DE112009000784T5

DE112009000784T5 - Hochfrequenzmodul und Verfahren zu seiner Herstellung und Sender, Empfänger, Sender-Empfänger und Radarvorrichtung, die das Hochfrequenzmodul umfassen

Info

Publication number: DE112009000784T5
Application number: DE112009000784T
Authority: DE
Inventors: Djuniadi A. Sagala; Kazuki Hayata; Yuji Kishida
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: JP5216848B2; WO2009123233A1; US20110025552A1; US8564477B2; DE112009000784B4; JPWO2009123233A1

Abstract

Ein Hochfrequenzmodul nach Maßgabe der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Substrat (8), eine Schaltungsplatine (5) und einen Wellenleiter (6). Das Substrat (8) weist einen auf einer Oberfläche davon gebildeten Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für Hochfrequenzsignale (7a) auf. Die Schaltungsplatine (5) weist eine dielektrische Wellenleiterleitung (4) auf, wobei ihre Stirnfläche freiliegt, und ist auf der einen Oberfläche des Substrats (8) derart angeordnet, dass eine virtuelle Ebene, die über die Stirnfläche hinausgeht, von der einen Oberfläche des Substrats (8) geschnitten wird. Der Wellenleiter (6) weist an den Enden davon Öffnungen auf, in denen eine der Öffnungen mit der Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung (4) verbunden ist und die andere Öffnung mit dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt (7a) des Substrats (8) verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzmodul zur Verwendung in Kommunikationsausrüstung und auf ein Verfahren zum Herstellen des Hochfrequenzmoduls und außerdem auf einen Sender, einen Empfänger, einen Sender-Empfänger und eine Radarvorrichtung, die das Hochfrequenzmodul umfassen.
Stand der Technik
Zum Erzielen einer schnellen Übertragung großer Datenvolumina sind Systeme vorgeschlagen worden, die auf Informations-Kammunikations-Ausrüstung beruhen, die einen Hochfrequenzbereich wie etwa einen Mikrowellenbereich von 1 bis 30 GHz und einen Millimeterwellenbereich von 30 bis 300 GHz nutzt. Außerdem sind bisher Systeme, die Millimeterwellen verwenden, und dergleichen wie etwa eine Radarvorrichtung, die die Entfernung zwischen Fahrzeugen misst, vorgeschlagen worden.
Als eine Hochfrequenz-Schaltungsplatinenstruktur, die in solcher Ausrüstung verwendet wird, die einen Hochfrequenzbereich wie etwa einen Mikrometerwellenbereich und einen Millimeterwellenbereich nutzt, sind eine monolithische integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC) und eine Struktur, in der ein passives elektronisches Bauelement auf einer planaren Schaltung angebracht ist, wie etwa eine Mikrostreifenleitung bekannt. In der planaren Schaltung werden Teilschaltungen wie etwa eine Leistungsteilerschaltung, eine Abzweigschaltung, eine Anpassungsschaltung, eine Hybridschaltung, eine Filterschaltung usw. jeweils in ihre richtige Verwendung genommen, um eine Schaltungskonfiguration bereitzustellen, die gewünschte Eigenschaften erhalten kann, die die Systemanforderungen erfüllen.
Um die Funkwellensendung und den Funkwellenempfang in einer Hochfrequenz-Schaltungsplatine zu bewirken, ist darüber hinaus eine Antennenplatine erforderlich, auf der eine Antenne angebracht ist. Um wechselweise Einflüsse von Hochfrequenzsignalen zu vermeiden, sind zur Verbindung zwischen der Schaltungsplatine und der Antennenplatine die Schaltungsplatine und die Antennenplatine üblicherweise unabhängig voneinander konstruiert, wobei z. B. die Antennenplatine mit der Rückseite der Schaltungsplatine verbunden wird. Darüber hinaus werden im Allgemeinen Eingabe-Ausgabe-Anschlüsse, die in der Leiterplatine bzw. in der Antennenplatine angeordnet sind, über einen Wellenleiter miteinander verbunden.
Zum Beispiel ist in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP-A 2002-84208 ein Hochfrequenzmodul offenbart, das dadurch konstruiert wird, dass eine Schaltungsplatine und eine Antennenplatine aufeinander angeordnet werden, wobei zwischen die Schaltungsplatine und die Antennenplatine ein Wellenleiteradapter gelegt wird und ein Eingabe-Ausgabe-Port auf einer Seite der Schaltungsplatine und ein Eingabe-Ausgabe-Port auf einer Seite der Antennenplatine über einen in dem Wellenleiteradapter gebildeten Wellenleiter miteinander verbunden werden.
Darüber hinaus wird dann, wenn der Eingabe-Ausgabe-Port eine Öffnung eines Wellenleiters ist, die Verbindung zwischen der Öffnung und dem Wellenleiter durch ein Verfahren hergestellt, wie es z. B. in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP-A 2002-185203 offenbart ist, bei dem die einander entsprechenden Öffnungen durch eine Lötperle verbunden werden.
Darüber hinaus ist in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP-A 2004-254068 ein Hochfrequenzmodul offenbart, in dem ein Eingabe-Ausgabe-Port auf einer Seite einer Schaltungsplatine und ein Eingabe-Ausgabe-Port auf einer Seite einer Antennenplatine mittels einer Lötperle ohne Verwendung eines Wellenleiteradapters oder dergleichen direkt miteinander verbunden werden.
Allerdings sind in den in JP-A 2002-84208 und in JP-A 2004-254068 offenbarten Hochfrequenzmodulen der Eingabe-Ausgabe-Port auf der Seite der Schaltungsplatine und der Eingabe-Ausgabe-Port auf der Seite der Antennenplatine auf den gegenüberliegenden Oberflächen der Schaltungsplatine bzw. der Antennenplatine vorgesehen. Somit ist der Eingabe-Ausgabe-Port zum Zeitpunkt des Positionierens des Eingabe-Ausgabe-Ports und des Wellenleiters oder des Positionierens einander entsprechender Eingabe-Ausgabe-Ports schlecht sichtbar. Dies führt zu Instabilität der Positionierungsgenauigkeit mit der daraus folgenden Möglichkeit des Auftretens einer wesentlichen Positionsabweichung. Im Fall einer solchen Positionsabweichung kann es einen Fall geben, in dem lokale Übertragungswegänderungen bei einem Verbindungsteil stattfinden, wobei z. B. ein Übertragungsweg, über den ein Hochfrequenzsignal übertragen wird, zwischen der Schaltungsplatine und der Antennenplatine schmal wird. In dem lokalen Bereich des Übertragungswegs, der der Änderung unterliegt, treten eine Reflexion eines Hochfrequenzsignals oder dergleichen auf, was Anlass zu einem Problem einer Zunahme des Übertragungsverlusts geben kann. Darüber hinaus ist die Anzahl der Lötperlen, die für die Verbindung der Eingabe-Ausgabe-Ports verwendet werden, umso größer, je größer die Anzahl der Eingabe-Ausgabe-Ports ist, mit der folglichen Verkomplizierung der Montageprozessschritte.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Hochfrequenzmoduls, das eine Hochfrequenzverbindung zwischen einer Schaltungsplatine und einem Substrat mit einem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt herstellen kann, der so konfiguriert ist, dass er Hochfrequenzsignale stabil mit niedrigerem Verlust eingeben und ausgeben kann, und eines Verfahrens zum Herstellen des Hochfrequenzmoduls sowie die Schaffung eines Senders, eines Empfängers, eines Sender-Empfängers und einer Radarvorrichtung, die das Hochfrequenzmodul umfassen.
