高频模块的制作方法
【专利摘要】本发明提供不增大电路规模，能够由简单的构成实现阻抗的匹配的高频模块。本发明的高频模块具有：多个基板；多个配线部(113)，其将分别设于多个基板上的多个导体层中的一个以上的导体层与RF芯片连接；作为导体层的接合区(214)，其与多个配线部中的任一个连接；传递部(111)，其设置在多个基板之间，经由接合区连接并且传递信号；接地导体(115)，其设置在接合区及连接有接合区的配线部的周围；隔离部(216)，其将接合区和接地导体隔离，设置在连接有接合区的配线部与接地导体之间，将连接有接合区的配线部和接地导体隔离；连接部(217)，其设置在接合区与接地导体之间，将接合区和接地导体短路。
【专利说明】
局频I旲块
技术领域
[0001]本发明涉及与毫米波带的RF (Rad1 Frequency)芯片连接且传递高频带的信号的高频模块。
【背景技术】
[0002]目前，作为传递毫米波带等高频带的信号的高频模块，利用有使用BGA(BallGridArray)封装等的模块。在传递高频带的信号的模块中，为了抑制信号的通过特性的劣化，需要实现阻抗的匹配。
[0003]例如，在专利文献I中公开有如下的构成，为了实现将多个电路层之间连接的通孔和与通孔连接的信号线之间的匹配，将改变了配线的宽度及长度的匹配电路设置在信号线的一部分。
[0004]专利文献1:(日本)特开2001 - 308547号公报
[0005]但是，在上述专利文献I的现有技术中，由于需要将匹配电路设置在信号线的一部分，故而需要应对电路规模的扩大。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种不增大电路规模，能够由简单的构成实现阻抗的匹配的高频模块。
[0007]本发明的高频模块，具有:多个基板；多个配线部，其将分别设置在所述多个基板上的多个导体层中的一个以上的导体层与RF芯片连接；作为导体层的接合区，其与所述多个配线部中的任一个连接；传递部，其设置在所述多个基板之间，经由所述接合区连接，传递信号；接地导体，其设置在所述接合区以及连接有所述接合区的配线部的周围；隔离部，其设置在所述接合区与所述接地导体之间，将所述接合区和所述接地导体隔离，以及设置在连接有所述接合区的配线部与所述接地导体之间，将连接有所述接合区的配线部和所述接地导体隔离；连接部，其设置在所述接合区与所述接地导体之间，将所述接合区和所述接地导体短路。
[0008]根据本发明，不增大电路规模，能够由简单的构成实现阻抗的匹配。
【附图说明】
[0009]图1是表示使用了BGA封装的高频模块的一般构成的概略剖面图；
[0010]图2是表示一般的高频模块的构成之一例的概略剖面图；
[0011]图3是表示一般的高频模块的主要部分的构成的放大图；
[0012]图4是表示一般的高频模块的接合区中的信号的反射特性的史密斯图；
[0013]图5是表示一般的高频模块的接合区中的信号的通过特性的图；
[0014]图6是表示一般的高频模块的接合区中的信号的反射特性的图；
[0015]图7是表示本发明实施方式的高频模块的构成之一例的概略剖面图；
[0016]图8是表示本发明实施方式的高频模块中的主要部分的构成的放大图；
[0017]图9是表示本发明实施方式的高频模块的接合区中的信号的反射特性的史密斯图；
[0018]图10是表示本发明实施方式的高频模块的接合区中的信号的通过特性的图；
[0019]图11是表示本发明实施方式的高频模块的接合区中的信号的反射特性的图；
[0020]图12是表示一般的高频模块中的信号的传递的情形的示意图；
[0021]图13是表示本发明实施方式的高频模块中的信号的传递的情形的示意图；
[0022]图14是表示本实施方式的变形例I的高频模块中的主要部分的构成的放大图；
[0023]图15是表示本实施方式的变形例2的高频模块中的主要部分的构成的放大图；
[0024]图16是表示本实施方式的变形例3的高频模块中的主要部分的构成的放大图；
[0025]图17是表示在配线部传递的电流和在接地导体流动的电流的情形的图；
[0026]图18(a)?(C)是表示图8、图14、图15所示的构成中的电流的路径的图；
[0027]图19(a)?(d)是表示本发明实施方式的设置连接部的位置的变形例的图。
[0028]标记说明
[0029]1、2:尚频 1? 块
[0030]10:RF 芯片
[0031]11、21:BGA 封装
[0032]12、22:印刷电路基板
