JP2007027684A - Electronic parts module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として移動体通信機器に使用される電子部品モジュールに関するものである。 The present invention relates to an electronic component module mainly used for mobile communication equipment.
近年、配線基板上に半導体素子及び受動素子を含む複数の電子部品素子を搭載してなる電子部品モジュールが急速に普及してきている。 In recent years, electronic component modules in which a plurality of electronic component elements including semiconductor elements and passive elements are mounted on a wiring board have been rapidly spread.
かかる電子部品モジュールとして、複数の電子部品素子を備え、これら複数の電子部品素子を配線基板の上面に並べて載置するとともに、電子部品素子を金属製のシールドケースで覆うようにした構造のものが知られている。 Such an electronic component module includes a plurality of electronic component elements, a structure in which the plurality of electronic component elements are arranged and placed on the upper surface of the wiring board, and the electronic component elements are covered with a metal shield case. Are known.
電子部品モジュールには、その使用時にジュール熱などを発生する発熱性を有した半導体素子(例えば、パワーアンプを内蔵した半導体素子)が使用されている。 For the electronic component module, a semiconductor element having exothermic property that generates Joule heat or the like when used (for example, a semiconductor element incorporating a power amplifier) is used.
かかる発熱性を有する半導体素子から発せられる熱が外部へ放散されずに半導体素子自体に蓄積されてしまうと、半導体素子が過度に高温となって半導体素子の電気的特性が大きく変動し、その結果、電子部品モジュールの動作が不安定になってしまう。また、半導体素子から発生する熱が、周囲の電子部品素子に影響を及ぼすことによりその特性を変動させることがあり、これも、電子部品モジュールの動作不安定を引き起こす要因となる。 If the heat generated from the heat-generating semiconductor element is accumulated in the semiconductor element itself without being dissipated to the outside, the semiconductor element becomes excessively hot and the electrical characteristics of the semiconductor element greatly fluctuate. The operation of the electronic component module becomes unstable. In addition, the heat generated from the semiconductor element may affect the surrounding electronic component elements, thereby changing the characteristics thereof. This also causes unstable operation of the electronic component module.
そこで、半導体素子より発生した熱を電子部品モジュールの外部へ放出する手段として、半導体素子が実装される配線基板の内部で半導体素子の直下領域に、配線基板を厚み方向に貫く複数のサーマルビア導体を設けるとともに該サーマルビア導体を発熱性を有する半導体素子に接続させる方法が知られている。これによって、半導体素子で発生した熱を、サーマルビア導体を介して電子部品モジュールの外部へ放出させることが従来から行われている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、上記のような構造を有する従来の電子部品モジュールは、複数の電子部品素子を同一平面上に並べて載置させているため、配線基板が大型化し、これによって電子部品モジュールの全体構造が大型化してしまうという欠点があった。 However, since the conventional electronic component module having the above-described structure has a plurality of electronic component elements arranged and placed on the same plane, the size of the wiring board is increased, thereby increasing the overall structure of the electronic component module. There was a drawback of becoming.
本発明は上記欠点に鑑み案出されたものであり、その主たる目的は、小型で且つ放熱性に優れた電子部品モジュールを提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above drawbacks, and a main object thereof is to provide an electronic component module that is small in size and excellent in heat dissipation.
