(57)【要約】【課題】使用周波数帯域の異なる電子部品をワンパッケージ化しつつ廉価で製造容易な電子部品モジュールを得る。【解決手段】シールド層１３が形成された実装基板１１ａ，１１ｂと、実装基板１１ａ，１１ｂの間に位置してキャビティ１６ａ，１６ｂを区画形成するシールド機能を備えたスペーサ１４と、第１のキャビティ１６ａで実装基板１１ａに搭載され、第１の周波数帯域で使用される第１の電子部品１７ａと、第２のキャビティ１６ｂで実装基板１１ｂに搭載され、第２の周波数帯域で使用される第２の電子部品１７ｂと、実装基板１１ａのスペーサ取り付け面と反対面に形成され、第１および第２の周波数帯域の電波を送受信して電子部品１７ａ，１７ｂと接続されたパッチアンテナ１８と、実装基板１１ｂのスペーサ取り付け面と反対面に形成された接続端子１９とを有する構成とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド層が形成された一対の実装基板と、
前記一対の実装基板の間に位置してこれらの実装基板と固定され、前記一対の実装基板の間に少なくとも１つの第１のキャビティおよび少なくとも１つの第２のキャビティを区画形成するシールド機能を備えたスペーサと、
前記第１のキャビティ内に位置して前記実装基板に搭載され、第１の周波数帯域で使用される少なくとも１つの第１の電子部品と、
前記第２のキャビティ内に位置して前記実装基板に搭載され、前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域で使用される少なくとも１つの第２の電子部品と、
前記一対の実装基板の何れか一方における前記スペーサの取り付け面と反対面に形成され、伝送線路を介して前記第１の電子部品および前記第２の電子部品と接続された複数の接続端子と、
を含むことを特徴とする電子部品モジュール。
【請求項２】
前記接続端子を有しない一方の前記実装基板における前記スペーサの取り付け面と反対面に形成され、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域の少なくとも何れかの帯域の電波を送受信するとともに対応した前記電子部品と接続された１または複数のアンテナを含むことを特徴とする請求項１記載の電子部品モジュール。
【請求項３】
前記スペーサは、金属製または金属からなるシールド層が形成された非金属製であることを特徴とする請求項１または２記載の電子部品モジュール。
【請求項４】
前記電子部品の少なくとも１つは、前記実装基板よりも耐熱性の高い基板部品を介して前記実装基板に搭載されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電子部品モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品モジュールに関し、特に複数の周波数帯域に対応した電子部品が搭載された電子部品モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日においては、広帯域化が容易で分解能に優れたマイクロ波帯やミリ波帯での通信システムについて、一層の小型化、高機能化が求められている。そして、これらの要求を満たしつつ、さらに通信システムを構成する電子部品間での伝送損失を低減するために、たとえば特開平９−２３７８６７号公報に記載のように、増幅器、ミキサ、発振器、逓倍器などの高周波デバイス（電子部品）をワンパッケージ化して電子部品モジュールにする技術が知られている。
【０００３】
また、特開平６−３２６４８８号公報には、このような電子部品モジュールにおいて、電磁波による誤動作の影響を回避するために、入出力端子の部分について配線引き回しの邪魔にならない箇所をシールドする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３７８６７号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平６−３２６４８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公報に記載の技術では、何れも専用の基板やケースが必要になり、これら基板やケースを用いて電子部品モジュールを作製するには複雑な製造工程と時間がかかり、コストアップにつながる。
【０００７】
また、電子部品モジュールをさらに高機能化するためのアプローチの一つとして、使用される周波数帯域が相互に異なった電子部品をワンパッケージ化することが考えられるが、前述した公報に記載の技術では、この点についての考察はなされていない。
【０００８】
