(57)【要約】【課題】簡易な構造で高周波部品の実装状態を安定化させるとともに、高周波部品内部への高周波信号の漏洩を抑制することが可能な高周波装置を提供する。【解決手段】実施の形態に係る高周波装置１０は、高周波信号を入出力し、該高周波信号を伝送する開口部１４を有する実装基板１１と、開口部１４を覆うように配置され、半田１３により実装基板１１に実装された、高周波信号を取り扱う高周波部品１２と、高周波部品１２における開口部１４の周縁部に対応する領域に設けられ、半田１３を蓄積する蓄積部１５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を入出力し、該高周波信号を伝送する開口部を有する実装基板と、
前記開口部を覆うように配置され、半田により前記実装基板に実装された、前記高周波信号を取り扱う高周波部品と、
前記高周波部品における前記開口部の周縁部に対応する領域に設けられ、前記半田を蓄積する蓄積部と、
を備える、
高周波装置。
【請求項２】
前記蓄積部は、前記開口部を囲むように形成されている、
請求項１に記載の高周波装置。
【請求項３】
前記半田は、前記蓄積部の一部に蓄積されており、
前記蓄積部には、前記半田が蓄積されていない空間が形成されている、
請求項１又は２に記載の高周波装置。
【請求項４】
前記蓄積部の一部又は全部が、前記高周波部品を貫通している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波装置。
【請求項５】
前記高周波部品の内部に形成され、前記高周波信号を伝搬する導波路又は疑似導波路をさらに備え、
前記導波路又は疑似導波路の端辺から前記蓄積部までの距離は、前記高周波信号の波長λの１／４であり、
前記蓄積部の幅は、前記高周波信号の波長λの１／４である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波装置。
【請求項６】
高周波信号を入出力し、該高周波信号を伝送する開口部を有する実装基板上に、前記開口部の周縁部に対応する領域に蓄積部が設けられた、前記高周波信号を取り扱う高周波部品を、前記開口部を覆うように配置し、
前記高周波部品を前記実装基板に半田により実装し、
前記高周波部品を実装する際に、前記蓄積部に前記半田を吸い上げて、前記蓄積部内に前記半田を蓄積させる、
高周波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を入出力する高周波部品を実装した高周波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を実装基板上に実装する場合、ＳＭＴ（Surface mount technology：表面実装技術）が用いられる。ＳＭＴは、一般的に、実装基板の表面に形成した電極端子上にペースト状の半田を塗布する塗布工程、実装基板に塗布された半田上に電子部品を載置するマウント工程、リフロー炉等を用いて半田を加熱、溶融して実装基板と電子部品の電極端子間に流動させた後、半田を冷却し、半田を介して電子部品を実装基板に接合するリフロー工程を備えている。
【０００３】
リフロー工程により実装される電子部品、特に表面実装型の高周波部品のリフロー後の実装状態は、電子部品の電気特性に影響を及ぼすため、実装状態を安定化させることが大きな課題となっている。特に部品の泳ぎと半田液のはみ出しは、電子部品（特に高周波部品）にとって大きな影響を及ぼす。部品泳ぎの問題は、リフロー時に半田液面の表面張力によって電子部品が持ち上げられることにより発生する。電子部品が浮き上がると、リフロー中に電子部品が移動してしまい、実装位置が安定しなくなる。
【０００４】
半田液のはみ出しの問題は、リフロー時に半田液面が電子部品の自重により押しつぶされることにより発生する。電子部品が高周波部品である場合、高周波信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）の入出力部がはみ出した半田液により塞がれると電気特性に大きな影響が生じる。表面実装型の高周波部品のリフロー後の実装状態を安定化させるためには、部品泳ぎを防止し、半田液のはみ出しを抑制することが重要である。
【０００５】
部品泳ぎに対する対策として、特許文献１には、ガルウイング型と呼ばれるリード形状の工夫により、部品泳ぎを防止する技術が記載されている。この技術は、電子部品の外側に電極端子が露出した構造に適用されるものである。しかしながら、実装基板に形成された電極端子に、電子部品の電極端子が形成された面を下方に向けた状態で直接接合するフェイスダウン型実装構造では、電子部品の外部に電極端子が露出していないため、特許文献１の技術を用いて部品泳ぎの問題を解決することはできない。
