JP2004023074A

JP2004023074A - Circuit board device and method of manufacturing the same

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Publication number: JP2004023074A
Application number: JP2002180349A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Sasahata; 笹畑　昭弘; Keiichi Ichikawa; 市川　敬一
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】高周波用のセラミックス基板を樹脂基板上に設けることにより、セラミックス基板を小型化し、マザーボードへの搭載状態を安定させる。
【解決手段】樹脂基板２には、例えば５〜６ＧＨｚ程度の自己共振周波数を有する電子部品７〜９を半田実装する。また、セラミックス基板１３には、この自己共振周波数よりも高い周波数の信号を処理する半導体素子１７をワイヤボンディング等によって実装し、この基板１３を樹脂基板２に搭載する。これにより、樹脂基板２を樹脂製のマザーボード１９等に安定的に搭載でき、またセラミックス基板１３側の部品点数を抑えて基板１３を小型化することができる。また、半導体素子１７を電子部品７〜９、基板１３と別工程で実装でき、半田１０，１６中のフラックス等によるワイヤ１７Ａの接続不良等を防止することができる。
【選択図】　　　　図２By providing a ceramic substrate for high frequency on a resin substrate, the size of the ceramic substrate is reduced, and the mounting state on a motherboard is stabilized.
An electronic component having a self-resonant frequency of, for example, about 5 to 6 GHz is solder-mounted on a resin substrate. A semiconductor element 17 for processing a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency is mounted on the ceramic substrate 13 by wire bonding or the like, and the substrate 13 is mounted on the resin substrate 2. Thereby, the resin substrate 2 can be stably mounted on the resin-made motherboard 19 and the like, and the number of components on the ceramic substrate 13 side can be suppressed to reduce the size of the substrate 13. In addition, the semiconductor element 17 can be mounted in a separate step from the electronic components 7 to 9 and the substrate 13, thereby preventing poor connection of the wire 17 </ b> A due to flux in the solders 10 and 16.
[Selection] Fig. 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高周波信号を処理する各種の部品を基板に実装してパッケージ化するのに好適に用いられる回路基板装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回路基板装置としては、例えば高周波回路用の半導体素子を基板に実装し、これらをパッケージ化してマザーボードに搭載する構成としたものが知られている（例えば、特開２００１−７７２４４号公報等）。
【０００３】
そして、この種の従来技術による回路基板装置は、例えばセラミックス材料等により形成された基板に半導体素子が実装されている。また、例えば無線通信用の回路基板装置等においては、半導体素子と他の電子部品とを基板に対して一緒に実装したものがある。
【０００４】
この場合、半導体素子としては、例えばガリウム砒素等の半導体基板に高周波用の集積回路を設けたマイクロ波集積回路（ＭＩＣ＝Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等が用いられ、これらはワイヤボンディング、バンプ実装等の手段によって基板と接続されている。そして、半導体素子は、例えば５〜６ＧＨｚ程度の周波数よりも高い周波数（無線信号のキャリア周波数等）の信号処理を行うものである。
【０００５】
また、他の電子部品は、例えば抵抗、コンデンサ、コイル等の汎用的なチップ部品からなり、これらは半田等を用いて基板に接続されると共に、半導体素子と比較して低い周波数（例えば５ＧＨｚ以下）の信号処理を行う周辺回路を構成している。
【０００６】
そして、回路基板装置は、これらの半導体素子と電子部品とを基板に実装した状態で、例えば樹脂材料等により形成されたマザーボードに半田付け等の手段を用いて搭載されるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、例えばセラミックス材料により形成された基板に半導体素子を実装する構成としている。しかし、例えば無線通信用の回路基板装置のように、半導体素子と他の電子部品とを基板に実装する場合には、比較的大きな基板が必要となるため、セラミックス材料製の大きな基板を樹脂材料製のマザーボードに搭載すると、これらの熱膨張率の差等によって両者間の半田に亀裂、剥離等が生じ易くなり、耐久性、信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
また、半導体素子は、例えば静電気によって絶縁破壊等の損傷が生じ易いため、回路基板装置の組立時には、例えば半導体素子を実装する前に他の電子部品を予め半田付けしておくことにより、半田付け工程での半導体素子の絶縁破壊を防止したり、素子を保護するための煩雑な工程管理等を避ける必要がある。
【０００９】
しかし、半導体素子を実装する前に他の電子部品を半田付けすると、半田に含まれるフラックス等の成分が揮発して基板に設けられた部品接続用のランド等に付着することがある。このため、電子部品の半田付け後に、半導体素子をワイヤボンディング、バンプ実装等の手段によってランドに接続するときには、これらがフラックス等の付着物によって接続不良となる虞れがある。
【００１０】
一方、例えばＭＩＣ等の半導体素子を製造するときに、その集積回路の一部として他の電子部品を一緒に形成する方法も考えられる。しかし、この場合には、汎用的な電子部品を高価な集積回路の一部として形成することになり、コストアップを招くという問題がある。
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高周波回路用の半導体素子と他の電子部品とを簡単な作業で確実に実装でき、マザーボードに安定的に搭載できると共に、低コストな構造で耐久性、信頼性を向上できるようにした回路基板装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明に係る回路基板装置は、樹脂材料により形成されマザーボードに搭載される樹脂基板と、該樹脂基板に実装された電子部品と、セラミックス材料により形成され該電子部品と異なる位置で前記樹脂基板に搭載された１個または複数個のセラミックス基板と、高周波信号を処理するため該セラミックス基板に実装され前記電子部品と接続される半導体素子とからなる構成を採用している。
【００１３】
このように構成することにより、樹脂基板には、例えば比較的低い周波数の信号を処理する電子部品を実装できるから、セラミックス基板に実装する高周波用の部品点数を必要最低限に抑えることができ、セラミックス基板を小型化することができる。また、マザーボードは樹脂材料等により形成されることが多いので、回路基板装置をマザーボードに搭載したときには、マザーボードと樹脂基板との間に熱膨張率の差等による応力が加わるのを防止でき、その搭載状態を温度変化等に対して安定させることができる。
【００１４】
また、セラミックス基板は、高周波信号に対する誘電正接（ｔａｎδ）を樹脂基板よりも大きく形成でき、このセラミックス基板に半導体素子、共振器、フィルタ等の高周波回路部品を実装することができる。また、回路基板装置の製造時には、半導体素子をセラミックス基板に実装した後に、このセラミックス基板と電子部品とを樹脂基板に搭載することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明によると、半導体素子は金属材料からなるワイヤまたはバンプを用いてセラミックス基板と接続し、前記セラミックス基板は半田を用いて樹脂基板と接続する構成としている。