本発明の電子部品モジュールは、キャビティを設けた配線基板と、前記配線基板に搭載される第1の半導体素子及び発熱性を有する第2の半導体素子と、を具備する電子部品モジュールにおいて、前記第1の半導体素子を前記キャビティ内に収容するとともに、前記第2の半導体素子を放熱性基板に実装し、前記放熱性基板を前記キャビティの直上領域に位置するようにして前記配線基板に実装したことを特徴とするものである。 The electronic component module according to the present invention is an electronic component module comprising: a wiring board provided with a cavity; and a first semiconductor element mounted on the wiring board and a second semiconductor element having heat generation. 1 semiconductor element is accommodated in the cavity, the second semiconductor element is mounted on a heat radiating board, and the heat radiating board is mounted on the wiring board so as to be located in a region immediately above the cavity. It is characterized by.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板を、前記配線基板の上面で且つ前記キャビティ開口部より外方に設けた接続パッドに導電性接合材を介して実装するとともに、前記接続パッドと前記配線基板の下面に設けた外部端子とを、前記配線基板の厚み方向を貫く複数個の第1のサーマルビア導体により接続したことを特徴とするものである。 In the electronic component module of the present invention, the heat dissipating board is mounted on a connection pad provided on the upper surface of the wiring board and outside the cavity opening via a conductive bonding material. The external terminal provided on the lower surface of the wiring board is connected by a plurality of first thermal via conductors that penetrate the thickness direction of the wiring board.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板と前記第2の半導体素子の実装面との間に伝熱用接合材を介在させたことを特徴とするものである。 In the electronic component module of the present invention, a heat transfer bonding material is interposed between the heat dissipating substrate and the mounting surface of the second semiconductor element.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板の前記第2の半導体素子が実装されている主面と反対側の主面に金属製のヒートシンク層を設けたことを特徴とするものである。 The electronic component module of the present invention is characterized in that a metal heat sink layer is provided on the main surface opposite to the main surface on which the second semiconductor element is mounted on the heat dissipation substrate. .
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板と前記第2の半導体素子の実装面との間に伝熱用接合材を介在させるとともに、前記放熱性基板の前記第2の半導体素子が実装されている主面と反対側の主面に金属製のヒートシンク層を設け、前記伝熱用接合材と前記ヒートシンク層とを前記放熱性基板を貫く複数個の第2のサーマルビア導体により接続したことを特徴とするものである。 In the electronic component module of the present invention, a heat transfer bonding material is interposed between the heat dissipating substrate and the mounting surface of the second semiconductor element, and the second semiconductor element of the heat dissipating substrate is mounted. A heat sink layer made of metal is provided on the main surface opposite to the main surface, and the heat transfer bonding material and the heat sink layer are connected by a plurality of second thermal via conductors that penetrate the heat dissipation substrate. It is characterized by this.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板の内部に、前記第2のサーマルビア導体に接続されるとともに前記放熱性基板の側面まで延在される放熱用導体パターンを設けたことを特徴とするものである。 The electronic component module according to the present invention is characterized in that a heat dissipating conductor pattern connected to the second thermal via conductor and extending to a side surface of the heat dissipating substrate is provided inside the heat dissipating substrate. It is what.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板の前記配線基板への実装面には前記接続パッドに前記導電性接合材を介して接続される実装パッドが設けられており、該実装パッドと前記放熱用導体パターンとを導体を介して接続することにより、前記第1のサーマルビア導体と前記第2のサーマルビア導体とを熱的に接続したことを特徴とするものである。 In the electronic component module of the present invention, a mounting pad connected to the connection pad via the conductive bonding material is provided on the mounting surface of the heat dissipation board to the wiring board. The first thermal via conductor and the second thermal via conductor are thermally connected by connecting the heat radiating conductor pattern via a conductor.
また本発明の電子部品モジュールは、前記第2の半導体素子が、前記放熱性基板の前記配線基板への実装面とは反対側の面に実装されていることを特徴とするものである。 The electronic component module of the present invention is characterized in that the second semiconductor element is mounted on a surface opposite to the mounting surface of the heat dissipating substrate on the wiring substrate.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板及び第2の半導体素子を被覆する樹脂材が設けられていることを特徴とするものである。 The electronic component module of the present invention is characterized in that a resin material for covering the heat-radiating substrate and the second semiconductor element is provided.
また本発明の電子部品モジュールは、前記樹脂材の外表面を被覆するシールド層が設けられていることを特徴とするものである。 The electronic component module of the present invention is characterized in that a shield layer for covering the outer surface of the resin material is provided.
