(57)【要約】【課題】積層基板およびパワーアンプモジュールの放熱性を高める。【解決手段】半導体能動素子を含む電子部品２を実装可能で、かつ該電子部品から発生される熱を伝導する複数の放熱用ビアホール１４を備えた積層基板１１で、該放熱用ビアホールは、金属が充填され、かつ長さ方向の少なくとも一部に略平坦な側面を有し、隣り合う放熱用ビアホールの対向側面間の距離が略同一となるように配置される。放熱用ビアホール１４の水平断面形状を、略多角形（例えば方形）とする。【選択図】図１
2005191435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体能動素子を含む電子部品を実装可能で、かつ該電子部品から発生される熱を伝導する複数の放熱用ビアホールを備えた積層基板であって、
前記放熱用ビアホールは、
金属が充填され、かつ
長さ方向の少なくとも一部に略平坦な側面を有し、
隣り合う放熱用ビアホールの対向側面間の距離が略同一となるように配置されている
ことを特徴とする放熱ビア付き基板。
【請求項２】
前記放熱用ビアホールの長さ方向の少なくとも一部の水平断面形状が、略多角形である
請求項１に記載の放熱ビア付き基板。
【請求項３】
前記放熱用ビアホールの長さ方向の少なくとも一部の水平断面形状が、略方形である
請求項２に記載の放熱ビア付き基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の前記基板に半導体能動素子を含む電子部品を実装したパワーアンプモジュール。
【請求項５】
半導体能動素子を含む電子部品を実装可能で、かつ該電子部品から発生される熱を伝導する放熱用ビアホールを備えた積層基板を製造する方法であって、
前記積層基板を構成する基材を積層する工程と、
該積層した基材を貫通しかつ略多角形の水平断面形状を有する孔を開ける工程と、
該開けた孔内に金属をめっき成長させて該孔内に金属を充填する工程と、
を含むことを特徴とする放熱ビア付き基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱ビア付き基板およびパワーアンプモジュールに係り、特に多層基板に表面実装した半導体能動素子から熱を逃がす放熱用のビアホール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの移動体通信機器の普及により、マイクロ波帯の送信部に用いられる電力増幅器（パワーアンプモジュール）への需要が近年増大している。パワーアンプモジュールは、このような通信機器の一構成部品であり、通信機器（特に携帯電話機）の小型化・高機能化に伴い、低電圧動作・高効率並びに小型軽量化の要請が強くなっている。
【０００３】
パワーアンプモジュールは、一般にＦＥＴ等で構成された半導体増幅素子、整合回路およびバイアス回路等を含んだ１つの回路ブロックを形成し、これらを誘電体基板に搭載することにより構成される。より詳しくは、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等の積層型の誘電体基板を使用し、該基板の各層に、整合回路、バイアス回路の一部（抵抗、コンデンサ）およびバイアス回路の（λ／４）パターン等を分配して形成する。また、他の抵抗またはコンデンサの一部は、面実装タイプのものを用いて基板上に実装する。インダクタ素子は、基板の層に導体パターンとして形成される。ＦＥＴ等の半導体増幅素子は、ベアチップの形態で基板上に直接実装するか、あるいは樹脂モールドによるパッケージ形態で基板上に実装する。
【０００４】
ところで、かかるパワーアンプモジュールは、小型化されればされるほど放熱に関して不利になる側面がある。したがって、小型化と併せて大電力出力時の発熱に対応できる良好な放熱構造が求められる。
【０００５】
すなわち、ＦＥＴ等の半導体増幅素子は、大電力出力時に大量の熱を発生するため、その熱を逃がす必要がある。このため、従来のモジュールでは、半導体増幅素子の下部に放熱用のビアホールを形成し、このビアを通して基板裏面に熱を伝え、マザーボード等の外部回路基板に熱を逃がしていた。
【０００６】
