(57)【要約】【課題】  製造コストが安価な高周波モジュールを提供すること。【解決手段】  スティフナ（支持基板）２２と、一方の面２６ｃ側がスティフナ２２に固着された樹脂基材２６と、樹脂基材２６の一方の面２６ｃ上に形成された第１導体パターン２７と、樹脂基材２６の他方の面２６ｄ上に形成され、第１導体パターン２７と協同して該樹脂基材２６の中に高周波信号Sを通す導波路WGを構成すると共に、該高周波信号Sが通る窓２８ｃを備えた第２導体パターン２８と、半導体素子３２を覆い、高周波信号Sを吸収若しくは反射するキャップ３９と、一方の開口端４０ａが窓２８ｃを囲うようにして第２導体パターン２８上に固着されたアダプタ（導波管）４０と、アダプタ４０の他方の開口端４０ｂに固着されたアンテナ４３と、を有することを特徴とする高周波モジュールによる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
一方の面側が前記支持基板に固着された樹脂基材と、
前記樹脂基材の前記一方の面上に形成された第１導体パターンと、
前記樹脂基材の他方の面上に形成され、前記第１導体パターンと協同して該樹脂基材の中に高周波信号を通す導波路を構成すると共に、該高周波信号が出入りする窓を備えた第２導体パターンと、
前記窓から間隔をおいて前記第２導体パターン上に機械的且つ電気的に接続され、前記高周波信号を発信若しくは受信する半導体素子と、
一方の開口端が前記窓を囲うようにして前記第２導体パターン上に固着された導波管と、
前記導波管の他方の開口端に固着されたアンテナと、
を有することを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記支持基板は、前記樹脂基材よりも剛性が高いことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記窓から離れた部分の前記第２導体パターンに開口が形成されると共に、該開口によって囲まれるアイランドを前記第２導体パターンが有し、
前記半導体素子は、前記アイランドに接合される高周波信号用端子を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記アイランドの下の前記樹脂基材に高周波信号用の第１貫通孔が形成され、前記アイランドと前記第１導体パターンとを電気的に接続する高周波信号用の第１導電体が第１貫通孔に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記第２導体パターンの前記窓と、前記半導体素子の間の部分の前記樹脂基材に、前記導波路の両側に沿って複数の第２貫通孔が形成され、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを電気的に接続する第２導電体が前記第２貫通孔に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記第２導電体は、前記導波路の側壁として機能することを特徴とする請求項５に記載の高周波モジュール。
【請求項７】
前記第１導体パターンはグランドパターンであることを特徴とする請求項５に記載の高周波モジュール。
【請求項８】
前記半導体素子を覆い、該半導体素子から放射される高周波信号を吸収若しくは反射するキャップを有することを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項９】
前記高周波信号は、ミリ波帯の高周波信号であることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項１０】
前記アンテナは、レーダ用の平面アンテナであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される車載レーダは、ミリ波領域で動作する高周波モジュールを利用し、前方を走行する自動車までの距離を測定する等の目的で広く普及しており、その一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、金属基板の一方の面側に回路基板を介してMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)等の能動素子を搭載し、金属基板の他方の面側に、高周波信号を送受信するためのアンテナが設けられる。このような構造では、アンテナから能動素子に高周波信号を導くための導波管となる孔を金属基板に形成する必要がある。特許文献１によれば、上記の回路基板が金属基板に接合された状態で導波管用の孔を金属基板に形成することにより、高周波モジュールの製造時間を短縮している。
