DE60208323T2 - Gestapeltes HF-Modul - Google Patents

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Kazuhiro Chiyoda-ku Yamaguchi
Jun Chiyoda-ku Mitani
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gestapeltes Hochfrequenzmodul, und insbesondere auf Verbesserungen in der Struktur eines gestapelten Hochfrequenzmoduls, das in Kommunikationsausrüstungen wie Radar oder dergleichen eingesetzt ist.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Die 13 und 14 sind jeweils eine Draufsicht und eine Seitenquerschnittsansicht eines herkömmlichen Hochfrequenzmoduls. In 13 sind bestimmte Abschnitte schraffiert, um die Identifizierung jedes Elements zu erleichtern. In 14 dagegen sind Schraffierungen nicht in den Querschnitten gezeigt, um die Ansicht zu erleichtern. Die 13 und 14 zeigen ein dielektrisches Substrat 20, Eingangs /Ausgangs-Anschlüsse 2 für Hochfrequenzsignale (nachfolgend als "HF-Anschlüsse" bezeichnet), Eingangs/Ausgangsanschlüsse 4 für Leistungszuführungs-/Steuersignals (nachfolgend als "DC/CONT-Anschlüsse" bezeichnet), Durchgangslöcher 7 innerhalb des dielektrischen Substrats 20, Streifenverdrahtungspfade 8 für Hochfrequenzsignale (nachfolgend als "Streifenverdrahtungspfade" bezeichnet), aktive Mikrowellenschaltungen 9 (nachfolgend als "MMIC" (Monolithische integrierte Mikrowellenschaltung) bezeichnet), Verdrahtungspfade 10 für Steuersignale und einen Metallabdichtungsdeckel 12. Das Mehrschichtsubstrat 20 hat eine Struktur, die auf der Innenseite abgeschabt ist, so dass die MMIC 9 darin aufgenommen werden können, und bildet eine Hohlraumstruktur zusammen mit dem Metallabdichtungsdeckel 12. Die 13 und 14 zeigen weiterhin Erdpotentialflächen 11 des Moduls, Verbindungsdrähte 13 (nachfolgend als "Drähte" bezeichnet), Drahtverbindungsflächen 16 für Hochfrequenzsignale und Leistungszuführungs-/Steuersignale, und eine Befestigungsfläche 17 für den Metallabdichtungsdeckel 12.
  • Als Nächstes wird die Arbeitsweise eines derartigen herkömmlichen Hochfrequenzmoduls erläutert. Ein von dem Streifenverdrahtungspfad 8a eingegebenes Hochfrequenzsignal ist über einen Verbindungsdraht 13a mit einem HF-Anschluss 2a verbunden und wird zu einem MMIC 9a übertragen. Das Hochfrequenzsignal wird dann durch die MMIC 9a einer Signalmodulation unterzogen, wie beispielsweise Verstärkung, Dämpfung und Phasenverschiebung des Signals, und zu einer MMIC 9b über einen HF-Anschluss 2b, einen Draht 13b und einen HF-Anschluss 2c übertragen. Das Hochfrequenzsignal wird dann einer Signalmodulation in der MMIC 9b ähnlich der in der MMIC 9a unterzogen. Das Hochfrequenzsignal wird weiterhin über einen HF-Anschluss 2d, einen Draht 13c, einen Streifenverdrahtungspfad 8b, einen Draht 13d und einen HF-Anschluss 2e zu einer MMIC 9c geliefert und in der MMIC 9c moduliert. Nach diesem Vorgang wird das Hochfrequenzsignal über einen HF-Anschluss 2f, einen Draht 13e und einen HF-Anschluss 2g zu einer MMIC 9d übertragen und in der MMIC 9d moduliert. Schließlich wird das Hochfrequenzsignal über einen HF-Anschluss 2h, einen Draht 13f und einen Streifenverdrahtungspfad 8c nach außerhalb des Moduls ausgegeben.
  • Leistungszuführungs-/Steuersignale, die von mehreren DC/CONT-Anschlüssen 4a eingegeben wurden, werden andererseits über jeweilige Verdrahtungspfade 10a, 10b, 10c und 10d für Steuersignale, die durch das dielektrische Substrat 20 hindurchgehen, und Drähte 13g, 13h, 13i und 13j zu DC/CONT-Anschlüssen 4b, 4c, 4d und 4e übertragen, um die MMIC 9a, 9b, 9c und 9d zu betreiben. Die Erdpotentialflächen 11 sind über mehrere Durchgangslöcher 7 geerdet, um das Erdpotential für die MMIC 9a–9d einzustellen.
