WO2013084496A1 - 無線モジュール - Google Patents

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WO2013084496A1
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wireless module
antenna
module
connection member
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藤田　卓
亮佑 塩崎
中村　俊昭
潤一 木村
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless module used for wireless communication and mounting an electronic component on a substrate.
  • circuit module for wireless communication in which an electronic circuit is mounted (mounted) on a substrate, a substrate on which an active element (for example, IC (Integrated Circuit) is mounted) and a substrate on which a passive element (for example, a resistor, an inductor, or a capacitor) is mounted
  • an active element for example, IC (Integrated Circuit) is mounted
  • a passive element for example, a resistor, an inductor, or a capacitor
  • Patent Document 1 discloses a semiconductor device as a wireless module using a substrate on which an antenna as a passive element is mounted and a substrate on which a semiconductor element as an active element is mounted.
  • an antenna is mounted on one surface side of a silicon substrate, a semiconductor element as an active element is mounted on the other surface side of the silicon substrate, and the antenna and the semiconductor element are through vias penetrating the silicon substrate. It is electrically connected via A passive element is mounted on one surface side of a wiring substrate separately formed from the silicon substrate, and the wiring substrate and the silicon substrate are disposed between the one surface side of the wiring substrate and the other surface side of the silicon substrate It has become the structure electrically connected via the connection member.
  • a first substrate on which an active element and a passive element are mounted and a second substrate on which an antenna is mounted are disposed opposite to each other, and two substrates are electrically connected by a connection member.
  • a semiconductor element for example, an IC
  • a chip capacitor as a passive element
  • a chip resistor are mounted on a first substrate
  • Cu copper
  • the mounting surfaces (mounting surfaces) of the first substrate and the second substrate are made to face each other, and the solder of the connecting member is melted and electrically connected to the first substrate, and then the mold resin as a sealing material is used as a substrate Fill in the embedded layer where there are parts between and seal with resin. Thereby, the wireless module of the structure which laminated
  • Patent Document 1 In the technique of Patent Document 1, it is difficult to uniformly adjust the thickness of the module in the assembled wireless module.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to uniformly adjust the thickness of a module in a wireless module after assembly.
  • the present disclosure is a wireless module, and includes a first substrate on which a mounting component of a wireless circuit is mounted, a second substrate disposed to be stacked on the first substrate, and a first substrate and a second substrate.
  • a connecting member connected to at least one of the first and second substrates to form a mountable space between the first substrate and the second substrate, the plurality of connecting members being the first connecting member; It is disposed at a uniform position between the substrate and the second substrate.
  • FIG. 3 A plan view showing an arrangement configuration of connection members in a wireless module according to a second embodiment Top view showing arrangement configuration of connecting members in wireless module of third embodiment AA cross section of the wireless module shown in FIG. 3 A plan view showing a configuration example of a periphery of a through via connected to a ground pattern in the first to third embodiments Side sectional view showing a configuration example of a wireless module in a fourth embodiment of the present invention Side sectional view showing a configuration example of a wireless module according to a fifth embodiment of the present invention
  • a connecting member for connecting a plurality of substrates is electrically connected to a wiring pad provided on the substrate.
  • the connection member and the wiring pad are arranged according to the layout of the element to be mounted on the substrate and the wiring pattern of the substrate.
  • the connection members for example, the deflection of the substrate, the deviation of the filling amount of the sealing material between the substrates may occur during manufacture, and the thickness of the module may become uneven. If the thickness of the module is not uniform, for example, a torsional stress may be applied to the substrate, which may result in a mounting failure in which the connection of the contact of the element is incomplete.
  • the directivity characteristic of the antenna may change.
  • FIG. 1 is a view showing an example of the configuration of a conventional wireless module, in which (A) is a cross-sectional view, (B) is a plan view from above with the second substrate removed, and (C) is It is the top view seen from the top of the 2nd substrate.
  • the wireless module includes a first substrate 101 to be a main substrate and a second substrate 102 to be a sub-substrate.
  • the first substrate 101 is provided with a wiring pattern 104 on one surface side, and a semiconductor element 103 which is an active element is mounted as a mounting component of a wireless circuit.
  • the wiring pad 107 is formed on one side of the second substrate 102, and the connection member 106 is mounted on the wiring pad 107.
  • the connection member 106 is mounted on the wiring pad 107.
  • the second substrate 102 has a pad-like antenna 108 formed on the other surface side, and is electrically connected to the wiring pad 107 on the one surface side by the through via 109.
  • Cu core ball connection members 106 are arranged in a row near one side of the second substrate 102.
  • the one surface side of the first substrate 101 and the one surface side of the second substrate 102 are disposed to face each other, and the connection member 106 is connected to the wiring pad 105 of the first substrate 101, whereby the second substrate 102 is firstly connected by the connection member 106.
  • the substrate 101 is electrically connected.
  • the sealing resin 110 is filled and sealed in the embedded layer in which the semiconductor element 103 between the first substrate 101 and the second substrate 102 is present.
  • connection member 106 since the connection member 106 is disposed in a biased manner, for example, in the manufacture of the wireless module, the deflection of the second substrate 102 and the imbalance of the filling amount of the sealing resin 110 between the substrates occur. Thickness may become uneven.
  • a step of forming and dividing a plurality of modules in parallel on a large substrate is adopted, and therefore there is a bias in the arrangement of connection members in the module There is a high possibility of deviation in the thickness of each module after division.
  • the thickness of the module is not uniform, for example, a torsional stress may be applied to the first substrate 101 and the second substrate 102, and a mounting failure of the semiconductor element 103 may occur.
  • the outer surface (the other surface side) of the second substrate 102 may be inclined to change the directivity of the antenna 108 of the wireless module.
  • the following embodiment shows the example of composition of the wireless module which can adjust the thickness of the module after an assembly uniformly to the above-mentioned subject.
  • a wireless module for example, some configuration examples of a wireless module which is used in a high frequency band of a millimeter wave band of 60 GHz and on which an antenna and a semiconductor element are mounted will be shown.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the wireless module according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the wireless module of the present embodiment has a first substrate 11 to be a main substrate and a second substrate 12 to be a sub-substrate.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 are formed using, for example, a dielectric insulating material having a dielectric constant of about 3 to 4.
  • the first substrate 11 is provided with a wiring pattern 13 made of, for example, copper foil on one surface side, and a semiconductor element (for example, an IC) 14 which is an active element is mounted as a mounting component of a wireless circuit. Further, the first substrate 11 is provided with a wiring pad 15 for electrically connecting the connection member 18.
  • the second substrate 12 has a ground pattern 17 made of copper foil, for example, and a circular wiring pad 16 formed on one side, and a connection member 18 made of Cu core ball solder-plated on the wiring pad 16 is mounted. ing.
  • the second substrate 12 has a pad-shaped antenna 20 made of copper foil, for example, formed on the other surface side, and is electrically connected to the wiring pad 16 on the one surface side by the through via 21.
  • the antenna 20 is formed by one or more antenna elements.
  • the wiring pad 16 may include a wiring pattern.
  • connection members 18 are arranged at equal positions in the substrate plane direction (XY plane) of the first substrate 11 and the second substrate 12.
  • the two connection members 18A and 18B are disposed symmetrically with respect to the central portion (substrate center line C1) of the substrate in the horizontal direction (X direction) in the drawing.
  • connection member 18 serves as a signal transmission path (signal line) between the wireless circuit of the first substrate 11 and the antenna 20 of the second substrate 12.
  • the connection members 18A and 18B on both sides are connected to both the first substrate 11 and the second substrate 12, respectively.
  • connection member 18 is provided between the first substrate 11 and the second substrate 12 in order to form an interval at which mounting components including the semiconductor element 14 can be mounted. Then, in the embedded layer in which the semiconductor element 14 between the first substrate 11 and the second substrate 12 is present, for example, the sealing resin 22 of mold resin is filled and sealed.
