WO2021240861A1 - 無線通信モジュール - Google Patents

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WO2021240861A1
WO2021240861A1 PCT/JP2021/000429 JP2021000429W WO2021240861A1 WO 2021240861 A1 WO2021240861 A1 WO 2021240861A1 JP 2021000429 W JP2021000429 W JP 2021000429W WO 2021240861 A1 WO2021240861 A1 WO 2021240861A1
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heat dissipation
antenna
wireless communication
pattern
communication module
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PCT/JP2021/000429
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Inventor
道和 冨田
Original Assignee
株式会社フジクラ
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication module.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-091692 filed in Japan on May 26, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a wireless communication module including an antenna substrate (first dielectric substrate) having an antenna element and an RFIC mounted on the antenna substrate.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless communication module capable of securing a heat dissipation route of RFIC and efficiently cooling RFIC.
  • the wireless communication module has a mounting board having a first surface and a second surface, an antenna board mounted on the first surface, and the second surface. It comprises an IC package with a mounted RFIC.
  • the mounting board includes a heat radiation via that penetrates the mounting board and extends between the first surface and the second surface, and a heat radiation pattern formed on the first surface and connected to the heat radiation via. Non-radiating vias, which transmit electrical signals or currents, are formed.
  • the heat dissipation via is connected to the RFIC at a position overlapping with the RFIC, and the heat dissipation pattern extends to the outside of the antenna substrate.
  • a mounting board is prepared separately from the antenna board, and the heat radiation via is arranged on the mounting board at a position where it overlaps with the RFIC in a plan view.
  • the heat generated by the RFIC is efficiently transferred to the heat dissipation via without the wiring of the antenna board being densely arranged.
  • the heat dissipation via is connected to the heat dissipation pattern, and the heat dissipation pattern extends to the outside of the antenna substrate in a plan view. This makes it possible to form the heat dissipation pattern in a wide area on the first surface of the mounting substrate. In this way, the RFIC can be efficiently cooled by securing the heat dissipation route by using the heat dissipation via and the heat dissipation pattern and releasing the heat into the air through the heat dissipation pattern.
  • a gap may be provided between the antenna board and the mounting board.
  • a second heat dissipation pattern may be formed on the facing surface of the antenna board facing the mounting board, and the second heat dissipation pattern and the heat dissipation pattern may be connected to each other.
  • an underfill may be provided around the connection portion between the second heat dissipation pattern and the heat dissipation pattern, and the underfill may be in contact with the second heat dissipation pattern and the heat dissipation pattern.
  • connection portions for connecting the second heat dissipation pattern and the heat dissipation pattern are provided, and the plurality of connection portions may be arranged on both the central portion and the outer peripheral portion of the antenna substrate in a plan view. good.
  • the antenna board has an antenna terminal for transmitting a signal between the antenna board and the RFIC, and in a plan view, the connection portion arranged in the central portion and the peripheral portion arranged in the outer peripheral portion.
  • the antenna terminal may be arranged between the antenna terminal and the connection portion.
  • the first heat dissipation member may be provided on the surface of the IC package on the side opposite to the mounting board.
  • the second heat dissipation member may be provided at a position different from the antenna substrate in the plan view on the surface of the heat dissipation pattern.
  • the heat dissipation pattern may have the same potential as GND.
  • the wireless communication module 1 includes a mounting board 10, an antenna board 20, and an IC package 30.
  • the mounting board 10 has a first surface 11 and a second surface 12.
  • the antenna board 20 is mounted on the first surface 11, and the IC package 30 is mounted on the second surface 12.
  • the thickness direction of the mounting substrate 10 is referred to as the vertical direction.
  • the first surface 11 and the second surface 12 extend along a plane orthogonal to the vertical direction. Also, viewing from above and below is called plan view. 1 to 4 are cross-sectional views taken along the vertical direction, and FIGS. 5 and 6 are plan views seen from the vertical direction.
  • the IC package 30 is mounted on the mounting board 10 so as to face the second surface 12 of the mounting board 10.
  • the IC package 30 has an RFIC 31, a package portion 32, a first IC terminal 33, and a second IC terminal 34.
  • the RFIC 31 is a high frequency integrated circuit (RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit) and processes a high frequency signal such as a millimeter wave band.
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • a gap in the vertical direction is provided between the IC package 30 and the mounting board 10.
  • the first IC terminal 33 and the second IC terminal 34 are arranged in this gap.
  • the presence of air around the IC package 30 can reduce the transmission loss of the high frequency signal.
  • underfill or the like only in the portion where the high frequency signal does not pass.
  • the package portion 32 is a portion for electrically connecting the RFIC 31 to the mounting board 10, and includes wiring, lead wires, and the like.
  • the RFIC 31 is located at the center of the IC package 30.
  • the package portion 32 is arranged so as to surround the RFIC 31 when viewed from the vertical direction.
  • the IC package 30 may be a BGA (Ball Grid Alley), a CSP (Chip Size Package), or a FOWLP (Fan Out Wafer Level Package).
  • BGA Bit Grid Alley
  • CSP Chip Size Package
  • FOWLP Fast Out Wafer Level Package
  • the first IC terminal 33 and the second IC terminal 34 are solder balls that have been melted and resolidified.
  • the second IC terminal 34 is a terminal connected to the heat dissipation via 13 described later.
  • the first IC terminal 33 is another terminal.
  • the number of the first IC terminal 33 and the second IC terminal 34 is not limited, but the number of each terminal may be one or a plurality.
  • the first IC terminal 33 may be connected to the non-heat dissipation via 14 described later.
  • the mounting board 10 has a main body portion 10a, a heat dissipation via 13, a non-heat dissipation via 14, and a heat dissipation pattern 15.
  • the main body 10a is formed of an insulator.
  • As the material of the main body portion 10a for example, epoxy or polyimide can be used, but other resin materials or the like may be used.
  • the thickness of the main body portion 10a is not particularly limited, but is, for example, about 1.6 mm.
