DE10152533B4 - Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, Hochfrequenz-Modul, bei dem die Einheit verwendet ist, elektronische Vorrichtung, bei der das Modul verwendet ist, und Verfahren zur Herstellung der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit - Google Patents

Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, Hochfrequenz-Modul, bei dem die Einheit verwendet ist, elektronische Vorrichtung, bei der das Modul verwendet ist, und Verfahren zur Herstellung der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit Download PDF

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Abstract

Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) mit folgenden Merkmalen: einer Schaltungsplatine (2), die eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist; einer Massefläche (4), die auf der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) angeordnet ist; einer Anschlusselektrode (5), die auf der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) angeordnet ist; und einem auf der zweiten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) angebrachten aktiven Halbleiterbauelement (8; 60), das einen Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) zum Senden und Empfangen eines Hochfrequenz-Signales zu und von der Anschlusselektrode (5) der Schaltungsplatine (2) und einen Leistungsversorgungsanschluss (8b), der auf dem aktiven Halbleiterbauelement (8) angeordnet ist und durch den kein Hochfrequenz-Signal empfangen oder gesendet wird, umfasst, wobei der Leistungsversorgungsanschluss (8b) mit keiner Anschlusselektrode auf der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) verbunden ist, um vor einem Empfang einer Stossspannung an der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) geschützt zu sein, und wobei mindestens entweder die Anschlusselektrode (5) der Schaltungsplatine (2) oder...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, ein Hochfrequenz-Modul, bei dem die Einheit verwendet ist, und eine elektronische Vorrichtung, bei der das Modul verwendet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebene Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit.
  • 11 ist eine Schnittansicht, die eine herkömmliche Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit darstellt. In 11 umfaßt eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1 eine Schaltungsplatine 2, ein Halbleiterbauelement 8 und ein Filter 15, das als passives Impedanzschaltungsbauelement dient. Die Schaltungsplatine 2 weist ein dielektrisches Substrat 3 auf, das aus einem dielektrischen Material, wie z. B. einem Aluminiumoxidsubstrat, gebildet ist, das eine vergleichsweise niedrige Dielektrizitätskonstante (von etwa 9 bis 10) aufweist. Eine Massenelektrode 4 und Anschlußelektroden 5a, 5b sind an einer ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 gebildet. An einer zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 sind Verdrahtungselektroden 6a, 6b, 6c, 6d gebildet. Die Verdrahtungselektroden 6a, 6d sind jeweils über jeweilige Durchgangslöcher 7a, 7b mit den Anschlußelektroden 5a, 5b verbunden. Das Halbleiterbauelement 8 ist an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrates 3 angebracht, und die Verdrahtungselektroden 6a, 6b sind jeweils über Drähte (Verdrahtungsdrähte) mit Verbindungsflächen 8b, 8a verbunden, die an dem Halbleiterbauelement 8 gebildet sind. Das Filter 15 ist an der Verdrahtungselektrode 6c angebracht, die an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 gebildet ist. Das Filter 15 ist aus einem dielektrischen Substrat 16 gebildet, und eine Streifenleitungselektrode 17 ist an der Verdrahtungselektrode 6c gebildet und mit einer Filterfunktion versehen. Die Streifenleitungselektrode 17 und die Verdrahtungselektrode 6d sind über einen Draht 10 miteinander verbunden.
  • Bei der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, sind sowohl das Halbleiterbauelement 8, das ein aktives Bauelement ist, als auch das Filter 15, das ein passives Bauelement ist, an der Schaltungsplatine 2 angebracht. Demgemäß kann die Schaltungsplatineneinheit 1 als eine Komponente mit einer Funktion betrieben werden.
  • Allgemein weist jedoch das Halbleiterbauelement 8, insbesondere ein GaAs-Halbleiterbauelement, eine niedrige Durchbruchspannung auf, und eine elektrostatische Stoßspannung kann an dem Halbleiterbauelement 8 einen Schaden einer elektrostatischen Entladung bewirken. Demgemäß kann bei der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1, wenn beispielsweise über eine Signalleitung, die aus der Anschlußelektrode 5a, dem Durchgangsloch 7a, der Verdrahtungselektrode 6a und dem Draht 10 gebildet ist, eine elektrostatische Stoßspannung an das Halbleiterbauelement 8 angelegt wird, die Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1 beschädigt werden.
  • Insbesondere ist bei einem Drahtloskommunikation-Transceivermodul bzw. -Sende/Empfangs-Modul, bei dem eine solche Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit verwendet wird, eine Anschlußelektrode, die mit einer Antenne verbunden ist, ausgesetzt. Wenn über diese Anschlußelektrode eine Stoßspannung an die Schaltungsplatine angelegt wird, kann somit das Halbleiterbauelement beschädigt werden.
