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JP7140969B2 - アンテナ一体型増幅器及び通信機 - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ一体型増幅器及び通信機に関する。
通信に用いられるデバイスに関し、例えば、アンテナ共用器のセラミックパッケージの上に、電波の送信側及び受信側の各々にバンプを介して接続される櫛形電極を有する弾性表面波素子を設ける技術、当該バンプと共にダミーバンプを設ける技術が知られている。このほか、モールドコンパウンドにチップが埋め込まれたパッケージと、セラミック基板にアンテナが形成されたパッケージとを、半田ボール等を介して積層し接続する技術が知られている。
特開２００７－１８４６９０号公報 国際公開第２０１５／０８８４８６号パンフレット
ところで、信号の送信又は受信を行う無線用通信機では、アンテナに対し、そのアンテナによって通信される信号を増幅する増幅器が接続される。アンテナと増幅器との接続にあたり、例えば、アンテナを設けた基板と増幅器とをバンプで接続する手法を用いると、アンテナを有する基板と増幅器との間の接続距離が抑えられ、信号の伝送損失が抑えられる。しかし、この手法では、アンテナを有する基板と増幅器との間の接続強度が十分に得られず、それらを高い信頼性で接続することができない場合がある。
１つの側面では、本発明は、アンテナを有する基板と増幅器とを、バンプを用い、高い信頼性で接続することを目的とする。
１つの態様では、アンテナを有する基板と、前記基板に対向する放熱体と、前記基板と前記放熱体との間に介在され、前記基板の外縁よりも内側に位置し、前記放熱体に対して前記基板を支持する支持部とを含み、前記支持部は、前記基板の一部に対向し、増幅器を備える第１部分と、前記基板の前記一部と前記第１部分との間に介在され、前記アンテナと前記増幅器とを電気的に接続する第１バンプと、前記基板の前記一部とは異なる他部に対向し、半導体装置を含まないか又はダミーチップを含む第２部分と、前記他部と前記第２部分との間に介在される第２バンプとを含むアンテナ一体型増幅器が提供される。
１つの側面では、アンテナを有する基板と増幅器とを、バンプを用い、高い信頼性で接続することができる。
第１の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器を用いた送信機の回路の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器を用いた送信機について説明する図である。 アンテナと増幅器とがケーブルを用いて電気的に接続される送信機の一例を示す図である。 アンテナ基板が増幅器によって支持されるアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器のアンテナ基板の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器のアンテナ基板と支持部との配置関係の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る増幅モジュールの一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る支持モジュールの一例を示す図（その１）である。 第２の実施の形態に係る支持モジュールの一例を示す図（その２）である。 第２の実施の形態に係る増幅モジュール及び支持モジュールの形成方法の一例を示す図（その１）である。 第２の実施の形態に係る増幅モジュール及び支持モジュールの形成方法の一例を示す図（その２）である。 第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の組み立て方法の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の変形例を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の更に別の変形例を示す図（その１）である。 第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の更に別の変形例を示す図（その２）である。 第３の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。 第４の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。 第４の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器のアンテナ基板と支持部との配置関係の一例を示す図である。 第４の実施の形態に係る増幅モジュールの一例を示す図（その１）である。 第４の実施の形態に係る増幅モジュールの一例を示す図（その２）である。 第４の実施の形態に係る増幅モジュールの一例を示す図（その３）である。 第４の実施の形態に係る増幅モジュールの形成方法の一例を示す図である。 第４の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の組み立て方法の一例を示す図である。
［第１の実施の形態］
図１は第１の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。図１には、アンテナ一体型増幅器の一例の要部断面図を模式的に示している。
図１に示すアンテナ一体型増幅器１Ａは、アンテナ１１を有する基板（アンテナ基板）１０、アンテナ基板１０に対向して配置される放熱体２０、及びアンテナ基板１０と放熱体２０との間に介在される支持部３０Ａを含む。
アンテナ基板１０は、絶縁部と、その絶縁部の内部並びに表面１０ａ及び裏面１０ｂに所定のパターンで設けられる導体部とを含む回路基板である。アンテナ基板１０の表面１０ａに設けられる導体部の一部が、アンテナ１１として機能する。
アンテナ基板１０の絶縁部には、各種絶縁材料が用いられる。例えば、アンテナ基板１０の絶縁部には、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等、比較的誘電率の高いセラミック材料が用いられる。アンテナ基板１０の絶縁部には、セラミック材料と共に、又はセラミック材料に代えて、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料、そのような樹脂材料にガラス材料や炭素材料のファイバ又はクロスが含有されたもの等が用いられてもよい。
アンテナ基板１０の導体部には、各種導体材料が用いられる。例えば、アンテナ基板１０の導体部には、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料が用いられる。アンテナ基板１０のアンテナ１１とその他の導体部とは、同種の導体材料が用いられてもよいし、異種の導体材料が用いられてもよい。
放熱体２０は、その表面２０ａが、アンテナ基板１０の裏面１０ｂに対向するように配置される。放熱体２０には、各種導体材料が用いられる。例えば、放熱体には、Ｃｕ、Ａｌ等、比較的熱伝導性の良好な金属材料が用いられる。放熱体２０には、金属材料と共に、又は金属材料に代えて、比較的熱伝導性の良好な窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック材料や、グラフェン、カーボンナノチューブ等の炭素材料等が用いられてもよい。放熱体２０には、針状、板状、波板状等のフィンが設けられてもよい。放熱体２０がグランド（ＧＮＤ）としても用いられる場合には、その導体材料に、電気伝導性を有する材料が用いられる。
支持部３０Ａは、アンテナ基板１０（その裏面１０ｂ）と放熱体２０（その表面２０ａ）との間に介在される。支持部３０Ａは、アンテナ基板１０の一部に対向して配置される少なくとも１個（図１の例では断面視で１個）の増幅モジュール４０と、アンテナ基板１０の他部に対向して配置される少なくとも１個（図１の例では断面視で２個）の支持モジュール５０とを含む。支持部３０Ａは更に、アンテナ基板１０の裏面１０ｂに対向する増幅モジュール４０の表面４０ａに設けられるバンプ６０と、アンテナ基板１０の裏面１０ｂに対向する支持モジュール５０の表面５０ａに設けられるバンプ７０とを含む。
増幅モジュール４０は、樹脂材料等が用いられたパッケージ４１と、そのパッケージ４１内に設けられる少なくとも１個（図１の例では断面視で１個）の増幅器４２とを含む。ここでは図示を省略するが、パッケージ４１には、バンプ６０が接合されるパッドが設けられる。増幅器４２には、入力される信号を増幅して出力する機能を持った半導体チップや半導体パッケージ等の半導体装置が用いられる。増幅モジュール４０は、アンテナ基板１０の一部に対向する部分であって、増幅器４２によって信号を増幅する機能と、後述のようにその表面４０ａに設けられるバンプ６０と共にアンテナ基板１０を支持する機能とを有する部分である。
例えば、増幅器４２には、半導体材料としてシリコン（Ｓｉ）を用いたＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）トランジスタを増幅回路に含む半導体装置が用いられる。或いは、増幅器４２には、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）系やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）系の化合物半導体材料を用いたトランジスタを増幅回路に含む半導体装置が用いられる。或いはまた、増幅器４２には、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の化合物半導体材料が用いられた高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）、所謂ＧａＮ－ＨＥＭＴを増幅回路に含む半導体装置が用いられる。例えば、２８ＧＨｚ波帯の長距離無線通信用の送信機に用いられるアンテナ一体型増幅器１Ａには、その増幅器４２に、ＧａＮ－ＨＥＭＴが用いられる。
増幅器４２は、その表面４２ａに設けられた端子４３を有する。増幅器４２の端子４３は、パッケージ４１内に設けられる導体部４４（図１に点線で図示）と接続される。導体部４４は、増幅モジュール４０の表面４０ａに設けられるバンプ６０と接続され、端子４３は、導体部４４を通じて、バンプ６０と電気的に接続される。増幅器４２は、例えば、端子４３が設けられる表面４２ａと反対側（放熱体２０側）の裏面４２ｂが、パッケージ４１から露出するように設けられる。パッケージ４１から裏面４２ｂが露出する増幅器４２は、放熱体２０と熱的に接続される。また、放熱体２０がＧＮＤとして用いられる場合には、パッケージ４１から裏面４２ｂが露出する増幅器４２は、放熱体２０と電気的に接続される。
支持モジュール５０は、樹脂材料等が用いられたパッケージ５１を含む。ここでは図示を省略するが、パッケージ５１には、バンプ７０が接合されるパッドが設けられる。支持モジュール５０のパッケージ５１内には、後述のような金属製のチップ等、一定の剛性を有する部材が設けられる場合があるほか、そのような部材が設けられない場合がある。支持モジュール５０は、アンテナ基板１０の、増幅モジュール４０が対向する一部とは異なる他部に対向する部分であって、後述のようにその表面５０ａに設けられるバンプ７０と共にアンテナ基板１０を支持する機能を有する部分である。