【０００６】
また、半田のはみ出しに対する対策としては、半田の量の制御を行うか、もしくは、半田がはみ出す量を予め見込んでランドパターンを形成するのが一般的である。しかし、これらの方法では半田量やはみ出し量に誤差が生じるため、確実な解決方法とは言えない。そこで、特許文献２、３では、余分な半田を流れ込ませる溝を設け、半田が外側にはみ出して広がることを防ぎ、隣接する電極の短絡を防止する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−６５０８８号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０４８０号公報
【特許文献３】特開平７−１０６４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高周波部品では、部品内部への高周波信号の漏洩が大きな問題となる。特に、ミリ波やサブミリ波の高周波信号は、部品内部への漏洩が顕著となる。これは、高周波部品を構成する基板やパッケージの作製限界が、ミリ波やサブミリ波の波長程度であるためである。例えば、高周波部品を構成する基板やパッケージのビアホールの間隔は、一般的には、サブミリ波の波長程度である。このため、高周波信号の波長に対してビアホールを十分密に配置できず、ビアとビアの隙間を高周波信号が漏洩してしまう。
【０００９】
特許文献２、３では、電極端子内や電極端子の外周に溝が形成されており、半田のはみ出しを防止しているものの、高周波信号の漏洩については考慮されていない。
【００１０】
本開示の目的は、上述した問題を鑑み、簡易な構造で高周波部品の実装状態を安定化させるとともに、高周波部品内部への高周波信号の漏洩を抑制することが可能な高周波装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る高周波装置は、高周波信号を入出力し、該高周波信号を伝送する開口部を有する実装基板と、前記開口部を覆うように配置され、半田により前記実装基板に実装された、前記高周波信号を取り扱う高周波部品と、前記高周波部品における前記開口部の周縁部に対応する領域に設けられ、前記半田を蓄積する蓄積部とを備える。
【００１２】
本発明の他の態様に係る高周波装置の製造方法は、高周波信号を入出力し、該高周波信号を伝送する開口部を有する実装基板上に、前記開口部の周縁部に対応する領域に蓄積部が設けられた、前記高周波信号を取り扱う高周波部品を、前記開口部を覆うように配置し、前記高周波部品を前記実装基板に半田により実装し、前記高周波部品を実装する際に、前記蓄積部に前記半田を吸い上げて、前記蓄積部内に前記半田を蓄積させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構造で高周波部品の実装状態を安定化させるとともに、高周波部品内部への高周波信号の漏洩を抑制することが可能な高周波装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る高周波装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る高周波装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態２に係る高周波装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態３に係る高周波装置の構成を示す図である。
【図５】比較例の高周波装置の構成を示す図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態について説明する前に、図５、６を参照して、比較例の高周波装置の課題について説明する。図５は比較例の高周波装置の構成を示す図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。図５、６に示すように、比較例の高周波装置は、実装基板１、高周波部品２を備えている。高周波部品２は、半田３により実装基板１に実装されている。実装基板１には、高周波信号を入出力し、該高周波信号を伝送する開口部４が設けられている。
【００１６】
