a) and 32 (b) are diagrams illustrating a main part of the high-frequency module according to the twentieth embodiment of the present disclosure, in which FIG. 32 (a) is a top view and FIG. 32 (b) is FIG. It is AA sectional drawing of a).
  • the impedance adjustment circuit 60 is configured to include a silicon impedance adjustment element chip 61 having a convex portion 62 and a concave portion 63 that is slightly smaller in concavity and convexity than the nineteenth embodiment, and the high frequency circuit chip 102. Similarly, flip chip mounting is performed. A dielectric layer using the same resin as the sealing resin 105 is filled between the convex portion 62 of the impedance adjustment element chip 61 and the wiring portion 107 on the wiring substrate 103.
  • the high-frequency circuit chip 102 and the chip having the impedance adjustment circuit 60 are bump-mounted in the mounting process. Thereafter, in order to increase the mounting strength of each chip, the sealing resin 105 is injected between the chip and the substrate, and the sealing resin 105 is cured by heating in a furnace at a predetermined temperature and time.
  • the sealing resin 105 is attached to the convex portion 62 of the impedance adjustment element chip 61.
  • the seal filled between the high frequency circuit chip 102 and the wiring substrate 103 is used.
  • a stop resin 105 is filled between the impedance adjustment element chip 61 and the wiring portion 107 of the wiring substrate 103.
  • separated outside from the external connection terminal of the high frequency circuit chip 102 is formed. Further, as shown in FIGS. 33A and 33B, the sealing resin 105 is filled between the convex portion 62S of the impedance adjustment element chip 61 and the wiring portion 107 on the wiring substrate 103 so as to adhere to each other. The impedance may be relaxed by increasing the degree.
  • FIG. 33 (a) and 33 (b) are diagrams showing a main part of the high-frequency module according to the twenty-first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 33 (a) is a top view and
  • FIG. 33 (b) is FIG. It is AA sectional drawing of a).
  • the impedance adjustment circuit 60 is easy to adjust the pattern because the pattern of the dielectric layer is formed by the uneven pattern. Further, since the entire impedance adjustment element chip is fixed by the sealing resin, the adhesion is good. In addition, since the impedance adjustment element chip can be mounted simultaneously with the high frequency circuit chip, the mounting workability is good.
  • the impedance adjustment element chip is arranged in the vicinity of the high-frequency circuit chip.
  • the high-frequency module is modified.
  • An impedance adjustment unit 60R that is electrically independent from the internal circuit of the high-frequency circuit chip 102 may be formed on a part of the peripheral edge of the chip and formed integrally.
  • FIGS. 34 (a) and 34 (b) are a top view and a cross-sectional view of the main part of the high-frequency module of the present embodiment
  • FIGS. 34 (c) and 34 (d) are the high-frequency of the present embodiment. It is the upper side figure and sectional drawing of a circuit chip.
  • the impedance adjustment unit 60R is easy to adjust the pattern because the pattern of the recess 60c forms the pattern of the dielectric layer as the inverted pattern. Further, since the entire impedance adjusting element chip 61 is fixed by the sealing resin, the adhesion is good. In addition, since the impedance adjustment element chip can be mounted simultaneously with the high frequency circuit chip, the mounting workability is good.
  • the impedance adjustment circuit is integrally formed on the wiring substrate.
  • the impedance adjustment circuit (relaxation chip) is used as the component.
  • the impedance adjustment circuit is realized by using the wiring shape on the wiring board 103 as shown in the top view of the main part of the high-frequency module of this embodiment in FIG. An example will be described.
  • the impedance adjustment unit is formed by gradually narrowing the pattern of the wiring unit 107 itself on the wiring substrate 103 as the distance from the outside increases. Note that the same components as those of the high-frequency module 101 of the eleventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the impedance adjustment unit of the present embodiment gradually increases in width from the position of the bump as the input / output terminal 104 of the high-frequency circuit chip 102, and the end of the sealing resin 105 (sealing end 105e) from the position of the input / output terminal 104. And a width that is the same as the wiring at a position separated by a predetermined distance L0.
  • the length L0 of the gradually narrowing portion is approximately ⁇ g / 4 with respect to the wavelength of the signal frequency.
  • Impedance discontinuity relaxes and VSWR approaches 1.
  • the usual wiring pattern is gradually thinned under the high-frequency circuit chip as shown in FIG. 40 (a), or gradually in the region up to the sealing end 105e as shown in FIG. 40 (b). It has become thinner.
  • FIG. 36A and FIG. 36B are a top view and a cross-sectional view of the main part of the high-frequency module according to the twenty-third embodiment of the present disclosure.
  • the wiring portion 107 is connected via the wire WB, and the wire WB and the high frequency circuit chip 102 are covered by the sealing resin 105. Is called.
  • the length L of the impedance adjustment circuit is determined by the position covered by the sealing resin 105 when the high-frequency circuit chip 102 is mounted.
  • the angle of the sealing end 105e of the stop resin 105 is adjusted. Therefore, in the face-up mounting, even if the same high frequency circuit chip is used, the length of the impedance adjustment circuit is different.
  • the same components as those of the high frequency module 101 of the eleventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Further, in the above-described embodiment, a part of the sealing resin 105 is cut out while maintaining impedance matching even after the end shape of the sealing resin 105 is adjusted so as to be a design value. Thus, impedance matching can be further improved.
  • the wall portion may be formed of a resin having high viscosity, and the taper of the sealing end 105e may be adjusted. Further, the taper of the sealing end 105e can be adjusted by controlling the degree of sagging using the temperature profile in the step of curing the sealing resin.
  • the impedance adjustment circuit is configured by the dielectric layer.
  • the present invention is not limited to the dielectric layer.
  • an SMT component that places the SMT component mounting position within the range of ⁇ g / 4 is used. It is also possible to adjust the length of the conductive paste for connection, or cut the dielectric layer by laser processing to adjust the shape and thickness.
  • ⁇ Disclosure 1 of high-frequency module> A high frequency circuit chip; A wiring board having a wiring portion for connecting the input / output terminals of the high-frequency circuit chip; A high-frequency module filled with a sealing resin that covers at least a connection portion between the high-frequency circuit chip and the wiring portion, The wiring portion includes an impedance adjustment circuit outside the input / output terminal. High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 2 of high frequency module> A high frequency circuit chip; A wiring board having a wiring part for flip-chip connecting the input / output terminals of the high-frequency circuit chip; A high frequency module filled with a sealing resin between the wiring board and the high frequency circuit chip, The wiring portion includes an impedance adjustment circuit outside the input / output terminal. High frequency module.
  • the high-frequency module according to disclosure 1 or 2 of the high-frequency module The impedance adjustment circuit is a dielectric layer having a predetermined width formed on the wiring portion at a position spaced apart from the input / output terminal by a predetermined distance. High frequency module.
  • the high frequency module according to Disclosure 3 of the high frequency module The dielectric layer includes a plurality of dielectric patterns formed along the wiring portion. High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 5 of high-frequency module The high-frequency module according to disclosure 4 of the high-frequency module, The interval between the plurality of dielectric patterns increases as the distance from the high-frequency circuit chip increases. High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 6 of high-frequency module The high-frequency module according to disclosure 4 of the high-frequency module, The pattern area of the plurality of dielectric patterns decreases as the distance from the high frequency circuit chip increases. High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 7 of high frequency module The high-frequency module according to disclosure 4 of the high-frequency module, The film thickness of the plurality of dielectric patterns decreases as the distance from the high-frequency circuit chip increases. High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 9 of high frequency module The high-frequency module according to any one of disclosures 3 to 8 of the high-frequency module, The dielectric layer is formed so as to selectively cover a peripheral portion of the wiring constituting the wiring portion. High frequency module.
  • the dielectric layer is configured using the same material as the sealing resin, High frequency module.
  • the high-frequency module according to disclosure 2 or 3 of the high-frequency module The impedance adjustment circuit is mounted on the wiring portion outside the input / output terminal, and has an unevenness on the surface facing the wiring board, and an impedance adjustment element chip, A dielectric layer filled in the interface between the convex portion of the impedance adjustment element chip and the wiring portion; High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 12 of High Frequency Module The high-frequency module described in Disclosure 11 of the high-frequency module, The impedance adjustment element chip is formed integrally with the high-frequency circuit chip. High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 13 of high frequency module The high-frequency module described in Disclosure 11 of the high-frequency module, The convex portion has substantially the same height as the bump formed as the input / output terminal. High frequency module.
  • the high-frequency module according to disclosure 1 or 2 of the high-frequency module The impedance adjustment circuit is a wiring portion on a wiring board, and the line width gradually increases outward from the input / output terminals of the high-frequency circuit chip to a position of approximately ⁇ g / 4 with respect to the wavelength ⁇ g of the signal frequency. Forming a taper portion to High frequency module.
  • the high-frequency module according to disclosure 1 or 2 of the high-frequency module is a circuit chip for microwave or millimeter wave, High frequency module.
  • ⁇ Disclosure 1 of High Frequency Module Substrate> A substrate, A high-frequency transmission line using a wiring portion formed on the substrate; An impedance adjustment circuit connected to the high-frequency transmission line, A wiring board for a high frequency module in which a high frequency circuit chip is mounted on a terminal portion of the high frequency transmission path, The impedance adjustment circuit is a wiring portion on a wiring board, and the line width gradually increases outward from the input / output terminals of the high-frequency circuit chip to a position of approximately ⁇ g / 4 with respect to the wavelength ⁇ g of the signal frequency.