支持モジュール５０は、その表面５０ａから放熱体２０の表面２０ａまでの距離（高さ若しくは厚さ）が、増幅モジュール４０の表面４０ａから放熱体２０の表面２０ａまでの距離（高さ若しくは厚さ）と同じ或いは同等となるサイズとされる。例えば、これらの距離の差が、１０μｍ以下、望ましくは５μｍ以下となるサイズのパッケージ５１が用いられる。或いは、支持モジュール５０は、その表面５０ａからアンテナ基板１０の裏面１０ｂまでの距離が、増幅モジュール４０の表面４０ａからアンテナ基板１０の裏面１０ｂまでの距離と同じ或いは同等となるサイズとされる。例えば、これらの距離の差が、１０μｍ以下、望ましくは５μｍ以下となるサイズのパッケージ５１が用いられる。
バンプ６０及びバンプ７０には、例えば、半田材料が用いられる。この場合、バンプ６０及びバンプ７０は、例えば、半田ボールや半田ペーストをリフローすることで形成される。バンプ６０及びバンプ７０は、一定の高さを有するものであれば、必ずしも図１に例示するようなボール状或いは略ボール状であることを要しない。バンプ６０及びバンプ７０には、半田材料と共に、又は半田材料に代えて、Ｃｕ、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の導体材料を用いて形成されるピラー電極やポスト電極といった柱状電極が用いられてもよい。
図１に示すアンテナ一体型増幅器１Ａにおいて、増幅モジュール４０と支持モジュール５０とは、互いにアンテナ基板１０の異なる部位に対向し、互いに分離されて配置される。アンテナ一体型増幅器１Ａは、増幅モジュール４０及びその表面４０ａに設けられるバンプ６０と、支持モジュール５０及びその表面５０ａに設けられるバンプ７０との集合体を、支持部３０Ａとして備える。アンテナ一体型増幅器１Ａでは、このような支持部３０Ａによって、アンテナ基板１０が放熱体２０に対して支持される。
アンテナ基板１０は、そのアンテナ１１と、増幅モジュール４０の表面４０ａのバンプ６０とを接続する導体部１２（図１に点線で図示）を有する。増幅モジュール４０の増幅器４２は、端子４３、パッケージ４１内の導体部４４、表面４０ａのバンプ６０、及びアンテナ基板１０の導体部１２を通じて、アンテナ１１と電気的に接続される。
また、アンテナ基板１０には、例えば、図１に示すように、半導体装置８０が実装されてもよいし、コネクタ９０が接続されてもよい。例えば、増幅モジュール４０の増幅器４２は、端子４３、パッケージ４１内の導体部４４、表面４０ａのバンプ６０、及びアンテナ基板１０の導体部１３（図１に点線で図示）を通じて、半導体装置８０やコネクタ９０と電気的に接続される。図１には、増幅モジュール４０の増幅器４２が、アンテナ基板１０のアンテナ１１、及びアンテナ基板１０に実装された半導体装置８０と電気的に接続される例を示している。例えば、半導体装置８０として、後述のような送信機２００（図２）のベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有するものが、アンテナ基板１０に接続される。或いは、後述のような送信機２００（図２）のベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有する他の装置が、コネクタ９０を用いてアンテナ基板１０に接続される。
上記のような構成を有するアンテナ一体型増幅器１Ａは、信号の送信又は受信を行う無線通信機（送信機又は受信機）に用いることができる。一例として、アンテナ一体型増幅器１Ａを送信機に用いる場合について説明する。
図２は第１の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器を用いた送信機の回路の一例を示す図である。
図２には、アンテナ一体型増幅器１Ａを用いた、フェーズドアレイアンテナを備える送信機２００の回路の一例を示している。このような送信機２００は、例えば、ミリ波帯や準ミリ波帯の長距離（１ｋｍ超）無線通信に用いられる。
図２に示す送信機２００は、ベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０、及びアンテナ一体型増幅器１Ａを含む。
ここで、アンテナ一体型増幅器１Ａは、アンテナ基板１０にアレイ状に配列される複数のアンテナ１１と、複数のアンテナ１１に接続される複数の増幅器４２とを備える。ここでは図示を省略するが、１つの増幅器４２には、１つのアンテナ１１に限らず、２つ以上のアンテナ１１群が接続されてもよい。送信機２００には、移相器２４０が複数含まれ、これら複数の移相器２４０が、アンテナ一体型増幅器１Ａの複数の増幅器４２にそれぞれ接続される。
尚、図２に示すような送信機２００に用いられるアンテナ一体型増幅器１Ａは、例えば、複数の増幅器４２が１つずつ上記図１に示したようなパッケージ４１の内部に設けられた、複数の増幅モジュール４０を含み得る。或いは、図２に示すような送信機２００に用いられるアンテナ一体型増幅器１Ａは、２つ以上（全部でもよい）の増幅器４２が上記図１に示したようなパッケージ４１の１つの内部に設けられた、１つ又は複数の増幅モジュール４０を含み得る。
図２に示す送信機２００において、ベースバンド回路２１０は、送信するデータＤＩ（ディジタル信号）が入力されると、そのデータＤＩを基にベースバンド信号（アナログ信号）を生成する。アップコンバータ２２０は、発振器２３０が生成する発振信号を、ベースバンド回路２１０で生成されたベースバンド信号に乗算し、そのベースバンド信号を所定の周波数の信号に変換（アップコンバート）する。アップコンバータ２２０で変換された信号は、複数の移相器２４０にそれぞれ分配される。各移相器２４０は、入力された信号に対して位相を調整し、位相が一定の角度でシフトした信号を出力する。各移相器２４０から出力される信号は、対応する各増幅器４２に入力される。各増幅器４２は、入力される信号を増幅し、対応する各アンテナ１１（又はアンテナ１１群）に出力する。各アンテナ１１（又はアンテナ１１群）に入力された信号は、各アンテナ１１（又はアンテナ１１群）から空間に放射され、ビームフォーミングされた無線信号として送信される。
図３は第１の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器を用いた送信機について説明する図である。図３には、送信機の要部外観図及びその一部拡大図を模式的に示している。
図３に示す送信機２００は、上記図２に示したような回路が、複数のアンテナ１１から無線信号２５０を送信することができるように筐体２６０に搭載された構成を有する。
送信機２００に用いられるアンテナ一体型増幅器１Ａは、上記図１に示したように、増幅器４２を備える増幅モジュール４０を含み、その表面４０ａに設けられるバンプ６０を通じて、増幅器４２がアンテナ１１と電気的に接続される。
上記図２及びこの図３に示す送信機２００では、複数の増幅器４２及び複数のアンテナ１１が用いられる。各増幅器４２の信号は、図３に示すように、アンテナ基板１０の表面１０ａにアレイ状に配列された個々の又は数個単位（それぞれ点線で図示）のアンテナ１１に伝送される。増幅器４２とアンテナ１１との間の電気的な接続が、上記図１及びこの図３に示すようなバンプ６０を用いて行われると、ケーブル等を用いて行われる場合に比べて、増幅器４２とアンテナ１１との間の接続距離の短縮が図られる。
ここで、比較のため、アンテナと増幅器とがケーブルを用いて電気的に接続される送信機の一例を図４に示す。図４には、送信機の要部外観図及びその一部拡大図を模式的に示している。
図４に示す送信機２０１は、複数の増幅器４２及び複数のアンテナ１１を含み、各増幅器４２の信号が、ケーブル２７０を通じて、個々の又は数個単位（それぞれ点線で図示）のアンテナ１１に伝送される構成を有する。この送信機２０１のように、増幅器４２とアンテナ１１との間の電気的な接続にケーブル２７０が用いられると、そのケーブル２７０の抵抗２７１によって、信号、電力の損失の増大、それによる無線信号２５０の通信品質の低下、増幅器４２の消費電力の増大を招く恐れがある。
これに対し、上記アンテナ一体型増幅器１Ａ（図１～図３）のように、バンプ６０を用いて増幅器４２とアンテナ１１とが電気的に接続されるものでは、それらの間の接続距離が短縮される。増幅器４２とアンテナ１１との間の接続距離が短縮されることで、それらの間を伝送される信号、電力の損失、それによる通信品質の低下、増幅器４２の消費電力の増大が抑えられる。更に、アンテナ一体型増幅器１Ａでは、このように増幅器４２の消費電力の増大が抑えられることで、動作に伴う増幅器４２の発熱が抑えられる。増幅器４２の発熱が抑えられるため、増幅器４２と熱的に接続される放熱体２０（図１）の小型化が可能になり、これにより、アンテナ一体型増幅器１Ａを備える送信機２００（図３）の小型化が可能になる。
また、アンテナ一体型増幅器１Ａ（図１）では、アンテナ基板１０が、放熱体２０に対し、増幅器４２を備える増幅モジュール４０及びそれに設けられるバンプ６０によって支持されると共に、支持モジュール５０及びそれに設けられるバンプ７０によって支持される。これにより、アンテナ基板１０が、放熱体２０に対して安定に保持される。
ここで、比較のため、アンテナ基板が増幅器によって支持されるアンテナ一体型増幅器の一例を図５に示す。図５には、アンテナ一体型増幅器の一例の要部断面図を模式的に示している。
図５に示すアンテナ一体型増幅器２は、アンテナ基板１０が、放熱体２０に対し、増幅器４２とその端子４３の上に設けられるバンプ６０とによってのみ支持される構成を有している点で、上記アンテナ一体型増幅器１Ａと相違する。
図５に示すアンテナ一体型増幅器２では、比較的大きいサイズのアンテナ基板１０を、比較的小さいサイズの増幅器４２及びそれに設けられるバンプ６０によって支持するため、アンテナ基板１０を安定に保持することが難しい。例えば、アンテナ基板１０に比較的小さな衝撃が加わっても、増幅器４２との接続部であるバンプ６０に亀裂や断線が生じ、増幅器４２とアンテナ１１との間の信号、電力の伝送が適切に行われないことが起こり得る。図５に示すアンテナ一体型増幅器２では、アンテナ基板１０と増幅器４２との間の十分な接続信頼性が得られない場合がある。
図５に示すアンテナ一体型増幅器２について、そのアンテナ基板１０を、放熱体２０にネジ止めする手法も考えられる。しかし、通常、増幅器４２には複数のバンプ６０が設けられ、複数のバンプ６０に不均一に荷重がかかるのを抑えてアンテナ基板１０を放熱体２０にネジ止めすることは難しい。複数のバンプ６０に不均一に荷重がかかると、一部のバンプ６０に亀裂や断線が生じ、増幅器４２とアンテナ１１との間の信号、電力の伝送が適切に行われず、アンテナ基板１０と増幅器４２との間の十分な接続信頼性が得られない場合がある。
これに対し、アンテナ一体型増幅器１Ａ（図１）では、アンテナ基板１０の、増幅器４２を備える増幅モジュール４０及びそれに設けられるバンプ６０によって支持される部位とは異なる部位が、支持モジュール５０及びそれに設けられるバンプ７０によって支持される。このようにアンテナ一体型増幅器１Ａでは、アンテナ基板１０が、増幅器４２を備える増幅モジュール４０及びバンプ６０によって支持されると共に、支持モジュール５０及びバンプ７０によって支持される。これにより、アンテナ基板１０が、放熱体２０に対して安定に保持される。アンテナ基板１０と増幅器４２との間の接続信頼性の高いアンテナ一体型増幅器１Ａが実現される。
例えば、アンテナ一体型増幅器１Ａの１つの例では、増幅器４２の面積の約１０倍の面積に増幅モジュール４０及び支持モジュール５０を配置することができ、増幅器４２のみの場合（図５）に比べて、アンテナ基板１０の支持強度を約１０倍にすることができる。
［第２の実施の形態］
ここでは、上記第１の実施の形態で述べたようなアンテナ一体型増幅器１Ａの構成を適用したものの例を、第２の実施の形態として説明する。