このような高周波部品２と導波管との接続部分では、高周波信号、特に、ミリ波やサブミリ波の高周波信号の部品内部への漏洩が顕著となる。高周波信号の漏洩は、出力電力の低下や、パッケージ内部での不要共振又は不要発信の発生要因となる。従って、部品内部へのＲＦ波の漏洩を抑制することが重要な課題である。そこで、本発明者は、簡易な構造で半田泳ぎや余分な半田のはみ出しを防止するとともに、高周波部品内部への高周波信号の漏洩を防止する構造を考案した。
【００１７】
実施の形態では、開口部を有する実装基板上に、該開口部を覆うように高周波部品が配置され、半田により実装される。高周波部品には、該開口部の周縁部に対応する領域に蓄積部が設けられている。高周波部品を実装する際に、蓄積部に半田を吸い上げ、半田が蓄積部内に蓄積される。これにより、リフロー工程において実装される高周波部品の蓄積部に余分な半田を流れ込ませることができ、高周波部品の実装状態を安定化させることができる。また、高周波部品内部における高周波信号の漏洩を抑制することが可能となる。
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。
【００１９】
実施の形態１．
図１、２は、実施の形態１に係る高周波装置１０の構成を示す図である。図１は高周波部品を実装する前の状態を示しており、図２は高周波部品を実装した後の状態を示している。図１、２に示すように、高周波装置１０は、実装基板１１、高周波部品１２を備えている。実装基板１１は、例えば、絶縁体の基板上に配線が形成された、プリント回路板（ＰＣＢ（printed circuit board））である。実装基板１１には、高周波信号を入出力し、該高周波信号を伝送する開口部１４が設けられている。
【００２０】
図２に示すように高周波部品１２は、開口部１４を覆うように配置され、半田１３により実装基板１１にフリップチップ接続されている。高周波部品１２は、高周波信号を取り扱う電子部品であり、例えば、高周波信号の増幅、変復調、フィルタリング、周波数変換等を行う図示しない半導体素子を含む。高周波部品１２の内部には、高周波信号を伝搬する導波路又は疑似導波路１６が形成されている。
【００２１】
高周波部品１２の半導体素子で生成された高周波信号は、高周波部品１２の内部の導波路又は疑似導波路１６を伝搬し、実装基板１１に形成された開口部１４を介して出力される。また、実装基板１１に形成された開口部１４を介して入力された高周波信号は、高周波部品１２の内部の導波路又は疑似導波路１６を伝搬し、高周波部品１２の半導体素子に入力される。すなわち、開口部１４は、導波管として機能し、高周波部品１２が取り扱う高周波信号の入出力部となる。
【００２２】
高周波部品１２には、蓄積部１５が形成されている。蓄積部１５は、高周波部品１２の実装基板１１に対向する面から所定の深さで形成された凹部である。蓄積部１５は、高周波部品１２を実装基板１１に実装した時に、開口部１４の周縁部に対応する領域に配置される。蓄積部１５内には、高周波部品１２を実装するリフロー工程において、溶融した余分な半田１３が蓄積される。
【００２３】
ここで、実施の形態１に係る高周波装置１０のリフロー時の半田１３の動きについて説明する。図２に示すように、リフロー工程では、高周波部品１２の重みにより押し出された余分な半田１３は蓄積部１５に入り込む。
【００２４】
このように、実施の形態１では、高周波装置１０の内部において、高周波信号の入出力部である開口部１４の周縁部に形成された、半田１３が蓄積される蓄積部１５を含む表面実装構造が設けられている。これにより、リフロー工程において溶融した余分な半田１３を、高周波部品１２の蓄積部１５に流れ込ませることができる。このため、余分な半田が高周波信号の入出力部となる開口部１４にはみ出すことを抑制することができ、開口部１４が塞がれることがない。また、部品の浮き上がりを解消することができ、部品泳ぎを防止し、高周波部品の実装状態を安定化させることができる。
【００２５】
また、実施の形態１では、蓄積部１５は、開口部１４の周囲を囲むように形成されている。すなわち、上方から見たときに、蓄積部１５は、矩形状の開口部１４を囲繞する枠状に形成される。これにより、半田１３が開口部１４へはみ出すのを確実に防止することができる。
【００２６】
さらに、高周波部品１２に蓄積部１５を設けることにより、高周波部品１２の内部に高周波信号の誘電率が不連続に変化する部分が形成される。このような高周波信号の誘電率が不連続に変化する部分、すなわち、インピーダンスが不連続に変化する部分では、図２の矢印で示すように高周波信号が反射される。つまり、蓄積部１５は、高周波信号に対する障壁として機能する。このように、高周波部品１２は、その内部に高周波信号の漏洩防止機能を有しており、入出力部の周囲への高周波信号の漏洩を低減することが可能となる。
