高頻模塊及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了高頻模塊及其制造方法。該HF模塊具有由第一PCB、第二PCB和第三PCB形成的單密封盒式結(jié)構(gòu)。在面向第一PCB的第三PCB的下表面上，將第二電子元件安裝在與安裝在第一PCB上的第一電子元件之中高度相對(duì)低的第一電子元件對(duì)應(yīng)的位置。形成于第二PCB內(nèi)的多個(gè)導(dǎo)通孔的上端和下端連接至存在于第三PCB的主體內(nèi)的銅層和存在于第一PCB的主體內(nèi)的銅層，以組成單個(gè)電磁波屏蔽單元整體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高頻模塊及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年7月9日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2013-0080388號(hào)，題為“High Frequency Module and Manufacturing Method Thereof ” 的權(quán)益，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合到本申請(qǐng)中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及在移動(dòng)設(shè)備等中采用的高頻(HF)模塊，及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0004]最近，諸如智能手機(jī)等移動(dòng)產(chǎn)品的尺寸和厚度日益減小。在這樣的環(huán)境中，諸如WiFi/藍(lán)牙(BT)的高頻(HF)模塊，在其尺寸更小和厚度更薄時(shí)可具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，需要為HF模塊提供最高級(jí)別的電磁波屏蔽。
[0005]隨著在諸如智能手機(jī)等移動(dòng)產(chǎn)品中的HF模塊(諸如WiFi/BT等)的安裝空間逐漸減少，并且移動(dòng)產(chǎn)品的厚度越薄，需要HF模塊變得更薄。此外，由于針對(duì)各種電磁波的管制加強(qiáng)，電磁波屏蔽問(wèn)題已變成一個(gè)重要問(wèn)題。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的HF模塊具有以下結(jié)構(gòu)，其中，電子元件安裝在印刷電路板(PCB)上并且為了電磁波屏蔽的目的由金屬殼覆蓋。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，電子元件和金屬殼應(yīng)該被充分分開(kāi)，進(jìn)而金屬殼的厚度可能增加HF模塊的總厚度。此外，為了電磁波屏蔽的目的，PCB的外部應(yīng)該全部焊接有金屬殼，這里，由于金屬殼的厚度也增加了模塊的總尺寸。
[0007]另一現(xiàn)有技術(shù)的HF模塊具有以下結(jié)構(gòu)，其中，電子元件安裝在PCB上，PCB的整個(gè)上表面使用成型材料塑模，使得電子元件安裝于其中，此后，塑模產(chǎn)品(mold product)的整個(gè)外表面使用鍍銀(Ag)薄膜覆蓋，以屏蔽電磁波。相對(duì)于上述HF模塊，這種類(lèi)型的HF模塊是薄的，但是需要在電子元件上方的充足空間來(lái)形成塑模。此外，這種類(lèi)型的HF模塊由于成型工藝和鍍銀(Ag)工藝而具有相對(duì)低的產(chǎn)品率并且導(dǎo)致單位成本高。
[0008]【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[0009](專(zhuān)利文獻(xiàn)I)韓國(guó)專(zhuān)利特開(kāi)第10-2010-0101496號(hào)
[0010](專(zhuān)利文獻(xiàn)2)日本專(zhuān)利特開(kāi)第2011-198866號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種高頻(HF)模塊及其制造方法，在該高頻(HF)模塊中，利用印刷電路板(PCB)形成密封盒，并且將電子元件安裝在盒的底部和頂板以顯著減少其總尺寸，并且導(dǎo)體掩埋于PCB主體內(nèi)以獲得電磁波屏蔽效果。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供一種高頻(HF)模塊，包括:第一 PCB，具有電子元件安裝在其上的一個(gè)表面；第二 PCB，安裝在第一 PCB的一個(gè)表面上以形成腔；第一電子元件，安裝在腔內(nèi)的第一 PCB的一個(gè)表面上；第三PCB，安裝在第二 PCB的另一個(gè)表面上；以及第二電子元件，安裝在腔內(nèi)的第三PCB的一個(gè)表面上。