  • the high-frequency module substrate according to Disclosure 1 of the high-frequency module substrate is a circuit chip for microwave or millimeter wave, High frequency module substrate.
  • the impedance adjustment circuit is provided on the wiring substrate, discontinuity due to impedance change can be reduced. For this reason, in the flip-flop connection, even if the circuit surface of the high frequency circuit chip is entirely covered with the sealing resin, the discontinuity due to the impedance change of the wiring on the wiring board can be reduced.
  • the solder resist layer covering the wiring portion has a configuration having an opening in a part of the wiring portion, so that the high frequency characteristics are maintained, and the wiring A wiring board for a high-frequency module with high strength can be provided, and can be effectively applied to a main circuit configuration.
  • the present disclosure can reduce impedance mismatch of the high-frequency module, provide a high-frequency module (for example, a wireless module) with a small transmission loss, and is useful as a wireless communication terminal.
  • a high-frequency module for example, a wireless module

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Abstract

 高周波モジュール用の配線基板は、高周波伝送用の配線部と、配線部上に形成されたソルダレジスト層とを備える。ソルダレジスト層は、チップ部品の入出力端子から所定の距離までの間にある領域では、配線部の一部に開口部を持つように、配線部を覆う。

Description

配線基板及びこれを用いた高周波モジュール
 本開示は、配線基板及びこれを用いた高周波(マイクロ波又はミリ波)モジュールに係り、特に配線基板に高周波回路チップ、例えば、無線ICが実装された高周波モジュールに関する。
 SMT(Surface Mount Technology)部品を実装する基板において、半田をつけない部分にソルダレジストと呼ばれる誘電体を塗布し、半田が基板上において広がらないように制限する技術が広く用いられている。
 一方、高周波回路素子(高周波回路チップ)を実装する基板、及び、高周波アンテナモジュール用の基板では、配線部の近くに誘電体であるソルダレジストを配置することにより、ソルダレジストの誘電体損が、高周波における伝送ロスを引き起こす。ソルダレジスト層によって覆った配線基板の一例を図41(a)および図41(b)に示す。
 高周波アンテナモジュール用の配線基板1は、誘電体層4の表面及び裏面に、配線部3及び裏面配線部7を形成し、表面実装型の部品、例えば、チップ部品2が搭載される。
 表面実装型のチップ部品2を搭載する表面の配線部3の近くに、誘電体であるソルダレジスト層5を配置することにより、半田6が基板上において広がらないようにしている。しかしながら、ソルダレジスト層5の誘電体損が、高周波における伝送ロスを引き起こす。また、ソルダレジスト層5による実効誘電率の上昇が実効波長の短縮をもたらし、伝送ロスを増大させる。
 上記のモジュール基板に関連する実装方法として、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1の実装方法は、基板作製時点ではソルダレジスト層を塗布し、基板にSMT部品を半田実装した後、ソルダレジスト層を全て溶剤により除去することによって、高周波特性の損失を抑制したモジュール作製が開示されている。
日本国特開昭62-11296号公報
 しかしながら、特許文献1に示した従来技術には次に示す課題があった。ソルダレジスト層は半田の広がりを抑える効果に加えて、配線となる基板上の導体パターンの密着強度を上昇させる効果をあわせもつ。導体配線、又は、アンテナの無給電素子配線は、ソルダレジスト層により基板への密着強度を保っているため、レジストを全て除去する上記特許文献1による技術では、配線の剥離が生じ易く、モジュールの信頼性が低下する。
 本開示は、前記実情に鑑みてなされたものであり、ソルダレジスト層を全て除去することなく、誘電体損の影響、実効波長の短縮を抑え、伝送ロスの増大を抑制し、配線の強度を高め、信頼性の高い高周波モジュール用の配線基板及びこれを用いた高周波モジュールを提供することを目的とする。
 そこで本開示は、高周波伝送用の配線部と、前記配線部上に形成されたソルダレジスト層とを備えた高周波モジュール用の配線基板であって、前記ソルダレジスト層は、チップ部品の入出力端子から所定の距離までの領域では、前記配線部上の一部に開口部を持つ。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部が、所定の間隔を隔てて形成された複数の開口を含む。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記ソルダレジスト層の前記開口部は、所定の間隔を有するストライプ状のパターンによって構成される。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部は四角形である。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部は円形または楕円形である。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部は前記配線部の側面を含む。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部は、前記配線部に沿って形成され、前記配線部の電流路(電流方向)に沿った端縁部を残して配線部上に配列される。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部の間隔は、前記配線部上において、伝送周波数(波長λg)のλg/8以下である。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部の間隔は、前記配線部に搭載される表面実装型のチップ部品の入出力端子から離れるに従って、次第に小さくなる。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板において、前記開口部の幅は、前記配線部に搭載される表面実装型のチップ部品の入出力端子から離れるに従って、次第に大きくなる。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板を用い、前記配線部の一部に、入出力端子を介して搭載された表面実装型のチップ部品を有する。
 また、本開示は、上記高周波モジュール用の配線基板を用い、前記配線部は、マイクロ波又はミリ波伝送に用いる。
 本開示によれば、ソルダレジスト層を全て除去することなく、高周波特性を維持し、配線強度の高い高周波モジュール用の配線基板を提供できる。
(a)は、本開示の実施の形態1の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す説明図(上面図)、(b)は配線方向によって切断した説明図(断面図) (a)は本開示の実施の形態1の高周波モジュール用の配線基板の配線部の要部斜視図、(b)は(a)のA-A断面図 本開示の実施の形態1の高周波モジュールの全体概要図 本開示の実施の形態1の高周波モジュールにおける表面実装型のチップ部品(SMT部品)2の近傍のソルダレジスト層のパターンを示す上面図 本開示の実施の形態1の高周波モジュールにおける3端子構造の高周波ICチップ9近傍のソルダレジスト層のパターンを示す上面図 本開示の実施の形態1の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの変形例を示す図 本開示の実施の形態1の高周波モジュール用の配線基板におけるソルダレジスト層の開口部の間隔を変化させた場合の反射特性を測定した結果を示す図 本開示の実施の形態1の高周波モジュール用の配線基板におけるソルダレジスト層の開口部の間隔を変化させた場合の反射特性を測定した結果を示す図 本開示の実施の形態2の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図 本開示の実施の形態3の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す上面図 (a)は本開示の実施の形態3の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す上面図、(b)は配線方向によって切断した断面図(A-A断面図) (a)は本開示の実施の形態4の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す上面図、(b)は配線方向によって切断した断面図(A-A断面図) (a)は本開示の実施の形態5の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す上面図、(b)は配線方向によって切断した断面図(A-A断面図) 本開示の実施の形態6の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図 本開示の実施の形態7の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図 本開示の実施の形態7の高周波モジュール用の配線基板を用いた変形例の高周波モジュールの要部構成を示す図 本開示の実施の形態8の高周波モジュール用の配線基板を用いた変形例の高周波モジュールの要部構成を示す図 