高頻電路封裝件及傳感器模塊的製作方法

2024-03-22 08:14:05

專利名稱：高頻電路封裝件及傳感器模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及用焊球來BGA連接搭載著高頻電路的高頻電路搭載基板和形成了波 導管的母控制基板的高頻電路封裝件及傳感器模塊。
背景技術：
在搭載著在微波段、毫米波段等高頻帶中動作的高頻電路的高頻封裝件中，考慮 到顧及耐氣候性的氣密化的目的、其動作穩定性、EMI (輻射性寄生(spurious))標準等，往 往將高頻電路搭載到被密封環、蓋體等電性屏蔽的空腔內。在專利文獻1中，在外圍部件的內部搭載半導體晶片或電路基板，為了連接該電 路基板和在外圍部件的下側配置的波導管，而在波導管的正上方配置形成帶狀線路型天線 的電介質窗，經由帶狀線路地使該帶狀線路型天線與電路基板連接，從而與在電介質窗之 下配置的波導管結合，利用蓋子氣密密封外圍部件的上部開口。專利文獻1 日本特開平05-343904號公報(圖3)可是，現有技術的這種封裝件結構，因為利用作為蓋體及密封環的外圍部件屏蔽 高頻電路，所以有關成本、批量生產的問題很多，例如使密封環、蓋體等的部件數量增加或 與封裝件的焊料接合、蓋子的焊接等製造工序複雜化。這樣，迫切需要便宜且簡單的結構即 使在微波段、毫米波段等高頻帶中也能夠確保電磁屏蔽、隔離的封裝件結構、模塊結構。另外，近幾年來提高半導體晶片、高頻電路的耐氣候性的開發碩果纍纍，通過在半 導體電路中形成保護膜等，確保著系統要求的可靠性，所以在樹脂基板上直接安裝電路的 模塊等的封裝件的非氣密化獲得了進展。

發明內容
本發明就是根據上述情況研製的，其目的在於得到能夠利用不使用蓋體的便宜而 且簡單的結構確保高頻電路的屏蔽或多個高頻電路之間的隔離的高頻電路封裝件及傳感 器模塊。為了解決上述課題並達到上述目的，本發明的特徵在於，包括第1電介質基板， 其在背面表層設有高頻電路，並且在該背面表層以包圍所述高頻電路的方式形成有與所述 高頻電路的接地導體相同電位的第1接地導體；以及第2電介質基板，以夾住所述高頻電路 的方式搭載有所述第1電介質基板，並且形成有供給驅動所述高頻電路的信號的線路，在 與所述高頻電路對置的部位形成有第2接地導體，在所述第1電介質基板的第1接地導體 上，以包圍所述高頻電路的方式設置多個第1臺肩部，在所述第2電介質基板的表層的與所 述多個第1臺肩部對置的位置設置與所述第2接地導體電連接的多個第2臺肩部，具備連 接第1臺肩部及第2臺肩部之間的多個導電性連接部件，將所述高頻電路收納到被所述多 個導電性連接部件、第1及第2接地導體和所述高頻電路的接地導體包圍的仿真屏蔽空腔 (pseudo shielding cavity)內。依據本發明，因為將在第1電介質基板的背面表層形成的高頻電路收納到被形成在該高頻電路的周圍的導電性連接部件、第1及第2接地導體和高頻電路的接地導體包圍 的仿真屏蔽空腔內，所以能夠通過不使用蓋體的便宜而且簡單的結構屏蔽高頻電路。


圖1是表示本發明的實施方式涉及的傳感器模塊的剖面圖。圖2是表示本發明的實施方式涉及的高頻電路封裝件的剖面圖。圖3是表示在本發明的實施方式涉及的高頻電路封裝件中，在高頻樹脂基板的背 面表層形成的高頻電路、高頻半導體晶片、BGA球等的配置例的平面圖。圖4是表示本發明的實施方式的高頻電路封裝件的波導管-微波傳輸帶變換器部 分的結構的剖面圖。圖5是表示本發明的實施方式的高頻電路封裝件的波導管-微波傳輸帶變換器部 分的結構的斜視圖。圖6是表示在本發明的實施方式涉及的高頻電路封裝件中，在高頻樹脂基板的背 面表層形成的高頻電路、高頻半導體晶片、BGA球等的其它配置例的平面圖。