Ein Hochfrequenzmodul nach Maßgabe einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Substrat, eine Schaltungsplatine und einen Wellenleiter. Das Substrat umfasst einen Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für Hochfrequenzsignale, der auf einer Oberfläche davon gebildet ist. Die Schaltungsplatine umfasst eine dielektrische Wellenleiterleitung, deren Stirnfläche freiliegt und die auf der einen Oberfläche des Substrats derart angeordnet ist, dass eine virtuelle Ebene, die über die Stirnfläche hinausgeht, von der einen Oberfläche des Substrats geschnitten wird. Der Wellenleiter umfasst an den Enden davon Öffnungen. Eine der Öffnungen ist mit der Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden und der andere davon ist mit dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt des Substrats verbunden.
Darüber hinaus umfasst ein Verfahren zum Herstellen des Hochfrequenzmoduls nach Maßgabe einer Ausführungsform der Erfindung einen Vorbereitungsschritt, einen Schaltungsplatinen-Anordnungsschritt und einen Wellenleitermontageschritt. Der Vorbereitungsschritt ist ein Schritt des Vorbereitens eines Substrats, eines Wellenleiters und einer Schaltungsplatine. Das Substrat umfasst einen auf einer Oberfläche davon gebildeten Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für Hochfrequenzsignale. Der Wellenleiter umfasst an den Enden davon Öffnungen und weist eine Beziehung derart auf, dass eine virtuelle Öffnungsebene, die über eine der Öffnungen hinausgeht, von einer virtuellen Öffnungsebene, die über die anderen der Öffnungen hinausgeht, geschnitten wird. Die Schaltungsplatine umfasst eine dielektrische Wellenleiterleitung, die an ihrer Stirnfläche freiliegt. Der Schaltungsplatinen-Anordnungsschritt ist ein Schritt des Anordnens der Schaltungsplatine auf einer Seite der einen Oberfläche des Substrats. Der Wellenleitermontageschritt ist ein Schritt des Montierens des Wellenleiters auf dem Substrat derart, dass die eine der Öffnungen davon mit der Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden wird und dass die andere der Öffnungen davon mit dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt des Substrats verbunden wird.
Darüber hinaus umfasst ein Verfahren zum Herstellen des Hochfrequenzmoduls nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen Vorbereitungsschritt, einen Wellenleitermontageschritt und einen Schaltungsplatinen-Montageschritt. Der Vorbereitungsschritt ist ein Schritt des Vorbereitens eines Substrats, eines Wellenleiters und einer Schaltungsplatine. Das Substrat umfasst einen Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für Hochfrequenzsignale, der auf einer Oberfläche davon gebildet ist. Der Wellenleiter umfasst an den Enden davon Öffnungen und weist eine Beziehung derart auf, dass eine virtuelle Öffnungsebene, die über eine der Öffnungen hinausgeht, von einer virtuellen Öffnungsebene, die über die andere der Öffnungen hinausgeht, geschnitten wird. Die Schaltungsplatine umfasst eine dielektrische Wellenleiterleitung, die an ihrer Stirnfläche freiliegt. Der Wellenleitermontageschritt ist ein Schritt des Montierens des Wellenleiters auf dem Substrat derart, dass die andere der Öffnungen mit dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt verbunden wird. Der Schaltungsplatinen-Montageschritt ist ein Schritt des Montierens der Schaltungsplatine auf dem Substrat derart, dass die Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung mit der einen der Öffnungen des Wellenleiters verbunden wird.
Darüber hinaus umfasst ein Sender nach Maßgabe einer Ausführungsform der Erfindung das Hochfrequenzmodul, einen Oszillator und eine Antenne. Der Oszillator, der zum Erzeugen eines Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, ist auf der Hochfrequenz-Schaltungsplatine montiert und mit der planaren Leitung verbunden. Die Antenne, die zum Ausstrahlen eines von dem Oszillator erzeugten Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, ist auf einer Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden.
Darüber hinaus umfasst ein Empfänger nach Maßgabe einer Ausführungsform der Erfindung das Hochfrequenzmodul, eine Antenne und einen Wellendetektor. Die Antenne, die zum Erfassen eines Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, ist auf einer Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden. Der Wellendetektor, der zum Detektieren eines von der Antenne erfassten Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, ist auf der Schaltungsplatine montiert und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden.
Darüber hinaus umfasst ein Sender-Empfänger nach Maßgabe einer Ausführungsform der Erfindung das Hochfrequenzmodul, einen Oszillator, eine Abzweigung, eine Sendeantenne, eine Empfangsantenne und einen Mischer. Der Oszillator, der zum Erzeugen eines Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, ist auf der Schaltungsplatine montiert und mit der planaren Leitung verbunden. Die Abzweigung, die zum Abzweigen eines von dem Oszillator erzeugten Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, ist in der planaren Leitung angeordnet. Die Sendeantenne, die zum Aussenden eines der durch die Abzweigung abgezweigten Hochfrequenzsignale konfiguriert ist, ist auf einer Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden. Die Empfangsantenne, die zum Erfassen eines Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, ist auf der Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden. Der Mischer mischt das andere der von der Abzweigung abgezweigten Hochfrequenzsignale und ein durch die Empfangssignale erfasstes Hochfrequenzsignal und gibt ein Zwischenfrequenzsignal aus.
Ferner umfasst eine Radarvorrichtung nach Maßgabe einer Ausführungsform der Erfindung den Sender-Empfänger und einen Detektor. Der Detektor detektiert auf der Grundlage des Zwischenfrequenzsignals von dem Mischer eine Entfernung zu einem zu detektierenden Objekt oder eine Relativgeschwindigkeit.