  • the main body portion 10a When a fine through hole (for example, a diameter of 0.1 mm) is formed in the main body portion 10a by a drill when the heat radiating via 13 and the non-heat radiating via 14 are provided, the main body portion 10a is thinned to, for example, about 0.8 mm. You can also do it. Wiring may be formed inside the main body portion 10a.
  • a fine through hole for example, a diameter of 0.1 mm
  • the heat dissipation via 13 and the non-heat dissipation via 14 extend in the vertical direction between the first surface 11 and the second surface 12, and penetrate the mounting substrate 10.
  • the heat dissipation via 13 is a via provided for transferring heat from the second surface 12 to the first surface 11.
  • the non-heat dissipation via 14 is a via provided for transmitting an electric signal or a current (driving current or the like).
  • the heat radiating via 13 is connected to the second IC terminal 34 via the heat transfer land 13a.
  • the heat transfer land 13a is formed directly above the heat dissipation via 13 on the second surface 12 of the mounting substrate 10.
  • the heat dissipation via 13 is connected to the heat dissipation pattern 15 on the first surface 11 of the mounting board 10. With this configuration, the heat generated by the RFIC 31 is transferred to the heat dissipation pattern 15 via the second IC terminal 34, the heat transfer land 13a, and the heat dissipation via 13.
  • the heat dissipation via 13 may be connected to the GND circuit.
  • the heat dissipation via 13 and the heat dissipation pattern 15 have the same potential as GND.
  • the non-heat dissipation via 14 may have a coaxial structure. This configuration is effective when a material having poor dielectric properties such as FR4 is used as the main body portion 10a of the mounting substrate 10.
  • the non-heat dissipation via 14 electrically connects the antenna board 20 and the IC package 30 via the antenna terminal 21, the first land 14a, the second land 14b, and the first IC terminal 33. doing.
  • the non-heat dissipation via 14 may be electrically connected to only one of the antenna board 20 and the IC package 30. Further, the non-heat dissipation via 14 which is not electrically connected to either the antenna board 20 or the IC package 30 may be provided.
  • the heat dissipation via 13 is a via that is not intended for transmission of signals, power supply currents, etc., is arranged at a position overlapping with RFIC 31, which is a heat generation source, in a plan view, and is connected to the heat dissipation pattern 15.
  • the heat radiation via 13 may have the same potential as GND.
  • the heat dissipation pattern 15 is formed on the first surface 11 and is connected to the heat dissipation via 13. Therefore, the heat transferred from the RFIC 31 to the heat dissipation via 13 is also transmitted to the heat dissipation pattern 15.
  • the heat dissipation pattern 15 is formed with a thickness of a certain value or more in order to obtain a sufficient heat dissipation effect.
  • the thickness of the heat dissipation pattern 15 may be 35 ⁇ m or more.
  • the IC package 30 is mounted on the mounting board 10 instead of the antenna board 20 in order to sufficiently secure the area of the heat dissipation pattern 15.
  • the RFIC 31 is mounted on the antenna board 20, the signal lines on the antenna board 20 will be densely arranged, and it will be difficult to secure the heat dissipation route of the RFIC 31.
  • the RFIC 31 by mounting the RFIC 31 on the second surface 12 on the side opposite to the first surface 11 on which the antenna board 20 is mounted on the mounting board 10, it is easy to secure a heat dissipation route. Become.
  • the antenna board 20 is mounted on the mounting board 10 so as to face the first surface 11 of the mounting board 10.
  • An antenna pattern (not shown) is formed on the antenna board 20.
  • the antenna pattern is formed on the surface or inside of the antenna substrate 20.
  • the antenna substrate 20 is preferably made of a material having good high-frequency signal transmission characteristics (small dielectric loss tangent). Specific examples thereof include fluororesin, LCP (Liquid Crystal Polymer), polyphenylene ether (PPE), and low-temperature fired ceramics. However, a material other than these materials may be selected. It is desirable not to mount other components on the antenna board 20 from the viewpoint of reducing the occupied area and reliability, but components may be mounted on the antenna board 20 as needed.
  • the antenna pattern of the antenna board 20 is electrically connected to the RFIC 31 via the antenna terminal 21. More specifically, the antenna pattern is electrically connected to the RFIC 31 via the antenna terminal 21, the first land 14a, the non-heat dissipation via 14, the second land 14b, and the first IC terminal 33. The antenna pattern and the RFIC 31 may be electrically connected via other routes.
  • the joint portion between the antenna terminal 21 and the first land 14a of the non-heat dissipation via 14 and the periphery of the joint portion may be reinforced with a resin material or the like. However, it is desirable from the viewpoint of reducing signal loss that air is present around the antenna terminal 21 on which the high frequency signal is transmitted.
  • a second heat dissipation pattern 23 is formed on the facing surface 20a of the antenna board 20 facing the mounting board 10 in the vertical direction.
  • the second heat dissipation pattern 23 is connected to the heat dissipation pattern 15 via the connecting portion 22.
  • the second heat dissipation pattern 23 it is desirable to use a material having high thermal conductivity such as copper.
  • the second heat dissipation pattern 23 preferably has a certain thickness or more (for example, 35 ⁇ m or more in the case of copper) in order to obtain a heat dissipation effect.
  • the first land 14a and the second land 14b are arranged directly above the non-heat dissipation via 14. Further, the antenna terminal 21 is arranged directly above the first land 14a, and the first IC terminal 33 is arranged directly above the second land 14b. As described above, it is desirable that the connection structure between the antenna board 20 and the IC package 30 is a so-called pad-on-via. This has the effect of reducing the transmission distance of the high frequency signal and suppressing signal loss.
  • the IC package 30 is mounted on the mounting board 10 via the first IC terminal 33 and the second IC terminal 34.
  • the antenna board 20 is mounted on the mounting board 10 via the antenna terminal 21 and the connecting portion 22.
  • the antenna board 20 and the IC package 30 may be mounted on the mounting board 10 by solder bonding.
  • the antenna terminal 21, the connection portion 22, the first IC terminal 33, and the second IC terminal 34 are solder that has been melted and resolidified.
  • a method other than solder bonding for example, ultrasonic bonding, pressure bonding, etc.