【００１６】
これにより、回路基板装置の製造時には、半導体素子をワイヤボンディング、バンプ実装等によってセラミックス基板に実装した後に、セラミックス基板を半田によって樹脂基板に搭載することができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によると、半導体素子は電子部品の自己共振周波数よりも高い周波数の信号を処理する構成としている。これにより、回路基板装置は、電子部品の自己共振周波数よりも低い周波数の信号を樹脂基板上の電子部品によって処理でき、電子部品の自己共振周波数よりも高い周波数の信号をセラミックス基板上の半導体素子によって処理することができる。
【００１８】
また、請求項４の発明によると、セラミックス基板は樹脂基板に複数個設け、電子部品は前記複数個のセラミックス基板に実装された半導体素子を外部のノイズから保護する保護回路を構成している。
【００１９】
これにより、例えば樹脂基板に搭載された複数個のセラミックス基板に対して保護回路を並列に接続でき、この保護回路によって各セラミックス基板の半導体素子を一括して保護することができる。
【００２０】
また、請求項５の発明によると、樹脂基板には電子部品、セラミックス基板及び半導体素子を覆う金属カバーを設ける構成としている。これにより、金属カバーは、電子部品、セラミックス基板及び半導体素子を外部のノイズ等からシールドでき、これらの動作を安定させることができる。
【００２１】
また、請求項６の発明では、セラミックス基板は樹脂基板に複数個設け、前記複数個のセラミックス基板は金属カバーによって個別に覆う構成としている。これにより、例えばノイズを発生し易い回路を備えた複数個のセラミックス基板を樹脂基板に搭載する場合でも、これらのセラミックス基板を各金属カバーによって個別にシールドでき、各セラミックス基板の半導体素子がノイズ等によって互いに干渉するのを防止することができる。
【００２２】
さらに、請求項７の発明による回路基板装置の製造方法は、セラミックス材料により形成したセラミックス基板に半導体素子を実装し、樹脂材料により形成した樹脂基板に該セラミックス基板と電子部品とを搭載する構成としている。
【００２３】
これにより、回路基板装置の製造時には、セラミックス基板に半導体素子を実装してこれらをサブアッセンブリ化でき、このセラミックス基板と電子部品とを樹脂基板に搭載することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による回路基板装置及びその製造方法を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
ここで、図１ないし図４は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、無線通信回路に用いられる回路基板装置を例に挙げて述べる。
【００２６】
１は後述のマザーボード１９に搭載される回路基板装置、２は該回路基板装置１の本体部分を構成する樹脂基板で、該樹脂基板２は、図１、図２に示す如く、例えば絶縁性の樹脂材料等により四角形の平板状に形成されている。また、樹脂基板２には、後述の導体パターン３、端面電極５等が設けられている。
【００２７】
３は樹脂基板２に設けられた導体パターンで、該導体パターン３は、例えば樹脂基板２の表面側、裏面側等に設けられた複数個の金属膜３Ａからなり、該各金属膜３Ａのうち一部の金属膜は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波信号を伝送する伝送線路として構成されている。この場合、樹脂基板２の伝送線路は、後述するセラミックス基板１３側の伝送線路やマザーボード１９側に設けられた無線通信回路のアンテナ（図示せず）等に接続されるものである。
【００２８】
また、導体パターン３のうち伝送線路を除いた他の金属膜３Ａは、後述の電子回路１１に比較的低い周波数の信号を通電する信号線として構成されている。また、樹脂基板２には、表面側と裏面側の金属膜３Ａを必要に応じた位置で接続するビアホール４が設けられている。
【００２９】
５は樹脂基板２の四辺の端面に信号の入出力端子として設けられた複数の端面電極で、該各端面電極５は、樹脂基板２の端面に形成した凹溝を金属膜等で覆うことにより形成され、導体パターン３と接続されている。そして、樹脂基板２は、各端面電極５が半田６を用いて後述するマザーボード１９の配線パターン１９Ａと接続されることにより、マザーボード１９に搭載されるものである。
【００３０】
７，８，９は例えば半田付け等の手段によって樹脂基板２の表面側に実装された複数の電子部品で、該電子部品７，８，９は、図１、図２に示す如く、例えば５〜６ＧＨｚ程度の一定の自己共振周波数を有する抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオード等の汎用的なチップ部品によって構成されている。そして、電子部品７〜９は半田１０を用いて導体パターン３の信号線等と接続され、後述する半導体素子１７用の駆動回路、制御回路等を含む電子回路１１を構成している。
【００３１】
ここで、電子部品７〜９は、自己共振周波数程度の高い周波数の信号が加わると、その抵抗成分、容量成分、インダクタンス成分等が分布定数的に影響することによって想定外の共振状態となり易い。このため、電子回路１１は、電子部品７〜９の自己共振周波数よりも低い周波数の信号に対して所定の信号処理を行う集中定数回路として予め設計されているものである。
【００３２】
そして、回路基板装置１は、電子部品７〜９の自己共振周波数よりも低い周波数の信号を樹脂基板２上の電子回路１１によって処理し、電子部品７〜９の自己共振周波数よりも高い周波数の信号をセラミックス基板１３上の半導体素子１７によって処理する構成となっている。
【００３３】
１２は電子回路１１の一部として構成された保護回路で、該保護回路１２は、例えば抵抗、コンデンサ、ツェナダイオード、バリスタ等の電子部品からなり、静電気、サージ電圧等の外部ノイズがセラミックス基板１３に伝わるのを遮断して半導体素子１７をノイズから保護するものである。
【００３４】
１３は電子回路１１と異なる位置で樹脂基板２に搭載されたセラミックス基板で、該セラミックス基板１３は、例えばセラミックス材料等からなり、樹脂基板２よりも小さな四角形状の積層基板として形成され、例えば２層の積層部１３Ａ，１３Ｂを有している。そして、セラミックス基板１３の表面側、裏面側及び積層部１３Ａ，１３Ｂ間には、樹脂基板２とほぼ同様に、複数個の金属膜等からなる導体パターン（図示せず）が設けられている。
【００３５】
この場合、導体パターンの一部の部位は、半導体素子１７により信号処理される高周波信号用の伝送線路として構成され、他の部位は、半導体素子１７に低い周波数の信号を通電する信号線として構成されている。また、セラミックス基板１３には、複数のビアホール１４と端面電極１５とが設けられ、各端面電極１５は半田１６を用いて樹脂基板２の導体パターン３と接続されている。
【００３６】
１７は例えばワイヤボンディング等の手段によりセラミックス基板１３に実装された高周波回路部品としての２個の半導体素子で、該各半導体素子１７は、例えばＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、半導体ＩＣ等の汎用的な能動素子からなり、その個々の電極は、ワイヤ１７Ａを介してセラミックス基板１３の伝送線路と信号線とにそれぞれ接続されている。
【００３７】
また、セラミックス基板１３には、例えば抵抗、コンデンサ、コイル等の部品（図示せず）が薄膜プロセスまたは厚膜プロセス（印刷）等の手段によって設けられ、これらの部品は半導体素子１７と協働して例えば無線通信回路の混合器、増幅回路等の高周波回路を構成している。
【００３８】
そして、半導体素子１７は、電子部品７〜９の自己共振周波数よりも高い周波数の信号に対して信号処理を行うものである。この場合、セラミックス基板１３は、高周波信号に対する誘電正接（ｔａｎδ）が樹脂基板２よりも小さくなっている。このため、半導体素子１７は、セラミックス基板１３上で高い周波数の信号処理を行うことにより、信号伝送時の伝送ロスを小さく抑えることができる。
【００３９】
１８は樹脂基板２の表面側に設けられた金属カバーで、該金属カバー１８は、例えば基板２側が開口した略箱形状の金属ケースからなり、導体パターン３を介してグランド側に接地されている。そして、金属カバー１８は、電子回路１１、セラミックス基板１３及び半導体素子１７を覆って配置され、これらの部位を外部のノイズ等からシールドするものである。
【００４０】
１９は例えば無線通信回路等の一部を構成するマザーボードで、該マザーボード１９は、例えば樹脂材料等により形成され、その表面側には、回路基板装置１と接続される複数の配線パターン１９Ａが設けられている。
【００４１】
本実施の形態による回路基板装置１は上述の如き構成を有するもので、次に図３及び図４を参照しつつ、その製造方法について説明する。
【００４２】
