(57)【要約】【課題】入力信号と出力信号の結合を防止できる小型の高周波モジュールを提供すること。【解決手段】モジュール導体層１２を有するモジュール基板１１と、入力部１４ａと出力部１４ｂを有し、上記モジュール基板１１の表面に設けられて高周波信号を処理する第２の回路素子１４と、この第２の回路素子１４を挟むとともに、上記第２の回路素子１４の入力部１４ａと出力部１４ｂを結ぶ方向に沿って並設され、上記モジュール導体層１２と電気的に接続される第１のバンプ列５９及び第２のバンプ列６０とを具備する。【選択図】    図３
2005012124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体層を有する基板と、
入力部と出力部を有し、上記基板の表面に設けられて高周波信号を処理する回路構成素子と、
この回路構成素子を挟むとともに、上記回路構成素子の入力部と出力部を結ぶ方向に沿って並設され、上記導体層と電気的に接続される第１のバンプ列及び第２のバンプ列と、
を具備することを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
上記第１のバンプ列と第２のバンプ列は、ほぼ平行であることを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。
【請求項３】
上記第１のバンプ列と第２のバンプ列との間の距離は、上記回路構成素子に入力する高周波信号の波長の１／２より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。
【請求項４】
上記第１のバンプ列及び第２のバンプ列を構成する複数のバンプ間の距離は、上記回路構成素子に入力する高周波信号の波長の１／４より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。
【請求項５】
表面に第１の導体層を有する親基板と、
この親基板の表面に対向して配置され、第２の導体層を有する子基板と、
入力部と出力部を有し、上記子基板の上記親基板と対向する面に上記第１の導体層及び第２の導体層に挟まれるように設けられて高周波信号を処理する回路構成素子と、
上記親基板と上記子基板の間に、上記回路構成素子を挟むとともに、上記回路構成素子の入力部と出力部を結ぶ方向に沿って並設され、上記第１の導体層と上記第２の導体層を電気的に接続する複数のバンプと、
を具備することを特徴とする高周波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号を処理する高周波モジュール及びこれを搭載した高周波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信機器のモバイル化、ワイヤレス化に伴って、機器の軽薄短小化が求められている。これに伴って、通信機器に搭載される送受信機にハイブリッドＩＣやマルチチップモジュール等のモジュール化された小型の素子が使用されるようになった。
【０００３】
しかし、通信用の送受信機では、数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの高周波信号が扱われるため、小型の素子を使用すると、素子内部のアイソレーションが不足し、入力信号と出力信号が結合することがある。特にアンプやフィルタ等の能動素子では、信号の発振や周波数特性の劣化等を引き起こし、通信の品質を低下させることがある。
【０００４】
そのため、高周波信号が扱われる通信用の送受信機では、入力信号と出力信号の結合を防止するために、以下▲１▼〜▲３▼に示すような様々な対策がとられてきた。
【０００５】
▲１▼高周波信号を扱う素子の周囲を導波管で覆い、この導波管をシールドカバーとして機能させる。
【０００６】
▲２▼高周波信号を扱う素子の周囲に電波吸収体を設け、この電波吸収体によって発生した電磁波を吸収する。
【０００７】
▲３▼高周波信号を扱う素子の入力側と出力側の間の距離を大きくとり、空間的なアイソレーションを確保する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の▲１▼〜▲３▼の方法には、回路の大型化、部品点数の増加、及び組み立て工程の複雑化などの問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、入力信号と出力信号の結合を防止できる小型の高周波モジュール及びこれを搭載した高周波装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の高周波モジュール及びこれを搭載した高周波装置は次のように構成されている。
【００１１】
（１）導体層を有する基板と、入力部と出力部を有し、上記基板の表面に設けられて高周波信号を処理する回路構成素子と、この回路構成素子を挟むとともに、上記回路構成素子の入力部と出力部を結ぶ方向に沿って並設され、上記導体層と電気的に接続される第１のバンプ列及び第２のバンプ列とを具備することを特徴とする。
【００１２】
（２）（１）に記載された高周波モジュールであって、上記第１のバンプ列と第２のバンプ列は、ほぼ平行であることを特徴とする。
【００１３】
（３）（１）に記載された高周波モジュールであって、上記第１のバンプ列と第２のバンプ列との間の距離は、上記回路構成素子に入力する高周波信号の波長の１／２より小さく設定されていることを特徴とする。
