JP2007294965A - 金属壁を用いた高周波モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波モジュール及びその製造方法を提供する。
【解決手段】接地部を有する基板２１と、上記基板２１上に実装された複数個の表面実装素子２２と、上記基板２１上の接地部に連結される金属壁２６と、上記表面実装素子２２及び上記金属壁２６を密封し上記金属壁２６の上部表面が露出されるよう形成された樹脂モールディング部２４と、上記樹脂モールディング部２４の上面に上記金属壁２６の上部表面と接触するよう形成される金属薄膜２５とを含む高周波モジュール及びその製造方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、高周波モジュール及びその製造方法に関するものであって、より詳細には、高周波モジュールの遮蔽構造形成時に金属壁を用いて金属遮蔽膜を接地させた高周波モジュール及びその製造方法に関する。

携帯電話などの移動通信機器に用いられる高周波モジュールでは、基板上の高周波半導体素子と周辺回路から成る高周波回路が形成される。

一般に、電子機器に電流が流れていると、電流の周囲に電界と磁界が誘導されて電位差によって空間が生じる。この際、電界が時間的に変化するとその周囲に電磁界を発生させる。即ち、機器が誘導することに係わらず電流が流れ、不要なエネルギーである電磁波雑音を発生させる。

このように発生した電磁波雑音が伝達経路を通じて他の機器に伝達されると、機器の性能が劣れ、誤作動を発生させる原因となる。

このような電磁波雑音の遮蔽及び半導体素子の保護のため遮蔽膜を形成するシールディング（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ）工法が使用されている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、従来技術による遮蔽構造を示す。
図１（ａ）は金属キャップ（ｍｅｔａｌ ｃａｐ）１３を用いて基板１１上の表面実装素子１２をシールディングした高周波モジュールの断面図である。

金属キャップ１３を薄くすると、金属キャップ１３の強度を保持することが出来ず、容易に撓まれて高周波半導体素子と接触する恐れがある。金属キャップ１３と高周波半導体素子との接触によるショートを防ぐため、金属キャップ１３の下側には金属キャップ１３の撓みを考慮した一定の空間を必要とする。例えば、金属キャップの厚さを１００μｍ程度にする必要があり、内部の空間を８０μｍ程度に設計する必要がある。このような物理的な体積のため高周波モジュールの小型には限界がある。

図１（ｂ）は、樹脂モールディング後、金属薄膜１５を用いて遮蔽膜を形成する高周波モジュールの断面図である。

高周波半導体素子１２が実装された基板１１上に半導体素子１２を密封するようモールディングした後、モールディング部１４の表面に金属薄膜１５を用いて遮蔽膜を形成した。

このような場合、上記金属キャップを使用する場合に比べて物理的な体積は減少するが、上記モールディング部の表面に形成された金属薄膜が上記基板上の接地部に連結されず、電磁波遮蔽効果が少ないという問題点がある。

本発明は、上述の従来技術の問題点を解決するためのものであって、本発明の一目的は、高周波モジュールの小型化が可能でモールディング部の表面に形成された遮蔽用金属薄膜の電磁波遮蔽効果を改善するための高周波モジュールの構造を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記高周波モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明は、接地部を有する基板と、上記基板上に実装された複数個の表面実装素子と、上記基板上の接地部に連結される金属壁と、上記表面実装素子及び上記金属壁を密封し上記金属壁の上部表面が露出されるよう形成された樹脂モールディング部及び、上記樹脂モールディング部の上面に上記金属壁の上部表面と接触するよう形成された金属薄膜とを含む高周波モジュールを提供する。

上記金属壁は、上記複数個の表面実装素子のうち一部を他の表面実装素子と上記基板上から空間的に隔離するため、上記表面実装素子の間に位置することも出来る。

上記金属壁は、上記表面実装素子の実装位置によって折曲部を有することが好ましい。この際、上記金属壁は、両端が上記基板の側面まで延長されることも出来る。これは、金属壁自体として表面実装素子の間に位置することにより、素子自体から放射される電磁波による干渉効果を遮断することが出来るという効果を有する。

上記金属壁は、流動性物質の通路として提供されることが出来る溝部を有することが出来る。

上記溝部は、上記金属壁の上部に位置することが出来る。また、上記溝部は表面実装素子の実装高さを超過する位置に形成されることが好ましい。

好ましくは、上記金属壁は、上記平板構造のメインボードと上記メインボードの上部に複数個のフィンガーボードが付着された避雷針構造のものを使用することが出来る。これは、液状のモールディング物質を注入してモールディング部を形成する工程において、上記金属壁によるモールディング物質の流入を妨げることを最小化することが出来る。