【０００４】
また、特許文献２には、FMレーダモジュールにおいて、MMICとアンテナとをピンにより高周波的に接続する点が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８６７２８号公報
【特許文献２】特開平８−１１４６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属基板に対する穴あけ加工は高コストが必要なため、特許文献１のように、導波管用の貫通孔を金属基板に形成したのでは、高周波モジュールの製造コストの上昇を招いてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、製造コストが安価な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】
【０００７】
本発明の一観点によれば、支持基板と、一方の面側が前記支持基板に固着された樹脂基材と、前記樹脂基材の前記一方の面上に形成された第１導体パターンと、前記樹脂基材の他方の面上に形成され、前記第１導体パターンと協同して該樹脂基材の中に高周波信号を通す導波路を構成すると共に、該高周波信号が出入りする窓を備えた第２導体パターンと、前記窓から間隔をおいて前記第２導体パターン上に機械的且つ電気的に接続され、前記高周波信号を発信若しくは受信する半導体素子と、一方の開口端が前記窓を囲うようにして前記第２導体パターン上に固着された導波管と、前記導波管の他方の開口端に固着されたアンテナと、を有することを特徴とする高周波モジュールが提供される。
【０００８】
本発明によれば、支持基板から見て、半導体素子とアンテナとが同じ面側に配されるので、半導体素子で送受信される高周波信号をアンテナに導くための導波管も、上記と同じ面側に設けることができる。そのため、半導体素子とアンテナとを支持基板のそれぞれ別の面側に配する場合のように、導波管を挿通するための貫通孔を支持基板に形成する必要が無いので、その貫通孔の高価な穴あけ加工が不要となり、製造コストを低減することが可能となる。
【０００９】
しかも、半導体素子が搭載される基材として、セラミック基板よりも安価な樹脂基材を採用しているので、セラミック基板を使用する場合と比較してコストを安くすることができる。
【００１０】
その樹脂基材は、セラミック基板と比較して誘電率が低いため、セラミック基板を使用する場合と同じ特性インピーダンスを得るには、樹脂基材の厚さをセラミック基板よりも薄くする必要がある。このように薄い樹脂基材を使用しても、本発明では、支持基板によって樹脂基材が支持されているので、樹脂基材の平坦性が良好に保たれ、樹脂基材上の第２導体パターンに半導体素子を信頼性良く接続することが可能となる。
【００１１】
更に、樹脂基材の両面の第１、第２導体パターンが導波路を構成し、半導体素子で送受信される高周波信号をその導波路の中に通すようにしたので、線路や配線に高周波信号を通す場合のような信号のロスを低減することができる。
【００１２】
第１、第２導体パターンの平面形状は特に限定されないが、第２導体パターンに関しては、上記窓から離れて形成された開口と、該開口によって囲まれるアイランドとを有するのが好ましい。その場合は、半導体素子の高周波信号用端子がアイランドに接合される。
【００１３】
また、このアイランドの下の樹脂基材に高周波信号用の第１貫通孔を形成し、アイランドと第１導体パターンとを電気的に接続する高周波信号用の第１導電体を第１貫通孔に形成してもよい。
【００１４】
このように、樹脂基材に第１貫通孔を形成しても、樹脂基材に対する穴あけ加工はセラミック基板よりも格段に低コストで行えるので、セラミック基板を使用する場合よりも製造コストを大幅に削減することができる。
【００１５】
更に、上記の導波路の両側に沿って複数の第２貫通孔を形成し、その第２貫通孔に第２導電体を形成してもよい。その第２導電体は、例えば、導波路の側壁として機能するものである。
【００１６】
このような第２貫通孔を樹脂基材に形成しても、既述のように、樹脂基材への穴あけ加工はセラミック基板と比較して安価なため、製造コストの上昇を招くことは無い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体素子とアンテナとを支持基板の同じ面側に配したので、導波管を通すための貫通孔を支持基板に形成する必要が無く、支持基板の穴あけ加工に必要なコストが削減され、製造コストが低減された高周波モジュールを提供することが可能になる。