  • Andererseits beschädigt eine Stoßspannung, die über das Filter 15 an die Anschlußelektrode 5b angelegt wird, das Halbleiterbauelement 8 nicht, solange das Filter 15 eine Isolation zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangs-Anschluß vorsieht.
  • Somit müssen beispielsweise an einer Halbleiter-Fertigungsstraße, bei der das Halbleiterbauelement 8 an der Schaltungsplatine 2 angebracht wird, ausreichende Maßnahmen gegen eine elektrostatische Beschädigung ergriffen werden, unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit des Filters 15. Dies erhöht jedoch die Kosten für das Ausführen der Prozeßschritte.
  • Eine Art des Schutzes gegen eine elektrostatische Beschädigung besteht darin, eine Stoßspannungsschutzdiode mit einem Signalanschluß eines Halbleiterbauelements zu verbinden. Durch diese Maßnahme wird das Halbleiterbauelement jedoch teuerer, und die Diode kann einen Verlust eines Hochfrequenzsignals bewirken.
  • Die EP 0 638 818 A1 beschreibt ein Dopplerradarmodul in Mikrostreifenleitungstechnik mit einer Mehrschichtplatine, die zwei beidseitig kupferkaschierte, definiert freigeätzte Teflonplatinen umfasst, die miteinander verklebt sind. Auf einer Seite der Platine ist eine Lokaloszillatorschaltung angeordnet, und auf der gegenüberliegenden Seite ist eine Mischerschaltung angeordnet. Die Kupfermittellagen zwischen den beiden Einzelplatinen dienen als HF-Masse. Die Mischerschaltung umfasst einen Mischer, der von der Rückseite der Platine über eine Durchkontaktierung ein Lokaloszillatorsignal und eine Steuerspannung empfängt.
  • Die EP 1 037 308 A1 beschreibt die Möglichkeit, zwischen einer Antenne und einem Oberflächenwellenfilter ein Filter gegen Masse zu schalten, um so einen ESD-Schutz bereitzustellen.
  • Die US 5,955,931 A beschreibt eine Filterschaltung vom Chip-Typ für HF-Anwendungen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, die eine hohe Durchbruchspannung aufweist und damit gegen eine elektrostatische Stoßspannung geschützt ist, ein Hochfrequenz-Modul mit einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, eine elektronische Vorrichtung mit einem Hochfrequenz-Modul und ein Verfahren zur Herstellung der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit gemäß Anspruch 1, ein Hochfrequenz-Modul gemäß Anspruch 7, eine elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit kann ferner ein passives Impedanzschaltungsbauelement umfassen, das an der Schaltungsplatine angebracht ist und zwischen den Hochfrequenz-Signalanschluß und die Anschlußelektrode geschaltet ist. Der Hochfrequenz-Signalanschluß oder die Anschlußelektrode können mit der Masseelektrode verbunden sein, um über das passive Impedanzschaltungsbauelement einen Gleichstrom zu leiten.
  • Alternativ kann die oben erwähnte Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit ferner ein passives Impedanzschaltungsbauelement umfassen, das an der Schaltungsplatine angebracht ist und zwischen den Hochfrequenz-Signaleingang und die Anschlußelektrode geschaltet ist. Sowohl der Hochfrequenz-Signalanschluß als auch die Anschlußelektrode können über das passive Impedanzschaltungsbauelement mit der Masseelektrode verbunden sein, um einen Gleichstrom zu leiten.
  • Das passive Impedanzschaltungsbauelement kann an einem dielektrischen Substrat mit einer dielektrischen Konstante gebildet sein, die höher ist, als die eines Materials der Schaltungsplatine oder des Halbleiterbauelements.
  • Das Halbleiterbauelement kann mittels eines Bumps bzw. eines Kontakthügels an der Schaltungsplatine angebracht sein.
  • Eine elektrostatische Schutzdiode kann für einen anderen Anschluß als den Hochfrequenz-Signalanschluß des Halbleiterbauelements vorgesehen sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hochfrequenz-Modul vorgesehen, das die oben beschriebene Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit umfaßt. Das Hochfrequenz-Modul kann eine Abdeckung aufweisen. Die Schaltungsplatine kann als eine Komponentenanbringungsplatine für andere Komponenten verwendet werden, und die Anschlußelektrode kann als ein externer Anschluß verwendet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Vorrichtung mit der oben beschriebene Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit oder dem oben erwähnten Hochfrequenz-Modul geschaffen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können das passive Impedanzschaltungsbauelement und das Halbleiterbauelement mittels eines Bumps bzw. eines Kontakthügels an der Schaltungsplatine angebracht werden.
  • Mindestens ein Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauelements kann mit der Masseelektrode verbunden werden nachdem das Halbleiterbauelement an der Schaltungsplatine angebracht ist.
  • Ferner kann mindestens ein Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauelements mit der Masseelektrode verbunden werden bevor der Hochfrequenz-Signalanschluß mit dem anderen Anschluß des passiven Impedanzschaltungsbauelements verbunden wird.