Nach Maßgabe der Schaltungsplatine der Erfindung kann die Positionierung der Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung in einer Übertragungsrichtung relativ zu dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt des Substrats leicht erzielt werden, wodurch die Verbindung zwischen ihnen hergestellt werden kann, ohne dass eine wesentliche Positionsabweichung verursacht wird. Im Ergebnis kann die Hochfrequenzverbindung zwischen der Schaltungsplatine und dem mit dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt gebildeten Substrat stabil mit niedrigerem Verlust hergestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnung deutlicher, in der:
1 ein Diagramm ist, das die Struktur eines Hochfrequenzmoduls nach Maßgabe einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2A ein Diagramm ist, das die Struktur einer Schaltungsplatine zeigt;
2B ein Diagramm ist, das die Struktur der Schaltungsplatine zeigt;
3 ein Diagramm ist, das die Struktur eines Hochfrequenzmoduls nach Maßgabe einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 ein Diagramm ist, das die Struktur eines Hochfrequenzmoduls nach Maßgabe einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 ein Diagramm ist, das die Struktur des Hochfrequenzmoduls zeigt;
6 ein Diagramm ist, das die Struktur eines Senders nach Maßgabe einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 ein Diagramm ist, das die Struktur eines Empfängers nach Maßgabe einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
8 ein Diagramm ist, das die Struktur eines Sender-Empfängers und einer Radarvorrichtung nach Maßgabe einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Bezugszeichenliste

1: dielektrische Schicht
2: Leiterschicht
3: Durchgangsleiter
3a: Durchgangsleitergruppe
4: dielektrische Wellenleiterleitung
4a: Stirnfläche einer Übertragungsrichtung
5: Schaltungsplatine
6: Wellenleiter
7: Substratwellenleiter
7a: erster Eingabe-Ausgabe-Port
7b: zweiter Eingabe-Ausgabe-Port
8: Antennenplatine
9: MMIC
10: planare Leitung
11: Kontaktierungsdraht
12: Stellelement
13: Hochfrequenzwellenreflexions-Verhinderungsabschnitt
20, 21: Hochfrequenzmodul
30: Sender
40: Empfänger
50: Sender-Empfänger
60: Radarvorrichtung
100: Hochfrequenzmodul
101a: erster Hohlraum
101b: zweiter Hohlraum
102: gestapelte Wellenleiterleitung
102a: Umsetzabschnitt
105: Metallträgerschicht
106: elektrisch leitende Kontaktierungsschicht
108: Sperrstruktur
109: Steuerplatine
111: Steuersignal-Anschlussfläche
112: Hochfrequenzwellenreflexions-Verhinderungsabschnitt
120: Schaltungsplatine

Beste Ausführungsart der Erfindung
Im Folgenden sind nun anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Hochfrequenzmoduls 20 nach Maßgabe einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Darüber hinaus sind 2A und 2B Diagramme, die die Struktur einer Schaltungsplatine 5 zeigen. 2A ist eine Draufsicht der Schaltungsplatine 5 und 2B ist eine Seitenansicht der Schaltungsplatine 5 in einer Richtung der Hochfrequenzsignalübertragung gesehen. Das Hochfrequenzmodul 20 enthält die Schaltungsplatine 5, einen Wellenleiter 6 und ein Substrat 8 mit einem ersten Eingabe-Ausgabe-Abschnitt (einem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a) für Hochfrequenzsignale, der auf einer Oberfläche davon gebildet ist.
Die Schaltungsplatine 5 umfasst eine dielektrische Schicht 1, ein Paar von Leiterschichten 2, die einander gegenüberliegen, wobei die dielektrische Schicht 1 dazwischen liegt, und eine Durchgangsleitergruppe 3a, die das Paar der Leiterschichten 2 elektrisch verbindet. Die Durchgangsleitergruppe 3a umfasst eine Mehrzahl von Durchgangsleitern 3, die vollständig durch die dielektrische Schicht 1 gehen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Paar von Leiterschichten 2 herzustellen. Die Durchgangsleitergruppe 3a umfasst ein Paar von Anordnungen von Durchgangsleitern, die in der Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung durch einen Abstand g beabstandet sind. Die gepaarten Durchgangsleiteranordnungen sind in einer Richtung senkrecht zu der Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung durch eine Entfernung w voneinander beabstandet.
Die so angeordnete Durchgangsleitergruppe 3a bildet elektrische Seitenwände, und die Seitenwände und das Paar der Leiterschichten 2 bilden eine dielektrische Wellenleiterleitung 4, die als ein Wellenleiter wirkt.
Darüber hinaus können eine Mehrzahl dielektrischer Wellenleiterleitungen 4 in Schichten aufeinander gestapelt sein, um eine gestapelte Wellenleiterleitung zu konstruieren. In diesem Fall kann die Anzahl der Schichten von Teil zu Teil innerhalb der Schaltungsplatine 5 variieren.
Es wird angemerkt, dass die Entfernung g weniger als die Hälfte der Wellenlänge eines Hochfrequenzsignals ist. In diesem Fall wird eine elektromagnetische Welle, die zugeführt wird, über die dielektrische Wellenleiterleitung 4 in der Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung übertragen, während sie ohne Leckverlust von einem Zwischenraum zwischen den Durchgangsleitern reflektiert wird. Obgleich die Entfernungen g vorzugsweise in regelmäßigen Abständen gesichert werden sollten, ist darüber hinaus nur wesentlich, dass die Entfernung g kleiner als die Hälfte der Wellenlänge eines zu sendenden Hochfrequenzsignals ist, weshalb sie beliebig eingestellt werden kann, solange die obige Bedingung erfüllt ist.
Auf der in 1 gezeigten Schaltungsplatine 5 sind eine planare Leitung 10 und eine MMIC 9, die ein Hochfrequenzschaltungselement ist, das mit der planaren Leitung 10 elektrisch verbunden ist, angeordnet. Die planare Leitung 10 und die MMIC 9 sind über einen Kontaktierungsdraht 11 elektrisch miteinander verbunden.
Die planare Leitung 10, der Kontaktierungsdraht 11 usw. bilden einen Hochfrequenz-Übertragungsleitungsleiter, der elektrisch mit der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 verbunden ist, wobei der Hochfrequenz-Übertragungsleitungsleiter und die dielektrische Wellenleiterleitung 4 eine Hochfrequenz-Übertragungsleitung bilden, die Hochfrequenzsignale in einem Mikrowellenband oder in einem Millimeterwellenband überträgt.
Somit wird ein von der MMIC 9 ausgegebenes Hochfrequenzsignal über den Kontaktierungsdraht 1 1 und entlang einer Oberfläche des Übertragungsleiters 2 von einem zwischen der planaren Leitung 10 und dem Kontaktierungsdraht 11 gebildeten Verbindungsteil übertragen und über die dielektrische Wellenleiterleitung 4 weiter übertragen. Es wird angemerkt, dass eine zwischen der MMIC 9 und der planaren Leitung 10 gebildete Verbindungsstruktur nicht notwendig die Verbindungsstruktur des Kontaktierungsdrahts 11 zu sein braucht, sondern eine Flip-Chip-Verbindungsstruktur sein kann.
In der Schaltungsplatine 5 mit der oben beschriebenen Verbindungsstruktur ist es von den Standpunkten der Präzision, mit der eine Übertragungsleitung zu bilden ist, und der Leichtigkeit der Herstellung aus bevorzugt, dass die dielektrische Schicht 1 aus Keramik hergestellt ist, obgleich es keine besondere Beschränkung gibt, solange ein Material verwendet wird, dessen Eigenschaften die Übertragung eines Hochfrequenzsignals nicht stören.
Die dielektrische Schicht 1 wird wie folgt erhalten. Zum Beispiel wird einem Pulver eines Rohkeramikmaterials wie etwa Glaskeramik, Aluminiumoxidkeramik, Aluminiumnitridkeramik oder dergleichen ein geeignetes organisches Lösungsmittel beigemischt, um einen Schlicker zuzubereiten. Der Schlicker wird mittels bisher bekannter Rakeltechnik, Kalanderwalzentechnik oder auf andere Weise zu Bögen geformt. Daraufhin wird die bogenartige dielektrische Schicht 1 einem geeigneten Stanzprozess ausgesetzt und in ein resultierendes Durchgangsloch eine Leiterpaste geladen, um dadurch den Durchgangsleiter 3 zu bilden. Schließlich wird die bogenartige dielektrische Schicht im Fall der Verwendung von Glaskeramik bei Temperaturen im Bereich von 850°C bis 1000°C, im Fall der Verwendung von Aluminiumoxidkeramik bei Temperaturen im Bereich von 1500°C bis 1700°C oder im Fall der Verwendung von Aluminiumnitridkeramik bei Temperaturen im Bereich von 1600°C bis 1900°C gebrannt.