そこで、本発明は、使用周波数帯域が相互に異なった電子部品をワンパッケージ化しつつ低コストで製造容易な電子部品モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子部品モジュールは、シールド層が形成された一対の実装基板と、前記一対の実装基板の間に位置してこれらの実装基板と固定され、前記一対の実装基板の間に少なくとも１つの第１のキャビティおよび少なくとも１つの第２のキャビティを区画形成するシールド機能を備えたスペーサと、前記第１のキャビティ内に位置して前記実装基板に搭載され、第１の周波数帯域で使用される少なくとも１つの第１の電子部品と、前記第２のキャビティ内に位置して前記実装基板に搭載され、前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域で使用される少なくとも１つの第２の電子部品と、前記一対の実装基板の何れか一方における前記スペーサの取り付け面と反対面に形成され、伝送線路を介して前記第１の電子部品および前記第２の電子部品と接続された複数の接続端子と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
このような発明によれば、第１および第２の電子部品が周波数単位でシールドされてアイソレーション特性が向上し、また、既存の実装基板と加工が極めて容易で廉価なスペーサを構成要素としているので、使用周波数帯域が相互に異なった電子部品をワンパッケージ化しつつ低コストで製造容易な電子部品モジュールを得ることが可能になる。
【００１１】
本発明の好ましい形態において、前記接続端子を有しない一方の前記実装基板における前記スペーサの取り付け面と反対面に形成され、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域の少なくとも何れかの帯域の電波を送受信するとともに対応した前記電子部品と接続された１または複数のアンテナを含むことを特徴とする。
【００１２】
これにより、アンテナと電子部品間の配線長を短くすることができるため、伝搬損失を低く抑えることが可能となる。
【００１３】
本発明のより好ましい形態において、前記スペーサは、金属製または金属からなるシールド層が形成された非金属製とされている。
【００１４】
これにより、使用周波数帯域が相互に異なった電子部品をワンパッケージ化しつつ低コストで製造容易な電子部品モジュールを得ることが可能になる。
【００１５】
本発明のさらに好ましい形態において、前記電子部品の少なくとも１つは、前記実装基板よりも耐熱性の高い基板部品を介して前記実装基板に搭載されている。
【００１６】
これにより、耐熱性の低い実装基板にも熱圧着の必要な電子部品を搭載することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態である電子部品モジュールを示す断面図、図２は図１の電子部品モジュールに用いられたスペーサを示す斜視図、図３は本発明の他の実施の形態である電子部品モジュールを示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態の電子部品モジュール１０には、たとえばセラミックや樹脂などの誘電体からなる実装基板１１ａ，１１ｂが対になって設けられている。この実装基板１１ａ，１１ｂには伝送線路１２やグランド層が積層形成されるとともに、その一方面には、露出した伝送線路１２と金属メッキからなるシールド層１３が形成されている。伝送線路１２およびシールド層は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗなどで形成される。なお、シールド層１３はグランド層と共用されていてもよい。
【００２０】
この一対の実装基板１１ａ，１１ｂの間にはスペーサ１４が位置して実装基板１１ａ，１１ｂと固定されている。例えば固定方法として、ネジ止めやハンダによる接合が可能である。図２に示すように、スペーサ１４は、外枠１４ａと、外枠１４ａに囲まれたエリアを複数の領域に区画する区画壁１４ｂとが一体形成された樹脂やセラミックなどの非金属部材で構成されており、その全体に金属メッキが施されたシールド層１５が形成されている（図１）。このようなスペーサ１４が前述のように一対の実装基板１１ａ，１１ｂに挟まれることにより、実装基板１１ａ，１１ｂの間には多数のキャビティ１６が区画形成される。
【００２１】
そして、実装基板１１ａ，１１ｂに形成されたシールド層１３およびスペーサ１４に形成されたシールド層１５により、各キャビティ１６は露出した伝送線路部分を除き全方向にわたって電磁遮蔽されている。
【００２２】
なお、本実施の形態では、樹脂などに金属メッキを施してスペーサ１４にシールド機能を付与しているが、スペーサ１４そのものを金属製としてシールド機能を付与するようにしてもよい。
【００２３】
キャビティ１６内には複数の高周波デバイスである電子部品１７が実装基板１１ａ，１１ｂに搭載されて配置されている。これらの電子部品１７には、準ミリ波帯である例えば２５ＧＨｚ（第１の周波数帯域）で使用される複数の第１の電子部品１７ａと、マイクロ波帯である例えば５ＧＨｚ（第２の周波数帯域）で使用される複数の第２の電子部品１７ｂとがあり、第１の電子部品１７ａと第２の電子部品１７ｂとは相互に異なるキャビティ１６に、つまり第１の電子部品１７ａは第１のキャビティ１６ａに、第２の電子部品１７ｂは第２のキャビティ１６ｂにそれぞれ収納されている。
【００２４】