  • Die Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, das Hochfrequenz-Modul und die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sehen eine hohe Durchbruchspannung gegen eine elektrostatische Stoßspannung vor. Somit kann die Zuverlässigkeit verbessert werden, und die Größe der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit kann reduziert werden.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren für die Hochfrequenz-Schaltungsplatine der vorliegenden Erfindung kann die Möglichkeit eines Elektrostatikentladungsschadens während des Herstellens des Halbleiterbauelementes reduziert werden. Folglich kann der Herstellungsprozeß vereinfacht werden, und die Kosten der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit können reduziert werden.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht, welche eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel eines an einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebrachten Filters darstellt;
  • 3A ein Verfahren zum Herstellen einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung, bei dem das in 2 gezeigte Filter an einer Schaltungsplatine angebracht ist;
  • 3B das Verfahren zum Herstellen der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Halbleiterbauelement an der mit dem Filter versehenen Schaltungsplatine angebracht ist;
  • 4 eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des an einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebrachten Filters darstellt;
  • 5 eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des an einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebrachten Filters darstellt;
  • 6 eine Schnittansicht, die eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel des an einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebrachten Halbleiterbauelementes darstellt;
  • 8 eine Schnittansicht, die ein Hochfrequenz-Modul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
  • 9 ein Blockdiagramm, das schematische das in 8 gezeigte Hochfrequenz-Modul darstellt;
  • 10 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht, die eine elektronische Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 11 eine Schnittansicht, die eine herkömmliche Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit darstellt.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In 1 sind Elemente, die mit denen aus 11 gleich oder zu denselben ähnlich sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
  • Bei einer in 1 gezeigten Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 sind das Halbleiterbauelement 8 und ein Filter 30, das als ein passives Impedanzschaltungsbauelement dient, mit einer Mehrzahl von Verdrahtungselektroden 6a, 6b, 6c, 6d verbunden, die an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 gebildet sind. Anders als bei der in 11 gezeigten herkömmlichen Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 1 ist die über den Draht 10 mit der Verbindungsfläche 8b verbundene Verdrahtungselektrode 6a nicht mit einer Anschlußelektrode an der ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 3 verbunden.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Filter 30 darstellt. In 2 umfaßt das Filter 30 ein dielektrisches Substrat 31, eine Masseelektrode 32, eine Streifenleitungselektrode 33 und ein Durchgangsloch 34. Das dielektrische Substrat 31 weist eine dielektrische Konstante von beispielsweise 110 auf, die höher ist als die des Materials des dielektrischen Substrats 3 (das eine dielektrische Konstante von etwa 9 aufweist, wenn es ein Aluminiumoxidsubstrat ist) oder des Materials des Halbleiterbauelements 8 (das eine dielektrische Konstante von etwa 12,5 aufweist, wenn es ein GaAs-Bauelement ist). Die Masseelektrode 32 ist an der ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 31 gebildet. Die Streifenleitungselektrode 33 ist an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 31 gebildet. Das Durchgangsloch 34 wird verwendet, um die Masseelektrode 32 und die Streifenleitungselektrode 33 zu verbinden. Die Streifenleitungselektrode 33 ist aus einer Leitung und einer 1/4-Wellenlänge-Stichleitung gebildet, die mit dem mittleren Abschnitt der Leitung verbunden ist. Das vordere Ende der Stichleitung ist durch das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden und somit geerdet. Somit dient die Stichleitung als eine kurze Stichleitung. Die beiden Enden der Leitung, die als ein Eingangsanschluß und ein Ausgangsanschluß dienen, sind über die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b und 6d der in 1 gezeigten Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 verbunden.
  • Das wie oben aufgebaute Filter 30 dient als ein Bandpaßfilter, das einer spezifischen Frequenz, die zu der Länge der kurzen Stichleitung korrespondiert, ermöglicht, durchzugehen. Da das vordere Ende der kurzen Stichleitung über das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden ist, sind die Eingangs- und Ausgangs-Anschlüsse (die mit den Eingangs/Ausgangs-Drähten verbunden sind) des Filters 30 mit der Masseelektrode 32 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten.
  • Bei dem Filter 30 ist die Streifenleitungselektrode 33 an dem dielektrischen Substrat 31 mit einer dielektrischen Konstante, die viel höher ist als die eines Materials des dielektrischen Substrats 3 oder des Halbleiterbauelements 8, gebildet. In diesem Fall wird der Wellenlängenverkürzungskoeffizient, der auf die Streifenleitungselektrode 33 angewendet wird, viel höher, als wenn die Streifenleitungselektrode direkt an dem dielektrischen Substrat 3 oder dem Halbleiterbauelement 8 gebildet wäre, wodurch die Größe der Leitungselektrode deutlich reduziert wird. Als Ergebnis kann das Filter 30 deutlich miniaturisiert werden.
