(57)【要約】【課題】ノイズ発生源で発生されるノイズがグランド導体を介して伝搬するのを抑制する。【解決手段】高周波モジュール１０１は、積層により多層基板１０を構成するとともに内部にキャビティを形成する複数の絶縁性基材層１ａ〜１ｆと、キャビティ４内に配置される、ノイズ発生源ＮＳを含むＩＣチップ２０と、多層基板１０内に形成される内方平面グランド導体２ｂ，２ｃと、外方平面グランド導体２ａとを備える。内方平面グランド導体の第１部位２ｃはノイズ発生源ＮＳに近接配置されている。第１部位２ｃとその他の第２部位２ｂとは、層間接続導体３ａ〜３ｄおよび外方平面グランド導体２ａを経由して接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層により多層基板を構成するとともに内部にキャビティを形成する複数の絶縁性基材層と、前記キャビティ内に配置される、ノイズ発生源を含む部品と、前記多層基板内に形成される平面状に広がる内方平面グランド導体とを備える高周波モジュールにおいて、
前記内方平面グランド導体は、前記ノイズ発生源と近接して対向する第１部位とその他の第２部位とが分離形成されていて、
前記第１部位と前記第２部位とは、前記内方平面グランド導体の形成層とは別の位置にある迂回導体パターンで接続されていることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記第２部位は前記第１部位より面積が大きい、請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記ノイズ発生源は発振回路である、請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記迂回導体パターンは、前記内方平面グランド導体よりも外方の層に配置された外方平面グランド導体である、請求項１〜３にいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記外方平面グランド導体と内方平面グランド導体の前記第１部位との間、および前記外方平面グランド導体と内方平面グランド導体の第２部位との間はそれぞれ層間接続導体で導通している、請求項４に記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記内方平面グランド導体とともに前記ノイズ発生源を層方向に挟む第２の内方平面グランド導体が形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の高周波モジュールと、その高周波モジュールが実装される実装基板とで構成される高周波モジュールの実装構造であって、
前記迂回導体パターンは前記実装基板に形成された導体パターンであり、
前記高周波モジュールに、前記実装基板側の導体パターンに導通する電極を備えた、高周波モジュールの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層基板の内部にノイズ発生源となる部品を含む高周波モジュールおよびその実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化のため、電子機器内の回路基板に部品を如何に高密度に実装するかは常に技術的な課題とされる。高密度化の手段として、回路基板に実装する部品をモジュール化することは有効である。このようなモジュール部品には、多層基板にチップ部品を内蔵されるタイプが多い。
【０００３】
内蔵する部品も小型化が進んでおり、例えば携帯機器向けには１チップ内にアナログ回路部とデジタル回路部の両方を含むようなＩＣも用いられるようになっている。このようなＩＣを用いることで実装部品点数が削減され、電子機器の小型化が期待されている。一方、アナログ回路とデジタル回路とを１チップ化したようなＩＣにおいては、発振回路部から発生されるノイズをＩＣのみで低減することは困難であり、実装される多層基板側において対策が必要になる。例えば特許文献１には、グランド導体をキャビティの近傍、すなわちＩＣチップの近傍、に配置することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３４６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、多層基板内に部品が内蔵された高周波モジュールのように、多層基板に導体パターンが高密度に形成された高周波モジュールにおいては、グランド電極を介してノイズが伝搬されることが懸念される。
【０００６】