【００１８】
更に、支持基板で樹脂基材を支持するので、樹脂基材の平坦性を保ちながら、その上に半導体素子を搭載することができ、半導体素子と樹脂基材との信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、樹脂基材に対する穴あけ加工はセラミック基板よりも低コストで行うことができるので、その樹脂基材に第１、第２貫通孔を形成しても、高周波モジュールの製造コストが上昇するのを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（１）予備的事項の説明
本発明の実施の形態について説明する前に、本発明の予備的事項について説明する。
【００２１】
図１は、仮想的な高周波モジュールの斜視図である。
【００２２】
その高周波モジュールでは、アルミニウム板よりなるシャーシ１に、不図示の複数の凹部が形成され、その凹部のそれぞれに複数の高周波半導体装置１０が固着される。そして、シャーシ１の横には、アルミニウム製のアンテナ７と、導波管８ａが形成されたアルミニウム板よりなる支持板８とで構成されるアンテナモジュール９とが配される。
【００２３】
導波管８ａは、その側壁がテフロンチューブ１１で覆われており、そのチューブ１１の中に金等の導電体１２が充填される。その導電体１２は、金リボン６を介して高周波半導体装置１０の線路５と電気的に接続される。
【００２４】
このような高周波モジュールでは、高周波半導体装置１０で生成されたレーダ用の高周波信号が金リボン６によってレーダモジュール９に伝送され、そのレーダモジュール９から目標（例えば自動車）に向かってレーダが照射される。そして、目標で反射したレーダは、レーダモジュール９のアンテナ７において受信され、その受信信号を高周波半導体装置１０で処理することにより、例えば目標までの距離が算出される。
【００２５】
また、高周波半導体装置１０で生成された高周波信号は、伝送損失がなるべく小さくなるようにアンテナ７に供給される必要がある。そこで、図１の例では、シャーシ１から見て半導体装置１０と同じ面側Ａにアンテナ９を設けるのではなく、高周波信号の引き回し距離を最短にして損失が低減されるように、半導体装置１０とは反対の面側Ｂにアンテナ９を設けるようにしている。
【００２６】
一方、図２は、上記の高周波半導体装置１０の断面図である。
【００２７】
これに示されるように、高周波半導体装置１０は、セラミック基板２に、バンプ１６を介して半導体素子３を搭載し、その半導体装置３をキャップ４で覆ってなる。半導体装置３は、例えばMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)であり、シリコンやガリウム砒素よりなる共通基板の上に、トランジスタ等の能動素子と抵抗等の受動素子とを一括的に形成してなる。
【００２８】
また、キャップ４は、その半導体装置３で生成した高周波信号が外部に漏洩するのを防ぐために設けられ、高周波信号を吸収する材料で構成される。
【００２９】
更に、上記の高周波信号をキャップ４の外側に取り出す必要から、セラミック基板２に貫通孔２ａを形成し、半導体素子３とは反対側のセラミック基板２の線路５に高周波信号を引き出す導電体１５がその貫通孔２ａ埋め込まれる。
【００３０】
このような仮想的な高周波モジュールでは、特許文献１のような導波管用の孔をシャーシ１に開ける必要が無い。
【００３１】
しかしながら、この例では、図２に示したように、半導体素子３で生成した高周波信号を、その半導体素子３とは反対側のセラミック基板２の面側に引き出さないといけないので、セラミック基板２に貫通孔２ａを形成する必要がある。
【００３２】
ところが、セラミック基板２の穴あけ加工は、セラミックの出発材料であるグリーンシートを焼結する際に行われるため加工時間が長くなり、結果的にコストが高くなる。しかも、上記の焼結の際の熱収縮により、貫通孔２ａの加工精度をコントロールするのが困難で、高精度な貫通孔２ａを形成するのには限界がある。
【００３３】
このような理由により、図２に示した貫通孔２ａが必要となる構造では、高周波モジュールの製造コストの上昇を招くと共に、貫通孔２ａの加工精度を保障するのが難しい。
【００３４】
更に、図１の例では、アンテナ７と半導体装置１０とを金リボン６で高周波的に接続しているが、高周波信号は金リボン６から外部に漏れ易いので、金リボン６において高周波信号の損失が多くなるという不都合もある。
【００３５】
これらの不都合を解消すべく、本願発明者は、以下のような本発明の実施の形態に想到した。
【００３６】
（２）本発明の実施の形態