  • Ein Herstellungsverfahren für die in 1 gezeigte Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 wird unten mit Bezug auf die 3A und 3B beschrieben. Elemente die mit den in 1 und 2 gezeigten gleich oder zu ihnen ähnlich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
  • Bei einem ersten Verfahrensschritt wird, wie es in 3A gezeigt ist, das Filter 30 an der vorbestimmten Verdrahtungselektrode 6c angebracht, die über das Durchgangsloch 7 mit der Masseelektrode 4 der Schaltungsplatine 2 verbunden ist, und die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse des Filters 30 sind durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b und 6d an der Schaltungsplatine 2 verbunden. In diesem Fall ist die Masseelektrode 32 des Filters 30 durch Löten oder Chipbonden unter Verwendung eines leitfähigen Materials mit der Verdrahtungselektrode 6c elektrisch verbunden und somit geerdet. Wie es oben diskutiert wurde und in 2 gezeigt ist, sind die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse des Filters 30 mit der Masseelektrode 32 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten. Demgemäß sind die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse des Filters 30 auch mit der Masseelektrode 4 der Schaltungsplatine 2 verbunden, um den Gleichstrom zu leiten. Das heißt, die Verdrahtungselektrode 6c der mit dem Filter 30 verbundenen Schaltungsplatine 2 ist über das Durchgangsloch 7 mit der Masseelektrode 4 verbunden, um einen Gleichstrom zu/von dem Filter 30 zu leiten.
  • Bei einem zweiten Verfahrensschritt, wird, wie es in 3B gezeigt ist, das Halbleiterbauelement 8 an der Schaltungsplatine 2 angebracht, und die Verbindungsflächen 8a, 8b des Halbleiterbauelements 8 werden durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6a der Schaltungsplatine 2 verbunden.
  • Die Verbindungsflächen des Halbleiterbauelements 8 umfassen eine Verbindungsfläche 8a, die als ein Hochfrequenz-Signalanschluß zum Senden und Empfangen eines Hochfrequenz-Signales zu und von einer externen Quelle dienen, und eine Verbindungsfläche 8b, die als Leistungsversorgungsanschluß dient, durch den kein Hochfrequenz-Signal gesendet oder empfangen wird.
  • Die Verbindungsfläche 8a, die ein Hochfrequenz-Signalanschluß des Halbleiterbauelements 8 ist, ist an die mit dem Filter 30 verbundene Verdrahtungselektrode 6b gekoppelt. Wie es bei dem ersten Prozeßschritt diskutiert wurde, ist die Verdrahtungselektrode 6b über das Filter 30 mit der Masseelektrode 4 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten. Selbst wenn beispielsweise aus einem Grund eine elektrostatische Stoßspannung an die Anschlußelektrode 5 angelegt wird, während das Halbleiterbauelement 8 angebracht wird, wird sie über das Filter 30 geerdet, bevor sie das Halbleiterbauelement 8 erreicht. Somit kann das Halbleiterbauelement 8 vor einem Schaden durch elektrostatische Entladung geschützt werden. Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlich sorgfältige Maßnahmen gegen einen elektrostatischen Schaden zu ergreifen, und somit sind die Kosten der Verwaltung bzw. Bewältigung der Prozeßschritte reduziert.
  • Um den Waferbond-Schritt und den Drahtbond-Schritt zu integrieren, wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens das Verbinden der Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse des Filters 30 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6d an der Schaltungsplatine 2 durch die Drähte 10 in dem ersten Verfahrensschritt nachdem das Halbleiterbauelement 8 an der Schaltungsplatine 2 angebracht ist, und bevor die Verbindungsflächen 8a und 8b des Halbleiterbauelementes 8 in dem zweiten Verfahrensschritt durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6a verbunden werden, durchgeführt. Gemäß diesem bevorzugten Verfahren ist das Filter bereits angebracht, wenn die Verbindungsflächen 8a und 8b des Halbleiterbauelementes 8 durch die Drähte 10 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6a gekoppelt werden. Demgemäß werden die mit dem Filter 30 verbundenen Verdrahtungselektroden 6b, 6d mit der Masseelektrode 4 verbunden, um durch das Filter 30 einen Gleichstrom zu leiten. Somit können sich Vorteile zeigen, welche ähnlich zu jenen sind, die durch Verbinden des Filters 30 mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6d durch Drahtbonden vor dem Anbringen des Halbleiterbauelementes 8 erhalten werden.