Es wird angemerkt, dass von den Standpunkten der Übertragungssignalfrequenz und der Herstellungskosten aus für die dielektrische Schicht 1 ein Harzmaterial verwendet werden kann. Beispiele für das Harzmaterial, das für die dielektrische Schicht 1 verwendet werden kann, enthalten Fluorharz, Fluorharz, das ein Glasgrundmaterial enthält, und ein Mischmaterial anorganischer Partikel und Harz.
Darüber hinaus wird die Leiterschicht 2 z. B. dann, wenn die dielektrische Schicht 1 aus Aluminiumoxidkeramik hergestellt wird, wie folgt gebildet. Zunächst wird eine Leiterpaste, die durch Beimischen eines geeigneten Oxids wie etwa Aluminium-Oxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid usw. oder eines organischen Lösungsmittels zu Pulver eines Metalls wie etwa Wolfram, Molybdän usw. zubereitet wird, durch ein Dickschichtdruckverfahren auf die dielektrische Schicht 1 gedruckt. Danach wird bei einer Temperatur von nicht weniger als näherungsweise 1600°C ein gemeinsames Brennen ausgeführt, sodass die resultierende Leiterschicht 2 eine Dicke von näherungsweise 5 bis 50 μm aufweisen kann. Es wird angemerkt, dass im Fall der Verwendung einer Glaskeramik als das Metallpulver ein Pulver von Kupfer, Gold oder Silber erwünscht ist und dass im Fall der Verwendung einer Aluminiumoxidkeramik oder Aluminiumnitridkeramik ein Pulver von Wolfram oder Molybdän erwünscht ist.
Die Schaltungsplatine 5 des Hochfrequenzmoduls 20 der vorliegenden Ausführungsform wird auf der Seite der einen Oberfläche des Substrats 8 derart angeordnet, dass eine virtuelle Ebene, die über eine Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 hinausgeht, und die eine Oberfläche des Substrats 8, bei der der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 freiliegt, einander schneiden und einander vorzugsweise rechtwinklig schneiden.
Das Substrat 8 weist einen Substratwellenleiter 7 auf, der derart gebildet ist, dass er in seiner Dickenrichtung hindurch geht. Der Substratwellenleiter 7 weist einen ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a, der als der erste Eingabe-Ausgabe-Abschnitt auf einer Seite der einen Oberfläche des Substrats 7 wirkt (wo die Schaltungsplatine 5 angeordnet ist), und außerdem einen zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b, der als ein zweiter Eingabe-Ausgabe-Abschnitt auf einer Seite der anderen Oberfläche davon wirkt, auf. Hierin kann als beispielhaft für das Substrat 8 eine Antennenplatine aufgenommen werden. Es wird angemerkt, dass der Substratwellenleiter 7 entweder aus einem Raum bestehen kann oder ein dielektrisches Material darin geladen sein kann.
Falls das Substrat 8 eine Antennenplatine ist, wird ein Hochfrequenzsignal, das von der MMLC 9 ausgegeben und über die dielektrische Wellenleiterleitung 4 übertragen worden ist, über den Wellenleiter 6, der im Folgenden beschrieben wird, zu dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a übertragen und davon über den Substratwellenleiter 7 übertragen und von dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b ausgestrahlt. Darüber hinaus wird ein bei dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b erfasstes Hochfrequenzsignal über den Substratwellenleiter 7 zu dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a übertragen, von dort über den Wellenleiter 6 übertragen und über die dielektrische Wellenleiterleitung 4 übertragen.
In dieser Ausführungsform ist das Substrat 8 eine Antennenplatine. In dem Hochfrequenzmodul 20 dieser Ausführungsform kann wegen der Positionsbeziehung derart, dass die virtuelle Ebene der Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 und die eine Oberfläche des Substrats 8 einander schneiden, die Verbindung zwischen der Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 und dem Wellenleiter 6 sowie die Verbindung zwischen dem Wellenleiter 6 und dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a unter einer sichtbaren Bedingung mit hoher Positionsgenauigkeit mit folglicher Verringerung der Positionsabweichung zwischen der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 und dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a hergestellt werden.
Obgleich es möglich ist, zwischen die Schaltungsplatine 5 und das Substrat 8 ein Harzsubstrat oder dergleichen mit einer Peripherieschaltungsanordnung zu legen, die für die Signalübertragung mit der Schaltungsplatine 5 vorgesehen ist, ist die Schaltungsplatine 5 in der vorliegenden Ausführungsform darüber hinaus fest auf der einen Oberfläche des Substrats 8 montiert.
Der Wellenleiter 6 weist einen Hohlraum darin und an den Enden davon Öffnungen auf. Eine der Öffnungen ist mit der Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 verbunden und die andere davon ist mit dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 verbunden. Da sich die virtuelle Ebene der Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 so befindet, dass sie von der einen Oberfläche des Substrats 8 geschnitten wird, folgt darüber hinaus, dass der Wellenleiter 6 derart konfiguriert ist, dass er Biegungen aufweist, um eine Verbindung zwischen der Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 und dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 zu erzeugen. Mit der Bereitstellung eines solchen Wellenleiters 6 mit Biegungen zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Eingabe-Ausgabe-Abschnitten, die sich voneinander hinsichtlich einer Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung unterscheiden, kann ein zu übertragendes Band von Hochfrequenzsignalen umfassend ausgenutzt werden. Darüber hinaus kann ein Hochfrequenzsignal innerhalb des Wellenleiters 6 unter einer Bedingung der Modenumwandlungsfreiheit übertragen werden.
Darüber hinaus kann ein Gebiet, das zwischen der Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 und dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 liegt, richtig mit dem Wellenleiter 6 bedeckt werden, weshalb ein Leckverlust eines Hochfrequenzsignals in dem zwischen der Stirnfläche 4a und dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a liegenden Gebiet unterdrückt werden kann.
Darüber hinaus kann der Wellenleiter 6 Nuten umfassen, die sich in Abständen im Wesentlichen von einer viertel Wellenlänge eines Hochfrequenzsignals an einem Umfang einer der Öffnungen befinden und eine Breite aufweisen, die im Wesentlichen gleich dem Abstand ist. Da eine solche Nut als eine Drossel dient, ist es möglich, den Leckverlust eines Hochfrequenzsignals aus einem Zwischenraum bei dem Verbindungsteil in der Öffnung zu unterdrücken.