次に、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールついて、その製造工程を追いながら詳細に説明する。なお、以下において、高周波信号とは、波長が１〜１０mmのミリ波帯の信号を指すものとする。
【００３７】
図３〜図５は、本実施形態に係る高周波モジュールの製造途中の断面図である。
【００３８】
最初に、図３（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００３９】
まず、縦横に編みこまれたガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグとして利昌工業株式会社製のCS3665Sを採用し、そのプリプレグを厚さ約３mmに積層してコア基材２０とする。なお、上記のプリプレグとしては、新神戸電機株式会社製のCEL-571又はCEL475SD、若しくはロジャースコーポレーション製のR04350Bを採用してもよい。或いは、低熱膨張で高弾性率タイプのFR4（エポキシ樹脂積層材料）やSB（スチレンブタジエン）等でコア基材２０を構成してもよい。
【００４０】
次いで、このコア基材２０の両面に金属箔２１として例えば厚さ１８μmの銅箔を接着し、これらコア基材２０と金属箔２１とをスティフナ（支持基板）２２とする。金属箔２１としては、銅箔以外にも、アルミニウム箔、ニッケル箔、及び金箔がある。但し、コストが安価でプロセスも安定する銅箔が金属箔２１に最適である。
【００４１】
なお、このように金属箔２１を形成するのではなく、セラミック板や、４２アロイ等の金属板を単体でスティフナ２２としてもよい。
【００４２】
更に、コア基材２０だけでも剛性を十分得られるなら、両面の金属箔２１は省いてもよい。
【００４３】
そして、スティフナ２２とは別に、厚さ約０．４mmの樹脂基材２６の両面に金膜、ニッケル膜、及び銅膜をこの順に積層した金属積層膜が形成された両面銅張基材を用意する。その金属積層膜を構成する各膜の厚さは特に限定されないが、本実施形態では、金膜を約0.5μm、ニッケル膜を約3μm、銅膜を約18μmとする。なお、本実施形態に係る高周波パッケージはミリ波帯で使用するため、ミリ波帯での誘電正接が０．０１よりも小さい材料で樹脂基材２６を構成するのが好ましい。そのような材料としては、例えば、SB（スチレンブタジエン）、PPE（ポリフェニレンエーテル）、PTFE（テフロン）、BTレジン（三菱ガス化学株式会社製）、LCP（液晶ポリマ）、シアネートエステル樹脂、PEEK樹脂（ポリエーテルエーテルケトン）、PPO（ポリフェニレンオキサイド）樹脂、及びBCB（ベンゾシクロブテン）樹脂等がある。
【００４４】
そして、その両面銅張基板に穴あけ加工を行い、第１、第２貫通孔２６ａ、２６ｂを形成する。穴あけ加工は、例えば、機械ドリルやレーザ照射によって行われる。機械ドリル及びレーザ照射のいずれを用いる場合でも、穴あけは短時間で終了するので、セラミック基板に対する穴あけ加工と比較して、加工に要するコストを大幅に低減することができる。更に、セラミック基板では、基板の熱収縮によって穴あけの加工精度を保障するのが困難であるが、樹脂基材２６では、穴あけ時にそのような熱収縮が発生しないので、セラミック基板と比較して各貫通孔２６ａ、２６ｂを高精度に形成することが可能となる。
【００４５】
なお、各貫通孔２６ａ、２６ｂの直径は本実施形態では２００μm以下とする。
【００４６】
続いて、第１、第２貫通孔２６ａ、２６ｂと金属積層膜のそれぞれの表面に電解銅めっき膜を形成した後、各貫通孔２６ａ、２６ｂの中に導電性ペーストを充填し、それを加熱して固化することにより第１、第２導電体３０、３１とする。
【００４７】
本実施形態では、第１導電体３０は、後述の半導体素子に高周波信号を入出力するために使用され、その数は一つのみである。それに対し、第２導電体３１は、複数個形成されて、半導体素子のグランド用のバンプの電位を接地電位にするために使用される。
【００４８】
次に、上記の金属積層膜と電解銅めっき膜とをフォトリソグラフィでパターニングして、樹脂基材２６の一方の面２６ｃ上に第１導体パターン２７を形成すると共に、他方の面２６ｄ上に第２導体パターン２８を形成する。
【００４９】
このようにして形成された第１、第２導体パターン２７、２８は、既述の第１、第２導電体３０、３１によって電気的に接続される。
【００５０】
図６は、上記の第１導体パターン２７の平面図であり、既述の図３（ａ）は図６のI−I線に沿う断面図に相当する。第１導体パターン２７はグランドパターンであり、その平面形状は、図６に示すようにベタ状である。
