JP6536283B2 - High frequency module and method of manufacturing high frequency module - Google Patents

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本発明は高周波モジュール及び高周波モジュールの製造方法に関するものであり、例えば、主にミリ波帯以上の周波数を用いた無線通信装置、レーダー装置、或いはイメージング装置等に用いられる高周波モジュールに関する。 The present invention relates to a high frequency module and a method of manufacturing the high frequency module, and, for example, to a high frequency module mainly used for a wireless communication device, a radar device, or an imaging device using a frequency of millimeter wave band or more.

ミリ波帯（３０ＧＨｚ）以上の超高周波モジュールでは導波管同士を接続するためにフランジ等を利用した導波管インターフェースが用いられる。また、高周波信号を半導体チップに入出力するために、導波管-マイクロストリップ線路変換器が用いられる（例えば、非特許文献１或いは非特許文献２参照）。   A waveguide interface using a flange or the like is used to connect the waveguides in the ultra high frequency module of the millimeter wave band (30 GHz) or more. In addition, a waveguide-microstrip line converter is used to input and output high frequency signals to and from the semiconductor chip (see, for example, Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2).

図６は、従来の導波管-マイクロストリップ線路変換器を用いた高周波モジュールの概略的透視斜視図であり、導波管５１１，５１２に窓を開けて、マイクロストリップ線路５５を備えた実装用基板５４をプローブとして導波管５１１，５１２に突き差して接続空洞５３で覆った構造となっている。この場合は、プローブ結合型の導波管-マイクロストリップ線路変換器５７１，５７２となっている。 FIG. 6 is a schematic perspective view of a high frequency module using a conventional waveguide-microstrip line converter, in which windows are opened in the waveguides 51 1 and 51 2 and a microstrip line 55 is provided. The mounting substrate 54 is pierced through the waveguides 51 1 and 51 2 as a probe and covered with the connection cavity 53. In this case, the probe-coupled waveguide - and has a microstrip line converter 57 1, 57 2.

図７は、導波管-マイクロストリップ線路変換器の説明図であり、図７（ａ）は概略的斜視図であり、図７（ｂ）は等価回路図である。導波管５１１に設けた窓の大きさやマイクロストリップ線路５５を備えた実装用基板５４の形状、突き出し量によって導波管−マイクロストリップ線路変換器５７１の性能が大きく変化するため、製作においては加工・組立てに非常に厳しい精度が求められる。 FIG. 7 is an explanatory view of a waveguide-microstrip line converter, FIG. 7 (a) is a schematic perspective view, and FIG. 7 (b) is an equivalent circuit diagram. Shape of the mounting substrate 54 provided with a window size and the microstrip line 55 provided in the waveguide 51 1, waveguide by projecting amount - for the performance of the microstrip line converter 57 1 is changed largely, in the fabrication Requires very strict precision in processing and assembly.

この場合、導波管５１１の下部に高周波信号の波長λの１／４の深さを有するバックショート導波管５２１を設けており、図７（ｂ）に示す等価回路におけるλ／４ショートスタブ５６を形成する。このような導波管−マイクロストリップ線路変換器５７１を用いて高周波モジュールを形成する場合には、実装用基板５４に半導体チップを実装することになる。 In this case, the back-short waveguide 52 1 and provided, lambda / 4 in the equivalent circuit shown in FIG. 7 (b) with 1/4 of the depth of the wavelength lambda of the high-frequency signal to a lower portion of the waveguide 51 1 The short stubs 56 are formed. Such waveguide - in the case of forming a high frequency module using a microstrip line converter 57 1 will be mounted the semiconductor chip to the mounting substrate 54.

図８は、従来のフェースアップ実装型高周波モジュールの説明図であり、図８（ａ）は透視平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。バックショート導波管５２１を備えた導波管５１１とバックショート導波管５２２を備えた導波管５１２を接続空洞５３で接続し、その内部に実装用基板５４１，５４２を導波管５１１，５１２に突き出すように取り付ける。この実装用基板５４１，５４２に設けたマイクロストリップ線路５５１，５５２に半導体チップ５９をボンディングワイヤ６０により接続する。この時、半導体チップ５９に設けた接地用パッド（図示は省略）と実装用基板５４に設けた接地用パッド５８１，５８２とを同じくボンディングワイヤ６０で接続する。 FIG. 8 is an explanatory view of a conventional face-up mounting type high frequency module, and FIG. 8 (a) is a perspective plan view, and FIG. 8 (b) is an alternate long and short dash line connecting AA 'in FIG. It is sectional drawing along. Connect the waveguide 51 2 having a waveguide 51 1 and the back short waveguide 52 2 having a back short waveguide 52 1 in connection cavity 53, mounting substrate 54 1 therein, 54 2 Are attached to the waveguides 51 1 and 51 2 so as to protrude. The semiconductor chip 59 is connected to the microstrip lines 55 1 and 55 2 provided on the mounting substrates 54 1 and 54 2 by bonding wires 60. At this time, the ground pads (not shown) provided on the semiconductor chip 59 and the ground pads 58 1 and 58 2 provided on the mounting substrate 54 are similarly connected by the bonding wires 60.

このようなフェースアップ実装は、誘導性となるボンディングワイヤ６０を用いているので、高周波信号の損失が大きくなる。そこで、高周波信号の損失を低減するためにフリップチップ実装が行われている。図９は、従来のフリップチップ型実装高周波モジュールの説明図であり、図９（ａ）は半導体チップを搭載する前の透視平面図であり、図９（ｂ）は半導体チップを搭載したのちの図９（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。   Such face-up mounting uses the bonding wire 60 that is inductive, so the loss of high frequency signals is large. Therefore, flip chip mounting is performed to reduce the loss of high frequency signals. FIG. 9 is an explanatory view of a conventional flip chip type mounted high frequency module, and FIG. 9 (a) is a transparent plan view before mounting a semiconductor chip, and FIG. 9 (b) is after mounting the semiconductor chip. It is sectional drawing in alignment with the dashed-dotted line which connects AA 'in Fig.9 (a).