  • Hier sind die MMIC 9a und 9b sowie die MMIC 9c und 9d jeweils innerhalb von zwei Hohlräumen aufgenommen, die durch das dielektrische Substrat 20 gebildet sind, und elektromagnetisch durch den Metallabdichtungsdeckel 12 abgeschirmt. Um fehlerhafte Operationen aufgrund von Signalstörungen zu verhindern, sind die MMIC 9a und 9b sowie die MMIC 9c und 9d räumlich und entsprechend den Hochfrequenzen getrennt.
  • Jedoch besteht bei einem derartigen herkömmlichen Hochfrequenzmodul das Problem, dass die Zunahme der Modulgröße nicht verhindert werden kann aufgrund der Anzahl und der Größe der MMIC 9, die für die Funktion des Moduls erforderlich sind. In den letzten Jahren bestand eine Tendenz für eine Zunahme der Modulgröße aufgrund der größeren Nachfrage nach mehr Funktionen in einem Modul. Andererseits besteht der entgegengerichtete Wunsch, dass die Größe des Hochfrequenzmoduls verringert wird, um der zunehmenden Nachfrage nach der Herabsetzung der Modulgröße zu entsprechen, um die Verwendung von Signalen mit höheren Frequenzen zu ermöglichen, sowie der zunehmenden Nachfrage nach Verringerung der Größe von Funkvorrichtungen.
  • Ein herkömmliches gestapeltes Modul, das vorgeschlagen wurde, um die vorbeschriebenen Probleme, die mit der zunehmenden Anzahl von Funktionen verbunden sind, zu verringern und die Größe herabzusetzen, wird nun erläutert. 15 ist eine Querschnittsansicht, dieses verbesserten gestapelten Moduls, und 16 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines gestapelten Kontaktwarzenabschnitts. Sowohl in 15 als auch in 16 sind die den Querschnitt anzeigenden Schraffuren aus Gründen der Klarheit weggelassen. Die 15 und 16 zeigen gestapelte Kontaktwarzen 23, Streifenverdrahtungspfade 8, aktive Halbleiterchips 9, dielektrische Substrate 20, einen freigelegten Abschnitt 21 des Streifenverdrahtungspfades, und eine Verpackung 22. Bei diesem herkömmlichen Beispiel ist ein gestapeltes Modul mit einer Dreistufenstruktur, in der drei dielektrische Substrate 20a, 20b und 20c gestapelt sind, gezeigt. Die dielektrischen Substrate 20a, 20b und 20c sind zusammen durch die Verpackung 20 luftdicht versiegelt.
  • Als Nächstes wird die Arbeitsweise bei diesem herkömmlichen Beispiel beschrieben. Ein Streifenverdrahtungspfad 8a, der auf dem dielektrischen Substrat 20a vorgesehen ist, ist über gestapelte Kontaktwarzen 23 mit einem Streifenverdrahtungspfad 8b, der auf dem dielektrischen Substrat 20b eine Stufe über dem dielektrischen Substrat 20a vorgesehen ist, verbunden. Ein Streifenverdrahtungspfad-Freilegungsabschnitt 21 ist auf dem Streifenverdrahtungspfad 8b ausgebildet, in welchem das dielektrische Substrat 20b von dem Bereich entsprechend dem Bereich des Streifenverdrahtungspfad 8b, mit dem die Kontaktwarzen 23 zu verbinden sind, entfernt ist. Mit einer derartigen Struktur ist es möglich, die Signalleitungen für die dielektrischen Substrate 20a und 20b zu verbinden. Drei dielektrische Mehrschichtsubstrate sind in dem herkömmlichen gestapelten Modul gestapelt, so dass die gestapelten Module Vorteile dahingehend haben, dass der Befestigungsbereich für das Modul übermäßig verringert ist, und folglich, das die Modulgröße herabgesetzt werden kann.
  • Da jedoch ein derartiges gestapeltes Modul entwickelt wurde für Verpackungen zur Aufnahme aktiver Elemente mit relativ niedriger Arbeitsfrequenz, wie eines Speichers, sind die folgenden Probleme vorhanden, wenn ein derartiges gestapeltes Modul als ein Hochfrequenzmodul verwendet wird.
  • Zuerst sind, obgleich die Signalleitungen der dielektrischen Substrate durch gestapelte Kontaktwarzen verbunden sind, Verbindungen für Erdsignale, die das Gegenstück zu den Signalleitungen sind, nicht zwischen den Stufen vorhanden, und daher kann nicht sichergestellt werden, dass die Hochfrequenzsignale zuverlässig übertragen werden.
  • Zweitens war es schwierig, da der Zwischenraum zwischen der MMIC und dem dielektrischen Substrat einer Stufe darüber nur die Höhe der gestapelten Kontakt warzen bestimmt ist, einen ausreichenden Zwischenraum zum Befestigen von Hochfrequenzschaltungen sicherzustellen. Hierdurch wird die Operation der MMIC durch das dielektrische Substrat eine Stufe darüber beeinflusst, und daher besteht das Problem, das gewünschte Charakteristiken manchmal nicht erhalten werden können.