[0013]HF模塊還可包括:分別安裝在第一 PCB、第二 PCB和第三PCB內(nèi)的電磁波屏蔽單元，從而防止第一電磁元件和第二電磁元件產(chǎn)生的電磁波的外輻射。
[0014]第二電子元件可安裝在第三PCB的一個(gè)表面上，在這種情況下，第二電子元件可安裝在與安裝在第一 PCB的一個(gè)表面上的第一電子元件中的高度相對(duì)低的第一電子元件對(duì)應(yīng)的位置。
[0015]安裝在第一 PCB和第三PCB內(nèi)的電磁波屏蔽單元可被配置為存在于第一 PCB和第三PCB內(nèi)的銅層。
[0016]安裝在第二 PCB內(nèi)的電磁波屏蔽單元可包括彼此之間以預(yù)定間距分開(kāi)的多個(gè)導(dǎo)通孔。
[0017]導(dǎo)通孔(via)可被配置使得多個(gè)導(dǎo)通孔分別以預(yù)定間隔形成在第二 PCB內(nèi)并且填充有導(dǎo)電材料。
[0018]導(dǎo)通孔可被配置使得多個(gè)導(dǎo)通孔洞(via hole)分別以預(yù)定間隔形成在第二 PCB內(nèi)并且填充有導(dǎo)電材料。
[0019]導(dǎo)電材料可由以下各項(xiàng)之中的任意一項(xiàng)制成:金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、或者由其中兩種以上元素組合形成的合金。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，提供一種制造高頻(HF)模塊的方法，包括:a)將第一電子兀件安裝在第一印刷電路板(PCB)的一個(gè)表面上；b)將第二電子兀件安裝在第三PCB的一個(gè)表面上；c)將第二 PCB安裝在第一 PCB的一個(gè)表面上以形成腔，其中，在第二 PCB中形成有多個(gè)導(dǎo)通孔；以及d)將第三PCB耦接至第二 PCB，使得上面安裝有第一電子元件的第一 PCB的一個(gè)表面和上面安裝有第二電子元件的第三PCB的一個(gè)表面彼此面對(duì)，從而制造具有密封內(nèi)部空間的盒式模塊。
[0021]在步驟b)中，可將第二電子元件安裝在第三PCB的一個(gè)表面上，使得第二電子元件安裝在與第一 PCB的一個(gè)表面上安裝的第一電子元件之中高度相對(duì)低的第一電子元件對(duì)應(yīng)的位置。
[0022]在步驟c)中，導(dǎo)通孔可通過(guò)分別在第二 PCB內(nèi)以預(yù)定間隔形成多個(gè)導(dǎo)通孔洞并且用導(dǎo)電材料填充多個(gè)導(dǎo)通孔洞形成。
[0023]導(dǎo)通孔洞可通過(guò)利用準(zhǔn)分子激光器或CO2激光器的干法蝕刻來(lái)形成。
[0024]導(dǎo)電材料可由以下各項(xiàng)中的任意一項(xiàng)制成:金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、招(Al)、或者由其中兩種以上元素組合形成的合金。
[0025]在制造具有密封內(nèi)部空間的盒式模塊的過(guò)程d)中，可制造盒式模塊使得形成于第二PCB內(nèi)部的多個(gè)導(dǎo)通孔的上端部分連接至存在于第三PCB的主體內(nèi)的銅層并且多個(gè)導(dǎo)通孔的下端部分連接至存在于第一 PCB的主體內(nèi)的銅層。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻(HF)模塊結(jié)構(gòu)的垂直截面圖。
[0027]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的HF模塊結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
[0028]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制造HF模塊的方法的執(zhí)行工藝的流程圖。
[0029]圖4A至圖4D是順序地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制造HF模塊的工藝的示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]在下文中，將參考附圖詳細(xì)地描述示例性實(shí)施方式，以便本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠容易地實(shí)現(xiàn)這些示例性實(shí)施方式。
[0031]在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)和名詞不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于典型含義或者辭書(shū)式定義，而是應(yīng)當(dāng)基于原則解釋為具有與本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】相關(guān)的含義和概念，根據(jù)該原則，發(fā)明人可以適當(dāng)?shù)亩x術(shù)語(yǔ)的概念以最適當(dāng)?shù)拿枋鏊蛩挠糜趯?shí)施本發(fā)明的最佳方法。