まず、図３に示すセラミックス基板側実装工程では、セラミックス基板１３の表面側に各半導体素子１７をワイヤボンディング等によって実装し、これらをサブアッセンブリ状態で組立てる。
【００４３】
次に、図４に示す樹脂基板側搭載工程では、例えば半導体素子１７が実装されたセラミックス基板１３と、電子部品７〜９とを半田材料と一緒に樹脂基板２の表面側に配置し、リフロー処理等を行う。
【００４４】
これにより、セラミックス基板１３と電子部品７〜９とを半田１０，１６によって樹脂基板２に搭載することができる。そして、このように製造された回路基板装置１を他の部品や装置と一緒に半田付け等によってマザーボード１９に搭載することができる。
【００４５】
かくして、本実施の形態では、樹脂基板２に電子部品７〜９を実装し、その表面側に搭載するセラミックス基板１３には、半導体素子１７を実装する構成としたので、例えば安価で汎用的な電子部品７〜９を用いて低い周波数の信号を処理する電子回路１１を樹脂基板２に容易に実装することができる。
【００４６】
そして、例えば樹脂材料等により形成されることが多いマザーボード１９に回路基板装置１を搭載するときには、比較的熱膨張率が近い樹脂基板２とマザーボード１９との間を半田６によって安定的に接続することができる。この結果、樹脂基板２とマザーボード１９との間に熱膨張率の差等によって応力が加わり、半田６に亀裂、剥離等が生じるのを防止でき、温度変化等に対して回路基板装置１を含めた装置全体の耐久性、信頼性を向上させることができる。
【００４７】
また、セラミックス基板１３には、電子部品７〜９の自己共振周波数よりも高い周波数の信号を処理する半導体素子１７等の高周波回路部品を実装でき、比較的高価なセラミックス基板１３に実装する部品点数を必要最低限に抑えることができるから、基板１３の小型化や装置全体のコストダウンを図ることができる。
【００４８】
しかも、半導体素子１７を、樹脂基板２よりも誘電正接（ｔａｎδ）が大きなセラミックス基板１３に搭載することにより、セラミックス基板１３上における高周波信号の伝送ロスを小さく抑えることができ、回路基板装置１の性能を高めることができる。
【００４９】
また、樹脂基板２には、電子部品７〜９、セラミックス基板１３及び半導体素子１７を覆う金属カバー１８を設けたので、これらの部品を外部のノイズ等から確実にシールドでき、回路基板装置１の動作を安定させることができる。
【００５０】
また、回路基板装置１の製造時には、例えばワイヤボンディング等の手段を用いるセラミックス基板側実装工程と、半田実装等の手段を用いる樹脂基板側搭載工程とを別個に行うことができる。
【００５１】
これにより、セラミックス基板側実装工程では、例えば電子部品７〜９や基板１３用の半田１０，１６に含まれるフラックス等の成分がセラミックス基板１３の伝送線路等に付着して半導体素子１７が接続不良となるのを防止でき、これらをワイヤ１７Ａによって確実に接続することができる。
【００５２】
また、この工程によりセラミックス基板１３と半導体素子１７とを容易にサブアッセンブリ化できるから、樹脂基板側搭載工程では、半導体素子１７を予め実装したセラミックス基板１３と電子部品７〜９とを樹脂基板２に効率よく半田接続でき、このときセラミックス基板１３に対する静電気対策等の工程管理を容易に実施できると共に、回路基板装置１の製造効率を高めることができる。
【００５３】
次に、図５及び図６は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、樹脂基板に２個のセラミックス基板を搭載する構成としたことにある。
【００５４】
２１は例えば無線通信回路等に用いられる回路基板装置、２２は該回路基板装置２１の本体部分を構成する樹脂基板で、該樹脂基板２２は、図５、図６に示す如く、例えば絶縁性の樹脂材料等により四角形状の積層基板として形成され、例えば２層の積層部２２Ａ，２２Ｂを有している。
【００５５】
２３は例えば複数個の金属膜等を用いて樹脂基板２２に設けられた導体パターンで、該導体パターン２３は、第１の実施の形態とほぼ同様に、樹脂基板２２に設けられた複数個の金属膜２３Ａによって構成されている。そして、各金属膜２３Ａのうち一部の金属膜は高周波信号用の伝送線路となり、他の金属膜２３Ａは、比較的低い周波数用の信号線となっている。
【００５６】
また、導体パターン２３の各金属膜２３Ａは、樹脂基板２２の表面側、裏面側だけでなく、例えば積層部２２Ａ，２２Ｂの間や下側の積層部２２Ａ内にも設けられている。また、樹脂基板２２には、各金属膜２３Ａを必要に応じた位置で接続するビアホール２４が設けられている。
【００５７】
２５は樹脂基板２２の端面に設けられた複数の端面電極で、該各端面電極２５は、第１の実施の形態とほぼ同様に、導体パターン２３と接続されると共に、半田２６を用いて後述するマザーボード４０の配線パターン４０Ａと接続されるものである。
【００５８】
２７，２８，２９は例えば半田付け等の手段によって樹脂基板２２の表面側に実装された複数の電子部品で、該電子部品２７，２８，２９は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば５〜６ＧＨｚ程度の自己共振周波数を有する汎用的なチップ部品からなり、半田３０を用いて導体パターン２３の信号線等と接続されると共に、電子回路３１を構成している。
【００５９】
そして、回路基板装置２１は、電子部品２７〜２９の自己共振周波数よりも低い周波数の信号を電子回路３１によって処理し、この自己共振周波数よりも高い周波数の信号を後述するセラミックス基板３３，３３上の半導体素子３８によって処理する構成となっている。
【００６０】
３２は電子回路３１の一部として構成された保護回路で、該保護回路３２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、静電気、サージ電圧等の外部ノイズから半導体素子３８を保護するものである。この場合、本実施の形態による保護回路３２は、例えば２個のセラミックス基板３３に対して並列に接続され、これらの両方をノイズから遮断する構成となっている。
【００６１】
３３は電子回路３１と異なる位置で樹脂基板２２に搭載された例えば２個のセラミックス基板で、該各セラミックス基板３３は、例えば一方の基板３３が無線信号の送信回路等に用いられ、他方の基板３３が受信回路に用いられるものである。また、各セラミックス基板３３は、樹脂基板２２よりも小さな誘電正接（ｔａｎδ）を有するセラミックス材料等からなり、例えば２層の積層部３３Ａ，３３Ｂを備えた四角形状の積層基板として形成されている。
【００６２】
そして、セラミックス基板３３の表面側、裏面側、積層部３３Ａ，３３Ｂ間、積層部３３Ａ内等には、複数個の金属膜３４Ａ（一部のみ図示）からなる導体パターン３４が設けられ、該導体パターン３４は、高周波用の伝送線路や低い周波数用の信号線を構成している。また、セラミックス基板３３には、第１の実施の形態とほぼ同様に、ビアホール３５と端面電極３６とが設けられ、端面電極３６は半田３７を用いて樹脂基板２２の導体パターン２３と接続されている。
【００６３】
３８は例えばワイヤボンディング等の手段により各セラミックス基板３３に２個ずつ面実装された半導体素子で、該各半導体素子３８は、第１の実施の形態とほぼ同様の能動素子からなり、ワイヤ３８Ａを介してセラミックス基板３３の導体パターン３４と接続されている。そして、半導体素子３８は、例えば電子部品２７〜２９の自己共振周波数よりも高い周波数の信号に対して信号処理を行うものである。
【００６４】
３９は樹脂基板２２の表面側に設けられた金属カバーで、該金属カバー３９は、第１の実施の形態とほぼ同様に、電子回路３１、セラミックス基板３３及び半導体素子３８を覆って配置され、外部ノイズのシールドを行うものである。
【００６５】
４０は回路基板装置２１が搭載されるマザーボードで、該マザーボード４０には複数の配線パターン４０Ａが設けられている。
【００６６】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、樹脂基板２２に２個のセラミックス基板３３を搭載したので、例えば各セラミック基板３３により高周波用の送信回路と受信回路とを分離した状態で樹脂基板２２に容易に搭載でき、送信回路から発生する熱が受信回路側に伝わるのを防止できると共に、これらの設計自由度を高めることができる。
【００６７】
また、ノイズ対策用の保護回路３２を各セラミックス基板３３に対して並列に接続したので、この保護回路３２によって各セラミックス基板３３の半導体素子３８を一括して保護でき、回路全体の構造を簡略化することができる。
【００６８】
次に、図７は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、２個のセラミックス基板に個別の金属カバーを設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第２の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６９】
４１は例えば無線通信回路等に用いられる回路基板装置で、該回路基板装置４１は、第２の実施の形態とほぼ同様に、樹脂基板２２、電子部品２７〜２９、各セラミックス基板３３、半導体素子３８等を含んで構成されている。
【００７０】