図１１および図１２は、従来のパワーアンプモジュールにおける放熱ビアの一例を示すものである。図に示すようにこのモジュールは、コア基板１ａの両面に絶縁基材１ｂを積層し８層の多層基板１を形成したもので、基板表面には信号増幅回路を構成するＩＣ（半導体増幅素子）２や表面実装部品３を搭載し、ＩＣ２の下部領域には基板１を貫通して基板裏面のグランドパターン５に達するように複数の放熱ビア４を形成している。各放熱ビア４は、ビア内に銅めっき膜４ａを有するとともに充填材（金属ペースト）４ｂが充填されている。そして、ＩＣ２で発生された熱は、基板表面の導電体膜６から放熱ビア４を介して基板裏面のグランドパターン５へと伝えられ、マザーボード（図示せず）へと放散される。
【０００７】
尚、このような放熱構造を開示するものとして下記特許文献がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１３５６２９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８６６０号公報
【特許文献３】特開平１０−３３５５１４号公報
【０００９】
ところで、従来のビア構造は、放熱効率の点で必ずしも十分なものとは言えず、未だ改良の余地を残している。
【００１０】
なぜなら、ビア内にペースト材を充填したとしても、この種のペースト材は樹脂に金属粉末を混入したに過ぎないもので、金属に較べれば格段に熱伝導率が低い（例えば銅の数十分の一程度）からである。また、放熱効果を上げるため、単純にビア径を大きくし、あるいはビア数を増すことでは問題を解決することは出来ない。放熱用のビアを形成できる面積は、モジュールの小型化に伴い近年益々狭められる傾向にあり、放熱ビアの大径化あるいはビア本数の増大は、モジュールの小型化を妨げるからである。
【００１１】
一方、別の放熱構造として、基板内に形成したキャビティ内に半導体素子を実装し、半導体素子の下部に設置された放熱用パターンと基板最下層までの層数をできるだけ少なくする放熱構造も提案されている。ところが、このような構造では、キャビティを形成する工程が必要となって製造工程数が増し、基板の製造コストが嵩む難がある。
【００１２】
他方、モジュールを形成する積層基板としてセラミック基板（例えば前記特許文献３）を使用すれば、放熱性の点では樹脂基板に較べ有利になる。
【００１３】
ところが、セラミック基板においてコスト面に優れた厚膜工法を使用すると、焼結時にクラックや反りが発生するという問題がある。また、従来のセラミック基板では、放熱ビアを充填するのに銀系の導電ペーストを印刷・焼成して形成しているため、銅めっきに較べ放熱性が劣る。一方、銅含む導電ペーストを使用すると、窒素雰囲気中で焼成するために製造管理が難しい。さらに、熱伝導量を多くするため径の大きなビアを形成すると、導電性ペーストが十分に充填されず、ビア内に空洞が生じて放熱量が十分確保されないという問題も生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって本発明が解決しようとする課題は、基板またはパワーアンプモジュールの放熱性が十分でない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明に係る放熱ビア付き基板（請求項１）は、半導体能動素子を含む電子部品を実装可能で、かつ該電子部品から発生される熱を伝導する複数の放熱用ビアホールを備えた積層基板であって、前記放熱用ビアホールは、金属が充填され、かつ長さ方向の少なくとも一部に略平坦な側面を有し、隣り合う放熱用ビアホールの対向側面間の距離が略同一となるように配置されている。
【００１６】
前述（図１２）したように、従来の放熱用ビアホール（放熱ビア）は、円形の断面形状を有し、これを複数配列させたものであった。これに対し、本発明の放熱ビアは、略平坦な側面を有し、隣り合う放熱用ビアホールの対向側面間の距離が略同一となるように配置する。したがって、断面円形のビアを配列させていた従来の基板構造に較べ、隣り合う放熱ビア間に存在するデッドスペース（ビアが形成されず、放熱に寄与していない領域）を少なくすることができ、同一のビア本数あるいは同一の放熱ビア形成領域であっても、放熱効率を高めることが可能となる。
【００１７】
しかも、本発明の放熱ビアは、内部が金属で充填されているから、ペースト材を充填した従来の放熱ビアと較べても、熱伝導効率を格段に向上させることが出来る。
【００１８】