  • FIG. 3 is a plan view showing an arrangement configuration of connection members in the wireless module of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view seen from above with the second substrate of the wireless module removed, that is, a view for explaining the arrangement of the connecting members 18 by the Cu core balls in the wireless module.
  • connection members 18 are arranged in the shape of a line at six positions in the vicinity of the symmetrical position along the two opposing sides. That is, the connection member 18A on the left side in the drawing and the connection member 18B on the right side in the drawing are located symmetrically on the substrate. As a result, the arrangement of the connection members 18 is evenly balanced in the first substrate 11 and the second substrate 12.
  • connection members 18 As described above, by arranging the connection members 18 symmetrically on the substrate, it is possible to suppress the torsional stress applied to the substrate, and to suppress the deflection of the substrate of the wireless module and the unevenness of the filling amount of the sealing resin 22 between the substrates. .
  • the connecting member 18 also functions as a member that regulates the distance between the substrates. Therefore, the thickness of the module can be adjusted uniformly, and mounting defects due to warpage, deflection, and unevenness of the wireless module can be reduced. Moreover, the inclination of the antenna surface of a wireless module can be reduced, and the change in antenna characteristics before and after assembling can be suppressed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a wireless module according to a modification of the first embodiment, in which (A) shows a first modification and (B) shows a second modification.
  • both the connecting member 18A on the left side and the connecting member 18B on the right side in the drawing are connected to both the first substrate 11 and the second substrate 12, respectively.
  • the first connection member 18A on the left side in the drawing is connected to both the first substrate 11 and the second substrate 12, and the second connection member on the right side in the other drawing 18B is connected to the upper second substrate 12 in the drawing and not connected to the lower first substrate 11 in the drawing.
  • the connection member 18B may be connected to the first substrate 11. That is, the second connection member 18B is provided as a dummy Cu core ball to adjust the distance between the substrates for preventing the deflection of the substrates.
  • the connecting member 18 is preferably connected to both substrates, but even if it is connected to one of the substrates, the effect of being able to uniformly adjust the thickness of the module as in the first embodiment is obtained.
  • the third connecting member 18C on the right side in the figure is connected to the second substrate 12 on the upper side in the figure, and the first connecting member on the lower side in the figure It is not connected to the substrate 11.
  • the third connecting member 18C has an outer dimension different from that of the first connecting member 18A on the left side in the drawing, and is smaller than the connecting member 18A.
  • the third connection member 18C may be connected to the first substrate 11.
  • connection member provided as a dummy Cu core ball is provided between the substrates for preventing the deflection of the substrate by providing the connection members at equal positions on the substrate even if the outer dimensions (dimensions in the module thickness direction (Z direction) differ).
  • FIG. 5 is a plan view showing an arrangement configuration of connection members in the wireless module of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view seen from above with the second substrate of the wireless module removed, that is, a view for explaining the arrangement of the connecting members 18A and 18B by Cu core balls in the wireless module. Further, the antenna 20 provided on the other surface side of the second substrate 12 is indicated by a broken line.
  • the connecting members 18A and 18B made of Cu core balls are arranged in two rows at symmetrical positions with respect to the plane direction (XY plane) of the antenna 20 of the second substrate 12. That is, the central portion C2 (four antennas 20) of the array of the antenna 20 by the plurality of (four in the illustrated example) antenna elements of the connecting member 18A on the left side in the figure and the connecting member 18B on the right side in the figure 3) are located symmetrically in two rows with respect to the center).
  • two sets of 2 ⁇ 2 antenna arrays are arranged, one for transmission and one for reception.
  • connection members 18A and 18B are evenly balanced around the antenna in the planar direction of the substrate of the wireless module.
  • the antenna 20 may be one antenna element.
  • the thickness of the module can be uniformly adjusted as in the first embodiment.
  • the thickness of the module can be uniformly adjusted centering on the antenna portion, the inclination of the antenna surface of the wireless module can be suppressed, and unintended changes in antenna characteristics can be reduced.
  • FIG. 6 is a plan view showing an arrangement configuration of connection members in the wireless module of the third embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view seen from above with the second substrate of the wireless module removed, that is, a view for explaining the arrangement of the connecting members 18A and 18B with Cu core balls in the wireless module.
  • connection members 18D and 18E with four Cu core balls are disposed at symmetrical positions with respect to the semiconductor element 14 as a mounting component mounted on the second substrate 12. That is, with the connecting member 18D on the left side in the figure and the connecting member 18E on the right side in the figure corresponding to the four corners or two opposing sides of the semiconductor element 14, the central portion of the semiconductor element ) Is symmetrical with respect to the center line C3) of
  • connection members 18D and 18E are evenly balanced around the semiconductor element in the module in the planar direction of the wireless module substrate. Further, the other connection members 18 are arranged in a row on an extension connecting the two connection members 18D (vertical direction (Y direction in FIG. 6)).
  • the thickness of the module can be uniformly adjusted as in the first embodiment.
  • the thickness of the module can be uniformly adjusted in a portion centered on the semiconductor element. For this reason, the curvature in the part centering on a semiconductor element can be made smaller.
  • the torsional stress applied to the electrode (solder bump portion in the case of IC) of the mounting component can be reduced and mounting defects can be reduced.
  • connection member 18 using Cu core ball as the connection member 18, if it is not only this but a columnar shape, circular and a polygon may be sufficient.
  • connection members 18 are arranged on one end side (left side) in the X direction and the other end side (right side) in the X direction of the first substrate 11 shown in FIG. 3.
  • the connection members 18 are arranged in the order of ground, signal transmission, ground, ground, signal transmission, and ground in the Y direction.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the wireless module shown in FIG. 3, taken along line AA.
  • the second substrate 12 is also shown, and among the six connection members 18, illustration of four connection members on the other end side in the Y direction is omitted.
  • connection member 18P is a connection member for grounding.
  • the connection member 18P is connected to the ground pattern 33 via the wiring pad 31 and the through via 32 on the first substrate 11 side.
  • the connection member 18P is connected to the ground pattern 36 via the wiring pad 34 and the through via 35 on the second substrate 12 side.
  • connection member 18Q is a connection member for signal transmission.
  • the connection member 18Q is connected to the wiring pattern 39 via the wiring pad 37 and the through via 38 on the first substrate 11 side.
  • the connection member 18Q is connected to the wiring pattern 42 through the wiring pad 40 and the through via 41 on the second substrate 12 side.
  • the wiring pattern 42 is connected to the antenna 20.
  • the connecting member 18P is disposed closer to one end side (left side) in the Y direction than the connecting member 18Q.
  • FIG. 8 shows another configuration example of the periphery of the through vias 32 and 35 connected to the ground patterns 33 and 36.
  • a substantially arc-shaped ground pattern 33 is provided on the first substrate 11 so as to surround the connection member 18Q for signal transmission.
  • a ground pattern 36 having a substantially arc shape is provided on the second substrate 12 so as to surround the connection member 18Q for signal transmission.
  • the plurality of ground connection members 18P are arranged so as to surround the signal transmission connection member 18Q. Further, although not shown in FIG. 8, the connection member 18 P for each ground is connected to each through via 32, 35 through the wiring pad 31, 34.
  • the ground pattern 33 is formed in a substantially C shape so as to surround the wiring pattern 39.
  • one or more through vias 32 are provided, and the ground vias 32 electrically connect the ground patterns 33 of the first substrate 11 and the connection members 18P for the respective grounds.
  • the ground pattern 36 is formed in a substantially C shape so as to surround the wiring pattern 42.
  • one or more through vias 35 are provided, and the ground vias 35 electrically connect the ground pattern 36 of the second substrate 12 and the connection members 18P for the respective grounds.
  • the wiring pads 31 and 34 are an example of a first wiring pad.
  • the through vias 32 and 35 are an example of a first via.
  • the wiring pads 37 and 40 are an example of a second wiring pad.
  • the through vias 38 and 41 are an example of a second via.