  • solder solder (SnAgCu solder or the like), gold, silver, copper, or the like can be used.
  • the wireless communication module 1 in order to ensure the performance of the wireless communication module 1, it is required to efficiently release the heat generated by the IC package 30 and cool the IC package 30. Further, the heat generated in the IC package 30 mainly occurs in the RFIC 31.
  • the heat dissipation via 13 is arranged at a position where it overlaps with the RFIC 31 in a plan view.
  • the heat generated by the RFIC 31 of the IC package 30 is efficiently transferred to the heat dissipation via 13.
  • the heat dissipation via 13 is connected to the heat dissipation pattern 15, and the heat dissipation pattern 15 extends to the outside of the antenna substrate 20 in a plan view. This makes it possible to form the heat dissipation pattern 15 in a wide area on the first surface 11 of the mounting substrate 10. Then, heat is released into the air through the heat dissipation pattern 15, and the RFIC 31 can be efficiently cooled.
  • the wireless communication module 1 of the present embodiment is provided on the mounting board 10 having the first surface 11 and the second surface 12, the antenna board 20 mounted on the first surface 11, and the second surface 12. It comprises an IC package 30 with a mounted RFIC 31.
  • the mounting board 10 has a heat radiating via 13 that penetrates the mounting board 10 and extends between the first surface 11 and the second surface 12, and a heat radiating pattern 15 that is formed on the first surface 11 and connected to the heat radiating via 13. And a non-radiating via 14 for transmitting an electric signal or an electric current are formed.
  • a mounting board 10 is prepared separately from the antenna board 20, and the heat radiating via 13 is connected to the RFIC 31 at a position overlapping with the RFIC 31 in a plan view seen from the thickness direction of the mounting board 10, and the heat radiating pattern 15 is formed. It extends to the outside of the antenna board 20.
  • the wiring of the antenna board 20 is not densely arranged, the heat dissipation route is secured by using the heat dissipation via 13 and the heat dissipation pattern 15, and the heat is discharged into the air through the heat dissipation pattern 15. , RFIC 31 can be cooled efficiently.
  • a vertical gap is provided between the antenna board 20 and the mounting board 10.
  • a second heat dissipation pattern 23 is formed on the facing surface 20a of the antenna board 20 facing the mounting board 10, and the second heat dissipation pattern 23 and the heat dissipation pattern 15 are connected by a connecting portion 22.
  • the heat of the RFIC 31 can be released not only from the heat dissipation pattern 15 but also from the second heat dissipation pattern 23, so that the RFIC 31 can be cooled more efficiently.
  • the heat dissipation pattern 15 may have the same potential as GND.
  • the GND pattern formed on the mounting substrate 10 for impedance matching or the like can be used as the heat dissipation pattern 15.
  • the heat dissipation effect of the heat dissipation pattern 15 can be obtained without increasing the area of the mounting substrate 10.
  • the wireless communication module 1A of the present embodiment includes an underfill 40.
  • the underfill 40 is provided around the connection portion 22 between the heat dissipation pattern 15 and the second heat dissipation pattern 23. Further, the underfill 40 is in contact with both the heat dissipation pattern 15 and the second heat dissipation pattern 23. As a result, heat can be transferred from the heat dissipation pattern 15 to the second heat dissipation pattern 23 via not only the connection portion 22 but also the underfill 40. Therefore, the heat of the RFIC 31 can be released more efficiently.
  • resin or the like can be adopted as the material of the underfill 40.
  • the high frequency signal does not pass through the heat dissipation pattern 15, the connection portion 22, and the second heat dissipation pattern 23, even if the underfill 40 is provided, it is possible to avoid a decrease in the transmission loss of the high frequency signal.
  • the wireless communication module 1B of the present embodiment includes a first heat radiating member 51 and an auxiliary heat radiating member 52.
  • the first heat radiating member 51 is in contact with the surface of the IC package 30 on the opposite side of the mounting board 10.
  • the auxiliary heat radiating member 52 is in contact with the surface of the first heat radiating member 51 on the opposite side of the IC package 30. In other words, the first heat radiating member 51 is sandwiched between the IC package 30 and the auxiliary heat radiating member 52. In a plan view, the auxiliary heat radiating member 52 has a larger area than the IC package 30 and the first heat radiating member 51.
  • the first heat radiating member 51 may be, for example, a heat radiating sheet or an adhesive.
  • the auxiliary heat dissipation member 52 may be, for example, metal or the like.
  • the first heat radiating member 51 is provided on the surface of the IC package 30 on the side opposite to the mounting substrate 10. As a result, the heat generated by the RFIC 31 can be released to the air via the first heat radiating member 51. Therefore, the RFIC 31 can be cooled more efficiently. Further, when the auxiliary heat radiating member 52 is further provided, heat can be discharged by the auxiliary heat radiating member 52 as well. The auxiliary heat dissipation member 52 may be omitted. Further, the area of the first heat radiating member 51 in a plan view may be larger than that of the IC package 30.
  • the wireless communication module 1C of the present embodiment includes a second heat radiating member 53 and a second auxiliary heat radiating member 54.
  • the second heat radiating member 53 is provided on the upper side of the first surface 11 of the mounting board 10 so as to be in contact with the heat radiating pattern 15. Further, the second auxiliary heat radiating member 54 is in contact with the second heat radiating member 53. In a plan view, the second heat radiating member 53 and the second auxiliary heat radiating member 54 are arranged at different positions from the antenna substrate 20. In a plan view, the second auxiliary heat radiating member 54 has a larger area than the second heat radiating member 53.
  • the second heat radiating member 53 may be, for example, a heat radiating sheet or an adhesive.
  • the second auxiliary heat radiating member 54 may be, for example, metal or the like.
  • the second heat radiating member 53 is provided at a position different from the antenna substrate 20 in the plan view on the surface of the heat radiating pattern 15. As a result, the heat generated by the RFIC 31 can be released to the air via the second heat radiating member 53. Therefore, the RFIC 31 can be cooled more efficiently. Further, when the second auxiliary heat radiating member 54 is further provided, heat can be discharged by the second auxiliary heat radiating member 54 as well. The second auxiliary heat dissipation member 54 may be omitted.