[0033]12a:表层
[0034]12b:内层
[0035]12c:里层
[0036]111:信号传递用焊球
[0037]112:接地用焊球
[0038]113、121:配线部
[0039]114、123、214:接合区
[0040]115、124:接地导体
[0041]116、125、216:隔离部
[0042]122:通孔
[0043]217:连接部
【具体实施方式】
[0044]首先，参照附图对本发明的使用了 BGA (Ball Grid Array)封装的高频模块的一般构成及其问题点进行说明。
[0045]图1是表示使用了BGA封装的高频模块I的一般构成的概略剖面图。图1所示的高频模块I具有BGA封装11及印刷电路基板12，与毫米波带的RF芯片10连接。
[0046]BGA封装11在一面与RF芯片10连接。BGA封装11在另一面具有信号传递用焊球111及接地用焊球112，经由信号传递用焊球111与印刷电路基板12连接。信号传递用焊球111为在BGA封装11与印刷电路基板12之间传递信号的传递部。接地用焊球112与信号传递用焊球111邻接设置，具有零电位。
[0047]接着，对高频模块I的构成进行更详细地说明。图2是表示一般的高频模块I的构成之一例的概略剖面图。
[0048]如图2所示，配线部113是在BGA封装11的两面形成多个，传递信号的配线。接合区114在BGA封装11的两面中的、不与RF芯片2 (参照图1)连接的面上，以与配线部113连接的方式形成。配线部113及接合区114为设于表面的导体层。
[0049]接地导体115是在配线部113及接合区114的周围设置的导体层，通过与接地用焊球112连接而具有零电位。另外，隔离部116为将接合区114与接地导体115之间隔离而设置的平面上的切口部。
[0050]信号传递用焊球111及接地用焊球112配置在形成有接合区114的位置。信号传递用焊球111及接地用焊球112通过涂敷焊料而形成，通过表面张力而形成大致球形。对信号传递用焊球111、配线部113及接合区114的配置在后文中说明。
[0051]印刷电路基板12具有配线部121、通孔122、接合区123、接地导体124及隔离部125，由多个层构成。配线部121为由导体层构成，在印刷电路基板12的表层12a、内层12b及里层12c设有多个的电路的配线。通孔122为在印刷电路基板12的多个层之间传递信号的传递部。
[0052]接合区123设置在信号传递用焊球111与印刷电路基板12的表层12a的连接部分。接合区123为与配线部121同样的导体层，与配线部121连接。
[0053]另外，接合区123设置在通孔122与配线部121之间。通孔122经由接合区123与配线部121连接。
[0054]接地导体124为在配线部121及接合区123的周围设置的导体层，具有零电位。隔离部125为在配线部121及接合区123与接地导体124之间，以将配线部121及接合区123与接地导体124之间隔离的方式设置的平面上的切口部。
[0055]在此，对信号传递用焊球111、配线部113及接合区114的构成进行说明。图3是表示一般的高频模块I中的主要部分的构成的放大图。图3是从箭头标记Y方向观察图2中的箭头标记X的区域所看到的放大图。
[0056]在图3中，信号传递用焊球111经由接合区114与配线部113连接。接地导体115是在配线部113及接合区114的周围设置的导体层，通过与接地用焊球112(参照图2)连接而具有零电位。另外，隔离部116在配线部113及接合区114与接地导体115之间，以将配线部113及接合区114与接地导体115之间隔离的方式设置的平面上的切口部。
[0057]在图1及2所示那样的使用了一般的BGA封装的高频模块I中，通常，电位为零的接地导体115形成在配线部113及接合区114的外侧。
[0058]在图3所示的信号传递用焊球111、配线部113及接合区114的构成的情况下，由于接合区114的容量而使阻抗变得不连续，难以实现匹配。以下，对阻抗匹配进行说明。
[0059]图4是表示一般的高频模块I的接合区114中的信号的反射特性的史密斯图。在图4中表示接合区114中的S参数Sll及S22的从OHz到10GHz的变化的轨迹。
[0060]根据接合区114的容量性，Sll及S22的轨迹沿着箭头标记Z的方向、即绕顺时针方向向下移动。而且，Sll及S22的轨迹随着变成高频而从史密斯图的中心离开。S卩，随着变成高频，阻抗的不连续变得显著。接着，对具体的接合区114中的信号的通过特性及反射特性进行说明。