  • Auch sind, da die Abschirmung der sich durch jede Stufe fortpflanzenden Hochfrequenzsignale nicht ausreichend berücksichtigt ist, die Isolationen zwischen den Stufen nicht ausreichend. Hierdurch besteht das Problem, dass zu übertragende Signale einander manchmal stören, und eine glatte zuverlässige Operation kann nicht erhalten werden.
  • Darüber hinaus besteht, um den Streifenverdrahtungspfad in der oberen Stufe und die Kontaktwarzen zu verbinden, die Notwendigkeit, den Verdrahtungspfad durch genaue Entfernung eines Bereichs in dem dielektrischen Substrat freizulegen. Folglich besteht das Problem, dass ein Herstellungsprozess hoher Qualität erforderlich ist und die Kosten zunehmen.
  • EP-A-1 056 133 offenbart ein HF-Schaltungsmodul mit einer ersten HF-Halbleitervorrichtung, die innerhalb eines von einer Wand einer ersten dielektrischen Schaltungsplatte umgebenden Hohlraums befestigt ist, und einer zweiten HF-Halbleitervorrichtung, die an einer auf der Wand angeordneten zweiten dielektrischen Schaltungsplatte befestigt ist. Eine Metallbasis befindet sich auf der ersten Schaltungsplatte und eine Anzahl von eingebetteten Leitern wie Durchgangslöchern sind innerhalb der Wand eingebettet und so angeordnet, dass sie den Hohlraum umgeben, so dass jeder mit einem Ende elektrisch mit der Metallbasis verbunden ist und das andere Ende freigelegt und so ausgebildet ist, dass es den Hohlraum umgibt. Eine Metallabdeckung ist abdichtend an der ersten Schaltungsplatte befestigt, um die zweite Schaltungsplatte und die zweite HF-Halbleitervorrichtung abzudecken, und elektrisch mit der oberen Oberfläche der Wand verbunden. Daher sind die erste und die zweite HF-Halbleitervorrichtung elektrisch abgeschirmt und hermetisch versiegelt, wodurch ein HF-Schaltungsmodul geringer Größe und hohem Leistungsvermögen erhalten wird. Die elektrische Verbindung zwischen der ersten Schaltungsplatte und der zweiten Schaltungsplatte erfolgt durch eine Lötkontaktwarze.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die Probleme des Standes der Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes gestapeltes Hochfrequenzmodul mit hoher Funktionalität, verringerter Größe und größerer Bandbreite vorzusehen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gestapeltes Hochfrequenzmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele dieses Moduls sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Um zumindest die vorgenannte Aufgabe zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein gestapeltes Hochfrequenzmodul vorgesehen, das durch Stapeln dielektrischer Mehrschichtsubstrate, auf denen Hochfrequenzschaltungen vorgesehen sind, gebildet ist, bei dem zumindest zwei der dielektrischen Mehrschichtsubstrate aufweisen: ein Substrat mit an seinem Umfang vorgesehenen dielektrischen Wänden; einen geschlosse nen Raum, in welchem die Hochfrequenzschaltungen aufgenommen sind, der gebildet ist durch Umgeben des Raums mit den dielektrischen Wänden und dem dielektrischen Mehrschichtsubstrat, das als eine obere Stufe vorgesehen ist; einen Eingangs/Ausgangs-Anschluss für Hochfrequenzsignale, der auf zumindest einer von den oberen Oberflächen der dielektrischen Wände und der unteren Oberfläche des Substrats an einer Position, an der die dielektrischen Wände vorgesehen sind, an einer Position gegenüberliegend einem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Hochfrequenzsignale des dielektrischen Mehrschichtsubstrats in der oberen Stufe oder der unteren Stufe vorgesehen ist; einen Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Leistungszuführungs-/Steuersignale, der auf zumindest einer von den oberen Oberflächen der dielektrischen Wände und der unteren Oberfläche des Substrats an einer Position, an der die dielektrischen Wände vorgesehen sind, an einer Position gegenüberliegend einem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Leistungszuführungs-/Steuersignale des dielektrischen Mehrschichtsubstrats in der oberen Stufe oder unteren Stufe vorgesehen ist; einen Übertragungspfad innerhalb des Substrats für Hochfrequenzsignale, der innerhalb des dielektrischen Mehrschichtsubstrats vorgesehen ist, zum Verbinden des Eingangs-/Ausgangs-Anschlusse für Hochfrequenzsignale und der Hochfrequenzschaltungen; und einen Übertragungspfad innerhalb des Substrats für Leistungszuführungs-/Steuersignale, der innerhalb des dielektrischen Mehrschichtsubstrats vorgesehen ist, zum Verbinden des Eingangs-/Ausgangs-Anschlusses für Leistungszuführungs-/Steuersignale und der Hochfrequenzschaltungen, und Goldkontaktwarzen, die vorgesehen sind zum Verbinden der Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse für Hochfrequenzsignale, die an den gegenüberliegenden Positionen vorgesehen sind, und zum Verbinden der Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse für Leistungszuführungs-/Steuersignale, die an gegenüberliegenden Positionen vorgesehen sind, wobei ein Abdichtverschluss zum Abdichten der Schaltungen in dem geschlossen Raum vorgesehen ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das gestapelte Hochfrequenzmodul weiterhin ein dielektrisches Mehrschichtsubstrat aufweist für die Aufnahme einer Steuerschaltung zum Einstellen von Leistungszuführungs-/Steuersignalen für die Hochfrequenzschaltungen.
  • Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein Kondensator großer Kapazität auf der unteren Oberfläche des den geschlossenen Raum bildenden dielektrischen Mehrschichtsubstrats vorgesehen ist.
  • Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass zumindest einer von einem externen Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Hochfrequenzsignale und einem externen Eingangs/Ausgangs-Anschluss für Leistungszuführungs-/Steuersignale auf einer Seitenfläche einer dielektrischen Wand des dielektrischen Mehrschichtsubstrats vorgesehen ist.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Hochfrequenzsignale und der Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Leistungszuführungs-/Steuersignale auf einer Oberfläche vorgesehen sind, die geschaffen ist durch teilweises Entfernen zumindest einer Schicht, die das dielektrische Mehrschichtsubstrat bildet.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein Absorber für elektrische Wellen in dem geschlossenen Raum vorgesehen ist.
  • Da Goldkontaktwarzen mit kleinen Frequenzeigenschaften für Übertragungspfade von Signalen, die innerhalb der dielektrischen Mehrschichtsubstrate vorgesehen sind, verwendet werden, kann ein kompaktes multifunktionelles Modul, das mit Hochfrequenz betrieben werden kann, zusammengesetzt werden. Auch ist, da die Verbindungsflächen durch die Goldkontaktwarzen an gegenüberliegenden Endflächen der beiden dielektrischen Mehrschichtsubstrate vorgesehen sind, eine teilweise Substratbearbeitung oder dergleichen für die Signalverbindung nicht länger erforderlich, was zu Verbesserungen hinsichtlich der Produktivität von jeder der Verpackungen mit jedem der dielektrischen Mehrschichtsubstrate führt. Darüber hinaus kann eine parasitäre Induktivitätskomponente, die durch die Verbindung bewirkt wird, mit der Verwendung der Goldkontaktwarzen herabgesetzt werden. Weiterhin kann, da die Struktur derart ist, dass ein vertikaler Zuführungsverdrahtungspfad durch verschiedene dielektrische Mehrschichtsubstrate hindurchgeht, eine Signalübertragung zwischen den Verpackungen mit großer Bandbreite und geringem Verlust realisiert werden.
  • Da der Abstand zwischen dem Abdichtverschluss und der Hochfrequenzschaltung sichergestellt werden kann durch einfaches Einstellen der Höhe der dielektrischen Wände, die innerhalb der dielektrischen Mehrschichtsubstrate vorgesehen sind, können Hochfrequenzschaltungen mit relativer Freiheit und ohne gro ße Änderungen der Charakteristiken entworfen werden.
  • Da die Struktur derart ist, dass der geschlossene Raum, in welchem Hochfrequenzschaltungen installiert sind, für jede Verpackung so vorgesehen ist, dass jede der Hochfrequenzschaltungen räumlich vollständig getrennt ist, und da keine elektromagnetische Verbindung oder dergleichen für die Signalübertragung verwendet wird, ist es möglich, die elektrische Isolierung zwischen den Hochfrequenzschaltungen zu erhöhen.
  • Da die Steuerschaltung innerhalb einer Verpackung aufgenommen ist, kann eine Zunahme der Modulgröße verhindert werden.
  • Da die Struktur derart ist, dass die elektromagnetische Abschirmung durch luftdichte Abdichtung der Hochfrequenzschaltungen durch einen Abdichtverschluss vorgesehen ist, ist es möglich, das Entweichen von Strahlungssignalen von der Verbindung zwischen den Hochfrequenzschaltungen und den Verbindungsdrähten zu verhindern. Auf diese Weise können fehlerhafte Operationen, die durch Strahlungssignale bewirkt werden, verhindert werden.
  • Da es möglich ist, Kondensatoren großer Kapazität innerhalb des geschlossenen Raums vorzusehen, ist es möglich, die Stabilität der Hochfrequenzschaltungen bei niedrigen Frequenzen in den Fällen zu verbessern, in denen die Hochfrequenzschaltungen ein HPA oder dergleichen enthalten. Es ist auch möglich, die Anstiegsgeschwindigkeit der Impulswellenform zu erhöhen. Auch kann, da die Kondensatoren in das Modul eingesetzt werden können, das Modul eine kompakte Größe beibehalten.