具體實施例方式以下，根據附圖，詳細說明本發明涉及的高頻電路封裝件及傳感器模塊的實施方 式。此外，本發明並不局限於該實施方式。圖1是表示本發明涉及的傳感器模塊的實施方式的結構的圖形。該傳感器模塊適 用於收發毫米波段的電波的毫米波雷達，在混載了高頻電路的電源、控制電路等的控制天 線基板1上，作為高頻電路封裝件，搭載著發送電路封裝件TX及接收電路封裝件RX。在微 波段、毫米波段等高頻帶中動作的多個高頻電路被搭載到發送電路封裝件TX及接收電路 封裝件RX。發送電路封裝件TX及接收電路封裝件RX安裝的高頻電路具有適度的耐溼性， 被非氣密地收容，不妨礙水分子在封裝件內外的流通。此外，毫米波雷達雖然由FM-CW雷 達、或脈衝雷達、多頻CW雷達等構成，但該雷達方式並沒有限定。另外，還可以將傳感器模 塊用於通信用設備及微波雷達等。控制天線基板1作為和形成排列著天線圖案(天線元件)的樹脂天線基板2、發送 波導管4、接收波導管5 (1 多個)、三重線路6等的樹脂制的母控制基板3的一體型構成。 控制天線基板1將高頻傳輸特性良好的樹脂基板或陶瓷等電介質基板粘合後構成。在控制 天線基板1的上表面，除了發送電路封裝件TX及接收電路封裝件RX以外，還安裝未圖示的 控制電路(IC或微型計算機或電容器等各種電子電路)。三重線路6包括內層線路、屏蔽接 地、屏蔽貫通孔。接收波導管5被設置多個，構成多個通道。但也可以是設置1個的1個通 道的結構。發送電路封裝件TX具備高頻電路搭載基板90，該高頻電路搭載基板90由高頻傳 輸特性良好的樹脂或陶瓷等電介質基板構成，在高頻電路搭載基板90的背面表層(與控制 天線基板1對置一側的表層)，形成有發送用的高頻電路91，並且還安裝發送用的高頻半導 體晶片92等。作為發送系統的高頻電路91 (92)，例如具備產生頻率f0的高頻信號的振蕩 電路、放大該振蕩電路的輸出的放大電路、向倍增/放大電路及三重線路6輸出該放大電路 的輸出的方向性耦合器、將所述放大電路的輸出N倍增(N ^ 2)、放大頻率N · f0的倍增信號後輸出的倍增/放大電路等。發送系統的高頻電路91 (92)的動作，受搭載在控制天線基 板1上的所述控制電路控制，經由微波傳輸帶線路-波導管變換器、在控制天線基板1形成 的發送波導管4及天線，發送發送波。發送波導管4被設置多個，構成多個通道。但也可以 是設置1個的1個通道的結構。在控制天線基板1和發送電路封裝件TX的多層電介質基板7之間，利用BGA球 (焊球)10連接，使用BGA球10進行DC偏置及信號連接。這時，發送電路封裝件TX的發送 系統的高頻電路91 (9 使用的頻率f0的局部發送波信號(LOCAL信號)經過方向性耦合 器，經由BGA球10、控制天線基板1的三重線路6、BGA球30，輸入到接收電路封裝件RX。接收電路封裝件RX具備高頻電路搭載基板20，該高頻電路搭載基板20 (以下稱 作「高頻樹脂基板」)由高頻傳輸特性良好的樹脂或陶瓷等電介質基板構成，在高頻樹脂基 板20的背面表層(與控制天線基板1對置一側的表層)，形成有接收用的高頻電路21，並 且還安裝高頻半導體晶片22等。作為在高頻樹脂基板20的背面表層形成的接收用的高頻 電路21，例如有構成混頻器電路的一部分的輸入/輸出圖案布線、電力分配器、波導管變換 器等RF電路。作為高頻半導體晶片22，有構成混頻器的一部分的二極體的APDP (反向並聯 二極體對)、電力分配器使用的晶片電阻器等。利用Au凸臺100，將高頻半導體晶片22、92 倒裝片安裝在高頻樹脂基板20。高頻樹脂基板20在與母控制基板3對置的背面表層，設有作為導電性連接部件的 BGA球30，這些BGA球30具有下述功能1)高頻半導體晶片22和被搭載在控制天線基板1的控制電路的DC偏置、信號連 接的接口2)連接在控制天線基板1上形成的三重線路6的高頻信號(LOCAL信號)3)形成使個別電路(混頻器、電力分配器等)動作穩定的空腔4)確保多個通道之間的空間隔離5)對整個接收電路進行電磁屏蔽(取代蓋體)6)防止無效電波的洩漏接著，使用圖2 圖5，講述接收電路封裝件RX的詳細內容。此外，關於發送電路 封裝件TX用的高頻樹脂基板90，因為具有和接收電路封裝件RX用的高頻樹脂基板20同 樣的封裝件結構，所以以下省略使用圖2 圖5的詳細說明。圖2是高頻樹脂基板20及母 控制基板3的剖面圖，圖3是表示在高頻樹脂基板20的背面表層形成的接收用的高頻電路 21、高頻半導體晶片22和BGA球30的配置例的平面圖，圖4是表示在高頻樹脂基板20中 形成的波導管-微波傳輸帶變換器部分的結構的剖面圖，圖5是表示在高頻樹脂基板20中 形成的波導管-微波傳輸帶變換器部分的結構的斜視圖。