  • the wiring pads 37 and 40 for signal transmission, the through vias 38 and 41, and the through vias 38 and 41 are formed by the ground wiring pads 31 and 34, the through vias 32 and 35, and the ground patterns 33 and 36.
  • the signal can be measured by the high frequency probe by setting the ground pattern and the signal line at a specific interval, for example, 100 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • an imaging device in which a semiconductor chip in which a high frequency circuit having a transmitter for generating a high frequency signal and a patch antenna are formed on one surface of a semiconductor substrate is mounted on a MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) substrate.
  • MMIC Monitoring Microwave Integrated Circuits
  • the patch antenna and the high frequency circuit often have different lengths (heights) in the substrate thickness direction.
  • the tip of the tool (suction device) to be picked up interferes with the electronic component (for example, high frequency circuit including transmitter)
  • FIG. 9 is a side sectional view showing a configuration example of a wireless module in a fourth embodiment of the present invention.
  • a module substrate 210 is a multilayer substrate, and performs wiring of an IC and the like.
  • the antenna unit 220 is, for example, a patch antenna formed by an antenna pattern of wiring.
  • the wireless module 200 is mounted on the set substrate 300.
  • the second surface 212 side of the module substrate 210 contacts the mounting surface of the set substrate 300.
  • a frame substrate 260 is disposed on the second surface 212 of the module substrate 210 so that the set substrate 300 does not directly contact the electronic components mounted on the second surface 212.
  • the frame substrate 260 has, for example, a rectangular shape, and is disposed at the peripheral end of the second surface 212 of the module substrate 210.
  • the wireless module 200 has a cavity type structure by the module substrate 210 and the frame substrate 260.
  • the module substrate 210 may be configured of a multilayer substrate.
  • the electrodes 261 of the frame substrate 260 are soldered to the set substrate 300 and physically and electrically connected. As a result, the module substrate 210 and the frame substrate 260 and the set substrate 300 are conducted to enable signal transmission.
  • the length d1 of the module substrate 210 and the frame substrate 260 in the substrate thickness direction (z direction in FIG. 9) is, for example, about 1 mm.
  • the length d2 of the chip component 240 or the IC component 250 in the component thickness direction (z direction in FIG. 9) is, for example, about 0.2 to 0.3 mm. Even when the wireless module 200 including the frame substrate 260 is mounted on the set substrate 300, the electronic components mounted on the module substrate 210 do not contact the set substrate 300.
  • the antenna unit 220 and the electronic component such as Tcxo 230 are integrally molded by a mold member (for example, a mold resin) to form a mold unit 270.
  • the mold portion 270 surrounds the antenna portion 220 and the surrounding electronic components.
  • the mold member is not particularly limited, but it goes without saying that the smaller the dielectric loss tangent (tan ⁇ ), the smaller the electrical loss in the mold portion 270.
  • the wireless module 200 when the wireless module 200 is mounted on the set substrate 300, it is picked up by the pickup device from the first surface 211 side of the module substrate 210 and mounted on the set substrate 300. Therefore, the mold portion 270 is picked up, interference at the time of pickup due to the step between the antenna portion 220 provided on the first surface 211 and the electronic component can be prevented, and pickup of the wireless module 200 becomes easy.
  • the circumferential end surface 213 (ceiling surface) of the mold portion 270 is preferably parallel to the module substrate 210 and flat. Thereby, the wireless module 200 can be picked up by adsorption more easily.
  • the wireless module 200 of this embodiment is a wireless module picked up from the side of the first surface 211 as the antenna mounting surface on which the antenna unit 220 is provided, and the module substrate 210 on which the antenna unit 220 is mounted And, on the first surface 211 of the module substrate 210, there is provided a mold portion 270 in which an electronic component including the antenna portion 220 is molded. This improves the certainty of suction by the tool to be picked up. That is, even when the electronic component is mounted on the antenna mounting surface of the wireless module, the wireless module can be easily picked up from the antenna mounting surface side.
  • FIG. 10 is a side sectional view showing a configuration example of a wireless module in the fifth embodiment of the present invention.
  • the difference between the wireless module 200B shown in FIG. 10 and the wireless module 200 shown in FIG. 9 is that the wireless module 200B includes a waveguide 280.
  • the waveguide unit 280 is provided on the peripheral end surface 213 (mold surface) of the mold unit 270 and assists the transmission and reception of radio waves by the antenna unit 220.
  • the waveguide 280 is formed of, for example, a conductor pattern that functions as a waveguide.
  • the mold resin forming the mold portion 270 does not take antenna characteristics into consideration, so it is an undesirable dielectric when viewed from the antenna portion 220.
  • the wireless module 200B can adjust the antenna characteristics again and keep it in a good state.
  • the following three patterns can be considered as the position where the waveguide 280 is provided on the mold 270.
  • FIG. 11 is a top view showing a first example of the positional relationship between the antenna unit 220 and the waveguide 280 of the wireless module 200B.
  • the waveguide 280 is provided at a position on the circumferential end surface 213 of the mold 270 facing the antenna 220. Accordingly, the loss of the power transmitted or received by the antenna unit 220 is minimized, and radio waves can be transmitted and received favorably. That is, the certainty of suction by the tool to be picked up is improved, and the antenna characteristic can be maintained in a good state.
  • a waveguide 280 is provided on the circumferential end surface 213 of the mold 270 toward the outside of the mold 270.
  • the antenna unit 220 has a 2 ⁇ 2 array configuration on the first surface 211 of the module substrate 210.
  • the waveguide 280 has a 2 ⁇ 2 array configuration at the peripheral end surface 213 of the mold 270.
  • the presence of the mold portion 270 increases the thickness (the length in the z direction in FIG. 10) of the dielectric layer having a dielectric constant higher than that of air, so that the waveguide 280 is larger than the antenna portion 220. desirable. That is, it is desirable that the region where the waveguide 280 is provided on the mold surface of the mold unit 270 is larger than the region where the antenna unit 220 is provided on the antenna mounting surface. Thereby, antenna characteristics can be adjusted more satisfactorily.
  • FIG. 12 is a top view showing a second example of the positional relationship between the antenna unit 220 and the waveguide 280 of the wireless module 200B.
  • the waveguide 280 is provided at a position separated by a predetermined distance d3 from the position on the circumferential end surface 213 of the mold 270 facing the antenna 220. That is, the position on the mold surface of the waveguide 280 and the position on the antenna mounting surface of the antenna unit 220 are offset (offset).
  • the waveguide 280 when the waveguide 280 is on the left side of the antenna unit 220, radio waves are emitted in the left direction.
  • the waveguide 280 when the waveguide 280 is on the right side of the antenna unit 220, radio waves are emitted to the right.
  • the waveguide 280 is disposed so as to be shifted in the direction in which the radio wave is desired to be emitted.
  • the antenna directivity is changed (beam tilt) by changing the pattern on the peripheral end surface 213 of the mold portion 270 without redesigning the module substrate 210. Can. Also, even after the antenna unit 220 is mounted on the module substrate 210, the antenna directivity can be flexibly changed.
  • FIG. 13 is a top view showing a third example of the positional relationship between the antenna unit 220 and the waveguide 280 of the wireless module 200B.
  • the waveguide 280 is a region where the antenna unit 220 is rotated by a predetermined rotation angle ⁇ from the region where the antenna unit 220 is provided on the antenna mounting surface, at the peripheral end surface 213 of the mold unit 270.
  • the waveguide 280 has a circumferential end face in such a positional relationship that the direction of the rectangle indicating the region of the waveguide 280 and the direction of the rectangle indicating the region of the antenna unit 220 are rotated.
  • the polarization plane (antenna polarization plane) of the radio wave radiated from the antenna unit 220 can be changed.
  • the position of the waveguide 280 on the mold surface and the position of the antenna 220 on the antenna mounting surface (position on the xy plane) are substantially the same.
  • the rotation angle ⁇ is an angle less than 90 degrees.
  • the antenna polarization plane can be made a desired polarization plane according to the size of the rotation angle ⁇ .