本開示の実施の形態9の高周波モジュール用の配線基板を用いた変形例の高周波モジュールの要部構成を示す図 (a)は、本開示の実施の形態10の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図(上面図)、(b)は配線方向によって切断した図(断面図) (a)は、本開示の実施の形態10の高周波モジュール用の配線基板を用いた変形例の高周波モジュールの要部構成を示す図(上面図)、(b)は配線方向によって切断した図(断面図) 本開示の実施の形態11の高周波モジュールの構成を示す斜視図 (a)は図21のA-A断面図、(b)は図21のB-B断面図 本開示の実施の形態12の高周波モジュールの構成を示す上面図 本開示の実施の形態13の高周波モジュールの構成を示す上面図 本開示の実施の形態14の高周波モジュールの構成を示す上面図 本開示の実施の形態15の高周波モジュールの構成を示す上面図 (a)~(c)は本開示の実施の形態16の高周波モジュールの構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA-A断面図、(c)は(b)の変形例を示す断面図 (a)および(b)は本開示の実施の形態17の高周波モジュールの構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA-A断面図 (a)および(b)は本開示の実施の形態18の高周波モジュールの構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA-A断面図 (a)および(b)は本開示の実施の形態19の高周波モジュールの構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA-A断面図 (a)および(b)は本開示の実施の形態19の高周波モジュールの変形例の構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA-A断面図 (a)および(b)は本開示の実施の形態20の高周波モジュールの変形例の構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA-A断面図 (a)および(b)は本開示の実施の形態21の高周波モジュールの変形例の構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA-A断面図 (a)~(d)は本開示の実施の形態21の高周波モジュールの変形例の構成を示す図であり、(a)および(b)は本実施の形態の高周波モジュールを示す要部上面図および要部断面図、(c)および(d)は本実施の形態の高周波回路チップの上面図および断面図 本開示の実施の形態22の高周波モジュールの要部上面図を示す図 (a)および(b)は本開示の実施の形態23の高周波モジュールの要部上面図および断面図 比較例の高周波モジュールの構成を示す斜視図 (a)は図37のA-A断面図、(b)は図37のB-B断面図 比較例の高周波モジュールの要部上面図を示す図 (a)および(b)は比較例の高周波モジュールの要部上面図を示す図 (a)は、従来例の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す説明図(上面図)、(b)は配線方向によって切断した説明図(断面図)
 本開示の実施の形態における高周波モジュール用の配線基板(高周波モジュール基板)について図面を参照し、詳細に説明する。
(実施の形態1)
 図1(a)は、本開示の実施の形態1の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す説明図(上面図)、図1(b)は配線方向によって切断した説明図(断面図)である。図2(a)は配線部の要部斜視図、図2(b)は図2(a)のA-A断面図、図3は高周波モジュールの全体概要図である。
 図4は、表面実装型のチップ部品(SMT部品)2の近傍のソルダレジスト層のパターンを示す上面図である。図5は、3端子構造のSMT部品である高周波ICチップ9近傍のソルダレジスト層のパターンを示す上面図である。
 本実施の形態の高周波モジュール用の配線基板1は、高周波伝送用の配線部3と、配線部3上に形成されたソルダレジスト層5とを備えている。ソルダレジスト層5の開口部8は、複数のストライプ状のパターンによって構成されている。ソルダレジスト層5は、所定の間隔によって、配線部3を覆っている。
 ソルダレジスト層5は、図3に全体図、図4に要部拡大図を示すように、表面実装型のチップ部品(SMT部品)2の入出力端子2a、2bから所定の距離L1までの領域では、配線部3上の一部に開口部8を持つ。
 また、ソルダレジスト層5は、高周波ICチップ9の入出力端子9a、9b,9cから所定の距離L1までの領域では、配線部3上の一部に開口部8を持つように、配線部3を覆っている。
 また、配線基板1の裏面は、金属を用いた裏面配線部7によって、全面が被覆され、表面の配線部3に対して、マイクロストリップ線路を構成している。
 また、図3の全体図を参照することで、相互の位置関係および配線部の構成が明確となる。
 配線基板は高融点ガラスエポキシ多層材料を用いて構成された誘電体層4に、銅Cuを用いた表面の配線部3と裏面配線部7とを形成し、表面上層に、例えば、PSR4000-AuS703と呼ばれる日立化成製の感光性液状ソルダレジストを用いたソルダレジスト層5が上述したように形成されている。
 ソルダレジスト層5は、例えば、1GHzにおける比誘電率が3.8、比誘電正接tanσが0.026である。また、例えば、基体の板厚は40μm、配線部のソルダレジスト層5の厚みは15μmとし、表面の配線部3、及び、裏面配線部7の厚みは、16μmとした。また、例えば、表面の配線部3の配線幅は、65μmとし、線路の特性インピーダンスが50Ωとなるようにした。
 そして、ソルダレジスト層5を塗布する部分の配線方向の幅を100μm、ソルダレジストを塗布しない部分の配線方向の幅を100μmとし、以上の値を代表値とする。また、ソルダレジスト層の開口部8は、配線部3の方向に直交する、ストライプ状のパターンによって構成される。ソルダレジスト層5は、所定の間隔(100μm毎に100μm幅)によって、表面の配線部3を覆う。
 また、開口部8は四角形となっている。
 なお、SMT部品実装では配線基板1上の表面の配線部3と、2端子素子、例えば、抵抗を構成するSMT部品2、3端子素子を有する高周波ICチップ9の各端子がそれぞれ、半田6によって接続される。
 実装のために半田6をつける部分に、ソルダレジスト層5を塗布しないことで、半田6の広がりを抑えたSMT部品実装を可能にし、他の部品、又は、配線部3における各配線との半田6による接続を回避する。
 更に、本実施の形態では、誘電体損の影響、又は、実効波長の短縮を抑え、伝送ロスの増大を抑制するために、ソルダレジスト層5の一部を、配線部の伸張方向に垂直な方向をもつストライプ状に除去し、配線部3に選択的に開口部を設ける一方、配線部3の一部をソルダレジスト層5によって覆う。
 従って、ソルダレジスト層5は、配線基板1上の配線部3と誘電体層4との接続強度を保つ役割も果たす。
 本開示の配線基板では、図1(a)および図1(b)に示すように、SMT部品の実装部分以外に、ソルダレジスト層5を塗布しない部分を設けることで構成される。
 本実施の形態の配線基板1によれば、配線部3の形成された配線基板1上にソルダレジストを、塗布する部分と塗布しない部分を配線に沿って交互に設置することで、ソルダレジストの誘電体損による伝送ロスを軽減できる。また実効誘電率の上昇も抑制され、実効波長の短縮を抑えることで、伝送ロスの増大を小さくできる。
 なお、本実施の形態では2端子のSMT部品と接続される二つの配線の両側および3端子のSMT部品と接続される三つの配線の全てのソルダレジスト層5に塗布しない部分を設置したが、図6に変形例を示すように配線部3の配線のうちの少なくとも一つに対し、ソルダレジスト層5に塗布しない部分を設置してもよい。
 本実施の形態の配線基板によれば、ソルダレジスト層5を全て除去することなく、配線部の配線上の一部において、除去することで、誘電体損の影響、実効波長の短縮を抑え、伝送ロスの増大を抑制し、配線の強度を高め、信頼性の高い高周波モジュール用の配線基板を提供することが可能となる。
 また、開口部8の間隔を変化させた場合の反射特性を測定した結果を図7に示す。縦軸は反射特性、横軸は周波数(GHz)である。
 線aは全体をソルダレジスト層によって覆った(w/oSR)測定値、線bはソルダレジスト層の開口部の間隔を100μmとした測定値、線cはソルダレジスト層の開口部の間隔を200μmとした測定値、線dはソルダレジスト層の開口部の間隔を300μmとした測定値、線eはソルダレジスト層の開口部の間隔を400μmとした測定値、線fはソルダレジスト層の開口部の間隔を500μmとした測定値、線gはソルダレジスト層の開口部の間隔を600μmとした測定値である。
 図7から、ソルダレジスト層の開口部の間隔が、300μm以下よりも、400μm以上において、反射特性が低下していることがわかる。ソルダレジスト層の開口部の間隔が400μmより大きい場合では、反射特性が-30[dB]以下となっている。
 また、60GHzにおける反射特性を測定した結果を図8に示す。図8中、縦軸は反射特性、横軸はソルダレジスト(SR)の設置幅すなわち開口部の間隔を示す。ソルダレジストの設置幅、すなわち開口部の間隔が、300μm以下よりも400μm以上において、反射特性が低下している。なお、60GHzでは、300μmはλg/8(λg:伝達周波数の波長)となる。
 つまり、高周波モジュール用の配線基板において、開口部の間隔は、配線部上において、伝送周波数のλg/8以下とするのが望ましい。
 さらに、開口部のピッチすなわち、開口部幅とソルダレジスト層のパターン幅との和が伝送周波数における波長の2分の1より小さい値とするのが望ましい。これは波長の2分の1の間隔により繰り返しインピーダンス変化があると、入力側への信号の反射が大きくなるためである。
 インピーダンス変化点は高周波信号の反射面となり、信号の一部が元の経路に反射され、残りの信号が透過する。入力側から入力された信号のうち、n+1番目の反射面において反射された信号が2分の1波長の経路を通り、n番目反射面に返ってくる。反射された信号は2分の1波長分の位相変化を起こしており、n番目の反射面において再度反射されることなく入力側へ戻るため、反射特性は悪化する。
 そのため、開口部幅とソルダレジスト層のパターン幅との和が伝送周波数における波長λgの2分の1より小さい値とするのが望ましいと言える。
(実施の形態2)
 図9は、本開示の実施の形態2の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図であり、表面実装型のチップ部品(SMT部品)2近傍のソルダレジスト層5のパターンを示す上面図である。
 実施の形態2のソルダレジスト層は、配線部3上のソルダレジスト層5のパターンを、所定の間隔により円形状の開口部8cを持つ。なお他の部分、例えば、配線部の構成については前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 なお、開口部8cの間隔は、実施の形態1と同様に、λg/8以下程度とするのが望ましい。