【００５１】
一方、図７は、第２導体パターン２８の平面図である。第２導体パターン２８には、開口２８ｂが形成されており、その開口２８ｂに囲まれるアイランド２８ａが樹脂基材２６上に形成される。また、そのアイランド２８ａの下には既述の第１貫通孔２６ａが形成されており、アイランド２８ａは、この第１貫通孔２６ａ内の第１導電体３０（図３（ａ）参照）を介して、第１導体パターン２７と電気的に接続される。更に、開口２８から間隔がおかれた部分の第２導体パターン２８には、高周波信号を通すために窓２８ｃが設けられる。
【００５２】
再び図３（ａ）を参照する。上記のようにして第１、第２導体パターン２７、２８を形成した後は、例えばスリーボンド社製のSAC等の接着剤２４を用いて、樹脂基材２６の一方の面２６ｃをスティフナ２２に接着する。
【００５３】
なお、スティフナ２２は、樹脂基材２６の平坦性を保つための支持板として機能するものであり、金属箔２１はそのスティフナ２２を補強する目的で形成されるものなので、スティフナ２２と樹脂基材２６とを電気的に接続する必要は無い。そのため、上記の接着剤２４としては、絶縁性及び導電性のいずれの接着剤も使用し得る。
【００５４】
また、スティフナ２２として、金属箔２１が形成されていないエポキシ樹脂よりなるコア基材２０を単体で使用する場合には、接着剤２４に代えて、半硬化のプリプレグを使用してもよい。この場合は、樹脂基材２６をコア基材２０にプレスし、上記のプリプレグを約２００℃程度の温度で熱硬化させることにより、樹脂基材２６がコア基材２０に固着される。
【００５５】
次に、図３（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００５６】
まず、高周波信号用バンプ（端子）３４とグランド用バンプ（端子）３５とが形成されたMMIC等の半導体素子３２を用意する。その半導体素子３２は、例えば、高周波信号を発生又は受信する機能を有し、高周波信号用バンプ３４がその高周波信号の入出力端子となる。本実施形態では、高周波信号用バンプ３４は半導体素子３２に一つだけ設けられ、残りのバンプは全てグランド用バンプ３５である。
【００５７】
なお、各バンプ３４、３５の材料は特に限定されないが、本実施形態では金バンプを採用する。
【００５８】
そして、高周波信号用バンプ３４がアイランド２８ａに当接し、グランド用バンプ３５が第２導体パターン２８に当接した状態で各バンプ３４、３５に超音波を印加し、これらのバンプをそれぞれアイランド２８ａと第２導体パターン２８とに接合する。このような超音波接合の際、樹脂基材２６がその軟化点Tg（典型的には１５０℃）以上に加熱されると、樹脂基材２６が熱変形し、各バンプ３４、３５の接合をうまく行うことができない。そこで、この超音波接合は、上記の軟化点Tgよりも低い温度、例えば室温で行うのが好ましい。
【００５９】
以上により、半導体素子３２がフリップチップボンディングによって第２導体パターン２８に電気的且つ機械的に接続されたことになる。本願発明者が調査したところ、このようなフリップチップボンディングによって、シェア強度１５g/バンプ以上の接合強度を得られることが確認された。
【００６０】
このような構造では、グランド用バンプ３５と第２導電体３１とにより、第１導体パターン２７の接地電位が半導体素子３２に印加される。
【００６１】
また、樹脂基材２６の第２貫通孔２６ｂに形成された複数の第２導電体３０は、半導体素子３２で発生した熱を樹脂基材２６の裏面に導き、半導体素子３２の動作時の高温化を緩和する役割も担う。
【００６２】
図８は、この工程を終了後における、第２導体パターン２８側から見た平面図である。但し、図８では、スティフナ２２を省略してある。
【００６３】
半導体素子３２で発生又は受信される高周波信号Sは、第２導体パターン２８と第１導体パターン２７（図３（ｂ）参照）とで囲まれた樹脂基材２６の内部を伝播する。このとき、その伝播経路の両側にある第２導電体３１は、高周波信号Sが基板の横方向に漏れるのを防ぐ側壁として機能する。このようにして、本実施形態では、第１、第２導体パターン２７、２８と、第２導電体３１とで囲まれた部分の樹脂基材２６が、高周波信号Sを導く導波路WGとして機能する。そして、その導波路WGの終端に形成された第２導体パターン２８の窓２８ｃにおいて、高周波信号Sの伝播方向が、基板横方向から基板縦方向に変換される。
【００６４】
ところで、本実施形態で使用される高周波信号Sはミリ波帯であり、この周波数での高周波信号の誘電損失を防ぐ目的で、樹脂基材２６の材料としては、既述のようにミリ波帯での誘電正接が０．０１よりも小さな樹脂材料が用いられる。一般に、このような特性を満たす樹脂材料は、誘電率εが４よりも小さな低誘電率材料に限られる。