図１０はノイズ発生源ＮＳを含むＩＣチップ２０と、それに接続されている信号ラインおよびグランド（ＧＮＤ）に伝搬するノイズの例について示す図である。ノイズ発生源ＮＳからのノイズは高周波フィルタ２１で減衰されようとするが、グランド導体を伝搬するノイズが高周波フィルタ２１およびシリーズ接続の回路Ｓｅを経由して信号ラインを伝搬してしまう。また、高周波フィルタ２１以外の部分でも、シャント接続の回路Ｓｈを経由して信号ラインへノイズが重畳される。この例のように、高周波フィルタのグランド導体にノイズが伝搬されると、フィルタ本来の機能が劣化してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、ノイズ発生源で発生されるノイズがグランド導体を介して伝搬するのを抑制した高周波モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高周波モジュールは次のように構成される。
【０００９】
（１）積層により多層基板を構成するとともに内部にキャビティを形成する複数の絶縁性基材層と、前記キャビティ内に配置される、ノイズ発生源を含む部品と、前記多層基板内に形成される平面状に広がる内方平面グランド導体とを備える高周波モジュールにおいて、
前記内方平面グランド導体は、前記ノイズ発生源と近接して対向する第１部位とその他の第２部位とが分離形成されていて、
前記第１部位と前記第２部位とは、前記内方平面グランド導体の形成層とは別の位置で接続されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、内方平面グランド導体の第１部位と第２部位とは、この内方平面グランド導体とは異なった層の導体パターンを介して接続されるので、この長い迂回路をノイズが伝搬する際に熱エネルギーに変換されることで減衰する。そのため内方平面グランド導体の第２部位を介して伝搬するノイズが回路に悪影響を及ぼすのを防止できる。
【００１１】
（２）前記第２部位は前記第１部位より面積が大きいことが好ましい。このことにより、ノイズ発生源に近接する部位から分離形成されている内方平面グランド導体の第２部位を、ノイズ発生源を含む部品以外の共通グランド導体とすることによって、より強力なグランドとして形成することができる。
【００１２】
（３）前記ノイズ発生源は例えば発振回路である。
【００１３】
（４）前記迂回導体パターンは、前記内方平面グランド導体よりも外方の層に配置された外方平面グランド導体であることが好ましい。この構造により、外方平面グランド導体がノイズ発生源に直接結合し難くなって、ノイズ発生源で発生されるノイズ伝搬の迂回効果が得られる。
【００１４】
（５）（４）に記載の構造において、前記外方平面グランド導体と内方平面グランド導体の前記第１部位との間、および前記外方平面グランド導体と内方平面グランド導体の第２部位との間はそれぞれ層間接続導体で導通していることが好ましい。この構造により、製造時に特別な工程を経ることなく、ノイズ低減用の迂回路を構成できる。
【００１５】
（６）前記内方平面グランド導体とともに前記ノイズ発生源を層方向に挟む第２の内方平面グランド導体が形成されていることが好ましい。この構造により、キャビティ内の部品から発生されるノイズの輻射をより抑制できる。
【００１６】
本発明の高周波モジュールの実装構造は次のように構成される。
【００１７】
（７）（１）〜（６）のいずれかに記載の高周波モジュールと、その高周波モジュールが実装される実装基板とで構成され、
前記迂回導体パターンは前記実装基板に形成された導体パターンであり、
前記高周波モジュールに、前記実装基板側の導体パターンに導通する電極を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構造により、高周波モジュールが実装基板に実装された状態で、より長い迂回路が構成されて、ノイズ伝搬の影響をより抑制できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内方平面グランド導体の第２部位を介して伝搬するノイズが抑制され、小型でありながら、内部のノイズ発生源から発生されるノイズが内部の回路に悪影響を及ぼさない高周波モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は第１の実施形態に係る高周波モジュール１０１の構造を示す図であり、高周波モジュール１０１を実装基板３０に実装した状態での断面図である。
【図２】図２は、多層基板内のキャビティの一面とＩＣチップ２０との関係を示す分解断面図である。
【図３】図３は多層基板を構成する各層に形成されている導体パターンを示す図である。
【図４】図４は高周波モジュール１０１の製造工程を示す図である。
【図５】図５は高周波モジュール１０１に構成される回路のブロック図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る高周波モジュールにおけるノイズの伝搬について示す図である。
【図７】図７は第２の実施形態に係る高周波モジュール１０２の構造を示す図であり、高周波モジュール１０２を実装基板３０に実装した状態での断面図である。