図に示すように、半導体チップ５９は、実装用基板７１に設けたマイクロストリップ線路７５１，７２２とバンプ７５によって接続される。この場合、実装用基板７１の両端の突き出し部が導波管−マイクロストリップ線路変換器導波管変換器７４１，７４２となる。なお、接地用パッド７３も半導体チップ５９に設けられた接地用バンプによって接続されている。 As shown, the semiconductor chip 59 is connected to the microstrip lines 75 1 and 72 2 provided on the mounting substrate 71 by bumps 75. In this case, the protruding portions at both ends of the mounting substrate 71 become waveguide-microstrip line converter waveguide converters 74 1 and 74 2 . The ground pads 73 are also connected by the ground bumps provided on the semiconductor chip 59.

図１０は、従来のフリップチップ実装型高周波モジュールの等価回路図であり、導波管５１１，５１２とマイクロストリップ線路７２１，７２２との間は導波管−マイクロストリップ線路変換器７４１，７４２で接続される。また、マイクロストリップ線路７２１，７２２と半導体チップ５９との間は、パンプ７５と寄生容量７６により接地される。なお、寄生容量７６は、マイクロストリップ線路７２１，７２２と接地用パッド７３との間に形成される寄生容量である。 FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a conventional flip chip mounting type high frequency module, and a waveguide-microstrip line converter 74 is provided between the waveguides 51 1 and 51 2 and the microstrip lines 72 1 and 72 2. 1 , 74 2 are connected. Also, the microstrip lines 72 1 and 72 2 and the semiconductor chip 59 are grounded by the bumps 75 and the parasitic capacitance 76. Incidentally, the parasitic capacitance 76 is a parasitic capacitance formed between the microstrip line 72 1, 72 2 and the ground pad 73.

図１１は、従来の高周波モジュールの製造フロー図である。まず、フリップチップ実装用基板を用意し、検査が済んで良品と判定された半導体チップをフリップチップ実装用基板へフリップチップボンディングする。次いで、半導体チップを実装した高周波モジュールの検査を行い良品と判定された高周波モジュールを出荷することになる。   FIG. 11 is a manufacturing flow diagram of a conventional high frequency module. First, a flip chip mounting substrate is prepared, and a semiconductor chip judged to be non-defective after inspection is flip chip bonded to the flip chip mounting substrate. Next, the high frequency module on which the semiconductor chip is mounted is inspected, and the high frequency module determined to be a non-defective product is shipped.

特開平０６−２３６９３７号公報Japanese Patent Application Publication No. 06-236937 特開２００５−２４４３４９号公報JP 2005-244349 A

Ａ. Ｔｅｓｓｍａｎｎ, ｅｔ ａｌ. “Ａ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ２２０−３２０ ＧＨｚ Ｍｅｄｉｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ,” Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ （ＣＳＩＣｓ）, ２０１４A. Tessmann, et al. “A Broadband 220-320 GHz Medium Power Amplifier Module,” Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICs), 2014 Ａ. Ｔｅｓｓｍａｎｎ, ｅｔ ａｌ. “Ａ ２４３ ＧＨｚ Ｌｏｗ−Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｓ,” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ, ｐｐ. ２２０, ２０１３A. Tessmann, et al. “A 243 GHz Low-Noise Amplifier Module for Use in Next-Generation Direct Detection Radiometers,” Proceedings of the 8th European Microwave Integrated Circuits Conference, pp. 220, 2013

しかし、従来の製造方法では、モジュールに実装用基板を固定した後、あらかじめ検査しておいた半導体チップをフリップチップ実装する。導波管−マイクロストリップ線路変換器の検査は、モジュールの最終検査まで行うことができない。しかも、半導体チップやバンプ接続部も含めた特性として検査するため、不具合があった場合に不良個所の切り分けが難しい。   However, in the conventional manufacturing method, after fixing the mounting substrate to the module, the semiconductor chip inspected in advance is flip-chip mounted. The inspection of the waveguide-microstrip line converter can not be done until the final inspection of the module. In addition, since inspection is conducted as the characteristics including the semiconductor chip and the bump connection portion, it is difficult to identify the defective portion when there is a defect.

一度接着した実装用基板は動かすことができないため、導波管−マイクロストリップ線路変換器の特性に不良があった場合でも、固定位置を調整することが困難である。導電性接着剤で一度固定した半導体チップは、無理にはがすと破損して、再利用できないという問題がある。特に、超高周波帯向け半導体チップは高価なため、半導体チップの実装前に導波管-マイクロストリップ線路変換器の検査を行いたいという要請がある。   Since the mounting substrate once bonded can not be moved, it is difficult to adjust the fixing position even if there is a defect in the characteristics of the waveguide-microstrip line converter. There is a problem that a semiconductor chip once fixed with a conductive adhesive is broken if it is forcibly removed and can not be reused. In particular, since semiconductor chips for the ultrahigh frequency band are expensive, there is a demand for testing the waveguide-microstrip line converter before mounting the semiconductor chips.

したがって、高周波用フリップチップ実装用基板、高周波モジュール、及び、高周波モジュールの製造方法において、導波管‐マイクロストリップ線路変換器を単体で検査することを目的とする。   Therefore, it is an object of the present invention to inspect a waveguide-microstrip line converter alone in a method of manufacturing a high frequency flip chip mounting substrate, a high frequency module, and a high frequency module.

開示する一観点からは、基板と基板の両端に設けられて互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路と、前記スルー線路を挟んで両側に設けられた複数の接地用パッドとを備えたことを特徴とする高周波用フリップチップ実装用基板が提供される。   From one aspect to be disclosed, a substrate and a pair of input / output microstrip lines provided at both ends of the substrate and facing each other, a through line connecting the pair of input / output microstrip lines, and both sides sandwiching the through line There is provided a high frequency flip chip mounting substrate comprising: a plurality of grounding pads provided on the substrate.