しかし、本実施の形態では、例えば２個の金属カバー４２が樹脂基板２２の表面側に設けられ、これらの金属カバー４２は、各セラミックス基板３３と半導体素子３８とを基板３３毎に個別に覆っている。これにより、金属カバー４２は、例えば各セラミックス基板３３のうち無線信号の送信回路等に用いられる一方の基板３３と、受信回路に用いられる他方の基板３３とを個別にシールドするものである。
【００７１】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、２個の金属カバー４２によって各セラミックス基板３３を個別に覆う構成としたので、例えばノイズを発生し易い無線用の送信回路と受信回路とを各金属カバー４２によって個別にシールドでき、各セラミックス基板３３の半導体素子３８がノイズ等によって互いに干渉するのを防止することができる。
【００７２】
なお、前記各実施の形態では、半導体素子１７，３８をワイヤボンディング等により実装する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、半導体素子は、例えば金属材料からなる台座状のバンプ等を用いてセラミックス基板にバンプ実装（フリップチップ実装）する構成としてもよい。
【００７３】
また、各実施の形態では、２個の半導体素子１７，３８をセラミックス基板１３，３３に実装し、１個または２個のセラミックス基板１３，３３を樹脂基板２，２２に搭載する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば１個の半導体素子または３個以上の半導体素子をセラミックス基板に実装してもよく、このセラミックス基板を３個以上の個数だけ樹脂基板に搭載する構成としてもよい。
【００７４】
また、本発明は、セラミックス基板１３，３３に実装する部品を半導体素子１７，３８に限るものではなく、例えば共振器、フィルタ等を含めた各種の高周波回路部品を半導体素子と一緒にセラミックス基板に実装する構成としてもよい。
【００７５】
また、実施の形態では、回路基板装置１，２１，４１に金属カバー１８，３９，４２を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば樹脂材料、セラミックス材料等からなるカバーを用いる構成としてもよく、さらには樹脂基板の表面側をカバーの外側から樹脂モールドすることによって回路基板装置を樹脂封止する構成としてもよい。
【００７６】
また、本発明は、カバーを備えた回路基板装置に限るものではなく、例えば回路基板装置のカバーを廃止したり、マザーボード側に回路基板装置全体を覆うカバーを取付ける構成としてもよい。これにより、回路基板装置を板厚方向に対して薄肉に形成でき、その小型化を図ることができる。
【００７７】
さらに、実施の形態では、回路基板装置を無線通信回路に用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は無線通信回路に限らず、高周波信号を処理する各種の回路基板装置に適用できるのは勿論である。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、樹脂基板に電子部品を実装し、セラミックス基板に半導体素子を実装する構成としたので、樹脂基板には、例えば安価で汎用的な電子部品等を用いて低い周波数用の電子回路を容易に形成でき、比較的高価なセラミックス基板に実装する部品点数を抑えて該基板を小型化することができる。また、例えば樹脂製のマザーボードに樹脂基板を安定的に搭載でき、温度変化等に対する装置全体の耐久性、信頼性を向上させることができる。また、半導体素子等を誘電正接が大きなセラミックス基板に実装できるから、高周波信号の伝送ロスを小さく抑えることができ、装置の性能を高めることができる。また、回路基板装置の製造時には、セラミックス基板と半導体素子とを容易にサブアッセンブリ化でき、これらを電子部品と共に樹脂基板に効率よく搭載することができる。
【００７９】
また、請求項２の発明によれば、半導体素子は、ワイヤまたはバンプを用いてセラミックス基板と接続し、セラミックス基板は樹脂基板に半田接続する構成としたので、半導体素子の実装後にセラミックス基板を半田接続でき、半導体素子の実装時には、例えば半田に含まれるフラックス等の成分によって半導体素子が接続不良となるのを防止できると共に、信頼性を向上させることができる。
【００８０】
また、請求項３の発明によれば、半導体素子は、電子部品の自己共振周波数よりも高い周波数の信号を処理する構成としたので、回路基板装置は、この自己共振周波数よりも低い周波数の信号を樹脂基板上の電子部品によって処理でき、電子部品の自己共振周波数よりも高い周波数の信号をセラミックス基板上の半導体素子によって処理することができる。
【００８１】
また、請求項４の発明によれば、電子部品は、複数個のセラミックス基板に実装された半導体素子を外部のノイズから保護する保護回路を構成したので、この保護回路によって各セラミックス基板の半導体素子を一括して保護でき、回路全体を簡略化することができる。
【００８２】
また、請求項５の発明によれば、樹脂基板には、電子部品、セラミックス基板及び半導体素子を覆う金属カバーを設ける構成としたので、金属カバーは、電子部品、セラミックス基板及び半導体素子を外部のノイズ等からシールドでき、これらの動作を安定させることができる。
【００８３】
また、請求項６の発明によれば、複数個のセラミックス基板を金属カバーによって個別に覆う構成としたので、例えばノイズを発生し易い回路を備えた複数個のセラミックス基板を樹脂基板に搭載する場合でも、これらのセラミックス基板を各金属カバーによって個別にシールドでき、各セラミックス基板の半導体素子がノイズ等によって互いに干渉するのを防止することができる。
【００８４】
さらに、請求項７の発明によれば、セラミックス基板に半導体素子を実装し、樹脂基板に該セラミックス基板と電子部品とを搭載する構成としたので、回路基板装置の製造時には、セラミックス基板と半導体素子とを容易にサブアッセンブリ化でき、このとき半導体素子が例えば電子部品用の半田等によって接続不良となるのを防止することができる。そして、このセラミックス基板と電子部品とを樹脂基板に効率よく搭載でき、回路基板装置の製造効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による回路基板装置を示す斜視図である。
【図２】図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向からみた回路基板装置の拡大断面図である。
【図３】回路基板装置の製造時にセラミックス基板側実装工程によって半導体素子をセラミックス基板に実装する状態を示す斜視図である。
【図４】樹脂基板側搭載工程によってセラミックス基板と電子部品とを樹脂基板に搭載する状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による回路基板装置を示す斜視図である。
【図６】図５中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向からみた回路基板装置の拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態による回路基板装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２１，４１　回路基板装置
２，２２　樹脂基板
３，２３，３４　導体パターン
３Ａ，２３Ａ，３４Ａ　金属膜
４，１４，２４，３５　ビアホール
５，１５，２５，３６　端面電極
６，１０，１６，２６，３０，３７　半田
７，８，９，２７，２８，２９　電子部品
１１，３１　電子回路
１２，３２　保護回路
１３，３３　セラミックス基板
１３Ａ，１３Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ　積層部
１７，３８　半導体素子
１７Ａ，３８Ａ　ワイヤ
１８，３９，４２　金属カバー
１９，４０　マザーボード
１９Ａ，４０Ａ　配線パターン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit board device suitably used for mounting various components for processing a high-frequency signal on a substrate and packaging the same, for example, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In general, as a circuit board device, there is known a configuration in which, for example, a semiconductor element for a high-frequency circuit is mounted on a substrate, and these are packaged and mounted on a motherboard (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-77244). ).
