JP2010219131A - スペーサ基板及び高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高周波回路に対して高い電磁シールド性を有するキャビティ構造を構成するとともに自己のスルーホールを流れる信号に対するシールド効果も有するスペーサ基板及び当該スペーサ基板を使用した高周波モジュールを提供する。
【解決手段】スペーサ基板８は、絶縁性部材で構成され厚み方向に貫通する開口を有する絶縁基板と、絶縁基板の厚み方向の一端面から他端面にかけて設けられ、絶縁基板の開口を囲むように離散的に配置される複数のスルーホール配線と、絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、絶縁基板の外周に絶縁基板を囲んで配置されるとともに、一部のスルーホール配線に電気的に接続される外壁シールド１０ａと、絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、絶縁基板の開口をなす内周に開口を囲んで配置されるとともに、一部のスルーホール配線に電気的に接続される内壁シールド１０ｂとを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁シールド性を有するキャビティ構造を構成するためのスペーサ基板及び当該スペーサ基板を用いた高周波モジュールに関する。

近年、携帯電話やノートパソコン等の携帯情報機器において、高機能化や小型化、低背化が進められている。これらの携帯情報機器は、通常、高周波集積回路を利用しており、１例としてマイクロ波帯やミリ波帯等の高周波帯の電磁波を使用する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が挙げられる。複数の高周波回路部品をモジュール基板に実装した高周波モジュールは、高機能化及び小型化を行う上で必要不可欠であるが、電磁波の漏洩遮断、外部からの干渉の遮断等の目的で電磁シールドを施す必要がある。特に、近年の回路の小型化に伴い集積回路内の配線間距離も短くなるため、配線間で生じる電磁結合に伴う特性変動や帰還による発振等の不具合が問題となり、さらには不要輻射を抑えて電波法の規格に合致させるためにも、高周波モジュールに設けられる電磁シールド構造は重要である。

図８は、従来の高周波モジュールの構成を示す断面図である。ここで、高周波モジュールは、モジュール基板２、板金シールド３、及び高周波回路部品４により構成され、マザー基板１（マザーボード基板）に実装されている。板金シールド３は、図８に示す高周波モジュールにおける電磁シールドの役割を果たす。すなわち板金シールド３は、金属により構成され、モジュール基板２上に実装された高周波回路部品４を覆うように設けられており、モジュール基板２の内部に設けられた図示されないグランド層に電気的に接続されるように半田付け等されている。これにより、板金シールド３は、モジュール基板２のグランド層とともにキャビティ構造を形成し、内部の高周波回路部品４を電磁的にシールドする。また、板金シールド３は、内蔵される高周波回路部品４を保護する役割もある。

板金シールド３は、例えば、高周波回路部品４を取り囲む塀に該当する部分（塀部）と蓋部とから構成される。この場合において、塀部は、予めモジュール基板２上に固定されるとともにモジュール基板２内のグランド層に電気的に接続されている。蓋部は、側面に所定の間隔を空けて設けられた複数の突起（エンボス部）を塀部に設けられた開口部（又は窪み等）に嵌合することにより固定される。このエンボス部をシールドの対象となる電磁波の４分の１波長よりも短い間隔で設けることにより、板金シールド３は、外部の電磁波から内部の高周波回路部品４を保護するとともに、内部の高周波回路部品４が発する電磁波を外部に漏らさない効果を有する。しかしながら、このような板金シールド３は、嵌め込み時に生ずる歪み等に起因して、外見上接触しているように見えながら実際にはきちんと接触しておらず、シールドが甘い場合がある。

さらに、上述した電磁シールド構造を構成するにあたり、板金シールド３は、高周波回路部品４との間に接触しない程度の間隙が必要であり、低背化を妨げる要因となる。また、板金シールド３は、塀部と蓋部とを固定するエンボス部の嵌合の構造を必要とする点において、コストや手間がかかるとともに低背化を妨げる一因となりうる。仮に板金シールド３が高周波回路部品４に接触しても問題無い程度の絶縁加工が施されていたとしても、板金シールド３が高周波回路部品４に接触することによりエンボス部の嵌合が不安定になる可能性が考えられるため、板金シールド３は、高周波回路部品４との間にある程度の間隙を確保せざるを得ない。エンボス部の嵌合が外れると、その隙間から電磁波が漏洩する可能性があるからである。そこで、板金シールド３を使用することなく同様のシールド効果を有し、且つ低背化が可能な高周波モジュールの構造が必要とされる。