図６は第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。図６には、アンテナ一体型増幅器の一例の要部断面図を模式的に示している。また、図７は第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器のアンテナ基板の一例を示す図である。図７（Ａ）には、アンテナ基板の一例のアンテナ側から見た要部平面図を模式的に示し、図７（Ｂ）には、アンテナ基板の一例のＧＮＤ層側から見た要部平面図を模式的に示し、図７（Ｃ）には、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）のＶII－ＶII矢視断面図を模式的に示している。また、図８は第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器のアンテナ基板と支持部との配置関係の一例を示す図である。図８には、図６のＶIII－ＶIII矢視平面図を模式的に示している。図６～図８を参照し、第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例について説明する。
図６に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａは、アンテナ基板１０、放熱体２０、及びそれらの間に介在される支持部３０Ａａを含む。
図６並びに図７（Ａ）及び図７（Ｃ）に示すように、アンテナ基板１０の表面１０ａには、複数のアンテナ１１、及びそれら（例えば数個単位）と電気的に接続される給電層１４が設けられる。図６並びに図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、アンテナ基板１０の裏面１０ｂには、内部に設けられる導体部１２を通じて給電層１４と電気的に接続されるパッド１５、及びパッド１５とは分離されたＧＮＤ層１６が設けられる。
図６並びに図７（Ａ）及び図７（Ｃ）に示すように、アンテナ基板１０の表面１０ａには、半導体装置８０がバンプ８１を用いて接合されるパッド１７が設けられてもよい。図６並びに図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、アンテナ基板１０の裏面１０ｂには、内部に設けられる導体部１３を通じて表面１０ａのパッド１７と電気的に接続されるパッド１８が設けられてもよい。更に、図６並びに図７（Ａ）及び図７（Ｃ）に示すように、アンテナ基板１０の表面１０ａには、コネクタ９０が接続される接続部１９が設けられてもよい。例えば、半導体装置８０として、上記送信機２００（図２）について述べたベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有するものが、アンテナ基板１０に接続される。或いは、上記送信機２００（図２）について述べたベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有する他のデバイスが、コネクタ９０によってアンテナ基板１０に接続される。
図６並びに図７（Ａ）～図７（Ｃ）に示すように、アンテナ基板１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂにはそれぞれ、所定の部位に開口部を有する保護膜１０ｃ及び保護膜１０ｄが設けられる。
図６に示すように、放熱体２０には、板状部材が用いられる。放熱体２０には、熱伝導性の良好な金属材料が用いられる。このような放熱体２０の表面２０ａに、接合材１００を介して、支持部３０Ａａが設けられる。
図６に示すように、支持部３０Ａａは、アンテナ基板１０の一部に対向して配置される増幅モジュール４０（図６の例では断面視で１個）と、アンテナ基板１０の他部に対向して配置される支持モジュール５０（図６の例では断面視で３個）とを含む。増幅モジュール４０は、増幅器４２を備える。図６に示すように、支持部３０Ａａは更に、増幅モジュール４０の表面４０ａに設けられるバンプ６０と、支持モジュール５０の表面５０ａに設けられるバンプ７０とを含む。
例えば、図８に示すように、アンテナ基板１０の裏面１０ｂにおける所定の領域１１１に対向して、複数の増幅モジュール４０（図８の例では平面視で４個）が一列に配列される。アンテナ基板１０の裏面１０ｂにおける、増幅モジュール４０が配置される領域１１１とは異なる領域１１２に対向して、複数の支持モジュール５０（図８の例では平面視で２４個）が格子状に配列される。増幅モジュール４０同士、支持モジュール５０同士、及び増幅モジュール４０と支持モジュール５０とは、それぞれ、互いに一定の間隔を設けて配列される。
尚、図８に示した増幅モジュール４０及び支持モジュール５０の配置は一例であって、これに限定されるものではない。増幅モジュール４０の個数や平面サイズ、アンテナ基板１０の裏面１０ｂに対して配置される１個又は２個以上の増幅モジュール４０の位置等に応じて、増幅モジュール４０とは異なる位置に支持モジュール５０が配置される。
図６に示すように、増幅モジュール４０及び支持モジュール５０は、放熱体２０の上に、接合材１００を介して配置される。接合材１００には、増幅モジュール４０及び支持モジュール５０を放熱体２０の上に固定することができる各種接合材料、例えば、半田、ろう材、導体材料を含有するペースト（導体ペースト）、樹脂等が用いられる。増幅モジュール４０の増幅器４２で発生する熱を放熱体２０へ効率的に伝達するためには、熱伝導性の良好な接合材料が接合材１００に用いられることが望ましい。増幅モジュール４０の増幅器４２を放熱体２０にＧＮＤ接続するためには、電気伝導性の良好な接合材料が接合材１００に用いられることが望ましい。
増幅モジュール４０に設けられるバンプ６０、及び支持モジュール５０に設けられるバンプ７０には、例えば、半田材料が用いられる。増幅モジュール４０に設けられるバンプ６０は、アンテナ基板１０に設けられる保護膜１０ｄの開口部から露出するパッド１５（及びパッド１８）に接合される。これにより、アンテナ基板１０の一部が、増幅モジュール４０及びバンプ６０によって支持される。増幅モジュール４０の増幅器４２（その端子４３）は、導体部４４、バンプ６０、パッド１５、導体部１２及び給電層１４を通じて、アンテナ基板１０のアンテナ１１と電気的に接続される。また、支持モジュール５０に設けられるバンプ７０は、アンテナ基板１０に設けられるＧＮＤ層１６の、保護膜１０ｄの開口部から露出する部位に接合される。これにより、アンテナ基板１０の他部が、支持モジュール５０及びバンプ７０によって支持される。
このようにアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、アンテナ基板１０が、増幅モジュール４０及びバンプ６０によって支持されると共に、支持モジュール５０及びバンプ７０によって支持されることで、放熱体２０に対して安定に保持される。
増幅モジュール４０及び支持モジュール５０について更に説明する。
まず、増幅モジュール４０について、図９を参照して説明する。
図９は第２の実施の形態に係る増幅モジュールの一例を示す図である。図９には、増幅モジュールの一例の要部断面図を模式的に示している。
アンテナ一体型増幅器１Ａａ（図６）には、例えば、図９に示すような増幅モジュール４０が用いられる。図９に示す増幅モジュール４０は、増幅器４２、樹脂層４５及び再配線層４６を含む。
増幅器４２には、例えば、ＧａＮ－ＨＥＭＴ等を増幅回路に含む半導体装置が用いられる。増幅器４２の表面４２ａには、端子４３が設けられる。増幅器４２は、表面４２ａの端子４３が露出するように、樹脂層４５に埋め込まれる。増幅器４２は、例えば、端子４３が設けられる表面４２ａとは反対側の裏面４２ｂが露出するように、樹脂層４５に埋め込まれる。
樹脂層４５には、各種樹脂材料が用いられる。樹脂層４５の樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。樹脂層４５の樹脂材料には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の絶縁性のフィラーが含有されてもよい。
再配線層４６は、樹脂層４５及びそれに埋め込まれた増幅器４２の上に設けられる。再配線層４６は、絶縁層４７、絶縁層４７の内部に設けられた配線４８ａ及びビア４８ｂ（導体部）、絶縁層４７の表面に設けられたパッド４９及び保護膜４６ａを含む。絶縁層４７には、各種絶縁材料が用いられる。絶縁層４７の絶縁材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂等の樹脂材料が用いられる。配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９には、各種導体材料が用いられる。配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９の導体材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料が用いられる。保護膜４６ａには、例えば、ソルダーレジスト等の絶縁材料が用いられる。
増幅モジュール４０は、例えば、後述のように、ＷＬＰ（Wafer Level Package）技術を用いて形成される。増幅モジュール４０に含まれる増幅器４２の端子４３には、再配線層４６の配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９が接続される。図９には、増幅モジュール４０の一例として、樹脂層４５に埋め込まれた増幅器４２の端子４３が、再配線層４６において配線４８ａ及びビア４８ｂによって引き回され、増幅器４２よりも横方向外側にパッド４９が位置する、ＦＯＷＬＰ（Fan-Out Wafer Level Package）の構造を示している。但し、配線４８ａ及びビア４８ｂの個数及び位置、パッド５９の個数及び位置、保護膜５６ａの開口部の個数及び位置は、図９に例示したものに限定されない。
尚、図９に示す増幅モジュール４０の樹脂層４５及び再配線層４６が、上記第１の実施の形態で述べたパッケージ４１（図１）に相当する。図９に示す増幅モジュール４０の再配線層４６に設けられる配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９が、上記第１の実施の形態で述べた導体部４４（図１）に相当する。
続いて、支持モジュール５０について、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０及び図１１は第２の実施の形態に係る支持モジュールの一例を示す図である。図１０及び図１１にはそれぞれ、支持モジュールの一例の要部断面図を模式的に示している。
アンテナ一体型増幅器１Ａａ（図６）には、例えば、図１０に示すような支持モジュール５０が用いられる。図１０に示す支持モジュール５０は、チップ５２、樹脂層５５及び再配線層５６を含む。
チップ５２には、例えば、ダミーチップが用いられる。チップ５２には、樹脂層５５よりも剛性の高い材料が用いられたチップ、例えば、金属製やセラミックス製といった各種チップが用いられる。
樹脂層５５には、各種樹脂材料が用いられる。樹脂層５５の樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。樹脂層５５の樹脂材料には、酸化シリコン等の絶縁性のフィラーが含有されてもよい。
再配線層５６は、樹脂層５５及びそれに埋め込まれたチップ５２の上に設けられる。再配線層５６は、絶縁層５７、絶縁層５７の内部に設けられた配線５８ａ及びビア５８ｂ（導体部）、絶縁層５７の表面に設けられたパッド５９及び保護膜５６ａを含む。絶縁層５７には、各種絶縁材料が用いられる。絶縁層５７の絶縁材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂等の樹脂材料が用いられる。配線５８ａ及びビア５８ｂ並びにパッド５９には、各種導体材料が用いられる。配線５８ａ及びビア５８ｂ並びにパッド５９の導体材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料が用いられる。保護膜５６ａには、例えば、ソルダーレジスト等の絶縁材料が用いられる。