  • Wie es in 1 zu erkennen ist, sind bei der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, sowohl die Anschlußelektrode 5 der Schaltungsplatine 2 als auch die Verbindungsfläche 8a, die ein Hochfrequenz-Signalanschluß des Halbleiterbauelements 8 ist, mit der Masseelektrode 4 verbunden, um über das Filter 30 einen Gleichstrom zu leiten. Demgemäß weist die Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 eine hohe Durchbruchspannung auf, und selbst wenn aus einem Grund eine elektrostatische Stoßspannung an die Anschlußelektrode 5 angelegt wird, tritt kein Elektrostatikentladungsschaden an dem Halbleiterbauelement 8 auf. Somit ist die Zuverlässigkeit der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 verbessert.
  • Zusätzlich ist die Streifenleitungselektrode 33 an dem dielektrischen Substrat 31 gebildet, das eine höhere dielektrische Konstante aufweist, als die des dielektrischen Substrates 3, das die Schaltungsplatine 2 bildet. Somit kann die Größe des Filters 30 reduziert und die gesamte Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 dadurch beträchtlich miniaturisiert werden.
  • Ein weiteres Beispiel eines Filters, das als ein passives Impedanzschaltungsbauelement dient, zur Verwendung in der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung, ist in 4 gezeigt. In 4 sind Elemente, die mit den in 2 gezeigten gleich oder ähnlich zu ihnen sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
  • In 4 umfaßt ein Filter 35 eine lineare 1/2-Wellenlängen-Streifenleitungselektrode 36 an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 31. Der mittlere Abschnitt der Streifenleitungselektrode 36 ist über das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden.
  • Die Drähte 10 sind jeweils an Positionen zwischen der Mitte und den Enden der Streifenleitungselektrode 36 mit der Streifenleitungselektrode 36 verbunden, wobei die Positionen als Eingang- und Ausgang-Anschlüsse dienen.
  • Bei dem wie oben aufgebauten Filter 35 werden beide Enden der Streifenleitungselektrode 36 als 1/4-Wellenlänge-Resonatoren betrieben. Die zwei Resonatoren sind über eine Induktionskomponente des Durchgangsloches 34 miteinander verbunden, so daß sie als ein Bandpaßfilter dienen, um spezifischen Frequenzen zu ermöglichen durchzugehen. Zusätzlich ist der mittlere Abschnitt der Streifenleitungselektrode 36 über das Durchgangsloch 34 mit der Masseelektrode 32 verbunden. Demgemäß sind die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse (mit dem Eingangs/Ausgangs-Draht 10 verbundene Streifenleitungselektrode 36) mit der Masseelektrode 32 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten.
  • 5 stellt ein weiteres Beispiel des Filters dar, das ein passives Impedanzschaltungsbauelement ist, zur Verwendung in der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung. In 5 sind Elemente, die mit den in 4 gezeigten gleich oder zu ihnen ähnlich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
  • Ein in 5 gezeigtes Filter 40 ist von dem in 4 gezeigten Filter 35 nur darin verschieden, daß anstatt der linearen Streifenleitungselektrode 36 eine nicht-lineare oder S-förmige Streifenleitungselektrode 41 vorgesehen ist.
  • Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Filter 40 sind die einzelnen Abschnitte der Streifenleitungselektrode 41 miteinander gekoppelt, wodurch die Filtercharakteristika verbessert werden, beispielsweise die unerwünschten Charakteristika reduziert werden, und ferner das Filter 40 kleiner als das Filter 35 gemacht wird.
  • Wie bei dem in 2 gezeigten Filter 30 sind bei den in den 4 und 5 gezeigten Filtern 35 und 40 jeweils die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse mit der Masseelektrode 32 verbunden, um einen Gleichstrom zu leiten. Wenn das Filter 35 oder 40 an der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebracht wird, können demgemäß Vorteile erhalten werden, die ähnlich zu den durch das Filter 30 gezeigten sind.
  • 6 ist eine Schnittansicht, die eine Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In 6 sind Elemente, die zu den in 1 gezeigten gleich oder ähnlich sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen.
  • Bei einer in 6 gezeigten Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 50 sind das Halbleiterbauelement 8 und das Filter 30, das ein passives Impedanzschaltungsbauelement ist, an den an der zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrates 3 gebildeten Verdrahtungselektroden 6a, 6b, 6c, 6d mit Kontakthügeln angebracht (Flip-Chip- angebracht). An jedem der Anschlüsse 8a und 8b des Halbleiterbauelementes 8 ist ein Kontakthügel 8c vorgesehen, und die Anschlüsse 8a und 8b sind durch die Kontakthügel 8c mit den Verdrahtungselektroden 6a, 6b verbunden. Auch bei dem Filter 30 sind drei Kontakthügel 30a an der Streifenleitungselektrode 33 vorgesehen, und das Filter 30 ist über die Kontakthügel 30a mit den Verdrahtungselektroden 6b, 6c, 6d verbunden. Bei diesem Aufbau sind die Drähte (Bonddrähte) 10, die bei der in 1 gezeigten Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 vorgesehen sind, nicht erforderlich.