【００１４】
（４）（１）に記載された高周波モジュールであって、上記第１のバンプ列及び第２のバンプ列を構成する複数のバンプ間の距離は、上記回路構成素子に入力する高周波信号の波長の１／４より小さく設定されていることを特徴とする。
【００１５】
（５）表面に第１の導体層を有する親基板と、この親基板の表面に対向して配置され、第２の導体層を有する子基板と、入力部と出力部を有し、上記子基板の上記親基板と対向する面に上記第１の導体層及び第２の導体層に挟まれるように設けられて高周波信号を処理する回路構成素子と、上記親基板と上記子基板の間に、上記回路構成素子を挟むとともに、上記回路構成素子の入力部と出力部を結ぶ方向に沿って並設され、上記第１の導体層と上記第２の導体層を電気的に接続する複数のバンプとを具備することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態に係る高周波装置の構成を示す断面図、図２は同実施の形態に係る高周波モジュールの構成を示す下面図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の高周波装置は、高周波モジュール１０と、マザーボード５０（親基板）から構成される。
【００１９】
高周波モジュール１０は、モジュール基板１１（子基板）を有する。このモジュール基板１１は、絶縁材で形成されており、内部にモジュール導体層１２（第２の導体層）を備えている。このモジュール導体層１２は、電源層や接地層等のいわゆる低電位層である。
【００２０】
モジュール基板１１の表面には、ベースバンドの信号を処理するための複数（本実施の形態では４つ）の第１の回路素子１３が搭載されている。また、モジュール基板１１の裏面には、上記信号の搬送波として使用される高周波信号を処理するための複数（本実施の形態では１つ）の第２の回路素子１４（回路構成素子）が搭載されている。なお、第２の回路素子１４としては、高周波アンプや高周波フィルタ等が挙げられる。
【００２１】
図２に示すように、第２の回路素子１４は矩形状に形成されており、その長手方向の両端部には、それぞれ高周波信号の入力部１４ａと出力部１４ｂが距離Ｌ１だけ離間して設けられている。
【００２２】
図１に示すように、モジュール基板１１には、実装用の第１のスルーホール１５ａと、シールド用の第２のスルーホール１５ｂが設けられている。
【００２３】
第１のスルーホール１５ａは、モジュール基板１１の所定位置に所定間隔で並設されている。第１のスルーホール１５ａの両端は、それぞれモジュール基板１１の表面と裏面に形成された第１表面電極パッド１６ａと第１裏面電極パッド１６ｂと接続しており、第１裏面電極パッド１６ｂには、はんだ等の導電性材料で形成された第１のボールバンプ５６が設けられている。
【００２４】
第２のスルーホール１５ｂは、モジュール基板１１の第２の回路素子１４の両側に、第２の回路素子１４の入力部１４ａと出力部１４ｂを結ぶ方向に沿って所定の間隔で並設されている。第２のスルーホール１５ｂの両端は、それぞれモジュール基板１１の表面と裏面に形成された第２表面電極パッド１７ａ及び第２裏面電極パッド１７ｂと接続しており、第２裏面電極パッド１７ｂには、それぞれはんだ等の導電性材料で形成された第２のボールバンプ５７が設けられている。
【００２５】
すなわち、図２に示すように、第２の回路素子１４の両側には、第２のボールバンプ５７を入力部１４ａと出力部１４ｂを結ぶ方向に沿って平行に並設してなる第１のバンプ列５９と第２のバンプ列６０が構成される。第２のボールバンプ５７の寸法は、その列方向に対する隙間ｇが、第２の回路素子１４に入力する高周波信号の波長λの４分の１より小さくなるよう設定されている。
【００２６】
上記構成の高周波モジュール１０は、マザーボード５０（親基板）の表面に搭載される。このマザーボード５０は、絶縁材で形成されており、内部に内部導体層５１、表面に第３表面電極パッド５４及び表面導体層５２（第１の導体層）を備えている。なお、内部導体層５１は、電源層や接地層などのいわゆる低電位層である。
【００２７】
第３表面電極パッド５４は、モジュール基板１１の第１裏面電極パッド１６ｂと対応位置して形成されている。この第３表面電極パッド５４と内部導体層５１は、スルーホール５５を介して接続されており、第３表面電極パッド５４と第１の裏面電極パッド１６ｂは、それぞれ第１のボールバンプ５６を介して接続されている。
【００２８】
表面導体層５２は、平面視で第２の回路素子１４と第２裏面電極パッド１７ｂを十分に覆うように形成されている。この表面導体層５２と内部導体層５１は、スルーホール５３を介して接続されており、表面導体層５２と高周波モジュール１０の第２裏面電極パッド１７ｂは、それぞれ上記第２のボールバンプ５７を介して接続されている。
【００２９】
すなわち、第２の回路素子１４の周囲には、表面導体層５２と、第２のボールバンプ５７と、第２のスルーホール１５ｂと、モジュール導体層１２によって、導波管と同じ作用を持つ擬似的導波管５８が形成される。
【００３０】
なお、モジュール導体層１２が、モジュール基板１１裏面に限りなく近い部分に形成されている場合、このモジュール導体層１２によって直接第２裏面電極パッド１７ｂ同士を接続することで、擬似的導波管５８を表面導体層５２と第２のボールバンプ５７とモジュール導体層１２によって構成することも可能である。
【００３１】
ここで、図４を用いて一般的な導波管Ｄの性質について簡単に説明する。