【００６５】
しかしながら、本実施形態のように低誘電率材料で導波路WGを構成すると、セラミック基板のようなεが９程度の高誘電率材料で構成される導波路と同じ特性インピーダンスZ0を得るには、導波路WGの厚さ、すなわち樹脂基材２６の厚さをセラミック基板のそれよりもかなり薄くする必要がある。これは、導波路の特性インピーダンスZ0が、基板の誘電率εについて増加関数であり、基板の厚さHについて減少関数であるため、誘電率εが小さくなると、厚さHを薄くしないと特性インピーダンスZ0がインピーダンス整合に必要な値よりも小さくなってしまうからである。
【００６６】
その結果、本実施形態では、樹脂基材２６の厚さが約１００〜４００μm程度と薄くなり、樹脂基材２６がかなり柔らかくなるので、樹脂基材２６単体でその上に半導体素子３２（図３（ｂ）参照）をフリップチップボンディングしようとしても、樹脂基材２６に反りが発生し、各バンプ３４、３５に均一な圧を加えるのが困難となり、バンプの接合強度の信頼性に不安がある。また、仮に各バンプ３４、３５が第２導体パターン２８に接合されたとしても、製造時の機械的な力や熱による樹脂基材２６の変形で、それらのバンプ３４、３５が第２導体パターン２８から剥離する恐れもある。
【００６７】
この点に鑑み、本実施形態では、図３（ｂ）に示したように、金属箔２１の作用で剛性が樹脂基材２６よりも高められたスティフナ２２の上に樹脂基材２６を予め固着しておくことにより、樹脂基材２６の平坦性を良好に維持しておき、この状態で半導体素子のフリップチップボンディングを行う。このようにすれば、フリップチップボンディングの際に、半導体素子３２から樹脂基材２６に圧力が加わっても、スティフナ２２が樹脂基材２６の変形を防止するように機能する。
【００６８】
これにより、樹脂基材２６の平坦性が保たれた状態で半導体素子３２がフリップチップボンディングされるので、各バンプ３４、３５の接合強度がバンプ毎にばらつくのが防がれ、半導体素子３２と第２導体パターン２８との接続の信頼性を高めることが可能となる。
【００６９】
更に、半導体素子３２をボンディングした後でも、スティフナ２２により、製造途中で樹脂基材２６が変形するのが防がれ、バンプ３４、３５の接合強度が製造途中で弱まるのを防止できる。
【００７０】
続いて、図４（ａ）に示すように、アンダーフィル材３７として住友ベークライト株式会社製のCRP-4075S3を採用し、半導体素子３２と第２導電体２８との間のスペースにそのアンダーフィル材３７を充填する。そして、ホットプレート（不図示）の上でアンダーフィル材３７を加熱して軟化させて毛細管現象により半導体素子３２下に充填し、１５０℃のオーブン中でアンダーフィル材３７を硬化することにより、半導体素子３２と第２導電体２８との接合強度をより一層高める。
【００７１】
本願発明者は、その接合強度を確かめるため、−５５℃と１５０℃の間で熱サイクル試験を行った。その結果、この試験を３０００サイクル以上行っても、各バンプ３４、３５と第２導体パターン２８とのコンタクト抵抗の上昇は、試験前のコンタクト抵抗の１０％以下に収まり、十分な接続信頼性が得られることが明らかとなった。
【００７２】
なお、この例では、半導体素子３２を搭載後にアンダーフィル材３７を充填する「後入れ方式」を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、最初にNCP(Non Conductive Paste)を第２導体パターン２８の上に塗布し、そのNCPの上に半導体素子３２を押し付けることにより、金バンプ３５と第２導体パターン２８とを接続する「先入れ方式」を採用してもよい。この「先入れ方式」では、上記と同様の温度条件で熱サイクル試験を１０００サイクル以上行っても、接続信頼性が低下しないことが明らかとなった。
【００７３】
次に、図４（ｂ）に示すように、内面に電磁波吸収体３９ａを貼り付けてなるプラスチック製のキャップ３９を接着剤で第２導体パターン２８に接着し、そのキャップ３９で半導体素子３２を覆う。電磁波吸収体３９ａは、例えばフェライト粒子を樹脂に分散させたシート状のシールであり、半導体素子３２で生成又は受信される高周波信号を吸収して、それが外部に漏れだすのを防ぐ役割を担う。
【００７４】
また、このようにプラスチックでキャップ３９を構成するのではなく、アルミニウム等の金属でキャップ３９を構成してもよい。その場合は、キャップ３９自身が高周波信号を反射してキャップ３９内に閉じ込める作用を有するので、電磁波吸収体３９ａが不要となる。