在該實施方式中，將有4個通道 的情況作為例子示出接收通道，但是在圖2中只示出1個通道，在圖3中只示出2個通道。 在圖3中，示出大致一半的2個通道部分的高頻電路21、BGA球30等的配置例。此外，在高 頻樹脂基板20中形成的所有的通道的數量，並不局限於4通道，既可以是2、3通道，還可以 是5通道以上的多通道。在圖2中，母控制基板3的表層、內層形成被高頻接地的接地導體圖案GP (接地平 面)，該接地導體圖案GP與塗黑表示的接地導體通孔GB (接地通孔)連接。接地導體通孔 GB朝著母控制基板3的基板層疊方向形成。如圖4、圖5也示出的那樣，在母控制基板3中利用以既定的間隔(高頻信號的電介質基板內有效波長λ的1/4以下的間隔)配置的接 地導體通孔GB及構成母控制基板3的電介質形成波導管5。作為該波導管5，還可以採用 圖5所示的那種中空的波導管。在母控制基板3中，形成用於向高頻樹脂基板20傳輸發送電路封裝件TX的發送 系統的高頻電路91 (92)使用的LOCAL信號的三重線路6、與該三重線路6連接的信號通孔 40、與該信號通孔40連接的表層的導體焊盤41。進而，為了向被搭載在母控制基板3的控 制電路傳輸來自高頻樹脂基板20的輸出信號(例如混頻器的輸出信號即中間頻率信號(IF 信號)，在母控制基板3形成信號線路42、信號通孔43。另外，雖然將在後文詳述，但是與在 高頻樹脂基板20的背面表層形成的接收用的高頻電路21 (包含高頻半導體晶片2 對置 的母控制基板3上的部位，形成用於使高頻電路21的動作穩定的接地導體圖案GP。在與 該高頻電路21對置的部位形成的接地導體圖案GP，既可以在母控制基板3的表層形成，還 可以在應該確保到高頻電路21的距離的母控制基板3的內層形成，以便獲得隔離。在與該 高頻電路21對置的部位上形成的接地導體圖案GP，和在高頻電路21的周圍配置的屏蔽用 BGA球、在高頻樹脂基板20的內層與高頻電路21對置的部位形成的接地導體圖案GP、在高 頻樹脂基板20的背面表層配置的高頻電路21的周圍(高頻樹脂基板20的背面表層上) 形成的接地導體圖案GP —起，構成電性屏蔽高頻電路21的仿真空腔。在圖2中，在母控制基板3和高頻樹脂基板20之間，配置BGA球30，而且用陰影線 表示與接地導體連接的BGA球30G，用空白表示信號連接使用的BGA球30S (30S1、30S2)。另 外，作為與接地導體連接的BGA球30G，具有用於形成後文講述的BGA波導管51的BGA球， 和用於形成使個別電路的動作穩定的屏蔽或確保隔離的BGA球，用符號30G1表示前者，用 符號30G2表示後者。另外，用符號30G3表示在信號連接使用的BGA球30S的周圍配置、構 成同軸接口的BGA球30G。在圖2、圖3中，高頻樹脂基板20在與母控制基板3形成的波導管5對置的位置， 形成波導管-微波傳輸帶變換器(以下稱作「WG-MIC變換器」)50。在圖4、圖5中，示出 WG-MIC變換器50的詳細內容，它包括BGA波導管51、波導管開口部52、背面短路53及用微 波傳輸帶線路構成的前端開放探頭討。在與母控制基板3形成的波導管5對置的位置形成波導管開口部52，它鏤空在高 頻樹脂基板20的背面表層形成的接地導體圖案GP，使電介質60露出。波導管開口部52形 成為包圍微波傳輸帶線路的前端開放探頭M的周圍。BGA波導管51由以高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下的間隔排列的BGA球 30G1構成，這部分的信號傳輸介質是空氣。具體地說，在高頻樹脂基板20的背面表層中，在 波導管開口部52的周圍形成的接地導體圖案GP，以包圍波導管開口部52的方式按高頻信 號的自由空間傳輸波長的1/4以下的間隔形成導體臺肩部(導體露出的部分)65，在這些臺 肩部65上配置BGA球30G1 (導體臺肩部作為BGA球的接觸區域發揮作用)。此外，在表層 的接地導體圖案GP上，在臺肩部65以外的部分，塗敷絕緣材料(阻焊劑)。