図９は、従来の高周波モジュールの別の構成例を示す断面図である。当該高周波モジュールは、表面実装型半導体パッケージのＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）を採用しており、はんだボール５を電極としてモジュール基板２とマザー基板１を電気的に接続している。すなわち、はんだボール５は、信号線あるいはグランド線として両基板を接続している。ただし、図９に示すはんだボール５は、モジュール基板２内のスルーホールを介してグランド層９に接続されているため、グランド線である。モジュール基板２とマザー基板１との間の空間は、周囲をはんだボール５により囲まれキャビティ構造（キャビティ部６）を形成している。モジュール基板２に設けられたグランド層９とはんだボール５とマザー基板１内の図示されないグランド層とにより形成された電磁シールドは、キャビティ部６内でモジュール基板２に実装された高周波回路部品４を電磁的にシールドする。

このように、モジュール基板２とマザー基板１との間にキャビティ構造を形成して高周波回路部品４を内蔵することにより、当該高周波モジュールは、電磁シールドを形成するとともに、板金シールド３を不要として低背化を行うことができる。

特許文献１には、両面に部品を実装するモジュール基板を他のプリント基板に積層して接合する際に、半田付け回数を削減することができるとともに、モジュール基板の実装面積を広げることができるモジュール基板接合方法が記載されている。このモジュール基板接合方法は、両面に所要間隔で半田接合体を配設するとともに、両面の半田接合体を導通させる導通部を形成したスペーサをモジュール基板及び他のプリント基板間に介挿した状態でモジュール基板及び他のプリント基板をスペーサを介して一括半田付けするものである。特許文献１において、スペーサ、モジュール基板、及びプリント基板により囲まれた空間内に半導体部品が設けられた図が記載されている。

特開２００１−１７７２３５号公報

しかしながら、図９に示すようなＢＧＡによる高周波モジュールにおいて、はんだボール５内を通る信号は、何らシールドが施されておらず、外部からのノイズ源等による影響を受ける可能性があるとともに、外部に対する不要輻射を生ずる可能性がある。また、高周波回路部品４に対する電磁シールド効果を確保するために、はんだボール５は、シールドの対象となる電磁波の波長に応じて隣接する他のはんだボール５との間隔を調節する必要があり、場合によっては当該間隔を極度に狭くする必要がある。さらに、ＢＧＡによる半導体パッケージは、一度はんだ付けしてしまうと部分的な修正や交換は非常に困難であり、実装後は内部を確認できないという短所も有する。

特許文献１に記載されているようなスペーサを使用した場合においても上述した問題は依然として残り、スペーサ内を通る信号に対するシールドは不十分である。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、高周波回路に対して高い電磁シールド性を有するキャビティ構造を構成するとともに自己のスルーホールを流れる信号に対するシールド効果も有するスペーサ基板及び当該スペーサ基板を使用した高周波モジュールを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るスペーサ基板は、絶縁性部材で構成され厚み方向に貫通する開口を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の厚み方向の一端面から他端面にかけて設けられた導電性部材であって、前記絶縁基板の前記開口を囲むように離散的に配置される複数のスルーホール配線と、前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の外周に前記絶縁基板を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される外周シールド部と、前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の前記開口をなす内周に前記開口を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される内周シールド部とを具備することを特徴とする。

また、本発明に係る高周波モジュールは、絶縁性部材で構成され厚み方向に貫通する開口を有する絶縁基板、前記絶縁基板の厚み方向の一端面から他端面にかけて設けられた導電性部材であって、前記絶縁基板の前記開口を囲むように離散的に配置される複数のスルーホール配線、前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の外周に前記絶縁基板を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される外周シールド部、及び前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の前記開口をなす内周に前記開口を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される内周シールド部を具備するスペーサ基板と、表面に複数の信号端子及び複数のグランド端子が設けられ、前記スペーサ基板が有する前記複数のスルーホール配線の各々が前記複数の信号端子と前記複数のグランド端子とのいずれかに電気的に接続されるとともに、前記スペーサ基板の厚み方向の一端面に接合されて前記開口の内部に収まる位置に高周波回路部品が実装された配線基板とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、小型低背化を実現するとともに、キャビティ内の高周波回路及びスペーサ基板のスルーホール内を通る信号に対する高い電磁シールド効果を得ることができる。