本発明の電子部品モジュールによれば、第1の半導体素子を配線基板に設けたキャビティ内に収容するとともに、第2の半導体素子を放熱性基板に実装し、該放熱性基板を前記キャビティの直上領域に位置するようにして配線基板に実装するようにしたことから、第2の半導体素子から発せられる熱が放熱性基板に伝導し、第2の半導体素子に熱が蓄積されるのを有効に防止することができる。これによって、第2の半導体素子が過度に高温になることがなくなり、熱の影響による第2の半導体素子の電気的特性の変動を抑制することが可能となる。しかも、第1の半導体素子と第2の半導体素子とは積層方向に重なるようにして配置されることから、電子部品モジュールの全体構造を小型化することができる。 According to the electronic component module of the present invention, the first semiconductor element is accommodated in the cavity provided on the wiring board, the second semiconductor element is mounted on the heat dissipation board, and the heat dissipation board is directly above the cavity. Since it is mounted on the wiring board so as to be located in the region, it is effective that the heat generated from the second semiconductor element is conducted to the heat dissipating board and the heat is accumulated in the second semiconductor element. Can be prevented. As a result, the second semiconductor element does not become excessively high in temperature, and fluctuations in the electrical characteristics of the second semiconductor element due to the influence of heat can be suppressed. Moreover, since the first semiconductor element and the second semiconductor element are arranged so as to overlap in the stacking direction, the overall structure of the electronic component module can be reduced in size.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板を、前記配線基板の上面で且つ前記キャビティ開口部より外方に設けた接続パッドに導電性接合材を介して実装するとともに、前記接続パッドと前記配線基板の下面に設けた外部端子とを、前記配線基板の厚み方向を貫く複数個の第1のサーマルビア導体により接続している。これにより、前記放熱性基板に伝導した熱を、第1のサーマルビア導体、外部端子等を介して外部へ効率良く伝導することができ、放熱作用をより高めることが可能となる。 In the electronic component module of the present invention, the heat dissipating board is mounted on a connection pad provided on the upper surface of the wiring board and outside the cavity opening via a conductive bonding material. External terminals provided on the lower surface of the wiring board are connected by a plurality of first thermal via conductors that penetrate the thickness direction of the wiring board. Thereby, the heat conducted to the heat radiating substrate can be efficiently conducted to the outside through the first thermal via conductor, the external terminal, etc., and the heat radiation action can be further enhanced.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板と前記第2の半導体素子の実装面との間に伝熱用接合材を介在させている。これによって、第2の半導体素子から発せられる熱を効率よく放熱性基板側へ伝導させることができる。また、伝熱用接合材により第2の半導体素子の放熱性基板への接合強度を高めることができるという利点もある。 In the electronic component module of the present invention, a heat transfer bonding material is interposed between the heat dissipating substrate and the mounting surface of the second semiconductor element. Thereby, the heat generated from the second semiconductor element can be efficiently conducted to the heat radiating substrate side. In addition, there is an advantage that the bonding strength of the second semiconductor element to the heat dissipation substrate can be increased by the heat transfer bonding material.
また本発明の電子部品モジュールには、前記放熱性基板の前記第2の半導体素子が実装されている主面と反対側の主面に金属製のヒートシンク層を設けている。これにより、第2の半導体素子より放熱性基板に伝導した熱を効率よく外部へ放出するこができ、放熱作用をより高めることが可能となる。 In the electronic component module of the present invention, a metal heat sink layer is provided on the main surface opposite to the main surface on which the second semiconductor element of the heat dissipating substrate is mounted. Thereby, the heat conducted to the heat dissipation substrate from the second semiconductor element can be efficiently released to the outside, and the heat dissipation action can be further enhanced.