背面短路(back short) 53是從波導管開口部52起朝著高頻樹脂基板20的層疊 方向具有λ/4的長度的前端短路的電介質波導管，由用小於基板內有效波長的λ/8的間 隔配置的接地導體通孔GB、電介質及在前端配置的接地導體圖案GP 000)構成。接地導體 圖案GP (200)構成為在高頻樹脂基板20的上部表層或內層，作為電介質波導管的短路板發揮作用。另外，接地導體圖案GP(200)與在波導管開口部52的周圍形成的接地導體圖案GP 及接地導體通孔GB連接。背面短路53的作用是使波導管5和微波傳輸帶在信號頻帶中的 耦合狀態成為良好。前端開放探頭M是向波導管開口部52內突出地在高頻樹脂基板20 的背面表層形成的前端開放的微波傳輸帶線路，配置在電介質波導管內的駐波分布成為最 大的位置，利用背面短路53有效地進行波導管-微波傳輸帶變換。這樣，依據該第1實施 方式，由於可以使用波導管向外部輸入/輸出來自高頻電路的信號，所以能夠成為小型的 在60GHz帶以上的毫米波段中損失低的高頻信號輸入/輸出接口。接著，講述在高頻樹脂基板20的背面表層形成的接收用的高頻電路21及高頻半 導體晶片22等。經由母控制基板3的三重線路6、信號通孔40輸入的LOCAL信號，經由BGA 球30S1 (圖3的右下方)，傳輸給高頻樹脂基板20。在傳輸LOCAL信號的BGA球30S1的周 圍，設有多個(這時為4個)與在高頻樹脂基板20的背面表層形成的接地導體圖案GP連接 的BGA球30G3，這樣地構成同軸電路接口。正確地說，在傳輸LOCAL信號的BGA球30S1的 周圍，形成4個使接地導體圖案GP露出的臺肩部65，BGA球30G3連接在這4個臺肩部上。 BGA球30G3被以高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下的間隔排列。在高頻樹脂基板20的背面表層形成的導體臺肩部66、微波傳輸帶線路70，與傳輸 LOCAL信號的BGA球30S1連接。電力分配器75與微波傳輸帶線路70連接，混頻器80與電 力分配器75連接。這時，由於接收通道為4個通道，所以電力分配器75將輸入微波傳輸帶 線路70的LOCAL信號分配成4份。電力分配器75例如包括分支電路、阻抗變換器、λ g/2 相位線路、作為高頻半導體晶片22的晶片電阻器76等。這時，因為接收通道為4個通道，所以形成4個混頻器80。混頻器80包括作為高 頻半導體晶片22的APDP(反向並聯二極體對)81、在高頻樹脂基板20的背面表層形成的信 號線路、分波電路等，將經由電力分配器75輸入的LOCAL信號和經由前端開放探頭M輸入 的RF信號混頻後，生成表示兩者的頻率和或頻率差的成分的拍頻信號(IF信號)。各混頻器80輸出的IF信號，經由在高頻樹脂基板20的背面表層或內層形成的反 相位吸收電路、反射電路等IF信號輸出電路(未圖示)，輸入IF信號用的導體臺肩部66。 IF信號輸出電路，在圖2中作為位於高頻樹脂基板20的背面表層的部件示出，在圖3中作 為在內層形成的部件沒有繪出。BGA球30S2分別與各IF信號用的臺肩部66連接，經由這 些BGA球30S2向母控制基板3傳輸IF信號。雖然示出在傳輸IF信號的BGA球30S2的周 圍，也設置多個(這時為6個)與接地導體圖案GP連接的BGA球30G3，該部分也構成同軸電 路接口的例子，但也可以不構成同軸電路接口，例如如果IF頻率較低，就可以只用一個BGA 球30G3，作為平行的兩條線交換信號。雖然示出BGA球30G3被以高頻信號的自由空間傳輸 波長的1/4以下的間隔排列的例子，但是同樣可以按照IF頻帶，考慮幹擾、輻射性後，擴大 其間隔。在母控制基板3中，經由表層的信號線路42、信號通孔43、內層的信號線路42，向 在母控制基板3上搭載的控制電路傳輸IF信號。如前所述，在與高頻樹脂基板20的背面表層形成的混頻器80、電力分配器75、IF 信號輸出電路等高頻電路21 (包含高頻半導體晶片2 對置的母控制基板3上的部位，形 成用於使高頻電路21的動作穩定的接地導體圖案GP。同樣，在高頻樹脂基板20的內層(從 背面表層數起的第1層)也在與混頻器80、電力分配器75、IF信號輸出電路等高頻電路21 對置的部位，形成接地導體圖案GP。