  • the antenna polarization plane can be changed from vertical polarization plane to horizontal polarization plane, from horizontal polarization plane to vertical polarization plane, or linear polarization can be circular polarization.
  • Such a change of the antenna polarization plane can be realized by changing the pattern as the waveguide 280 on the peripheral end surface 213 of the mold 270 without redesigning the module substrate 210.
  • the resonant frequency of the waveguide 280 and the resonant frequency of the antenna unit 220 may be designed to be different. Also by this, the antenna polarization plane can be changed.
  • the excitation timing is slightly different.
  • the antenna polarization plane can be changed.
  • the first wireless module of the present disclosure is A first substrate on which mounting components of a wireless circuit are mounted; A second substrate arranged to be stacked on the first substrate; A connecting member which is connected to at least one of the first substrate and the second substrate, and which forms an interval at which the mounting component can be mounted between the first substrate and the second substrate; Equipped with The connection members are arranged at equal positions between the first substrate and the second substrate.
  • the second wireless module of the present disclosure is a first wireless module,
  • the plurality of connection members are disposed at symmetrical positions with respect to a central portion in the planar direction of the substrate between the first substrate and the second substrate.
  • the third wireless module of the present disclosure is a first wireless module, An antenna with one or more antenna elements is disposed on the second substrate, The plurality of connection members are disposed at symmetrical positions with respect to the central portion in the plane direction of the antenna.
  • the fourth wireless module of the present disclosure is a first wireless module,
  • the plurality of connection members are disposed at symmetrical positions with respect to a central portion of the mounting component.
  • the fifth wireless module of the present disclosure is any one of the first to fourth wireless modules, At least one of the plurality of connection members is connected to any one of the first substrate and the second substrate.
  • the sixth wireless module of the present disclosure is any one of the first to fourth wireless modules, At least one of the plurality of connection members has an outer dimension different from that of the other connection members.
  • a seventh wireless module of the present disclosure is any one of the first to sixth wireless modules,
  • the connection member includes a connection member for ground, A first wiring pad formed on the first substrate or the second substrate connected to the ground connection member; A first via connecting the first wiring pad to the ground of the first substrate or the second substrate; Equipped with
  • the eighth wireless module of the present disclosure is any one of the first to sixth wireless modules,
  • the connection member includes a connection member for signal transmission, A second wiring pad formed on the first substrate or the second substrate connected to the connection member for signal transmission; A second via for connecting the second wiring pad and the wiring portion of the first substrate or the second substrate; Equipped with At least a portion of the periphery of the second via is surrounded by the plurality of first vias.
  • the present disclosure has the effect of uniformly adjusting the thickness of the assembled wireless module, and is useful as, for example, a wireless module in which a semiconductor element is mounted as an electronic component on a substrate used for wireless communication in the millimeter wave band is there.

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Abstract

　第１基板１１と第２基板１２とを積層して配置した無線モジュールにおいて、第１基板１１と記第２基板１２の少なくとも一方と接続され第１基板１１と第２基板１２との間に半導体素子１４を含む実装部品を搭載可能な間隔を形成する接続部材１８を備える。接続部材１８の配置は、複数の接続部材１８Ａ、１８Ｂが無線モジュールの基板平面方向において均等な位置とする。

Description

無線モジュール