また本発明の電子部品モジュールでは、前記放熱性基板と前記第2の半導体素子の実装面との間に伝熱用接合材を介在させるとともに、前記放熱性基板の前記第2の半導体素子が実装されている主面と反対側の主面に金属製のヒートシンク層を設け、前記伝熱用接合材と前記ヒートシンク層とを前記放熱性基板を貫く複数個の第2のサーマルビア導体により接続するようにしてもよい。これにより、第2の半導体素子から発せられる熱を、伝熱用接合材、第2のサーマルビア導体、及びヒートシンク層を介して外部へ効率よく放出することができ、放熱作用をよりいっそう高めることが可能となる。 In the electronic component module of the present invention, a heat transfer bonding material is interposed between the heat dissipation substrate and the mounting surface of the second semiconductor element, and the second semiconductor element of the heat dissipation substrate is mounted. A heat sink layer made of metal is provided on the main surface opposite to the main surface, and the heat transfer bonding material and the heat sink layer are connected by a plurality of second thermal via conductors that penetrate the heat dissipation substrate. You may do it. Thereby, the heat generated from the second semiconductor element can be efficiently released to the outside through the heat transfer bonding material, the second thermal via conductor, and the heat sink layer, and the heat dissipation action is further enhanced. Is possible.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板の内部に、前記第2のサーマルビア導体に接続されるとともに前記放熱性基板の側面まで延在される放熱用導体パターンを設けている。これにより、放熱性基板に伝導した熱が放熱用導体パターンを介して外部へ効率よく放出され、放熱作用をよりいっそう高めることが可能となる。 In the electronic component module of the present invention, a heat radiating conductor pattern connected to the second thermal via conductor and extending to the side surface of the heat radiating substrate is provided inside the heat radiating substrate. Thereby, the heat conducted to the heat-radiating substrate is efficiently released to the outside through the heat-dissipating conductor pattern, and the heat-dissipating action can be further enhanced.
また本発明の電子部品モジュールは、前記放熱性基板の前記配線基板への実装面には前記接続パッドに前記導電性接合材を介して接続される実装パッドが設けられており、該実装パッドと前記放熱用導体パターンとを導体を介して接続している。これにより、前記第1のサーマルビア導体と前記第2のサーマルビア導体とが熱的に接続され、第2の半導体素子から発せられる熱をきわめて効率よく外部へ放熱することができるようになる。 In the electronic component module of the present invention, a mounting pad connected to the connection pad via the conductive bonding material is provided on the mounting surface of the heat dissipation board to the wiring board. The heat dissipating conductor pattern is connected via a conductor. As a result, the first thermal via conductor and the second thermal via conductor are thermally connected, and the heat generated from the second semiconductor element can be radiated to the outside very efficiently.