在該高頻樹脂基板20的內層(從背面表層數起的第1層)形成的接地導體圖案GP，是高頻電路21的接地導體，在作為屏蔽高頻電路21的屏蔽 導體發揮作用的同時，還作為在高頻樹脂基板20的背面表層形成的高頻電路21的表層線 路(微波傳輸帶線路)的RTN(回線)導體發揮作用。在高頻樹脂基板20的內層(從背面 表層數起的第1層)形成的接地導體圖案GP和在高頻電路21的周圍形成的接地導體圖案 GP,被接地導體通孔GB連接，它們成為相同電位。接著，使用圖3講述BGA球的配置。在圖3中，在高頻樹脂基板20的背面表層形成 的接地導體圖案GP上，排列使接地導體圖案露出的、即作為鏤空絕緣材料的接地導體用的 臺肩部65，這些臺肩部65的配置間隔基本上是高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下。 另外，在與在高頻樹脂基板20的背面表層形成的接地導體用的臺肩部65的配置位置對置 的母控制基板3的表層位置，形成同樣的接地導體用的臺肩部。BGA球30G，連接分別在高 頻樹脂基板20及母控制基板3形成的接地導體用的臺肩部。同樣，以能夠夾住用於DC偏 置、控制信號、LOCAL信號等的信號連接的BGA球30S的方式在高頻樹脂基板20及母控制 基板3的各表層位置，形成相同作用的臺肩部。此外，在圖3中沒有繪出用於連接DC偏置、 控制信號的BGA球。在圖3中，在配置混頻器80的電介質60露出的部分55的周圍，也形成接地導體 圖案GP。在該混頻器80的周圍的接地導體圖案GP上，以包圍混頻器80的方式按高頻信號 的自由空間傳輸波長的1/4以下的間隔排列屏蔽用或隔離用的BGA球30G2連接的臺肩部 65，BGA球30G2與這些臺肩部65連接。使被這些屏蔽用或確保隔離用的BGA球30G2包圍 的區域的縱橫尺寸L2、L3，小於高頻信號的自由空間傳輸波長的1/2，或者避免成為1/2的 長度。這是因為這些縱橫尺寸L2、L3如果與高頻電路的動作頻率對應的波長的大約1/2 (截 止尺寸)一致，就會在空腔內產生諧振，引起高頻電路的誤動作(無效振動、頻率變動)的 緣故。另外，同樣使尺寸Ll小於高頻信號的自由空間傳輸波長的地排列BGA球30G2。 這是因為空間上信號在收納上述各電路的空腔之間傳輸，在反饋/耦合的作用下，引起高 頻電路的誤動作(無效振動、頻率變動)的緣故。在此，如前所述，在與混頻器80等高頻電路的搭載部位對置的母控制基板3上的 部位(表層或內層)，形成接地導體圖案GP，由該接地導體圖案和在混頻器80的周圍布設 的屏蔽用或確保隔離用的BGA球30G2、在高頻樹脂基板20的內層(從背面表層數起的第1 層)的高頻電路的搭載部位對置的部位形成的接地導體圖案GP、在高頻樹脂基板20的背面 表層(或內層)而且在高頻電路的搭載部位的周圍形成的接地導體圖案GP，構成作為屏蔽 空間的仿真屏蔽空腔。這樣，利用由BGA球30G2及與高頻電路對置的接地導體圖案GP構 成的仿真屏蔽空腔個別地進而按照各通道地劃分高頻電路，從而能夠利用不使用蓋體的簡 單而且便宜的結構，確保高頻電路的屏蔽或通道之間的隔離。在圖3中，在電力分配器75的周圍也形成接地導體圖案GP，在電力分配器75的周 圍形成的接地導體圖案GP上，也包圍電力分配器75地以高頻信號的自由空間傳輸波長的 1/4以下的間隔排列臺肩部65及BGA球30G2，此外在與電力分配器75的搭載部位對置的 母控制基板3上的部位也形成接地導體圖案GP，進而在與電力分配器75的搭載部位對置的 高頻樹脂基板20的內層(從背面表層數起的第1層)也形成接地導體圖案GP，利用它們構 成作為同樣的屏蔽空間的仿真屏蔽空腔。進而在圖3中，為了確保接收通道之間的隔離，而在各接收通道的高頻電路之間即在混頻器80之間也配置BGA球30G2。另外，為了電磁屏蔽整個電路，還在整個電路的周 圍也布設BGA球30G2。此外，發送電路封裝件TX除了圖1所示的結構之外，例如還可以如日本特開 2002-185203號公報或2004-2M068號公報等所述的那樣，包括用陶瓷構成的多層電介質 基板、在多層電介質基板上搭載的發送系統的高頻電路、屏蔽高頻電路的蓋體。