【図８】図８は高周波モジュール１０２の多層基板を構成する各層に形成されている導体パターンを示す図である。
【図９】図９は第３の実施形態に係る高周波モジュール１０３の構造を示す図であり、高周波モジュール１０３を実装基板３０に実装した状態での断面図である。
【図１０】図１０はノイズ発生源ＮＳを含むＩＣチップ２０と、それに接続されている信号ラインおよびグランド（ＧＮＤ）に伝搬するノイズの例について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る高周波モジュール１０１の構造を示す図であり、高周波モジュール１０１を実装基板３０に実装した状態での断面図である。この高周波モジュール１０１は、絶縁性基材層１ａ〜１ｆの積層により形成される多層基板１０に構成されている。この多層基板１０の内部にはキャビティ４が形成されていて、キャビティ４内にＩＣチップ２０が配置（埋設）されている。後に示すように、ＩＣチップ２０はノイズ発生源ＮＳを含む部品である。多層基板１０内には平面状に広がる内方平面グランド導体２ｂ，２ｃおよび外方平面グランド導体２ａを備える。多層基板１０にはその他の導体パターン２ｅ等および層間接続導体（ビア導体）３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ等を備えている。
【００２２】
絶縁性基材層１ａ〜１ｆはそれぞれ熱可塑性樹脂による層である。内方平面グランド導体２ｂ，２ｃはキャビティ４の内面に露出しない位置（層）に配置されている。
【００２３】
ＩＣチップ２０にはノイズ発生源ＮＳが構成されている。このノイズ発生源ＮＳは例えば発振回路である。
【００２４】
内方平面グランド導体の第１部位２ｃと第２部位２ｂとは、同一層に分離形成されている。そして、第１部位２ｃはノイズ発生源ＮＳに近接する位置に形成されている。第２部位２ｂは第１部位２ｃの周囲に形成されている。
【００２５】
ＩＣチップ２０のグランド端子は層間接続導体３ｅを介して内方平面グランド導体の第２部位２ｂに接続されている。
【００２６】
第１部位２ｃは層間接続導体３ａ，３ｃを介して外方平面グランド導体２ａに接続されている。第２部位２ｂは層間接続導体３ｂ，３ｄを介して外方平面グランド導体２ａに接続されている。
【００２７】
図１において外方平面グランド導体２ａは迂回導体パターンである。すなわち、第１部位２ｃと第２部位２ｂとは、層間接続導体３ａ〜３ｄを介して接続されている。また、外方平面グランド導体２ａは表面実装用のグランド端子でもある。
【００２８】
このように、第１部位２ｃはノイズ発生源ＮＳに近接する位置に形成されている。第２部位２ｂは層間接続導体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび外方平面グランド導体２ａを介して第１部位２ｃと接続されている。そのため、第１部位２ｉがノイズ発生源ＮＳと結合して生じるノイズは、層間接続導体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび導体パターン２ａを経由して第２部位２ｂに伝搬する。
【００２９】
仮に、内方平面グランド導体に第１部位と第２部位が無く、一体であるとすると、ノイズ発生源ＮＳと結合して生じるノイズは内方平面グランド導体をそのまま減衰せずに伝搬することになる。
【００３０】
多層基板１０の上面にはチップ部品が表面実装される場合もあるが、図１では表れていない。
【００３１】
図２は、多層基板内のキャビティの一面とＩＣチップ２０との関係を示す分解断面図である。ＩＣチップ２０のサブストレートＳＵの表面（図２の向きでは下面側）の回路形成層ＣＲに所定の高周波回路が構成されている。この回路形成層ＣＲの表面に再配線層ＲＷが形成されていて、この再配線層ＲＷの表面に電極パッドＰＤが露出されている。多層基板のキャビティの内面に露出している層間接続導体３ｅと電気的に接続される。
【００３２】
図３は前記多層基板を構成する各層に形成されている導体パターンを示す図である。これらの図は、いずれも絶縁性基材層（以下、単に「基材層」）についての上面図である。図１は図３におけるＡ−Ａ断面である。
【００３３】
基材層１ｆは最上層であり、この基材層１ｆには高周波フィルタ２１搭載用の電極が形成されている。基材層１ｅの上面には平面グランド導体２ｅ等が形成されている。基材層１ｄにはキャビティ４（開口）が形成されている。基材層１ｃの下面には内方平面グランド導体２ｂ，２ｃが形成されていて、内部に層間接続導体３ｅ等が形成されている。基材層１ｂには層間接続導体３ｃ，３ｄ等が形成されている。基材層１ａの下面には外方平面グランド導体２ａおよび複数の実装用端子が形成されていて、内部に層間接続導体３ａ，３ｂ等が形成されている。
【００３４】