以下、本発明の電子部品モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態においては第1の半導体素子としてベースバンドIC(BBIC)、第2の半導体素子としてRFICを用いた無線通信機器に使用される高周波モジュールとしての電子部品モジュールについて説明する。 Hereinafter, an electronic component module of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, an electronic component module as a high-frequency module used in a wireless communication device using a baseband IC (BBIC) as a first semiconductor element and an RFIC as a second semiconductor element will be described.
図1(a)は本発明の一実施形態に係る電子部品モジュールの斜視図(ただし、樹脂材9は省略)、図1(b)は、図1(a)に示す電子部品モジュールの分解斜視図、図2は図1(a)に示す電子部品モジュールに樹脂材9を設けた状態の断面図、図3は図1(a)に示す電子部品モジュールの上面図、図4は図1(a)に示す電子部品モジュールに使用される放熱性基板7の平面透視図、図5は図1に示す電子部品モジュールに組み込まれる回路のブロック図である。
1A is a perspective view of an electronic component module according to an embodiment of the present invention (however, the
同図に示す電子部品モジュールは、配線基板1、第1の半導体素子10、放熱性基板7、及び第2の半導体素子11から主に構成されており、図5において一点鎖線で囲んだフルモジュールの回路を備えている。
The electronic component module shown in the figure is mainly composed of a wiring board 1, a
配線基板1は概略直方体形状をなし、上面側にキャビティ2が形成されている。また配線基板1には、第1の半導体素子10、第2の半導体素子11、SAWフィルタ12、水晶発振器13、チップ状電子部品14が搭載されている。チップ状電子部品14は、主にRF用の電子部品素子であり、例えばコンデンサ、抵抗、インダクタ等である。また配線基板1の内部には、図2に示すように、バンドパスフィルタ(BPF)やバラン等の受動素子15が形成されるとともに、各素子同士を接続するために配線導体16a及びビアホール導体16bからなる内部配線16が形成されている。さらに、配線基板1の内部には、後述する第1のサーマルビア導体8が形成されている。また、配線基板1の上面側には、配線基板上に搭載されている第2の半導体素子11、SAWフィルタ12、水晶発振器13等を被覆する樹脂材9が形成されている。
The wiring board 1 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and a
このような配線基板1は、例えば、ガラス−セラミックス、アルミナ、ムライト等のセラミック材料を主成分とする絶縁体層を複数個積層することにより形成さている。特に、電子部品モジュールを高周波用の機器に使用する場合、配線基板1には、ガラス−セラミックス材料を用いることが好ましい。ガラス−セラミックス材料を用いることにより、配線として低抵抗導体であるCuやAgが使用しやすくなる。また、熱伝導性が比較的低いガラス−セラミックス材料を用いれば、後述するように第2の半導体素子11から発生する熱が第1の半導体素子10に伝わるのを有効に防止ことができる。
Such a wiring board 1 is formed, for example, by laminating a plurality of insulator layers mainly composed of a ceramic material such as glass-ceramics, alumina, and mullite. In particular, when the electronic component module is used in a high-frequency device, it is preferable to use a glass-ceramic material for the wiring board 1. By using a glass-ceramic material, Cu and Ag which are low resistance conductors can be easily used as wiring. If a glass-ceramic material having a relatively low thermal conductivity is used, it is possible to effectively prevent the heat generated from the
また配線基板1は、例えば、ガラス−セラミックス材料等のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に回路配線や接続パッドとなる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等で塗布するとともに、これを複数個積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。 In addition, for the wiring substrate 1, for example, a conductive paste serving as a circuit wiring or a connection pad is conventionally known on the surface of a ceramic green sheet obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent to a ceramic material powder such as a glass-ceramic material. It is manufactured by applying a screen printing method or the like, laminating a plurality of these and press-molding them, followed by baking at a high temperature.