また、開示する別の観点からは、２つの導波管と、前記２つの導波管を接続する接続空洞と、前記接続空洞に固着されてその両端部が前記導波管の接続部とともに導波管‐マイクロストリップ線路変換器となるとともに、互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路とを備えた高周波用フリップチップ実装用基板と、前記入出力マイクロストリップ線路に信号用バンプが接続されるとともに、前記信号用バンプの接続部から信号の波長の１／４の位置で前記スルー線路を接地している電子デバイスチップとを備えたことを特徴とする高周波モジュールが提供される。   Further, from another aspect to be disclosed, two waveguides, a connection cavity connecting the two waveguides, and the connection cavity fixed to the connection cavity and guiding both ends thereof with the connection part of the waveguides A high frequency flip chip mounting substrate which is a wave tube-microstrip line converter, and includes a pair of input / output microstrip lines facing each other and a through line connecting the pair of input / output microstrip lines; And an electronic device chip connected to the input / output microstrip line and having a signal bump connected to the signal bump, and having the through line grounded at a position of 1⁄4 of the wavelength of the signal from the connection portion of the signal bump. A high frequency module is provided.

また、開示するさらに別の観点からは、電子デバイスチップの特性を試験する工程と、互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路とを備えた高周波用フリップチップ実装用基板を２つの導波管を接続する接続空洞内に固着して、前記導波管とフリップチップ実装用基板との接続部近傍を前記導波管‐マイクロストリップ線路変換器とする工程と、前記導波管に高周波信号を導入して前記導波管‐マイクロストリップ線路変換器の特性を試験する工程と、前記導波管‐マイクロストリップ線路変換器の特性を試験した後の前記高周波用フリップチップ実装用基板の前記入出力マイクロストリップ線路に前記特性を試験したのちの電子デバイスチップの信号用バンプが接続されるとともに、前記信号用バンプの接続部から信号の波長の１／４の位置で前記スルー線路と接地するようにフリップチップボンディングして高周波モジュールを形成する工程と、前記高周波モジュールの特性を試験する工程とを備えたことを特徴とする高周波モジュールの製造方法が提供される。   Further, according to still another disclosed aspect, the method includes a step of testing the characteristics of the electronic device chip, a pair of input / output microstrip lines facing each other, and a through line connecting the pair of input / output microstrip lines. The high frequency flip chip mounting substrate is fixed in a connection cavity connecting two waveguides, and the waveguide-microstrip line conversion is made in the vicinity of the connection portion between the waveguide and the flip chip mounting substrate. Testing the characteristics of the waveguide-microstrip line converter by introducing a high frequency signal into the waveguide and testing the characteristics of the waveguide-microstrip line converter Signal bumps of an electronic device chip after testing the characteristics of the input / output microstrip line of the high frequency flip chip mounting substrate later Forming a high frequency module by being flip chip bonded so as to be connected to the ground of the signal line from the connection portion of the signal bump to a quarter of the wavelength of the signal to form a high frequency module; And a step of testing. A method of manufacturing a high frequency module is provided.

開示の高周波用フリップチップ実装用基板、高周波モジュール、及び、高周波モジュールの製造方法によれば、導波管‐マイクロストリップ線路変換器を単体で検査することが可能になる。   According to the disclosed high frequency flip chip mounting substrate, the high frequency module, and the method of manufacturing the high frequency module, it becomes possible to inspect the waveguide-microstrip line converter alone.

本発明の実施の形態の高周波モジュールの説明図である。It is explanatory drawing of the high frequency module of embodiment of this invention. 本発明の実施例１の高周波モジュールに用いるフリップチップ実装用基板及び半導体チップの説明図である。It is an explanatory view of a flip chip mounting substrate and a semiconductor chip used for a high frequency module of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例１の高周波モジュールの製造フロー図である。It is a manufacture flowchart of the high frequency module of Example 1 of this invention. 本発明の実施例１の高周波モジュールの製造工程の途中までの説明図である。It is an explanatory view to the middle of the manufacturing process of the high frequency module of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例１の高周波モジュールの製造工程の図４以降の説明図である。It is explanatory drawing of FIG. 4 or subsequent ones of the manufacturing process of the high frequency module of Example 1 of this invention. 従来の導波管−マイクロストリップ線路変換器を用いた高周波モジュールの概略的透視斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of a high frequency module using a conventional waveguide-microstrip line converter. 従来の導波管−マイクロストリップ線路変換器の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional waveguide-micro strip line converter. 従来のフェースアップ実装型高周波モジュールの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional face up mounting type high frequency module. 従来のフリップチップ実装型高周波モジュールの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional flip chip mounting type high frequency module. 従来のフリップチップ実装型高周波モジュールの等価回路図である。It is an equivalent circuit schematic of the conventional flip chip mounting type high frequency module. 従来の実施例１の高周波モジュールの製造フロー図である。It is a manufacture flowchart of the high frequency module of the prior art Example 1. FIG.

ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態の高周波モジュールを説明する。図１は、本発明の実施の形態の高周波モジュールの説明図であり、図１（ａ）は電子デバイスチップを実装する前の透視平面図であり、図１（ｂ）は、電子デバイスチップを実装したのちの図１（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。   Here, the high frequency module according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory view of a high frequency module according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a transparent plan view before mounting an electronic device chip, and FIG. 1 (b) is an electronic device chip. It is sectional drawing along the dashed-dotted line which connects AA 'in FIG. 1 (a) after mounting.