内方平面グランド導体のうち第２部位２ｂは第１部位２ｃより面積が大きい。このことにより、ノイズ発生源ＮＳに近接する部位から分離形成されている内方平面グランド導体の第２部位２ｂを、ノイズ発生源ＮＳを含む部品以外の共通グランド導体とすることによって、より強力なグランドとして形成することができる。
【００３５】
図４は前記高周波モジュールの製造工程を示す図である。図４において（１）〜（３）は各過程での断面図、（４）は実装基板への実装状態での断面図である。
【００３６】
樹脂層に形成される配線パターンは、例えば樹脂シートに貼付された銅箔をエッチングにより除去することで形成される。層間接続導体は、樹脂シートにビアホールを形成し、形成されたビアホールに導電ペーストを注入し、一括積層時に加熱固化することで形成される。すなわち、この層間接続導体で樹脂シートの銅箔間の導通が確保される。
【００３７】
図４中の（１）に示すように、開口が形成された基材層１ｄと開口の無い基材層１ａ，１ｂ，１ｃとの積層体によってキャビティ４が形成され、そのキャビティ４内にＩＣチップ２０が設置され、その後、図４中の（２）に示すように基材層１ｅ，１ｆによる積層体が被せられる。続いて、図４中の（３）に示すように加熱加圧する。
【００３８】
以上のようにして高周波モジュール１０１が構成される。この高周波モジュール１０１は、図４中の（４）に示すように実装基板に表面実装される。
【００３９】
前記導電性ペーストはＳｎなどを含む低融点金属、粘着性を持たせるためのエチルセルロースなどの樹脂成分、粘度調整のためのエタノールなどの溶剤が含まれる。加熱プレスの際、熱可塑性樹脂の流動圧着と同時に導電性ペーストが固化し接合されるが、このとき、導電性ペーストは、ペースト構成成分であった樹脂、溶剤が揮発しながら金属成分が固化、結合するため、Ｃｕ箔からなる平面導体に比べてポーラスになり、抵抗値が高くなる。このような高抵抗の層間接続導体でノイズは熱エネルギーに変換されるため、効果的にノイズを減衰させることができる。
【００４０】
図５は高周波モジュール１０１に構成される回路のブロック図である。高周波モジュール１０１はＩＣチップ２０、高周波フィルタ２１およびシリアルデータ入出力コントローラ２３を備えている。ＩＣチップ２０には、平衡・不平衡変換回路２０ｂ、アナログフロントエンド回路２０ｃ、ベースバンド回路２０ｄ、制御回路２０ｅおよび発振回路２０ａが構成されている。ここで、アナログフロントエンド回路２０ｃは通信プロトコルにおけるフィジカル層の高周波回路部、ベースバンド回路２０ｄは通信プロトコルにおけるフィジカル層のベースバンド回路部である。
【００４１】
発振回路２０ａには、多層基板に実装される水晶発振子２２が接続され、発振するとともに、ＰＬＬ回路によって所定周波数の高周波信号およびクロック信号を発生する。この発振回路２０ａが上記ノイズ発生源ＮＳに相当する。
【００４２】
図６は、第１の実施形態に係る高周波モジュールにおけるノイズの伝搬について示す図である。この図６は従来例として示した図１０に対応させて表したものである。ＩＣチップ２０のノイズ発生源ＮＳからのノイズは高周波フィルタ２１で減衰されるので、信号ラインへは殆ど伝搬しない。高周波フィルタ２１を通過する信号は、シリーズ接続の回路Ｓｅを経由して信号ラインを伝搬する。グランド導体はノイズ発生源ＮＳと容量性結合（電界結合）するが、ノイズは上記迂回路を介してグランド導体を伝搬する。図６において、抵抗Ｒｃはその迂回路を集中定数回路素子で表したものである。したがって、グランド導体を経由するノイズは熱エネルギーに変換されることで充分に減衰し、このノイズが高周波フィルタ２１やシャント接続の回路Ｓｈを経由して信号ラインへ重畳されることは充分に抑制される。
【００４３】
《第２の実施形態》
図７は第２の実施形態に係る高周波モジュール１０２の構造を示す図であり、高周波モジュール１０２を実装基板３０に実装した状態での断面図である。この高周波モジュール１０２は、絶縁性基材層１ａ〜１ｆの積層により形成される多層基板１０に構成されている。この多層基板１０の内部にはキャビティ４が形成されていて、キャビティ４内にＩＣチップ２０が配置（埋設）されている。ＩＣチップ２０はノイズ発生源ＮＳを含む。多層基板１０内には平面状に広がる内方平面グランド導体２ｂ，２ｃを備える。多層基板１０にはその他の導体パターン２ｅ，２ｆ，２ｇ等を備えている。また、層間接続導体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ等を備えている。
【００４４】
内方平面グランド導体の第１部位２ｃと第２部位２ｂとは同一層に分離形成されている。そして、第１部位２ｃはノイズ発生源ＮＳに近接する位置に形成されている。第２部位２ｂは第１部位２ｃの周囲に形成されている。
【００４５】
第１部位２ｃは層間接続導体３ａ，３ｃを介して導体パターン２ａに接続されている。第２部位２ｂは層間接続導体３ｂ，３ｄを介して導体パターン２ｆに接続されている。