そして、前述のように何れのキャビティ１６ａ，１６ｂも露出した伝送線路部分を除き全方向にわたって電磁遮蔽されていることから、周波数帯域の異なった第１の電子部品１７ａおよび第２の電子部品１７ｂをこのような第１のキャビティ１６ａと第２のキャビティ１６ｂとに分けて収納することにより、電子部品１７ａ，１７ｂが周波数単位でシールドされて相互干渉が防止される。これにより、アイソレーション特性が向上して安定した動作特性を得ることができる。
【００２５】
ここで、第１のキャビティ１６ａおよび第２のキャビティ１６ｂの数は１つでも複数でもよい。そして、キャビティ１６の形状は、図示する場合には矩形であるが、円形や楕円形など、種々の形状をとることができる。
【００２６】
但し、キャビティ１６の形状は、キャビティ１６内での電子部品１７の使用周波数に対して不要な伝搬モードおよび不要な共振モードが起こらないように形成することが望ましい。
【００２７】
例えば電子部品１７が電力増幅器である場合、この電子部品１７の使用周波数帯域でキャビティ１６内に不要な伝搬モードが存在すると、伝送線路１２以外の伝送経路が空間に形成されることになり、この電子部品１７の逆方向通過特性、すなわちアイソレーション特性が劣化するなど、電子部品モジュール１０の性能を劣化させるおそれがある。このような問題を解決するため、キャビティ１６内部に伝搬モードが現れることによりキャビティ１６が導波路として動作し得る周波数帯域は、電子部品１７の使用周波数帯域よりも高くなるようにキャビティが形成されていることが望ましい。
【００２８】
また、例えば電子部品１７の使用周波数帯域においてキャビティ１６内で不要な共振モードが起こると、伝送線路１２の伝送特性が劣化するなど、電子部品モジュール１０の性能を劣化させるおそれがある。このため、電子部品１７の使用周波数帯域と不要な共振モードが起こる周波数とが相互に異なるようにキャビティが形成されていることが望ましい。
【００２９】
なお、ここでいう不要な伝搬モードとは、キャビティ１６が電子部品１７の使用周波数範囲内で導波路として動作し得る電磁界分布の形態のことであり、不要な共振モードとは、キャビティ１６が電子部品１７の使用周波数範囲内で導波路共振器として動作し得る電磁界分布の形態のことである。
【００３０】
また、前述の周波数は一例に過ぎず、搭載される電子部品１７の使用周波数帯域が相互に異なっている限り、本発明がこれらの周波数に限定されるものではない。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、第１の電子部品１７ａが実装基板１１ａに搭載され、第２の電子部品１７ｂが実装基板１１ｂに搭載されているが、同じ実装基板１１ａ（１１ｂ）に搭載されていてもよい。
【００３２】
そして、本実施の形態では２種類の周波数に対応した電子部品１７が搭載されているが、３種類以上の周波数に対応した電子部品を搭載することもできる。この場合には、各周波数に対応した電子部品は相互に異なるキャビティ内に収納されるのはもちろんである。
【００３３】
図１において、第１の電子部品１７ａの一部は、例えばセラミック製の基板部品２０を介して実装基板１１ａに実装されている。第１の電子部品１７ａがＡｕやＡｕ−Ｓｎ合金などの熱圧着で例えば４００℃程度の加熱処理で実装基板１１ａに実装される場合、実装基板１１ａが耐熱性のない材料で構成されている場合には、実質的に実装が不可能になる。このような場合、図示するように、実装基板１１ａよりも耐熱性が高く４００℃程度の熱処理にも耐えうる基板部品２０に一旦第１の電子部品１７ａを搭載し、この基板部品２０を介して実装基板１１ａに搭載するようにすれば、実装基板１１ａの耐熱性が低くても熱圧着の必要な第１の電子部品１７ａを搭載することが可能になる。
【００３４】
なお、基板部品２０には例えば不要な信号を除去する必要がある場合にはフィルタ機能を持たせることも可能である。また、第２の電子部品１７ｂにも基板部品２０を介した接続が適用できるのはいうまでもない。
【００３５】
ここで、高周波デバイスとしての第１の電子部品１７ａおよび第２の電子部品１７ｂには、例えば電力増幅器、ミキサ、逓倍器、周波数変換器、高周波発振器、低雑音電力増幅器などがある。但し、ここに列挙した電子部品に限定されるものではない。
【００３６】
一方の実装基板１１ａには、所定の導体パターンからなるパッチアンテナ（アンテナ）１８がスペーサ１４の取り付け面と反対面に形成されている。このパッチアンテナ１８はアレイ状に複数形成され、良好な指向性が得られるよう配慮されている。このパッチアンテナ１８は、２５ＧＨｚの電波を送受信して第１の電子部品１７ａと伝送線路１２を介して接続されたものと、５ＧＨｚの電波を送受信して第２の電子部品１７ｂと伝送線路１２を介して接続されたものとからなる。
【００３７】
但し、パッチアンテナ１８は、このように各周波数に対応して設けるのではなく、片方のみの周波数に対応したものとし、他方の周波数に対応したアンテナは本電子部品モジュール１０とは別体に設けてもよい。また、アレイ化しない単一のアンテナであってもよく、１つのアンテナで複数の周波数の電波を送受信できるマルチバンドアンテナをもちいてもよい。さらに、アンテナは本実施の形態に示すパッチアンテナ１８に限定されるものではなく、例えば逆Ｆアンテナやスロットアンテナなど他の形態のアンテナを用いることもできる。