【００７５】
なお、この例では、キャップ３９を第２導体パターン２８に接着しているが、設計上許される範囲内で第２導体パターン２８の一部をキャップ３９内に収め、キャップ３９の一部を絶縁基材２６上に固着するようにしてもよい。
【００７６】
図９は、次の工程で使用されるアルミニウム製のアダプタ（導波管）４０の斜視図である。そのアダプタ４０は、断面形状が矩形で高さhが例えば３mmの角型管よりなる。
【００７７】
その工程では、図５（ａ）に示すように、上記のアダプタ４０の一方の開口端４０ａが第２導体パターン２８の窓２８ｃを囲うように、接着剤（不図示）によりアダプタ４０が第２導体パターン２８に固着される。アダプタ４０は、窓２８ｃを出入りする高周波信号Sを導く他に、第２導体パターン２８を流れる信号の直流成分を通す必要がある。そのため、アダプタ４０と第２導体パターン２８とを接着する接着材としては導電性接着材が使用される。或いは、これに代えて、第２導体パターン２８と樹脂基材２６とを貫通するネジ孔を設け、金属性のネジによってアダプタ４０をそのネジ孔に締め付けることにより、第２導体パターン２８とアダプタ４０との電気的接続を図るようにしてもよい。
【００７８】
次に、図５（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００７９】
まず、アルミニウムよりなる平面アンテナ４３の両面に、接着材（不図示）により下部支持板４２と上部支持板４４とを接着し、これらの積層体をアンテナモジュール４５とする。各指示板４２、４４のうち、下部支持板４２には、高周波信号Sを通すための穴４２ａが設けられる。また、支持板４２、４４の材料は特に限定されないが、アンテナ４３やアダプタ４０と同じ熱膨張率を有するアルミニウム板を支持板４２、４４とするのが好ましい。
【００８０】
次に、不図示の接着剤を用いて、下部支持板４２の穴４２ａの周囲に、アダプタ４０の他方の開口端４０ｂを接着する。但し、アダプタ４０を流れる信号の直流成分を下部支持板４２に流す必要があるので、上記の接着剤としては導電性のものを採用する。
【００８１】
以上により、本実施形態に係る高周波モジュールの基本構造が完成したことになる。
【００８２】
この高周波モジュールでは、特に明示はしないが、第１、第２導体パターン２７、２８に繋がるパッドが樹脂基材２６の上に形成され、そのパッドがマザーボードの端子とワイヤボンディングされる。
【００８３】
更に、この高周波モジュールを構成する平面アンテナ４３の機能は特に限定されないが、本実施形態では、その平面アンテナ４３をレーダ用のアンテナとして使用する。そして、自動車等の目標にむかって平面アンテナ４３からレーダ用の高周波信号を照射し、反射した高周波信号を平面アンテナ４３で受信する。その後、半導体素子３２でその高周波信号を処理して目標までの距離を算出し、その算出結果を運転者等に伝える。
【００８４】
その高周波モジュールによれば、図５（ｂ）に示したように、スティフナ２２から見て半導体素子３２と同じ面側Ａにアンテナ４３を設けるようにした。
【００８５】
これとは逆に、半導体素子３２とは反対の面側Ｂにアンテナ４３を設けることも考えられる。その場合は、アダプタ４０が挿通される貫通孔をスティフナ２２に形成することになる。
【００８６】
しかし、スティフナ２２に対する高精度な穴あけ加工は、コストが高く、高周波モジュールの製造コストの上昇を招くので、好ましくない。
【００８７】
これに対し、本実施形態では、スティフナ２２の穴あけ加工が不要となり、製造コストが抑えられた高周波モジュールを提供することが可能となる。
【００８８】
更に、その高周波モジュールは、安価な樹脂基材２６を使用しており、図１のような高価なセラミック基板２が不要であると共に、セラミック基板への高コストな穴あけ加工も不要なので、図１で説明した高周波モジュールの約１／１０以下のコストで製造することが可能となる。
【００８９】
しかも、高周波信号Sが、導波路WG（図８参照）とアダプタ４０のそれぞれの内部を通るので、図１に示した例のように金リボン６に高周波信号を通す場合に見られる信号のロスを低減することも可能になる。
【００９０】
本願発明者がこの高周波モジュールの高周波特性を実際に測定したところ、ミリ波帯での信号ロスや高周波特性異常等は確認されず、セラミック基板や金属スティフナを用いる場合と同等の特性が得られることが確認された。
【００９１】
（３）比較例
図１０は、比較例に係る高周波モジュールの断面図であり、図１１、図１２はその平面図である。なお、これらの図において、既述の本実施形態で説明した要素には、本実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９２】