  • FIGS. 5 and 6 the wireless communication module 1D is viewed from above, and only the outline of the antenna substrate 20 is shown by a broken line.
  • a plurality of openings 15a are formed in the heat dissipation pattern 15, and the first land 14a of the non-heat dissipation via 14 and the antenna terminal 21 are arranged inside each opening 15a. ..
  • the connection portion 22 is provided on the heat dissipation pattern 15 (a portion other than the opening portion 15a).
  • the connecting portion 22 connecting the heat radiating pattern 15 and the second heat radiating pattern 23 may be arranged on both the central portion and the outer peripheral portion of the antenna substrate 20 in a plan view.
  • the two connecting portions 22 are arranged in the central portion of the antenna substrate 20.
  • two heat radiating vias 13 are formed on the mounting board 10, and two connecting portions 22 located at the center thereof are arranged directly above each heat radiating via 13 in a plan view.
  • twelve connecting portions 22 are arranged on the outer peripheral portion of the antenna substrate 20.
  • an antenna terminal 21 for transmitting a signal to and from the RFIC 31 is provided between the connection portion 22 arranged in the central portion and the connection portion 22 arranged in the outer peripheral portion. It is good to place it.
  • the four antenna terminals 21 are arranged so as to surround the two connecting portions 22 located at the center of the antenna substrate 20. Further, twelve connecting portions 22 located on the outer peripheral portion are arranged so as to surround the four antenna terminals 21.
  • the effect of preventing the high frequency signal or the like to the antenna terminal 21 from being affected by the disturbance and the effect of preventing the signal transition generated between the antenna terminals 21 can be obtained.
  • the connecting portion 22 has the same potential as GND, the above effect can be remarkably obtained.
  • the number of antenna terminals 21 and connection portions 22 can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 6, the heat dissipation effect may be further enhanced by increasing the number of connecting portions 22.
  • the second heat dissipation pattern 23 is formed on the antenna substrate 20, but such a second heat dissipation pattern 23 may not be present. Further, the connecting portion 22 used for connecting the heat radiating pattern 15 and the second heat radiating pattern 23 may not be provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

本発明の無線通信モジュールは、第１面および第２面を有する実装基板と、前記第１面に実装されたアンテナ基板と、前記第２面に実装されたＲＦＩＣを有するＩＣパッケージとを備える。前記実装基板には、前記実装基板を貫通して前記第１面と前記第２面との間に延びる放熱ビアと、前記第１面に形成されて前記放熱ビアに接続された放熱パターンと、電気信号または電流を伝達する非放熱用ビアとが形成されている。前記実装基板の厚さ方向から見た平面視において、前記放熱ビアは前記ＲＦＩＣと重なる位置において前記ＲＦＩＣに接続され、かつ、前記放熱パターンが前記アンテナ基板の外側まで延びている。

Description

無線通信モジュール
　本発明は、無線通信モジュールに関する。
　本願は、２０２０年５月２６日に日本に出願された特願２０２０－０９１６９２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、アンテナ素子を有するアンテナ基板（第１の誘電体基板）と、アンテナ基板上に実装されたＲＦＩＣと、を備えた無線通信モジュールが開示されている。