  • Da ein externer Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Hochfrequenzsignale oder für Leistungszuführungs-/Steuersignale auf einer Seitenfläche einer dielektrischen von dielektrischen Mehrschichtsubstraten vorgesehen ist, ist es möglich, einen Bereich für Strahlung sicherzustellen, wenn ein wärmeerzeugendes Element wie ein HPA in der untersten Schicht befestigt ist, und gleichzeitig die Längen von Verdrahtungspfaden, die sich von dem externen Eingangs/Ausgangs-Anschluss durch die Mehrschichtsubstrate zu den Hochfrequenzschaltungen erstrecken, wie die vertikale Zuführungsleitung und die Streifenverdrahtungspfade, zu verkürzen. Auf diese Weise kann mit der Signalausbreitung verbundener Verlust minimiert werden.
  • Da ein Bereich des dielektrischen Mehrschichtsubstrats entfernt ist und Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse für die Signale auf der durch eine derartige Entfernung geschaffenen Oberfläche vorgesehen sind, ist es möglich, eine Verschlechterung von Eigenschaften aufgrund von übermäßigem Zusammendrücken von Goldkontaktwarzen beim Verbinden der dielektrischen Mehrschichtsubstrate durch die Kontaktwarzen zu verhindern.
  • Da ein Absorber für elektrische Wellen innerhalb des geschlossenen Raums vorgesehen ist, kann die Dämpfung der Signale, die von der Goldkontaktwarze zum Verbinden von zwei dielektrischen Mehrschichtsubstraten, die den geschlossenen Raum bilden, entweichen und sich durch den geschlossenen Raum fortpflanzen, erhöht werden. Auch wird, selbst wenn zwei Signale, die durch räumlich getrennte Goldkontaktwarzen hindurchgehen, unterschiedliche Amplituden haben, keine unnötige Oszillation erzeugt, und somit kann das Modul ohne nachteilige Wirkung betrieben werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die entlang der Linie A-A' in 2 genommen ist, und zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines gestapelten Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Vorderansicht eines ersten dielektrischen Mehrschichtsubstrats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine Vorderansicht eines zweiten dielektrischen Mehrschichtsubstrats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Vorderansicht eines dritten dielektrischen Mehrschichtsubstrats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine Unteransicht des zweiten dielektrischen Mehrschichtsubstrats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine Unteransicht des dritten dielektrischen Mehrschichtsubstrats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die entlang der Linie B-B' in 2 genommen ist.
  • 8 ist eine vergrößerte Ansicht, die wesentliche Abschnitt von vertikalen Zuführungsleitungen und eine Kontaktwarzenverbindung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel eines gestapelten Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist eine Seitenansicht, die von einer Position aus, bei der die externen Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse betrachtet werden können, gesehen ist.
  • 11 ist eine vergrößerte Ansicht, die wesentliche Abschnitte der Kontaktwarzenverbindung bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines gestapelten Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 12 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel eines gestapelten Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 13 ist eine Vorderansicht eines herkömmlichen Hochfrequenzmoduls.
  • 14 ist eine Seitenquerschnittsansicht von 13.
  • 15 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines herkömmlichen gestapelten Hochfrequenzmoduls.
  • 16 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Kontaktwarzenabschnitts bei einem herkömmlichen gestapelten Hochfrequenzmodul.
  • BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind Elemente, die identisch mit denjenigen im Stand der Technik sind, dieselben Bezugszahlen zugewiesen.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Die 1 bis 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel für ein gestapeltes Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Erfindung. Das erste Ausführungsbeispiel wird mit einem Beispiel eines gestapelten Hochfrequenzmoduls (nachfolgend auch als "gestapeltes Modul" bezeichnet) mit einer Dreistufenstruktur beschrieben. Es ist jedoch festzustellen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Dreistufenstruktur beschränkt ist.