　本開示は、無線通信に用いられ、基板に電子部品を搭載した無線モジュールに関する。
　基板に電子回路を搭載（実装）した無線通信用の回路モジュールとして、能動素子（例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）を搭載した基板と、受動素子（例えば、抵抗、インダクタ、コンデンサ）を搭載した基板とを対向させて電気的に接続し、各基板間を樹脂封止した構成が知られている。
　例えば、特許文献１には、受動素子としてのアンテナが搭載された基板と、能動素子としての半導体素子とが搭載された基板を用いた無線モジュールとしての半導体装置が開示されている。
　特許文献１の半導体装置は、シリコン基板の一面側にアンテナが搭載され、シリコン基板の他面側に能動素子としての半導体素子が搭載され、アンテナと半導体素子とがシリコン基板を貫通する貫通ビアを介して電気的に接続されている。シリコン基板と別体に形成された配線基板には、一面側に受動素子が搭載され、配線基板とシリコン基板とが、配線基板の一面側とシリコン基板の他面側との間に配設された接続部材を介して電気的に接続された構成となっている。
　また、従来の無線モジュールとして、能動素子及び受動素子を搭載した第１基板と、アンテナを搭載した第２基板とを対向的に配置させて２つの基板間を接続部材によって電気的に接続した構成もある。従来構成の無線モジュールでは、第１基板に能動素子としての半導体素子（例えば、ＩＣ）、及び受動素子としてのチップコンデンサ、チップ抵抗が搭載され、第２基板に例えば半田メッキされたＣｕ（銅）コアボールによる接続部材を搭載する。第１基板と第２基板との搭載面（実装面）同士を対向させ、接続部材の半田を溶融させて第１基板に対して電気的に接続した後、封止材料としてのモールドレジンを基板間の部品が存在する埋め込み層に充填して樹脂封止する。これにより、複数の基板を積層した構造の無線モジュールが完成する。
日本国特開２００９－２６６９７９号公報
　特許文献１の技術では、組み立て後の無線モジュールにおけるモジュールの厚さを均一に調整することが困難であった。
　本開示は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、組み立て後の無線モジュールにおけるモジュールの厚さを均一に調整することにある。
　本開示は、無線モジュールであって、無線回路の実装部品を搭載する第１基板と、前記第１基板に対して積層して配置する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方と接続され、前記第１基板と前記第２基板との間に前記実装部品を搭載可能な間隔を形成する接続部材と、を備え、前記接続部材は、複数の接続部材が前記第１基板及び前記第２基板間において均等な位置に配置される。
　本開示によれば、組み立て後の無線モジュールにおけるモジュールの厚さを均一に調整できる。
従来の無線モジュールの構成の一例を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は第２基板を除いた状態であって上から見た平面図、（Ｃ）は第２基板の上から見た平面図 本開示の第１の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す断面図 第１の実施形態の無線モジュールにおける接続部材の配置構成を示す平面図 第１の実施形態の変形例に係る無線モジュールの構成を示す断面図であり、（Ａ）は第１変形例、（Ｂ）は第２変形例を示す図 第２の実施形態の無線モジュールにおける接続部材の配置構成を示す平面図 第３の実施形態の無線モジュールにおける接続部材の配置構成を示す平面図 図３に示した無線モジュールのＡ－Ａ断面図 第１～第３の実施形態におけるグランドパターンに接続される貫通ビアの周辺の構成例を示す平面図 本発明の第４の実施形態における無線モジュールの構成例を示す側断面図 本発明の第５の実施形態における無線モジュールの構成例を示す側断面図 本発明の第５の実施形態における無線モジュールのアンテナ部と導波部との位置関係の第１例を示す上面図 本発明の第５の実施形態における無線モジュールのアンテナ部と導波部との位置関係の第２例を示す上面図 本発明の第５の実施形態における無線モジュールのアンテナ部と導波部との位置関係の第３例を示す上面図
　（本開示の一形態を得るに至った経緯）
　従来の無線モジュールにおいて、複数の基板間を接続する接続部材は、基板に設けられた配線パッドに電気的に接続される。接続部材及び配線パッドは、基板上に実装する素子及び基板の配線パターンのレイアウトに応じて配置される。接続部材の配置によっては、製造の際に、例えば、基板のたわみ、基板間の封止材料の充填量の偏りが発生し、モジュールの厚さが不均一になる可能性がある。モジュールの厚さが不均一であると、例えば、基板にねじれ応力がかかり、素子の接点の接続が不完全となる実装不良が生じる可能性がある。また、無線モジュールのアンテナ面の傾きによっては、アンテナの指向特性が変化する可能性がある。
　この課題について詳述する。
　図１は、従来の無線モジュールの構成の一例を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は第２基板を除いた状態であって上から見た平面図、（Ｃ）は第２基板の上から見た平面図である。
　無線モジュールは、メイン基板となる第１基板１０１と、サブ基板となる第２基板１０２とを有する。第１基板１０１は、一面側に配線パターン１０４が設けられ、無線回路の実装部品として、能動素子である半導体素子１０３が実装されている。
　第２基板１０２は、一面側に配線パッド１０７が形成され、配線パッド１０７に接続部材１０６が実装されている。ここでは、接続部材１０６として、Ｃｕコアボールを用いる場合について説明する。また、第２基板１０２は、他面側にパッド状のアンテナ１０８が形成され、貫通ビア１０９により一面側の配線パッド１０７と電気的に接続されている。図示例では、Ｃｕコアボールの接続部材１０６が、第２基板１０２の一方の側辺の近傍に列状に配置されている。
　第１基板１０１の一面側と第２基板１０２の一面側とは対向配置され、接続部材１０６を第１基板１０１の配線パッド１０５に接続することで、接続部材１０６により第２基板１０２が第１基板１０１に対して電気的に接続される。そして、第１基板１０１と第２基板１０２との間の半導体素子１０３が存在する埋め込み層には、封止樹脂１１０が充填されて封止される。
　図１の構造では、接続部材１０６が偏って配置されているため、無線モジュールの製造において、例えば、第２基板１０２のたわみ、基板間の封止樹脂１１０の充填量の偏りが発生し、モジュールの厚さが不均一になる可能性がある。特に、高周波帯にて用いる小型の無線モジュールの製造では、複数のモジュールを大きな１枚の基板に並列に形成して分割する工程が採られるため、モジュール内の接続部材の配置に偏りがあると、分割後の各モジュールの厚さに偏りが生じる可能性が高くなる。
　モジュールの厚さが不均一であると、例えば、第１基板１０１及び第２基板１０２にねじれ応力がかかり、半導体素子１０３の実装不良が生じる可能性がある。また、第２基板１０２の外面（他面側）に傾きが生じて無線モジュールのアンテナ１０８の指向特性が変化する可能性がある。
　以下の実施形態では、上記課題に対し、組み立て後のモジュールの厚さを均一に調整できる無線モジュールの構成例を示す。
　また、以下の実施形態では、本開示に係る無線モジュールの例として、例えば６０ＧＨｚのミリ波帯の高周波帯において用いられ、アンテナ及び半導体素子を搭載した無線モジュールの構成例をいくつか示す。
　（第１の実施形態）
　図２は、本開示の第１の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す断面図である。
　本実施形態の無線モジュールは、メイン基板となる第１基板１１と、サブ基板となる第２基板１２とを有する。これらの第１基板１１、第２基板１２は、例えば誘電率が３～４程度の誘電体の絶縁材料を用いて形成される。第１基板１１は、一面側に例えば銅箔による配線パターン１３が設けられ、無線回路の実装部品として、能動素子である半導体素子（例えばＩＣ）１４が実装され、無線回路が形成される。また、第１基板１１には、接続部材１８を電気接続するための配線パッド１５が設けられる。
　第２基板１２は、一面側に例えば銅箔による面状のグランドパターン１７と、円形状の配線パッド１６とが形成され、配線パッド１６に半田メッキされたＣｕコアボールによる接続部材１８が実装されている。また、第２基板１２は、他面側に例えば銅箔によるパッド状のアンテナ２０が形成され、貫通ビア２１により一面側の配線パッド１６と電気的に接続されている。アンテナ２０は、一つまたは複数のアンテナ素子により形成される。なお、配線パッド１６は、配線パターンを含んでもよい。
　本実施形態では、接続部材１８が第１基板１１及び第２基板１２の基板平面方向（ＸＹ平面）において均等な位置に配置される。図２の例では、図中の左右方向（Ｘ方向）において、２つの接続部材１８Ａ、１８Ｂが基板の中心部（基板中心線Ｃ１）に対して対称に配置される。
　第１基板１１の一面側と第２基板１２の一面側とは対向配置され、接続部材１８の半田を溶融させて第１基板１１の配線パッド１５に接続することで、接続部材１８により第２基板１２が第１基板１１に対して電気的に接続される。接続部材１８は、第１基板１１の無線回路と第２基板１２のアンテナ２０との間の信号の伝送経路（信号線路）となる。図示例では、両側の接続部材１８Ａ、１８Ｂは、それぞれ第１基板１１と第２基板１２の両方に接続される。