本発明の実施例１の形態の高周波モジュールの構成を示す断面図である。 本発明の実施例１の形態のスペーサ基板の構成を示す図である。 本発明の実施例１の形態の高周波モジュールの側面からの外観を示す図である。 本発明の実施例１の形態の高周波モジュールの信号配線を示す断面図である。 本発明の実施例１の形態の高周波モジュールのシールド構造を示す断面図である。 本発明の実施例１の形態の高周波モジュールのモジュール基板の実装面のパターンを示す図である。 本発明の実施例１の形態の高周波モジュールのモジュール基板に高周波回路部品及びスペーサ基板が実装された様子を示す図である。 従来の高周波モジュールの構成を示す断面図である。 従来の高周波モジュールの別の構成例を示す断面図である。

以下、本発明のスペーサ基板及び高周波モジュールの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る高周波モジュールの構成を示す断面図である。この高周波モジュールは、図１（ａ）に示すように、モジュール基板２、高周波回路部品４、及びスペーサ基板８で構成され、マザー基板１に実装されている。モジュール基板２は、本発明の配線基板に対応し、高周波回路部品４を実装するための基板であり、場合に応じて積層構造を有する。なお、本実施例においてモジュール基板２は、半導体素子７を内蔵する素子内蔵基板の構成を有しているが、これは１例を示すものであり、必須の構成ではない。さらに、モジュール基板２は、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、グランド層９（ベタＧＮＤパターン）を有する。モジュール基板２は、後述するスペーサ基板８と接触する側にグランド端子を有しており、当該グランド端子にグランド層９がモジュール基板２内を通るスルーホールを介して電気的に接続されている。

スペーサ基板８は、高周波回路部品４が実装されたモジュール基板２とマザー基板１との間に設けられることを目的とする誘電体の基板であり、モジュール基板２の信号端子及びグランド端子とマザー基板１の信号端子及びグランド端子とをそれぞれ電気的に接続するための複数のスルーホールを有する。このスペーサ基板８は、１例としてＦＲ４（ガラスエポキシ基板）を使用することが考えられ、モジュール基板２とマザー基板１との間に設けられた場合に高周波回路部品４の周囲を取り囲むキャビティ部が形成されるような枠状（額縁状）の形状を有している。

言い換えると、スペーサ基板８は、絶縁性部材で構成され厚み方向に貫通する開口を有する絶縁基板と、複数のスルーホール配線と、外壁シールド１０ａと、内壁シールド１０ｂとを具備しており、当該開口により枠状（額縁状）の形状をなす。また、複数のスルーホール配線は、絶縁基板の厚み方向の一端面から他端面にかけて設けられた導電性部材であって、絶縁基板の開口を囲むように離散的に配置されている。この複数のスルーホール配線の各々は、絶縁部材の貫通孔に対して、内壁面に被膜された配線でもよいし、貫通孔を埋める中実な配線でもよい。この複数のスルーホール配線と、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂについては後述する。

また、スペーサ基板８は、図１（ｂ）に示すように、外壁表面に設けられた金属による外壁シールド１０ａを備えている。外壁シールド１０ａは、本発明の外周シールド部に対応し、絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、絶縁基板の外周に絶縁基板を囲んで配置されるとともに、一部の貫通配線（スルーホール配線）に電気的に接続されている。すなわち、外壁シールド１０ａは、枠状のスペーサ基板８の外周表面を１周にわたって金属でメッキすることにより構成されており、モジュール基板２内のスルーホールを介してグランド層９に電気的に接続されている。

さらに、スペーサ基板８は、図１（ｃ）に示すように、内壁表面に設けられた金属による内壁シールド１０ｂを備えている。内壁シールド１０ｂは、本発明の内周シールド部に対応し、絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、絶縁基板の開口をなす内周に開口を囲んで配置されるとともに、一部の貫通配線（スルーホール配線）に電気的に接続されている。すなわち、内壁シールド１０ｂは、高周波回路部品４の周囲を囲む枠状のスペーサ基板８の内周全体に金属でメッキすることにより構成されており、外壁シールド１０ａと同様にモジュール基板２内のスルーホールを介してグランド層９に電気的に接続されている。スペーサ基板８がこれらの外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂを備えている点は、従来技術と異なる点であり、本発明の大きな特徴である。