日本国特開２０１９－９７０２６号公報
　無線通信モジュールの性能を確保するためには、ＲＦＩＣの熱を効率よく放出し、ＲＦＩＣを冷却することが求められる。特許文献１の構成では、ＲＦＩＣがアンテナ基板に直接実装されているため、アンテナ基板の配線が密集して配置されてしまうなどの理由で、放熱ルートを確保することが難しい場合があった。
　本発明は、このような事情を考慮してなされ、ＲＦＩＣの放熱ルートを確保し、ＲＦＩＣを効率よく冷却できる無線通信モジュールを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る無線通信モジュールは、第１面および第２面を有する実装基板と、前記第１面に実装されたアンテナ基板と、前記第２面に実装されたＲＦＩＣを有するＩＣパッケージと、を備える。前記実装基板には、前記実装基板を貫通して前記第１面と前記第２面との間に延びる放熱ビアと、前記第１面に形成されて前記放熱ビアに接続された放熱パターンと、電気信号または電流を伝達する非放熱用ビアと、が形成されている。前記実装基板の厚さ方向から見た平面視において、前記放熱ビアは前記ＲＦＩＣと重なる位置において前記ＲＦＩＣに接続され、かつ、前記放熱パターンが前記アンテナ基板の外側まで延びている。
　上記態様によれば、アンテナ基板とは別に実装基板を用意し、実装基板に平面視において放熱ビアがＲＦＩＣと重なる位置に配置されている。これにより、アンテナ基板の配線が密集して配置されてしまうことなく、ＲＦＩＣで発生した熱が、放熱ビアに効率よく伝えられる。さらに、放熱ビアが放熱パターンに接続されており、平面視において、放熱パターンがアンテナ基板の外側まで延びている。これにより、放熱パターンを実装基板の第１面上の広い領域に形成することが可能となる。このように、放熱ビアおよび放熱パターンを用いて放熱ルートを確保し、放熱パターンを介して熱を空気中に放出することで、ＲＦＩＣを効率よく冷却することができる。
　ここで、前記アンテナ基板と前記実装基板との間に隙間が設けられていてもよい。
　また、前記アンテナ基板のうち前記実装基板に対向する対向面に第２放熱パターンが形成され、前記第２放熱パターンと前記放熱パターンとが接続されていてもよい。
　また、前記第２放熱パターンと前記放熱パターンとの接続部の周囲にアンダーフィルが設けられ、前記アンダーフィルが前記第２放熱パターンおよび前記放熱パターンに接していてもよい。
　また、前記第２放熱パターンと前記放熱パターンとを接続する複数の接続部を備え、平面視において、前記複数の接続部は、前記アンテナ基板の中心部および外周部の両方に配置されていてもよい。
　また、前記アンテナ基板は、前記アンテナ基板と前記ＲＦＩＣとの間で信号を伝送するアンテナ端子を有し、平面視において、前記中心部に配置された前記接続部と前記外周部に配置された前記接続部との間に、前記アンテナ端子が配置されていてもよい。
　また、前記ＩＣパッケージのうち、前記実装基板とは反対側の表面に第１放熱部材が設けられていてもよい。
　また、前記放熱パターンの表面のうち、前記平面視において前記アンテナ基板と異なる位置に第２放熱部材が設けられていてもよい。
　また、前記放熱パターンは、ＧＮＤと同電位であってもよい。
　本発明の上記態様によれば、アンテナ基板の配線が密集して配置されてしまうことなく、ＲＦＩＣの放熱ルートを確保し、ＲＦＩＣを効率よく冷却可能な無線通信モジュールを提供することができる。
第１実施形態に係る無線通信モジュールの断面図である。 第２実施形態に係る無線通信モジュールの断面図である。 第３実施形態に係る無線通信モジュールの断面図である。 第４実施形態に係る無線通信モジュールの断面図である。 第５実施形態に係る無線通信モジュールの平面図である。 第５実施形態の変形例に係る無線通信モジュールの平面図である。
（第１実施形態）
　以下、第１実施形態の無線通信モジュールについて図面に基づいて説明する。
　図１に示すように、無線通信モジュール１は、実装基板１０と、アンテナ基板２０と、ＩＣパッケージ３０と、を備えている。実装基板１０は、第１面１１と、第２面１２と、を有している。第１面１１にアンテナ基板２０が実装され、第２面１２にＩＣパッケージ３０が実装されている。
（方向定義）
　本実施形態では、実装基板１０の厚さ方向を上下方向という。第１面１１および第２面１２は、上下方向に直交する平面に沿って延びている。また、上下方向から見ることを平面視という。
　図１～図４は、上下方向に沿った断面図であり、図５、図６は上下方向から見た平面図である。
（ＩＣパッケージ）
　ＩＣパッケージ３０は、実装基板１０の第２面１２に対向するように実装基板１０に実装されている。ＩＣパッケージ３０は、ＲＦＩＣ３１と、パッケージ部３２と、第１ＩＣ端子３３と、第２ＩＣ端子３４と、を有している。ＲＦＩＣ３１は、高周波集積回路（ＲＦＩＣ：Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、ミリ波帯などの高周波信号を処理する。ＩＣパッケージ３０と実装基板１０との間には、上下方向における隙間が設けられている。この隙間に、第１ＩＣ端子３３および第２ＩＣ端子３４が配置されている。このように、ＩＣパッケージ３０の周囲に空気が存在することで、高周波信号の伝送損失を低減することができる。同様の理由で、アンダーフィル等の樹脂をＩＣパッケージ３０の周囲などに使用しないことが望ましい。ただし、高周波信号が通らない部分に限定して、アンダーフィルなどを使用することも可能である。
　パッケージ部３２は、ＲＦＩＣ３１を実装基板１０に電気的に接続するための部位であり、配線やリード線などを含んでいる。上下方向からみて、ＲＦＩＣ３１は、ＩＣパッケージ３０の中心部に位置する。言い換えると、上下方向から見て、パッケージ部３２は、ＲＦＩＣ３１を囲うように配置されている。
　ＩＣパッケージ３０は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｌｌｅｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＦＯＷＬＰ（Ｆａｎ　Ｏｕｔ　Ｗａｆｅｒ　Ｌｅｖｅｌ　Ｐａｃｋａｇｅ）であってもよい。例えば、ＩＣパッケージ３０がＢＧＡの場合、第１ＩＣ端子３３および第２ＩＣ端子３４は、溶融して再凝固したはんだボールである。第２ＩＣ端子３４は、後述の放熱ビア１３に接続された端子である。第１ＩＣ端子３３は、その他の端子である。第１ＩＣ端子３３および第２ＩＣ端子３４の数は、限定されないが、それぞれの端子の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。第１ＩＣ端子３３は、後述の非放熱用ビア１４に接続されてもよい。