チップ５２が含まれる支持モジュール５０では、図１０に示すように、樹脂層５５に埋め込まれたチップ５２の上に、チップ５２から上方に向かって延びる配線５８ａ及びビア５８ｂの積層体が設けられ、その積層体の上に、最上層導体のパッド５９が設けられる。例えば、このような配線５８ａ及びビア５８ｂの積層体とその上のパッド５９とが、チップ５２の少なくとも１箇所（図１０の例では断面視で３箇所）に対応して設けられる。但し、配線５８ａ及びビア５８ｂの積層体の個数及び位置、パッド５９の個数及び位置、保護膜５６ａの開口部の個数及び位置は、図１０に例示したものに限定されない。
尚、図１０に示す支持モジュール５０の樹脂層５５及び再配線層５６が、上記第１の実施の形態で述べたパッケージ５１（図１）に相当する。
また、アンテナ一体型増幅器１Ａａ（図６）には、例えば、図１１に示すような、樹脂層５５内に上記のようなチップ５２が含まれない支持モジュール５０が用いられてもよい。
図１１に示す支持モジュール５０は、樹脂層５５、及び樹脂層５５の上に設けられた再配線層５６を含む。この再配線層５６は、上記同様、絶縁層５７、絶縁層５７の内部に設けられた配線５８ａ及びビア５８ｂ、絶縁層５７の表面に設けられたパッド５９及び保護膜５６ａを含む。図１１に示す支持モジュール５０では、樹脂層５５に上記のようなチップ５２は埋め込まれない。
チップ５２が含まれない支持モジュール５０では、図１１に示すように、樹脂層５５の上に、樹脂層５５から上方に向かって延びる配線５８ａ及びビア５８ｂの積層体が設けられ、その積層体の上に、最上層導体のパッド５９が設けられる。例えば、このような配線５８ａ及びビア５８ｂの積層体とその上のパッド５９とが、樹脂層５５の上の少なくとも１箇所（図１１の例では断面視で３箇所）に対応して設けられる。但し、配線５８ａ及びビア５８ｂの積層体の個数及び位置、パッド５９の個数及び位置、保護膜５６ａの開口部の個数及び位置は、図１１に例示したものに限定されない。
尚、図１１に示す支持モジュール５０の樹脂層５５及び再配線層５６が、上記第１の実施の形態で述べたパッケージ５１（図１）に相当する。
上記図１０又は図１１、或いは上記図１０及び図１１に示したような構成を有する支持モジュール５０は、例えば、ＷＬＰ技術を用い、上記図９に示したような構成を有する増幅モジュール４０と共に形成される。増幅モジュール４０及び支持モジュール５０の形成方法の一例について、図１２及び図１３を参照して説明する。
図１２及び図１３は第２の実施の形態に係る増幅モジュール及び支持モジュールの形成方法の一例を示す図である。図１２（Ａ）～図１２（Ｄ）及び図１３（Ａ）～図１３（Ｄ）にはそれぞれ、増幅モジュール及び支持モジュールの形成工程の要部断面図を模式的に示している。
ここでは、増幅器４２が含まれる増幅モジュール４０と共に、チップ５２が含まれる支持モジュール５０、及びチップ５２が含まれない支持モジュール５０を形成する場合を例にして説明する。
まず、図１２（Ａ）に示すように、支持基板３００の上に設けられた接着層３１０の、増幅器４２が含まれる増幅モジュール４０を形成する領域３２０に、増幅器４２が配置される。支持基板３００の上に設けられた接着層３１０の、チップ５２が含まれる支持モジュール５０を形成する領域３３０に、チップ５２が配置される。増幅器４２及びチップ５２は、接着層３１０の上に接着され、固定される。支持基板３００の上に設けられる接着層３１０の、チップ５２が含まれない支持モジュール５０を形成する領域３４０には、チップ５２は配置されない。
増幅器４２及びチップ５２の配置後、図１２（Ｂ）に示すように、支持基板３００の領域３２０、領域３３０及び領域３４０の上に、樹脂層３５０が形成される。樹脂層３５０は、例えば、モールド成形によって形成される。領域３２０に配置された増幅器４２、及び領域３３０に配置されたチップ５２は、樹脂層３５０によって封止される。これにより、支持基板３００に設けられた接着層３１０の上に、増幅器４２及びチップ５２が樹脂層３５０に埋め込まれた基板（擬似ウェハ）３５１が形成される。
樹脂層３５０の形成後、増幅器４２及びチップ５２が樹脂層３５０に埋め込まれた擬似ウェハ３５１が、支持基板３００に設けられた接着層３１０から剥離される。そして、その擬似ウェハ３５１の、接着層３１０から剥離された面の上に、図１２（Ｃ）に示すように、再配線層（後述の再配線層３６０）の１層目の絶縁層３７１が形成される。更に、その絶縁層３７１に、図１２（Ｃ）に示すように、領域３２０に配置された増幅器４２の表面４２ａの端子４３、領域３３０に配置されたチップ５２、及び領域３４０の樹脂層３５０に通じる、開口部３７１ａが形成される。絶縁層３７１には、例えば、感光性の樹脂材料が用いられる。この場合、擬似ウェハ３５１の、接着層３１０から剥離された面の上に、絶縁層３７１となる感光性の樹脂材料が塗布法等を用いて形成され、形成された樹脂材料の露光及び現像が行われて、開口部３７１ａを有する絶縁層３７１が形成される。
開口部３７１ａを有する１層目の絶縁層３７１の形成後、図１２（Ｄ）に示すように、絶縁層３７１の開口部３７１ａ内及び絶縁層３７１の上面にそれぞれ、ビア３８１ｂ及びそのビア３８１ｂに繋がる配線３８１ａが形成される。例えば、開口部３７１ａを有する絶縁層３７１の上に、フォトリソグラフィ技術、めっき技術（無電解めっき法、電解めっき法）、エッチング技術が用いられ、Ｃｕ等の導体材料が形成され、ビア３８１ｂ及び配線３８１ａが形成される。
１層目のビア３８１ｂ及び配線３８１ａの形成後は、図１２（Ｃ）と同様にして、図１３（Ａ）に示すような、開口部３７２ａを有する２層目の絶縁層３７２が形成される。更に、図１２（Ｄ）と同様にして、図１３（Ａ）に示すような、２層目のビア３８２ｂ、及びそのビア３８２ｂに繋がる配線、この例ではパッド３９０として機能する配線が形成される。尚、３層目以降の絶縁層、ビア及び配線を形成する場合も同様に、図１２（Ｃ）及び図１２（Ｄ）について述べたような工程を繰り返せばよい。
２層目のビア３８２ｂ及びパッド３９０の形成後、ソルダーレジスト等が用いられ、図１３（Ｂ）に示すように、パッド３９０に通じる開口部３６０ａａを有する保護膜３６０ａが形成される。これにより、擬似ウェハ３５１の上に、再配線層３６０が形成される。
再配線層３６０の形成後、図１３（Ｃ）に示すように、擬似ウェハ３５１の樹脂層３５０が、埋め込まれている増幅器４２の裏面４２ｂが露出するように、バックグラインドされる。尚、増幅器４２の裏面４２ｂを露出させるバックグラインドは、再配線層３６０の形成後のほか、再配線層３６０の形成前に行われてもよい。
バックグラインドされた樹脂層３５０とその上に設けられる再配線層３６０とを含む、図１３（Ｃ）のような擬似ウェハ３５１の形成後、その領域３２０、領域３３０及び領域３４０の境界位置でダイシングが行われる。これにより、図１３（Ｄ）に示すような、増幅器４２が含まれる増幅モジュール４０、チップ５２が含まれる支持モジュール５０、及びチップ５２が含まれない支持モジュール５０が形成される。
尚、図１３（Ｄ）に示す増幅モジュール４０の樹脂層３５０及び再配線層３６０がそれぞれ、上記図９に示したような構成を有する増幅モジュール４０の樹脂層４５及び再配線層４６に相当する。ここで、図１３（Ｄ）に示す絶縁層３７１，３７２が、上記図９に示した絶縁層４７に相当する。図１３（Ｄ）に示すビア３８１ｂ，３８２ｂが、上記図９に示したビア４８ｂに相当する。図１３（Ｄ）に示す配線３８１ａが、上記図９に示した配線４８ａに相当する。図１３（Ｄ）に示したパッド３９０が、上記図９に示したパッド４９に相当する。図１３（Ｄ）に示した保護膜３６０ａが、上記図９に示した保護膜４６ａに相当する。
また、図１３（Ｄ）に示す、チップ５２が含まれる及び含まれない支持モジュール５０の樹脂層３５０及び再配線層３６０がそれぞれ、上記図１０及び図１１に示したような構成を有する支持モジュール５０の樹脂層５５及び再配線層５６に相当する。ここで、図１３（Ｄ）に示す絶縁層３７１，３７２が、上記図１０及び図１１に示した絶縁層５７に相当する。図１３（Ｄ）に示すビア３８１ｂ，３８２ｂが、上記図１０及び図１１に示したビア５８ｂに相当する。図１３（Ｄ）に示す配線３８１ａが、上記図１０及び図１１に示した配線５８ａに相当する。図１３（Ｄ）に示したパッド３９０が、上記図１０及び図１１に示したパッド５９に相当する。図１３（Ｄ）に示した保護膜３６０ａが、上記図１０及び図１１に示した保護膜５６ａに相当する。
図１２（Ａ）～図１２（Ｄ）及び図１３（Ａ）～図１３（Ｄ）に示すような方法により、増幅器４２が含まれる増幅モジュール４０と共に、チップ５２が含まれる及び含まれない支持モジュール５０が形成される。
ここでは、増幅器４２が含まれる増幅モジュール４０と共に、チップ５２が含まれる及び含まれない支持モジュール５０を形成する例を示した。このほか、チップ５２が含まれる及び含まれない支持モジュール５０のうち、チップ５２が含まれる支持モジュール５０のみを増幅モジュール４０と共に形成してもよいし、チップ５２が含まれない支持モジュール５０のみを増幅モジュール４０と共に形成してもよい。
上記のような方法によれば、増幅モジュール４０と支持モジュール５０とがＷＬＰプロセスによって同時に形成される。そのため、増幅モジュール４０の厚さと、支持モジュール５０の厚さとを、同じ或いは同等とすることができる。上記図６に示したアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、このような増幅モジュール４０及び支持モジュール５０が用いられ、それらと、各々に設けられるバンプ６０及びバンプ７０とによって、アンテナ基板１０が放熱体２０に対して支持される。上記のような方法により形成される増幅モジュール４０及び支持モジュール５０を用いることで、アンテナ基板１０を、放熱体２０に対する傾き、それに起因したバンプ６０及びバンプ７０への不均一な荷重を抑えて、安定に保持することができる。
増幅モジュール４０及び支持モジュール５０を用いたアンテナ一体型増幅器１Ａａの組み立て方法の一例について、図１４を参照して説明する。
図１４は第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の組み立て方法の一例を示す図である。図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）にはそれぞれ、アンテナ一体型増幅器の組み立て工程の要部断面図を模式的に示している。
ここでは、増幅器４２が含まれる増幅モジュール４０（図９（図１３（Ｄ）））、チップ５２が含まれる支持モジュール５０（図１０（図１３（Ｄ）））、及びチップ５２が含まれない支持モジュール５０（図１１（図１３（Ｄ）））を用いた組み立ての例を示す。
まず、図１４（Ａ）に示すように、放熱体２０の上に、硬化される前の接合材１００が設けられる。所定の領域１１１ａの接合材１００の上に、増幅モジュール４０が設けられる。更に、増幅モジュール４０が配置される領域１１１ａとは異なる領域１１２ａの接合材１００の上に、支持モジュール５０が設けられる。増幅モジュール４０及び支持モジュール５０が設けられた接合材１００は、それに用いられている材料に応じた手法、例えば、加熱等の手法によって、硬化される。これにより、図１４（Ａ）に示すように、増幅モジュール４０及び支持モジュール５０が、接合材１００によって放熱体２０の上に接合され、固定される。
次いで、図１４（Ｂ）に示すように、放熱体２０の上に接合材１００で接合された増幅モジュール４０のパッド４９の上に、バンプ６０が設けられ、放熱体２０の上に接合材１００で接合された支持モジュール５０のパッド５９の上に、バンプ７０が設けられる。例えば、パッド４９及びパッド５９の上に、バンプ６０及びバンプ７０として、半田ボールや半田ペーストが形成される。或いは、形成された半田ボールや半田ペーストが更に、加熱により溶融され、冷却により凝固されて、バンプ６０及びバンプ７０が形成される。図１４（Ｂ）には一例として、このような加熱及び冷却を経て得られるボール状或いは略ボール状のバンプ６０及びバンプ７０を図示している。