Vorzugsweise ist der Wellenleiter 6 aus einem Metallrohr gebildet, das aus einem Metall wie etwa Aluminium hergestellt ist. Wenn der Wellenleiter 6 aus einem Metallrohr gebildet ist, kann die Wärmeableitung verbessert werden, weshalb die Hochfrequenzverbindung zwischen der Schaltungsplatine 5 und dem Substrat 8 stabil mit niedrigerem Verlust erzielt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, den Wellenleiter 6 durch Auftragen eines galvanischen Metallüberzugs auf eine Innenumfangsfläche eines Harzrohrs zu konstruieren. Wenn der Wellenleiter 6 durch Auftragen eines galvanischen Metallüberzugs auf eine Innenumfangsfläche eines Harzrohrs konstruiert wird, wird die Dicke des galvanischen Metallüberzugs unter Beachtung des Skin-Effekts bestimmt.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, in einer oberen Ecke der Biegung des Wellenleiters 6 einen Hochfrequenzwellen-Verhinderungsabschnitt 13 anzuordnen. Die Hochfrequenz wird durch Biegen eines dreieckigen Prismenelements, das aus demselben Material wie der Wellenleiter 6 hergestellt ist, zur Ecke des Wellenleiters 6 oder durch Bilden einer Ecke einer Innenwand des Wellenleiters 6 zu einer geneigten Oberfläche erzeugt. Dies soll eine rechtwinklige Ecke beseitigen, da sich dann, wenn die rechtwinklige Ecke in dem Hohlraum des Wellenleiters 6 vorhanden ist, ein elektrisches Feld bei der Ecke konzentriert und eine Reflexion der Hochfrequenzsignale stattfindet. Dies ermöglicht, eine Konzentration des elektrischen Felds und eine Reflexion Von Hochfrequenzsignalen zu verhindern. Somit kann eine Hochfrequenzverbindung zwischen der Schaltungsplatine 5 und dem Substrat 8 stabil und mit niedrigerem Verlust erzielt werden.
3 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Hochfrequenzmoduls 21 nach Maßgabe einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das Hochfrequenzmodul 21 ist analog dem oben beschriebenen Hochfrequenzmodul 20, sodass gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind und überlappende Beschreibungen weggelassen sind. In dem Hochfrequenzmodul 21 ist der Wellenleiter 6 mit stiftförmigen Stellelementen 12 versehen, die innerhalb des Hohlraums des Wellenleiters 6 sowohl in Richtung der X-Achse als auch in Richtung der Y-Achse als auch in Richtung der Z-Achse verlagerbar sind. Dadurch, dass eine Verlagerung der Stellelemente 12 entlang einer Längsrichtung davon veranlasst wird, kann die Frequenz eines über den Wellenleiter 6 zu übertragenden Hochfrequenzsignals eingestellt werden. Es wird angemerkt, dass das Stellelement 12 entlang der Richtung der X-Achse und/oder der Richtung der Y-Achse und/oder der Richtung der Z-Achse angeordnet werden kann.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des Hochfrequenzmoduls 20, 21 beschrieben. Zunächst wird die Schaltungsplatine 5 auf die eine Oberfläche des Substrats 8 gesetzt und darauf derart montiert, dass eine virtuelle Ebene, die über die Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 für Hochfrequenzsignale hinausgeht, und die eine Oberfläche des Substrats 8, bei der der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a freiliegt, einander schneiden und einander vorzugsweise rechtwinklig schneiden. Auf diese Weise können die Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 und der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8, der während der Übertragung des Hochfrequenzsignals als ein Eingabe-Ausgabe-Abschnitt dient, gleichzeitig visuell geprüft werden.
Daraufhin wird der Wellenleiter 6 montiert, wobei sein eines Ende in Bezug auf die Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 positioniert und damit verbunden wird und wobei das andere Ende in Bezug auf den ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 positioniert und damit verbunden wird. Da die Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 und der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 gleichzeitig visuell gleichzeitig geprüft werden können, ist es gleichzeitig möglich, das Positionieren des Wellenleiters 6 zu erleichtern und dadurch die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern. Dementsprechend können in dem durch dieses Herstellungsverfahren hergestellten Hochfrequenzmodul 20, 21 lokale Änderungen der Hochfrequenzsignale bei dem zwischen dem Wellenleiter 6 und der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 gebildeten Verbindungsteil sowie bei dem zwischen dem Wellenleiter 6 und dem Substratwellenleiter 7 gebildeten Verbindungsteil unterdrückt werden, weshalb die Hochfrequenzverbindung zwischen der Schaltungsplatine 5 und dem Substrat 8 stabil mit niedrigerem Verlust erzielt werden kann.
Darüber hinaus wird der Wellenleiter 6 auf dem Substrat 8 montiert, nachdem die Schaltungsplatine 5 auf dem Substrat 8 montiert worden ist, mit folglich höherer Entwurfsflexibilität in Bezug auf die Struktur des Wellenleiters 6. Genauer ist es möglich, leicht eine Struktur zu implementieren, in der ein Teil des Wellenleiters 6 über der Schaltungsplatine 5 angeordnet ist, um die Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 von oben zu bedecken. Dementsprechend kann das durch dieses Herstellungsverfahren hergestellte Hochfrequenzmodul 20, 21 erfolgreich den Hochfrequenz-Signalverlust bei der Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 unterdrücken.
Im Folgenden ist ein anderes Verfahren zum Herstellen des Hochfrequenzmoduls 20, 21 beschrieben. Zunächst wird die andere der Öffnungen des Wellenleiters 6 in Bezug auf die Öffnungsebene des ersten Eingabe-Ausgabe-Ports 7a des Substrats 8 positioniert und damit verbunden. Da gleichzeitig der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a visuell leicht geprüft werden kann, ist es möglich, die Positionierung zu erleichtern und dadurch die Öffnungen mit dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a zu verbinden, ohne eine wesentliche Positionsabweichung zu veranlassen.
Daraufhin wird die Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 in Bezug auf eine Öffnungsebene des Wellenleiters 6 positioniert und damit verbunden und wird die Schaltungsplatine 5 auf die eine Oberfläche des Substrats 8 gesetzt und darauf montiert. Da gleichzeitig die Stirnfläche 4a der dielektrischen Wellenleiterleitung 4 visuell leicht geprüft werden kann, ist es möglich, die Positionierung der Öffnung mit dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a zu erleichtern und sie dadurch zu verbinden, während die Positionsabweichung minimiert wird.
Dementsprechend können in dem durch dieses Herstellungsverfahren hergestellten Hochfrequenzmodul 20, 21 lokale Änderungen des Übertragungswegs, über den ein Hochfrequenzsignal übertragen wird, indem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt unterdrückt werden, weshalb die Hochfrequenzverbindung zwischen der Schaltungsplatine 5 und dem Substrat 8 stabil mit niedrigerem Verlust erzielt werden kann.
Da die Schaltungsplatine 5 montiert wird, nachdem der Wellenleiter 6 auf der Seite einer Oberfläche des Substrats 8 montiert worden ist, folgt darüber hinaus, dass es zwischen dem Wellenleiter 6 und der Schaltungsplatine 5 sofort nach dem Montieren der Schaltungsplatine 5 einen Zwischenraum gibt. In diesem Zustand wird es möglich, sich anpassende Gegenstände in Ordnung zu bringen, wobei z. B. in diesem Zustand ein Nacharbeiten nach der Leitungscharakterisierung ausgeführt werden kann oder der Zwischenraum zwischen dem Wellenleiter 6 und der Schaltungsplatine 5 mit einem Leiter bedeckt werden kann, um eine fertige Baueinheit zu erhalten.