かかる本発明における放熱ビアは、長さ方向の少なくとも一部において水平断面形状が略多角形であるか（請求項２）、または略方形の場合がある（請求項３）。
【００１９】
本発明の基板は、パワーアンプモジュールに使用するのに好適であり、本発明に係るパワーアンプモジュール（請求項４）は、前記本発明（請求項１から３のいずれか）の基板に、半導体能動素子を含む電子部品を実装したものである。
【００２０】
かかるパワーアンプモジュールによれば、小さな放熱ビア形成領域で、電力増幅用の半導体能動素子から発生される熱を効率よく基板裏面に伝え、マザーボード等に逃がすことが可能となる。
【００２１】
さらに、前記本発明における放熱ビアは、例えば次のような工程を含む方法により形成することが出来る。
【００２２】
すなわち、本発明に係る放熱ビア付き基板の製造方法（請求項５）は、半導体能動素子を含む電子部品を実装可能で、かつ該電子部品から発生される熱を伝導する放熱用ビアホールを備えた積層基板を製造する方法であって、該積層基板を構成する基材を積層する工程と、該積層した基材を貫通しかつ略多角形の水平断面形状を有する孔を開ける工程と、該開けた孔内に金属をめっき成長させて該孔内に金属を充填する工程とを含む。
【００２３】
そして、これら各工程（基材の積層、孔の穿設、並びにめっき成長による金属充填）を繰り返すことにより、積層基板を貫通する放熱効率の良好な放熱ビアを形成することが出来る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、放熱ビアの熱伝導効率を向上させ、基板またはパワーアンプモジュールの放熱性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
図１から図５は、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）に係るパワーアンプモジュールを示すものである。このパワーアンプモジュールは、携帯電話機のＲＦ（高周波）部に設けるもので、まず該ＲＦ部について説明し、その後、図１、図２および図６を参照しつつ本実施形態のパワーアンプモジュールの詳細を説明する。
【００２７】
図３は、本実施形態に係るパワーアンプモジュールを使用するデジタル移動体通信機器のＲＦ部の一構成例を示すものである。同図に示すように、ＲＦ部２１は、送受信用アンテナ２２、ローノイズアンプ部２３、ミキサ部２４，２７、ＩＦ部２５、ＰＬＬ部２６、パワーアンプ部２８およびデュプレクサ２９を備えている。
【００２８】
アンテナ２２から受信された信号は、デュプレクサ２９を介してローノイズアンプ部２３に入力され、ミキサ部２４およびＩＦ部２５を経て復調されてベースバンド部３１へ送られる。一方、送信信号は、ベースバンド部３１からの信号のもとにＰＬＬ部２６からの信号と合わせられてミキサ部２７で変調され、パワーアンプ部２８で増幅される。パワーアンプ部２８で増幅された信号は、デュプレクサ２９を経てアンテナ２２へ送られて送信される。
【００２９】
ここで、パワーアンプ部２８は、ＲＦ部２１においてアンテナ２２から出力される送信信号を基地局等の信号受信者に到達する電力になるまで増幅する役割を果たすものである。パワーアンプ部２８の詳細を図４に示す。同図においてミキサ部２７から入力される変調信号は、バンドパスフィルタ３２で必要な周波数成分のみが通過され、パワーアンプモジュール３３へ伝えられる。バンドパスフィルタ３２を通過した信号は、パワーアンプモジュール３３で、送信するのに必要な電力レベルまで増幅され、電力検出部３４へ送られる。
【００３０】
電力検出部３４は、パワーアンプモジュール３３が出力する信号の電力レベルを検出するもので、この検出結果に基づいて電力検出部で検出される電力が常に一定となるようにＡＰＣ（Auto Power Control）制御が行われる。これによりパワーアンプモジュール３３からの出力信号は、必要以上に増加したり減少することなく、常に一定の電力レベルに保たれる。
【００３１】
電力検出部３４を通過した信号は、ローパスフィルタ３５によって高次高調波成分が除去され、アイソレータ３６へ出力される。アイソレータ３６は、パワーアンプ部２８の出力側からみたインピーダンスを常に一定のインピーダンス（通常５０Ω）に保つ役割と、アンテナ２２から反射してきた信号がパワーアンプ部２８に戻らないよう遮断する役割を果たす。