（実装基板）
　実装基板１０は、本体部１０ａと、放熱ビア１３と、非放熱用ビア１４と、放熱パターン１５と、を有している。本体部１０ａは、絶縁体により形成されている。本体部１０ａの材質としては、例えば、エポキシやポリイミドなどを用いることができるが、その他の樹脂材料などを用いてもよい。本体部１０ａの厚さは、特に限定されないが、例えば、１．６ｍｍ程度である。放熱ビア１３および非放熱用ビア１４を設ける際に、本体部１０ａに微細な貫通孔（例えば、直径０．１ｍｍ）をドリルで形成する場合、本体部１０ａは、例えば、０．８ｍｍ程度に薄くすることもできる。本体部１０ａの内部に、配線が形成されていてもよい。
　放熱ビア１３および非放熱用ビア１４は、第１面１１と第２面１２との間で上下方向に延びており、実装基板１０を貫通している。放熱ビア１３は、第２面１２から第１面１１へと熱を伝達するために設けられたビアである。非放熱用ビア１４は、電気信号あるいは電流（駆動電流など）を伝達するために設けられたビアである。
　放熱ビア１３は、伝熱用ランド１３ａを介して、第２ＩＣ端子３４に接続されている。伝熱用ランド１３ａは、実装基板１０の第２面１２上における放熱ビア１３の直上に形成されている。放熱ビア１３は、実装基板１０の第１面１１上において、放熱パターン１５に接続されている。この構成により、ＲＦＩＣ３１が発した熱は、第２ＩＣ端子３４、伝熱用ランド１３ａ、および放熱ビア１３を経由して、放熱パターン１５に伝えられる。放熱パターン１５及び放熱ビア１３としては、銅などの熱伝導率が高い材質を用いることが望ましい。
　放熱ビア１３は、ＧＮＤ回路に接続されていてもよい。この場合、放熱ビア１３および放熱パターン１５がＧＮＤと同電位になる。また、非放熱用ビア１４は、同軸構造であってもよい。この構成は、一般的なＦＲ４などの誘電特性の良くない材料を実装基板１０の本体部１０ａとして使用する際に有効である。
　図１に示す例では、非放熱用ビア１４が、アンテナ端子２１、第１ランド１４ａ、第２ランド１４ｂ、および第１ＩＣ端子３３を介して、アンテナ基板２０とＩＣパッケージ３０とを電気的に接続している。ただし、非放熱用ビア１４は、アンテナ基板２０およびＩＣパッケージ３０の一方にのみ電気的に接続されていてもよい。また、アンテナ基板２０およびＩＣパッケージ３０のいずれにも電気的に接続されていない非放熱用ビア１４が設けられていてもよい。
　放熱ビア１３は、信号や電源電流などの伝送を目的としないビアであって、発熱源であるＲＦＩＣ３１と平面視において重なる位置に配置され、放熱パターン１５に接続されている。放熱ビア１３は、ＧＮＤと同電位となっていてもよい。
　放熱パターン１５は、第１面１１上に形成されており、放熱ビア１３に接続されている。このため、ＲＦＩＣ３１から放熱ビア１３に伝わった熱は、放熱パターン１５にも伝わる。
　放熱パターン１５は、放熱効果を十分に得るために一定以上の厚さで形成されていることが望ましい。例えば、放熱パターン１５の材質が銅であれば、放熱パターン１５の厚みは、３５μｍ以上とするとよい。
　本実施形態では、放熱パターン１５の領域を十分に確保するため、ＩＣパッケージ３０を、アンテナ基板２０ではなく実装基板１０に実装している。ＩＣパッケージ３０を実装基板１０に実装することで、アンテナ基板２０との接続が必要な配線であり、かつ、高周波信号以外の信号（デジタル信号、低周波の信号、電源など）を送受信するための配線を、アンテナ基板２０以外の部位（例えば、実装基板１０の本体部１０ａ内など）に配置することができる。
　また、仮にＲＦＩＣ３１をアンテナ基板２０に実装した場合には、アンテナ基板２０上の信号線が密集して配置されることになり、ＲＦＩＣ３１の放熱ルートを確保しにくくなる。これに対して、本実施形態のように、実装基板１０におけるアンテナ基板２０が実装された第１面１１とは反対側の第２面１２にＲＦＩＣ３１を実装することで、放熱ルートが確保しやすくなる。
（アンテナ基板）
　アンテナ基板２０は、実装基板１０の第１面１１に対向するように実装基板１０に実装されている。アンテナ基板２０には、不図示のアンテナパターンが形成されている。アンテナパターンは、アンテナ基板２０の表面または内部に形成される。アンテナ基板２０としては、高周波信号の伝送特性がよい（誘電正接が小さい）材質が好ましい。具体的には、フッ素樹脂、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、低温焼成セラミックスなどが挙げられる。ただし、これらの材質以外の材質を選択してもよい。アンテナ基板２０上には他の部品は実装しないことが、専有面積の低減及び信頼性の観点などから望ましいが、アンテナ基板２０上に必要に応じて部品を実装してもよい。
　アンテナ基板２０のアンテナパターンは、アンテナ端子２１を介してＲＦＩＣ３１に電気的に接続される。より詳しくは、アンテナパターンは、アンテナ端子２１、第１ランド１４ａ、非放熱用ビア１４、第２ランド１４ｂ、および第１ＩＣ端子３３を介して、ＲＦＩＣ３１に電気的に接続されている。なお、その他のルートを介してアンテナパターンとＲＦＩＣ３１とが電気的に接続されていてもよい。
　アンテナ端子２１と非放熱用ビア１４の第１ランド１４ａとの接合部分、及びその接合部分の周辺に対して、樹脂材料などで補強を行ってもよい。ただし、高周波信号が伝送されるアンテナ端子２１の周辺に空気が存在することが、信号の損失低減の観点からは望ましい。
　アンテナ基板２０のうち、上下方向において実装基板１０に対向する対向面２０ａには、第２放熱パターン２３が形成されている。第２放熱パターン２３は、接続部２２を介して、放熱パターン１５に接続されている。第２放熱パターン２３としては、銅などの熱伝導率が高い材質を用いることが望ましい。第２放熱パターン２３は、放熱パターン１５と同様に、放熱効果を得るために一定以上の厚み（例えば、銅であれば３５μｍ以上）を有することが好ましい。
　第１ランド１４ａおよび第２ランド１４ｂは、非放熱用ビア１４の直上に配置されている。さらに、第１ランド１４ａの直上にアンテナ端子２１が配置され、第２ランド１４ｂの直上に第１ＩＣ端子３３が配置されている。このように、アンテナ基板２０とＩＣパッケージ３０との接続構造は、いわゆるパッドオンビアであることが望ましい。これにより、高周波信号の伝送距離を小さくして、信号の損失を抑える効果が得られる。
　ＩＣパッケージ３０は、第１ＩＣ端子３３および第２ＩＣ端子３４を介して、実装基板１０に実装されている。アンテナ基板２０は、アンテナ端子２１および接続部２２を介して、実装基板１０に実装されている。アンテナ基板２０およびＩＣパッケージ３０の実装基板１０への実装は、はんだ接合により行われてもよい。この場合、アンテナ端子２１、接続部２２、第１ＩＣ端子３３、および第２ＩＣ端子３４は、溶融して再凝固したはんだである。ただし、はんだ接合以外の方法（例えば、超音波接合、加圧による圧着など）を選択してもよい。アンテナ端子２１、接続部２２、第１ＩＣ端子３３、第２ＩＣ端子３４の材質としては、はんだ（ＳｎＡｇＣｕはんだなど）、金、銀、銅などを用いることができる。