【００３２】
図４は一般的な導波管Ｄの構成を示す斜視図である。
【００３３】
導波管Ｄは、その形状によって決まる遮断波長λＣを有している。この遮断波長λＣは、伝送される電磁波に減衰が発生する境目の波長であり、遮断波長λＣより長い波長の電磁波は、伝送の過程で徐々に減衰・消失し、遮断波長λＣより短い波長の電磁波は、減衰することなく導波管Ｄ内を伝播する。
【００３４】
図４に示す導波管Ｄに対して導出した遮断波長λＣを下記［数１］、減衰時における減衰定数Ｋを下記［数２］に示す。なお、導波管Ｄの幅寸法をａ、高さ寸法をｂ、長さ寸法をＬとしている。
【００３５】
【数１】
2005012124.tif 000003
【００３６】
【数２】
2005012124.tif 000004
【００３７】
［数１］から導かれたＴＥ１０モードの遮断波長λＣ１を下記［数３］に示す。
【００３８】
【数３】
2005012124.tif 000005
【００３９】
［数３］に示すＴＥ１０モードにおける遮断波長λＣ１は、全モードの中で最も長い。そのため、遮断波長λＣ１が対象とする電磁波の波長λよりも短くなるように、すなわち下記［数４］に示す条件を満たすように、導波管Ｄの幅寸法ａの値を設定すれば、電磁波を伝送の過程で確実に減衰させることができる。
【００４０】
【数４】
2005012124.tif 000006
【００４１】
［数４］からわかるように、導波管Ｄの幅寸法ａをλ／２より小さくすれば、電磁波が伝送の過程で減衰することがわかる。
【００４２】
そこで、図３に示すように、本実施の形態では、擬似的導波管５８の幅寸法に対応する第１、第２のバンプ列５９、６０の列間距離ａ１が、第２の回路素子１４に入力する高周波信号の波長λの２分の１より小さくなるように設定している。
【００４３】
このような構成にすることで、第２の回路素子１４の出力側で発生した電磁波は、擬似導波管５８内を伝播する際に減衰することになる。例えば、高周波信号の周波数を５［ＧＨｚ］、擬似的導波管５８の幅ａ１を３［ｍｍ］とした場合、第２の回路素子１４の出力部１４ｂで発生した電磁波を出力部１４ｂから約３［ｍｍ］離れた入力部１４ｂに到達するまでの間に約２７［ｄＢ］減衰することができた。
【００４４】
すなわち、必要となるアイソレーションの量と回路の物理的な大きさとの兼ね合いで、擬似的導波管５８の幅ａ１と第２の回路素子１４の入力部１４ａと出力部１４ｂの間の距離Ｌを決めることで、所望の減衰量を得ることができる。
【００４５】
これによって、第２の回路素子１４の出力側で発生した電磁波を、入力側に到達する前に所望のレベルまで減衰させることができるから、入力信号と出力信号が結合するのを抑制することができる。
【００４６】
なお、第２の回路素子１４の出力側から発生した電磁波のうち、装置の動作に最も大きく影響するのは、第２の回路素子１４近傍を伝播して入力側に帰還する電磁波であるが、本発明ではこの電磁波を擬似導波管５８の減衰作用によって低減するから、入力信号と出力信号が結合するのを効率よく防止することができる。
【００４７】
しかも、本発明では、高周波モジュール１０をマザーボード５０に搭載する際に使用するボールバンプによって、第２の回路素子１４の周囲を覆うための導波管を擬似的に構成するから、装置を大型化することなく、必要なアイソレーションを確保することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、第２のボールバンプ５７の間隔ｇをλ／４以下に設定している。そのため、擬似導波管５８内を伝播する電磁波が第２のボールバンプ５８の間から外部に漏れ出るのを防止できるばかりか、高周波モジュール１０の外部、すなわち電源や発振器等から発生した電磁波が擬似導波管５８の内部に入り込み、ノイズとなって第２の回路素子１４に不具合を引き起こすのを防止することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５０】
例えば、本実施の形態では、第２の回路素子１４として、高周波アンプや高周波フィルタ等を挙げたが、これらに限定されるものではない。高周波信号が伝送され、周囲に電磁波を発生させるものであれば、単なる配線に対しても本発明を適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、装置を大型化することなく、入力信号と出力信号の結合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高周波装置の構成を示す断面図。
【図２】同実施の形態に係る高周波モジュールの構成を示す下面図。
【図３】同実施の形態に係る高周波装置の要部を拡大して示す正面図。
【図４】導波管の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１０…高周波モジュール、１１…モジュール基板（子基板）、１２…モジュール導体層（第２の導体層）、１４…第２の回路素子（回路構成素子）、５０…マザーボード（親基板）、５２…表面導体層（第１の導体層）、５７…第２のボールバンプ（バンプ）、５９…第１のバンプ列、６０…第２のバンプ列、ａ…列間の距離。
【図１】
2005012124.tif 000007
【図２】
2005012124.tif 000008
【図３】
2005012124.tif 000009
【図４】
2005012124.tif 000010