バンプ６０及びバンプ７０の形成時に加熱が行われる場合には、その加熱で接合材１００が溶融して増幅モジュール４０及び支持モジュール５０の位置が変動しないように、バンプ６０及びバンプ７０に用いられる半田材料の種類が調整される。或いは、接合材１００に用いられる接合材料の種類が調整される。例えば、接合材１００に、バンプ６０及びバンプ７０の半田材料よりも高融点の半田材料を用いたり、銀（Ａｇ）ペーストを用いたりすることができる。
次いで、図１４（Ｃ）に示すように、増幅モジュール４０のバンプ６０、及び支持モジュール５０のバンプ７０に、アンテナ基板１０が接合される。アンテナ基板１０は、ＧＮＤ層１６側の裏面１０ｂを、放熱体２０並びにその上に設けられる増幅モジュール４０及び支持モジュール５０の側に向けて、配置される。アンテナ基板１０の裏面１０ｂには予め、増幅モジュール４０のバンプ６０に対応する位置のパッド１５及びパッド１８に通じる開口部、及び支持モジュール５０のバンプ７０に対応する位置のＧＮＤ層１６に通じる開口部を有する保護膜１０ｄが設けられる。放熱体２０並びに増幅モジュール４０及び支持モジュール５０に対向して配置されたアンテナ基板１０の、保護膜１０ｄから露出するパッド１５及びパッド１８にバンプ６０が当接され、保護膜１０ｄから露出するＧＮＤ層１６の部位にバンプ７０が当接される。
増幅モジュール４０のバンプ６０がアンテナ基板１０のパッド１５及びパッド１８に当接し、支持モジュール５０のバンプ７０がアンテナ基板１０のＧＮＤ層１６に当接した状態で、バンプ６０及びバンプ７０が、加熱により溶融され、冷却により凝固される。これにより、図１４（Ｃ）に示すように、増幅モジュール４０に設けられたバンプ６０がアンテナ基板１０のパッド１５及びパッド１８に接合され、支持モジュール５０に設けられたバンプ７０がアンテナ基板１０のＧＮＤ層１６に接合される。
バンプ６０及びバンプ７０とアンテナ基板１０との接合では、その時の加熱で接合材１００が溶融して増幅モジュール４０及び支持モジュール５０の位置が変動しないように、バンプ６０及びバンプ７０に用いられる半田材料の種類が調整される。或いは、接合材１００に用いられる接合材料の種類が調整される。例えば、接合材１００に、バンプ６０及びバンプ７０の半田材料よりも高融点の半田材料を用いたり、Ａｇペーストを用いたりすることができる。
図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）に示すような方法により、アンテナ一体型増幅器１Ａａが組み立てられる。
アンテナ一体型増幅器１Ａａは、アンテナ基板１０が、放熱体２０との間に介在される増幅モジュール４０及びバンプ６０、並びに支持モジュール５０及びバンプ７０によって支持される。アンテナ一体型増幅器１Ａａにおいて、アンテナ基板１０を支持する増幅モジュール４０及び支持モジュール５０は、例えば、ＷＬＰプロセスによって同時に形成され（図１２及び図１３）、互いの厚さが同じ或いは同等とされる。アンテナ一体型増幅器１Ａａでは、アンテナ基板１０の一部が、アンテナ１１に繋がる増幅器４２を含む増幅モジュール４０によって支持され、アンテナ基板１０の他部が、増幅モジュール４０と同じ或いは同等の厚さの支持モジュール５０によって支持される。これにより、アンテナ基板１０は、放熱体２０に対する傾き、それに起因したバンプ６０及びバンプ７０への不均一な荷重が抑えられて、安定に保持される。
図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）には、支持モジュール５０として、チップ５２が含まれるものと含まれないものとを用いる例を示した。チップ５２が含まれる支持モジュール５０としては、例えば、上記図１０（又は図１３（Ｄ））に示したようなものが用いられ、チップ５２が含まれない支持モジュール５０としては、例えば、上記図１１（又は図１３（Ｄ））に示したようなものが用いられる。
ここで、上記図１０に示したような支持モジュール５０では、アンテナ基板１０を支持するバンプ７０が接合されるパッド５９が、配線５８ａ及びビア５８ｂの積層体によってチップ５２の上に支持される。そのため、上記図１０に示したような、チップ５２が含まれる支持モジュール５０では、チップ５２に比較的高剛性のものを用いると、上記図１１に示したような、チップ５２が含まれない支持モジュール５０に比べて、アンテナ基板１０の支持がより安定化される。例えば、このようにアンテナ基板１０をより安定に支持することのできる、チップ５２が含まれる支持モジュール５０を、比較的大きな力が加わり易いアンテナ基板１０の縁部付近に対応して設けると、アンテナ基板１０の傾きが効果的に抑えられる。この場合、アンテナ基板１０の縁部付近よりも内側には、チップ５２が含まれない支持モジュール５０を設けるようにすると、アンテナ一体型増幅器１Ａａで用いられるチップ５２の個数が削減されるため、アンテナ一体型増幅器１Ａａのコストの低減が図られる。
図１５は第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の変形例を示す図である。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）にはそれぞれ、アンテナ一体型増幅器の一例の要部断面図を模式的に示している。
アンテナ一体型増幅器１Ａａでは、増幅モジュール４０と共に用いられる支持モジュール５０として、チップ５２が含まれるもの（図１０）と含まれないもの（図１１）のうち、例えば、図１５（Ａ）に示すように、チップ５２が含まれるもののみが用いられてもよい。このようなアンテナ一体型増幅器１Ａａによれば、チップ５２によるアンテナ基板１０の安定化により、放熱体２０に対するアンテナ基板１０の傾きがいっそう効果的に抑えられる。
アンテナ一体型増幅器１Ａａでは、増幅モジュール４０と共に用いられる支持モジュール５０として、チップ５２が含まれるもの（図１０）と含まれないもの（図１１）のうち、例えば、図１５（Ｂ）に示すように、チップ５２が含まれないもののみが用いられてもよい。このようなアンテナ一体型増幅器１Ａａによれば、チップ５２を用いないことにより、支持モジュール５０及びそれを用いたアンテナ一体型増幅器１Ａａのコストの低減が図られる。
図１６及び図１７は第２の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の更に別の変形例を示す図である。図１６及び図１７にはそれぞれ、アンテナ一体型増幅器の一例の要部断面図を模式的に示している。
まず、図１６に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａについて述べる。
図１６に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａは、支持モジュール５０に含まれるチップ５２の裏面５２ｂが樹脂層５５から露出する構成を有する。
このような、チップ５２の裏面５２ｂが樹脂層５５から露出する支持モジュール５０は、例えば、上記図１２及び図１３に示したようなＷＬＰプロセスを用いて形成される。この場合、支持モジュール５０のチップ５２としては、増幅モジュール４０に用いられる増幅器４２と同じ或いは同等の厚さを有するチップ５２が用いられる。そして、再配線層５６（再配線層３６０）の形成後或いは形成前に行われる擬似ウェハ（擬似ウェハ３５１）の樹脂層５５（樹脂層３５０）のバックグラインド（図１３（Ｃ））において、増幅器４２の裏面４２ｂと共に、チップ５２の裏面５２ｂが露出される。その後、擬似ウェハの所定の位置でダイシングが行われることで、増幅器４２の裏面４２ｂが樹脂層４５から露出する増幅モジュール４０と共に、チップ５２の裏面５２ｂが樹脂層５５から露出する支持モジュール５０が得られる。
図１６に示すような支持モジュール５０が用いられるアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、上記同様、増幅モジュール４０と共に支持モジュール５０が設けられることで、アンテナ基板１０が安定に保持される。
また、図１６に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、チップ５２及び接合材１００が電気伝導性を有する場合、チップ５２は、接合材１００を通じて、放熱体２０と電気的に接続される。チップ５２はまた、配線５８ａ、ビア５８ｂ、パッド５９及びバンプ７０を通じてアンテナ基板１０のＧＮＤ層１６に電気的に接続される。即ち、図１６に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、アンテナ基板１０のＧＮＤ層１６が、バンプ７０、パッド５９、配線５８ａ及びビア５８ｂ、並びに電気伝導性のチップ５２及び接合材１００を通じて、放熱体２０とＧＮＤ接続される。これにより、増幅モジュール４０の増幅器４２からアンテナ１１への信号伝送特性の向上、アンテナ１１からの信号放射特性の向上等が図られる。
更に、図１６に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、アンテナ基板１０のＧＮＤ層１６が、バンプ７０、パッド５９、配線５８ａ及びビア５８ｂ、並びに熱伝導性のチップ５２及び接合材１００を通じて、放熱体２０と熱的に接続される。ここで、増幅モジュール４０の増幅器４２の動作に伴って発生する熱は、接合材１００を通じて放熱体２０に伝達されるほか、配線４８ａ、ビア４８ｂ、パッド４９及びバンプ６０、並びにパッド１５及びパッド１８を通じて、アンテナ基板１０にも伝達され得る。図１６に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、このようにアンテナ基板１０に伝達される熱が、ＧＮＤ層１６から、バンプ７０、パッド５９、配線５８ａ及びビア５８ｂ、並びに熱伝導性のチップ５２及び接合材１００を通じて、放熱体２０へと伝達される。これにより、増幅器４２及びアンテナ基板１０の過熱、それによる損傷や性能劣化が抑えられる。
この図１６で述べたような、チップ５２の裏面５２ｂを樹脂層５５から露出させる構成は、必ずしもアンテナ一体型増幅器１Ａａに含まれる支持モジュール５０の全てのチップ５２に適用されることを要しない。
続いて、図１７に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａについて述べる。
図１７に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａは、支持モジュール５０に、樹脂層５５を貫通する貫通導体５３（導体部）と、その貫通導体５３に接続される配線５８ａ及びビア５８ｂ並びにパッド５９とが設けられる構成を有する。貫通導体５３とそれに繋がる配線５８ａ及びビア５８ｂ並びにパッド５９とは、チップ５２が含まれる支持モジュール５０、及びチップ５２が含まれない支持モジュール５０の、いずれにも適用可能である。また、貫通導体５３とそれに繋がる配線５８ａ及びビア５８ｂ並びにパッド５９とは、上記図１６で述べたような、チップ５２が含まれ且つその裏面５２ｂが樹脂層５５から露出する支持モジュール５０にも、適用可能である。
貫通導体５３とそれに繋がる配線５８ａ及びビア５８ｂ並びにパッド５９とが含まれる支持モジュール５０は、例えば、上記図１２及び図１３に示したようなＷＬＰプロセスを用いて形成される。この場合、樹脂層５５（樹脂層３５０）には、チップ５２と同様に、貫通導体５３として電気伝導性及び熱伝導性のピン状、棒状又は柱状の電極部材が埋め込まれる。そして、再配線層５６（再配線層３６０）の形成後或いは形成前に行われる擬似ウェハ（擬似ウェハ３５１）の樹脂層５５（樹脂層３５０）のバックグラインド（図１３（Ｃ））において、増幅器４２の裏面４２ｂと共に、貫通導体５３が露出される。その後、擬似ウェハの所定の位置でダイシングが行われることで、増幅器４２の裏面４２ｂが樹脂層４５から露出する増幅モジュール４０と共に、貫通導体５３が樹脂層５５から露出する支持モジュール５０が得られる。