4 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines Hochfrequenzmoduls 100 nach Maßgabe einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 5 ist eine Vorderansicht, die die Struktur des Hochfrequenzmoduls 100 zeigt. In dieser Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie jene in der vorangegangenen Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und ist ihre Beschreibung weggelassen. Das Hochfrequenzmodul 100 enthält eine Schaltungsplatine 120, ein Substrat 8 (Antennenplatine) mit dem auf einer Oberfläche davon gebildeten ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a und eine Abdichtstruktur 108, die als ein Wellenleiter dient.
Die Schaltungsplatine 120 ist eine Platine, in der eine planare Leitung 10 und eine gestapelte Wellenleiterleitung 102, die eine dielektrische Wellenleiterleitung ist, die innerhalb der dielektrischen Schicht 1 gebildet ist, elektrisch miteinander verbunden sind, wodurch eine Hochfrequenzschaltung gebildet ist. Die planare Leitung 10 ist eine der Leitungen für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen in einem Mikrowellenband oder in einem Millimeterwellenband und ist genauer zum Übertragen von Hochfrequenzsignalen über einen Verdrahtungsleiter ausgelegt. Obgleich eine Mikrostreifenleitung und eine koplanare Leitung als beispielhaft für die planare Leitung 10 angenommen werden können, ist eine Mikrostreifenleitung zur Verwendung bevorzugt.
Die gestapelte Wellenleiterleitung 102 weist grundsätzlich eine ähnliche Struktur wie die in 2A und 2B gezeigte dielektrische Wellenleiterleitung 4 auf und ihre Außenstirnfläche ist in einem freiliegenden Zustand als ein Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für die Eingabe und Ausgabe der Hochfrequenzsignale gefertigt worden.
In der Schaltungsplatine 120 der vorliegenden Ausführungsform enthält die dielektrische Schicht 1 einen ersten Hohlraum 101a und einen zweiten Hohlraum 101b, der innerhalb des ersten Hohlraums 101a gebildet ist und kleiner als der erste Hohlraum 101a ist. Auf der Unterseite des ersten Hohlraums 101a gegenüber einem Gebiet, das um den zweiten Hohlraum 101b liegt, ist ein Umsetzabschnitt 102a angeordnet. Auf der Unterseite des zweiten Hohlraums 101 ist die MMIC 9 usw., die eine Halbleitervorrichtung ist, montiert.
Ein von der MMIC 9 ausgegebenes Hochfrequenzsignal wird über den Kontaktierungsdraht 11 zu der planaren Leitung 10 und weiter über den Umsetzabschnitt 102a übertragen und wird über die gestapelte Wellenleiterleitung 102 übertragen.
Währenddessen ist das Substrat 8 der vorliegenden Ausführungsform eine Antennenplatine, die eine Mehrzahl von Substratwellenleitern 7 aufweist. Darüber hinaus ist auf dem Substrat 8 eine Steuerplatine 109 angeordnet, die die Sendung und den Empfang von Hochfrequenzsignalen in dem Substrat 8 steuert. Die Steuerplatine 109 und die Schaltungsplatine 120 sind über eine Steuersignal-Anschlussfläche 111 elektrisch miteinander verbunden.
Die Abdichtstruktur 108 ist vorgesehen, um eine Halbleitervorrichtung wie etwa die MMIC 9 vor Beschädigung durch Temperatur, Feuchtigkeit und mechanischen Verlust zu schützen, und ist somit derart gebildet, dass sie die gesamte Schaltungsplatine 120 bedeckt. Eine Oberfläche der Schaltungsplatine 120 und eine Innenfläche der Abdichtstruktur 108 stehen in engem Kontakt miteinander, wobei zwischen einer Seitenfläche der Schaltungsplatine 120 und einer seitlichen Innenfläche der Abdichtstruktur 108 ein Raum erzeugt ist. Der Raum bildet einen Wellenleiter 6. Der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substratwellenleiters 7 ist über den Wellenleiter 6 mit einer Stirnfläche der gestapelten Wellenleiterleitung 102 verbunden.
Somit wird ein Hochfrequenzsignal, das von der MMIC 9 ausgegeben und über die gestapelte Wellenleiterleitung 102 übertragen worden ist, über den Wellenleiter 6 der Abdichtstruktur 108 zu dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a übertragen und von dort über den Substratwellenleiter 7 übertragen und von dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b ausgestrahlt. Darüber hinaus wird ein bei dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b erfasstes Hochfrequenzsignal über den Substratwellenleiter 7 zu dem ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a übertragen und von dort über den Wellenleiter 6 übertragen und über die gestapelte Wellenleiterleitung 102 übertragen.
Genau wie im Fall der vorhergehenden Ausführungsform ist es bevorzugt, in der oberen Ecke des Wellenleiters 6 einen Hochfrequenzwellen-Verhinderungsabschnitt 112 anzuordnen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abdichtstruktur 108 aus einem Metallmaterial wie etwa Aluminium hergestellt. Wenn sie in dieser Weise aus einem Metallmaterial hergestellt ist, wirkt die die Abdichtstruktur 108, die die Schaltungsplatine 120 bedeckt, so, dass sie von der Halbleitervorrichtung wie etwa von der MMIC 9 entwickelte Wärme nach außen ableitet, wodurch eine charakteristische Verschlechterung der Halbleitervorrichtung unterdrückt werden kann.
Wie bisher beschrieben wurde, ist das Hochfrequenzmodul 100 der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass der Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für die Eingabe und Ausgabe der Hochfrequenzsignale in der Schaltungsplatine 120 an die Außenstirnfläche der gestapelten Wellenleiterleitung 102 angepasst ist und dass die Stirnfläche der gestapelten Wellenleiterleitung 102 und der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 durch den Wellenleiter 6 der Abdichtstruktur 108 miteinander verbunden sind. In dieser Konstruktion kann die Seitenfläche der Schaltungsplatine effektiv genutzt werden und kann eine unerwünschte Zunahme der Größe der Schaltungsplatine 120 im Vergleich zu einem Fall, in dem eine Schaltungsplatine und ein Substrat derart angeordnet sind, dass ein Eingabe-Ausgabe-Abschnitt der Schaltungsplatine und ein Eingabe-Ausgabe-Abschnitt des Substrats einander gegenüberliegen, verhindert werden, weshalb eine Miniaturisierung erzielt werden kann.
Darüber hinaus ermöglicht die verkleinerte Schaltungsplatine 120, die Größe der Abdichtstruktur 108, die die Schaltungsplatine 120 bedeckt, zu verringern. Dementsprechend kann der Innenraum der Abdichtstruktur 108, in dem eine Halbleitervorrichtung wie etwa die MMIC 9 untergebracht ist, noch kleiner gemacht werden. Dies ermöglicht, die Induktion einer unnötigen Resonanzerscheinung in dem Innenraum zu verhindern und dadurch eine charakteristische Verschlechterung einer Halbleitervorrichtung wie etwa der MMIC 9 zu verhindern.