  • Wie es oben diskutiert ist, sind bei der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 50 das Halbleiterbauelement 8 und das Filter 30 mittels Kontakthügeln an der Verdrahtungselektrode 6 angebracht, wodurch das Drahtbond-Verfahren eliminiert ist. Dies reduziert die Möglichkeit einen Elektrostatikentladungsschadens zu bewirken.
  • 7 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel eines Halbleiterbauelementes darstellt, das vorgesehen ist an der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit der vorliegenden Erfindung angebracht zu werden. Bei einem in 7 gezeigten Halbleiterbauelement 60 sind verschiedene Schaltungselemente (nicht gezeigt) und mit diesen Schaltungselementen verbundene Verbindungsflächen 62, 63, 64 und 65 an einem Halbleiterchip 61 gebildet. Die Verbindungsfläche 62 dient als ein Leistungsversorgungseingangsanschluß, die Verbindungsfläche 63 wird als ein Masseanschluß verwendet, und die Verbindungsflächen 64 und 65 dienen als Hochfrequenz-Signalanschlüsse. Eine Elektrostatikschutzdiode 66 ist zwischen den Verbindungsflächen 62 und 63 gebildet.
  • Durch Vorsehen der Elektrostatikschutzdiode 66 für die Verbindungsflächen 62 und 63, die keine Hochfrequenz-Signalanschlüsse sind, kann die Durchbruchspannung bei einer an die Verbindungsflächen 62 und 63 des Halbleiterbauelementes 60 angelegten Stoßspannung erhöht werden. Da eine Elektrostatikschutzdiode für die Verbindungsflächen 64 und 65, die Hochfrequenz-Signalanschlüsse sind, nicht benötigt wird, kann außerdem ein Verlust des Hochfrequenz-Signales aufgrund einer solchen Diode vermieden werden. Gemäß der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit, die das wie oben gezeigt aufgebaute Halbleiterbauelement 60 verwendet, ist es möglich, die Möglichkeit einen Elektrostatikentladungsschaden an dem Halbleiterbauelement 60 zu bewirken, wenn über einen anderen Pfad als einen Pfad zum Übertragen eines Hochfrequenz-Signales, eine Stoßspannung angelegt wird, zu reduzieren.
  • Bei den Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheiten der vorangehenden Ausführungsbeispiele wird als das passive Impedanzschaltungsbauelement ein Filter verwendet. Es kann jedoch ein anderer Typ eines Bauelementes ohne aktive Filtercharakteristika, wie z. B. eine Anpaßschaltung, als das passive Impedanzschaltungsbauelement verwendet werden. In diesem Fall werden ebenfalls Vorteile erhalten, die zu den bei dem Filter erhaltenen ähnlich sind.
  • 8 ist eine Schnittansicht, die ein Hochfrequenz-Modul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In 8 sind Elemente, die zu den in 1 gezeigten gleich oder ähnlich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und eine Erklärung derselben wird somit weggelassen. 9 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Drahtloskommunikation-Sende/Empfang-Modul darstellt, das ein Beispiel eines Hochfrequenz-Moduls aus 8 ist.
  • Bei einem in 8 gezeigten Hochfrequenz-Modul 70 ist eine Abdeckung 71 zum Abdecken des Halbleiterbauelementes 8 und des Filters 30 an der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 angeordnet. In diesem Fall dient die Anschlußelektrode 5 der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit 20 als ein externer Anschluß.
  • Wie es in dem Blockdiagramm aus 9 zu sehen ist, ist das Hochfrequenz-Modul 70 aus einem lokalen Oszillator LO, Hochfrequenz-Schaltern SW1 und SW2, Mischern MIX1 und MIX2, einem Leistungsverstärker PA, einem rauscharmen Verstärker LNA und dem Filter 30 gebildet. Von diesen Elementen sind der lokale Oszillator LO, die Hochfrequenz-Schalter SW1 und SW2, die Mischer MIX1 und MIX2, der Leistungsverstärker PA und der rauscharme Verstärker LNA an dem Halbleiter-Bauelement 8 gebildet.
  • Der lokale Oszillator LO ist mit einem ersten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW1 verbunden, und ein zweiter und ein dritten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW1 ist mit den Mischern MIX1 bzw. MIX2 verbunden. Der Mischer MIX1 ist über den Leistungsverstärker PA mit einem zweiten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 verbunden. Ein erstes Anschluß des Schalters SW2 ist über das Filter 30 mit einer Antenne ANT verbunden, die separat für das Hochfrequenz-Modul 70 vorgesehen ist. Ein dritter Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 ist über den rauscharmen Verstärker LNA mit dem Mixer MIX2 verbunden.