  • 1 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines gestapelten Hochfrequenzmoduls, die entlang der Linie A-A' in 2 genommen wurde. 2 ist eine Vorderansicht eines ersten dielektrischen Mehrschichtsubstrats 1a, das sich in der untersten Stufe befindet. 3 ist eine Vorderansicht eines zweiten dielektrischen Mehrschichtsubstrats 1b, das sich in der Zwischenstufe befindet. 4 ist eine Vorderansicht eines dritten dielektrischen Mehrschichtsubstrats 1c, das sich in der obersten Stufe befindet. 5 ist eine Unteransicht des dielektrischen Mehrschichtsubstrats 1b. 6 ist eine Unteransicht des dielektrischen Mehrschichtsubstrats 1c, das die obere Oberfläche des gestapelten Hochfrequenzmoduls bildet. 7 ist eine Seitenquerschnittsansicht des gestapelten Hochfrequenzmoduls, die entlang der Linie B-B' in 2 genommen wurde. 8 ist eine vergrößerte Ansicht, die wesentliche Abschnitte der Verbindung zwischen den dielektrischen Mehrschichtsubstraten, die durch Goldkontaktwarzen geschaffen ist, zeigt. Die Struktur des ersten Ausführungsbeispiels wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Das dielektrische Mehrschichtsubstrat (nachfolgend auch als "Paket" bezeichnet) 1a hat eine derartige Gestalt, dass MMICen 9 darin aufgenommen werden können. Mit anderen Worten, das rechteckige Paket 1a hat eine Gestalt, in der dielektrische Wände am Umfang des Substrats so angeordnet sind, dass in dem Paket 1a ein Hohlraum (geschlossener Raum) gebildet ist, der von den Wänden des Pakets 1a und der Bodenfläche des Pakets 1b, das über dem Paket 1a anzuordnen ist, umgeben ist. Innerhalb der Wände ist eine Stufe als eine Befestigungsfläche 17a für einen Metallabdichtverschluss ausgebildet. Ein Metallabdichtverschluss 12 befindet sich auf der Stufe, um MMICen 9c und 9d luftdicht zu versiegeln. Eine Erdpotentialfläche 11a, DC/CONT-Anschlüsse 4h, 4i und Drahtverbindungsflächen 16a für Hochfrequenzsignale und Leistungszuführungs-/Steuersignale sind mit den MMICen 9c und 9d abgedichtet. Die Verbindungsbeziehung zwischen Drähten 13 und den MMICen 9c und 9d wird später in der Beschreibung klargestellt.
  • Das zu stapelnde Paket 1b wird durch die oberen Oberflächen der Wände des Pakets 1a getragen. An den oberen Oberflächen der Wände sind HF-Anschlüsse 2i und 2n, Erdanschlüsse 3i und 3j sowie DC/CONT-Anschlüsse 4g vorgesehen. Jeder der Anschlüsse 2, 3 und 4 ist mit den MMICen 9c und 9d über vertikale Zuführungsverdrahtungspfade 5d und 5e für Hochfrequenzsignale (nachfolgend als "vertikale Zuführungsleitung" bezeichnet) ein Durchgangsloch 7d, Streifenverdrahtungspfade 8a und 8b sowie einen Verdrahtungspfad 10e für Steuersignale verbunden, die sämtlich innerhalb des Pakets 1a vorgesehen sind. Die Verbindungsbeziehung wird im Einzelnen in der nachfolgenden Beschreibung klargestellt. Weiterhin sind mehrere Durchgangslöcher 7g unter der MMIC 9d des Pakets 1a als die Gegenmaßnahme für Strahlung in Fällen, in denen ein wärmeerzeugendes Element wie HPA in den MMICen 9 enthalten ist, vorgesehen. Gestapelte keramische Kondensatoren 18 mit großer Kapazität sind an der unteren Oberfläche des gestapelten Pakets 1b befestigt, so dass die Kondensatoren 18 innerhalb des Hohlraums des Pakets 1a vorgesehen sind.
  • Das Paket 1b hat eine Struktur ähnlich der des Pakets 1a. Im Paket 1a ist keine Struktur wie ein Anschluss zur Verbindung zu den Paketen in der unteren Stufe auf der unteren Oberfläche vorgesehen, da das Paket 1a die unterste Stufe des gestapelten Moduls ist. Das Paket 1b befindet sich andererseits in der Zwischenstufe, und daher sind Strukturen zur Verbindung mit der oberen Stufe und der unteren Stufe jeweils an der oberen und der unteren Oberfläche des Pakets 1b vorgesehen. Beispielsweise sind. an der unteren Oberfläche des Pakets 1b Anschlüsse 2, 3 und 4 mit einer ähnlichen Struktur wie der der Anschlüsse 2, 3 und 4, die an den oberen Oberflächen der Wände des Pakets 1a vorgesehen sind, an Positionen, die den Anschlüssen 2, 3 und 4 des Pakets 1a gegenüberliegen, vorgesehen. Beispielsweise ist unter Bezugnahme auf die 2 und 5 ein HF-Anschluss 2o an einer Position, die dem HF-Anschluss 2n gegenüberliegt, vorgesehen, und ein HF-Anschluss 2h ist an einer Position, die dem HF-Anschluss 2i gegenüberliegt, vorgesehen. Andere Verbindungsbeziehungen werden in der nachfolgenden Beschreibung klargestellt.