また本発明は、接地部を有する基板上に複数個の表面実装素子を実装する段階と、上記接地部に連結されるよう上記表面実装素子の実装高さを超過する金属壁を上記基板上に実装する段階と、上記表面実装素子及び上記金属壁を密封し上記金属壁の上面が表面に露出されるようモールディング部を形成する段階及び、上記金属壁の上面と接触するよう上記モールディング部の表面に金属薄膜を形成する段階とを含む高周波モジュールの製造方法を提供する。

好ましくは、上記モールディング部を形成する段階は、液状のモールディング物質を注入する段階及び上記金属壁の上面が上記モールディング部の表面に露出されるよう研磨する段階を含むことが出来る。

本発明による高周波モジュールは、モールディング部表面に形成される金属薄膜を基板上の接地部と連結されるようモールディング部の内部に金属壁を形成することにより、金属薄膜の電磁波遮蔽効果を改善させることが出来る。

また、上記金属壁を表面実装素子の間に位置させることにより、実装素子自体の電磁波遮蔽効果を得ることができ、上記モールディング部の内部に形成される金属壁に溝部を形成することにより、モールディング工程時に上記金属壁の妨害を最小化することが出来るためモールディング工程が容易となる。

以下、図面を参照に本発明の実施形態を詳細に説明する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の実施例による金属壁を用いた高周波モジュールの斜視図及び金属壁の正面図である。

図２（ａ）を参照すると、基板２１上に半導体素子２２及び金属壁２６が実装され、上記素子２２及び金属壁２６を密封する樹脂モールディング部２４の上部に金属薄膜２５が形成されている。

基板２１には、接地部（未図示）が内部或いは表面に形成されている。
基板２１上に実装された素子２２は、基板２１上の回路（未図示）によって相互連結されており、それぞれ様々な機能を行う。

また、樹脂モールディング部２４によって高周波半導体素子や電子部品を気密に密封すると、金属キャップを使用する時より耐湿性、耐衝撃性などの特性が向上される。また、金属キャップは半田付け工程を必要とするが、絶縁性の樹脂を利用すると、このような半田付け工程が不要となる。モールディング部２４の材料は、本発明の目的が達成される範囲内で特に制限されず、例えば、モールディング部としてエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を利用することが出来る。

モールディング部２４を形成する方法にも特に制限は無く、トランスファモールド、印刷、射出成形などにより形成することが出来る。金属壁に溝部を有する本発明の特徴を考慮すると、液状のモールディング物質を注入する方法により上記モールディング部を形成することが好ましい。

モールディング部２４の表面に形成された金属薄膜２５は、例えば、蒸着、スパッタリング、メッキなど各種の薄膜形成法を適用して形成されることが出来る。金属薄膜２５の材料には、金、銀、銅、ニッケルなどを利用することが出来る。このような金属薄膜は、単層に限られず多層で構成されることが出来る。

図面において金属壁２６は、金属薄膜２５と基板２１上の接地部とを電気的に連結している。金属薄膜２５だけでもある程度の電磁波遮蔽効果が期待できるが、金属薄膜２５が接地部に連結されることにより、遮蔽効果を改善させることが出来る。

金属壁２６は、表面実装半導体素子２２の間に位置しており、基板２１の一側面と対向する他側面を両端としている。このように金属壁２６を半導体素子の間に位置させて基板２１を縦断する形態にしたのは、実装された半導体素子２２を基板２１上から空間的に隔離させることにより、半導体素子の電磁波放射による相互干渉効果を遮断することが出来るためである。

金属壁２６は、その下部は平板構造のメインボードと成っており、その上部は複数個のフィンガーボードが付着され複数個の溝部を有する避雷針構造で形成されている。このような溝部の役割は、金属壁２６の実装後に流動性モールディング物質を流入させて上記半導体素子をモールディングする工法を使用する場合に、上記溝部を通じてモールディング物質が流動可能なため、モールディング物質の流入方向に係わらず基板２１上にモールディング物質が均一に分布されるようにする。