図１（ａ）に示すように、高周波用フリップチップ実装用基板１０には、左右の入出力用マイクロストリップ線路１１とそれを接続するスルー線路１２が設けられており、スルー線路１２を挟んで両側に多数の接地用パッド１３が設けられている。なお、入出力用マイクロストリップ線路１１とスルー線路１２とは、通常は一体のものとして形成され、実際には両者の間に境界や区別はない。   As shown in FIG. 1A, the high frequency flip chip mounting substrate 10 is provided with the left and right input / output microstrip lines 11 and the through lines 12 connecting them, with the through lines 12 interposed therebetween. A number of grounding pads 13 are provided on both sides. The input / output microstrip line 11 and the through line 12 are usually formed integrally, and in practice there is no boundary or distinction between them.

この高周波用フリップチップ実装用基板１０を導波管１１,１２に突き出すように固定し、接続空洞２で覆う。この時、高周波用フリップチップ実装用基板１０の両端の突き出し部と導波管１１,１２の一部により導波管−マイクロストリップ線路変換器１４１，１４２が形成される。この状態で導波管−マイクロストリップ線路変換器１４１，１４２の特性検査を行う。 The high frequency for flip-chip mounting substrate 10 fixed to protrude into the waveguide 1 1, 1 2, covered with a connection cavity 2. In this case, protrusion and the waveguide 1 1 across the frequency for flip-chip mounting substrate 10, 1 waveguide by a portion of the 2 - microstrip line converter 14 1, 14 2 are formed. Waveguide in this state - performing characteristics of the microstrip line converter 14 1, 14 2 test.

図１（ｂ）に示すように、特性検査を終えた高周波用フリップチップ実装用基板１０に電子デバイスチップ２０を実装する。電子デバイスチップ２０は、信号用バンプ２１により入出力マイクロストリップ線路１１と接続するとともに、そこから使用する高周波信号の波長λの１／４の位置で接地用バンプ２２によってスルー線路１２に接続される。したがって、スルー線路１２はλ／４ショートスタブとなり、波長λの信号に対してインピーダンスが無限大になる。その結果、導波管５１１，５１２から入出力マイクロストリップ線路１１に伝達された高周波信号は、スルー線路１２を伝播することなく電子デバイスチップ２０に入力される。 As shown in FIG. 1 (b), the electronic device chip 20 is mounted on the high frequency flip chip mounting substrate 10 whose characteristic inspection has been completed. The electronic device chip 20 is connected to the input / output microstrip line 11 by the signal bumps 21 and is connected to the through line 12 by the grounding bumps 22 at a position of 1/4 of the wavelength λ of the high frequency signal used therefrom. . Therefore, the through line 12 becomes a λ / 4 short stub, and the impedance becomes infinite with respect to the signal of wavelength λ. As a result, the high-frequency signal transmitted to the input microstrip line 11 from the waveguide 51 1, 51 2 is input to the electronic device chip 20 without propagating through line 12.

なお、導波管１１,１２の接続空洞と接続している側と反対側にはフランジ等を備えた導波管インターフェースが設けられており、少なくとも２つの導波管インターフェースを介して高周波信号が入出力される。なお、導波管インターフェースの代わりにアンテナを接続しても良い。また、２つの導波管１１,１２には、信号損失を低減するために、λ／４ショートスタブを形成するためのバックショート導波管を設けることが望ましい。 Incidentally, the side opposite to the side connected with the waveguide 1 1, 1 2 of the connection cavity and waveguide interface is provided with a flange or the like, a high frequency via at least two waveguide interface Signals are input and output. An antenna may be connected instead of the waveguide interface. Further, 1 1, 1 2 in the two waveguides, in order to reduce signal loss, it is desirable to provide a back-short waveguide to form a lambda / 4 short stub.

電子デバイスチップ２０の信号用パッドを設けた面は、信号用パッドとの絶縁分離部を除いて接地導体をベタパターンで設けておくことが望ましく、高周波用フリップチップ実装基板１０の実装面側にスルー線路１２を挟んで設けた複数の接地用パッド１３との接続が容易になる。なお、信号用バンプ２１及び接地用バンプ２２は、電子デバイスチップ２０側に設けても良いし、高周波用フリップチップ実装用基板１０側に設けても良い。電子デバイスチップ２０としては、半導体チップが典型的であるが、超電導デバイスチップ等の他の電子デバイスチップを用いても良い。   It is desirable that the ground conductor be provided in a solid pattern except the insulation separation portion with the signal pad on the surface provided with the signal pad of the electronic device chip 20, and on the mounting surface side of the high frequency flip chip mounting substrate 10 Connection with a plurality of grounding pads 13 provided on both sides of the through line 12 is facilitated. The signal bumps 21 and the grounding bumps 22 may be provided on the electronic device chip 20 side, or may be provided on the high frequency flip chip mounting substrate 10 side. Although a semiconductor chip is typically used as the electronic device chip 20, another electronic device chip such as a superconducting device chip may be used.

本発明の実施の形態の高周波モジュールの製造方法としては、まず、電子デバイスチップ２０の特性を試験する。また、互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路１１と、それを接続するスルー線路１２とを備えた高周波用フリップチップ実装用基板１０を２つの導波管１１,１２を接続する空洞筐体部２内に固着する。この時、導波管１１,１２と高周波用フリップチップ実装用基板１０との接続部近傍が導波管‐マイクロストリップ線路変換器１４１，１４２となる。 As a method of manufacturing the high frequency module according to the embodiment of the present invention, first, the characteristics of the electronic device chip 20 are tested. Also, a hollow casing for connecting two waveguides 1 1 and 12 with a high frequency flip chip mounting substrate 10 having a pair of input / output microstrip lines 11 facing each other and a through line 12 connecting the same. It is fixed in the body 2. In this case, the waveguide 1 1, 1 2 and the connecting portion near the waveguide with high frequency for flip-chip mounting substrate 10 - a micro-strip line converter 14 1, 14 2.