なお、図１において図示されていないが、スペーサ基板８は、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂ以外にもグランド線に接続された複数のスルーホールを内部に有するとともに、それとは別に信号線に接続された複数のスルーホールも有する。これらのスルーホールについては後述する。

図２は、本発明の実施例１に係るスペーサ基板８の構成を示す図である。図２（ａ）は、スペーサ基板８を図２（ｂ）におけるＡの方向から見た場合の図であり、枠状のスペーサ基板８の内周の壁面が内壁シールド１０ｂにより覆われていることを示す。

図２（ｂ）は、スペーサ基板８を上側から見た図である。枠状のスペーサ基板８は、図２（ｂ）に示すように、各辺に複数の信号端子１１及びグランド端子１２を有しており、各端子がモジュール基板２上の端子にはんだ付けされる。また、スペーサ基板８は、下側にも同様に複数の信号端子及びグランド端子を有している。これらの下側の信号端子及びグランド端子は、スペーサ基板８内部のスルーホールを介して上側の信号端子１１及びグランド端子１２に電気的に接続されており、高周波モジュールをマザー基板１に実装する際にマザー基板１上の端子にはんだ付けされる。

図２（ｃ）は、スペーサ基板８を側面から見た場合の図であり、枠状のスペーサ基板８の外周の壁面が外壁シールド１０ａにより覆われていることを示す。

内壁シールド１０ｂと外壁シールド１０ａとは、高周波回路部品４及び外部から電磁的にシールドされるように複数のスルーホールを取り囲む構成となっている。

スペーサ基板８に設けられた複数のスルーホールのうちモジュール基板２（あるいはマザー基板１）のグランド端子に接続されるスルーホールの両端は、当該スペーサ基板８の表面に設けられた金属パターン１５を介して内壁シールド１０ｂ及び外壁シールド１０ａに電気的に接続されている。言い換えれば、スペーサ基板８のモジュール基板２側に設けられた複数のグランド端子１２の各々と、スペーサ基板８のマザー基板１側に設けられた図示されない複数のグランド端子の各々とは、金属パターン１５を介して内壁シールド１０ｂ及び外壁シールド１０ａに電気的に接続されている。

外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂは、接地が十分でない場合にはアンテナ化して逆に信号を拾ったりノイズ源となることがあるため、上述したように多点においてグランドに落とすことにより、アンテナ化を回避して電磁シールド効果を高めることが重要である。一方、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂは、信号端子１１に対応した箇所においては、図２に示すように金属パターン１５も無く接地もされていない。したがって、枠状のスペーサ基板８に信号端子１１が多数連続して設けられると、グランド端子１２同士の間が広くなり、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂに対する接地点の間隔も広くなるため、電磁シールド効果が薄れて発振等の現象が生じる可能性もある。

したがって、グランド端子１２同士の間隔は、シールドの対象となる電磁波の波長に応じて適切に設計する必要があり、例えば、シールド対象とする電磁波の４分の１波長以下に設計することが考えられる。あるいは、枠状のスペーサ基板８は、各辺に少なくとも１つのグランド端子１２を備えることとし、必要最小限の電磁シールド効果を確保することも有効である。本実施例における枠状の当該スペーサ基板８において、開口を囲む絶縁基板の表面に、スルーホール配線と外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂとを金属パターン１５を介して電気的に接続する接続部が複数設けられている。例えば、この複数の接続部の隣り合う間隔は、シールド対象とする（所望の）電磁波を遮蔽するための所定距離以下とする。

図３は、本発明の実施例１に係る高周波モジュール１３の側面からの外観を示す図である。本発明の高周波モジュール１３は、スペーサ基板８と、高周波回路部品４が実装されたモジュール基板２とを具備し、マザー基板１上に実装されている。ここで、モジュール基板２は、表面に複数の信号端子１９及び複数のグランド端子２０が設けられており（図６参照）、スペーサ基板８の厚み方向の一端面に接合されている。スペーサ基板８が有する複数のスルーホール配線の各々は、複数の信号端子１９と複数のグランド端子２０とのいずれかに電気的に接続されている。

