JP2010087058A - 高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に対応し、高周波の中でも周波数の高い領域から低い領域にかけてシールドされている高周波モジュールを提供する。
【解決手段】 回路パターンとグランドパターンが形成された基板と、
前記基板上に配置されて前記回路パターン及びグランドパターンに接続された電子部品と、前記電子部品を覆う絶縁層と、前記絶縁層を覆うシールド層と、を備える高周波モジュールにおいて、前記シールド層は、導電層と磁性層から形成され、前記磁性層は、前記導電層の上に形成されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、シールド構造を有する高周波モジュールに関する。

近年、携帯電話等の電子機器には、複数の電子部品が集められて機能的なまとまりを有するモジュールが多用されている。
ここで、一般的な高周波のシールド構造を図４で説明する。
この高周波モジュール１０は、セラミック基板またはＰ板上に、ＩＣやチップコンデンサなどの表面実装部品である電子部品３０が搭載される。
また、基板２０の表面には電子部品３０を電気的に接続する配線パターン（図示省略）が形成されている。そして、基板２０の表面にグランドパターン４０が形成されており、基板２０の上側から金属キャップ６０をグランドパターン４０に半田付けし、金属キャップ６０によるシールド構造を有する高周波モジュール１０が形成される。

しかしながら、高周波モジュールなどでは、高周波を利用すると言われるが、ＩＣなどは数百ＭＨｚなどが利用されるが、水晶振動子などは数十ＭＨｚなどが利用される。このように、周波数の領域が幅広いため、シールド層が金属キャップなど１種類ではシールドできなかった。

また、複数のシールド層とした場合において、磁性層の上に導電層を形成すると、導電層をグランドパターンに接続するとき磁性層に穴を形成する必要があった。

また、携帯電話など厚みを薄くする必要があるため、高周波モジュールにも薄さが要求され、金属キャップを使用すると容易に薄くできず、高周波モジュールの背高が高くなる問題があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高周波の幅広い周波数領域をシールドでき、さらに、高周波モジュールの背高を低く抑えることができる高周波モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、回路パターンとグランドパターンが形成された基板と、
前記基板上に配置されて前記回路パターン及びグランドパターンに接続された電子部品と、
前記電子部品を覆う絶縁層と、前記絶縁層を覆うシールド層とを備える高周波モジュールにおいて、前記シールド層は、導電層と磁性層から形成され、前記磁性層は、前記導電層の上に形成されることを特徴とする。

好ましくは、前記磁性層は、前記導電層の厚みより厚いことを特徴とする。

好ましくは、前記高周波モジュールは、前記磁性層が露出し、前記高周波モジュールの側面には、前記導電層が露出したことを特徴とする。

好ましくは、前記磁性層は、絶縁性の磁性体からなることを特徴とする。

本願のようにシールド層として、導電層と磁性層の複数の種類を形成することで、高周波の広い周波数帯域でシールド効果が発揮される。
さらに、導電層６の上に磁性層７を形成することで、導電層６をグランドパターンに接続するために磁性層７に穴を開ける必要がないため、その穴の部分から高周波が漏れることが無く、シールド効果が大きい。
また、磁性層７は導電層６より高周波の中での低域の周波数をシールドするため、磁性層７を導電層６より厚くすることでより効果的にシールドできる。
また、導電層６が高周波モジュールの側面に露出することで、シールド及び放熱の効果がある。

以下に本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。

本実施形態に係る高周波モジュール１は、図１（絶縁層、導電層、磁性層は図示せず）に、回路パターン（グランドパターンを含む）が形成された基板２上に電子部品３を載置し、電子部品３を回路パターン（グランドパターンを含む）に接続し、その上に絶縁層、導電層及び磁性層が形成されたものである。但し、回路パターンなど基板の中にも形成してもよい。

図２は、図１のＡ―Ａ‘線で切断したときの断面図である。

絶縁性樹脂又はセラミック材により形成された板状の絶縁体である基板２には、様々な配線が形成され、（内部に配線されていても良い）より具体的には、基板２には、銅箔等の導体によって回路パターン（不図示）やグランドパターン４（一部図示）が形成されている。

基板２上には、複数の電子部品３からワイヤボンディング、半田などによって、基板の回路パターンに接続される。

さらに、基板２上には、電子部品３を覆う絶縁層５が形成されている。なお、絶縁層５は、絶縁性を有するものであればどのような材料を用いてもよく、本実施形態においては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を好適に使用することができ、基板２上の電子部品３などを覆うように塗布し硬化させる。