[0032]因此，在實(shí)施方式中描述的配置和本發(fā)明的附圖僅僅是最優(yōu)選的實(shí)施方式，而并不代表本發(fā)明的所有技術(shù)精神。因此，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被解釋為包括在提交本申請(qǐng)時(shí)本發(fā)明的精神和范圍所包括的所有改變、等同物和替代。
[0033]圖1和圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻(HF)模塊結(jié)構(gòu)的示圖，其中，圖1是垂直截面圖，圖2是橫截面圖。
[0034]參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的HF模塊100包括:第一 PCB110、第二PCB111、第三PCB112、以及第一和第二電子元件120至124。優(yōu)選地，HF模塊100還可包括電磁波屏蔽單元IlOs至112s。
[0035]第一 PCBllO是模塊的基底，以及第一電子元件120至122安裝在該第一 PCBllO上。作為第一 PCB110，可使用具有多層結(jié)構(gòu)或者單層結(jié)構(gòu)的PCB。
[0036]第二 PCBl 11安裝在第一 PCBl 10的一個(gè)表面上以形成腔130。也就是，第二 PCBl 11沿著具有四邊形形狀的第一 PCBllO的四個(gè)邊被安裝為具有預(yù)定高度的壁面，整體上形成圍墻。圍墻將內(nèi)部和外部隔開(kāi)，進(jìn)而內(nèi)部形成單個(gè)腔130。
[0037]第一電子元件120至122安裝在腔130內(nèi)的第一 PCBllO的一個(gè)表面上。
[0038]第三PCB112安裝在第二 PCBlll的另一個(gè)表面上。也就是，第三PCB112安裝為第二 PCBl 11上方的蓋子，以與第一 PCBl 10和第二 PCBl 11 —起形成密封盒。作為第三PCBl 12，也可使用具有多層結(jié)構(gòu)或者單層結(jié)構(gòu)的PCB。
[0039]第二電子元件123和124安裝在由第二 PCBlll形成的腔130內(nèi)的第三PCBl 12的一個(gè)表面上。
[0040]這里，在第三PCB112的、面向第一 PCBllO的其上安裝有電子元件120至122的表面(即，附圖中的上表面)的表面(即，附圖中的下表面)上安裝第二電子元件123和124，在這種情況下，如圖所示，第二電子元件123和124安裝在與安裝在第一 PCBllO上的第一電子元件120至122之中高度相對(duì)低的電子元件121和122對(duì)應(yīng)的位置。
[0041]第一和第二電子元件120至124涉及用于HF無(wú)線(xiàn)傳輸和接收的信號(hào)處理。第一和第二電子元件120至124可包括:用作集成電路(1C)、功率放大器、低噪聲放大器(LNA)、濾波器等的半導(dǎo)體芯片，或者諸如電阻器、電容器等的無(wú)源元件。
[0042]電磁波屏蔽單元I 1s至112s分別安裝在第一 PCBl 10、第三PCBl 12和第二 PCBl 11的內(nèi)，從而防止第一和第二電子元件120至124產(chǎn)生的電磁波向外界輻射。
[0043]這里，作為安裝在第一 PCBllO和第三PCBl 12內(nèi)的電磁波屏蔽單元IlOs和112s，可使用存在于PCB內(nèi)的銅層(PCB通常被制造為具有掩埋于其中的銅層)。
[0044]此外，如圖2所示，作為安裝在第二PCBlll內(nèi)的電磁波屏蔽單元Ills，多個(gè)導(dǎo)通孔可安裝為彼此之間分開(kāi)預(yù)定間距。
[0045]這里，導(dǎo)通孔可形成使得多個(gè)導(dǎo)通孔洞分別以預(yù)定間距形成在第二 PCBlll內(nèi)并且填充有導(dǎo)電材料。
[0046]這里，金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、或者由它們中的兩種以上元素組合形成的合金可作為該導(dǎo)電材料。
[0047]將對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有上述配置的HF模塊的制造方法進(jìn)行描述。
[0048]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的HF模塊的制造方法的執(zhí)行過(guò)程的流程圖，圖4A至圖4D是順序地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的HF模塊的制造過(guò)程的示圖。
[0049]參照?qǐng)D3和圖4A至圖4D，根據(jù)HF模塊的制造方法，首先，將第一電子元件120至122安裝在第一 PCBllO的一個(gè)表面的預(yù)設(shè)位置處(步驟S310，圖4A)。
[0050]接著，以相同方式將第二電子元件123和124安裝在第三PCBl 12的一個(gè)表面的預(yù)設(shè)位置處(步驟S320，圖4B)。