[0003]
In this type of conventional circuit board device, a semiconductor element is mounted on a substrate formed of, for example, a ceramic material or the like. For example, in a circuit board device for wireless communication, a semiconductor element and another electronic component are mounted together on a board.
[0004]
In this case, as the semiconductor element, for example, a microwave integrated circuit (MIC) in which a high frequency integrated circuit is provided on a semiconductor substrate such as gallium arsenide, a field effect transistor (FET), or the like is used, and these are wires. It is connected to the substrate by means such as bonding and bump mounting. The semiconductor element performs signal processing at a frequency higher than a frequency of, for example, about 5 to 6 GHz (such as a carrier frequency of a wireless signal).
[0005]
Other electronic components include general-purpose chip components such as resistors, capacitors, and coils. These components are connected to the substrate using solder or the like, and have a lower frequency (for example, 5 GHz or less) than the semiconductor device. ) Constitute a peripheral circuit for performing the signal processing.
[0006]
Then, the circuit board device is mounted on a motherboard formed of, for example, a resin material using a means such as soldering in a state where these semiconductor elements and electronic components are mounted on a substrate.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional technology, a configuration is adopted in which a semiconductor element is mounted on a substrate formed of, for example, a ceramic material. However, when a semiconductor element and other electronic components are mounted on a substrate, such as a circuit board device for wireless communication, a relatively large substrate is required. When mounted on a motherboard made of the same, there is a problem that cracks, peeling, and the like are likely to occur in the solder between the two due to a difference in thermal expansion coefficient and the like, and durability and reliability are reduced.
[0008]
Further, since a semiconductor element is easily damaged by, for example, dielectric breakdown due to static electricity, when assembling a circuit board device, for example, by soldering other electronic components in advance before mounting the semiconductor element, soldering is performed. It is necessary to prevent dielectric breakdown of a semiconductor element in a process and to avoid complicated process management for protecting the element.
[0009]
However, if other electronic components are soldered before mounting the semiconductor element, components such as flux contained in the solder may volatilize and adhere to lands for component connection provided on the substrate. For this reason, when the semiconductor element is connected to the land by means such as wire bonding or bump mounting after soldering of the electronic component, there is a possibility that these may cause a connection failure due to a deposit such as flux.
[0010]
On the other hand, when manufacturing a semiconductor element such as an MIC, for example, a method of forming another electronic component together as a part of the integrated circuit is also conceivable. However, in this case, a general-purpose electronic component is formed as a part of an expensive integrated circuit, and there is a problem that the cost is increased.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to reliably mount a semiconductor element for a high-frequency circuit and other electronic components by a simple operation, and to stably mount the semiconductor element on a motherboard. It is another object of the present invention to provide a circuit board device and a method of manufacturing the same, which are capable of improving durability and reliability with a low cost structure.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a circuit board device according to the first aspect of the present invention includes a resin substrate formed of a resin material and mounted on a motherboard; an electronic component mounted on the resin substrate; A structure comprising one or more ceramic substrates mounted on the resin substrate at a position different from the electronic component, and a semiconductor element mounted on the ceramic substrate for processing a high-frequency signal and connected to the electronic component. Is adopted.
[0013]
With such a configuration, for example, electronic components for processing a signal of a relatively low frequency can be mounted on the resin substrate, so that the number of high-frequency components mounted on the ceramic substrate can be suppressed to a minimum. The size of the ceramic substrate can be reduced. In addition, since the motherboard is often formed of a resin material or the like, when the circuit board device is mounted on the motherboard, it is possible to prevent stress due to a difference in coefficient of thermal expansion between the motherboard and the resin board from being applied. The mounting state can be stabilized against a temperature change or the like.
[0014]
Further, the ceramic substrate can form a dielectric loss tangent (tan δ) for a high-frequency signal larger than that of the resin substrate, and high-frequency circuit components such as a semiconductor element, a resonator, and a filter can be mounted on the ceramic substrate. Further, in manufacturing the circuit board device, after the semiconductor element is mounted on the ceramic substrate, the ceramic substrate and the electronic component can be mounted on the resin substrate.
[0015]
According to the invention of claim 2, the semiconductor element is connected to the ceramic substrate using wires or bumps made of a metal material, and the ceramic substrate is connected to the resin substrate using solder.
[0016]
Thus, at the time of manufacturing the circuit board device, after the semiconductor element is mounted on the ceramic substrate by wire bonding, bump mounting, or the like, the ceramic substrate can be mounted on the resin substrate by soldering.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, the semiconductor element is configured to process a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency of the electronic component. As a result, the circuit board device can process a signal having a frequency lower than the self-resonant frequency of the electronic component by the electronic component on the resin substrate, and can process a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency of the electronic component on the semiconductor element on the ceramic substrate Can be processed by
[0018]
According to the invention of claim 4, a plurality of ceramic substrates are provided on the resin substrate, and the electronic components constitute a protection circuit for protecting semiconductor elements mounted on the plurality of ceramic substrates from external noise.
[0019]
Thus, for example, a protection circuit can be connected in parallel to a plurality of ceramic substrates mounted on a resin substrate, and the semiconductor elements on each ceramic substrate can be collectively protected by this protection circuit.
[0020]
According to the invention of claim 5, the resin substrate is provided with a metal cover for covering the electronic component, the ceramic substrate and the semiconductor element. Thus, the metal cover can shield the electronic component, the ceramic substrate, and the semiconductor element from external noise and the like, and can stabilize the operation thereof.
[0021]
Further, in the invention of claim 6, a plurality of ceramic substrates are provided on the resin substrate, and the plurality of ceramic substrates are individually covered with a metal cover. Thus, for example, even when a plurality of ceramic substrates provided with circuits that easily generate noise are mounted on the resin substrate, these ceramic substrates can be individually shielded by the respective metal covers, and the semiconductor element of each ceramic substrate can be used to reduce noise or the like. Can prevent interference with each other.
[0022]
Further, a method of manufacturing a circuit board device according to the invention of claim 7 is characterized in that a semiconductor element is mounted on a ceramic substrate formed of a ceramic material, and the ceramic substrate and an electronic component are mounted on a resin substrate formed of a resin material. I have.
[0023]
Thereby, at the time of manufacturing the circuit board device, the semiconductor elements can be mounted on the ceramic substrate and subassembled, and the ceramic substrate and the electronic component can be mounted on the resin substrate.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a circuit board device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
Here, FIGS. 1 to 4 show a first embodiment, and in this embodiment, a circuit board device used for a wireless communication circuit will be described as an example.
[0026]
1 is a circuit board device mounted on a motherboard 19 described later, 2 is a resin board constituting a main body of the circuit board device 1, and the resin board 2 is made of, for example, an insulating board as shown in FIGS. It is formed in a rectangular flat plate shape by a resin material or the like. Further, the resin substrate 2 is provided with a conductor pattern 3, an end face electrode 5, and the like to be described later.