次いで、導波管１１,１２に高周波信号を導入して前記導波管‐マイクロストリップ線路変換器１４１，１４２の特性を試験する。導波管−マイクロストリップ線路変換器１４１，１４２の特性を試験した後の高周波用フリップチップ実装用基板１０の入出力マイクロストリップ線路１１に特性を試験したのちの電子デバイスチップ２０の信号用バンプ２１を接続する。この時、信号用バンプ２１の接続部から高周波信号の波長λの１／４の位置でスルー線路１２と接地用バンプ２２により接続して高周波モジュールとする、最後に、高周波モジュールの特性を試験する。 Then, the waveguide 1 1, 1 2 the waveguide by introducing a high-frequency signal to the - to test the characteristics of the microstrip line converter 14 1, 14 2. For the signal of the electronic device chip 20 after testing the characteristics of the input / output microstrip line 11 of the high frequency flip chip mounting substrate 10 after the characteristics of the waveguide-microstrip line converter 14 1 , 14 2 are tested Connect the bumps 21. At this time, the through line 12 and the grounding bump 22 are connected at a position of 1/4 of the wavelength λ of the high frequency signal from the connection portion of the signal bump 21 to form a high frequency module. Finally, the characteristics of the high frequency module are tested. .

このように、本発明の実施の形態においては、フリップチップ実装用基板１０に入出力マイクロストリップ線路１１を接続するスルー線路１２を設けているので、導波管−マイクロストリップ線路変換器１４１，１４２の特性を単体で検査することが可能になる。高価な電子デバイスチップ２０を実装する前に検査することで、チップのロスを無くし、コストを低減することができる。また、評価にあたっては、導波管インターフェースでスルー特性を測定することが可能であり、伝送線路基板にプロービングする必要がないため、簡便である。 As described above, in the embodiment of the present invention, since the through line 12 connecting the input / output microstrip line 11 is provided on the flip chip mounting substrate 10, the waveguide-microstrip line converter 14 1 , It becomes possible to inspect the characteristics of 14 2 alone. By testing before mounting the expensive electronic device chip 20, chip loss can be eliminated and cost can be reduced. In addition, in the evaluation, it is possible to measure the through characteristic at the waveguide interface, and it is simple because it is not necessary to probe the transmission line substrate.

また、導波管−マイクロストリップ線路変換器１４１，１４２の特性検査後は、電子デバイスチップ２０を実装する際に、スルー線路１２がλ／４ショートスタブとなるように接地しているので、スルー線路１２が高周波モジュールの特性に影響を与えることはない。 Further, the waveguide - microstrip line converter 14 1, 14 2 of the characteristic after the inspection is, when mounting the electronic device chip 20, because through line 12 is grounded so that the lambda / 4 short stub The through line 12 does not affect the characteristics of the high frequency module.

次に、図２乃至図５を参照して、本発明の実施例１の高周波モジュールの製造工程を説明する。図２は、本発明の実施例１の高周波モジュールに用いるフリップチップ実装用基板と半導体チップの説明図である。図２（ａ）はフリップチップ実装用基板の平面図である。フリップチップ実装用基板３１に設けた入出力マイクロストリップ線路３２とそれを接続するスルー線路３３とを一体のものとしてパターニングする。また、スルー線路３３は挟んだ両側には複数の接地用パッド３４を設けておく。   Next, with reference to FIGS. 2 to 5, the manufacturing process of the high frequency module according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory view of a flip chip mounting substrate and a semiconductor chip used for the high frequency module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view of a flip chip mounting substrate. The input / output microstrip line 32 provided on the flip chip mounting substrate 31 and the through line 33 connecting the same are patterned as one unit. In addition, a plurality of grounding pads 34 are provided on both sides of the through line 33 between which the through line 33 is interposed.

図２（ｂ）は、半導体チップ３６の接続側の面を示す平面図であり、左右に設けた信号パッド３７を囲むように、ベタパターンの接地導体パターン３８を設ける。また、信号用パッド３７には予め信号用バンプ３９を設けて置き、また、接地導体パターン３８にも接地用バンプ４０を予め設けておく。なお、信号の伝搬方向に沿って信号用バンプ３７からλ／４の位置に必ず接地用バンプ４０を設けておく。   FIG. 2B is a plan view showing the surface on the connection side of the semiconductor chip 36, and a ground conductor pattern 38 of a solid pattern is provided so as to surround the signal pads 37 provided on the left and right. Further, signal bumps 39 are provided in advance on the signal pads 37, and grounding bumps 40 are provided in advance on the ground conductor pattern 38 as well. Note that the grounding bumps 40 are always provided at the position λ / 4 from the signal bumps 37 along the signal propagation direction.

図３は、本発明の実施例１の高周波モジュールの製造フローである。まず、フリップチップ実装用基板を用意し、フリップチップ実装用基板を導波管に取り付けて、導波管−マイクロストリップ線路変換器の特性の検査を行う。この状態を図４を参照して説明する。   FIG. 3 is a manufacturing flow of the high frequency module according to the first embodiment of the present invention. First, a flip chip mounting substrate is prepared, the flip chip mounting substrate is attached to a waveguide, and the characteristics of the waveguide-microstrip line converter are inspected. This state will be described with reference to FIG.

図４は、本発明の実施例１の高周波モジュールの製造工程の途中までの説明図であり、図４（ａ）は取り付け状態を示す透視平面図であり、図４（ｂ）はその等価回路図である。図４（ａ）に示すように、フリップチップ実装用基板３１を導波管４１１,４１２に突き出すように固定し、接続空洞４３で覆う。この時、フリップチップ実装用基板３１の両端の突き出し部と導波管４１１,４１２の一部により導波管−マイクロストリップ線路変換器３５が形成される。この状態で導波管−マイクロストリップ線路変換器３５の特性検査を行う。なお、この場合も導波管４１１，４１２の下部にλ／４ショートスタブを形成するためのバックショート導波管４２１，４２２を設けておく。 FIG. 4 is an explanatory view up to the middle of the manufacturing process of the high frequency module according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a) is a perspective plan view showing an attached state, and FIG. 4 (b) is its equivalent circuit FIG. As shown in FIG. 4A, the flip chip mounting substrate 31 is fixed to the waveguides 41 1 and 41 2 so as to protrude therefrom, and is covered with the connection cavity 43. At this time, the waveguide-to-microstrip line converter 35 is formed by the protruding portions at both ends of the flip chip mounting substrate 31 and a part of the waveguides 41 1 and 41 2 . In this state, the characteristic inspection of the waveguide-microstrip line converter 35 is performed. Also in this case, the back short waveguides 42 1 and 42 2 for forming the λ / 4 short stubs are provided in the lower part of the waveguides 41 1 and 41 2 .