図３に示すように、モジュール基板２のモジュール基板側端子パッド１６ａとスペーサ基板８のスペーサ基板側端子パッド１６ｂとは、はんだ付け等の方法により電気的、物理的に接合されている。このようにして、モジュール基板２の信号端子及びグランド端子とスペーサ基板８の信号端子１１及びグランド端子１２とは、それぞれ電気的に接続されている。また、スペーサ基板８とマザー基板１との間の接合も同様であり、スペーサ基板側端子パッド１６ｃとマザー基板側端子パッド１６ｄとは、はんだ付け等の方法により電気的、物理的に接合されている。

なお、端子パッドの存在しない場所においては、基板間にわずかな隙間１７が存在する。ただし、図３に示す隙間１７は、わかりやすく表現するために誇張した記載となっており、実際の隙間１７における基板間距離は０．１ｍｍに満たないほどのわずかなものである。隙間１７の大きさによっては電磁波の漏洩も考えられるため、設計者は、隙間１７の存在も考慮に入れてモジュール基板２の設計を行うことにより、より電磁シールド効果の高い高周波モジュール１３を実現することができる。

図４は、マザー基板１上に実装された本発明の実施例１に係る高周波モジュール１３の信号配線を示す断面図である。モジュール基板２上に実装された高周波回路部品４は、モジュール基板２、マザー基板１、及び枠状のスペーサ基板８により形成されたキャビティ部内に収納されている。図４に示すように、信号線１４は、モジュール基板２上の高周波回路部品４とマザー基板１とをスペーサ基板８内に設けられたスルーホールを介して電気的に接続する。

なお、スペーサ基板８は、自己が有する複数のスルーホールと高周波回路部品４とが内壁シールド１０ｂにより互いに電磁的にシールドされるように、自己の形状である枠の内側に高周波回路部品４が配置される位置でモジュール基板２と接合している。すなわち、高周波回路部品４は、スペーサ基板８を貫通する開口の内部に収まるように、モジュール基板２に実装されている。

図５は、マザー基板１上に実装された本発明の実施例１に係る高周波モジュール１３のシールド構造を示す断面図である。上述したように、モジュール基板２は、スペーサ基板８に接触する側に設けられた自己のグランド端子に電気的に接続されたグランド層９を備える。また、スペーサ基板８もモジュール基板２に接触する側にグランド端子１２を備えており、両グランド端子の端子パッドが半田付けにより接合されている。

スペーサ基板８のグランド端子１２は、内部を通るスルーホール、外壁シールド１０ａ、及び内壁シールド１０ｂに電気的に接続されている。高周波モジュール１３がマザー基板１に実装される際には、いずれのグランド経路もマザー基板１内のグランド層１８に電気的に接続される。

スペーサ基板８は、自己の厚み方向の他端面がマザー基板１に接合されている。また、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂに電気的に接続されたスルーホール配線は、マザー基板１が有するグランド層１８に電気的に接続されている。さらに、スペーサ基板８（高周波モジュール１３）は、モジュール基板２のグランド層９、内壁シールド１０ｂ、及びグランド層１８が高周波回路部品４を取り囲むようにマザー基板１に実装されている。

高周波モジュール１３は、マザー基板１に実装されることで、グランド層９、内壁シールド１０ｂ、及びマザー基板１が有するグランド層１８により高周波回路部品４を取り囲む電磁シールド空間を形成する。具体的には、高周波モジュール１３をマザー基板１に実装することで、スペーサ基板８が有する複数のスルーホールのうち内壁シールド１０ｂ及び外壁シールド１０ａに電気的に接続されているスルーホールの他端がマザー基板１が有するグランド端子のいずれかに電気的に接続され、高周波モジュール１３は、上述した電磁シールド空間を形成する。当該電磁シールド空間は、高周波回路部品４を外部の電磁波（ノイズ）から保護するとともに、高周波回路部品４の不要輻射が外部に漏洩するのを防止する。さらに、モジュール基板２が図１（ａ）に示すような素子内蔵基板である場合にも、当該電磁シールド空間は、半導体素子７を収容し、電磁的にシールドする。

なお、モジュール基板２に設けられたグランド層９やマザー基板１内のグランド層１８は、高周波の特性に影響を与えないように、半導体等の高周波回路部品４に近接しないように距離をとって設計される。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず、本実施例における高周波モジュール１３の製造工程の１例について述べる。図６は、本発明の実施例１に係る高周波モジュール１３のモジュール基板２の実装面のパターンを示す図である。モジュール基板２は、例えば１０ｍｍ角のプリント基板であるため、実際には、１枚の広いプリント基板（親基板）から複数のモジュール基板２が多面取りされる。