図１７に示すような支持モジュール５０が用いられるアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、上記同様、増幅モジュール４０と共に支持モジュール５０が設けられることで、アンテナ基板１０が安定に保持される。
また、図１７に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、アンテナ基板１０のＧＮＤ層１６が、バンプ７０、パッド５９、配線５８ａ及びビア５８ｂ、並びに電気伝導性の貫通導体５３及び接合材１００を通じて、放熱体２０とＧＮＤ接続される。これにより、増幅モジュール４０の増幅器４２からアンテナ１１への信号伝送特性の向上、アンテナ１１からの信号放射特性の向上等が図られる。
更に、図１７に示すアンテナ一体型増幅器１Ａａでは、増幅モジュール４０の増幅器４２で発生してアンテナ基板１０に伝達される熱が、ＧＮＤ層１６から、バンプ７０、パッド５９、配線５８ａ及びビア５８ｂ、熱伝導性の貫通導体５３及び接合材１００を通じて、放熱体２０へと伝達される。これにより、増幅器４２及びアンテナ基板１０の過熱、それによる損傷や性能劣化が抑えられる。
この図１７で述べたような、貫通導体５３とそれに繋がる配線５８ａ及びビア５８ｂ並びにパッド５９とを設ける構成は、必ずしもアンテナ一体型増幅器１Ａａに含まれる支持モジュール５０の全てに適用されることを要しない。
以上、第２の実施の形態で述べたアンテナ一体型増幅器１Ａａによれば、アンテナ基板１０が、増幅モジュール４０及びバンプ６０によって支持されると共に、支持モジュール５０及びバンプ７０によって支持される。これにより、アンテナ基板１０が放熱体２０に対して安定に保持され、アンテナ基板１０と増幅器４２との間の接続信頼性の高いアンテナ一体型増幅器１Ａａが実現される。
［第３の実施の形態］
図１８は第３の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。図１８には、アンテナ一体型増幅器の一例の要部断面図を模式的に示している。
図１８に示すアンテナ一体型増幅器１Ｂは、アンテナ１１を有するアンテナ基板１０、アンテナ基板１０に対向して配置される放熱体２０、及びアンテナ基板１０と放熱体２０との間に介在される支持部３０Ｂを含む。アンテナ一体型増幅器１Ｂの支持部３０Ｂは、少なくとも１個（図１８の例では断面視で１個）の増幅器４２を備えアンテナ基板１０の一部に対向する部分１４１と、アンテナ基板１０の他部に対向する部分１４２とを有する増幅モジュール１４０を含む。増幅モジュール１４０のこれらの部分１４１及び部分１４２は、分離されずに連続している。支持部３０Ｂは更に、増幅モジュール１４０の表面１４０ａに設けられるバンプ６０を含む。アンテナ一体型増幅器１Ｂは、このような支持部３０Ｂを有する点で、上記第１の実施の形態で述べたアンテナ一体型増幅器１Ａと相違する。
増幅モジュール１４０の、アンテナ基板１０の一部に対向する部分１４１は、増幅器４２によって信号を増幅する機能と、後述のようにその表面１４０ａに設けられるバンプ６０と共にアンテナ基板１０を支持する機能とを有する部分である。増幅モジュール１４０の、アンテナ基板１０の他部に対向する部分１４２は、後述のようにその表面１４０ａに設けられるバンプ６０と共にアンテナ基板１０を支持する機能を有する部分である。
増幅モジュール１４０の増幅器４２は、樹脂材料等が用いられたパッケージ４１内に設けられる。増幅器４２は、その表面４２ａに設けられる端子４３が、パッケージ４１内に設けられる導体部４４（図１８に点線で図示）と接続される。導体部４４は、増幅モジュール１４０の表面１４０ａに設けられるバンプ６０と接続され、導体部４４を通じて端子４３とバンプ６０とが電気的に接続される。バンプ６０は、アンテナ基板１０のアンテナ１１に繋がる導体部１２（図１８に点線で図示）と接続される。増幅器４２は、端子４３、導体部４４及びバンプ６０、並びにアンテナ基板１０の導体部１２を通じて、アンテナ１１と電気的に接続される。増幅器４２は、例えば、端子４３が設けられる表面４２ａと反対側（放熱体２０側）の裏面４２ｂが、パッケージ４１から露出するように設けられる。パッケージ４１から裏面４２ｂが露出する増幅器４２は、放熱体２０と熱的に接続される。また、放熱体２０がＧＮＤとして用いられる場合には、パッケージ４１から裏面４２ｂが露出する増幅器４２は、放熱体２０と電気的に接続される。
アンテナ一体型増幅器１Ｂにおいて、アンテナ基板１０には、半導体装置８０やコネクタ９０が接続されてもよい。例えば、増幅モジュール１４０の増幅器４２は、端子４３、導体部４４及びバンプ６０、並びにアンテナ基板１０の導体部１３（図１８に点線で図示）を通じて、半導体装置８０やコネクタ９０（図１８の例では半導体装置８０）と電気的に接続される。例えば、半導体装置８０として、上記送信機２００（図２）について述べたベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有するものが、アンテナ基板１０に接続される。或いは、上記送信機２００（図２）について述べたベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有する他の装置が、コネクタ９０によってアンテナ基板１０に接続される。
アンテナ一体型増幅器１Ｂでは、アンテナ基板１０の一部に対向する部分１４１と、アンテナ基板１０の他部に対向する部分１４２とを有する増幅モジュール１４０、及びその表面１４０ａに設けられるバンプ６０によって、アンテナ基板１０が支持される。増幅モジュール１４０では、増幅器４２が含まれる部分１４１から連続して延びる部分１４２が設けられるため、増幅器４２が含まれる部分１４１のみの場合と比べて平面サイズが大きくなる。このような増幅モジュール１４０及びそれに設けられるバンプ６０によってアンテナ基板１０が支持される。これにより、放熱体２０に対するアンテナ基板１０の傾き、それに起因したバンプ６０への不均一な荷重及びそれによるバンプ６０の亀裂や断線の発生が抑えられ、アンテナ基板１０が放熱体２０に対して安定に保持される。アンテナ基板１０と増幅器４２との間の接続信頼性の高いアンテナ一体型増幅器１Ｂが実現される。
例えば、アンテナ一体型増幅器１Ｂの１つの例では、増幅モジュール１４０の面積を、増幅器４２の面積の約１０倍にすることができ、増幅器４２のみの場合（図５）に比べて、アンテナ基板１０の支持強度を約１０倍にすることができる。
［第４の実施の形態］
ここでは、上記のようなアンテナ一体型増幅器１Ａの構成を適用したものの例を、第２の実施の形態として説明する。
図１９は第４の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例を示す図である。図１９には、アンテナ一体型増幅器の一例の要部断面図を模式的に示している。また、図２０は第４の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器のアンテナ基板と支持部との配置関係の一例を示す図である。図２０には、図１９のＸＸ－ＸＸ矢視平面図を模式的に示している。図１９及び図２０を参照し、第４の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の一例について説明する。
図１９に示すアンテナ一体型増幅器１Ｂａは、アンテナ基板１０、放熱体２０、及びそれらの間に介在される支持部３０Ｂａを含む。
アンテナ基板１０の表面１０ａには、複数のアンテナ１１、及びそれら（例えば数個単位）と電気的に接続される給電層１４が設けられる。アンテナ基板１０の裏面１０ｂには、内部に設けられる導体部１２を通じて給電層１４に電気的に接続されるパッド１５、及びパッド１５とは分離されたＧＮＤ層１６が設けられる。
また、アンテナ基板１０の表面１０ａには、半導体装置８０がバンプ８１を用いて接合されるパッド１７が設けられてもよい。アンテナ基板１０の裏面１０ｂには、内部に設けられる導体部１３を通じて表面１０ａのパッド１７と電気的に接続されるパッド１８が設けられてもよい。更に、アンテナ基板１０の表面１０ａには、コネクタ９０が接続される接続部１９が設けられてもよい。例えば、半導体装置８０として、上記送信機２００（図２）について述べたベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有するものが、アンテナ基板１０に接続される。或いは、上記送信機２００（図２）について述べたベースバンド回路２１０、アップコンバータ２２０、発振器２３０、移相器２４０等の機能を有する他の装置が、コネクタ９０によってアンテナ基板１０に接続される。
アンテナ基板１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂにはそれぞれ、所定の部位に開口部を有する保護膜１０ｃ及び保護膜１０ｄが設けられる。
放熱体２０には、板状部材が用いられる。放熱体２０には、熱伝導性の良好な金属材料が用いられる。このような放熱体２０の表面２０ａに、接合材１００を介して、支持部３０Ｂａが設けられる。
支持部３０Ｂａは、アンテナ基板１０の一部に対向する部分１４１と、アンテナ基板１０の他部に対向する部分１４２とを有する増幅モジュール１４０を含む。増幅モジュール１４０の部分１４１は、少なくとも１個（図１９の例では断面視で１個）の増幅器４２を備え、増幅モジュール１４０の部分１４２は、増幅器４２を備える部分１４１に連続して設けられる。支持部３０Ｂａは更に、増幅モジュール１４０の表面１４０ａに設けられるバンプ６０を含む。
例えば、図２０に示すように、アンテナ基板１０のＧＮＤ層１６側の裏面１０ｂにおける所定の領域１１１に対向して、増幅モジュール１４０の増幅器４２が含まれる部分１４１が位置する。アンテナ基板１０の裏面１０ｂにおける、領域１１１とは異なる領域１１２に対向して、増幅モジュール１４０の部分１４２が位置する。増幅モジュール１４０の部分１４１と部分１４２とは一続きになっている。
尚、図２０に示した増幅モジュール１４０の部分１４１及び部分１４２の配置は一例であって、これに限定されるものではない。増幅モジュール１４０に含まれる増幅器４２の個数や平面サイズ、アンテナ基板１０の裏面１０ｂに対する１個又は２個以上の増幅器４２の位置等に応じて、部分１４１及び部分１４２が配置される。
図１９に示すように、増幅モジュール１４０は、放熱体２０の上に、半田、ろう材、導体ペースト、樹脂等の各種接合材料が用いられる接合材１００を介して配置される。増幅モジュール１４０の増幅器４２で発生する熱を放熱体２０へ効率的に伝達するためには、熱伝導性の良好な接合材料が接合材１００に用いられることが望ましい。増幅モジュール４０の増幅器４２を放熱体２０にＧＮＤ接続するためには、電気伝導性の良好な接合材料が接合材１００に用いられることが望ましい。
増幅モジュール１４０に設けられるバンプ６０には、例えば、半田材料が用いられる。増幅モジュール１４０に設けられるバンプ６０は、アンテナ基板１０の保護膜１０ｄの開口部から露出するパッド１５（及びパッド１８）並びにＧＮＤ層１６の部位に接合される。これにより、アンテナ基板１０が、増幅モジュール１４０及びバンプ６０によって支持される。更に、増幅モジュール１４０は、バンプ６０を通じてアンテナ基板１０と電気的に接続される。増幅モジュール１４０の増幅器４２（その端子４３）は、導体部４４、バンプ６０、パッド１５、導体部１２、給電層１４を通じて、アンテナ基板１０のアンテナ１１と電気的に接続される。