【００２７】
図３に示すように、半田１３は、蓄積部１５の下側から吸い上げられ、蓄積部１５の途中まで蓄積されている。すなわち、蓄積部１５の上側には、半田１３が蓄積されていない空間が形成されている。蓄積部１５の半田１３が蓄積されていない空間には、空気層が形成される。高周波部品１２の内部に空気層が形成されることで、高周波信号の誘電率が不連続に変化する部分が発生する。この空気層もまた、高周波信号に対する障壁として機能し得る。なお、蓄積部１５の全部に半田１３が蓄積されていてもよい。
【００２８】
このような高周波装置１０の製造方法としては、まず、実装基板１１に導波管として機能する開口部１４が設けられる。また、高周波部品１２には蓄積部１５が形成される。そして、開口部１４を覆うように、実装基板１１上に高周波部品１２が配置される。このとき、開口部１４の周縁部に対応する領域に蓄積部１５が配置される。
【００２９】
その後、高周波部品１２が半田１３により実装基板１１に実装される。高周波部品１２を実装するリフロー工程では、熱処理により半田を溶融させ、蓄積部１５に半田１３を吸い上げて、蓄積部１５内に半田１３を蓄積させる。これにより、高周波部品１２の内部に半田１３が蓄積された蓄積部１５を設けた表面実装構造を実現することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る高周波装置の構成を示す図である。図３では、高周波部品を実装する前の状態を示している。実施の形態２では、蓄積部１５の一部又は全部が、高周波部品１２を貫通している。図３に示す例では、枠状の蓄積部１５の全周に亘って、蓄積部１５が高周波部品１２を貫通している。すなわち、高周波部品１２の開口部１４上に配置される部分と、実装基板１１上に配置される部分とは分離している。このように、蓄積部１５の一部又は全部が高周波部品１２を貫通していることで、半田１３が蓄積部１５に入り込む際にいわゆる空気抜きが行われ、半田１３を十分に蓄積部１５内に流れ込ませることが可能となる。
【００３１】
また、蓄積部１５が高周波部品１２を貫通することで、蓄積部１５による高周波信号の誘電率の不連続部分が、高周波部品１２の下面から上面まで貫いて形成される。従って、高周波信号の入出力部である開口部１４は、高周波部品１２を貫いて形成された高周波信号に対する障壁で囲まれることとなる。これにより、より効果的に、高周波信号の閉じ込め効果を得ることが可能となる。
【００３２】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３に係る高周波装置の構成を示す図である。図４では、高周波部品を実装する前の状態を示している。実施の形態３では、高周波部品１２の内部に形成された導波路又は疑似導波路１６の端辺と蓄積部１５との距離及び蓄積部１５の幅を調整することで、スタブ効果を実現している。
【００３３】
図４に示す例では、実施の形態２と同様に、蓄積部１５の一部又は全部が、高周波部品１２を貫通している。導波路又は疑似導波路１６の短辺から蓄積部１５までの距離ｄは、伝送する高周波信号の波長λの１／４である。また、蓄積部１５の幅ｗは、伝送する高周波信号の波長λの１／４である。このような構造により、導波路又は疑似導波路１６からの漏洩波は、蓄積部１５で反射された反射波と打ち消しあう。これにより、より効果的な高周波信号の閉じ込め効果を得ることができる。
【００３４】
なお、実施の形態１のように、蓄積部１５が高周波部品１２の実装基板１１に対向する面から所定の深さで形成された凹部である場合においても、導波路又は疑似導波路１６の短辺から蓄積部１５までの距離、及び、蓄積部１５の幅ｗを伝送する高周波信号の波長λの１／４とすることで、高周波信号の閉じ込め効果を得ることが可能である。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  高周波装置
１１  実装基板
１２  高周波部品
１３  半田
１４  開口部
１５  蓄積部
１６  導波路又は疑似導波路
【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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