 また、ソルダレジストを塗布しない部分、すなわち開口部についてはストライプ状、四角形、円形に限らず、例えば、多角形、図10に示すように楕円形の開口部8dによって実現しても良い。
 本実施の形態の配線基板によれば、前記実施の形態1と同様、ソルダレジスト層5を全て除去することなく、配線部の配線上の一部において除去することで、誘電体損の影響、実効波長の短縮を抑え、伝送ロスの増大を抑制し、配線の強度を高め、信頼性の高い高周波モジュール用の配線基板を提供できる。
(実施の形態3)
 図11(a)および図11(b)は、本開示の実施の形態3の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図である。図11(a)は本開示の実施の形態3の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す上面図、図11(b)は配線方向によって切断した断面図(A-A断面図)である。
 実施の形態3の高周波モジュール用の配線基板におけるソルダレジスト層は、実施の形態1と同様にストライプ状に開口部8を形成するが、配線部3上のソルダレジスト層5を残し、配線部3の側面のソルダレジスト層5を除去する。このため、配線部3の側面が側面開口部8sとなる。
 なお、他の部分、例えば、配線部3の構成については前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 なお、開口部8の間隔は、実施の形態1と同様に、λg/8以下程度とするのが望ましい。
 また、ソルダレジストを塗布しない部分、すなわち開口部8については、ストライプ状、四角形、円形に限らず、例えば、多角形、図10に示す楕円形の開口部8dによって実現しても良い。
 本実施の形態の配線基板によれば、前記実施の形態1と同様、ソルダレジスト層5を全て除去することなく、配線部の配線上の一部において除去することで、誘電体損の影響、実効波長の短縮を抑え、伝送ロスの増大を抑制し、配線の強度を高め、信頼性の高い高周波モジュール用の配線基板を提供できる。
(実施の形態4)
 図12(a)および図12(b)は、本開示の実施の形態4の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図である。図12(a)は本開示の実施の形態4の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す上面図、図12(b)は配線方向によって切断した断面図(A-A断面図)である。
 実施の形態4の高周波モジュール用の配線基板におけるソルダレジスト層は、基本的には実施の形態3と同様にストライプ状に開口部8を形成するが、配線部3上のソルダレジスト層5を残し、配線部3の側面のソルダレジスト層5を除去する。このため、配線部3の側面が開口部8pとなる。
 更に、本実施の形態では、配線部3の側面エッジ部においても、ソルダレジスト層5を除去し、開口部8を形成した。
 なお、他の部分、例えば、配線部3の構成については、前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 なお、配線部3を流れる電流は、配線部3のエッジ部分が大半を占めるため、エッジ部分を露呈させることは、誘電体損においては、より有効である。
 また、本実施の形態においても、ソルダレジスト層を塗布しない部分すなわち開口部についてはストライプ状、四角形、円形に限らず、例えば、多角形、図10に示す楕円形の開口部8dによって実現しても良い。
 本実施の形態の配線基板によれば、前記実施の形態1と同様、ソルダレジスト層5をすべて除去することなく、配線部の配線上の一部において、除去することで、誘電体損の影響、実効波長の短縮を抑え、伝送ロスの増大を抑制し、配線の強度を高め、信頼性の高い高周波モジュール用の配線基板を提供することが可能となる。
(実施の形態5)
 図13(a)および図13(b)は、本開示の実施の形態5の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図である。図13(a)は本開示の実施の形態5の高周波モジュール用の配線基板を用いた、高周波モジュールの要部構成を示す上面図、図13(b)は配線方向によって切断した断面図(A-A断面図)である。
 実施の形態5の高周波モジュール用の配線基板1においては、ソルダレジスト層5を塗布しない部分を配線基板1の配線部3上に配置して実現した。
 基本的には配線部3上のソルダレジスト層5に、所定の間隔により開口部を形成したが、本実施の形態では、配線部3の側面エッジ部の周辺においても、配線幅よりも、やや幅広領域において、ソルダレジスト層5を除去し、開口部8pを形成した。
 配線部3を流れる電流は、配線部3のエッジ部分が大半を占めるため、エッジ部分を露呈させることは、誘電体損においては、より有効である。
 なお、他の部分、例えば、配線部3の構成については前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 また、本実施の形態においても、ソルダレジスト層を塗布しない部分すなわち開口部についてはストライプ状、四角形、円形に限らず、例えば、多角形、楕円形によって実現しても良い。
 本実施の形態の配線基板によれば、前記実施の形態1と同様、ソルダレジスト層5をすべて除去することなく、配線部3の配線上の一部を除去することで、誘電体損の影響、実効波長の短縮を抑え、伝送ロスの増大を抑制し、配線の強度をより高め、より表面保護性を高めることができ、信頼性の高い高周波モジュール用の配線基板を提供できる。
(実施の形態6)
 図14は、本開示の実施の形態6の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図である。
 実施の形態6の高周波モジュール用の配線基板においては、図14に示すように配線基板上の配線部3にソルダレジスト層を塗布する部分、塗布しない部分を連続的に配置したのち、図14の右部に示したように、ソルダレジスト層を塗布しない部分Rを連続的に配置して実現しても良い。
 図14では、入出力端子の部分からL1=λg/4の距離の範囲では、ソルダレジスト層を塗布する部分と塗布しない部分とを連続的に配置し、ストライプ状の開口部8を形成している。
 ここで、入出力端子の部分からL1=λg/4とした場合、例えば、開口部の間隔をλg/24とすることで、複数の開口部を形成でき、更に、上記実施の形態において記載した開口部の間隔λg/8以下の条件を満たすことが出来る。
 なお、他の部分、例えば、配線部の構成については、前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 この構成によれば、ソルダレジスト層のパターン設計において、自由度が高くなり、設計が容易となる。
(実施の形態7)
 図15は、本開示の実施の形態7の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図である。
 実施の形態7の高周波モジュール用の配線基板においては、図15に示すように、SMT部品に直接接続されていない配線基板上の配線部3sに対して、あるいは、図16に示すように、部品の電極、又は、他の配線と接続しない配線基板上の配線部3pに対して、ソルダレジスト層5によって覆い、間欠的に開口部8を形成してもよい。
 なお配線部、他の部分の構成については前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 以上のように、本開示は、SMT部品に直接接続されていない配線に対して、あるいは部品の電極、他の配線と接続しない配線に対しても適用可能である。
(実施の形態8)
 図17は、本開示の実施の形態8の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図である。
 実施の形態8の高周波モジュール用の配線基板においては、図17に示すように、開口部8の配置間隔は、配線部3に搭載される表面実装型のチップ部品2の入出力端子2bから離れるに従って、次第に小さく形成される。
 つまり、ソルダレジスト層5の幅が、配線部3に搭載される表面実装型のチップ部品2の入出力端子2bから離れるに従って、次第に幅広く形成される。
 なお、他の部分、例えば、配線部の構成については前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 この構成によれば、線路上の誘電体の割合を段階的に減らすことで、誘電率の急激な変化による反射特性の悪化を防ぐ、という効果がある。
(実施の形態9)
 図18は、本開示の実施の形態9の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す図である。
 実施の形態8の高周波モジュール用の配線基板においては、図18に示すように、開口部8の間隔は、配線部3に搭載される表面実装型のチップ部品2の入出力端子2bから離れるに従って、次第に大きく形成される。なお他の部分、例えば、配線部の構成については前記実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
 この構成によれば、線路上の誘電体の割合を段階的に減らすことで、誘電率の急激な変化による反射特性の悪化を防ぐ、という効果がある。
(実施の形態10)
 図19(a)は、本開示の実施の形態10の高周波モジュール用の配線基板を用いた高周波モジュールの要部構成を示す説明図(上面図)、図19(b)は配線方向によって切断した説明図(A-A線断面図)である。図19(a)に示した高周波モジュールは、図1(a)に示した実施の形態1の高周波モジュール用の配線基板1上に設けられた表面実装型のSMT部品2の代わりに、アンテナエレメント10が設けられている。配線基板上の配線部3及びソルダレジスト層5は実施の形態1と同様である。なお、アンテナエレメント10の端と一番近いソルダレジスト層5の距離はλ/8以上であることが望ましい。
 図20(a)は、本開示の実施の形態10の高周波モジュール用の配線基板を用いた変形例の高周波モジュールの要部構成を示す説明図(上面図)、図20(b)は配線方向によって切断した説明図(A-A線断面図)である。図20(a)及び図20(b)に示すように、アンテナエレメント10の配線基板への実装強度を高めたい場合は、アンテナエレメント10上にソルダレジスト層5を塗布しても良い。
(実施形態11~23の内容に至る経緯)
 小型の無線モジュールでは、モジュール基板を構成する配線基板に、高周波回路チップ(例えば、無線IC)をフリップチップ実装する、又は、高周波回路チップをBGA(ボールグリッドアレイ)パッケージに1次実装した後に2次実装することでモジュール基板に搭載する。高周波回路チップあるいはBGAパッケージの配線基板への実装強度を高め、高周波回路チップの防塵、防湿特性を高めるために、配線基板と高周波回路チップあるいは、BGAパッケージとの間に封止樹脂が注入される。