このような配線基板1の内部には内部配線16aやビアホール導体16b等が形成されるとともに下面には外部端子3が形成されている。また、上面には各種電子部品素子を実装するための電極パッド4や表面配線パターン(図示せず)が形成されている。
上述の内部配線16や外部端子3、電極パッド5等は、Ag、Cu、W及びMo等の金属を主成分とする材料からなり、例えばAg系粉末、ホウ珪酸系低融点ガラスフリット、エチルセルロース等の有機バインダー、有機溶剤等を含有してなる導体ペーストを、配線基板1を構成する各絶縁体層となるセラミックグリーンシート上に、従来周知のスクリーン印刷等によって塗布し、焼成することによって形成される。
The
配線基板1に設けられたキャビティ2は、断面凹部形状で開口面が矩形状をなしており、第1の半導体素子10を収容するようになっている。キャビティ2の開口面から底面までの深さは、収容される第1の半導体素子10の上面が配線基板1の上面よりも突出しないように設定される。また、キャビティ2の平面寸法は、第1の半導体素子10の平面寸法よりひと回り大きくなるように設定されている。すなわち、キャビティ2によって第1の半導体素子10を少なくとも1個収容する分のスペースが確保される。
The
キャビティ2に収容される第1の半導体素子10は、例えば、SiやGaAs等の半導体素子基板の表面に、Al等の回路配線を形成した構造を有している。この第1の半導体素子10は、フリップチップ型のICであり、回路配線が形成された面を下面として、この下面に設けたパッドと、キャビティ2の底面に設けたパッドとを半田等の導電性接合材により、電気的・機械的に接続するようになっている。かかる第1の半導体素子10は、図5に示すBBICであり、例えば、音声信号やRF信号を変復調する機能を有している。
The
第1の半導体素子10の直上領域には、放熱性基板7が配置され、放熱性基板7の上面には発熱性を有する第2の半導体素子11が実装されている。これにより、第1の半導体素子10と第2の半導体素子11とは積層方向に重なるようにして配置されることから、電子部品モジュールの全体構造を小型化することができる。また、全ての電子部品素子を配線基板1の上面側に配置させることにより、配線基板1の下面側にも電子部品素子を配置させる場合に比し、電子部品素子の実装作業が簡素化され、電子部品モジュールの生産効率がよい。
A
第2の半導体素子11は、例えば、先に述べた第1の半導体素子10と同様に、フリップチップ型のICであり、SiやGaAs等の半導体素子基板の表面に、Al等の回路配線を形成した構造を有している。また、第2の半導体素子11は回路配線が形成された面を下面にして、この下面に設けたパッドと、放熱性基板7の上面に設けたパッドとを半田等の導電性接合材によって、電気的・機械的に接続するようになっている。かかる第2の半導体素子11は、図5に示すRFICであり、アンテナ(ANT)で受信した信号を増幅、周波数変換してBBICに復調信号を出力するRF受信回路と、BBICからの信号を増幅、周波数変換してアンテナに出力するRF送信回路を備えている。
The
第2の半導体素子11は発熱性を有しており、内部に消費電力が比較的大きな素子、例えばパワーアンプ等を内蔵し、電子部品モジュールの使用時、ジュール熱を発生しやすいものである。ここで発熱性を有するとは、第1の半導体素子と比較して発熱しやすいことをいう。例えば、RFICとしての第2の半導体素子11は内部にパワーアンプを内蔵し、その消費電力は、ベースバンドICである第1の半導体素子10の消費電力よりも大きい。
The
そして第2の半導体素子11で発生した熱は、主に放熱性基板7へ伝導し、第2の半導体素11から発生する熱が第2の半導体素子11に蓄積されるのを有効に防止している。
The heat generated in the
また、第2の半導体素子11から発生した熱が、第1の半導体素子10や配線基板1の内部に形成されている受動素子15等に伝わりにくくするために、放熱性基板7は、配線基板1の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料により形成されている。例えば、配線基板1がガラス−セラミックスを主成分とする絶縁体層により形成されている場合、放熱性基板7はアルミナを主成分とする絶縁体層により形成すればよい。放熱性基板7の主成分と配線基板1の主成分との熱伝導率λ[W/mK]の差は、10以上であることが好ましく、より好ましくは15以上である。
In order to make it difficult for the heat generated from the
このように、放熱性基板7を配線基板1の主成分よりも高い熱伝導率を有する絶縁材料を用いて形成することにより、第2の半導体素子11から放熱性基板7へ伝導した熱が、配線基板1へ伝わりにくくなる。これによって、配線基板1のキャビティ内に収容されている第1の半導体素子10や配線基板1の内部に設けられている受動素子15に対する熱の影響が低減され、電子部品モジュールの動作を安定化させることが可能となる。
In this way, by forming the
かかる放熱性基板7は、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に回路配線や接続パッドとなる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等で塗布するとともに、これらを複数積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