  • Im folgenden wird der Betrieb des Hochfrequenz-Modules 70 kurz diskutiert. Von einer Übertrager- bzw. Sendeschaltung (nicht gezeigt) wird ein IF-Signal in den Mixer MIX1 eingegeben. Wenn der erste Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW1 mit dem zweiten Anschluß des Schalters SW1 verbunden ist, wird ein Trägersignal von dem lokalen Oszillator LO in den Mischer MIX1 eingegeben. Demgemäß wird das Trägersignal mit dem in den Mixer MIX1 eingegebene IF-Signal moduliert, und das resultieren Signal wird von dem Mischer MIX1 als ein RF-Signal (RF = Radio Frequency = Hochfrequenz) ausgegeben. Das RF-Signal wird dann in dem Leistungsverstärker PA verstärkt und in den zweiten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 eingegeben. Der Hochfrequenz-Schalter SW2 wird in Zusammenarbeit mit dem Hochfrequenz-Schalter SW1 betrieben. Wenn insbesondere der erste Anschluß und der zweite Anschluß der Hochfrequenz-Weiche SW1 verbunden sind, sind auch der erste Anschluß und der zweite Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 verbunden. Demgemäß wird das in den zweiten Anschluß des Hochfrequenz-Schalters SW2 eingegebene RF-Signal von dem ersten Anschluß ausgegeben. Das RF-Signal wird dann in das Filter 30 eingegeben, in dem unerwünschte Signalkomponenten eliminiert werden, und das resultierende RF-Signal wird von der Antenne ANT als Radiowellen abgestrahlt.
  • Andererseits wird das von der Antenne ANT empfangene RF-Signal in das Filter 30 eingegeben, in dem unerwünschte Signalkomponenten eliminiert werden. Wenn dann die ersten Anschlüsse der Hochfrequenz-Schalter SW1 und SW2 mit den entsprechenden dritten Anschlüssen verbunden sind, wird das resultierende RF-Signal über den Hochfrequenz-Schalter SW2 in den rauscharmen Verstärker LNA eingegeben und verstärkt. Das RF-Signal wird dann in den Mischer MIX2 eingegeben.
  • Über den Hochfrequenz-Schalter SW1 wird eine Trägersignalausgabe des lokalen Oszillators LO in den Mischer MIX2 eingegeben. Somit werden in dem Mischer MIX2 die Trägersignalkomponenten von dem RF-Signal entfernt, und das resultierende Signal wird als ein IF-Signal in eine Empfängerschaltung (nicht gezeigt) eingegeben.
  • Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Hochfrequenz-Modul 70 kann über den mit der Antenne ANT verbundenen Anschluß eine elektrostatische Stoßspannung angelegt werden. Die Stoßspannung wird jedoch über das Filter 30 zur Masseelektrode 4 der Schaltungsplatine 2 nebengeschlossen. Somit können der lokale Oszillator LO, die Hochfrequenz-Schalter SW1 und SW2, die Mischer MIXT und MIX2, der Leistungsverstärker PA und der rauscharme Verstärker LNA des Halbleiterbauelementes 8 vor einem Elektrostatikentladungsschaden geschützt werden. Demgemäß kann das Hochfrequenz-Modul 70 selbst in einer Fertigungsstraße, in der Maßnahmen gegen Elektrostatikentladungsschaden nicht ausreichend ergriffen sind, sicher verwendet werden.
  • Obwohl es in 9 nicht gezeigt ist kann eine Schutzdiode wie die in 7 gezeigte, auch in dem Ausführungsbeispiel der 8 bis 9 und in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein.
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine elektronische Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In 10 umfaßt ein Zellulartelephon 80, das ein Beispiel der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, ein Gehäuse 81, eine gedruckte Platine 82, die in dem Gehäuse 81 angeordnet ist, und ein Hochfrequenz-Modul 83 der vorliegenden Erfindung, das an der gedruckten Platine 82 angebracht ist. Das Hochfrequenz-Modul 83 ist eine Hochfrequenz-Komponente, wie z. B. ein Verstärker, ein Oszillator oder ein Filter.
  • Da das Hochfrequenz-Modul 83 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist das wie oben beschrieben aufgebaute Zellulartelephon 80 vor einem Elektrostatikentladungsschaden geschützt. Es ist deshalb möglich, die bei dem Herstellungsverfahren ergriffenen Antielektrostatikmaßnahmen zu vereinfachen, wodurch die Kosten verringert und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • Das in 10 gezeigte Zellulartelephon 80 ist ein bloßes Beispiel der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung umfaßt jedwede elektronische Vorrichtung, die ein Hochfrequenz-Modul der vorliegenden Erfindung verwendet.