 しかしながら、封止樹脂は誘電体であるため、高周波モジュールでは、配線上に、又は、配線の周辺に、封止樹脂が存在すると、インピーダンスが変化し、信号の損失、又は、インピーダンス不整合が生じる。なお、封止樹脂以外でも、部品実装のための接着剤、又は、誘電体部品が存在しても同様である。
 ところで、「インピーダンス」は、伝送線路を高周波電力が伝播するときの電圧と電流の比を示す物理量である。また、ある信号源が持っている最大電力を取り出せる条件に合致することを「整合」という。逆に、ある信号源と、信号の入力先とのインピーダンスが一致しない状態を「不整合」という。
 不整合の状態において、全ての電力が伝送されず、電力の一部が逆行して戻るものを、「反射波」という。進む電力と逆行して戻ってくる電力が合成され、特定の位置に電力の相殺が起きたものを「定在波」と呼ぶ。
 反射の大きさは電圧反射係数Γにより表され、
 Γ=(ZX-Z0)/(ZX+Z0)
を用いて求められる。ここで、ZXは被測定物のインピーダンス(Ω)、Z0は測定回路の特性インピーダンス(Ω)であり、一般には50Ωである。
 リターンロスを用いて表すと、
 リターンロス(dB)=-20xLOG|Γ|
となる。
 部品実装用のランド(配線電極)は、配線と同様に、高精度にインピーダンス整合を調整して設計されるが、半田レジストはマスク印刷にて形成されるため、位置、厚さの制御が難しい。
 また、配線基板の配線上に封止樹脂が被ると、この部分において実効誘電率が変化する。このため、インピーダンスが変化し、インピーダンス不整合による損失、定在波の発生が生じる。また、高周波回路チップ実装時に用いる封止樹脂は、高周波回路チップの実装の高さ、塗布量の精度が低いため、その部分のインピーダンスを一定に実現するのは難しい。
 このため、半田レジストの影響を軽減する方法として、参考文献1(日本国特開昭63-67795号公報)に記載のものが知られている。参考文献1の高周波モジュールでは、基板製造時に半田レジスト(ソルダレジスト)を形成し、半田プロセスにおいて部品を実装した後、水、又は、有機溶剤を用いて、半田レジストを除去し、特性変化を防ぐ。
 また、高周波回路チップ、又は、BGAパッケージのモジュール基板への実装強度を高め、高周波回路チップの防塵、防湿特性を高めるために、基板と高周波回路チップ、BGAパッケージとの間に封止樹脂が注入されている。
 しかしながら、封止樹脂は誘電体であるため、モジュール基板の配線上に封止樹脂が被ると、この部分において実効誘電率が変化する。このため、インピーダンス不整合によって伝送損失が増加し、定在波が顕在化する。
 封止樹脂の影響を軽減する技術として、参考文献2(日本国特開2000-269384号公報)に記載の技術が知られている。参考文献2に記載された高周波モジュールは、MMIC(モノリシックマイクロ波集積回路)チップの内側の回路を囲む絶縁体壁を設け、絶縁体壁の外側に封止樹脂を施す。これにより、配線基板と高周波回路チップとの間において、封止樹脂が被る範囲を狭め、インピーダンスの変化を小さくできる。
 しかしながら、参考文献1、2に示した従来の高周波モジュールには次に示す課題があった。
 参考文献1では、実装後にソルダレジストを除去するが、ソルダレジストによる被覆がないため、配線と配線基板との間において十分な接合強度を得ることは困難である。また、高周波回路チップ近傍の配線上は封止樹脂により被覆されている場合もあり、配線上においてインピーダンスが急峻に変化する部分があり、不連続を生じる。
 また、参考文献2では、高周波回路チップの回路面に封止樹脂を被らない場所ができるため、防塵、防水効果が損なわれ、十分な接合強度を得ることは困難である。また、配線基板の配線上には封止樹脂が存在するため、封止樹脂の存在する領域と存在しない領域とでのインピーダンスの不連続による損失、定在波の発生を防ぐことが困難である。
 本開示は、前記実情に鑑みてなされたものであり、高周波回路チップのIC回路面を全て封止樹脂により覆っても配線基板上の配線のインピーダンス変化による損失、又は、定在波発生を抑制できる高周波モジュールの提供を目的とする。
 本開示の実施の形態における無線モジュールを構成する高周波モジュール101について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態11)
 図21は、実施の形態1の高周波モジュール101の構成を示す説明図(斜視図)であり、図22(a)及び図22(b)は図21の断面図であり、図22(a)は高周波モジュールを配線方向によって、配線部107を含むように切断した場合のA-A断面図であり、図22(b)はB-B断面図である。高周波モジュール101は、高周波回路(マイクロ波又はミリ波用IC)チップ102がモジュール基板としての配線基板103に実装されて構成される。
 図21、図22(a)および図22(b)では、高周波回路チップ102の回路形成面が、配線基板103に対向し、上下面を逆にして実装されるフリップチップ実装の例を示す。図21、図22(a)および図22(b)に示す本実施の形態の高周波モジュール101では、高周波回路チップ102の実装部すなわち、入出力端子104の外側に、インピーダンス調整回路106が配置される。図37、図38(a)および図38(b)は比較図であり、図37はインピーダンス調整回路106を形成しない、高周波モジュールの構成を示す説明図(斜視図)、図38(a)は高周波モジュールを配線方向によって、配線部107を含むように切断したA-A断面図であり、図38(b)は配線に垂直な方向によって切断したB-B断面図である。
 本実施の形態の高周波モジュール101は、高周波回路チップ102と、高周波回路チップ102の入出力端子104としてのバンプをフリップチップ接続する配線部107を備えた配線基板103とを含み、配線基板103と高周波回路チップ102との間に封止樹脂105が充填されている。配線基板103の配線部107が、入出力端子104の外側において所定の範囲内に、インピーダンス調整回路106を有する。
 フリップチップ実装では、高周波回路チップ102の回路面が配線基板103と向き合い、高周波回路チップ102上のチップ配線109における電極は、配線基板103上の配線部107とバンプと呼ばれる金属の突起部(入出力端子104)において接続される。高周波回路チップ102と配線基板103の間に、封止樹脂105と呼ばれる熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を注入することで、高周波回路チップ102の配線基板103への実装強度を高め、更に、高周波回路チップ102の回路面を樹脂により覆うことで防水・防湿、防塵の効果を得ている。
 インピーダンス調整回路106は、入出力端子104から、所定の距離を隔した位置において、配線部107上に被るように設けられた、例えば、幅W=0.3mm、長さL=0.5mm、厚さT=0.02mmをもつ、ソルダレジストを含む誘電体層を用いて構成される。誘電体層の誘電率は例えば3.4である。入出力端子104から、所定の距離とは、λg/4以内の領域とした。配線基板103は誘電体基板110(例えば、樹脂基板あるいはセラミック基板)の表面に配線部107を形成し、裏面全面をグランド層108としてグランドコプラナ構造を構成する。
 なお、インピーダンス調整回路106の位置の一例としては、モジュール基板すなわち配線基板103上の配線を伝送する信号周波数をf、配線基板103の実効誘電率をεrとすると、配線基板103上での信号波長λg=1/(f・√εr)を用いて表すことができる。
 インピーダンス調整回路106は、高周波回路チップ102上の入出力端子104すなわちバンプ(電極)より約λg/4の位置より近くに設置される。図23乃至図26に示したように、複数の誘電体パターンを並べる寸法は、例えば誘電体材料の幅、間隔はそれぞれλg/16とするのが望ましい。これは、λg/4の場合に対して、λg/8の場合、「誘電体パターン有り」「なし」が1組になってしまう。これを、「誘電体パターン有り」「なし」が2回(複数回)繰り返されるように、ここではλg/16としている。
 実施の形態11の高周波モジュール101によれば、高周波回路チップ102の電極に接続されるチップ配線109(高周波配線)の上に封止樹脂が存在するため、インピーダンスが設計値からずれて不整合が生じる場合がある。
 そこで、配線基板103の配線部107上にインピーダンス調整回路106を配置することで、インピーダンス不整合を緩和し、インピーダンス不整合による伝搬損失、定在波発生の小さい高周波モジュールを実現できる。
 特性インピーダンスがZ0である伝送線路の両端に、信号線と負荷インピーダンスZの負荷とが接続されている場合を考える。負荷側の電圧定在波比(VSWR)は次式により表す。
 VSWR=(1+|Γ|)/(1‐|Γ|)
 Γ=(Z-Z0)/(Z+Z0)=V2/V1
 V1は進行波の振幅電圧、V2は反射波の振幅電圧、Γは電圧反射係数である。伝送線路の特性インピーダンスと負荷インピーダンスが一致した場合、すなわちZ0=ZにおいてVSWR=1となる。
 信号線から伝送線路に送りだされた高周波信号(進行波)において、伝送線路と負荷とにインピーダンスの不連続(不整合)があると、不連続部分において信号の反射が生じ、伝送線路を逆向きに進行する成分(反射波)が発生する。
 伝送線路では進行波と反射波とが加算されるが、それらの周波数は等しいため、伝送線路には固定した節点位置を持つ振動が観測される。これを定在波という。定在波比は、定在波の振動の度合を表し、ひいては高周波信号の反射の度合を示す。
 無線設備、特に送信設備では、伝送線路、信号線、負荷を、それぞれ給電線、送信機、アンテナと置き換えることができる。
 例えば、封止樹脂による実効誘電率の変化が2倍であると、インピーダンスは50Ωから25Ωに変化するため、
 Γ=(25-50)/(25+50)=-0.33
 リターンロス=9.6dBとなる。これに対し、上記インピーダンス調整回路を配置することで、例えばリターンロス(dB)=-20xLOG|Γ|を16.9dBまで改善できる。
 ここでVSWRは1.98となっている。ちなみにVSWRは2以下であればよい。
 次に、インピーダンス調整回路106の形成方法について説明する。
 配線基板103の設計では、インピーダンスを考慮して、配線パターン及び誘電体パターンを設計し、ソルダレジストのパターンの大きさおよび位置を算出し、マスクを形成する。
 配線基板103の形成後、マスクを用いて、誘電体パターンとして、ソルダレジスト層を形成する。このため、容易にインピーダンス調整回路106を備えた配線基板103を形成できる。
 配線基板103を用いて、高周波回路チップ102あるいは他の面実装部品(SMT)を搭載した後、VSWRを測定し、測定値に応じて、ソルダレジストパターンを削除、又は、追加することにより微調整し、より伝送特性に優れた高周波モジュール101を形成する。