這時，發送 系統的高頻電路的動作被搭載在控制天線基板1上的所述控制電路控制，經由微波傳輸帶 線路-波導管變換器和在控制天線基板1中形成的發送波導管4及天線，發送發送波。另外，在發送電路封裝件TX或接收電路封裝件RX中，如果大小為與母基板的接合 部的母材不會產生龜裂或剝落的程度，那麼作為高頻樹脂基板20的材料，就可以取代多層 的樹脂基板，使用多層陶瓷基板。另外，如果放寬製造和成本上的限制，BGA球10就可以取代焊球使用金凸臺，通過 壓接而接合。另外，如果放寬製造、成本和可靠性上的限制，還可以取代BGA球10，而使用導 電性塊或導電性填料來連接。圖6示出在波導管開口部52和配置了混頻器80的電介質60露出的部分55的周 圍配置的BGA球的其它的配置例。在圖6中，使波導管開口部52和露出部分55之間的間隔 大於圖3所示的間隔，在波導管開口部52和露出部分55之間配置2列以上的BGA球(在 圖6中為2列)。各BGA球和圖3時同樣，以高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下的間 隔排列。這樣，在波導管開口部52和露出部分55之間配置2列以上的BGA球後，能夠提高 WG-MIC變換器50和混頻器80之間的屏蔽，使各電路的動作穩定。綜上所述，依據本實施方式，因為將在高頻樹脂基板20的背面表層形成的高頻電 路收納在被形成在該高頻電路的周圍的接地的BGA球及在與高頻電路對置的部位設置的 接地導體、在高頻電路的周圍形成的接地導體包圍的仿真屏蔽空腔內，所以能夠利用不使 用蓋體的便宜而且簡單的結構電磁屏蔽高頻電路。這時，高頻電路被在第1電介質基板即 高頻樹脂基板20和第2電介質基板即母控制基板3之間非氣密地收容。另外，因為利用被 各通道劃分的仿真屏蔽空腔屏蔽在高頻樹脂基板20的背面表層形成的多個通道的每一個 高頻電路，所以能夠利用不使用密封環等劃分單元的便宜而且簡單的結構，確保各通道間 的隔離。另外，依據本實施方式，能夠通過BGA連接結構，提供具有波導管接口(BGA波導管 51)、同軸接口(BGA球30S1、30S2)及屏蔽/隔離結構(仿真屏蔽空腔)的高頻收納盒，這 樣就能夠提供批量性優異的便宜的傳感器模塊。產業上的利用可能性總而言之，本發明涉及的高頻電路封裝件及傳感器模塊，在基板之間安裝高頻電 路時有用。附圖標記說明1控制天線基板；2樹脂天線基板；3母控制基板；4發送波導管；5接收波導管；6 三重線路；10 BGA球；20高頻電路搭載基板(高頻樹脂基板)；21高頻電路；22高頻半導體 晶片；30BGA 球；30G、30G1、30G2、30G3 BGA 球(接地連接)；30S、30S1、30S2 BGA 球(信號 用)；40、43信號通孔；41導體焊盤；42信號線路；50波導管-微波傳輸帶變換器；51 BGA 波導管；52波導管開口 ；53背面短路力4前端開放探頭；55電介質露出的部分；60電介質；65導體臺肩部(接地連接)；66導體臺肩部(信號連接)；70微波傳輸帶線路；75電力分 配器；76晶片電阻器；80混頻器；81 APDP ；90高頻電路搭載基板；91發送系統的高頻電路； 92發送用的高頻半導體晶片；100 Au凸臺；GB接地導體通孔；GP接地導體圖案；RX接收電 路封裝件；TX發送電路封裝件。
權利要求
1.一種高頻電路封裝件，其特徵在於，包括第1電介質基板，其在背面表層設有高頻電路，並且在該背面表層以包圍所述高頻電 路的方式形成有與所述高頻電路的接地導體相同電位的第1接地導體；以及第2電介質基板，以夾住所述高頻電路的方式搭載有所述第1電介質基板，並且形成 有供給驅動所述高頻電路的信號的線路，在與所述高頻電路對置的部位形成有第2接地導 體，在所述第1電介質基板的第1接地導體上，以包圍所述高頻電路的方式設置多個第1 臺肩部，在所述第2電介質基板的表層的與所述多個第1臺肩部對置的位置設置與所述第 2接地導體電連接的多個第2臺肩部，具備連接第1臺肩部及第2臺肩部之間的多個導電性連接部件， 將所述高頻電路收納到被所述多個導電性連接部件、第1及第2接地導體和所述高頻 電路的接地導體包圍的仿真屏蔽空腔內。