　ここで、無線通信モジュール１の性能を確保するためには、ＩＣパッケージ３０が生じる熱を効率よく放出し、ＩＣパッケージ３０を冷却することが求められる。また、ＩＣパッケージ３０における発熱は、主としてＲＦＩＣ３１において生じる。
　そこで本実施形態では、平面視において、放熱ビア１３がＲＦＩＣ３１と重なる位置に配置されている。これにより、ＩＣパッケージ３０のＲＦＩＣ３１で発生した熱が、放熱ビア１３に効率よく伝えられる。さらに、放熱ビア１３が放熱パターン１５に接続されており、平面視において、放熱パターン１５がアンテナ基板２０の外側まで延びている。これにより、放熱パターン１５を実装基板１０の第１面１１上の広い領域に形成することが可能となる。そして、この放熱パターン１５を介して熱を空気中に放出し、ＲＦＩＣ３１を効率よく冷却することができる。
　以上説明したように、本実施形態の無線通信モジュール１は、第１面１１および第２面１２を有する実装基板１０と、第１面１１に実装されたアンテナ基板２０と、第２面１２に実装されたＲＦＩＣ３１を有するＩＣパッケージ３０と、を備える。実装基板１０には、実装基板１０を貫通して第１面１１と第２面１２との間に延びる放熱ビア１３と、第１面１１に形成されて放熱ビア１３に接続された放熱パターン１５と、電気信号または電流を伝達する非放熱用ビア１４と、が形成されている。そして、アンテナ基板２０とは別に実装基板１０を用意し、実装基板１０の厚さ方向から見た平面視において、放熱ビア１３は、ＲＦＩＣ３１と重なる位置においてＲＦＩＣ３１に接続され、かつ、放熱パターン１５がアンテナ基板２０の外側まで延びている。これにより、アンテナ基板２０の配線が密集して配置されてしまうことなく、放熱ビア１３および放熱パターン１５を用いて放熱ルートを確保し、放熱パターン１５を介して熱を空気中に放出することで、ＲＦＩＣ３１を効率よく冷却することが可能となる。
　また、アンテナ基板２０と実装基板１０との間に上下方向の隙間が設けられている。これにより、放熱パターン１５をより広い面積で空気に触れさせて熱を効率よく放出させ、かつ、アンテナ基板２０を空気で囲い、高周波信号の伝送損失を抑制することができる。
　また、アンテナ基板２０のうち実装基板１０に対向する対向面２０ａに第２放熱パターン２３が形成され、第２放熱パターン２３と放熱パターン１５とが接続部２２により接続されている。これにより、放熱パターン１５だけでなく、第２放熱パターン２３からもＲＦＩＣ３１の熱を放出させて、より効率よくＲＦＩＣ３１を冷却できる。
　また、放熱パターン１５がＧＮＤと同電位であってもよい。この場合、インピーダンス整合のためなどに実装基板１０に形成されるＧＮＤパターンを、放熱パターン１５として利用できる。これにより、実装基板１０の面積を大きくすることなく、放熱パターン１５による放熱効果を得ることができる。
（第２実施形態）
　次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第２実施形態の構成は、第１実施形態と基本的に同様である。このため、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、第１実施形態と第２実施形態とが異なる点についてのみ説明する。
　図２に示すように、本実施形態の無線通信モジュール１Ａは、アンダーフィル４０を備えている。
　アンダーフィル４０は、放熱パターン１５と第２放熱パターン２３との接続部２２の周囲に設けられている。また、アンダーフィル４０は、放熱パターン１５および第２放熱パターン２３の両方に接している。これにより、接続部２２だけでなく、アンダーフィル４０も経由して、熱を放熱パターン１５から第２放熱パターン２３へと伝えることができる。したがって、ＲＦＩＣ３１の熱をより効率よく放出することが可能となる。アンダーフィル４０の材質としては、樹脂などを採用できる。
　なお、放熱パターン１５、接続部２２、および第２放熱パターン２３には高周波信号が通らないため、アンダーフィル４０を設けたとしても、高周波信号の伝送損失の低下を避けることができる。
（第３実施形態）
　次に、本発明に係る第３実施形態について説明するが、第３実施形態の構成は、第１実施形態と基本的に同様である。このため、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、第１実施形態と第３実施形態とが異なる点についてのみ説明する。
　図３に示すように、本実施形態の無線通信モジュール１Ｂは、第１放熱部材５１および補助放熱部材５２を備えている。
　第１放熱部材５１は、ＩＣパッケージ３０における、実装基板１０とは反対側の表面に接している。補助放熱部材５２は、第１放熱部材５１における、ＩＣパッケージ３０とは反対側の面に接している。言い換えると、ＩＣパッケージ３０と補助放熱部材５２とにより第１放熱部材５１が挟まれている。平面視において、補助放熱部材５２は、ＩＣパッケージ３０および第１放熱部材５１よりも広い面積を有する。第１放熱部材５１は、例えば、放熱シートや接着剤などであってもよい。補助放熱部材５２は、例えば、金属などであってもよい。
　このように本実施形態では、ＩＣパッケージ３０のうち、実装基板１０とは反対側の表面に第１放熱部材５１が設けられている。これにより、ＲＦＩＣ３１で生じた熱を、第１放熱部材５１を介して空気に放出することができる。したがって、ＲＦＩＣ３１をより効率よく冷却することが可能となる。また、補助放熱部材５２をさらに設けた場合には、補助放熱部材５２によっても熱を放出することができる。なお、補助放熱部材５２を省略してもよい。また、平面視における第１放熱部材５１の面積をＩＣパッケージ３０より大きくしてもよい。
（第４実施形態）
　次に、本発明に係る第４実施形態について説明するが、第４実施形態の構成は、第３実施形態と基本的に同様である。このため、第３実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、第３実施形態と第４実施形態とが異なる点についてのみ説明する。
　図４に示すように、本実施形態の無線通信モジュール１Ｃは、第２放熱部材５３および第２補助放熱部材５４を備えている。
　第２放熱部材５３は、放熱パターン１５に接するように、実装基板１０の第１面１１の上側に設けられている。また、第２補助放熱部材５４は、第２放熱部材５３に接している。平面視において、第２放熱部材５３および第２補助放熱部材５４は、アンテナ基板２０とは異なる位置に配置されている。平面視において、第２補助放熱部材５４は、第２放熱部材５３よりも広い面積を有する。第２放熱部材５３は、例えば、放熱シートや接着剤などであってもよい。第２補助放熱部材５４は、例えば、金属などであってもよい。