 また、誘電体としては、ソルダレジストのほか、例えば、レジスト、又は、シルクの誘電体材料も適用可能である。レジスト、又は、シルクの誘電体材料により実現するためには、配線基板103の製造工程において、それぞれのパターン形成のためのマスクを変更すればよい。また、配線基板103の製造後に、任意の誘電体(例えば、樹脂膜、誘電体ペースト)を塗布してもよい。塗布後の加熱温度と加熱時間を調整し、誘電体の垂れの度合を制御することで、インピーダンス調整ができる。
 更なる高精度化を図るためには、VSWRを測定しながら、VSWRを限りなく1に近づけるために、インピーダンス調整回路106を構成するソルダレジストを用いた誘電体パターンを追加又は削除して調整する。
 以上、本実施の形態によれば、電圧定在波比(VSWR)の改善を図ることが可能となる。
 また、ICチップ(例えば、高周波回路チップ)の実装方法としては、上下面を逆さにして実装するフリップチップ実装の他、例えば、ICチップの回路面を上向きにして実装するフェースアップ実装があるが、本実施の形態はいずれにも適用可能である。
 また、本実施の形態11では誘電体パターンとしてソルダレジストを用いたが、ソルダレジストに限定されることなく、熱硬化性樹脂として例えばエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂として例えばポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂を用いることも可能である。
(実施の形態12)
 次に本開示の実施の形態12の高周波モジュールについて説明する。
 なお、前記実施の形態11では、図21、図22(a)および図22(b)において、インピーダンス調整回路106を配線基板103の配線部107上に1つずつ配置した例を示したが、図23に示すように、緩和構造を複数並べ、徐々にインピーダンスを変化させてもよい。
 図23は、実施の形態12の高周波モジュールの要部を示す上面図である。図23ではフリップチップ実装の例を示す。図39は比較図であり、図39はインピーダンス調整回路106を形成しない、高周波モジュールの構成を示す上面図である。
 前記実施の形態11の高周波モジュール101では、配線基板103上の配線部107にインピーダンス調整回路106として、誘電体層のパターンをひとつずつ配置したが、本実施の形態では3個の誘電体層のパターン106a、106b、106cを配置している。
 上記構成によれば、複数個のパターンを配線部の伸長方向に沿って、複数個配置することで、徐徐にインピーダンスを変化できる。
 他部については前記実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(実施の形態13)
 次に本開示の実施の形態13の高周波モジュールについて説明する。
 図24は、実施の形態13の高周波モジュールの要部を示す上面図である。
 前記実施の形態では、インピーダンス調整回路106として、配線基板103上の配線部107の配線幅方向全体にわたって配線部107を覆うように、誘電体層のパターンを配置したが、本実施の形態では、配線部107のエッジ107eを覆うように、3個の誘電体層のパターン16a、16b、16cを配置している。
 本実施の形態によっても、複数個の誘電体層のパターンを配線基板103上における配線部107の伸長方向に沿って、複数個配置することで、徐徐にインピーダンスを変化できる。
 他部については前記実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
 ここで、線路上の電流・電界分布は、線路端(電流方向に沿った端部:エッジ107e)に集中する。このため、端部に、誘電体層を配置することでもインピーダンス調整の効果が得られる。また、インピーダンス調整回路の面積が減るため、例えばディスペンサを用いての塗布では、作業時間を短くすることで製造コストを抑制できる。
 なお、インピーダンス調整回路を構成する誘電体層の2本のパターンを配線部107の両縁(エッジ107e)に並べてもよい。
 以上、本実施の形態の構成によっても、電流は、線路端(エッジ107e)の近傍に集中して流れるため、線路端(エッジ107e)の近傍を誘電体層により覆うことで、インピーダンスの不連続性を緩和できる。従って本実施の形態においても、前記実施の形態12と同様の効果を奏功する。
(実施の形態14)
 次に本開示の実施の形態14の高周波モジュールについて説明する。図25は、実施の形態14の高周波モジュールの要部を示す上面図である。
 前記実施の形態では、インピーダンス調整回路26として、同じ大きさの誘電体層のパターンである、3個の誘電体層のパターン26a、26b、26cは、間隔C1、C2を高周波回路チップ102の入出力端子104から離間にするに従って徐々に広がるように配置される(C1<C2)。
 上記構成によっても、高周波回路チップ102の入出力端子104から離間するに従って、間隔Cを徐々に広げて配置され、インピーダンスが徐々に変化するため、インピーダンスの不連続性を緩和できる。
(実施の形態15)
 次に本開示の実施の形態15の高周波モジュールについて説明する。図26は、実施の形態15の高周波モジュールの要部を示す上面図である。
 前記実施の形態では、インピーダンス調整回路36として、長さLa、Lb、Lc(La>Lb>Lc)が徐徐に小さくなる誘電体層のパターンであり、3個の誘電体層のパターン36a、36b、36cが、配置されている。つまり、3個の誘電体層のパターン面積は、徐徐に小さくなっている。
 上記構成によっても、高周波回路チップ102の入出力端子104から離間するに従って、長さLa、Lb、Lcが徐徐に小さくなる、すなわち、パターン面積が徐徐に小さくなるため、インピーダンスが徐々に変化する。従ってより円滑に、インピーダンスの不連続性を緩和できる。
 さらに本実施の形態においても、前記実施の形態13と同様、3個の誘電体層のパターン36a、36b、36cは、高周波回路チップ102の入出力端子104から離間するに従って間隔C1、C2を徐々に広げて配置される。(C1<C2)。
(実施の形態16)
 次に本開示の実施の形態16の高周波モジュールについて説明する。
 図27(a)~図27(c)は、実施の形態16の高周波モジュールの要部を示す図であり、図27(a)は上面図、図27(b)は図27(a)のA-A断面図である。
 前記実施の形態では、インピーダンス調整回路46として、配線基板103上の配線部107を覆う領域の誘電体パターン幅Wが、入出力端子104を構成するバンプの位置から外側に離れる程、徐徐に小さくなる誘電体層のパターンを用いる。
 上記構成によっても、高周波回路チップ102の入出力端子104から離間するに従って、配線部107を覆う領域の誘電体パターン幅Wは、徐々に小さくなる配置であり、誘電体パターン面積も徐々に小さくなり、インピーダンスが徐々に変化する。このため、インピーダンスの不連続性を緩和できる。上記誘電体パターンはマスクを用いてパターニングするため容易に形成できる。
 なお、変形例を図27(c)に示すように、高周波回路チップ102の入出力端子104から離間するに従って、配線部107を覆う領域の誘電体パターン幅W以外に、厚さも、徐々に小さくしても良い。さらに円滑に、インピーダンスが徐々に変化する。
(実施の形態17)
 次に本開示の実施の形態17の高周波モジュールについて説明する。
 図28(a)および図28(b)は、実施の形態17の高周波モジュールの要部を示す図であり、図28(a)は上面図、図28(b)は図28(a)のA-A断面図である。
 前記実施の形態では、インピーダンス調整回路56として、配線部を覆う誘電体パターンの厚さ(膜厚)Ta、Tb、Tcが高周波回路チップ102の入出力端子104から離れるに従って徐徐に小さくなる3個の誘電体層のパターン56a、56b、56cを用いている。3個の誘電体層のパターン56a、56b、56cの膜厚Ta,Tb,Tcは、下式の関係を有する。
(Ta>Tb>Tc)
 本実施の形態では、膜厚の異なる誘電体層のパターンを形成するために、熱硬化性樹脂として例えばエポキシ樹脂を用い、順次膜厚を変化させる。塗布法による形成では、選択的な開口を有するマスクを用意し、マスクの開口に樹脂を充填する方法をとる。膜厚を厚くする必要のある領域を複数回重ね塗りすることで、容易に順次膜厚を変化させた誘電体層のパターンを形成することが可能である。
 上記構成によっても、インピーダンスの不連続性を、より円滑に緩和できる。また、誘電体層としてソルダレジストあるいは塗布法によって形成する誘電体層のパターンでも良い。
(実施の形態18)
 次に本開示の実施の形態18の高周波モジュールについて説明する。
 図29(a)および図29(b)は、実施の形態18の高周波モジュールの要部を示す図であり、図29(a)は上面図、図29(b)は図29(a)のA-A断面図である。
 前記実施の形態では、インピーダンス調整回路166として、配線部を覆う誘電体パターンの厚さTがなだらかに小さくなる1個の誘電体層のパターンを用いている。誘電体層のパターンの膜厚は、入出力端子に近い側からT1、T2、T3は、下式の関係を有する。
T1>T2>T3
 本実施の形態でも、前記実施の形態17と同様、膜厚の異なる誘電体層のパターンを形成するために、熱硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂を用い、順次膜厚を変化させてもよい。塗布法による形成では、回路設計に応じて形成された開口を有するマスクを用意し、マスクの開口に樹脂を充填する方法をとる。誘電体層のパターンは、膜厚を厚くする必要のある領域を複数回重ね塗りすることで、容易に形成可能である。
 上記構成によっても、インピーダンスの不連続性をさらに円滑に緩和できる。
 以上、実施の形態12乃至18に示したように、インピーダンス調整回路として種々の形態をとることができる。
 例えば、誘電体パターンの間隔を徐々に変化させて複数並べても良いし、誘電体パターンの面積を徐々に変化させても良いし、三角形状のパターンを構成し、配線部を覆う幅を徐々に変化させても良い。
 また、配線上のパターンの面積、幅、間隔を変更する例のほか、図28(a)、図28(b)、図29(a)および図29(b)に示したように、インピーダンス調整回路を構成する誘電体パターンの高さを変化させても良い。
 また、インピーダンス調整回路を、例えば、半田レジスト、又は、シルクの誘電体材料を用いて実現するためには、配線基板の製造工程において、それぞれのパターン形成のためのマスクを変更することによって容易に形成できる。また、配線基板製造後に任意の誘電体として、例えば樹脂膜、誘電体ペーストを塗布してもよい。
 具体的には、インピーダンス調整回路の実現方法としては、半田レジスト又はモジュール基板にシルクスクリーンを用いて、印刷される文字の形成工程と同一工程において、誘電体材料であるシルクを印刷しても良いし、又は、基板製造後に任意の誘電体をディスペンサによって塗布しても良い。