アンテナ一体型増幅器１Ｂａにおいて、アンテナ基板１０は、増幅器４２を備える部分１４１とそれに連続する部分１４２とを有する増幅モジュール１４０及びその表面１４０ａのバンプ６０によって支持されることで、放熱体２０に対して安定に保持される。
増幅モジュール１４０について更に説明する。
図２１～図２３は第４の実施の形態に係る増幅モジュールの一例を示す図である。図２１～図２３にはそれぞれ、増幅モジュールの一例の要部断面図を模式的に示している。
アンテナ一体型増幅器１Ｂａ（図１９）には、例えば、図２１に示すような増幅モジュール１４０が用いられる。図２１に示す増幅モジュール１４０は、増幅器４２、チップ５２、樹脂層４５及び再配線層４６を含む。図２１に示す増幅モジュール１４０は、少なくとも１個（図２１の例では断面視で１個）の増幅器４２を備える部分１４１と、その部分１４１に連続して設けられ少なくとも１個（図２１の例では断面視で１個）のチップ５２を備える部分１４２とを含む。
増幅器４２には、例えば、ＧａＮ－ＨＥＭＴ等を増幅回路に含む半導体装置が用いられる。増幅器４２の表面４２ａには、端子４３が設けられる。増幅器４２は、表面４２ａの端子４３が露出するように、樹脂層４５に埋め込まれる。増幅器４２は、例えば、端子４３が設けられる表面４２ａとは反対側の裏面４２ｂが露出するように、樹脂層４５に埋め込まれる。
チップ５２には、例えば、ダミーチップが用いられる。チップ５２には、樹脂層４５よりも剛性の高い材料が用いられたチップ、例えば、金属製やセラミックス製といった各種チップが用いられる。このようなチップ５２が、増幅器４２と共に、樹脂層４５に埋め込まれる。
樹脂層４５には、各種樹脂材料が用いられる。樹脂層４５の樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。樹脂層４５の樹脂材料には、酸化シリコン等の絶縁性のフィラーが含有されてもよい。
再配線層４６は、絶縁層４７、絶縁層４７の内部に設けられる配線４８ａ及びビア４８ｂ（導体部）、絶縁層４７の表面に設けられるパッド４９及び保護膜４６ａを含む。絶縁層４７には、各種絶縁材料が用いられる、絶縁層４７の絶縁材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂等の樹脂材料が用いられる。配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９には、各種導体材料が用いられる。配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９の導体材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料が用いられる。保護膜４６ａには、例えば、ソルダーレジスト等の絶縁材料が用いられる。
増幅モジュール１４０の部分１４１に含まれる増幅器４２の端子４３には、再配線層４６の配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９が接続される。増幅モジュール１４０の増幅器４２を含む部分１４１は、増幅器４２の端子４３が、再配線層４６において配線４８ａ及びビア４８ｂによって引き回され、増幅器４２よりも横方向外側にパッド４９が位置する構造になっている。但し、増幅モジュール１４０の部分１４１における配線４８ａ及びビア４８ｂの個数及び位置、パッド５９の個数及び位置、保護膜５６ａの開口部の個数及び位置は、図２１に例示したものに限定されない。
増幅モジュール１４０の部分１４２に含まれるチップ５２の上には、チップ５２から上方に向かって延びる配線４８ａ及びビア４８ｂの積層体が設けられ、その積層体の上に、最上層導体のパッド４９が設けられる。チップ５２が含まれる部分では、例えば、このような配線４８ａ及びビア４８ｂの積層体とその上のパッド４９とが、部分１４２に含まれるチップ５２の少なくとも１箇所（図２１の例では断面視で２箇所）に対応して設けられる。また、増幅モジュール１４０の部分１４２のうち、チップ５２が含まれない部分１４２には、樹脂層４５の上に、樹脂層４５から上方に向かって延びる配線４８ａ及びビア４８ｂの積層体が設けられ、その積層体の上に、最上層導体のパッド４９が設けられる。チップ５２が含まれない部分１４２では、例えば、このような配線４８ａ及びビア４８ｂの積層体とその上のパッド４９とが、樹脂層４５の少なくとも１箇所（図２１の例では断面視で２箇所）に対応して設けられる。但し、増幅モジュール１４０の部分１４２における配線４８ａ及びビア４８ｂの積層体の個数及び位置、パッド４９の個数及び位置、保護膜４６ａの開口部の個数及び位置は、図２１に例示したものに限定されない。
尚、図２１に示す増幅モジュール１４０の樹脂層４５及び再配線層４６が、上記第３の実施の形態で述べたパッケージ４１（図１８）に相当する。図２１に示す増幅モジュール１４０の再配線層４６に設けられる配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９のうち、部分１４１に含まれる増幅器４２に接続されるものが、上記第１の実施の形態で述べた導体部４４（図１８）に相当する。
アンテナ一体型増幅器１Ｂａ（図１９）に用いられる増幅モジュール１４０には、図２１に示したような構成のほか、図２２又は図２３に示すような構成が採用されてもよい。
図２２に示す増幅モジュール１４０は、図２１に示した増幅モジュール１４０の、増幅器４２が含まれる部分１４１とは異なる部分１４２に、更にチップ５２を設けた構成を有する。増幅モジュール１４０の部分１４２にチップ５２が含まれる場合（図２１及び図２２）、アンテナ基板１０を支持するバンプ６０が接合されるパッド４９が、配線４８ａ及びビア４８ｂの積層体によってチップ５２の上に支持される。そのため、増幅モジュール１４０の部分１４２にチップ５２が含まれる場合には、チップ５２が含まれない場合に比べて、アンテナ基板１０の支持がより安定化される。例えば、このようにアンテナ基板１０を安定に支持するチップ５２を、アンテナ基板１０の縁部付近に対応する増幅モジュール１４０内の位置に設けることで、アンテナ基板１０の傾き等が効果的に抑えられる。
また、図２３に示す増幅モジュール１４０は、増幅器４２が含まれる部分１４１とは異なる部分１４２に、チップ５２を設けない構成を有する。図２３に示す増幅モジュール１４０によれば、チップ５２を用いないことによる支持モジュール５０及びアンテナ一体型増幅器１Ｂａのコストの低減が図られる。
図２１及び図２２に示したような、チップ５２が含まれる増幅モジュール１４０では、上記図１６の例に従い、チップ５２の裏面５２ｂを樹脂層４５から露出させる構成が採用されてもよい。また、図２１～図２３に示したような増幅モジュール１４０では、上記図１７の例に従い、樹脂層４５を貫通する貫通導体（上記貫通導体５３に相当）とそれに繋がる配線４８ａ及びビア４８ｂ並びにパッド４９とを設ける構成が採用されてもよい。これらの構成が採用されることで、アンテナ一体型増幅器１Ｂａにおいて、アンテナ基板１０と放熱体２０との間の、樹脂層４５を貫通するチップ５２や貫通導体を介した電気的な接続（ＧＮＤ接続）、熱的な接続が可能になる。
上記図２１～図２３等に示したような構成を有する増幅モジュール１４０は、例えば、ＷＬＰ技術を用いて形成される。増幅モジュール１４０の形成方法の一例について、図２４を参照して説明する。
図２４は第４の実施の形態に係る増幅モジュールの形成方法の一例を示す図である。図２４（Ａ）～図２４（Ｄ）にはそれぞれ、増幅モジュールの形成工程の要部断面図を模式的に示している。
ここでは、上記図２１に示したような、増幅器４２が含まれる部分１４１と、チップ５２が含まれる及び含まれない部分１４２とを有する増幅モジュール１４０の形成を例にして説明する。
まず、図２４（Ａ）に示すように、支持基板３００の上に設けられた接着層３１０の、増幅器４２が含まれる部分１４１を形成する領域３２０に、増幅器４２が配置され、チップ５２が含まれる部分１４２を形成する領域３３０に、チップ５２が配置される。増幅器４２及びチップ５２は、接着層３１０の上に接着され、固定される。支持基板３００の上に設けられた接着層３１０の、増幅器４２もチップ５２も含まれない部分１４２を形成する領域３４０には、増幅器４２もチップ５２も配置されない。
増幅器４２及びチップ５２の配置後、図２４（Ａ）に示すように、支持基板３００の領域３２０、領域３３０及び領域３４０の上に、モールド成形等によって樹脂層３５０が形成される。これにより、支持基板３００に設けられた接着層３１０の上に、増幅器４２及びチップ５２が樹脂層３５０内に埋め込まれた擬似ウェハ３５１が形成される。
樹脂層３５０の形成後、増幅器４２及びチップ５２が樹脂層３５０に埋め込まれた擬似ウェハ３５１が、支持基板３００に設けられた接着層３１０から剥離される。そして、その擬似ウェハ３５１の、接着層３１０から剥離された面の上に、図２４（Ｂ）に示すように、再配線層３６０が形成される。例えば、上記図１２（Ｃ）～図１３（Ｂ）の例に従い、１層目の絶縁層３７１、ビア３８１ｂ及び配線３８１ａが形成され、更に２層目の絶縁層３７２、ビア３８２ｂ及びパッド３９０が形成され、最後に保護膜３６０ａが形成される。これにより、擬似ウェハ３５１の上に、再配線層３６０が形成される。
再配線層３６０の形成後、図２４（Ｃ）に示すように、擬似ウェハ３５１の樹脂層３５０が、埋め込まれている増幅器４２の裏面４２ｂが露出するように、バックグラインドされる。尚、増幅器４２の裏面４２ｂを露出させるバックグラインドは、再配線層３６０の形成後のほか、再配線層３６０の形成前に行われてもよい。
バックグラインドされた樹脂層３５０とその上に設けられる再配線層３６０とを含む、図２４（Ｃ）のような擬似ウェハ３５１の形成後、その領域３２０、領域３３０及び領域３４０を含む領域の外縁位置でダイシングが行われる。これにより、図２４（Ｄ）に示すような増幅モジュール１４０が形成される。
尚、図２４（Ｄ）に示す増幅モジュール１４０の樹脂層３５０及び再配線層３６０がそれぞれ、上記図２１に示したような構成を有する増幅モジュール１４０の樹脂層４５及び再配線層４６に相当する。ここで、図２４（Ｄ）に示す絶縁層３７１，３７２が、上記図２１に示した絶縁層４７に相当する。図２４（Ｄ）に示すビア３８１ｂ，３８２ｂが、上記図２１に示したビア４８ｂに相当する。図２４（Ｄ）に示す配線３８１ａが、上記図２１に示した配線４８ａに相当する。図２４（Ｄ）に示したパッド３９０が、上記図２１に示したパッド４９に相当する。図２４（Ｄ）に示した保護膜３６０ａが、上記図２１に示した保護膜４６ａに相当する。
ここでは、上記図２１に示したような構成を有する増幅モジュール１４０の形成を例にしたが、上記図２２及び図２３に示したような構成を有する増幅モジュール１４０も、図２４（Ａ）～図２４（Ｄ）に示したような方法の例に従って形成することができる。
上記のようなＷＬＰプロセスによって形成される増幅モジュール１４０では、増幅器４２が含まれる部分１４１と、それに連続する部分１４２とが、同じ或いは同等の厚さで形成される。上記図１９に示したアンテナ一体型増幅器１Ｂａでは、このような増幅モジュール１４０とその表面１４０ａに設けられるバンプ６０とによって、放熱体２０に対してアンテナ基板１０が支持される。上記のような方法により形成される増幅モジュール１４０を用いることで、アンテナ基板１０を、放熱体２０に対する傾き、それに起因したバンプ６０への不均一な荷重を抑えて、安定に保持することができる。
図２５は第４の実施の形態に係るアンテナ一体型増幅器の組み立て方法の一例を示す図である。図２５（Ａ）～図２５（Ｃ）にはそれぞれ、アンテナ一体型増幅器の組み立て工程の要部断面図を模式的に示している。
ここでは、増幅器４２が含まれる部分１４１と、チップ５２が含まれる及び含まれない部分１４２とを有する増幅モジュール１４０を用いた組み立ての例を示す。