  • Zusätzlich sind an der unteren Oberfläche des Pakets 1b gestapelte keramische Kondensatoren 18 befestigt, wie vorstehend beschrieben ist. An den Paketen 1a und 1b sind Verdrahtungspfade zum Verbinden der gestapelten keramischen Kondensatoren 18 mit den MMICen 9c und 9d vorgesehen. Die Verbindung dieser Verdrahtungspfade wird ebenfalls später beschrieben.
  • Das Paket 1c, das die oberste Stufe des gestapelten Moduls bildet, ist so umgedreht, dass die Oberseite nach unten zeigt, und es ist auf dem Paket 1b angeordnet, auf welches MMICen 9 befestigt sind. Ein Hohlraum (geschlossener Raum) des Pakets 1b wird durch die Wände des Pakets 1b und die vordere Oberfläche des Pakets 1c gebildet und von diesem umgeben. Eine Steuerschaltung 15 zum Einstellen von Leistungszuführungs-/Steuersignalen der MMICen 9 ist auf dem Paket 1c innerhalb des Hohlraums aufgenommen. Hier ist die Stufe zum Vorsehen einer Befestigungsfläche für einen Metallabdichtverschluss auf dem Paket 1c nicht vorgesehen, und das Paket 1c hat eine Struktur, bei der ein Metallabdichtverschluss 12c an der vorderen Oberfläche befestigt ist, um die Steuerschaltung 15 abzudichten. In dem Paket 1c gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind Anschlüsse 2, 3 und 4, die ähnlich den Anschlüssen 2, 3 und 4 sind, die an den Wän den des Pakets 1b, das die benachbarte untere Stufe ist, vorgesehen sind, an Positionen vorgesehen, die den Anschlüssen 2, 3 und 4 auf den Wänden des Pakets 1b gegenüberliegen. Beispielsweise ist unter Bezug auf die 3 und 4 ein HF-Anschluss 2b an einer Position, die einem HF-Anschluss 2c gegenüberliegt, vorgesehen, und ein HF-Anschluss 2q ist an einer Position, die einem HF-Anschluss 2p gegenüberliegt, vorgesehen. Eine vertikale Zuführungsleitung 5a oder dergleichen zum Verbinden der Anschlüsse 2, 3 und 4 und der Steuerschaltung 15 sind innerhalb des Pakets 1c vorgesehen. Die Verbindungsbeziehung wird bei der Beschreibung der Arbeitsweise klargestellt.
  • Das gestapelte Modul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist durch Stapeln der Pakete 1a, 1b und 1c gebildet. Mit Ausnahme der externen Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse sind die Anschlüsse 2, 3 und 4 an Positionen vorgesehen, die einander gegenüberliegen. Eine Charakteristik des ersten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die entsprechenden Anschlüsse 2, 3 und 4 über eine Goldkontaktwarze 6 verbunden sind. Die HF-Anschlüsse 2, die die Eingangs- und Ausgangsenden der vertikalen Zuführungsleitungen 5, die in jedem der Pakete 1 vorgesehen sind, sind, sind so durch die Goldkontaktwarzen 6 verbunden, dass derselbe vertikale Zuführungsverdrahtungspfad durch die verschiedenen Pakete hindurchgeht. Die anderen Verdrahtungspfade sind ähnlich den vertikalen Zuführungsleitungen 5. Die Goldkontaktwarzen 6 halten die relativen Positionsbeziehungen zwischen den Paketen 1a, 1b und 1c durch die Verbindungskraft aufrecht. Die Goldkontaktwarzen 6e, k6i und 6j, die nicht für die Signalübertragung verwendet werden, sind Scheinkontaktwarzen zum Sichern der Pakete.
  • Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben.