この状態では、図４（ｂ）に示すように、導波管４１１，４１２と入出力マイクロストリップ線路３２との間は導波管−マイクロストリップ線路変換器３５で接続される。また、マイクロストリップ線路３２とスルー線路３３が接続され、両者の間は寄生容量４４により接地される。この寄生容量４４は、マイクロストリップ線路３２と接地用パッド３４との間に形成される寄生容量である。したがって、両側のマイクロストリップ線路３２がスルー線路３３により接続されているので、導波管インターフェースから高周波信号を送り込むことにより、半導体チップを実装する前に、導波管−マイクロストリップ線路変換器３５を単体として検査することができる。 In this state, as shown in FIG. 4 (b), between the waveguide 41 1, 41 2 and output microstrip line 32 is a waveguide - connected by microstrip line converter 35. Further, the microstrip line 32 and the through line 33 are connected, and a parasitic capacitance 44 connects between the two. The parasitic capacitance 44 is a parasitic capacitance formed between the microstrip line 32 and the ground pad 34. Therefore, since the microstrip lines 32 on both sides are connected by the through line 33, the waveguide-to-microstrip line converter 35 is mounted before the semiconductor chip is mounted by sending a high frequency signal from the waveguide interface. It can be tested alone.

再び、図３を参照すると、検査の結果、導波管−マイクロストリップ線路変換器３５の特性が良と判定された場合には、別途特性の検査を行い良品と判定された半導体チップをフリップチップ実装用基板３１に実装して、高周波モジュールの検査を行う。この状態を図５を参照して説明する。   Referring again to FIG. 3, when the characteristics of the waveguide-to-microstrip line converter 35 are determined to be good as a result of the inspection, the semiconductor chip determined to be a non-defective product is separately tested for characteristics and flip chipped. The high frequency module is inspected by mounting it on the mounting substrate 31. This state will be described with reference to FIG.

図５は、本発明の実施例１の高周波モジュールの製造工程の図４以降の説明図であり、図５（ａ）は半導体チップ実装後の断面図であり、図５（ｂ）はその等価回路図である。図５（ａ）に示すように、半導体チップ３６は、信号用バンプ３９により入出力マイクロストリップ線路３２と接続するとともに、そこから使用する高周波信号の波長λの１／４の位置で接地用バンプ４０によってスルー線路３３に接続される。したがって、スルー線路３３はλ／４ショートスタブ４５となり、波長λの信号に対してインピーダンスが無限大になる。   FIG. 5 is an explanatory view after FIG. 4 of the manufacturing process of the high frequency module according to the first embodiment of the present invention, FIG. 5 (a) is a cross sectional view after mounting a semiconductor chip, and FIG. It is a circuit diagram. As shown in FIG. 5A, the semiconductor chip 36 is connected to the input / output microstrip line 32 by the signal bumps 39 and is grounded at a position of 1/4 of the wavelength λ of the high frequency signal used therefrom. 40 are connected to the through line 33. Therefore, the through line 33 becomes the λ / 4 short stub 45, and the impedance becomes infinite with respect to the signal of the wavelength λ.

この状態では、図５（ｂ）に示すように、導波管４１１，４１２と入出力マイクロストリップ線路３２との間は導波管−マイクロストリップ線路変換器３５で接続される。また、マイクロストリップ線路３２と半導体チップ３６とは信号用バンプ３９により接続され、信号用バンプ３９とマイクロストリップ線路３２との間は、スルー線路３３によるλ／４ショートスタブ４５と寄生容量４４により接地されている。したがって、スルー線路３３に高周波信号は伝搬することなく、半導体チップ３６に入力される。この検査で良品と判定されたによる高周波モジュールを出荷することになる。 In this state, as shown in FIG. 5 (b), between the waveguide 41 1, 41 2 and output microstrip line 32 is a waveguide - connected by microstrip line converter 35. The microstrip line 32 and the semiconductor chip 36 are connected by the signal bump 39, and the signal bump 39 and the microstrip line 32 are grounded by the λ / 4 short stub 45 by the through line 33 and the parasitic capacitance 44. It is done. Therefore, the high frequency signal is input to the semiconductor chip 36 without propagating to the through line 33. The high frequency module determined to be non-defective in this inspection will be shipped.

このように、本発明の実施例１においては、フリップチップ実装用基板にスルー線路を設けているので、半導体チップを実装する前に、導波管−マイクロストリップ線路変換器の特性だけの特性を単独で検査することができる。実装において最も高い精度が必要な導波管−マイクロストリップ線路変換器部を先に検査することで、最もコストが高い半導体チップのロスを低減することができる。   As described above, in the first embodiment of the present invention, since the through line is provided on the flip chip mounting substrate, characteristics of only the characteristics of the waveguide-microstrip line converter are obtained before the semiconductor chip is mounted. It can be tested alone. By inspecting the waveguide-microstrip line converter portion which requires the highest accuracy in mounting, it is possible to reduce the loss of the highest cost semiconductor chip.