Darüber hinaus sind der Eingabe-Ausgabe-Abschnitt der gestapelten Wellenleiterleitung 102 und der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 durch den Wellenleiter 6 miteinander verbunden, weshalb ein Band zu übertragender Hochfrequenzsignale umfassend ausgenutzt werden kann. Darüber hinaus ist der Wellenleiter 6 bei dem zwischen dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt der gestapelten Wellenleiterleitung 102 und dem ersten Eingabe-Ausgabe-Abschnitt 7a des Substrats gebildeten Verbindungsteil angeordnet, weshalb ein Hochfrequenzsignal innerhalb des Wellenleiters 6 unter einer Bedingung der Modenumwandlungsfreiheit übertragen werden kann.
Darüber hinaus ist die Schaltungsplatine 120 in dem Hochfrequenzmodul 100 der vorliegenden Ausführungsform über eine elektrisch leitende Kontaktierungsschicht 106 fest auf der einen Oberfläche des Substrats 8 montiert, sodass die Stirnfläche der gestapelten Wellenleiterleitung 102, die als der Eingabe-Ausgabe-Abschnitt wirkt, und die eine Oberfläche des Substrats 8, wo der erste Eingabe-Ausgabe-Port 7a freiliegt, einander schneiden und einander vorzugsweise rechtwinklig schneiden. Gleichzeitig ist zwischen der Schaltungsplatine 120 und dem Substrat 8 eine Metallträgerschicht 105 gebildet, die eine Abschirmung zwischen der Platine und dem Substrat aufrechterhält. Die Abdichtstruktur 108 ist über eine elektrisch leitende Kontaktierungsschicht 106 fest auf der dielektrischen Schicht 1 montiert, die die oberste Schicht der Schaltungsplatine 120 ist, um die Schaltungsplatine 120 und den ersten Eingabe-Ausgabe-Port 7a des Substrats 8 zu bedecken. In dieser Konstruktion kann ein Raum erzeugt werden, der von der Abdichtstruktur 108, von der Seitenfläche der Schaltungsplatine 120 und von dem Substrat 8 umgeben ist, wobei dieser Raum als der Hohlraumwellenleiter 6 dient. Auf diese Weise kann die Struktur des Hochfrequenzmoduls 100 vereinfacht werden.
Da ferner der in der Schaltungsplatine 120 und in der Abdichtstruktur 108 von dem ersten und von dem zweiten Hohlraum umgebene Raum und der dem Wellenleiter 6 entsprechende Raum voneinander beabstandet sind, ist es ferner möglich, das Eindringen einer Hochfrequenzwelle, die in dem Raum des Wellenleiters 6 übertragen wird, in den Raum auf der Seite des Hohlraums zu verhindern, sowie das Eindringen einer von dem Kontaktierungsdraht 11 oder von der MMIC 9 ausgesendeten Strahlungswelle in dem Raum auf der Seite des Hohlraums in den Raum des Wellenleiters 6 zu verhindern.
Nachfolgend werden ein Sender, ein Empfänger, ein Sender-Empfänger und eine Radarvorrichtung beschrieben, die das Hochfrequenzmodul 100 umfassen. 6 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Senders 30 nach Maßgabe einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Sender 30 dieser Ausführungsform umfasst das Hochfrequenzmodul 100. Der Sender 30 enthält einen Oszillator 31, der Hochfrequenzsignale erzeugt und auf einer Oberfläche der Schaltungsplatine 120 montiert ist. Der Oszillator 31 ist über die planare Leitung 10 mit der gestapelten Wellenleiterleitung 102 verbunden. Der Sender 30 ist zum Ausstrahlen eines von dem Oszillator 31 erzeugten Hochfrequenzsignals von einer Antenne (dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b) auf der Seite der anderen Oberfläche des Substrats 8 (Antennenplatine) konfiguriert.
Darüber hinaus ist 7 ein Diagramm, das die Struktur eines Empfängers 40 nach Maßgabe einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Empfänger 40 dieser Ausführungsform umfasst das Hochfrequenzmodul 100. Der Empfänger 40 umfasst einen auf einer Oberfläche der Schaltungsplatine 120 montierten Wellendetektor 41. Der Wellendetektor 41 ist über die planare Leitung 10 mit der gestapelten Wellenleiterleitung 102 verbunden. Der Empfänger 40 detektiert mittels des Wellendetektors 41 ein bei der Antenne (dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b) des Substrats 8 (Antennenplatine) erfasstes Hochfrequenzsignal.
Ferner ist 8 ein Diagramm, das die Struktur eines Sender-Empfängers 50 und einer Radarvorrichtung 60 nach Maßgabe einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Radarvorrichtung 60 dieser Ausführungsform enthält den Sender-Empfänger 50, der das Hochfrequenzmodul 100 umfasst, und einen Detektor 61, der auf der Grundlage eines Zwischenfrequenzsignals von einem in dem Sender-Empfänger 50 angeordneten Mischer 53 wenigstens eine Entfernung zu einem zu detektierenden Objekt oder eine Relativgeschwindigkeit detektiert.
Der Sender-Empfänger 50 umfasst das Hochfrequenzmodul 100. Der Sender-Empfänger 50 enthält einen Oszillator 31, eine Abzweigung 51 und einen Mischer 53. Der Oszillator 31 ist auf einer Oberfläche der Schaltungsplatine 120 montiert und ist mit der planaren Leitung 10 verbunden. Darüber hinaus ist in der planaren Leitung 10 die Abzweigung 51 angeordnet, um ein von dem Oszillator 31 erzeugtes Hochfrequenzsignal abzuzweigen. Eines der durch die Abzweigung 51 abgezweigten Hochfrequenzsignale wird von einer Antenne (dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b) über einen Teiler 52 ausgestrahlt. Außerdem wirkt der zweite Eingabe-Ausgabe-Port 7b zum Erfassen eines Hochfrequenzsignals. Der Mischer 53 mischt das andere der durch die Abzweigung 51 abgezweigten Hochfrequenzsignale und ein Hochfrequenzsignal, das bei dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b erfasst und über den Teiler 52 dorthin übertragen worden ist, und gibt ein Zwischenfrequenzsignal aus.