　また、接続部材１８は、第１基板１１と第２基板１２との間に半導体素子１４を含む実装部品を搭載可能な間隔を形成するために設けられる。そして、第１基板１１と第２基板１２との間の半導体素子１４が存在する埋め込み層には、例えばモールドレジンの封止樹脂２２が充填されて封止される。
　図３は、第１の実施形態の無線モジュールにおける接続部材の配置構成を示す平面図である。図３では、無線モジュールの第２基板を除いた状態であって上から見た平面図、すなわち無線モジュール内のＣｕコアボールによる接続部材１８の配置状態を説明するための図である。
　第１の実施形態では、第１基板１１及び第２基板１２の基板上において、基板平面方向の中心部、すなわち図３の例では左右方向（Ｘ方向）の外形の基板中心線Ｃ１に対して、対称となる位置に、６個ずつ列状にＣｕコアボールによる接続部材１８（１８Ａ、１８Ｂ）を対向する２つの側辺に沿った近傍に配置している。すなわち、図中左側の接続部材１８Ａと図中右側の接続部材１８Ｂとが、基板上において、対称に位置している。これにより、接続部材１８の配置が、第１基板１１及び第２基板１２において均等にバランスがとれた状態となる。
　上記のように、基板において接続部材１８を対称に配置することによって、基板にかかるねじれ応力を抑制でき、無線モジュールの基板のたわみ、及び基板間の封止樹脂２２の充填量の偏りを抑制できる。また、接続部材１８は、基板間の間隔を規制する部材として機能する。このため、モジュールの厚さを均一に調整でき、無線モジュールの反り、たわみ、凹凸による実装不良を低減できる。また、無線モジュールのアンテナ面の傾きを低減し、アンテナ特性を組み立て前後における変化を抑制できる。
　（変形例）
　第１の実施形態の変形例を示す。図４は、第１の実施形態の変形例に係る無線モジュールの構成を示す断面図であり、（Ａ）は第１変形例、（Ｂ）は第２変形例を示している。なお、図２に示した第１の実施形態では、図中左側の接続部材１８Ａと右側の接続部材１８Ｂの双方がそれぞれ第１基板１１と第２基板１２の両方に接続されている。
　図４（Ａ）に示す第１変形例では、図中左側の第１の接続部材１８Ａは第１基板１１と第２基板１２の両方に接続され、他方の図中右側の第２の接続部材１８Ｂは図中上側の第２基板１２に接続され、図中下側の第１基板１１に対しては接続されていない。なお、接続部材１８Ｂは第１基板１１に接続されていてもよい。すなわち、第２の接続部材１８Ｂは、ダミーのＣｕコアボールとして、基板のたわみ防止用に基板間の距離を調整するために設けられる。
　接続部材１８は、両方の基板に接続されていることが望ましいが、いずれか一方の基板に接続する構成としても、第１の実施形態と同様にモジュールの厚さを均一に調整できる効果が得られる。
　図４（Ｂ）に示す第２変形例では、第１変形例と同様、図中右側の第３の接続部材１８Ｃは図中上側の第２基板１２に接続され、図中下側の第１基板１１に対しては接続されていない。第３の接続部材１８Ｃは、図中左側の第１の接続部材１８Ａとは外形寸法が異なり、接続部材１８Ａよりも小さい。なお、第３の接続部材１８Ｃは第１基板１１に接続されていてもよい。
　ダミーのＣｕコアボールとして設ける接続部材は、外形寸法（モジュール厚さ方向（Ｚ方向）の寸法）が異なっても、基板上において均等となる位置に設けることによって、基板のたわみ防止用に基板間の距離を調整する機能を有する。このため、第１の実施形態と同様にモジュールの厚さを均一に調整できる効果が得られる。
　（第２の実施形態）
　図５は、第２の実施形態の無線モジュールにおける接続部材の配置構成を示す平面図である。図５では、無線モジュールの第２基板を除いた状態であって上から見た平面図、すなわち無線モジュール内のＣｕコアボールによる接続部材１８Ａ、１８Ｂの配置状態を説明するための図である。また、第２基板１２の他面側に設けられるアンテナ２０を破線によって示す。
　第２の実施形態では、第２基板１２のアンテナ２０の平面方向（ＸＹ平面）に対して対称の位置に、２列にＣｕコアボールによる接続部材１８Ａ、１８Ｂを配置している。すなわち、図中左側の接続部材１８Ａと図中右側の接続部材１８Ｂとが、複数（図示例では２×２の４つ）のアンテナ素子によるアンテナ２０のアレイの中心部Ｃ２（４つのアンテナ２０の中心）に対して、３個ずつ２列に対称に位置している。図示例では、２×２のアンテナアレイが送信用と受信用に１つずつ合計２組配置されている。
　これにより、接続部材１８Ａ、１８Ｂの配置が、無線モジュールの基板平面方向においてアンテナを中心として均等にバランスがとれた状態となる。なお、アンテナ２０は１つのアンテナ素子であってもよい。
　上記のように、基板上のアンテナ２０に対して接続部材１８Ａ、１８Ｂを対称に配置することによって、第１の実施形態と同様、モジュールの厚さを均一に調整できる。特に、アンテナ部分を中心としてモジュールの厚さを均一に調整できるため、無線モジュールのアンテナ面の傾きを抑制し、意図しないアンテナ特性の変化を少なくできる。
　（第３の実施形態）
　図６は、第３の実施形態の無線モジュールにおける接続部材の配置構成を示す平面図である。図６では、無線モジュールの第２基板を除いた状態であって上から見た平面図、すなわち無線モジュール内のＣｕコアボールによる接続部材１８Ａ、１８Ｂの配置状態を説明するための図である。
　第３の実施形態では、第２基板１２に実装した実装部品としての半導体素子１４に対して対称の位置に、４つのＣｕコアボールによる接続部材１８Ｄ、１８Ｅを配置している。すなわち、図中左側の接続部材１８Ｄと図中右側の接続部材１８Ｅとが、半導体素子１４の４隅または対向する２辺に対応して、半導体素子１４の中心部（図中左右方向（Ｘ方向）の中心線Ｃ３）に対して対称に位置している。
　これにより、接続部材１８Ｄ、１８Ｅの配置が、無線モジュール基板平面方向においてモジュール内の半導体素子を中心として均等にバランスがとれた状態となる。また、一方の２つの接続部材１８Ｄを結ぶ延長線上に列状に他の接続部材１８が配置されている（図６では縦方向（Ｙ方向））。
　上記のように、基板上の半導体素子１４に対して接続部材１８Ｄ、１８Ｅを対称に配置することによって、第１の実施形態と同様、モジュールの厚さを均一に調整できる。特に、実装部品としての半導体素子の周辺を対称に接続部材により囲むことで、半導体素子を中心とした部分においてモジュールの厚さを均一に調整できる。このため、半導体素子を中心とした部分における反りを、より小さくできる。
　以上より、無線モジュールにおいて実装部品近傍の反り、たわみ、凹凸を削減し、例えば実装部品の電極（ＩＣであれば半田バンプ部）に加わるねじれ応力を小さくでき、実装不良を低減できる。
　なお、上記実施形態では、接続部材１８として、Ｃｕコアボールを用いて説明したが、これに限らず、柱状の形状であれば、円形でも多角形でもよい。
　また、上記実施形態では、図３に示した第１基板１１のＸ方向一端側（左側）及びＸ方向他端側（右側）において、接続部材１８が各６個配置されている。これらの接続部材１８は、Ｙ方向において、グランド用、信号伝送用、グランド用、グランド用、信号伝送用、グランド用の順に並んで配置されている。
　図７は、図３に示した無線モジュールのＡ－Ａ断面図である。図７では、第２基板１２も示しており、６個の接続部材１８のうち、Ｙ方向他端側の４個の接続部材の図示を省略している。
　図７では、２個の接続部材１８のうち、接続部材１８Ｐは、グランド用の接続部材である。接続部材１８Ｐは、第１基板１１側では、配線パッド３１、貫通ビア３２を介してグランドパターン３３に接続される。また、接続部材１８Ｐは、第２基板１２側では、配線パッド３４、貫通ビア３５を介してグランドパターン３６に接続される。
　また、接続部材１８Ｑは、信号伝送用の接続部材である。接続部材１８Ｑは、第１基板１１側では、配線パッド３７、貫通ビア３８を介して配線パターン３９に接続される。また、接続部材１８Ｑは、第２基板１２側では、配線パッド４０、貫通ビア４１を介して配線パターン４２に接続される。配線パターン４２は、アンテナ２０に接続される。なお、接続部材１８Ｐは、接続部材１８Ｑよりも、Ｙ方向一端側（左側）に配置される。
　図８は、グランドパターン３３，３６に接続される貫通ビア３２，３５の周辺の他構成例を示す。この構成例では、第１基板１１において、信号伝送用の接続部材１８Ｑを取り囲むように、略円弧状のグランドパターン３３が設けられる。また、無線モジュールでは、第２基板１２において、信号伝送用の接続部材１８Ｑを取り囲むように、略円弧状のグランドパターン３６が設けられる。
　つまり、信号伝送用の接続部材１８Ｑを取り囲むように、複数のグランド用の接続部材１８Ｐが配置される。また、図８では図示していないが、各グランド用の接続部材１８Ｐは、配線パッド３１，３４を介して、各貫通ビア３２，３５に接続される。
　また、図８では、グランドパターン３３は、配線パターン３９を包囲するように、略Ｃ字状に形成される。グランドパターン３３において１つ以上の貫通ビア３２が設けられ、貫通ビア３２によって第１基板１１のグランドパターン３３と各グランド用の接続部材１８Ｐとが電気的に接続される。
　同様に、図８では、グランドパターン３６は、配線パターン４２を包囲するように、略Ｃ字状に形成される。グランドパターン３６において１つ以上の貫通ビア３５が設けられ、貫通ビア３５によって第２基板１２のグランドパターン３６と各グランド用の接続部材１８Ｐとが電気的に接続される。