ここで、実施例１を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）基板と前記基板の両端に設けられて互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路と、前記スルー線路を挟んで両側に設けられた複数の接地用パッドとを備えたことを特徴とする高周波用フリップチップ実装用基板。
（付記２）前記スルー線路が、前記一対の入出力マイクロストリップ線路と一体に形成されていることを特徴とする付記１に記載の高周波用フリップチップ実装用基板。
（付記３）２つの導波管と、前記２つの導波管を接続する接続空洞と、前記接続空洞に固着されてその両端部が前記導波管の接続部とともに導波管−マイクロストリップ線路変換器となるとともに、互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路とを備えた高周波用フリップチップ実装用基板と、前記高周波用フリップチップ実装用基板に前記入出力マイクロストリップ線路に信号等バンプが接続されるとともに、前記信号用バンプの接続部から信号の波長の１／４の位置で前記スルー線路を接地している電子デバイスチップとを備えたことを特徴とする高周波モジュール。
（付記４）前記２つの導波管が、前記導波管−マイクロストリップ線路変換器となる部分と反対側に導波管インターフェースを備えていることを特徴とする付記３に記載の高周波モジュール。
（付記５）前記２つの導波管が、バックショート導波管を有していることを特徴とする付記３または付記４に記載の高周波モジュール。
（付記６）前記電子デバイスチップの信号用パッドを設けた面が、前記信号用パッド及び前記信号用パッドとの絶縁分離部を除いて接地導体が設けられており、前記接地導体が、前記フリップチップ実装基板の実装面側に前記スルー線路を挟んで設けられた複数の接地用パッドと電気的に接続していることを特徴とする付記３乃至付記５のいずれか１に記載の高周波モジュール。
（付記７）前記電子デバイスチップが、半導体チップまたは超電導デバイスチップのいずれかであることを特徴とする付記３乃至付記６のいずれか１に記載の高周波モジュール。
（付記８）電子デバイスチップの特性を試験する工程と、互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路とを備えた高周波用フリップチップ実装用基板を２つの導波管を接続する接続空洞内に固着して、前記導波管と高周波用フリップチップ実装用基板との接続部近傍を前記導波管−マイクロストリップ線路変換器とする工程と、前記導波管に高周波信号を導入して前記導波管−マイクロストリップ線路変換器の特性を試験する工程と、前記導波管−マイクロストリップ線路変換器の特性を試験した後の前記高周波用フリップチップ実装用基板の前記入出力マイクロストリップ線路に前記特性を試験したのちの電子デバイスチップの信号用バンプが接続されるとともに、前記信号用バンプの接続部から信号の波長の１／４の位置で前記スルー線路と接地するようにフリップチップボンディングして高周波モジュールを形成する工程と、前記高周波モジュールの特性を試験する工程とを備えたことを特徴とする高周波モジュールの製造方法。 The following appendices will be added to the embodiment of the present invention including the first embodiment.
(Supplementary Note 1) A substrate and a pair of input / output microstrip lines provided at both ends of the substrate and facing each other, a through line connecting the pair of input / output microstrip lines, and provided on both sides across the through line What is claimed is: 1. A high frequency flip chip mounting substrate comprising: a plurality of ground pads.
(Supplementary note 2) The high frequency flip chip mounting substrate according to supplementary note 1, wherein the through line is formed integrally with the pair of input / output microstrip lines.
(Supplementary Note 3) Two waveguides, a connection cavity connecting the two waveguides, and a waveguide-microstrip line fixed to the connection cavity and having both ends connected with the waveguide connection part A high frequency flip chip mounting substrate comprising a converter, a pair of input / output microstrip lines facing each other, and a through line connecting the pair of input / output microstrip lines, and the high frequency flip chip mounting An electronic device chip in which a bump such as a signal is connected to the input / output microstrip line in the substrate for the signal, and the through line is grounded at a position of 1⁄4 of the wavelength of the signal from the connection portion of the signal bump; The high frequency module characterized by having.
(Supplementary note 4) The high frequency module according to supplementary note 3, wherein the two waveguides have a waveguide interface on the opposite side to the portion to be the waveguide-microstrip line converter.
(Supplementary note 5) The high-frequency module according to supplementary note 3 or 4, wherein the two waveguides have a back short waveguide.
(Supplementary Note 6) The surface of the electronic device chip on which the signal pad is provided is provided with a ground conductor except for the signal pad and the insulation separation portion between the signal pad and the signal pad, and the ground conductor is the flip The high frequency module according to any one of claims 3 to 5, wherein the high frequency module is electrically connected to a plurality of grounding pads provided on the mounting surface side of the chip mounting substrate with the through line interposed therebetween.
(Supplementary Note 7) The high frequency module according to any one of Supplementary notes 3 to 6, wherein the electronic device chip is either a semiconductor chip or a superconducting device chip.
(Supplementary Note 8) A process for testing the characteristics of the electronic device chip, and for mounting a high frequency flip chip having a pair of input / output microstrip lines facing each other and a through line connecting the pair of input / output microstrip lines Fixing the substrate in a connection cavity connecting the two waveguides, and making the vicinity of the connection portion between the waveguide and the high frequency flip chip mounting substrate the waveguide-microstrip line converter Introducing a high frequency signal into the waveguide to test the characteristics of the waveguide-microstrip line converter, and for the high frequency after testing the characteristics of the waveguide-microstrip line converter The signal bumps of the electronic device chip after testing the characteristics are connected to the input / output microstrip line of the flip chip mounting substrate A step of forming a high frequency module by flip chip bonding so as to be grounded to the through line at a position of 1⁄4 of a wavelength of the signal from a connection portion of the signal bump, and testing a characteristic of the high frequency module; A method of manufacturing a high frequency module, comprising:

１１，１２ 導波管
２ 接続空洞
１０ 高周波用フリップチップ実装用基板
１１ 入出力マイクロストリップ線路
１２ スルー線路
１３ 接地用パッド
１４１，１４２ 導波管−マイクロストリップ線路変換器
２０ 電子デバイスチップ
２１ 信号用バンプ
２２ 接地用バンプ
３１ フリップチップ実装用基板
３２ 入出力マイクロストリップ線路
３３ スルー線路
３４ 接地用パッド
３５ 導波管−マイクロストリップ線路変換部
３６ 半導体チップ
３７ 信号用パッド
３８ 接地導体パターン
３９ 信号用バンプ
４０ 接地用バンプ
４１１，４１２ 導波管
４２１，４２２ バックショート導波管
４３ 接続空洞
４４ 寄生容量
４５ λ／４ショートスタブ
５１１，５１２ 導波管
５２１，５２２ バックショート導波管
５３ 接続空洞
５４，５４１，５４２ 実装用基板
５５，５５１，５５２ マイクロストリップ線路
５６ λ／４ショートスタブ
５７１，５７２ 導波管−マイクロストリップ線路変換器
５８１，５８２ 接地用パッド
５９ 半導体チップ
６０ ボンディングワイヤ
７１ 実装用基板
７２１，７２２ マイクロストリップ線路
７３ 接地用パッド
７４１，７４２ 導波管−マイクロストリップ線路変換器
７５ バンプ
７６ 寄生容量 1 1 1 2 waveguide 2 connection cavity 10 substrate for high frequency flip chip mounting 11 input / output micro strip line 12 through line 13 grounding pad 14 1 , 14 2 waveguide to micro strip line converter 20 electronic device chip 21 signal bumps 22 ground bumps 31 flip chip mounting substrate 32 input / output microstrip line 33 through line 34 ground pad 35 waveguide-microstrip line conversion unit 36 semiconductor chip 37 signal pad 38 ground conductor pattern 39 signal Bump 40 Grounding bump 41 1 , 41 2 Waveguide 42 1 , 42 2 Back short waveguide 43 Connection cavity 44 Parasitic capacitance 45 λ / 4 short stub 51 1 , 51 2 Wave guide 52 1 , 52 2 back short waveguide 53 connected cavities 54, 54 1, 54 2 mounting base 55 1, 55 2 microstrip line 56 lambda / 4 short stub 57 1, 57 2 waveguide - microstrip line converter 58 1, 58 2 grounding pad 59 semiconductor chip 60 bonding wire 71 mounting substrate 72 1 , 72 2 micro strip line 73 grounding pad 74 1 , 74 2 waveguide-micro strip line converter 75 bump 76 parasitic capacitance

Claims (3)

２つの導波管と、
前記２つの導波管を接続する接続空洞と、
前記接続空洞に固着されてその両端部が前記導波管の接続部とともに導波管‐マイクロストリップ線路変換器となるとともに、互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路とを備えた高周波用フリップチップ実装用基板と、
前記高周波用フリップチップ実装用基板に前記入出力マイクロストリップ線路に信号用バンプが接続されるとともに、前記信号用バンプの接続部から信号の波長の１／４の位置で前記スルー線路を接地している電子デバイスチップと
を備えたことを特徴とする高周波モジュール。 With two waveguides,
A connection cavity connecting the two waveguides;
A pair of input / output microstrip lines which are fixed to the connection cavity so that both ends thereof form a waveguide-microstrip line converter together with the connection portion of the waveguide, and the pair of input / output microlines A high frequency flip chip mounting substrate including a through line connecting strip lines;
The signal bump is connected to the input / output microstrip line on the high frequency flip chip mounting substrate, and the through line is grounded at a position of 1⁄4 of the signal wavelength from the connection portion of the signal bump. And an electronic device chip. 前記電子デバイスチップの入出力パッドを設けた面が、前記入出力パッド及び前記入出力パッドとの絶縁分離部を除いて接地導体が設けられており、
前記接地導体が、前記フリップチップ実装基板の実装面側に前記スルー線路を挟んで設けられた複数の接地用パッドと電気的に接続してい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。 The surface of the electronic device chip on which the input / output pad is provided is provided with a ground conductor except for the input / output pad and the insulation separation portion between the input / output pad and the input / output pad.
The high frequency module according to claim 1 , wherein the ground conductor is electrically connected to a plurality of grounding pads provided on the mounting surface side of the flip chip mounting substrate with the through line interposed therebetween. . 電子デバイスチップの特性を試験する工程と、
互いに対向する一対の入出力マイクロストリップ線路と、前記一対の入出力マイクロストリップ線路を接続するスルー線路とを備えた高周波用フリップチップ実装用基板を２つの導波管を接続する接続空洞内に固着して、前記導波管と高周波用フリップチップ実装用基板との接続部近傍を前記導波管‐マイクロストリップ線路変換器とする工程と、
前記導波管に高周波信号を導入して前記導波管‐マイクロストリップ線路変換器の特性を試験する工程と、
前記導波管‐マイクロストリップ線路変換器の特性を試験した後の前記高周波用フリップチップ実装用基板の前記入出力マイクロストリップ線路に前記特性を試験したのちの電子デバイスチップの信号用バンプが接続されるとともに、前記信号用バンプの接続部から信号の波長の１／４の位置で前記スルー線路と接地するようにフリップチップボンディングして高周波モジュールを形成する工程と、
前記高周波モジュールの特性を試験する工程と
を備えたことを特徴とする高周波モジュールの製造方法。 Testing the characteristics of the electronic device chip;
A high frequency flip chip mounting substrate comprising a pair of input / output microstrip lines facing each other and a through line connecting the pair of input / output microstrip lines is fixed in a connection cavity connecting two waveguides Using the waveguide-microstrip line converter in the vicinity of the connection between the waveguide and the high frequency flip chip mounting substrate;
Introducing a high frequency signal into the waveguide to test the characteristics of the waveguide-microstrip line converter;
A signal bump of an electronic device chip after testing the characteristics is connected to the input / output microstrip line of the high frequency flip chip mounting substrate after testing the characteristics of the waveguide-microstrip line converter Forming a high frequency module by flip chip bonding so as to be grounded to the through line at a position of 1⁄4 of the wavelength of the signal from the connection portion of the signal bump;
Testing the characteristics of the high frequency module.
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