[0027]
Reference numeral 3 denotes a conductor pattern provided on the resin substrate 2. The conductor pattern 3 is composed of a plurality of metal films 3A provided on the front side, the back side, and the like of the resin substrate 2, for example. Some metal films are configured as transmission lines for transmitting high-frequency signals such as microwaves and millimeter waves. In this case, the transmission line of the resin substrate 2 is connected to a transmission line on the ceramic substrate 13 side described later, an antenna (not shown) of a wireless communication circuit provided on the motherboard 19 side, and the like.
[0028]
The other metal film 3 </ b> A of the conductor pattern 3 except for the transmission line is configured as a signal line that passes a signal of a relatively low frequency to an electronic circuit 11 described later. Further, the resin substrate 2 is provided with a via hole 4 for connecting the metal film 3A on the front surface side and the rear surface side at a required position.
[0029]
Reference numeral 5 denotes a plurality of end surface electrodes provided on the four end surfaces of the resin substrate 2 as signal input / output terminals. Each end surface electrode 5 is formed by covering a concave groove formed on the end surface of the resin substrate 2 with a metal film or the like. It is formed and connected to the conductor pattern 3. The resin substrate 2 is mounted on the motherboard 19 by connecting each end surface electrode 5 to a wiring pattern 19A of the motherboard 19 described later using the solder 6.
[0030]
Reference numerals 7, 8, and 9 denote a plurality of electronic components mounted on the front side of the resin substrate 2 by, for example, soldering. The electronic components 7, 8, and 9 are, for example, 5 as shown in FIGS. It is composed of general-purpose chip components such as resistors, capacitors, coils, and diodes having a constant self-resonant frequency of about 6 GHz. The electronic components 7 to 9 are connected to signal lines and the like of the conductor pattern 3 using the solder 10 to form an electronic circuit 11 including a drive circuit and a control circuit for the semiconductor element 17 described later.
[0031]
Here, when a signal having a high frequency, such as the self-resonance frequency, is applied to the electronic components 7 to 9, the resistance component, the capacitance component, the inductance component, and the like affect the distribution constant, and thus the electronic components 7 to 9 are likely to be in an unexpected resonance state. For this reason, the electronic circuit 11 is designed in advance as a lumped constant circuit that performs predetermined signal processing on a signal having a frequency lower than the self-resonant frequency of the electronic components 7 to 9.
[0032]
Then, the circuit board device 1 processes a signal having a frequency lower than the self-resonant frequency of the electronic components 7 to 9 by the electronic circuit 11 on the resin substrate 2, and outputs a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency of the electronic components 7 to 9. The signal is processed by the semiconductor element 17 on the ceramic substrate 13.
[0033]
Reference numeral 12 denotes a protection circuit configured as a part of the electronic circuit 11. The protection circuit 12 includes electronic components such as a resistor, a capacitor, a zener diode, and a varistor. To protect the semiconductor element 17 from noise.
[0034]
Reference numeral 13 denotes a ceramic substrate mounted on the resin substrate 2 at a position different from that of the electronic circuit 11. The ceramic substrate 13 is made of, for example, a ceramic material and is formed as a rectangular laminated substrate smaller than the resin substrate 2. It has laminated portions 13A and 13B of layers. A conductor pattern (not shown) made of a plurality of metal films or the like is provided on the front side and the back side of the ceramic substrate 13 and between the laminated portions 13A and 13B, similarly to the resin substrate 2.
[0035]
In this case, a part of the conductor pattern is configured as a transmission line for a high-frequency signal processed by the semiconductor element 17, and another part is configured as a signal line for supplying a low-frequency signal to the semiconductor element 17. Have been. Further, a plurality of via holes 14 and end face electrodes 15 are provided in the ceramic substrate 13, and each end face electrode 15 is connected to the conductor pattern 3 of the resin substrate 2 using solder 16.
[0036]
Reference numeral 17 denotes two semiconductor elements as high-frequency circuit components mounted on the ceramic substrate 13 by, for example, wire bonding. Each of the semiconductor elements 17 is a general-purpose active element such as an FET, a bipolar transistor, and a semiconductor IC. Each of the electrodes is connected to a transmission line and a signal line of the ceramic substrate 13 via a wire 17A.
[0037]
In addition, components (not shown) such as a resistor, a capacitor, and a coil are provided on the ceramic substrate 13 by means such as a thin film process or a thick film process (printing), and these components cooperate with the semiconductor element 17. Thus, for example, a high frequency circuit such as a mixer of a wireless communication circuit and an amplifier circuit is configured.
[0038]
The semiconductor element 17 performs signal processing on a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency of the electronic components 7 to 9. In this case, the ceramic substrate 13 has a dielectric loss tangent (tan δ) for a high-frequency signal smaller than that of the resin substrate 2. Therefore, the semiconductor element 17 performs high-frequency signal processing on the ceramic substrate 13 so that transmission loss during signal transmission can be reduced.
[0039]
Reference numeral 18 denotes a metal cover provided on the front surface side of the resin substrate 2. The metal cover 18 is formed of, for example, a substantially box-shaped metal case having an opening on the substrate 2 side, and is grounded to the ground via the conductor pattern 3. . The metal cover 18 is disposed so as to cover the electronic circuit 11, the ceramic substrate 13, and the semiconductor element 17, and shields these parts from external noise and the like.
[0040]
Reference numeral 19 denotes a motherboard that constitutes a part of a wireless communication circuit or the like, for example. The motherboard 19 is formed of, for example, a resin material, and a plurality of wiring patterns 19A connected to the circuit board device 1 are provided on the front surface thereof. Has been.
[0041]
The circuit board device 1 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, a method for manufacturing the circuit board device 1 will be described with reference to FIGS.
[0042]
First, in the ceramic substrate side mounting step shown in FIG. 3, each semiconductor element 17 is mounted on the front surface side of the ceramic substrate 13 by wire bonding or the like, and these are assembled in a sub-assembly state.
[0043]
Next, in the resin substrate side mounting step shown in FIG. 4, for example, the ceramic substrate 13 on which the semiconductor element 17 is mounted and the electronic components 7 to 9 are arranged on the surface side of the resin substrate 2 together with the solder material, Perform processing and the like.
[0044]
Thus, the ceramic substrate 13 and the electronic components 7 to 9 can be mounted on the resin substrate 2 by the solders 10 and 16. Then, the circuit board device 1 thus manufactured can be mounted on the motherboard 19 by soldering or the like together with other components and devices.
[0045]
Thus, in the present embodiment, the electronic components 7 to 9 are mounted on the resin substrate 2 and the semiconductor elements 17 are mounted on the ceramic substrate 13 mounted on the surface side thereof. The electronic circuit 11 that processes a low-frequency signal using the electronic components 7 to 9 can be easily mounted on the resin substrate 2.
[0046]
When the circuit board device 1 is mounted on the motherboard 19 which is often formed of, for example, a resin material, the resin 6 and the motherboard 19 having a relatively low coefficient of thermal expansion are stably connected by the solder 6. be able to. As a result, stress is applied between the resin substrate 2 and the motherboard 19 due to a difference in the coefficient of thermal expansion or the like, and it is possible to prevent the solder 6 from being cracked or peeled off. The durability and reliability of the entire device can be improved.
[0047]
Further, on the ceramic substrate 13, high-frequency circuit components such as the semiconductor element 17 for processing a signal having a higher frequency than the self-resonant frequency of the electronic components 7 to 9 can be mounted. Can be suppressed to the minimum necessary, so that the size of the substrate 13 can be reduced and the cost of the entire apparatus can be reduced.