[0051 ] 這里，在將第一和第二電子元件120至124安裝在第一 PCBl 10和第三PCBl 12上的過(guò)程中，第一和第二電子元件120至124不必首先在第一 PCBl 10上安裝而后在第三PCBl 12上安裝。也就是，其順序可顛倒或者可將第一和第二電子元件120至124同時(shí)在第一PCBllO和第三PCBl 12上進(jìn)行安裝。
[0052]此外，在將第二電子元件123和124安裝在第三PCBl 12的一個(gè)表面上的過(guò)程中，第二電子元件123和124被安裝在與安裝在第一 PCBllO上的第一電子元件120至122之中高度相對(duì)低的第一電子元件121和122對(duì)應(yīng)的位置。也就是，在設(shè)計(jì)第一PCBllO的過(guò)程中，提前確定將要安裝在第一 PCBllO上的第一電子元件的位置，因此，可提前知曉高度相對(duì)低的第一電子元件121至122的安裝位置。因此，在將第二電子元件123和124安裝在面向第一 PCBllO設(shè)置的第三PCBl 12上的過(guò)程中，第二電子元件123和124安裝在與高度相對(duì)低的第一電子元件121和122的安裝位置對(duì)應(yīng)的位置。因此，在完成的HF模塊產(chǎn)品時(shí)，總高度可顯著減少。
[0053]在完成第一和第二電子元件120至124在第一 PCBl 10和第三PCBl 12上的安裝時(shí)，具有預(yù)定高度并包括形成在其中的多個(gè)導(dǎo)通孔的第二 PCBl 11安裝在第一 PCBl 10的一個(gè)表面上以形成腔130 (步驟S330，圖4C)。也就是，如上參照?qǐng)D2所述，沿著第一 PCBllO的四邊設(shè)置第二 PCBlll以形成圍墻。
[0054]這里，在第二 PCBlll內(nèi)形成的導(dǎo)通孔可通過(guò)在第二 PCBlll內(nèi)形成多個(gè)導(dǎo)通孔來(lái)形成，以便它們分別以預(yù)定間距彼此之間分開(kāi)并填充有導(dǎo)電材料。
[0055]在這種情況下，為了形成導(dǎo)通孔洞，可使用利用準(zhǔn)分子激光器或者C02激光器的干法蝕刻。此外，作為導(dǎo)電材料，可使用金(Au)、銀(Au)、銅(Cu)、鋁(Al)、或者由其中兩種以上元素組合形成的合金。
[0056]以這種方式，在完成腔130的形成時(shí)，由于第二 PCBlll被安裝在第一 PCBllO上，第三PCB112耦接至第二PCB111，使得在其上安裝有第二電子元件123和124的第三PCB112的一個(gè)表面和在其上安裝有第一電子元件120至122的第一 PCBllO的一個(gè)表面彼此面對(duì)，從而制造出具有密封的內(nèi)部空間的盒式模塊(步驟S340，圖4D)。也就是，翻轉(zhuǎn)第三PCB112使得其上安裝的第二電子元件123和124朝下，并將第三PCBl 12耦接至第二 PCBlll的上端部分。在這種情況下，當(dāng)然，第三PCB112耦接至第二 PCB111，使得安裝在第三PCB112上的第二電子元件123和124對(duì)應(yīng)于要安裝在第一 PCBllO上高度相對(duì)低的電子元件121和122。當(dāng)?shù)谌齈CB112耦接至第二 PCBlll時(shí)，具有密封的內(nèi)部空間的單個(gè)盒式HF模塊110制造完成。
[0057]這里，在如上所述制造具有密封的內(nèi)部空間的盒式模塊100的過(guò)程中，盒式模塊100被制造使得作為形成在第二 PCBlll內(nèi)的電磁波屏蔽單元Ills的多個(gè)導(dǎo)通孔的上端部分連接至存在于第三PCB112的主體內(nèi)的銅層(B卩，第三PCB112的電磁波屏蔽單元112s)，并且導(dǎo)通孔的下端部分連接至存在于第一 PCBl 10的主體內(nèi)的銅層(即，第一 PCBl 10的電磁波屏蔽單元110s)。因此，在不必使用屏蔽材料的情況下可設(shè)計(jì)屏蔽物。
[0058]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的高頻模塊及其制造方法的情況下，因?yàn)橥ǔ０惭b在現(xiàn)有PCB的二維(2d)平面上的電子元件被分別安裝在具有三維(3D)結(jié)構(gòu)的第一 PCB和第三PCB上，借此模塊產(chǎn)品的總尺寸可進(jìn)一步減小，并且因?yàn)镻CB內(nèi)的銅層被用作電磁波屏蔽單元，所以在不使用額外屏蔽材料的情況下可設(shè)計(jì)屏蔽物。