【００３２】
携帯電話機の動作環境によりパワーアンプモジュール２８の出力からアンテナ側を見たインピーダンス（アイソレータ出力からアンテナ側を見たインピーダンス）が変化した場合には、パワーアンプ部２８で増幅されアンテナ２２へ送られた信号が反射してパワーアンプ部２８に戻り、本来のパワーアンプ出力信号の品質を劣化（ノイズレベルの増加）させあるいは送信効率を劣化させ、さらにはパワーアンプ内部の回路を破壊するおそれがあるが、アイソレータ３６はこのような不具合を防ぐ役割を果たす。アイソレータ３６から出力された信号は、デュプレクサ２９へ伝えられ、アンテナ２２へ伝達される。そして、アンテナ２２から信号が発信される。
【００３３】
図５は、パワーアンプ部２８に設けられるパワーアンプモジュール３３の構成例を示す回路図である。図示のようにこのモジュール３３は、ＦＥＴ等の半導体素子によって形成された信号増幅部４１と、入力整合部４２、出力整合部４３および電源バイアス部４４を備えている。
【００３４】
入力整合部４２は、入力端子Ｐinからパワーアンプモジュール３３の外部を見たインピーダンス（通常５０Ω）を信号増幅部４１の入力インピーダンス（１ｋ〜１ＭΩ程度）に整合させるもので、インダクタＬ1およびコンデンサＣ1からなるＬ型回路１段と、直流遮断用コンデンサＣ2により構成される。入力整合部４２のこのような回路により、入力端子Ｐinから入力した信号は、反射損失を生じることなく、損失をできるだけ小さくして信号増幅部４１の入力に伝達される。信号増幅部４１に入力された信号は、半導体素子（例えばＨＢＴ（ヘテロバイポーラトランジスタ））によって所望の出力が得られるよう増幅される。
【００３５】
出力整合部４３は、信号増幅部４１の出力インピーダンス（２０〜１Ω程度）をアイソレータ３６（図４）の入力インピーダンス（通常５０Ω）に整合させるもので、インダクタＬ2およびコンデンサＣ3からなるＬ型回路と、コンデンサＣ4、インダクタＬ3およびコンデンサＣ5からなるπ型回路と、直流遮断用コンデンサＣ6とから構成される。このような出力整合部の回路によって、信号増幅部４１から出力された信号は、反射損失を生じることなく、損失を出来るだけ小さくしてアイソレータ３６へ伝達される。
【００３６】
電源バイアス部４４は、前段用回路、後段用回路およびゲート用回路の３つの回路からなる。前段用回路はコンデンサＣ8とインダクタＬ5、後段用回路はコンデンサＣ9とインダクタＬ6、ゲート用回路はコンデンサＣ7とインダクタＬ4のＬ型回路によりそれぞれ構成される。
【００３７】
このような回路構成を有する電源バイアス部４４は、信号増幅部４１内の半導体能動素子を動作させるための直流バイアスを印加するとともに、半導体能動素子における増幅電力が外部に漏洩することを防ぐ機能を果たす。したがって、各インダクタＬ4，Ｌ5，Ｌ6は、半導体能動素子で増幅された信号をドレイン端子およびゲート端子から外部へ漏洩させないように理想的にはインピーダンスを無限大にすることが要求される。このため、これらのインダクタＬ4，Ｌ5，Ｌ6は、λ／４長パターンまたはλ／４長パターンに相当するインピーダンスを有するインダクタ素子により構成する。尚、コンデンサＣ7，Ｃ8，Ｃ9は、バイパスコンデンサとしての役割を有する。
【００３８】
さて、図１および図２を参照して、本実施形態のパワーアンプモジュールは、積層基板１１の表面に、前記信号増幅部４１（図５）を形成するＦＥＴ等の半導体素子を含む集積回路（ＩＣ）２と表面実装部品３を実装し、一部のインダクタおよび伝導線路をパターン形成する。基板１１の内部層には、入力整合部４２や出力整合部４３、電源バイアス部４４の一部の線路を形成する。基板１１の裏面には、マザーボード等の外部回路基板と接続するための端子（図示せず）およびグランドパターン５を配置してある。尚、図１では、これらの素子、配線パターン、層間接続構造等の詳細は省略して示している。
【００３９】
積層基板１１は、ガラスクロス等を含むコア基板１１ａの両面に、基板構成材１１ｂを積層して８層の積層基板を形成したものである。基板１１を構成する各絶縁層は、樹脂材料のみにより構成することも可能であるが、樹脂材料にさらに無機材料を添加した複合材料によって各絶縁層を形成することも出来る。例えば、ポリビニルベンジルエーテル化合物にセラミック誘電体粉末を混合した複合材料である。