[0048]
In addition, since the semiconductor element 17 is mounted on the ceramic substrate 13 having a larger dielectric loss tangent (tan δ) than the resin substrate 2, transmission loss of a high-frequency signal on the ceramic substrate 13 can be suppressed to be small. Performance can be enhanced.
[0049]
Further, since the resin substrate 2 is provided with the metal cover 18 covering the electronic components 7 to 9, the ceramic substrate 13 and the semiconductor element 17, these components can be reliably shielded from external noise and the like. Operation can be stabilized.
[0050]
Further, when manufacturing the circuit board device 1, for example, a ceramic substrate side mounting step using means such as wire bonding and a resin substrate side mounting step using solder mounting or the like can be performed separately.
[0051]
Accordingly, in the ceramic substrate side mounting process, for example, components such as flux contained in the electronic components 7 to 9 and the solders 10 and 16 for the substrate 13 adhere to the transmission line and the like of the ceramic substrate 13 and the semiconductor element 17 is poorly connected. And these can be reliably connected by the wire 17A.
[0052]
In addition, since the ceramic substrate 13 and the semiconductor element 17 can be easily sub-assembled by this step, in the resin substrate side mounting step, the ceramic substrate 13 on which the semiconductor element 17 is mounted in advance and the electronic components 7 to 9 are attached to the resin substrate 2. In this case, it is possible to efficiently carry out the solder connection, and at this time, it is possible to easily carry out the process management such as the countermeasures against static electricity for the ceramic substrate 13 and to improve the manufacturing efficiency of the circuit board device 1.
[0053]
Next, FIGS. 5 and 6 show a second embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment lies in that two resin substrates are mounted on a resin substrate.
[0054]
Reference numeral 21 denotes a circuit board device used for, for example, a wireless communication circuit or the like. Reference numeral 22 denotes a resin substrate that forms a main body of the circuit board device 21. As shown in FIGS. It is formed as a rectangular laminated substrate of a resin material or the like, and has, for example, two laminated portions 22A and 22B.
[0055]
Reference numeral 23 denotes a conductor pattern provided on the resin substrate 22 using, for example, a plurality of metal films, and the conductor pattern 23 includes a plurality of conductor patterns provided on the resin substrate 22 in substantially the same manner as in the first embodiment. It is composed of a metal film 23A. Some of the metal films 23A are transmission lines for high-frequency signals, and the other metal films 23A are signal lines for relatively low frequencies.
[0056]
Further, each metal film 23A of the conductor pattern 23 is provided not only on the front side and the back side of the resin substrate 22, but also between the laminated parts 22A and 22B or in the lower laminated part 22A, for example. Further, the resin substrate 22 is provided with a via hole 24 for connecting each metal film 23A at a required position.
[0057]
Reference numeral 25 denotes a plurality of end surface electrodes provided on the end surface of the resin substrate 22. Each of the end surface electrodes 25 is connected to the conductor pattern 23 in the same manner as in the first embodiment, and is described later using a solder 26. To be connected to the wiring pattern 40A of the motherboard 40.
[0058]
Reference numerals 27, 28, 29 denote a plurality of electronic components mounted on the front side of the resin substrate 22 by means such as soldering. The electronic components 27, 28, 29 are substantially the same as in the first embodiment. For example, it is made of a general-purpose chip component having a self-resonant frequency of about 5 to 6 GHz, is connected to a signal line of the conductor pattern 23 using solder 30, and constitutes an electronic circuit 31.
[0059]
Then, the circuit board device 21 processes a signal having a frequency lower than the self-resonant frequency of the electronic components 27 to 29 by the electronic circuit 31, and outputs a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency on the ceramic substrates 33, 33 described later. Of the semiconductor device 38.
[0060]
Reference numeral 32 denotes a protection circuit configured as a part of the electronic circuit 31. The protection circuit 32 protects the semiconductor element 38 from external noise such as static electricity and surge voltage, similarly to the first embodiment. is there. In this case, the protection circuit 32 according to the present embodiment is configured to be connected in parallel to, for example, two ceramic substrates 33, and to shield both of them from noise.
[0061]
Reference numeral 33 denotes, for example, two ceramic substrates mounted on the resin substrate 22 at a position different from the electronic circuit 31. Each of the ceramic substrates 33 is, for example, one of the substrates 33 used for a radio signal transmitting circuit and the other substrate. 33 is used for the receiving circuit. Each of the ceramic substrates 33 is made of a ceramic material or the like having a dielectric loss tangent (tan δ) smaller than that of the resin substrate 22, and is formed as, for example, a square laminated substrate having two laminated portions 33A and 33B.
[0062]
A conductor pattern 34 composed of a plurality of metal films 34A (only a part of which is shown) is provided on the front surface side, the rear surface side of the ceramic substrate 33, between the laminated portions 33A and 33B, in the laminated portion 33A, and the like. The pattern 34 constitutes a transmission line for high frequency and a signal line for low frequency. In the same manner as in the first embodiment, the ceramic substrate 33 is provided with a via hole 35 and an end surface electrode 36, and the end surface electrode 36 is connected to the conductor pattern 23 of the resin substrate 22 using solder 37. I have.
[0063]
Numeral 38 denotes semiconductor elements surface-mounted two by two on each ceramics substrate 33 by means such as wire bonding. Each of the semiconductor elements 38 comprises an active element substantially similar to that of the first embodiment. It is connected to the conductor pattern 34 of the ceramic substrate 33 through the intermediary. The semiconductor element 38 performs signal processing on a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency of the electronic components 27 to 29, for example.
[0064]
Reference numeral 39 denotes a metal cover provided on the front surface side of the resin substrate 22. The metal cover 39 is disposed so as to cover the electronic circuit 31, the ceramic substrate 33, and the semiconductor element 38 in substantially the same manner as in the first embodiment. This shields external noise.
[0065]
Reference numeral 40 denotes a motherboard on which the circuit board device 21 is mounted, and the motherboard 40 is provided with a plurality of wiring patterns 40A.
[0066]
Thus, also in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operation and effect as in the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since two ceramic substrates 33 are mounted on the resin substrate 22, for example, the high-frequency transmitting circuit and the receiving circuit are separated from each other by the respective ceramic substrates 33, so that the ceramic substrate 33 can be easily mounted on the resin substrate 22. It can be mounted to prevent heat generated from the transmission circuit from being transmitted to the reception circuit side, and the degree of design freedom can be increased.
[0067]
Further, since the protection circuit 32 for noise suppression is connected in parallel to each ceramic substrate 33, the semiconductor element 38 of each ceramic substrate 33 can be collectively protected by this protection circuit 32, and the structure of the entire circuit is simplified. can do.
[0068]
Next, FIG. 7 shows a third embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment lies in that a separate metal cover is provided on two ceramic substrates. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0069]
Reference numeral 41 denotes a circuit board device used for, for example, a wireless communication circuit or the like. The circuit board device 41 includes a resin substrate 22, electronic components 27 to 29, ceramic substrates 33, a semiconductor element, and the like, similarly to the second embodiment. 38 and the like.
[0070]
However, in the present embodiment, for example, two metal covers 42 are provided on the surface side of the resin substrate 22, and these metal covers 42 individually cover the ceramic substrates 33 and the semiconductor elements 38 for each substrate 33. ing. Thus, the metal cover 42 individually shields, for example, one of the ceramic substrates 33 used for a wireless signal transmission circuit or the like and the other substrate 33 used for a reception circuit.