2.如權利要求1所述的高頻電路封裝件，其特徵在於所述導電性連接部件是焊球。
3.一種高頻電路封裝件，其中包括第1電介質基板，其在背面表層形成並布設高頻電路，並且在該背面表層以包圍所述 高頻電路的方式形成有與所述高頻電路的接地導體相同電位的第1接地導體；第2電介質基板，以夾住所述高頻電路的方式搭載有所述第1電介質基板，並且在與所 述高頻電路對置的部位形成第2接地導體；以及焊球，該焊球連接多個導體臺肩部，這些導體臺肩部在所述第1及第2接地導體互相對 置的位置，而且以包圍所述高頻電路的方式按小於高頻電路的1/4動作信號波長的間隔形 成，利用所述焊球來相對連接所述第1及第2電介質基板，從而形成由所述多個焊球、所 述高頻電路的接地導體、第1及第2接地導體、所述高頻電路的接地導體構成的仿真屏蔽空 腔，在該仿真屏蔽空腔內收納所述高頻電路，其特徵在於， 所述第1電介質基板，具備微波傳輸帶線路，其與所述高頻電路連接，並且形成在背面表層； 波導管開口，以包圍所述微波傳輸帶線路的前端開放部周圍的方式鏤空所述第1接地 導體的一部分而形成；以及前端短路電介質波導管，其與所述波導管開口電連接，從所述波導管開口起朝著基板 層疊方向具有高頻信號的基板內有效傳輸波長的大約1/4的長度，所述第2電介質基板，具備在與所述波導管開口部對置的位置朝著基板層疊方向形成 的波導管，利用焊球，將在所述第1及第2接地導體上各自互相對置的位置，以包圍所述波導管開 口及所述波導管的方式按高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下的間隔排列的多個波 導管用導體臺肩部相互連接，從而從所述第2電介質基板的波導管取出所述高頻電路的輸 入/輸出信號。
4.一種高頻電路封裝件，其中包括第1電介質基板，其在背面表層形成並布設高頻電路，並且在該背面表層以包圍所述 高頻電路的方式形成有與所述高頻電路的接地導體相同電位的第1接地導體；第2電介質基板，該第2電介質基板以夾住所述高頻電路的方式搭載所述第1電介質 基板，並且在與所述高頻電路對置的部位形成第2接地導體；以及焊球，該焊球連接多個導體臺肩部，這些導體臺肩部在所述第1及第2接地導體互相對 置的位置，而且以包圍所述高頻電路的方式按小於高頻電路的1/4動作信號波長的間隔形 成，利用所述焊球來相對連接所述第1及第2電介質基板，從而形成由所述多個焊球、所 述高頻電路的接地導體、第1及第2接地導體、所述高頻電路的接地導體構成的仿真屏蔽空 腔，在該仿真屏蔽空腔內收納所述高頻電路，其特徵在於， 所述第1電介質基板，在背面表層具備與所述高頻電路連接並且傳輸用於驅動高頻電路的DC偏置、控制信號的第1布線圖 案，和與所述布線圖案連接的第1信號用臺肩部， 所述第2電介質基板，搭載用於驅動所述高頻電路的DC電源及控制電路， 在所述第1電介質基板搭載面，具備 傳輸來自所述DC電源及控制電路的信號的第2布線圖案，和 與所述第2布線圖案連接並且配置在與所述第1信號臺肩部對置的位置的多個第2信 號用臺肩部，利用焊球將對置的所述第1及第2信號用臺肩部相互連接，從而利用所述第2電介質 基板上的DC電源及控制電路，驅動所述第1電介質基板上的高頻電路。
5. 一種收納高頻電路的高頻電路封裝件，其特徵在於， 包括高頻電路搭載基板、母控制基板及焊球組， 該高頻電路搭載基板具有微波傳輸帶線路，其形成在背面表層並且與形成在背面表層的所述高頻電路連接； 波導管開口，以包圍所述微波傳輸帶線路的前端開放部周圍的方式形成，並且作為鏤 空背面表層的第1接地導體而成；前端短路電介質波導管，從所述波導管開口起朝著基板層疊方向具有高頻信號的基板 內有效傳輸波長的大約1/4的長度；第1焊球搭載用導體臺肩部組，在所述第1接地導體上，以包圍所述波導管開口的方式 按高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下的間隔排列； 第2接地導體，配置在所述高頻電路的周圍；第3接地導體，作為所述高頻電路及所述微波傳輸帶線路的回線導體發揮作用，而且 