[0061]图5是表示一般的高频模块I的接合区114中的信号的通过特性的图。图6是表示一般的高频模块I的接合区114中的信号的反射特性的图。
[0062]图5的横轴表示信号的频率，纵轴以相对增益表示在接合区114通过的信号的大小。图5的纵轴的值越大，表示信号的通过特性越良好。另外，图6的横轴表示信号的频率，纵轴以相对增益表示在接合区114反射的信号的大小。图5的纵轴的值越大，表示信号的反射越大。
[0063]在图3的构成的情况下，如图5所示，在接合区114通过的大小在毫米波带(30GHz以上的频带)变小。而且，如图6所示，毫米波带的信号在接合区114大大反射。S卩，如图5及图6所示，由于接合区114的容量导致的阻抗的不连续的影响，毫米波带的信号的通过特性劣化。
[0064]例如，在专利文献I中，为了抑制由接合区的容量导致的阻抗的不连续，在配线部与接合区之间设有改变了配线的宽度及长度的匹配电路。但是，专利文献I的匹配电路由于配线的宽度及长度的精度而在阻抗上产生波动，难易充分抑制阻抗的不连续。
[0065]在本发明中，着眼于接合区的构成。
[0066](实施方式)
[0067]以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外，以下说明的各实施方式为一例，本发明不由这些实施方式限定。
[0068]使用图7对本发明实施方式的高频模块的构成进行说明。
[0069]图7是表示本发明实施方式的高频模块2的构成之一例的概略剖面图。图7所示的高频模块2具有BGA封装21及印刷电路基板22。另外，在图7中，对与图2共同的构成标注与图2相同的标记并省略详细的说明。图7所示的高频模块2为接合区214与图2的接合区114不同，在图2中追加了连接部217的构成。另外，在图7中未作图示，但本实施方式的高频模块2的隔离部216与图2及3所示的隔离部116不同。以下，使用图8对接合区214、隔离部216及连接部217进行说明。
[0070]图8是表示本发明实施方式的高频模块2中的主要部分的构成的放大图。图8是从箭头标记^方向观察图7中的箭头标记X'的区域所看到的放大图。
[0071 ] 在图8中，信号传递用焊球111是在BGA封装21 (参照图7)与印刷电路基板22 (参照图7)之间传递信号的传递部，经由接合区214与配线部113连接。接地导体115是在配线部113及接合区214的周围形成的导体层，通过与接地用焊球112 (参照图7)连接而具有零电位。另外，隔离部216是在配线部113及接合区214与接地导体115之间，以将配线部113及接合区214与接地导体115之间隔离的方式设置的平面上的切口部。
[0072]接合区214是圆形的导体层，在点P与配线部113连接。
[0073]连接部217在接合区214上，设置在夹着中心Q与点P的相反侧、即中心Q和配线部113的延长线上。连接部217将接合区214和接地导体115连接且使接合区214的一部分短路。
[0074]通过图8所示的构成，本实施方式的高频模块2能够实现阻抗的匹配。以下，对本实施方式的高频模块2的特性进行说明。
[0075]图9是表示本发明实施方式的高频模块2的接合区214中的信号的反射特性的史密斯图。在图9中，与图4同样地，表示接合区214中的S参数Sll及S22的从OHz到10GHz的变化的轨迹。
[0076]接合区214的一部分被短路，故而Sll及S22的轨迹从史密斯图的水平线的左端开始。而且，根据接合区214的容量性，Sll及S22沿着箭头标记Z'的方向、即顺时针方向向下移动。Sll及S22的轨迹随着变为高频而向史密斯图的中心接近。S卩，随着变为高频，能够消除阻抗的不连续，能够实现匹配。接着，对具体的接合区214中的信号的通过特性及反射特性进行说明。
[0077]图10是表示本发明实施方式的高频模块2的接合区214中的信号的通过特性的图。图11是表示本发明实施方式的高频模块2的接合区214中的信号的反射特性的图。
[0078]图10的横轴表示信号的频率，纵轴由相对增益表示在接合区214通过的信号的大小。图10的纵轴的值越大，表示信号的通过特性越良好。另外，图11的横轴表示信号的频率，纵轴由相对增益表示在接合区214反射的信号的大小。图11的纵轴的值越大，表示信号的反射越大。