　このように本実施形態では、放熱パターン１５の表面のうち、平面視においてアンテナ基板２０と異なる位置に、第２放熱部材５３が設けられている。これにより、ＲＦＩＣ３１で生じた熱を、第２放熱部材５３を介して空気に放出することができる。したがって、ＲＦＩＣ３１をより効率よく冷却することが可能となる。また、第２補助放熱部材５４をさらに設けた場合には、第２補助放熱部材５４によっても熱を放出することができる。なお、第２補助放熱部材５４を省略してもよい。
（第５実施形態）
　次に、本発明に係る第５実施形態について説明する。本実施形態では図５、図６を用いて、上記第１～第４実施形態における接続部２２やアンテナ端子２１の配置の具体例について説明する。なお、図５、図６では無線通信モジュール１Ｄを上方から見ており、アンテナ基板２０については輪郭のみを破線で示している。図５、図６において、放熱パターン１５には複数の開口部１５ａが形成されており、各開口部１５ａの内側に、非放熱用ビア１４の第１ランド１４ａおよびアンテナ端子２１が配置されている。接続部２２は、放熱パターン１５上（開口部１５ａ以外の箇所）に設けられている。
　図５に示すように、放熱パターン１５と第２放熱パターン２３（図１等参照）とを接続する接続部２２は、平面視におけるアンテナ基板２０の中心部および外周部の両方に配置するとよい。図５では、２つの接続部２２がアンテナ基板２０の中心部に配置されている。また、図５では実装基板１０に２つの放熱ビア１３が形成されており、平面視において、中心部に位置する２つの接続部２２が各放熱ビア１３の直上に配置されている。さらに、１２個の接続部２２が、アンテナ基板２０の外周部に配置されている。これにより、ＲＦＩＣ３１で生じた熱を複数のルート（複数の接続部２２）を経由して第２放熱パターン２３に伝え、より効率よく放熱することができる。
　また、図５に示すように、平面視において、中心部に配置された接続部２２と外周部に配置された接続部２２との間に、ＲＦＩＣ３１との間で信号を伝送するアンテナ端子２１を配置するとよい。図５に示す例では、４つのアンテナ端子２１が、アンテナ基板２０の中心部に位置する２つの接続部２２を囲うように配置されている。さらに、外周部に位置する１２個の接続部２２が、４つのアンテナ端子２１を囲うように配置されている。
　上記のような構成によれば、アンテナ端子２１への高周波信号等が外乱の影響を受けることを防いだり、アンテナ端子２１間で生じる信号の遷移を防いだりする効果が得られる。特に接続部２２がＧＮＤと同電位である場合に、上記の効果が顕著に得られる。
　なお、アンテナ端子２１や接続部２２の数は適宜変更可能である。例えば、図６に示すように、接続部２２の数を増やすことで、放熱効果をより高めてもよい。
　なお、本発明の技術的範囲は、前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、前記の各実施形態では、アンテナ基板２０に第２放熱パターン２３が形成されていたが、このような第２放熱パターン２３は、無くてもよい。さらに、放熱パターン１５と第２放熱パターン２３とを接続するために用いられる接続部２２も無くてもよい。
　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
　例えば、前記第１～第５実施形態のうち、２つまたは３つ以上の構成を組み合わせてもよい。
　１、１Ａ～１Ｄ…無線通信モジュール　１０…実装基板　１１…第１面　１２…第２面　１３…放熱ビア　１５…放熱パターン　２０…アンテナ基板　２０ａ…対向面　２１…アンテナ端子　２２…接続部　２３…第２放熱パターン　３０…ＩＣパッケージ　４０…アンダーフィル　５１…第１放熱部材　５３…第２放熱部材

Claims (9)

  1. 　第１面および第２面を有する実装基板と、
    　前記第１面に実装されたアンテナ基板と、
    　前記第２面に実装されたＲＦＩＣを有するＩＣパッケージと、を備え、
    　前記実装基板には、前記実装基板を貫通して前記第１面と前記第２面との間に延びる放熱ビアと、前記第１面に形成されて前記放熱ビアに接続された放熱パターンと、電気信号または電流を伝達する非放熱用ビアと、が形成され、
    　前記実装基板の厚さ方向から見た平面視において、前記放熱ビアは前記ＲＦＩＣと重なる位置において前記ＲＦＩＣに接続され、かつ、前記放熱パターンが前記アンテナ基板の外側まで延びている、無線通信モジュール。
  2. 　前記アンテナ基板と前記実装基板との間に隙間が設けられている、
    　請求項１に記載の無線通信モジュール。
  3. 　前記アンテナ基板のうち前記実装基板に対向する対向面に第２放熱パターンが形成され、
    　前記第２放熱パターンと前記放熱パターンとが接続されている、
    　請求項１又は請求項２に記載の無線通信モジュール。
  4. 　前記第２放熱パターンと前記放熱パターンとの接続部の周囲にアンダーフィルが設けられ、
    　前記アンダーフィルが前記第２放熱パターンおよび前記放熱パターンに接している、
    　請求項３に記載の無線通信モジュール。
  5. 　前記第２放熱パターンと前記放熱パターンとを接続する複数の接続部を備え、
    　平面視において、前記複数の接続部は、前記アンテナ基板の中心部および外周部の両方に配置されている、
    　請求項３又は請求項４に記載の無線通信モジュール。
  6. 　前記アンテナ基板は、前記アンテナ基板と前記ＲＦＩＣとの間で信号を伝送するアンテナ端子を有し、
    　平面視において、前記中心部に配置された前記接続部と前記外周部に配置された前記接続部との間に、前記アンテナ端子が配置されている、
    　請求項５に記載の無線通信モジュール。
  7. 　前記ＩＣパッケージのうち、前記実装基板とは反対側の表面に第１放熱部材が設けられている、
    　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の無線通信モジュール。
  8. 　前記放熱パターンの表面のうち、前記平面視において前記アンテナ基板と異なる位置に第２放熱部材が設けられている、
    　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の無線通信モジュール。
  9. 　前記放熱パターンは、ＧＮＤと同電位である、
    　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の無線通信モジュール。
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