　配線パッド３１，３４は、第１の配線パッドの一例である。貫通ビア３２，３５は、第１のビアの一例である。配線パッド３７，４０は、第２の配線パッドの一例である。貫通ビア３８，４１は、第２のビアの一例である。
　このように、グランド用の配線パッド３１，３４、貫通ビア３２，３５、及びグランドパターン３３，３６により、信号伝送用の配線パッド３７，４０、貫通ビア３８，４１、及び貫通ビア３８，４１を取り囲むことにより、電磁界の漏れを小さくできる。なお、グランドのパターンと信号ラインとを特定の間隔、例えば１００μｍ～２００μｍとしておくことで、高周波プローブにて信号を測定できる。
（本開示の他の一形態を得るに至った経緯）
　従来、半導体基板上に、高周波信号を発生させる発信器を持つ高周波回路とパッチアンテナとが一方の面に形成された半導体チップが、ＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）基板に実装された撮像装置が知られている（参考特許文献：特開２００４－２０５４０２号公報参照）。
　パッチアンテナと高周波回路とは基板厚み方向における長さ（高さ）が異なることが多い。この場合、モジュール基板を他の基板に実装する際、パッチアンテナの実装面側からモジュール基板をピックアップすると、ピックアップする工具（吸引器）の先が電子部品（例えば発信器を含む高周波回路）と干渉してしまうことがある。
　以下の実施形態では、無線モジュールのアンテナ実装面に電子部品が実装されている場合であっても、無線モジュールをアンテナ実装面側から容易にピックアップできる無線モジュールについても説明する。
（第４の実施形態）
　図９は本発明の第４の実施形態における無線モジュールの構成例を示す側断面図である。
　図９に示す無線モジュール２００において、モジュール基板２１０は、多層基板であり、ＩＣの配線等を行う。モジュール基板２１０の第１の面２１１（図９では上面）には、アンテナ部２２０やＴｃｘｏ２３０（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：温度補償水晶発振器）等の電子部品が実装されている。したがって、第１の面２１１は、アンテナ部２２０が設けられるアンテナ実装面である。
　アンテナ部２２０は、例えば配線によるアンテナパターンにより形成されるパッチアンテナである。モジュール基板２１０の第２の面２１２（図９では下面）には、ＲＬＣ等のチップ部品２４０やＩＣ部品２５０などの電子部品が実装される。
　無線モジュール２００は、セット基板３００に実装される。この場合、モジュール基板２１０の第２の面２１２側がセット基板３００の実装面に接触する。第２の面２１２に実装される電子部品に対して、セット基板３００が直接接触しないように、モジュール基板２１０の第２の面２１２には、枠基板２６０が配置される。枠基板２６０は、例えば方形状となっており、モジュール基板２１０の第２の面２１２の周端部に配置される。この場合、無線モジュール２００は、モジュール基板２１０と枠基板２６０とにより、キャビティ型の構造となる。なお、モジュール基板２１０は、多層基板によって構成されてもよい。
　枠基板２６０の電極２６１は、セット基板３００に半田付けされ、物理的および電気的に接続される。これにより、モジュール基板２１０および枠基板２６０と、セット基板３００と、が導通されて信号伝送が可能となる。
　モジュール基板２１０および枠基板２６０の基板厚さ方向（図９におけるｚ方向）の長さｄ１は、例えば１ｍｍ程度である。チップ部品２４０やＩＣ部品２５０の部品厚さ方向（図９におけるｚ方向）の長さｄ２は、例えば０．２～０．３ｍｍ程度である。枠基板２６０を含む無線モジュール２００がセット基板３００に実装されても、モジュール基板２１０に実装された電子部品がセット基板３００に接触することはない。
　モジュール基板２１０の第１の面２１１側では、アンテナ部２２０とＴｃｘｏ２３０等の電子部品とが、モールド部材（例えばモールド樹脂）によって一体でモールドされ、モールド部２７０が形成される。モールド部２７０は、アンテナ部２２０および周辺の電子部品を包囲している。モールド部材としては特に制約は無いが，誘電正接（ｔａｎδ）が小さい方が、モールド部２７０における電気損失が小さいことは言うまでもない。
　本実施形態では、無線モジュール２００がセット基板３００に実装されるときには、モジュール基板２１０の第１の面２１１側からピックアップ装置によりピックアップされ、セット基板３００に実装される。したがって、モールド部２７０がピックアップされることになり、第１の面２１１に設けられるアンテナ部２２０と電子部品との段差によるピックアップ時の干渉を防止でき、無線モジュール２００のピックアップが容易になる。
　また、モールド部２７０の周端面２１３（天井面）は、モジュール基板２１０と平行かつ平坦となることが好ましい。これにより、無線モジュール２００を一層容易に吸着によりピックアップすることができる。
　このように、本実施形態の無線モジュール２００は、アンテナ部２２０が設けられるアンテナ実装面としての第１の面２１１側からピックアップされる無線モジュールであって、アンテナ部２２０が実装されるモジュール基板２１０と、モジュール基板２１０の第１の面２１１において、アンテナ部２２０を含む電子部品がモールドされたモールド部２７０を備える。これにより、ピックアップする工具による吸引の確実性が向上する。つまり、無線モジュールのアンテナ実装面に電子部品が実装されている場合であっても、容易に無線モジュールをアンテナ実装面側からピックアップすることができる。
（第５の実施形態）
　図１０は本発明の第５の実施形態における無線モジュールの構成例を示す側断面図である。
　図１０に示す無線モジュール２００Ｂと図９に示した無線モジュール２００との相違点は、無線モジュール２００Ｂが導波部２８０を備える点である。
　図１０に示すように、導波部２８０は、モールド部２７０の周端面２１３（モールド面）に設けられ、アンテナ部２２０による電波の送受を補助する。導波部２８０は、例えば導波器として機能する導体パターンにより形成される。
　通常、モールド部２７０を形成するモールド樹脂はアンテナ特性は考慮していないため、アンテナ部２２０から見ると好ましくない誘電体である。アンテナ部２２０は空気（誘電率ε＝１）を想定して形成されているが、誘電率ε＝３～４の樹脂がアンテナを包囲することで、アンテナの特性が変わることがある。無線モジュール２００Ｂは、導波部２８０を備えることで、アンテナ特性を再調整して良好な状態に保つことができる。
　導波部２８０がモールド部２７０上に設けられる位置として、以下の３パターンが考えられる。
　図１１は無線モジュール２００Ｂのアンテナ部２２０と導波部２８０との位置関係の第１例を示す上面図である。
　第１例では、導波部２８０は、モールド部２７０の周端面２１３におけるアンテナ部２２０と対向する位置に設けられる。これにより、アンテナ部２２０により送電または受電される電力の損失が最も小さくなり、良好に電波の送受を行うことができる。つまり、ピックアップする工具による吸引の確実性が向上するとともに、アンテナ特性を良好な状態に保つことができる。なお、モールド部２７０の周端面２１３において、モールド部２７０の外側に向かって導波部２８０が設けられる。
　図１１に示す例では、アンテナ部２２０がモジュール基板２１０の第１の面２１１において２×２のアレー構成となっている。同様に、導波部２８０がモールド部２７０の周端面２１３において２×２のアレー構成となっている。アンテナ部２２０および導波部２８０を２×２のアレー構成とすることで、位相合成や振幅合成を行うことが容易になる。なお、アンテナ部および導波部２８０の２×２のアレー構成は一例であり、１つのパターンで構成されても、より多数のパターンが格子状に配列されてもよい。多数のパターンが配列された方が、アンテナ特性は良好になる。
　図１１のような導波部２８０を備えることで、モジュール基板２１０を再設計することなく、モールド部２７０上の導波部２８０として機能するパターンを適宜変更することで、アンテナ利得やアンテナ利得の周波数特性を変更することができる。また、モールド後では製造時ばらつきを調整するためのアンテナ部２２０のパターンカットは困難であるが、モールド部２７０上のパターンをカットすることで、これが可能となる。
　さらに、モールド部２７０が存在することで、空気よりも高い誘電率の誘電体層の厚み（図１０におけるｚ方向の長さ）が増すため、導波部２８０はアンテナ部２２０よりも大きいことが望ましい。つまり、導波部２８０がモールド部２７０のモールド面上に設けられた領域が、アンテナ部２２０がアンテナ実装面上に設けられた領域よりも大きいことが望ましい。これにより、一層アンテナ特性を良好に調整することができる。
　図１２は無線モジュール２００Ｂのアンテナ部２２０と導波部２８０との位置関係の第２例を示す上面図である。
　第２例では、導波部２８０は、モールド部２７０の周端面２１３におけるアンテナ部２２０と対向する位置から所定距離ｄ３だけ離れた位置に設けられる。つまり、導波部２８０のモールド面における位置とアンテナ部２２０のアンテナ実装面における位置とがずらして（オフセットして）配置される。