For example, the
また放熱性基板7は、概略直方体形状をなし、キャビティ2の開口部の一対の対向辺を跨ぐようにして配線基板1上に配置されている。そして、下面に設けた実装パッド4と配線基板1の上面でキャビティ2の開口部周囲に設けた接続パッド21とを導電性接合材6により電気的・機械的に接続することにより、配線基板1の上面に実装されている。
The
そして、キャビティ2の開口部周囲に設けた接続パッド21と配線基板1の下面に設けた外部端子3とは、配線基板1の厚み方向を貫く複数個の第1のサーマルビア導体8により接続されている。これによって、第2の半導体素子11から放熱性基板7へ伝導した熱を、第1のサーマルビア導体8、外部端子3等を介して、電子部品モジュールの外部へ伝導させ、第2の半導体素子11に熱が蓄積するのをより有効に防止することができる。また、第1の半導体素子10や受動素子15への熱の影響を低減させることもできる。また、第1のサーマルビア導体8を、第1の半導体素子10を囲むようにしてキャビティ2の四側面それぞれの外方位置に形成するようにすれば、第1の半導体素子10に対する外部からの電磁的なノイズの影響を低減させることができる。
The
放熱性基板7と第2の半導体素子11の実装面との間には、伝熱用接合材16が介在さされている。また、放熱性基板7の第2の半導体素子11が実装されている主面7aと反対側の主面7bには金属製のヒートシンク層17が設けられている。そして、伝熱用接合材16とヒートシンク層17とは放熱性基板7を貫く複数個の第2のサーマルビア導体18により接続されている。これによって、第2の半導体素子11から発生する熱を伝熱用接合材16により効率よく放熱性基板7へ伝導させることができ、さらには第2のサーマルビア導体18及びヒートシンク層17を介して外部へ熱を放散させやすくなる。
A heat
前記伝熱用接合材16は、半田等からなり、第2の半導体素子11の下面中央領域に形成されている。伝熱用接合材16により、第2の半導体素子11の放熱性基板7への接合強度を高めることができるという利点もある。
The heat
また、第2のサーマルビア導体18は、伝熱用接合材16の塗布領域と対応する箇所に放熱性基板2を貫くようにして複数個に設けられており、これら複数個の第2のサーマルビア導体18が均一に分布するように、例えばマトリクス状に配置されている。
The plurality of second thermal via
ヒートシンク層17は、W、Mo等の金属材料から成り、放熱性基板7の下面7bの少なくとも伝熱用接合材16と対向する領域に矩形状をなすようにして形成されている。
The
さらに、放熱性基板7の内部には、図4の放熱性基板7の平面透視図に示すように、第2のサーマルビア導体18に接続されるとともに放熱性基板7の側面7cまで延在される放熱用導体パターン19が形成されている。図4では、放熱性基板7の内部に形成されている放熱用導体パターン19及び導体20を点線で示している。この放熱用導体パターン19により、第2の半導体素子11から放熱性基板2へ伝導した熱をより効率的に外部へ放出することができるようになる。かかる放熱用導体パターン19は、Ag、Cu、W等の金属を主成分とする材料からなり、放熱性基板7の中央領域に略矩形状をなすようにして形成された中央部19aと中央部19aから放熱性基板7の側面まで延在する延在部19bとからなる。放熱用導体パターン19の延在部19bは、放熱性基板7の下面7bに設けられた実装パッド4と、ビアホール導体などの導体20を介して接続されている。これによって、第1のサーマルビア導体8と第2のサーマルビア導体18とが、放熱用導体パターン19、導体20等を介して熱的に接続されることになり、第2の半導体素子11から発生する熱をより効果的に外部へ放散させることができ、電子部品モジュールの動作を安定化することが可能となる。
Furthermore, as shown in the plan perspective view of the
また、放熱用導体パターン19の中央部19aの平面寸法を、第1の半導体素子10もしくは第2の半導体素子11の平面寸法より大きくなるように設定すれば、放熱用導体パターン19の中央部19aが第1の半導体素子10と第2の半導体素子11との間に介在することになる。これにより、第1の半導体素子10と第2の半導体素子11との間で信号の干渉が起こるのを有効に防止することができる。また、電子部品モジュールの使用時、放熱用導体パターン19がグランド電位に保持されるようにしておけば、第1の半導体素子10と第2の半導体素子11との間で信号の干渉が起こるのをより有効に防止することができる。従って、放熱用導体パターン19はグランド用の外部端子3と接続させておくことが好ましい。
Further, if the planar dimension of the
上述した第2の半導体素子11、SAWフィルタ12、水晶発振器13、チップ状電子部品14を被覆するようにして配線基板1の上面側に樹脂材9が形成されている。樹脂材9は、例えば、エポキシ等の樹脂材料が用いられ、第2の半導体素子11、SAWフィルタ12、水晶発振器13、チップ状電子部品14の接合強度を補強している。
A
また樹脂材9はキャビティ2内にも充填されている。これによって、第1の半導体素子10の配線基板1に対する接合強度を補強することができる。
The
また樹脂材9の上面には図8に示すように、電磁波シールド機能を有するシールド層21を形成してもよい。電子部品モジュールを例えば800MHz以上の無線周波数を扱う携帯電話等の高周波回路に組み込むときは、シールド層21を、焼結金属粒子のみからなる金属焼結層で形成することが好ましい。ここで金属焼結層とは、バインダー等の樹脂成分を殆ど含有せず、金属の微粒子が焼結したものである。この金属焼結層は、平均粒径1nm〜100nm、より好適には、平均粒径10nm〜50nmの金属ナノ粒子を有機系の分散溶媒、例えばトルエン、テルピネオール、キシレン、テトラデカン等で分散させ、ペースト状にした後、樹脂材9の上面に塗布し、これを130〜300℃で加熱処理することにより形成される。このようにナノオーダーの金属粒子からなるペーストを用いることにより、緻密な金属層が形成され、外部からの電磁的なノイズを有効に遮蔽することができる。なお、金属焼結層の金属材料としてはAg、Cu、Ni等が例示できる。また、金属焼結層の厚みは、例えば5〜10μmに設定される。