Claims (13)

  1. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) mit folgenden Merkmalen: einer Schaltungsplatine (2), die eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist; einer Massefläche (4), die auf der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) angeordnet ist; einer Anschlusselektrode (5), die auf der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) angeordnet ist; und einem auf der zweiten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) angebrachten aktiven Halbleiterbauelement (8; 60), das einen Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) zum Senden und Empfangen eines Hochfrequenz-Signales zu und von der Anschlusselektrode (5) der Schaltungsplatine (2) und einen Leistungsversorgungsanschluss (8b), der auf dem aktiven Halbleiterbauelement (8) angeordnet ist und durch den kein Hochfrequenz-Signal empfangen oder gesendet wird, umfasst, wobei der Leistungsversorgungsanschluss (8b) mit keiner Anschlusselektrode auf der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) verbunden ist, um vor einem Empfang einer Stossspannung an der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) geschützt zu sein, und wobei mindestens entweder die Anschlusselektrode (5) der Schaltungsplatine (2) oder der Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) des Halbleiterbauelements (8; 60) mit der Massefläche (4) der Schaltungsplatine (2) zum Leiten eines Gleichstromes verbunden ist.
  2. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 1, ferner mit einem passiven Impedanzschaltungsbauelement (30; 35; 40), das an der Schaltungsplatine (2) angebracht und zwischen den Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) und die Anschlusselektrode (5) geschaltet ist, wobei der Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) oder die Anschlusselektrode (5) zum Leiten des Gleichstromes über das passive Impedanzschaltungsbauelement (30; 35; 40) mit der Massefläche (4) verbunden ist.
  3. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 1, ferner mit einem passiven Impedanzschaltungsbauelement (30; 35; 40), das an der Schaltungsplatine (2) angebracht und zwischen den Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) und die Anschlusselektrode (5) geschaltet ist, wobei sowohl der Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) als auch die Anschlusselektrode (5) zum Leiten des Gleichstromes über das passive Impedanzschaltungsbauelement mit der Massefläche (4) verbunden sind.
  4. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der das passive Impedanzschaltungsbauelement (30; 35; 40) an einem dielektrischen Substrat (31) mit einer dielektrischen Konstante, die höher als sowohl die der Schaltungsplatine (2) als auch die des Halbleiterbauelements (8; 60) ist, gebildet ist.
  5. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (50) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Halbleiterbauelement (8) mittels eines Kontakthügels (8c) an der Schaltungsplatine (2) angebracht ist.
  6. Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einem von dem Hochfrequenz-Signalanschluss (64, 65) verschiedenen, zusätzlichen Anschluss (62, 63) an dem Halbleiterbauelement (60) und einer mit dem zusätzlichen Anschluss verbundenen Elektrostatikschutzdiode (66).
  7. Hochfrequenz-Modul (70) mit der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einer zusätzlichen, an der Schaltungsplatine (2) angebrachten Komponente und einer Abdeckung (71) an der Schaltungsplatine (2), wobei die Anschlusselektrode (5) außerhalb der Abdeckung (71) angeordnet ist.
  8. Elektronische Vorrichtung (80) mit dem Hochfrequenz-Modul (70) gemäß Anspruch 7.
  9. Elektronische Vorrichtung (80) mit der Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50), mit folgenden Schritten: Anbringen eines passiven Impedanzschaltungsbauelementes (30; 35; 40) auf einer ersten Oberfläche einer Schaltungsplatine (2), die eine Massefläche (4) und eine Anschlusselektrode (5) auf einer zweiten Oberfläche aufweist, wobei mindestens ein Anschluss des passiven Impedanzschaltungsbauelements (30; 35; 40) mit der Massefläche (4) und mit der Anschlusselektrode (5) verbunden ist, um einen Gleichstrom zu leiten; und Anbringen eines aktiven Halbleiterbauelementes (8; 60) mit einem Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) und einem Leistungsversorgungsanschluss (8b), durch den kein Hochfrequenz-Signal empfangen oder gesendet wird, auf der ersten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) auf eine solche Weise, dass der Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) mit einem zweiten Anschluss des passiven Impedanzschaltungsbauelementes verbunden ist, und dass der Leistungsversorgungsanschluss (8b) mit keiner Anschlusselektrode auf der zweiten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) verbunden ist, um vor einem Empfang einer Stossspannung an der zweiten Oberfläche der Schaltungsplatine (2) geschützt zu sein.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz-Schaltungsplatineneinheit (20; 50) gemäß Anspruch 10, bei dem das passive Impedanzschaltungsbauelement (30; 35; 40) und das Halbleiterbauelement (8; 60) mittels eines Kontakthügels (8c) an der Schaltungsplatine (2) angebracht werden.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem der mindestens eine Anschluss des passiven Impedanzschaltungsbauelements (30; 35; 40) mit der Massefläche (4) verbunden wird, nachdem das Halbleiterbauelement (8; 60) an der Schaltungsplatine (2) angebracht ist.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem der mindestens eine Anschluss des passiven Impedanzschaltungsbauelements (30, 35, 40) mit der Massefläche (4) verbunden wird, bevor der Hochfrequenz-Signalanschluss (8a; 64, 65) mit dem anderen Anschluss des passiven Impedanzschaltungsbauelements (30, 35, 40) verbunden wird.
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