　例えば、図１２に示すように、導波部２８０がアンテナ部２２０よりも左側の場合には、左方向に電波が放射される。一方、導波部２８０がアンテナ部２２０よりも右側の場合には、右方向に電波が放射される。このように、電波を放射したい方向に導波部２８０がずれるように配置する。
　このような導波部２８０を設けることで、モジュール基板２１０を再設計することなく、モールド部２７０の周端面２１３上のパターンを変更することで、アンテナ指向性を変更する（ビームチルトする）ことができる。また、モジュール基板２１０にアンテナ部２２０が実装された後であっても、柔軟にアンテナ指向性を変更することができる。
　図１３は無線モジュール２００Ｂのアンテナ部２２０と導波部２８０との位置関係の第３例を示す上面図である。
　第３例では、図１３に示すように、導波部２８０は、モールド部２７０の周端面２１３において、アンテナ部２２０がアンテナ実装面において設けられた領域から所定の回転角度θだけ回転された領域に設けられている。つまり、図１３において、導波部２８０の領域を示す矩形の向きと、アンテナ部２２０の領域を示す矩形の向きと、が回転した関係となるような位置関係で、導波部２８０が周端面２１３上に実装される。これにより、アンテナ部２２０から放射される電波の偏波面（アンテナ偏波面）を変更することができる。
　モールド面における導波部２８０の位置とアンテナ実装面におけるアンテナ部２２０の位置（ｘｙ平面上の位置）とは、ほぼ同位置となる。回転角度θは、９０度に満たない角度である。回転角度θを調整することで、回転角度θの大きさに応じて、アンテナ偏波面を所望の偏波面にすることができる。例えば、アンテナ偏波面を垂直偏波面から水平偏波面にしたり、水平偏波面から垂直偏波面にしたり、直線偏波を円偏波にしたりすることができる。なお、このようなアンテナ偏波面の変更は、モジュール基板２１０を再設計することなく、モールド部２７０の周端面２１３上の導波部２８０としてのパターンを変更することで実現することができる。
　さらに、導波部２８０とアンテナ部２２０との位置関係を回転位置関係とする代わりに、導波部２８０の共振周波数とアンテナ部２２０の共振周波数とが異なるように設計してもよい。これによっても、アンテナ偏波面を変更することができる。
　例えば、アンテナ部２２０の共振周波数を６０ＧＨｚ、導波部２８０の共振周波数を５９．５ＧＨｚとなるように、両者の共振周波数を微妙にずらすことによって、励振タイミングが若干異なるようになる。これにより、アンテナ偏波面を変更することができる。
（本開示の一態様の概要）
　本開示の第１の無線モジュールは、
　無線回路の実装部品を搭載する第１基板と、
　前記第１基板に対して積層して配置する第２基板と、
　前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方と接続され、前記第１基板と前記第２基板との間に前記実装部品を搭載可能な間隔を形成する接続部材と、
　を備え、
　前記接続部材は、複数の接続部材が前記第１基板及び前記第２基板間において均等な位置に配置される。
　本開示の第２の無線モジュールは、第１の無線モジュールであって、
　前記複数の接続部材は、前記第１基板及び前記第２基板間において、基板平面方向の中心部に対して対称の位置に配置される。
　本開示の第３の無線モジュールは、第１の無線モジュールであって、
　前記第２基板には一つまたは複数のアンテナ素子によるアンテナが配置され、
　前記複数の接続部材は、前記アンテナの平面方向の中心部に対して対称の位置に配置される。
　本開示の第４の無線モジュールは、第１の無線モジュールであって、
　前記複数の接続部材は、前記実装部品の中心部に対して対称の位置に配置される。
　本開示の第５の無線モジュールは、第１～第４のいずれか１つの無線モジュールであって、
　前記複数の接続部材のうちの少なくとも一つは、前記第１基板と前記第２基板のいずれか一方に接続される。
　本開示の第６の無線モジュールは、第１～第４のいずれか１つの無線モジュールであって、
　前記複数の接続部材のうちの少なくとも一つは、他の接続部材と外形寸法が異なる。
　本開示の第７の無線モジュールは、第１～第６のいずれか１つの無線モジュールであって、
　前記接続部材は、グランド用の接続部材を含み、
　前記グランド用の接続部材と接続される前記第１基板または前記第２基板に形成された第１の配線パッドと、
　前記第１の配線パッドと前記第１基板又は前記第２基板のグランドとを接続する第１のビアと、
　を備える。
　本開示の第８の無線モジュールは、第１～第６のいずれか１つの無線モジュールであって、
　前記接続部材は、信号伝送用の接続部材を含み、
　前記信号伝送用の接続部材と接続される前記第１基板または前記第２基板に形成された第２の配線パッドと、
　前記第２の配線パッドと前記第１基板又は前記第２基板の配線部とを接続する第２のビアと、
　を備え、
　前記第２のビアの周囲の少なくとも一部は、複数の前記第１のビアにより包囲される。
　なお、本開示は、本開示の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本開示の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　本出願は、2011年12月7日出願の日本特許出願No.2011-268042及び2012年2月15日出願の日本特許出願No.2012-030897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。
　本開示は、組み立て後の無線モジュールにおけるモジュールの厚さを均一に調整できる効果を有し、例えば、ミリ波帯の無線通信に用いる基板に電子部品として半導体素子を実装した無線モジュール等として有用である。
１１　第１基板
１２　第２基板
１３，３９，４２　配線パターン
１４　半導体素子
１５，１６，３１，３４，３７，４０　配線パッド
１７，３３，３６　グランドパターン
１８、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ，１８Ｐ，１８Ｑ　接続部材
２０　アンテナ
２１，３２，３５，３８，４１　貫通ビア
２２　封止樹脂
２００、２００Ｂ　無線モジュール
２１０　モジュール基板
２２０　アンテナ部
２３０　Ｔｃｘｏ
２４０　チップ部品
２５０　ＩＣ部品
２６０　枠基板
２６１　電極
２７０　モールド部
２８０　導波部
３００　セット基板
２１１　モジュール基板の第１の面（アンテナ実装面）
２１２　モジュール基板の第２の面
２１３　モールド部の周端面（モールド面）

Claims (8)

  1. 　無線回路の実装部品を搭載する第１基板と、
    　前記第１基板に対して積層して配置する第２基板と、
    　前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方と接続され、前記第１基板と前記第２基板との間に前記実装部品を搭載可能な間隔を形成する接続部材と、
    　を備え、
    　前記接続部材は、複数の接続部材が前記第１基板及び前記第２基板間において均等な位置に配置される、無線モジュール。
  2. 　請求項１に記載の無線モジュールであって、
    　前記複数の接続部材は、前記第１基板及び前記第２基板間において、基板平面方向の中心部に対して対称の位置に配置される、無線モジュール。
  3. 　請求項１に記載の無線モジュールであって、
    　前記第２基板には一つまたは複数のアンテナ素子によるアンテナが配置され、
    　前記複数の接続部材は、前記アンテナの平面方向の中心部に対して対称の位置に配置される、無線モジュール。
  4. 　請求項１に記載の無線モジュールであって、
    　前記複数の接続部材は、前記実装部品の中心部に対して対称の位置に配置される、無線モジュール。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の無線モジュールであって、
    　前記複数の接続部材のうちの少なくとも一つは、前記第１基板と前記第２基板のいずれか一方に接続される、無線モジュール。
  6. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の無線モジュールであって、
    　前記複数の接続部材のうちの少なくとも一つは、他の接続部材と外形寸法が異なる、無線モジュール。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の無線モジュールであって、
    　前記接続部材は、グランド用の接続部材を含み、
    　前記グランド用の接続部材と接続される前記第１基板または前記第２基板に形成された第１の配線パッドと、
    　前記第１の配線パッドと前記第１基板又は前記第２基板のグランドとを接続する第１のビアと、
    　を備える、無線モジュール。
  8. 　請求項７に記載の無線モジュールであって、
    　前記接続部材は、信号伝送用の接続部材を含み、
    　前記信号伝送用の接続部材と接続される前記第１基板または前記第２基板に形成された第２の配線パッドと、
    　前記第２の配線パッドと前記第１基板又は前記第２基板の配線部とを接続する第２のビアと、
    　を備え、
    　前記第２のビアの周囲の少なくとも一部は、複数の前記第１のビアにより包囲される、無線モジュール。
     
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