[0079]在图8的构成的情况下，如图10所示，在接合区214通过的信号的大小在毫米波带能够增大。而且，如图11所示，在接合区214反射的信号的大小在毫米波带能够变小。
[0080]S卩，在图8的构成的情况下，连接部217将接合区214和接地导体115连接，通过使接合区214的一部分短路，能够取得阻抗的匹配。取得阻抗的匹配的结果，如图10及图11所示，能够抑制毫米波带的信号的反射，提高通过特性。
[0081]接着，对本实施方式的高频模块2中的信号的传递的情形，与图2所示的一般的高频模块I中的信号的传递的情形进行比较并说明。
[0082]图12是表示一般的高频模块I中的信号的传递的情形的示意图。图13是表示本发明实施方式的高频模块2中的信号的传递的情形的示意图。图12及图13以明暗表示传递了毫米波带的信号时的信号的强度强的位置。在图12及图13中，越为亮的区域，表示信号的强度越强的部位。
[0083]如图12的区域Pl所示，在一般的高频模块I中，毫米波带的信号从与信号传递用焊球111连接的接合区114向基板外放射。而且，如区域P2所示，向印刷电路基板12传递的信号的强度变小。
[0084]另一方面，如图13的区域P3所示，在本实施方式的高频模块2中，毫米波带的信号不从与信号传递用焊球111连接的接合区214向基板外放射。这是由如下原因引起的，SP，由于接合区214经由连接部217与接地导体115连接且被短路，故而在区域P3的位置电位为零。而且，由于不向基板外放射，故而如区域P4所示，能够增大向印刷电路基板22传递的信号的强度。
[0085]以上，如已说明地，根据本实施方式，接合区214的一部分经由连接部217与接地导体115连接而被短路，故而能够良好地保持信号的通过特性，能够实现阻抗的匹配。
[0086](实施方式的其他构成)
[0087]在上述说明的本实施方式中，在图8所示的构成、即接合区214中，在夹着中心Q与点P的相反侧设置连接部217。在本实施方式中，除了图8所示的构成以外，也能够采用其他的构成。以下，对图8所示的构成以外的其他构成进行说明。
[0088](变形例I)
[0089]在本实施方式的变形例I中，设于接合区214的连接部217的位置与图8所示的构成不同。
[0090]图14是表示本实施方式的变形例I的高频模块2中的主要部分的构成的放大图。如图14所示，连接部217在相对于连接中心Q和点P的直线成角度Θ的方向上设置。
[0091](变形例2)
[0092]在本实施方式的变形例2中，设于连接部217的外侧的隔离部216的形状与图8所示的构成不同。
[0093]图15是表示本实施方式的变形例2的高频模块2中的主要部分的构成的放大图。如图15所示，隔离部216在连接部217的外侧，与连接中心Q和点P的直线大致平行地在远离中心Q的方向上延伸设置。
[0094](变形例3)
[0095]在本实施方式的变形例3中，设于接合区214的连接部217的位置和连接部217的个数与图8所示的构成不同。
[0096]图16是表示本实施方式的变形例3的高频模块2中的主要部分的构成的放大图。如图16所示，连接部217分别在相对于连接中心Q和点P的直线成角度Θ 1、Θ 2的方向上设置。
[0097]接着，对图8、图14，图15的构成的不同进行说明。
[0098]如上述说明地，在一般的高频模块I中，在配线部113的外侧，在由隔离部116隔离的位置设置接地导体115。在该构成中，与在配线部113传递的高频的电流反向的电流在接地导体115流动。
[0099]图17是表示在配线部113传递的电流和在接地导体115流动的电流的情形的图。如图17所示，在配线部113传递的电流dl的相位和在接地导体115流动的电流d2的相位在与电流dl及d2垂直的方向上为反相位。在本实施方式的高频模块2中也同样。
[0100]另一方面，在本实施方式中，通过在接合区214设置与接地导体115连接的连接部217，在接地导体115流动的电流的路径经由连接部217与信号传递用焊球111连接。该情况下，在接地导体115流动的电流和从配线部113向接合区214流动的电流在信号传递用焊球111相位一致。
[0101]在本实施方式中，使用图8、图14、图15所示的变形例，通过将在接地导体115流动的电流的路径的长度对应于电流的频率而进行调整，能够更加有效地实现阻抗的匹配。
[0102]图18是表示图8、图14、图15所示的构成中的电流的路径的图。图18(a)?(C)分别表示图15、图8、图14所示的构成中的电流的路径。