好ましくは、金属壁２６は、表面実装素子の間に位置して上記素子間の遮断膜を形成し、実装素子の実装高さを超過する上部に溝部が形成されることが出来る。これは、金属壁自体による電磁波遮蔽効果を最大化しつつ、モールディング物質の流動を可能とする。

図２（ｂ）は、本発明の図２（ａ）において高周波モジュール内の金属壁２６の正面図である。

図２（ｂ）を参照すると、金属壁２６は平板構造を有するメインボード２６ｂと複数個のフィンガーボード２６ａを有する上部とに構成される。金属壁の下部２６ｂと上部２６ａはそれぞれｈ２とｈ１の高さを有する。

金属壁の下部２６ｂは基板２１上の接地部に連結され、金属壁の上部２６ａはその上部表面が金属薄膜２５と接触して金属薄膜２５が接地部に電気的に連結されるようにする。

金属壁２６自体として実装素子間の電磁波遮蔽効果を高めるため、金属壁２６の広さＬは表面実装素子２２の幅を超過し、金属壁の下部２６ｂの高さｈ２は表面実装素子の高さＨを超過することが好ましい。

また、金属壁上部２６ａにある溝部の形態は様々な形態で具現されることが出来る。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の他の実施例による高周波モジュールの分解斜視図及び平面図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照すると、表面実装素子ＡとＢとの間に金属壁３６が位置するだけでなく、表面実装素子ＢとＣとの間にも金属壁３６が位置するよう金属壁３６の形態を折曲部を有するよう具現した。

また、本発明の実施形態によると、基板３１上に実装素子３２を密封するためのモールディング部が形成されるべきであるが、図３（ａ）及び図３（ｂ）は金属壁の構造を説明するためのものであって、説明の便宜上素子３２を密封する樹脂モールディング部は図示していない。また、金属薄膜３５は金属壁３６の上面に接触されるべきであるが、図３（ａ）では金属薄膜３５が金属壁３６の上面と分離された状態に図示し、図３（ｂ）では金属薄膜３５を除去した状態における平面図を図示した。

このように折曲部を有する金属壁３６を使用することにより、表面実装素子３２の間の隔離をさらに補強することができ、実装素子の間の電磁波遮蔽効果を高めることが出来る。

このように基板上に実装される金属壁の形態は多様に具現されることが出来る。

図４（ａ）乃至図４（ｄ）は、本発明の一実施形態による高周波モジュールの製造工程の順番図である。

図４（ａ）を参照すると、接地部が形成された基板４１上に半導体素子４２が表面実装される。この際、上記素子は電気的に連結された回路を構成する。

図４（ｂ）を参照すると、金属壁４６が基板４１上の接地部と連結されるよう実装される。ここで、金属壁４６の高さはモールディング工程後に金属薄膜と連結されるべきであるため、表面実装素子４２の実装高さを超過することが好ましい。

金属壁４６は、複数個の表面実装素子のうち一部を他の表面実装素子と基板上から空間的に隔離するため、表面実装素子の間に位置するよう配置されることが出来る。これは、表面実装素子から放出される電磁気波による干渉効果を金属壁４６が遮断するためである。

好ましくは、金属壁４６は両端が上記基板の側面まで延長されることができ、表面実装素子４２の実装位置によって折曲部を有することが出来る。

また、金属壁４６は流動性物質の通路として提供されることが出来る溝部を有することが出来る。これは、モールディング工程時に流動性モールディング樹脂の流入方向に係わらず上記モールディング樹脂の均一な分布を可能とするためである。

好ましくは、上記溝部は表面実装素子４２の実装高さを超過する上部に位置することが出来る。これは、モールディング樹脂の流入を妨害しないだけでなく、表面実装素子間の電磁波遮蔽効果を極大化することが出来る。

図４（ｃ）を参照すると、基板４１のそれぞれの側面部に流動性を有するモールディング樹脂が基板の外に流出されることを防ぐため、鋳型４７が形成され鋳型４７の内部にモールディング物質を流入させてモールディング部４４を形成する。

この際、モールディング部４４の表面に金属壁４６の上面が露出されるようにすべきである。好ましくは、流動性を有するモールディング物質を上記鋳型に注入し、モールディング物質が硬化された後に研磨工程を通じて金属壁４６の上部表面がモールディング部４４の上面に露出されるようにすることが出来る。

図４（ｄ）を参照すると、鋳型４７を除去しモールディング部４４の表面上に電磁波遮蔽のための金属薄膜４５が形成される。ここで、金属薄膜４５が形成される方法としては、蒸着、スパッタリング、メッキなど各種の薄膜形成法を適用して形成されることが出来る。