 なお、インピーダンス調整回路の位置の一例としては、モジュール基板すなわち配線基板103上の配線を伝送する信号周波数をf、配線基板103の実効誘電率をεrとすると、配線基板103上での信号波長λg=1/(f・√εr)により表すことができ、インピーダンス調整回路は高周波回路チップ上の電極より約λg/4の位置より近くに設置される。図23乃至図26に示したように、複数の誘電体パターンを並べる場合の寸法は、例えば誘電体材料の幅、間隔はそれぞれλg/16とするのが望ましい。この場合も、前記実施の形態11の場合と同様の理由による。λg/4の場合に対して、λg/8の場合、「誘電体パターン有り」「なし」が1組になってしまう。これを、「誘電体パターン有り」「なし」が複数回(2回)繰り返されるように、ここではλg/16としている。
 また、前述したが、インピーダンス調整回路の高さを変化させる方法としては、例えば、半田レジストを複数回塗布すること、ディスペンサにて複数回塗布すること、粘度の異なる材料を塗布すること、高周波回路チップ全体に封止樹脂を被せること、がある。
 また、インピーダンス調整回路が基板表面に配置される場合、例えば、レーザ加工機でのインピーダンス調整回路の形状トリミングが可能であり、製造後に特性を調整できる。
(実施の形態19)
 次に本開示の実施の形態19の高周波モジュールについて説明する。
 以上説明してきた、実施の形態11乃至18では、インピーダンス調整回路を配線基板上に、一体的に形成する例について説明したが、本実施の形態では、部品としてインピーダンス調整回路(緩和チップ)60を搭載する構造について説明する。
 実施の形態19の高周波モジュールの構成を示す図である。実施の形態11乃至18と同様、図30(a)および図30(b)に要部上面図および要部断面図を示す。本実施の形態の高周波モジュールは、高周波回路チップ102と、配線基板103と、インピーダンス調整回路60とを含む構成である。なお、実施の形態11の高周波モジュール101と同一の構成要素については同一の符号を用い、説明を省略する。
 インピーダンス調整回路60は凸部62と凹部63を有するシリコンのインピーダンス調整素子チップ61を含む構成であり、高周波回路チップ102と同様にフリップチップ実装される。そして、インピーダンス調整素子チップ61の凸部62と配線基板103上の配線部107との間にソルダレジストを用いた誘電体が充填されると、毛管現象により、隙間にソルダレジストが入り込み、誘電体層66のパターンを形成する。
 なお、インピーダンス調整回路60の凸部62が配線基板103上の配線部107上に密着することが必要である。従って凸部62は、入出力端子104として形成されるバンプとほぼ同一高さとするのが望ましい。
 また、図31(a)および図31(b)に変形例の要部上面図および要部断面図を示すように、インピーダンス調整素子チップ61の高さ、固定には、例えば四隅に配置したバンプ64を用いてもよい。これにより、高さ方向の位置をあらかじめ決定しておくことができ、配線基板103上へのインピーダンス調整回路60の密着性を高めることができる。
(実施の形態20)
 次に本開示の実施の形態20の高周波モジュールについて説明する。
 また、図32(a)および図32(b)に示すように、インピーダンス調整素子チップ61の凸部62と配線基板103上の配線部107との間に、封止樹脂105を充填することによって密着度を高め、インピーダンスの緩和を図る構成でも良い。図32(a)および図32(b)は、本開示の実施の形態20の高周波モジュールの要部を示す図であり、図32(a)は上面図、図32(b)は図32(a)のA-A断面図である。
 なお、実施の形態11の高周波モジュール101と同一の構成要素については同一の符号を用い、説明を省略する。
 本実施の形態においても、インピーダンス調整回路60は前記実施の形態19よりも若干凹凸の小さい、凸部62と凹部63を有するシリコンのインピーダンス調整素子チップ61を含む構成であり、高周波回路チップ102と同様にフリップチップ実装される。そして、インピーダンス調整素子チップ61の凸部62と配線基板103上の配線部107との間に封止樹脂105と同一の樹脂を用いた誘電体層が充填される。
 インピーダンス調整回路60の凸部62が配線基板103上の配線部107上に密着することが必要である。
 以上、実装手順の一例としては、モジュール基板製造後、実装工程にて、高周波回路チップ102とインピーダンス調整回路60を有するチップとをそれぞれバンプ実装する。その後、それぞれのチップの実装強度を高めるために、チップと基板の間に封止樹脂105を注入し、炉にて所定の温度及び時間によって加熱することで封止樹脂105を硬化させる。
(実施の形態21)
 次に本開示の実施の形態21の高周波モジュールについて説明する。
 なお、前記実施の形態20では、インピーダンス調整素子チップ61の凸部62に封止樹脂105を付着させたが、本実施の形態では高周波回路チップ102と配線基板103との間に充填される封止樹脂105を、インピーダンス調整素子チップ61と配線基板103の配線部107との間全体に充填している。
 そして本実施の形態では、封止樹脂105の幅が、高周波回路チップ102の外部接続端子から外側に離れる程、狭くした凸部62Sのパターンと、凹部63Sとを形成している。また、図33(a)および図33(b)に示すように、インピーダンス調整素子チップ61の凸部62Sと配線基板103上の配線部107との間に封止樹脂105を充填することによって密着度を高め、インピーダンスを緩和してもよい。
 図33(a)および図33(b)は、本開示の実施の形態21の高周波モジュールの要部を示す図であり、図33(a)は上面図、図33(b)は図33(a)のA-A断面図である。
 なお、実施の形態11の高周波モジュール101と同一の構成要素については同一の符号を用い、説明を省略する。
 本実施の形態によれば、インピーダンス調整回路60は凹凸のパターンにより、誘電体層のパターンが形成されるため、パターン調整が容易である。また、インピーダンス調整素子チップ全体が封止樹脂により固着されるため、密着性が良好である。また、高周波回路チップと同時にインピーダンス調整素子チップを搭載できるため、実装作業性が良好である。
 なお、インピーダンス調整回路60の凸部62が配線基板103上の配線部107上に密着することが重要である。
 なお、前記実施の形態19乃至21において、インピーダンス調整素子チップを高周波回路チップの近傍に配したが、図34(a)乃至図34(d)に高周波モジュールの変形例を示すように、高周波回路チップの周縁部の一部に、高周波回路チップ102の内部回路と電気的に独立したインピーダンス調整部60Rを構成し、一体的に形成してもよい。
 図34(a)および図34(b)は本実施の形態の高周波モジュールを示す要部上面図、および要部断面図、図34(c)および図34(d)は本実施の形態の高周波回路チップの上面図および断面図である。
 上記構成により、実装工数を減らすことで製造コストを抑制できる。インピーダンス調整部60Rは凹部60cのパターンにより、その反転パターンとして誘電体層のパターンが形成されるため、パターン調整が容易である。また、インピーダンス調整素子チップ61全体が封止樹脂により固着されるため、密着性が良好である。また、高周波回路チップと同時にインピーダンス調整素子チップを搭載できるため、実装作業性が良好である。
 なお、インピーダンス調整部60Rの凸部62Sが配線基板103上の配線部107上に密着することが重要である。
(実施の形態22)
 次に本開示の実施の形態22の高周波モジュールについて説明する。
 以上、実施の形態11乃至18では、インピーダンス調整回路を、配線基板上に、一体的に形成する例、実施の形態19乃至21では、インピーダンス調整回路を、部品としてインピーダンス調整素子(緩和チップ)を搭載する構造について説明したが、本実施の形態では、図35に本実施の形態の高周波モジュールの要部上面図を示すように、インピーダンス調整回路を配線基板103上の配線形状を用いて実現する例について説明する。
 本実施の形態では、配線基板103上の配線部107自体のパターンを、外側に離れる程、徐徐に幅狭とすることで、インピーダンス調整部としている。
 なお、実施の形態11の高周波モジュール101と同一の構成要素については同一の符号を用い、説明を省略する。
 本実施の形態のインピーダンス調整部は、高周波回路チップ102の入出力端子104としてのバンプの位置から徐徐に幅広となり、入出力端子104の位置から封止樹脂105の端部(封止端105e)を超え、所定距離L0離間した位置において、配線と同一幅をなす構成である。徐徐に幅狭となる部分の長さL0は、信号周波数の波長に対して、概ねλg/4となる。
 インピーダンスの不連続部が緩和し、VSWRが1に近づく。
 ちなみに、通例の配線パターンは図40(a)に示すように、高周波回路チップ下において徐徐に細くなっているか、あるいは、図40(b)に示すように、封止端105eまでの領域において徐徐に細くなっている。
(実施の形態23)
 次に本開示の実施の形態23の高周波モジュールについて説明する。
 以上、実施の形態11乃至22では、フリップフロップ実装によって高周波回路チップ102が配線基板103上に搭載される例について説明したが、本実施の形態では、フェースアップ接続によって高周波回路チップ102が搭載される場合について説明する。図36(a)および図36(b)に本開示の実施の形態23の高周波モジュールの要部の上面図および断面図を示す。
 フェースアップ接続によって高周波回路チップ102が配線基板103上に搭載されると搭載されると、配線部107にワイヤWBを介して接続がなされ、封止樹脂105によってワイヤWBと高周波回路チップ102が覆われる。
 本実施の形態では、インピーダンス調整回路の長さLを、高周波回路チップ102の実装時に封止樹脂105が覆う位置により決めており、おおよそ封止樹脂105により覆われる位置および配線部107上の封止樹脂105の封止端105eの角度を調整する。よって、フェースアップ実装では、例え同じ高周波回路チップを用いる場合であっても、インピーダンス調整回路の長さは異なる。
 なお、本実施の形態においても実施の形態11の高周波モジュール101と同一の構成要素については同一の符号を用い、説明を省略する。
 また、前記実施の形態では、封止樹脂105の端部の形状が設計値となるように調整して形成後であっても、インピーダンス整合をとりながら、封止樹脂105の一部を切除することで、更に、インピーダンス整合性を高めることも可能である。
 また、粘度の高い樹脂により壁部を形成し、封止端105eのテーパを調整しても良い。また、封止樹脂を硬化させる工程において温度プロファイルを用いて垂れの度合を制御し、封止端105eのテーパを調整できる。
 また前記実施の形態では、誘電体層によってインピーダンス調整回路を構成したが、誘電体層に限定されることなく、例えば、SMT部品を搭載する位置をλg/4の範囲内にする、SMT部品を接続するための導電性ペーストの長さを調整する、あるいは、誘電体層をレーザ加工により切断し、形状、厚さの調整をする、などの調整も可能である。
 以上説明した各実施の形態は、次のような態様の開示を含むものである。
<高周波モジュールの開示1>
 高周波回路チップと、
 前記高周波回路チップの入出力端子を接続する配線部を備えた配線基板と、
 少なくとも前記高周波回路チップと前記配線部との接続部を覆う封止樹脂を充填した高周波モジュールであって、