Entsprechend dem Sender 30, dem Empfänger 40, dem Sender-Empfänger 50 und der Radarvorrichtung 60, die bisher beschrieben worden sind, ist es unter Bereitstellung des Hochfrequenzmoduls 100, der Anordnung des Oszillators 31, des Wellendetektors 41 usw. auf einer Oberfläche der Schaltungsplatine 120 und der Anordnung des Substrats 8 zur Sendung und zum Empfang usw. auf der anderen Oberfläche der Schaltungsplatine 120 möglich, auf effiziente Weise ein in der Hochfrequenzschaltung, die einen Abschnitt auf der Seite der einen Oberfläche bildet, verarbeitetes Hochfrequenzsignal zu dem auf der Seite der anderen Oberfläche angeordneten Substrat 8 zu übertragen und es daraufhin von dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b auf der anderen Oberfläche des Substrats 8 abzustrahlen, sowie ein bei dem zweiten Eingabe-Ausgabe-Port 7b des Substrats 8, der auf der Seite der anderen Oberfläche angeordnet ist, erfasstes Hochfrequenzsignal zu der Hochfrequenzschaltung zu übertragen, die einen Abschnitt auf der Seite der einen Oberfläche der Schaltungsplatine 120 bildet. Dementsprechend können sowohl eine Miniaturisierung als auch eine ausgezeichnete Sende-Empfangs-Leistungsfähigkeit erzielt werden.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Erfindungsgedanken oder von den wesentlichen Eigenschaften davon abzuweichen. Somit werden die vorliegenden Ausführungsformen in allen Hinsichten als veranschaulichend und nicht einschränkend angesehen, wobei der Umfang der Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung angegeben ist und alle Änderungen, die in der Bedeutung und im Bereich der Äquivalenz der Ansprüche liegen, somit darin enthalten sein sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-84208 A [0005, 0008]
JP 2002-185203 A [0006]
JP 2004-254068 A [0007, 0008]

Claims

Hochfrequenzmodul, das umfasst: ein Substrat, das einen Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für Hochfrequenzsignale umfasst, der auf einer Oberfläche davon gebildet ist; eine Schaltungsplatine, die eine dielektrische Wellenleiterleitung umfasst, deren Stirnfläche freiliegt, wobei die Schaltungsplatine auf der einen Oberfläche des Substrats derart angeordnet ist, dass sich eine virtuelle Ebene, die über die Stirnfläche hinausgeht, mit der einen Oberfläche des Substrats schneidet; und einen Wellenleiter, der an beiden Enden Öffnungen umfasst, wobei eine der Öffnungen mit der Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden ist und die andere Öffnung mit dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt des Substrats verbunden ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, bei dem die eine Oberfläche des Substrats und die virtuelle Ebene einander im Wesentlichen rechtwinklig schneiden.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Wellenleiter Nuten umfasst, die sich in Abständen im Wesentlichen von einer viertel Wellenlänge eines Hochfrequenzsignals an einem Umfang einer der Öffnungen befinden und eine Breite aufweisen, die im Wesentlichen gleich der Länge des Abstands ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Schaltungsplatine ferner einen Montageabschnitt, auf dem eine Halbleitervorrichtung montiert ist, eine planare Leitung, mit der die Halbleitervorrichtung elektrisch verbunden ist, und einen Umsetzabschnitt, der zum Umsetzen eines Hochfrequenzsignals von der planaren Leitung zu der dielektrischen Wellenleiterleitung konfiguriert ist, umfasst.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 4, bei dem der Montageabschnitt und der Umsetzabschnitt in einem in der Schaltungsplatine gebildeten Hohlraum vorgesehen sind.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner umfasst: eine Abdichtstruktur, die eine Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung der Schaltungsplatine mit einem zwischen der Abdichtstruktur und der Stirnfläche gebildeten Raum abdeckt, wobei ein Teil der Abdichtstruktur, die die Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung abdeckt, als der Wellenleiter ausgebildet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, bei dem die Abdichtstruktur zum Bedecken des Eingabe-Ausgabe-Abschnitts des Substrats konfiguriert ist und ein Raum, der von einer Innenfläche der Abdichtstruktur, von einer seitlichen Oberfläche der Schaltungsplatine und von der einen Oberfläche des Substrats umgeben ist, als ein Innenraum des Wellenleiters ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Hochfrequenzmoduls, wobei das Verfahren umfasst: Vorbereiten eines Substrats, das einen auf einer Oberfläche davon gebildeten Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für Hochfrequenzsignale umfasst, eines Wellenleiters, der an beiden Enden Öffnungen umfasst und eine Beziehung derart aufweist, dass eine virtuelle Öffnungsebene, die über eine der Öffnungen hinausgeht, von einer virtuellen Öffnungsebene, die über die andere der Öffnungen hinausgeht, geschnitten wird, und einer Schaltungsplatine, die eine dielektrische Wellenleiterleitung umfasst, die an einer Stirnfläche davon freiliegt; Anordnen der Schaltungsplatine auf einer Seite der einen Oberfläche des Substrats; und Montieren des Wellenleiters auf dem Substrat derart, dass die eine der Öffnungen des Wellenleiters mit der Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden wird und die andere der Öffnungen des Wellenleiters mit dem Eingabeausgabe-Abschnitt des Substrats verbunden wird.
Verfahren zum Herstellen eines Hochfrequenzmoduls, wobei das Versfahren umfasst: Vorbereiten eines Substrats, das einen auf einer Oberfläche davon gebildeten Eingabe-Ausgabe-Abschnitt für Hochfrequenzsignale umfasst, eines Wellenleiters, der an den Enden davon Öffnungen umfasst und eine Beziehung derart aufweist, dass eine virtuelle Öffnungsebene, die über eine der Öffnungen hinausgeht, von einer virtuellen Öffnungsebene, die über die andere der Öffnungen hinausgeht, geschnitten wird, und einer Schaltungsplatine, die eine dielektrische Wellenleiterleitung umfasst, die an einer Stirnfläche davon freiliegt; Montieren des Wellenleiters auf dem Substrat derart, dass die andere der Öffnungen mit dem Eingabe-Ausgabe-Abschnitt verbunden ist; und Montieren der Schaltungsplatine auf dem Substrat derart, dass die Stirnfläche der dielektrischen Wellenleiterleitung mit der einen der Öffnungen des Wellenleiters verbunden wird.
Sender, der umfasst: das Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 7; einen Oszillator, der zum Erzeugen des Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, wobei der Oszillator auf der Schaltungsplatine montiert und mit der planaren Leitung verbunden ist; und eine Antenne, die zum Ausstrahlen des von dem Oszillator erzeugten Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, wobei die Antenne auf einer Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet ist und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden ist.
Empfänger, der umfasst: das Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 7; eine Antenne, die zum Erfassen des Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, wobei die Antenne auf einer Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet ist und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden ist; und einen Wellendetektor, der zum Detektieren des von der Antenne erfassten Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, wobei der Wellendetektor auf der Schaltungsplatine montiert und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden ist.
Sender-Empfänger, der umfasst: das Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 7; einen Oszillator, der zum Erzeugen des Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, wobei der Oszillator auf der Schaltungsplatine montiert und mit der planaren Leitung verbunden ist; eine Abzweigung, die zum Abzweigen des von dem Oszillator erzeugten Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, wobei die Abzweigung in der planaren Leitung angeordnet ist; eine Sendeantenne, die zum Ausstrahlen eines der von der Abzweigung abgezweigten Hochfrequenzsignale konfiguriert ist, wobei die Sendeantenne auf einer Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden ist; eine Empfangsantenne, die zum Erfassen eines Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, wobei die Empfangsantenne auf der Seite der anderen Oberfläche des Substrats angeordnet und mit der dielektrischen Wellenleiterleitung verbunden ist; und einen Mischer, der zum Mischen des anderen der von der Abzweigung abgezweigten Hochfrequenzsignale und eines von der Empfangsantenne erfassten Hochfrequenzsignals und zum Ausgeben eines Zwischenfrequenzsignals konfiguriert ist.
Radarvorrichtung, die umfasst: den Sender-Empfänger nach Anspruch 12; und einen Detektor, der zum Detektieren einer Entfernung zu einem zu detektierenden Objekt oder einer Relativgeschwindigkeit zu dem Objekt auf einer Grundlage des Zwischenfrequenzsignals von dem Mischer konfiguriert ist.