【００４０】
また、絶縁層を形成する樹脂材料としては、ポリビニルベンジルエーテル化合物のほかにも、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリブタジエン樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することも可能である。
【００４１】
また、かかる樹脂材料に混合する添加材料としては、例えば、ＢａＯ-Ｔｉ2-Ｎｄ2Ｏ3系、ＢａＯ-ＴｉＯ2-ＳｎＯ2系、ＢａＯ-ＴｉＯ2-Ｓｍ2Ｏ3系、ＰｂＯ-ＢａＯ-Ｎｄ2Ｏ3-ＴｉＯ2系、ＢａＴｉＯ3系、ＰｂＴｉＯ3系、ＳｒＴｉＯ3系、ＣａＴｉＯ3系、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3系、Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3系、ＢａＴｉＯ3-ＳｉＯ2系、ＳｒＺｒＯ3系、ＢｉＴｉＯ4系、（Ｂｉ2Ｏ3，ＰｂＯ）-ＢａＯ-ＴｉＯ2系、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7系、Ｎｄ2Ｔｉ０7系、（Ｌｉ，Ｓｍ）ＴｉＯ3系、ＭｇＴｉＯ3系、Ｍｇ2Ｏ4系、Ａｌ2Ｏ3系、ＴｉＯ2系、ＢａＯ-ＳｉＯ2系、ＰｂＯ-ＣａＯ系、ＢａＷＯ4系、ＣａＷＯ4系、Ｂａ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3系、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3系、ＢＡ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3系、Ｂａ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3系、Ｓｒ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3系、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3系、Ｂａ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ3系、Ｓｒ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ3系、Ｂａ（Ｍｇ，Ｗ）Ｏ4系、Ｂａ（Ｇａ，Ｔａ）Ｏ3系、ＺｎＴｉＯ3系、ＺｒＴｉＯ4系、（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ4系等の誘電体材料を使用することが出来る。これらの材料を加えることにより、基板内に形成するコンデンサの容量を高めることが出来る。
【００４２】
また、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトおよびＢａ系フェライト等の酸化物、さらにＦｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4等の酸化鉄などの磁性材料を加えても良い。
【００４３】
これら添加材料（前記誘電体材料・磁性材料）は、単独で（１種類の材料）添加しても良いし、２種類以上の材料を適宜混合して添加しても構わない。
【００４４】
ＩＣ２の下部の基板表面には、ＩＣ２からの熱を放熱ビア１４に伝える導電体膜６（例えば銅箔）を形成してこの導電体膜６の上にＩＣ２を搭載する。尚、ＩＣ２としては、例えばＧＭＳやＰＤＣ、Ｗ−ＣＤＭＡ、Ｎ−ＣＤＭＡ等の各種の通信方式に対応した信号増幅用ＩＣを搭載することが出来る。また、本発明では、携帯電話機以外の電子機器に使用するモジュールを構成することも可能であり、この場合、上記ＩＣ以外の様々な半導体能動素子や各種のＩＣを搭載してパワーアンプモジュールを構成することが出来る。
【００４５】
また、基板１１を貫通しつつ前記導電体膜６と基板裏面のグランドパターン５と接続するようにＩＣ２の下部に放熱ビア１４を複数本（本実施形態では１５本）設ける。放熱ビア１４の配設本数は図示の本数に限定されるものではなく、１４本以下とすることも出来るし、１６本以上設けることも可能である。