形成在基板內層；第2焊球搭載用導體臺肩部組，在所述第2接地導體上，以包圍所述高頻電路的方式按 高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下的間隔排列；以及第3焊球搭載用導體臺肩部組，用於傳輸驅動所述高頻電路的DC偏置、控制信號， 該母控制基板以夾住所述高頻電路的方式搭載有所述高頻電路搭載基板，並具有 第4接地導體，其形成在所述高頻電路搭載基板的與高頻電路對置的部位； 多個第4導體臺肩部組，其與該第3接地導體電連接，並且形成在所述第1、第2及第3焊球搭載用導體臺肩部組的對置位置；波導管，其在與所述高頻電路搭載基板的波導管開口部對置的位置，朝著基板層疊方 向形成；以及用於傳輸驅動所述高頻電路的DC偏置、控制信號的線路，該焊球組連接所述第1 第3焊球搭載用導體臺肩部組和所述多個第4導體臺肩部組，將所述高頻電路收納到由第2焊球搭載用導體臺肩部組連接的焊球及所述第2 第4 接地導體形成的仿真屏蔽空腔內。
6.如權利要求3或4所述的高頻電路封裝件，其特徵在於在所述第2電介質基板上 形成的第2接地導體，以包圍所述高頻電路的方式按小於高頻電路的1/4動作信號的間隔 形成的多個導體臺肩部電連接，而且在所述第2電介質基板的表層或內層形成。
7.如權利要求1 4中任一項所述的高頻電路封裝件，其特徵在於在所述第1及第 2接地導體的互相對置的位置而且以包圍所述高頻電路的方式按既定的(小於高頻電路的 1/4動作信號波長的)間隔形成多個導體臺肩部，被連接該多個導體臺肩部的焊球包圍的 區域的縱橫尺寸，小於高頻信號的1/2自由空間傳輸波長，或者避免成為1/2自由空間傳輸 波長的長度。
8.如權利要求1 4中任一項所述的高頻電路封裝件，其特徵在於在所述第1電介質基板的背面表層形成並布設有多個所述高頻電路，以所述既定的(小於高頻電路的1/4動作信號波長的)間隔形成的多個導體臺肩部及 多個焊球，被布設為分別個別地包圍多個高頻電路，各自收納到個別地劃分的仿真屏蔽空腔。
9.如權利要求3所述的高頻電路封裝件，其特徵在於在所述第1電介質基板的背面表層，形成並布設有多個所述高頻電路，所述第1電介質基板，具備分別與所述多個高頻電路連接的多個所述微波傳輸帶線 路、多個所述波導管開口、和多個所述前端短路波導管，所述第2電介質基板，具備在與所述多個波導管開口部對置的位置朝著基板層疊方向 形成的多個所述波導管，分別利用焊球，將在與所述第1及第2接地導體分別互相對置的位置，以包圍所述多個 波導管開口及所述多個波導管的方式按各自高頻信號的自由空間傳輸波長的1/4以下的 間隔排列的多個波導管用導體臺肩部相互連接，從而從所述第2電介質基板的多個波導管 的各個波導管取出所述多個高頻電路的各個高頻電路的輸入/輸出信號。
10.如權利要求1 9中任一項所述的高頻電路封裝件，其特徵在於所述高頻電路， 在所述第1電介質基板和所述第2電介質基板之間被以非氣密性地收容。
11.一種傳感器模塊，其特徵在於，具備權利要求1 10中任一項所述的高頻電路封 裝件；和在所述第2電介質基板的與所述第1電介質基板的搭載面相反側配置並且與所述 波導管連接的天線。
全文摘要
利用不使用蓋體的便宜而且簡單的結構，確保高頻電路的屏蔽。具備高頻電路搭載基板，其在背面表層形成有高頻電路，並且在該背面表層以包圍高頻電路的方式形成有與高頻電路的接地導體相同電位的第1接地導體；以及母控制基板，以夾住高頻電路的方式搭載有高頻電路搭載基板，並且在與高頻電路對置的部位形成有第2接地導體，在高頻電路搭載基板的第1接地導體上，以包圍高頻電路的方式按既定的間隔設置多個第1臺肩部，在母控制基板的表層的與第1臺肩部對置的位置設置與第2接地導體電連接的多個第2臺肩部，具備連接第1臺肩部及第2臺肩部之間的多個焊球，將高頻電路收納到被多個焊球、高頻電路的接地導體和第1及第2接地導體包圍的仿真屏蔽空腔內。
文檔編號H01P5/107GK102144289SQ200980135948
公開日2011年8月3日 申請日期2009年9月2日 優先權日2008年9月5日
發明者鈴木拓也 申請人:三菱電機株式會社