まず、図２５（Ａ）に示すように、放熱体２０の上に、硬化される前の接合材１００が設けられ、その上に、増幅モジュール１４０が設けられる。増幅モジュール１４０が設けられた接合材１００は、加熱等の手法によって、硬化される。これにより、図２５（Ａ）に示すように、増幅モジュール１４０が、接合材１００によって放熱体２０の上に接合され、固定される。
次いで、図２５（Ｂ）に示すように、放熱体２０の上に接合材１００で接合された増幅モジュール１４０のパッド４９の上に、バンプ６０が設けられる。例えば、パッド４９の上に、バンプ６０として、半田ボールや半田ペーストが形成される。或いは、形成された半田ボールや半田ペーストが更に、加熱により溶融され、冷却により凝固されて、バンプ６０が形成される。図２５（Ｂ）には一例として、このような加熱及び冷却を経て得られるボール状或いは略ボール状のバンプ６０を図示している。
バンプ６０の形成時に加熱が行われる場合には、その加熱で接合材１００が溶融して増幅モジュール１４０の位置が変動しないように、バンプ６０に用いられる半田材料の種類が調整される。或いは、接合材１００に用いられる接合材料の種類が調整される。例えば、接合材１００に、バンプ６０及びバンプ７０の半田材料よりも高融点の半田材料を用いたり、Ａｇペーストを用いたりすることができる。
次いで、図２５（Ｃ）に示すように、増幅モジュール１４０のバンプ６０に、アンテナ基板１０が接合される。アンテナ基板１０は、ＧＮＤ層１６側の裏面１０ｂを、放熱体２０及びその上に設けられる増幅モジュール１４０の側に向けて、配置される。アンテナ基板１０の裏面１０ｂには予め、増幅モジュール１４０のバンプ６０に対応する位置に開口部を有する保護膜１０ｄが設けられる。放熱体２０及び増幅モジュール１４０に対向して配置されたアンテナ基板１０の、保護膜１０ｄから露出するパッド１５及びパッド１８並びにＧＮＤ層１６にバンプ６０が当接される。
増幅モジュール１４０のバンプ６０がアンテナ基板１０のパッド１５及びパッド１８並びにＧＮＤ層１６に当接した状態で、バンプ６０が、加熱により溶融され、冷却により凝固される。これにより、図２５（Ｃ）に示すように、増幅モジュール１４０のバンプ６０がアンテナ基板１０のパッド１５及びパッド１８並びにＧＮＤ層１６に接合される。
バンプ６０とアンテナ基板１０との接合では、その時の加熱で接合材１００が溶融して増幅モジュール１４０の位置が変動しないように、バンプ６０に用いられる半田材料の種類が調整される。或いは、接合材１００に用いられる接合材料の種類が調整される。例えば、接合材１００に、バンプ６０及びバンプ７０の半田材料よりも高融点の半田材料を用いたり、Ａｇペーストを用いたりすることができる。
図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）に示すような方法により、アンテナ一体型増幅器１Ｂａが組み立てられる。
アンテナ一体型増幅器１Ｂａは、アンテナ基板１０が、放熱体２０との間に介在される増幅モジュール１４０及びバンプ６０によって支持される。アンテナ一体型増幅器１Ｂａでは、アンテナ基板１０の一部が、アンテナ１１と電気的に接続される増幅器４２が含まれる部分１４１によって支持され、アンテナ基板１０の他部が、部分１４１と一続きの同じ或いは同等の厚さの部分１４２によって支持される。これにより、アンテナ基板１０は、放熱体２０に対する傾き、それに起因したバンプ６０への不均一な荷重が抑えられて、安定に保持される。
以上、第４の実施の形態で述べたアンテナ一体型増幅器１Ｂａによれば、アンテナ基板１０が、増幅モジュール１４０及びバンプ６０によって支持される。これにより、アンテナ基板１０が放熱体２０に対して安定に保持され、アンテナ基板１０と増幅器４２との間の接続信頼性の高いアンテナ一体型増幅器１Ｂａが実現される。
以上、第１～第４の実施の形態で述べたアンテナ一体型増幅器１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｂａ等は、上記図２及び図３に示したような送信機２００に適用可能である。このほか、第１～第４の実施の形態で述べたようなアンテナ一体型増幅器１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｂａ等は、受信機にも適用可能である。この場合、アンテナ基板１０のアンテナ１１で受信された信号（アナログ信号）が、アンテナ一体型増幅器１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｂａ等に設けられる低雑音増幅器等の増幅器４２に入力されて増幅される。そして、増幅器４２で増幅された信号は、ダウンコンバータによって所定の周波数の信号に変換（ダウンコンバート）され、データ（ディジタル信号）に変換される。
第１～第４の実施の形態で述べたアンテナ一体型増幅器１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｂａ等の増幅器４２が、アップ又はダウンコンバータ、或いはＤＡ又はＡＤコンバータといった所定のコンバータに接続された、送信機又は受信機（通信機）が実現される。第１～第４の実施の形態で述べたアンテナ一体型増幅器１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｂａ等は、アンテナ基板１０と増幅器４２との接続に、バンプ６０とバンプ７０とが用いられ又はバンプ６０が用いられ、アンテナ基板１０と増幅器４２との間の接続距離が抑えられる。更に、第１～第４の実施の形態で述べたアンテナ一体型増幅器１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｂａ等では、増幅モジュール４０と支持モジュール５０とによって又は増幅モジュール１４０によって、アンテナ基板１０が放熱体２０に対して安定に保持される。これにより、信号の伝送損失、それによる通信品質の低下や消費電力の増大が抑えられた、高性能及び高品質の送信機又は受信機を実現することができる。
１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｂａ，２ アンテナ一体型増幅器
１０ アンテナ基板
１０ａ，２０ａ，４０ａ，４２ａ，５０ａ，１４０ａ 表面
１０ｂ，４２ｂ，５２ｂ 裏面
１０ｃ，１０ｄ，４６ａ，５６ａ，３６０ａ 保護膜
１１ アンテナ
１２，１３，４４ 導体部
１４ 給電層
１５，１７，１８，４９，５９，３９０ パッド
１６ ＧＮＤ層
１９ 接続部
２０ 放熱体
３０Ａ，３０Ａａ，３０Ｂ，３０Ｂａ 支持部
４０，１４０ 増幅モジュール
４１，５１ パッケージ
４２ 増幅器
４３ 端子
４５，５５，３５０ 樹脂層
４６，５６，３６０ 再配線層
４７，５７，３７１，３７２ 絶縁層
４８ａ，５８ａ，３８１ａ 配線
４８ｂ，５８ｂ，３８１ｂ，３８２ｂ ビア
５０ 支持モジュール
５２ チップ
５３ 貫通導体
６０，７０，８１ バンプ
８０ 半導体装置
９０ コネクタ
１００ 接合材
１１１，１１１ａ，１１２，１１２ａ，３２０，３３０，３４０ 領域
１４１，１４２ 部分
２００，２０１ 送信機
２１０ ベースバンド回路
２２０ アップコンバータ
２３０ 発振器
２４０ 移相器
２５０ 無線信号
２６０ 筐体
２７０ ケーブル
２７１ 抵抗
３００ 支持基板
３１０ 接着層
３５１ 擬似ウェハ
３６０ａａ，３７１ａ，３７２ａ 開口部

Claims (9)

  1. アンテナを有する基板と、
    前記基板に対向する放熱体と、
    前記基板と前記放熱体との間に介在され、前記基板の外縁よりも内側に位置し、前記放熱体に対して前記基板を支持する支持部と
    を含み、
    前記支持部は、
    前記基板の一部に対向し、増幅器を備える第１部分と、
    前記基板の前記一部と前記第１部分との間に介在され、前記アンテナと前記増幅器とを電気的に接続する第１バンプと、
    前記基板の前記一部とは異なる他部に対向し、半導体装置を含まないか又はダミーチップを含む第２部分と、
    前記他部と前記第２部分との間に介在される第２バンプと
    を含むことを特徴とするアンテナ一体型増幅器。
  2. 前記第１部分は、
    前記放熱体の前記基板と対向する表面側に設けられ、前記増幅器が埋め込まれた第１樹脂層と、
    前記第１樹脂層及び前記増幅器の前記基板側に設けられ、前記第１バンプが接続される第１パッドと、前記第１パッドと前記増幅器とを接続する第１導体部とを含む第１再配線層と
    を有し、
    前記第２部分は、
    前記放熱体の前記表面側に設けられた第２樹脂層と、
    前記第２樹脂層の前記基板側に設けられ、前記第２バンプが接続される第２パッドと、前記第２パッドの前記放熱体側に位置し前記第２パッドと接続される第２導体部とを含む第２再配線層と
    を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ一体型増幅器。
  3. 前記第１部分は、前記増幅器の、前記第１再配線層側とは反対の前記放熱体側の第１面が、前記第１樹脂層から露出することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ一体型増幅器。
  4. 前記第２部分は、前記第２樹脂層に埋め込まれた前記ダミーチップを有し、
    前記第２再配線層は、前記第２樹脂層及び前記ダミーチップの前記基板側に設けられ、
    前記第２導体部は、前記第２パッドと前記ダミーチップとを接続することを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ一体型増幅器。
  5. 前記第２部分は、前記ダミーチップの、前記第２再配線層側とは反対の前記放熱体側の第２面が、前記第２樹脂層から露出することを特徴とする請求項４に記載のアンテナ一体型増幅器。
  6. 前記他部と前記第２部分との間に介在された第３バンプを含み、
    前記第２部分は、
    前記第２樹脂層を貫通する第３導体部と、
    前記第２再配線層に設けられ、前記第３バンプが接続される第３パッドと、
    前記第２再配線層に設けられ、前記第３パッドと前記第３導体部とを接続する第４導体部と
    を有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のアンテナ一体型増幅器。
  7. 前記支持部は、前記第１部分と前記第２部分とが分離されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のアンテナ一体型増幅器。
  8. 前記支持部は、前記第１部分と前記第２部分とが一続きになっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のアンテナ一体型増幅器。
  9. コンバータと、
    前記コンバータと接続されたアンテナ一体型増幅器と
    を備え、
    前記アンテナ一体型増幅器は、
    アンテナを有する基板と、
    前記基板に対向する放熱体と、
    前記基板と前記放熱体との間に介在され、前記基板の外縁よりも内側に位置し、前記放熱体に対して前記基板を支持する支持部と
    を含み、
    前記支持部は、
    前記基板の一部に対向し、前記コンバータと電気的に接続される増幅器を備える第１部分と、
    前記一部と前記第１部分との間に介在され、前記アンテナと前記増幅器とを電気的に接続する第１バンプと、
    前記基板の前記一部とは異なる他部に対向し、半導体装置を含まないか又はダミーチップを含む第２部分と、
    前記他部と前記第２部分との間に介在される第２バンプと
    を含むことを特徴とする通信機。
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