【００４６】
各放熱ビア１４は、図２に示すように、正方形の水平断面形状を有し、隣り合うビアの側面同士（水平断面で見て隣り合うビアの辺同士）の間隔が略同一となるように配列する。また、各放熱ビア１４は、めっき成長させた銅によって充填したフィルドビアとする。このフィルドビア（放熱ビア）は、次のようにして形成することが可能である。尚、以下の説明および図では、コア基板１１ａの上面についてのみ述べるが、下面についても上面と同様にして放熱ビア１４を形成するものとする。
【００４７】
図６に示すようにまず、コア基板１１ａにレーザ等で孔を開け、該孔内に例えば無電解めっき又は電解めっきにより銅を充填してコア基板部分にフィルドビアを形成した後、コア基板１１ａにドライフィルム１０１を圧着する（同図（ａ））。圧着したドライフィルム１０１にマスクを被せて露光・現像を行うことにより、放熱ビアを形成すべき部分１０２のドライフィルム１０１を除去する（同図（ｂ））。このとき、当該ドライフィルムを除去した、放熱ビアを形成すべき部分（ビア形成部）１０２は、前記図２に示すような正方形の水平断面形状を有する。
【００４８】
次に、コア基板１１ａに形成したフィルドビア１４に連続するように銅をめっき成長させ、水平断面が正方形のポストビア（柱状の金属体）を形成する（同図（ｃ））。ポストビア形成後、ドライフィルム１０１を剥離し（同図（ｄ））、基板構成基材（例えば樹脂付き銅箔）１１ｂを加熱・加圧して積層する（同図（ｅ））。そして、該基板構成基材１１ｂにドライフィルム１０１を被せて（同図（ｆ））露光・現像することによりビア形成部１０２をパターニングし（同図（ｇ））、エッチングによりビア形成部１０２の導体層（銅箔）を除去し、さらにサンドブラスト等により絶縁層を取り除いてポストビアを露出させる（同図（ｈ））。そして、ポストビアをめっき成長させ（同図（ｉ））、ドライフィルム１０１を除去する（同図（ｊ））。さらに、基板構成基材を積層し、同様の工程を繰り返すことにより、金属が充填された放熱ビア１４を形成する。
【００４９】
このように本実施形態によれば、ドライフィルムによって形成される孔内に金属をめっき成長させて放熱ビアを形成するから、放熱ビアの断面形状を自由に変えることが出来る。従来、放熱ビアの孔はドリルやレーザで開けていたから、円形以外の形状にすることが出来なかったが、本実施形態によれば、例えば四角形や六角形、その他の多角形形状とすることが出来る。
【００５０】
したがって、本実施形態によれば、放熱ビアを配置するのに必要な領域（以下、放熱ビア占有領域という）の面積を増やさなくても（同一であっても）、放熱ビア間のデッドスペースを減らすことで、従来と比較して放熱ビアの合計断面積を大きくすることができ、放熱性を向上させることが可能となる。しかも、本実施形態（本発明）では放熱ビア内に樹脂等が含まれず、金属のみによってビアが充填されるから、熱伝導率が高く、この点からも放熱性を向上させることが出来る。本実施形態の構造と従来の構造とをより具体的に比較すれば、次のとおりである。
【００５１】
〔従来の放熱ビア構造〕
前記図１２に例示した従来の放熱ビア４は、ビアホール部に銅めっきを施し（めっき厚ｔは２５μｍ）、エポキシ樹脂に銀粉末を混合した充填材料を充填した構造であり、直径ｄが０．１５ｍｍの放熱ビア４を間隔ｗ＝０．１ｍｍで１５本配列させ、放熱ビア占有領域１１０の面積は、１．４７２５ｍｍ2（横１．５５ｍｍ、縦０．９５ｍｍ）である。また、銅めっき部４ａの熱伝導率は４０２Ｗ／ｍｋ、充填材料部分４ｂは１０Ｗ／ｍｋであるから、したがって従来の放熱ビア構造では、熱抵抗値は１０℃／ｗであった。
【００５２】
〔実施形態の放熱ビア構造〕
これに対し、図２に示した本実施形態に基づいて前記従来と同一面積の放熱ビア占有領域１１０に同一本数の放熱ビア１４（一辺ｘが０．１５ｍｍの断面正方形のフィルドビア）を同一の間隔（ｗ＝０．１ｍｍ）で形成した場合、本実施形態の合成熱抵抗値は、４．７℃／ｗとなり、従来の２分の１以下に熱抵抗値を低減させることが可能となった。
【００５３】
尚、前記実施形態では、コア基板部分はレーザで孔を開けてめっき銅を充填しているから、該コア部分ではビアの断面形状は円形（直径は前記従来構造と同様の０．１５ｍｍ）となり、この部分の熱抵抗値は３．３℃／ｗであり、コア基板以外の断面正方形のビア部分の熱抵抗値は１．４℃／ｗとなる。上記熱抵抗値４．７℃／ｗは、これらの合成の熱抵抗値である。