 前記配線部が、前記入出力端子の外側に、インピーダンス調整回路を備えた、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示2>
 高周波回路チップと、
 前記高周波回路チップの入出力端子をフリップチップ接続する配線部を備えた配線基板と、
 前記配線基板と前記高周波回路チップとの間に封止樹脂を充填した高周波モジュールであって、
 前記配線部が、前記入出力端子の外側に、インピーダンス調整回路を備えた、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示3>
 上記高周波モジュールの開示1または2に記載の高周波モジュールであって、
 前記インピーダンス調整回路は、前記入出力端子から外側に所定の距離を隔した位置において前記配線部上に形成された所定幅の誘電体層である、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示4>
 上記高周波モジュールの開示3に記載の高周波モジュールであって、
 前記誘電体層は前記配線部に沿って形成された複数の誘電体パターンを備えた、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示5>
 上記高周波モジュールの開示4に記載の高周波モジュールであって、
 前記複数の誘電体パターンの間隔は、前記高周波回路チップから外側に離れる程、大きくなる、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示6>
 上記高周波モジュールの開示4に記載の高周波モジュールであって、
 前記複数の誘電体パターンのパターン面積は、前記高周波回路チップから外側に離れる程、小さくなる、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示7>
 上記高周波モジュールの開示4に記載の高周波モジュールであって、
 前記複数の誘電体パターンの膜厚は、前記高周波回路チップから外側に離れる程、小さくなる、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示8>
 上記高周波モジュールの開示3に記載の高周波モジュールであって、
 前記誘電体層と前記配線部との重なり領域の幅は、前記高周波回路チップから外側に離れる程、徐々に小さくなる、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示9>
 上記高周波モジュールの開示3乃至8のいずれかに記載の高周波モジュールであって、
 前記誘電体層は、前記配線部を構成する配線の周縁部を選択的に覆うように形成された、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示10>
 上記高周波モジュールの開示3乃至9のいずれかに記載の高周波モジュールであって、
 前記誘電体層は、前記封止樹脂と同一材料を用いて構成された、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示11>
 上記高周波モジュールの開示2または3に記載の高周波モジュールであって、
 前記インピーダンス調整回路は、前記入出力端子の外側において、前記配線部上に搭載され、前記配線基板に対向する面に凹凸を有するインピーダンス調整素子チップと、
 前記インピーダンス調整素子チップの凸部と前記配線部との界面に充填された誘電体層とを具備した、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示12>
 上記高周波モジュールの開示11に記載の高周波モジュールであって、
 前記インピーダンス調整素子チップは、前記高周波回路チップと一体的に形成された、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示13>
 上記高周波モジュールの開示11に記載の高周波モジュールであって、
 前記凸部は前記入出力端子として形成されるバンプとほぼ同一高さである、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示14>
 上記高周波モジュールの開示1または2に記載の高周波モジュールであって、
 前記インピーダンス調整回路は、配線基板上の配線部であって、前記高周波回路チップの入出力端子から外方に、信号周波数の波長λgに対して概ねλg/4の位置まで徐々に線幅が増大するテーパ部を構成する、
 高周波モジュール。
<高周波モジュールの開示15>
 上記高周波モジュールの開示1または2に記載の高周波モジュールであって、
 前記高周波回路チップは、マイクロ波又はミリ波用回路チップである、
 高周波モジュール。
<高周波モジュール用基板の開示1>
 基板と、
 前記基板上に形成された配線部を用いた高周波伝送路と、
 前記高周波伝送路に接続されたインピーダンス調整回路とを備え、
 前記高周波伝送路の端子部に、高周波回路チップを搭載する高周波モジュール用の配線基板であって、
 前記インピーダンス調整回路は、配線基板上の配線部であって、前記高周波回路チップの入出力端子から外方に、信号周波数の波長λgに対して概ねλg/4の位置まで徐々に線幅が増大するテーパ部を構成する高周波モジュール用基板。
<高周波モジュール用基板の開示2>
 上記高周波モジュール用基板の開示1に記載の高周波モジュール用基板であって、
 前記高周波回路チップは、マイクロ波又はミリ波用回路チップである、
 高周波モジュール用基板。
 上記高周波モジュール及び高周波モジュール用基板の開示によれば、配線基板上にインピーダンス調整回路を設けているため、インピーダンス変化による不連続を低減できる。このため、フリップフロップ接続において、高周波回路チップの回路面を全て封止樹脂により覆っても配線基板上の配線のインピーダンス変化による不連続を小さくできる。
 本開示を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2011年8月23日出願の日本特許出願(特願2011-181946)、2011年8月29日出願の日本特許出願(特願2011-186338)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 以上説明してきたように、本開示の高周波モジュール用の配線基板によれば、配線部を覆うソルダレジスト層は、配線部の一部に開口部を持つ構成のため、高周波特性を維持し、配線強度の高い高周波モジュール用の配線基板を提供でき、主回路構成に有効に適用可能である。
 また、本開示は、高周波モジュールのインピーダンス不整合を低減でき、伝送損失の小さい高周波モジュール(例えば、無線モジュール)を提供でき、無線通信端末として有用である。
1 配線基板
2 表面実装型のチップ部品(SMT部品)
2a、2b 入出力端子
3、3s、3p 配線部
4 誘電体層
5 ソルダレジスト層
6 半田
7 裏面配線部
8、8c、8d、8p 開口部
8s 側面開口部
9 高周波ICチップ
9a、9b,9c 入出力端子
10 アンテナエレメント
101 高周波モジュール
102 高周波回路チップ
103 配線基板
104 入出力端子(バンプ)
105 封止樹脂
105e 封止端
106 インピーダンス調整回路
107 配線部
107e エッジ
108 グランド層
109 チップ配線
110 誘電体基板
16、26,36,46,56,166 インピーダンス調整回路
16a、16b、16c 誘電体層のパターン
60R インピーダンス調整部
61 インピーダンス調整素子チップ
62 凸部
63 凹部

Claims (12)

  1.  高周波伝送用の配線部と、
     前記配線部上に形成されたソルダレジスト層と、
     を備えた高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記ソルダレジスト層は、前記配線基板上に搭載されるチップ部品の入出力端子から所定の距離までの間にある領域では、前記配線部の一部に開口部を持つ、
     高周波モジュール用の配線基板。
  2.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部は、所定の間隔を隔てて形成された複数の開口を含む、
     高周波モジュール用の配線基板。
  3.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記ソルダレジスト層の前記開口部は、ストライプ状のパターンによって構成され、前記配線部を所定の間隔によって覆う、
     高周波モジュール用の配線基板。
  4.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部は四角形である、
     高周波モジュール用の配線基板。
  5.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部は円形または楕円形である、
     高周波モジュール用の配線基板。
  6.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部は前記配線部の側面を含む、
     高周波モジュール用の配線基板。
  7.  請求項2に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部は、前記配線部に沿って形成され、前記配線部の電流方向に沿った端縁部を残して配線部上に配列された、
     高周波モジュール用の配線基板。
  8.  請求項2に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部の間隔は、前記配線部上において、伝送周波数のλg/8以下である、
     高周波モジュール用の配線基板。
  9.  請求項2に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部の配置間隔は、前記配線部に搭載される表面実装型のチップ部品の入出力端子から離れるに従って次第に小さく形成された、
     高周波モジュール用の配線基板。
  10.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板であって、
     前記開口部の幅は、前記配線部に搭載される表面実装型のチップ部品の入出力端子から離れるに従って次第に大きく形成された、
     高周波モジュール用の配線基板。
  11.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板を用い、
     前記配線部の一部に、入出力端子を介して搭載された表面実装型のチップ部品を有する、
     高周波モジュール。
  12.  請求項1に記載の高周波モジュール用の配線基板を用い、
     前記配線部は、マイクロ波又はミリ波伝送に用いる、
     高周波モジュール。
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