[0071]
Thus, also in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operation and effects as those of the first and second embodiments. In particular, in the present embodiment, since each ceramic substrate 33 is individually covered with two metal covers 42, for example, a wireless transmitting circuit and a receiving circuit that easily generate noise are each covered by each metal cover 42. It can be shielded individually and can prevent the semiconductor elements 38 of each ceramic substrate 33 from interfering with each other due to noise or the like.
[0072]
In the above embodiments, the semiconductor elements 17 and 38 are mounted by wire bonding or the like. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor element may be configured to be bump-mounted (flip-chip mounted) on a ceramic substrate using, for example, a pedestal-shaped bump made of a metal material.
[0073]
In each embodiment, two semiconductor elements 17 and 38 are mounted on ceramic substrates 13 and 33, and one or two ceramic substrates 13 and 33 are mounted on resin substrates 2 and 22. However, the present invention is not limited to this. For example, one semiconductor element or three or more semiconductor elements may be mounted on a ceramic substrate, and three or more ceramic substrates may be mounted on a resin substrate. Is also good.
[0074]
The present invention is not limited to the components mounted on the ceramic substrates 13 and 33 being the semiconductor elements 17 and 38. For example, various high-frequency circuit components including a resonator, a filter and the like may be mounted on the ceramic substrate together with the semiconductor elements. It may be configured to be mounted.
[0075]
In the embodiment, the metal covers 18, 39, 42 are used for the circuit board devices 1, 21, 41. However, the present invention is not limited to this. For example, a cover made of a resin material, a ceramic material, or the like may be used, and the circuit board device may be sealed with a resin by molding the front surface of the resin substrate from the outside of the cover. It may be configured to stop.
[0076]
Further, the present invention is not limited to the circuit board device provided with the cover. For example, the cover of the circuit board device may be abolished, or the cover for covering the entire circuit board device may be attached to the motherboard. Thereby, the circuit board device can be formed thin in the plate thickness direction, and the size can be reduced.
[0077]
Further, in the embodiment, the case where the circuit board device is used for a wireless communication circuit has been described as an example. However, the present invention is not limited to a wireless communication circuit, but can be applied to various circuit board devices that process high-frequency signals.
[0078]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the electronic component is mounted on the resin substrate and the semiconductor element is mounted on the ceramic substrate. It is possible to easily form an electronic circuit for a low frequency by using, for example, and to reduce the number of components mounted on a relatively expensive ceramic substrate and to reduce the size of the substrate. In addition, for example, a resin substrate can be stably mounted on a resin-made motherboard, and the durability and reliability of the entire device against temperature changes and the like can be improved. Further, since a semiconductor element or the like can be mounted on a ceramic substrate having a large dielectric loss tangent, transmission loss of a high-frequency signal can be reduced, and the performance of the device can be improved. Further, at the time of manufacturing the circuit board device, the ceramic substrate and the semiconductor element can be easily subassembled, and these can be efficiently mounted on the resin substrate together with the electronic components.
[0079]
According to the second aspect of the present invention, since the semiconductor element is connected to the ceramic substrate using wires or bumps, and the ceramic substrate is connected to the resin substrate by soldering, the ceramic substrate is soldered after the semiconductor element is mounted. Connection can be made, and when the semiconductor element is mounted, it is possible to prevent the semiconductor element from being connected poorly due to components such as flux contained in the solder, for example, and to improve reliability.
[0080]
According to the third aspect of the present invention, the semiconductor device is configured to process a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency of the electronic component. Can be processed by the electronic component on the resin substrate, and a signal having a frequency higher than the self-resonant frequency of the electronic component can be processed by the semiconductor element on the ceramic substrate.
[0081]
According to the invention of claim 4, since the electronic component forms a protection circuit for protecting the semiconductor elements mounted on the plurality of ceramic substrates from external noise, the semiconductor element of each ceramic substrate is formed by the protection circuit. Can be collectively protected, and the entire circuit can be simplified.
[0082]
According to the fifth aspect of the present invention, since the resin substrate is provided with a metal cover for covering the electronic component, the ceramic substrate and the semiconductor element, the metal cover can connect the electronic component, the ceramic substrate and the semiconductor element to an external device. Shielding from noise and the like can be performed, and these operations can be stabilized.
[0083]
According to the sixth aspect of the present invention, since a plurality of ceramic substrates are individually covered with a metal cover, for example, when mounting a plurality of ceramic substrates having a circuit that easily generates noise on a resin substrate, However, these ceramic substrates can be individually shielded by each metal cover, and the semiconductor elements of each ceramic substrate can be prevented from interfering with each other due to noise or the like.
[0084]
Further, according to the invention of claim 7, since the semiconductor element is mounted on the ceramic substrate and the ceramic substrate and the electronic component are mounted on the resin substrate, the ceramic substrate and the semiconductor element are manufactured when the circuit board device is manufactured. Can easily be subassembled, and at this time, it is possible to prevent the semiconductor element from being defectively connected due to, for example, solder for electronic components. Then, the ceramic substrate and the electronic component can be efficiently mounted on the resin substrate, and the production efficiency of the circuit board device can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a circuit board device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the circuit board device as viewed from the direction of arrows II-II in FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a semiconductor element is mounted on a ceramic substrate by a ceramic substrate side mounting step when the circuit board device is manufactured.
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a ceramic substrate and electronic components are mounted on a resin substrate in a resin substrate side mounting step.
FIG. 5 is a perspective view showing a circuit board device according to a second embodiment of the present invention.
6 is an enlarged cross-sectional view of the circuit board device as viewed from a direction indicated by arrows VI-VI in FIG. 5;
FIG. 7 is a perspective view showing a circuit board device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,21,41 Circuit board device
2,22 resin substrate
3,23,34 Conductor pattern
3A, 23A, 34A Metal film
4,14,24,35 Via hole
5,15,25,36 End face electrode
6,10,16,26,30,37 Solder
7, 8, 9, 27, 28, 29 Electronic components
11,31 Electronic circuit
12, 32 protection circuit
13,33 Ceramic substrate
13A, 13B, 22A, 22B, 33A, 33B laminated part
17,38 Semiconductor device
17A, 38A wire
18,39,42 Metal cover
19,40 motherboard
19A, 40A Wiring pattern

Claims

A resin substrate formed of a resin material and mounted on a motherboard; an electronic component mounted on the resin substrate; and one or more electronic components formed of a ceramic material and mounted on the resin substrate at positions different from the electronic components. A circuit board device comprising a ceramic substrate and a semiconductor element mounted on the ceramic substrate for processing a high-frequency signal and connected to the electronic component.

2. The circuit board device according to claim 1, wherein the semiconductor element is connected to the ceramic substrate using wires or bumps made of a metal material, and the ceramic substrate is connected to the resin substrate using solder.

The circuit board device according to claim 1, wherein the semiconductor element is configured to process a signal having a frequency higher than a self-resonant frequency of the electronic component.

4. A plurality of said ceramic substrates are provided on said resin substrate, and said electronic components constitute a protection circuit for protecting said semiconductor element mounted on said plurality of ceramic substrates from external noise. A circuit board device according to claim 1.

The circuit board device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the resin substrate is provided with a metal cover that covers the electronic component, the ceramic substrate, and the semiconductor element.

5. The circuit board device according to claim 1, wherein a plurality of said ceramic substrates are provided on said resin substrate, and said plurality of ceramic substrates are individually covered by a metal cover.

A method of manufacturing a circuit board device, wherein a semiconductor element is mounted on a ceramic substrate formed of a ceramic material, and the ceramic substrate and an electronic component are mounted on a resin substrate formed of a resin material.