【００５４】
また、前記本実施形態の放熱ビアは、一辺の長さｘを例えば０．１〜０．２ｍｍの範囲で、また隣り合うビアの間隔ｗを例えば０．１〜０．１５ｍｍの範囲で変更することが可能で、これにより、従来より格段に放熱性に優れた積層基板を得ることが出来る。
【００５５】
一方、本実施形態に係る放熱ビア構造を採用すれば、放熱ビア占有領域１１０を従来に較べ狭めることも可能で、空いた領域に配線パターンを形成してパワーアンプモジュールのより一層の小型化を図ることも可能となる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、ビア内にめっき銅を充填した構造を採るから、導電性ペーストを充填していた従来の放熱ビアよりも各ビアについて熱伝導性が高まり、この点からも放熱性を向上させることが出来る。したがって、より大出力の発熱量の大きなＩＣを搭載した小型のモジュールを構成することも出来る。また、放熱ビア内への金属の充填はめっき成長によるから、ビア内への金属の充填性も良く、製造も容易である。
【００５７】
さらに、前記実施形態では基板積層材料として樹脂基材あるいは樹脂に無機材料を混入した複合材料を使用するから、セラミック基板に較べて、加工工程においてクラックや層間剥離が生じ難い。また、機械的強度がクラックによって低下することがないので、積層する際に柱状に成長させたフィルドビアを貫通させ易く、量産性にも優れる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。
【００５９】
例えば、本発明における放熱ビア１４の断面形状は、正方形に限られない。例えば図７から図１０に示すように、六角形（図７）としても良いし、長方形（図８）あるいは長方形のものを交互にずらして配列させたもの（図９）としても構わない。さらに三角形（図１０）やその他の多角形形状とすることも可能である。また、必ずしも単一の（１種類の）形状（例えば総て正方形）とする必要はなく、水平断面形状の異なる２以上の種類の放熱ビアを組み合わせて配置しても同様の放熱効果を得ることが出来る。
【００６０】
さらに、本発明の放熱ビア付き基板およびパワーアンプモジュールは、携帯電話機のＲＦ部に使用して好適なものであるが、これに限定されるものではなく、ＰＨＳや通信機能を備えたＰＤＡ、無線ＬＡＮカードその他、各種の通信機能を有する電子機器に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のパワーアンプモジュールにおける放熱ビアの一例を示す基板の垂直断面図である。
【図２】本発明のパワーアンプモジュールにおける放熱ビアの一例を示す基板の水平断面図である。
【図３】本発明に係るパワーアンプモジュールを使用可能な携帯電話機のＲＦ部の一例を示すブロック図である。
【図４】図３のＲＦ部に含まれる電力増幅部の一例を示すブロック図である。
【図５】図４の電力増幅部に含まれるパワーアンプモジュールの一例を示す回路図である。
【図６】（ａ）から（ｊ）は、本発明における放熱ビアの形成工程を順に例示する図である。
【図７】本発明における放熱ビアの別の構成例を示す水平断面図である。
【図８】本発明における放熱ビアのさらに別の構成例を示す水平断面図である。
【図９】本発明における放熱ビアのさらに別の構成例を示す水平断面図である。
【図１０】本発明における放熱ビアのさらに別の構成例を示す水平断面図である。
【図１１】従来のパワーアンプモジュールにおける放熱ビアの一例を示す基板の垂直断面図である。
【図１２】従来のパワーアンプモジュールにおける放熱ビアの一例を示す基板の水平断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
２  ＩＣ
３  表面実装部品
５  グランドパターン
１１  積層基板
１１ａ  コア基板
１１ｂ  基板構成基材
１４  放熱ビア
【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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