図６に示すモジュール基板２のパターンは、スペーサ基板８と接続する側を示しており、複数の信号端子１９及び周囲のグランドパターンと接続された複数のグランド端子２０を有する。これらの端子パッド及び高周波回路部品４が実装される箇所には、予めはんだペーストが塗布されている。

図７は、本発明の実施例１に係る高周波モジュール１３のモジュール基板２に高周波回路部品４及びスペーサ基板８が実装された様子を示す図である。図７に示すように、枠状のスペーサ基板８は、モジュール基板２の周縁部（複数の信号端子１９及びグランド端子２０）を覆うように額縁状に実装され、モジュール基板２の中央部に高周波回路部品４を設けるためのキャビティ空間を形成する。

高周波モジュール１３は、親基板内に多面取りされた複数のモジュール基板２の各々の実装面にスペーサ基板８及び高周波回路部品４を実装したものをリフロー炉の中で過熱してはんだを溶かした後に冷却することによりはんだ付けし、その後、親基板から各モジュール基板２毎に裁断して得られる。このようにして得られた高周波モジュール１３は、予めはんだペーストが塗布されたマザー基板１上に実装され、再びリフロー炉ではんだ付けされる。

これにより、高周波回路部品４が内蔵されたキャビティ部やモジュール基板２内の半導体素子７とスペーサ基板８内のスルーホールを通る信号線１４とパッケージ外との間におけるアイソレーションを強化することができ、電磁結合に伴う特性変動や帰還による発振等の弊害を防止することができる。

具体的に説明すると、高周波回路部品４（あるいは半導体素子７）は、モジュール基板２のグランド層９、マザー基板１のグランド層１８、及び内壁シールド１０ｂにより囲まれて構成された電磁シールド空間内に設けられているため、パッケージ外部の電磁波（ノイズ）の影響を受けない。さらに、当該電磁シールド空間は、高周波回路部品４により発生した電磁波が不要輻射として外部に漏洩するのを防止する。

また、内部シールド１０ｂは、高周波回路部品４とスペーサ基板８内のスルーホールとの間のアイソレーションを十分にとることができ、高周波回路部品４により発生した電磁波がスペーサ基板８内のスルーホールを通る信号に影響を与えるのを防止する。その一方で、内部シールド１０ｂは、スペーサ基板８内のスルーホールを通る信号により発生した電磁波が高周波回路部品４に影響を与えるのを防止する。

また、外部シールド１０ａは、パッケージ外部とスペーサ基板８内のスルーホールとの間のアイソレーションを十分にとることができ、パッケージ外の電磁波（ノイズ）がスペーサ基板８内のスルーホールを通る信号に影響を与えるのを防止する。その一方で、外部シールド１０ａは、スペーサ基板８内のスルーホールを通る信号により発生した電磁波がパッケージ外部に不要輻射として漏洩するのを防止する。

その際、これらの外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂは、複数のグランド端子１２に対応して設けられた金属パターン１５を介して多点においてグランドに接続されているため、より電磁シールド効果を高めてアイソレーションを十分にとることができる。

上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るスペーサ基板８及び高周波モジュール１３によれば、高周波回路に対して高い電磁シールド性を有するキャビティ構造を構成するとともに、スペーサ基板８のスルーホールを流れる信号に対する高いシールド効果も得ることができる。

本発明の高周波モジュール１３は、マザー基板１に実装した際に枠状のスペーサ基板８に囲まれたキャビティ部を構成して高周波回路部品４を収容するとともに、当該キャビティ部及びモジュール基板２に内蔵された半導体素子７に対してマザー基板１のグランド層１８、スペーサ基板８の外壁シールド１０ａ，内壁シールド１０ｂ、及びモジュール基板２のグランド層９を利用した電磁シールド空間を構成するため、板金シールドレス化により小型低背化を実現することができる。

特に、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂは、キャビティ内部の高周波回路部品４とパッケージ外部との間に二重の壁となってアイソレーションをとり、高周波回路部品４に対する強固な電磁シールド構造を構成する。