[0103]如图18(a)所示，在配线部113流动的电流dl在到达信号传递用焊球111的点Tl的电流dl的相位(在图18(a)为0° )与通过点Tl且与电流dl垂直的直线和在接地导体115流动的电流d2相交的点T2中的电流d2的相位(在图18 (a)为180° )为反相位。另一方面，电流d2的路径经由连接部217在点T3与信号传递用焊球111连接。在该构成中，点T3中的电流d2的相位(在图18(a)为0° )在信号传递用焊球111与点Tl的电流dl的相位一致。在图18(b)、图18(c)中也同样。
[0104]即，在本实施方式中，电流d2从点T2到点T3的路径长度为流动的电流的大约1/2波长。
[0105]如图18 (a)?(C)所示，电流d2的从点T2到点T3的路径长度按照图18 (a)、图18(b)、图18(c)的顺序依次减小。即，在电流的频率较低的情况下，也可以采用与图18(a)对应的图15的构成。另外，在电流的频率较高的情况下，也可以采用与图18(c)对应的图14的构成。该情况下，在图14的构成中，连接部217相对于将中心Q和点P连接的直线构成的角度Θ也可以基于电流的频率而设定。
[0106]如以上说明地，也可以基于电流的频率对接合区214、隔离部216及连接部217的形状及位置进行调节。本实施方式通过基于电流的频率进行调节，能够更加有效地实现阻抗的匹配。
[0107]另外，在本实施方式中，接合区214、隔离部216及连接部217的形状及位置不必基于电流的频率来调节。在本实施方式中，通过将接合区214的一部分经由连接部217与接地导体115连接而被短路的构成，能够良好地保持信号的通过特性，能够实现阻抗的匹配。
[0108]另外，在上述说明的实施方式中，如图7所示，形成为在BGA封装21中的与信号传递用焊球111连接的接合区214设置连接部217的构成，但本发明不限于此。
[0109]图19是表示本发明实施方式的设置连接部217的位置的变形例的图。图19(a)是将连接部217在印刷电路基板22的表层12a设置在与通孔122连接的接合区123的情况。图19(b)是将连接部217在印刷电路基板22的内层12b设置在与通孔122连接的接合区123的情况。图19(c)是将连接部217在印刷电路基板22的表层12a设置在与通孔122连接的接合区123、及在内层12b设置在与孔122连接的接合区123的情况。图19(d)是将连接部217设置在BGA封装21中的与信号传递用焊球111连接的接合区214、及在印刷电路基板22的表层12a与信号传递用焊球111连接的接合区123双方的情况。
[0110]根据图19(a)?(d)所示的构成，由于接合区的一部分经由连接部与接地导体连接而被短路，故而能够良好地保持信号的通过特性，能够实现阻抗的匹配。
[0111]【产业上的可利用性】
[0112]本发明的高频模块适合用于与毫米波带的RF芯片连接的模块。
【主权项】
1.一种尚频t旲块，其具有: 多个基板； 多个配线部，其将分别设置在所述多个基板上的多个导体层中的一个以上的导体层与RF芯片连接； 作为导体层的接合区，其与所述多个配线部中的任一个连接； 传递部，其设置在所述多个基板之间，经由所述接合区连接，传递信号； 接地导体，其设置在所述接合区以及连接有所述接合区的配线部的周围； 隔离部，其设置在所述接合区与所述接地导体之间，将所述接合区和所述接地导体隔离，以及设置在连接有所述接合区的配线部与所述接地导体之间，将连接有所述接合区的配线部和所述接地导体隔离； 连接部，其设置在所述接合区与所述接地导体之间，将所述接合区和所述接地导体短路。2.如权利要求1所述的高频模块，其中， 所述连接部设置在所述接合区的中心和所述配线部的延长线上。3.如权利要求1所述的高频模块，其中， 连接所述接合区的中心和所述接合区和所述配线部的连接部分的直线、和连接所述接合区的中心和所述连接部的直线构成的角根据所述信号的频带而不同。4.如权利要求1所述的高频模块，其中， 所述隔离部沿着所述连接部从所述接合区的中心向半径方向的外侧延伸。5.如权利要求1所述的高频模块，其中， 所述连接部设置在所述隔离部的多个部位，将所述接合区和所述接地导体短路。
【文档编号】H01L23/488GK105916286SQ201510895721
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月8日
【发明人】盐崎亮佑, 中村真木, 佐藤润二
【申请人】松下知识产权经营株式会社