次に、絶縁層５を覆うように導電層６が形成される。導電層６は導電材を樹脂の中に混入されたペースト状のものを塗布硬化させる。また、導電層６はグランドパターン４と接続され、電子部品３を覆う導電層６の電位は、グランドパターン４と接続されていることによってグランド電位となる。
そのため、高周波モジュール１の外部から電子部品３への電磁気的影響を避けるとともに電磁気的影響を電子部品３からモジュール１の外部へ与えないようシールド構造となる。なお、導電層６を形成する導電材は、導電性を有するものであればどのような材料を用いてもよく、本実施形態においては、銅ペーストを好適に使用することができる。ペースト状であるため塗布する量で厚みを薄くできる。

次に、導電層６の上に磁性層７を形成する。磁性を有するものであればどのような材料を用いてもよく、磁性材を有するシート、磁性材を有するペースト状のものなど好適に使用することができる。この、磁性層７も導電層６と同様なシールド効果があり、導電層６より高周波の中の低い周波数に対して有効である。
また、磁性を有するものは、金属材のＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及び絶縁性であるフェライトなどがある。フェライトなどは材料費が安く絶縁性などのため取り扱いが容易となる。
（実施例１）
以下、本実施例１に係る高周波モジュール１を、図１、図２及び図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）で示す。図２は完成品で、図１（絶縁層５、導電層６、磁性層７は図示せず）のＡ−Ａ‘線での断面図であり、図３に製造方法を示す。

最初に、図３（ａ）に示すように、回路パターン（グランドパターン含む）を形成された基板２上にクリーム半田（図示せず）を塗布し、電子部品３を載置してリフロー炉に通し半田接続する。ここで、基板２には複数個の高周波モジュールが形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、基板２及び電子部品３を覆うように、絶縁層５としてエポキシ樹脂を塗布し硬化させる。
次に図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、グランドパターン４の部分の絶縁層５を取除く穴８を形成する。ここでは、レーザ照射によって取除いた。その後、銅ペーストを充填し、さらに、絶縁層５を覆うように導電層６である銅ペーストを塗布して硬化させ、約２０μｍの導電層６を形成した。グランドパターン４と銅ペーストである導電層６は接続されることで、シールド効果が発揮される。
次に、図３（ｄ）に示すように、導電層６の上に厚み約５０μｍの磁性粉を添加したシートを貼り付けた。
次に、図３（ｅ）（ｆ）に示すように、銅ペーストを充填した部分をダイサーで切断（切断溝９）して個々の高周波モジュール１とした。

ここで、本願のように導電層６の上に磁性層７を形成する必要がある。
それは、磁性層７の上に導電層６を形成すると、導電層６をグランドパターンに接続するためには磁性層７に穴を開ける必要があり、その穴の部分から高周波が漏れ、シールドの低下を起こすためである。
（従来例１）
以下、従来例１に係る高周波モジュール１０を図４で説明する。
基板２０の上に電子部品３０を半田接続する。さらに、グランドパターン４０の上に金属キャップ約１００μｍ厚みのものを半田接合し、電子部品３０を覆う。
（比較例１）
以下、比較例１に係る高周波モジュール１１を図５で説明する。
基板２１の上に電子部品３１を半田接続する。次に、基板２１及び電子部品３１を覆うように絶縁層５１としてエポキシ樹脂を塗布し、硬化させて形成する。
次に、導電層６１として銅ペーストを、絶縁層５１を覆うように塗布し、硬化させる。厚みは約２０μｍであった。この時、グランドパターン４１に銅ペーストを接続する。
（比較例２）
以下、比較例２に係る高周波モジュール１２を図６で説明する。
基板２２の上に電子部品３２を半田接続する。次に、基板２２及び電子部品３２を覆うように絶縁層５２としてエポキシ樹脂を塗布し、硬化させて形成する。

表１は、上記に記載したものに対して、漏れ電磁場測定器によって、１ｓｅｇの１３ｃｈの周波数である４７３ＭＨｚについて、高周波モジュールからの漏れを測定した値である。
測定方法は、測定用基板の上に高周波モジュールを載置し、高周波モジュールの上から測定プローブを接触するまで降ろして測定する。
測定箇所は、高周波モジュールとその周辺をスイープした。
図７に示すように、Ｘ−Ｙ座標中の実線の四角が約高周波モジュールの大きさであり、点線で丸印としたところが測定において、最大値とその他の周辺の極大値である。
高周波モジュールの大きさは、約縦５．８ｍｍ、横６．６ｍｍ、厚み１ｍｍである。
さらに、色の薄い部分が高周波の漏れの大きな部分となる。