この比較例は、上記した本実施形態の最後で説明したような、スティフナ２２から見て半導体素子３２とは反対の面側Ｂにアンテナ４３を設けたものである。
【００９３】
このようにすると、アダプタ４０を挿通するための貫通孔２２ａが必要となり、その穴あけ加工の分だけ上記の実施形態よりも製造コストが高くなる。
【００９４】
また、この比較例では、図１１に示すように、第２導体パターン２８に線路２８ｅを設けてそこに高周波信号Sを流し、その線路２８ｅの終端部分に、高周波信号Sを樹脂基材２６の裏面に引き出すための第１貫通孔２６ａを形成する。そして、樹脂基材２６の裏面に引き出された信号Sは、図１２に示すように、第１導体パターン２７に設けられたアイランド２７ｂに至る。そのアイランド２７ｂは、第１導体パターン２７に形成された窓２７ａによって囲まれており、その窓２７ａから高周波信号Sが基板の縦方向に取り出される。
【００９５】
このような構造では、図１１に示したように、線路２８ｅにより高周波信号Sを導いているため、線路２８ｅにおいて高周波信号Sが外部に漏れ易く、信号Sのロスが発生し易くなる。
【００９６】
これに対し、本実施形態では、図８で説明したように、導体で囲まれた導波路WGの中に高周波信号Sを導くので、比較例のような線路を採用する場合に比べ、高周波信号Sのロスを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】図１は、仮想的な高周波モジュールの斜視図である。
【図２】図２は、図１の仮想的な高周波モジュールに搭載される半導体装置の断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの製造途中の断面図（その１）である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの製造途中の断面図（その２）である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの製造途中の断面図（その３）である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの第１導体パターンの平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの第２導体パターンの平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの製造途中の平面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールで使用されるアダプタ（導波管）の斜視図である。
【図１０】図１０は、比較例に係る高周波モジュールの断面図である。
【図１１】図１１は、半導体素子と同じ面側から見た場合の比較例に係る高周波モジュールの平面図である。
【図１２】図１２は、半導体素子とは反対の面側から見た場合の比較例に係る高周波モジュールの平面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…シャーシ、２…セラミック基板、３…半導体素子、４…キャップ、５…線路、６…金リボン、７…アンテナ、８…支持板、９…アンテナモジュール、１０…半導体装置、１１…テフロンチューブ、１２、１５…導電体、１６…バンプ、２０…コア基材、２１…金属箔、２２…スティフナ、２２ａ…貫通孔、２４…接着剤、２６…樹脂基材、２６ａ…第１貫通孔、２６ｂ…第２貫通孔、２７…第１導体パターン、２７ａ…窓、２７ｂ…アイランド、２８…第２導電体、２８ａ…アイランド、２８ｂ…開口、２８ｃ…窓、２８ｅ…線路、３０…第１導電体、３１…第２導電体、３２…半導体素子、３４…高周波信号用バンプ、３５…グランド用バンプ、３７…アンダーフィル材、３９…キャップ、３９ａ…電磁波吸収体、４０…アダプタ、４２…下部支持板、４２ａ…穴、４３…平面アンテナ、４４…上部支持板、４５…アンテナモジュール。
【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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【図１１】
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【図１２】
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