また、スペーサ基板８は、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂを備えることにより、自己のスペーサ基板８内のスルーホールを通る信号に対する高い電磁シールド効果を有し、パッケージ外部からの電磁波（ノイズ）や高周波回路部品４による電磁波の影響を排除するのみならず、当該スルーホールを通る信号による電磁波がパッケージ外部やキャビティ内部に漏洩することを防止する。

さらに、スルーホール配線と外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂとが電気的に接続された接続部が開口を囲む絶縁基板の表面に複数設けられ、当該複数の接続部の隣り合う間隔が所望の電磁波を遮蔽するための所定距離以下になるように構成されることにより、電磁シールド効果を高めることができる。また、例えば、枠状のスペーサ基板８の各辺は、金属パターン１５を介して外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂに電気的に接続されたグランド端子用のスルーホールを少なくとも１つ具備するとした場合でも、外壁シールド１０ａ及び内壁シールド１０ｂに対する接地点の間隔が必要以上に広くなるのを防止し、電磁シールド効果を高めることができる。

すなわち、本実施例のスペーサ基板８及び高周波モジュール１３は、小型低背化とＥＭＩ・干渉対策の両立を図るものであり、例えば小型で高性能な無線を搭載したシステムを実現することができる。

本発明は、携帯型パソコンや携帯電話等に利用される高周波回路を備える高周波モジュール及び当該高周波モジュールに使用されるスペーサ基板に適用可能である。

１…マザー基板、２…モジュール基板、３…板金シールド、４…高周波回路部品、５…はんだボール、６…キャビティ部、７…半導体素子、８…スペーサ基板、９…グランド層、１０ａ…外壁シールド、１０ｂ…内壁シールド、１１…信号端子、１２…グランド端子、１３…高周波モジュール、１４…信号線、１５…金属パターン、１６ａ…モジュール基板側端子パッド、１６ｂ，１６ｃ…スペーサ基板側端子パッド、１６ｄ…マザー基板側端子パッド、１７…隙間、１８…グランド層、１９…信号端子、２０…グランド端子。

Claims (4)

1. 絶縁性部材で構成され厚み方向に貫通する開口を有する絶縁基板と、
   前記絶縁基板の厚み方向の一端面から他端面にかけて設けられ、前記絶縁基板の前記開口を囲むように離散的に配置される複数のスルーホール配線と、
   前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の外周に前記絶縁基板を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される外周シールド部と、
   前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の前記開口をなす内周に前記開口を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される内周シールド部と、
   を具備することを特徴とするスペーサ基板。
2. 前記開口を囲む前記絶縁基板の表面に、前記スルーホール配線と前記外周シールド部及び前記内周シールド部とを電気的に接続する接続部が設けられたことを特徴とする請求項１記載のスペーサ基板。
3. 絶縁性部材で構成され厚み方向に貫通する開口を有する絶縁基板、前記絶縁基板の厚み方向の一端面から他端面にかけて設けられ、前記絶縁基板の前記開口を囲むように離散的に配置される複数のスルーホール配線、前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の外周に前記絶縁基板を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される外周シールド部、及び前記絶縁基板の厚みとほぼ同じ幅であり、前記絶縁基板の前記開口をなす内周に前記開口を囲んで配置されるとともに、一部の前記スルーホール配線に電気的に接続される内周シールド部を具備するスペーサ基板と、
   表面に複数の信号端子及び複数のグランド端子が設けられ、前記スペーサ基板が有する前記複数のスルーホール配線の各々が前記複数の信号端子と前記複数のグランド端子とのいずれかに電気的に接続されるとともに、前記スペーサ基板の厚み方向の一端面に接合されて前記開口の内部に収まる位置に高周波回路部品が実装された配線基板と、
   を具備することを特徴とする高周波モジュール。
4. 前記配線基板は、自己の前記複数のグランド端子に電気的に接続されたグランド層を具備し、
   前記スペーサ基板は、自己の厚み方向の他端面がマザー基板に接合されるとともに、前記外周シールド部及び前記内周シールド部に電気的に接続された前記スルーホール配線が前記マザー基板が有するグランド層に電気的に接続され、前記配線基板のグランド層、前記内周シールド部、及び前記マザー基板が有するグランド層が前記高周波回路部品を取り囲むように前記マザー基板に実装されることを特徴とする請求項３記載の高周波モジュール。

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