表２は、高周波モジュール内の水晶振動子の周波数である３２ＭＨｚについて、漏れ電磁場測定器によって、高周波モジュールからの漏れを測定した値である。
測定方法は、表１と同様で、測定箇所は、図８に示すように測した。

表１から、４３７ＭＨｚの周波数では、実施例１の漏れ値の最大値に対して、従来例１の漏れ値が大きく、その他の周辺の極大値は従来例が小さくなり、実施例１と従来例１ではほぼ同等である。表２から３２ＭＨｚの周波数では、実施例１の漏れ値の全てに対して、従来例１の漏れ値が大きくなっている。比較例１，２は実施例１よりはるかに漏れ値が、実施例１より大きくなっている。

ここで、高周波モジュールのシールド層６７（導電層６と磁性層７）となる厚みを考えると、従来例１は金属カバーで１００μｍ、実施例１は銅ペースト２０μｍと磁性粉シート５０μｍで合計７０μｍとなり薄いが、４３７ＭＨｚから３２ＭＨｚの幅広い周波数領域で漏れが実施例１で少なくなっている。

また、携帯電話などのように、厚みを薄くする必要がある場合、金属カバーは薄くすることは容易ではなく、薄くすると製造するとき強度不足などで変形など不良が発生する。銅ペーストなどは塗布する量を制限すれば薄くでき、また磁性粉シートも薄くでき製造上有利となる。
さらに、実施例１と比較例１を３２ＭＨｚの周波数で比較すると、実施例１の漏れが小さい。これは、磁性粉シート７の影響が大きくでている。

従って、高周波の中でも、周波数の高い領域と低い領域でシールド層を複数形成する必要があることが分かる。さらに、周波数の低い方が、表皮効果の影響が少なくなるため、シールド層を厚くする必要があり、そのため磁性層を導体層より厚く形成したことが表２に効果として表れている。
また、導電層６の上に磁性層７を形成することで、導電層６をグランドパターンに接続するために磁性層７に穴を開ける必要がないため、その穴の部分から高周波が漏れることが無く、そのため、シールド層が薄くてもシールド効果が大きい。
また、導電層６が高周波モジュールの側面に露出することで、側面のシールドと放熱の効果もある。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。例えば、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

本発明の実施例１に係る高周波モジュールの斜視図である。 本発明の実施例１に係る高周波モジュールであって、図１のＡ−Ａ‘線で切断した断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）本発明の実施例に係る高周波モジュールの製造方法を示す図である。 従来例１に係る高周波モジュールの断面図である。 比較例１に係る高周波モジュールの断面図である。 比較例２に係る高周波モジュールの断面図である。 本発明の実施例１に係る４７３ＭＨｚについての漏れ電磁場測定の分布図である。 本発明の実施例１に係る３２ＭＨｚについての漏れ電磁場測定の分布図である。

符号の説明

１…高周波モジュール、１０…高周波モジュール、１１…高周波モジュール、１２…高周波モジュール、２…基板、２０…基板、２１…基板、２２…基板、３…電子部品、３０…電子部品、３１…電子部品、３２…電子部品、４…グランドパターン、４０…グランドパターン、４１…グランドパターン、４２…グランドパターン、５…絶縁層、５０…絶縁層、５１…絶縁層、５２…絶縁層、６…導電層、６０…導電層、６１…導電層、６２…導電層、７…磁性層、７０…磁性層、７１…磁性層、７２…磁性層、８…穴、９…切断溝
６７…シールド層

Claims (4)

1. 回路パターンとグランドパターンが形成された基板と、
   前記基板上に配置されて前記回路パターン及びグランドパターンに接続された電子部品と、
   前記電子部品を覆う絶縁層と、
   前記絶縁層を覆うシールド層と、を備える高周波モジュールにおいて、
   前記シールド層は、導電層と磁性層とから形成され、
   前記磁性層は、前記導電層の上に形成されることを特徴とする高周波モジュール。
2. 前記磁性層は、前記導電層の厚みより厚い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. 前記高周波モジュールは、前記磁性層が露出し、
   前記高周波モジュールの側面には、前記導電層が露出したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波モジュール。
4. 前記磁性層は、絶縁性の磁性体からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波モジュール。