[0059]雖然為了說(shuō)明性的目的已公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離所附權(quán)利要求中公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以進(jìn)行各種修改、附加和替代。因此，該修改、附加和替代也應(yīng)該理解為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻(HF)模塊，包括: 第一印刷電路板,具有上面安裝有電子兀件的一個(gè)表面； 第二印刷電路板，安裝在所述第一印刷電路板的一個(gè)表面上以形成腔； 第一電子元件，在所述腔內(nèi)安裝在所述第一印刷電路板的一個(gè)表面上； 第三印刷電路板，安裝在所述第二印刷電路板的另一表面上；以及 第二電子元件，安裝在所述腔內(nèi)的所述第三印刷電路板的一個(gè)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻模塊,還包括: 電磁波屏蔽單元，分別安裝在所述第一印刷電路板、所述第二印刷電路板和所述第三印刷電路板內(nèi)，防止由所述第一電磁元件和所述第二電磁元件產(chǎn)生的電磁波的外部輻射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻模塊，其中，所述第二電子元件安裝在所述第三印刷電路板的一個(gè)表面上，使得所述第二電子元件安裝在與安裝在所述第一印刷電路板的一個(gè)表面上的所述第一電子元件之中高度相對(duì)低的第一電子元件對(duì)應(yīng)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻模塊，其中，設(shè)置在所述第一印刷電路板和所述第三印刷電路板內(nèi)的所述電磁波屏蔽單元被構(gòu)造為存在于所述第一印刷電路板和所述第三印刷電路板內(nèi)的銅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻模塊，其中，設(shè)置在所述第二印刷電路板內(nèi)的電磁波屏蔽單元包括以預(yù)定間距彼此之間分開(kāi)的多個(gè)導(dǎo)通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻模塊，其中，所述導(dǎo)通孔被構(gòu)造為使得多個(gè)導(dǎo)通孔洞分別以預(yù)定間距形成于所述第二印刷電路板內(nèi)并且填充有導(dǎo)電材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高頻模塊，其中，所述導(dǎo)電材料由以下各項(xiàng)中的任一種制成:金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、或者它們中兩種以上元素組合形成的合金。
8.一種高頻(HF)模塊的制造方法，所述方法包括: a)將第一電子兀件安裝在第一印刷電路板(PCB)的一個(gè)表面上； b)將第二電子元件安裝在第三印刷電路板的一個(gè)表面上； c)將第二印刷電路板安裝在所述第一印刷電路板的一個(gè)表面上以形成腔，并且其中，所述第二印刷電路板內(nèi)形成有多個(gè)導(dǎo)通孔；以及 d)將所述第三印刷電路板耦接至所述第二印刷電路板，使得上面安裝有所述第一電子元件的所述第一印刷電路板的一個(gè)表面與上面安裝有所述第二電子元件的所述第三印刷電路板的一個(gè)表面彼此面對(duì)，從而制造具有密封的內(nèi)部空間的盒式模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在b)中，所述第二電子元件安裝在所述第三印刷電路板的一個(gè)表面上，使得所述第二電子元件安裝在與安裝在所述第一印刷電路板的一個(gè)表面上的所述第一電子元件之中高度相對(duì)低的第一電子元件對(duì)應(yīng)的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在c)中，所述導(dǎo)通孔是通過(guò)將多個(gè)導(dǎo)通孔洞分別以預(yù)定間距形成于所述第二印刷電路板內(nèi)并且填充有導(dǎo)電材料來(lái)形成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述導(dǎo)通孔洞通過(guò)使用準(zhǔn)分子激光器或CO2激光器的干法蝕刻來(lái)形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述導(dǎo)電材料由以下各項(xiàng)中的任一種制成:金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、或者它們中兩種以上元素組合形成的合金。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在d)制造具有密封的內(nèi)部空間的所述盒式模塊中，制造所述盒式模塊使得形成于所述第二印刷電路板內(nèi)的所述多個(gè)導(dǎo)通孔的上端部分連接至存在于所述第三印刷電路板的主體內(nèi)的銅層并且所述導(dǎo)通孔的下端部分連接至存在于所述第一印刷電路板的主體內(nèi)的銅層。
【文檔編號(hào)】H05K9/00GK104284550SQ201410035851
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】宋昌燮, 樸鐘泌 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社