Further, as shown in FIG. 8, a
なお、シールド層21としては、上記金属焼結層の他に、例えば、エポキシ等の樹脂材料中にAg、Al、Ni、Fe等の金属粉末を分散させた導電性樹脂材が例示できる。
Examples of the
図6は、本発明に係る電子部品モジュールの他の実施例を示す断面図である。同図に示す電子部品モジュールは、第2の半導体素子11が放熱性基板7の下面7bに実装されている点で図1に示す電子部品モジュールと異なっている。また、ヒートシンク層17は放熱性基板7の上面7a側に設けられている。図6に示す電子部品モジュールの場合、ヒートシンク層17が放熱性基板の上面7a側に設けられているので、第2の半導体素子11からヒートシンク層17に伝導してきた熱が外部へ放出されやすい構造となっている。また、樹脂材9をヒートシンク層17が露出するようにして形成すれば、ヒートシンク層17の放熱効果をより高めることができる。
FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the electronic component module according to the present invention. The electronic component module shown in the figure is different from the electronic component module shown in FIG. 1 in that the
図7は、本発明に係る電子部品モジュールのさらに他の実施例を示す断面図である。同図に示す電子部品モジュールは、キャビティ2が配線基板1の下面側に設けられている点で図1に示す電子部品モジュールと異なっている。
FIG. 7 is a sectional view showing still another embodiment of the electronic component module according to the present invention. The electronic component module shown in the figure is different from the electronic component module shown in FIG. 1 in that the
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change and improvement are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば、上述した実施形態においては、配線基板上の第2の半導体素子11、SAWフィルタ12、水晶発振器13等を被覆するように樹脂材9を設けたが、樹脂材9に代えて、配線基板1の上面に第2の半導体素子11、SAWフィルタ12、水晶発振器13等を覆う金属製のシールドケースを装着するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
1・・・配線基板
2・・・キャビティ
3・・・外部端子
4・・・実装パッド
5・・・電極パッド
6・・・導電性接合材
7・・・放熱性基板
8・・・第1のサーマルビア導体
9・・・樹脂材
10・・・第1の半導体素子(RFIC)
11・・・第2の半導体素子(ベースバンドIC)
12・・・SAWフィルタ
13・・・水晶発振器
14・・・チップ状電子部品
15・・・受動素子
16・・・伝熱用接合材
17・・・ヒートシンク層
18・・・第2のサーマルビア導体
19・・・放熱用導体パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
11: Second semiconductor element (baseband IC)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の半導体素子を前記キャビティ内に収容するとともに、前記第2の半導体素子を放熱性基板に実装し、前記放熱性基板を前記キャビティの直上領域に位置するようにして前記配線基板に実装したことを特徴とする電子部品モジュール。 In an electronic component module comprising a wiring board provided with a cavity, and a first semiconductor element mounted on the wiring board and a second semiconductor element having heat generation,
The first semiconductor element is accommodated in the cavity, the second semiconductor element is mounted on a heat radiating board, and the heat radiating board is mounted on the wiring board so as to be located in a region immediately above the cavity. An electronic component module characterized by that.
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