【００４６】
実装基板３０には、実装用の電極３１ａ，３１ｆおよび導体パターン３２等が形成されている。導体パターン３２は電極３１ａ，３１ｆ間を接続する迂回導体パターンである。
【００４７】
実装基板３０に高周波モジュール１０２が実装された状態で、内方平面グランド導体の第１部位２ｃと第２部位２ｂは、層間接続導体３ａ〜３ｄ、導体パターン２ｇ，２ｆ、電極３１ａ，３１ｆおよび導体パターン３２を介して（迂回して）接続される。
【００４８】
図８は前記高周波モジュール１０２の多層基板を構成する各層に形成されている導体パターンを示す図である。これらの図は、いずれも基材層についての上面図である。図７は図８におけるＡ−Ａ断面である。
【００４９】
基材層１ｆは最上層であり、この基材層１ｆには高周波フィルタ２１搭載用の電極が形成されている。基材層１ｅの上面には平面グランド導体２ｅ等が形成されている。基材層１ｄにはキャビティ４（開口）が形成されている。基材層１ｃの下面には内方平面グランド導体２ｂ，２ｃが形成されていて、内部に層間接続導体３ｅ等が形成されている。基材層１ｂには層間接続導体３ｃ，３ｄ等が形成されている。基材層１ａの下面には導体パターン２ｆ，２ｇおよび複数の実装用端子が形成されていて、内部に層間接続導体３ａ，３ｂ等が形成されている。
【００５０】
《第３の実施形態》
図９は第３の実施形態に係る高周波モジュール１０３の構造を示す図であり、高周波モジュール１０３を実装基板３０に実装した状態での断面図である。この高周波モジュール１０３は、絶縁性基材層１ａ〜１ｆの積層により形成される多層基板１０に構成されている。この多層基板１０の内部にはキャビティ４が形成されていて、キャビティ４内にＩＣチップ２０が配置（埋設）されている。ＩＣチップ２０はノイズ発生源ＮＳを含む。多層基板１０内には平面状に広がる内方平面グランド導体２ｂ，２ｃ，２ｈ，２ｉを備える。多層基板１０にはその他の導体パターン２ｆ，２ｇ，２ｊ等を備えている。また、層間接続導体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｈ，３ｉ，３ｊ等を備えている。
【００５１】
上部の内方平面グランド導体の第２部位２ｈと、下部の内方平面グランド導体の第２部位２ｂとは、図９の断面位置以外の位置で層間接続導体を介して接続されている。
【００５２】
キャビティ４の上部にある内方平面グランド導体の第１部位２ｉはノイズ発生源ＮＳに近接する位置に形成されている。第２部位２ｈは層間接続導体３ｈ，３ｉ，３ｊおよび導体パターン２ｊを介して第１部位２ｉと接続されている。そのため、第１部位２ｉがノイズ発生源ＮＳと結合して生じるノイズは、層間接続導体３ｈ，３ｉ，３ｊおよび導体パターン２ｊを経由して第２部位２ｈに伝搬するので、ノイズは減衰される。
【００５３】
キャビティ４の下部にある内方平面グランド導体および迂回路の構造は第２の実施形態で示したものと同じである。
【００５４】
なお、以上に示した各実施形態では、樹脂シートにビアホールを形成し、形成されたビアホールに導電ペーストを注入し、一括積層時に加熱固化することで層間接続導体が形成される例を示したが、金属リベットを用いる構造や、スルーホールを形成し、その内面をめっきする構造であってもよい。また、予め絶縁層内に埋め込まれた導電性バンプにより層間接続を行なう構造であってもよい。例えば、銅箔上に銀ペーストを印刷し、円錐状の突起物（バンプ）を形成し、プリプレグを貫通させ、対向する銅箔と積層プレスすることにより層間接続を行なってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
ＣＲ…回路形成層
ＮＳ…ノイズ発生源
ＰＤ…電極パッド
Ｒｃ…抵抗
ＲＷ…再配線層
ＳＵ…サブストレート
１ａ〜１ｆ…絶縁性基材層
２ａ…外方平面グランド導体
２ｂ，２ｃ，２ｈ，２ｉ…内方平面グランド導体
２ｃ，２ｉ…第１部位
２ｂ，２ｈ…第２部位
２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｊ…導体パターン
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｈ，３ｉ，３ｊ…層間接続導体
４…キャビティ
１０…多層基板
２０…ＩＣチップ
２０ａ…発振回路
２０ｂ…不平衡変換回路
２０ｃ…アナログフロントエンド回路
２０ｄ…ベースバンド回路
２０ｅ…制御回路
２１…高周波フィルタ
２２…水晶発振子
２３…シリアルデータ入出力コントローラ
３０…実装基板
３１ａ，３１ｆ…電極
３２…導体パターン
１０１〜１０３…高周波モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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