このように本発明は、上述の実施形態及び図面により限定されない。即ち、モールディング部の内部に形成される金属壁の形態及び溝部の位置などは様々に具現されることが出来る。添付の請求範囲により権利範囲を限定する。請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が可能ということは、当技術分野の通常の知識を有している者には自明である。

（ａ）及び（ｂ）は、従来技術によるシールディング構造の断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態による金属壁構造を有する高周波モジュールの斜視図及び金属壁の正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態による高周波モジュールの分解斜視図及び平面図である。 （ａ）乃至（ｄ）は、本発明による高周波モジュールの製造工程に関する順番図である。

符号の説明

２１ 基板
２２ 表面実装素子
２４ 樹脂モールディング部
２５ 金属薄膜
２６ 金属壁
４７ 鋳型

Claims (17)

1. 接地部を有する基板と、
   前記基板上に実装された複数個の表面実装素子と、
   前記基板上の接地部に連結される金属壁と、
   前記表面実装素子及び前記金属壁を密封し前記金属壁の上部表面が露出されるよう形成された樹脂モールディング部と、
   前記樹脂モールディング部の上面に前記金属壁の上部表面と接触するよう形成された金属薄膜と
   を含む高周波モジュール。
2. 前記金属壁は、
   前記複数個の表面実装素子のうち一部を他の表面実装素子と前記基板上から空間的に隔離するため、前記表面実装素子の間に位置するよう配置されることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
3. 前記金属壁は、
   両端が前記基板の側面まで延長されることを特徴とする請求項２に記載の高周波モジュール。
4. 前記金属壁は、
   前記表面実装素子の実装位置によって折曲部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか一つに記載の高周波モジュール。
5. 前記金属壁は、
   流動性物質の通路として提供されることが出来る溝部を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
6. 前記溝部は、
   前記金属壁の上部に位置することを特徴とする請求項５に記載の高周波モジュール。
7. 前記溝部は、
   前記表面実装素子の実装高さを超過する位置に形成されることを特徴とする請求項６に記載の高周波モジュール。
8. 前記金属壁は、
   平板構造のメインボードと前記メインボードの上部に複数個のフィンガーボードが付着された避雷針構造であることを特徴とする請求項７に記載の高周波モジュール。
9. 接地部を有する基板上に複数個の表面実装素子を実装する段階と、
   前記接地部に連結されるよう前記表面実装素子の実装高さを超過する金属壁を前記基板上に実装する段階と、
   前記表面実装素子及び前記金属壁を密封し前記金属壁の上面が表面に露出されるようモールディング部を形成する段階と、
   前記露出された金属壁の上部表面と接触するよう前記モールディング部の上面に金属薄膜を形成する段階とを含む高周波モジュールの製造方法。
10. 前記モールディング部を形成する段階は、
    液状のモールディング物質を注入する段階と、
    前記モールディング物質が硬化された後に前記金属壁の上面が前記モールディング部の表面に露出されるよう研磨する段階とを含むことを特徴とする請求項９に記載の高周波モジュールの製造方法。
11. 前記金属壁は、
    前記複数個の表面実装素子のうち一部を他の表面実装素子と前記基板上から空間的に隔離するため、前記表面実装素子の間に位置するよう配置されることを特徴とする請求項９に記載の高周波モジュールの製造方法。
12. 前記金属壁は、
    両端が前記基板の側面まで延長されることを特徴とする請求項１１に記載の高周波モジュールの製造方法。
13. 前記金属壁は、
    前記表面実装素子の実装位置によって折曲部を有することを特徴とする請求項９乃至請求項１２のうち何れか一つに記載の高周波モジュールの製造方法。
14. 前記金属壁は、
    流動性物質の通路として提供されることが出来る溝部を有することを特徴とする請求項９に記載の高周波モジュールの製造方法。
15. 前記溝部は、
    前記金属壁の上部に位置することを特徴とする請求項１４に記載の高周波モジュールの製造方法。
16. 前記溝部は、
    前記表面実装素子の実装高さを超過する位置に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の高周波モジュールの製造方法。
17. 前記金属壁は、
    平板構造のメインボードと前記メインボードの上部に複数個のフィンガーボードが付着された避雷針構造であることを特徴とする請求項１６に記載の高周波モジュールの製造方法。

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