【００３８】
また、他方の実装基板１１ｂには、所定の導体パターン１９ａとこの上に形成されたハンダボール１９ｂとからなるＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）端子１９、つまり複数の接続端子がスペーサ１４の取り付け面と反対面に形成されている。ＢＧＡ端子１９は伝送線路１２を介して第１の電子部品１７ａおよび第２の電子部品１７ｂと接続されており、電子部品モジュール１０はＢＧＡ端子１９を介して外部周辺機器と接続される。なお、接続端子はＢＧＡ端子１９である必要はなく、他の種々の形状の接続端子を適用することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態の電子部品モジュール１０によれば、電磁遮蔽された第１のキャビティ１６ａに第１の電子部品１７ａを、同じく電磁遮蔽された第２のキャビティ１６ｂに第１の電子部品１７ａとは周波数帯域の異なった第２の電子部品１７ｂをそれぞれ分けて収納し、モジュール化しているので、第１および第２の電子部品１７ａ，１７ｂが周波数単位でシールドされてアイソレーション特性が向上し、安定した動作特性を得ることができる。
【００４０】
また、このような電子部品モジュール１０は、既存の実装基板１１ａ，１１ｂと加工が極めて容易で廉価なスペーサ１４を構成要素とし、複雑な製造工程を要するキャビティの形成された専用の基板部品は必要としないので、低コストでの作製が可能になる。
【００４１】
これらにより、使用周波数帯域が相互に異なった電子部品をワンパッケージ化しつつ低コストで製造容易な電子部品モジュールを得ることができる。
【００４２】
また、キャビティ１６の形状は、キャビティ１６内での電子部品１７の使用周波数に対して不要な伝搬モードおよび不要な共振モードが起こらないように形成することで良好な特性を得ることが可能になる。
【００４３】
また、実装基板１１ａにおけるスペーサ１４の取り付け面と反対面にパッチアンテナ１８を形成しているので、パッチアンテナ１８と電子部品１７ａ，１７ｂとの間の配線長を短くすることができ、伝搬損失を低く抑えることが可能となる。
【００４４】
さらに、電子部品１７ａ，１７ｂを実装基板１１ａ，１１ｂよりも耐熱性の高い基板部品２０を介して実装基板１１ａ，１１ｂに搭載するようにすれば、耐熱性の低い実装基板１１ａ，１１ｂにも熱圧着の必要な電子部品１７ａ，１７ｂを搭載することが可能になる。
【００４５】
なお、第１の電子部品１７ａおよび第２の電子部品１７ｂは、図３に示すように、各キャビティ１６ａ，１６ｂ単位あるいは使用周波数毎などで一旦基板２１に搭載し、この基板２１を介して実装基板１１ａ，１１ｂに搭載するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００４７】
電磁遮蔽された第１のキャビティに第１の電子部品を、同じく電磁遮蔽された第２のキャビティに第１の電子部品とは周波数帯域の異なった第２の電子部品をそれぞれ分けて収納してモジュール化しているので、第１および第２の電子部品が周波数単位でシールドされてアイソレーション特性が向上し、安定した動作特性を得ることができる。
【００４８】
また、本発明の電子部品モジュールは、既存の実装基板と加工が極めて容易で廉価なスペーサを構成要素とし、複雑な製造工程を要する専用部品は必要としないので、低コストでの作製が可能になる。
【００４９】
これらにより、使用周波数帯域が相互に異なった電子部品をワンパッケージ化しつつ低コストで製造容易な電子部品モジュールを得ることができる。
【００５０】
また、キャビティの形状は、キャビティ内での電子部品の使用周波数に対して不要な伝搬モードおよび不要な共振モードが起こらないように形成することで良好な特性を得ることが可能になる。
【００５１】
さらに、電子部品を実装基板よりも耐熱性の高い基板部品を介して実装基板に搭載するようにすれば、耐熱性の低い実装基板にも熱圧着の必要な電子部品を搭載することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電子部品モジュールを示す断面図である。
【図２】図１の電子部品モジュールに用いられたスペーサを示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態である電子部品モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
１０  電子部品モジュール
１１ａ，１１ｂ  実装基板
１２  伝送線路
１３  シールド層
１４  スペーサ
１４ａ  外枠
１４ｂ  区画壁
１５  シールド層
１６，１６ａ，１６ｂ  キャビティ
１７，１７ａ，１７ｂ  電子部品
１８  パッチアンテナ（アンテナ）
１９  接続端子
１９ａ  導体パターン
１９ｂ  ハンダボール
２０  基板部品
２１  基板
【図１】
2004327641.tif 000003
【図２】
2004327641.tif 000004
【図３】
2004327641.tif 000005