  • Von einem HF-Anschluss 2a des Pakets 1c eingegebene Hochfrequenzsignale werden über eine vertikale Zuführungsleitung 5a, die durch ein Durchgangsloch gebildet ist, zu einem HF-Anschluss 2b übertragen, von dem die Hochfrequenzsignale über eine Goldkontaktwarze 6a, die zwischen den Paketen 1b und 1c gebildet ist, zu einem HF-Anschluss 2c übertragen werden. Dann werden die Hochfrequenzsignale über eine vertikale Zuführungsleitung 5b innerhalb des Pakets 1b, über einen Streifenverdrahtungspfad 8d zu der Verdrahtungsverbindungsfläche 16b des Pakets 1b übertragen. Von dort werden die Hochfrequenzsignale über einen Draht 13a und einen HF-Anschluss 2d zu einer MMIC 9a übertragen. Die Hochfrequenzsignale werden einer Modulation der Amplitude, Phase oder Verteilung wie beispielsweise Verstärkung in der MMIC 9a unterzogen und dann über einen HF-Anschluss 2e, einen Draht 13b und einen HF-Anschluss 2f zu einer MMIC 9b übertragen. Die Hochfrequenzsignale werden dann einer anderen Modulation durch die MMIC 9b unterzogen und dann über einen HF-Anschluss 2g, einen Draht 13c, einen Streifenverdrahtungspfad 8b und eine vertikale Zuführungsleitung 5c zu einem HF-Anschluss 2h übertragen. Als Nächstes werden die Hochfrequenzsignale über einen durch eine Goldkontaktwarze 6b verbundenen HF-Anschluss 2i in das Paket 1a eingegeben und über eine vertikale Zuführungsleitung 5d, einen Streifenverdrahtungspfad 8c, einen Draht 13d und einen HF-Anschluss 2j auf einer MMIC 9c zu der MMIC 9c übertragen. Nachdem sie einer Modulation in der MMIC 9c unterzogen wurden, werden die von der MMIC 9c ausgegebenen Hochfrequenzsignale über einen HF-Anschluss 2k, einen Draht 13e und einen HF-Anschluss 21 zu ei ner MMIC 9d übertragen, von der die Hochfrequenzsignale, nachdem sie in der MMIC 9d einer Modulation unterzogen wurden, über einen HF-Anschluss 2m, einen Draht 13f, einen Streifenverdrahtungspfad 8d und weiterhin über eine vertikale Zuführungsleitung 5e, einen HF-Anschluss 2h, eine Goldkontaktwarze 6c, einen HF-Anschluss 20, eine vertikale Zuführungsleitung 5f, einen HF-Anschluss 2p, eine Goldkontaktwarze 6d, einen HF-Anschluss 2q und eine vertikale Zuführungsleitung 5g übertragen und von einem HF-Anschluss 2r ausgegeben werden.
  • Wie in 8 gezeigt ist, haben die vertikalen Zuführungsleitungen eine derartige Struktur, dass ein Durchgangsloch für die Hochfrequenzsignale in der Mitte vorgesehen ist und geerdete Durchgangslöcher vorgesehen sind, um das Durchgangsloch für Hochfrequenzsignale zu umgeben. Jedes Signaldurchgangslöcher, die jeweils der vertikalen Zuführungsleitung 5a, die durch das Paket 1c hindurchgeht, und der vertikalen Zuführungsleitung 5b, die durch das Paket 1b hindurchgeht, entsprechen, sind durch eine Goldkontaktwarze 6a verbunden, und die geerdeten Durchgangslöcher sind durch Goldkontaktwarzen 6f verbunden. Mit einer derartigen Konfiguration hat die Erdpotentialfläche 11a des Pakets 1a dasselbe Potential wie der Erdanschluss 3b durch vertikale Zuführungsleitungen 5e, 5f und 5g, und in gleicher Weise hat die Erdpotentialfläche 11b dasselbe Potential wie der Erdanschluss 3a durch die vertikale Zuführungsleitungen 5a und 5b.
  • Andererseits werden Leistungszuführungs-/Steuersignale von einem DC/CONT-Anschluss 4a eingegeben und über ein Durchgangsloch 7a innerhalb des Pakets 1c, über einen DC/CONT-Anschluss 4b, einen Draht 13g und einen DC/CONT-Anschluss 4c zu der Steuerschaltung 15 übertragen. Die Ausgangssignale der Steuerschaltung 15 werden über einen DC/CONT-Anschluss 4d, einen Draht 13h und einen DC/CONT-Anschluss 4e, über einen Verdrahtungspfad 10a für Steuersignale und ein Durchgangsloch 7b, wie in 7 gezeigt ist, zu DC/CONT-Anschlüssen 4f übertragen. Dort werden die Leistungszuführungs-/Steuersignale über eine Goldkontaktwarze 6g in DC/CONT-Anschlüsse 4k des Pakets 1b eingegeben und werden über ein Durchgangsloch 7c und einen Verdrahtungspfad 10b für Steuersignale zu Verdrahtungspfaden 10c und 10d für Steuersignale übertragen. Die in den Verdrahtungspfad 10c für Steuersignale eingegebenen Leistungszuführungs-/Steuersignale werden über einen Draht 13i und einen DC/CONT-Anschluss 4m zu der MMIC 9a geliefert. In gleicher Weise werden die in den Verdrahtungspfad 10d für Steuersignale eingegebenen Leistungszuführungs-/Steuersignale über einen Draht 13j und einen DC/CONT-Anschluss 4l zu der MMIC 9b geliefert.
  • Gleichzeitig werden die in das Paket 1b eingegebenen Leistungszuführungs-/Steuersignale über ein Durchgangsloch 7c, einen DC/CONT-Anschluss 4j, eine Goldkontaktwarze 6h, einen DC/CONT-Anschluss 4g, ein Durchgangsloch 7d und einen Verdrahtungspfad 10e für Steuersignale zu Verdrahtungspfaden 10f und 10g für Steuersignale übertragen. Die in den Verdrahtungspfad 10f für Steuersignale eingegebenen Leistungszuführungs-/Steuersignale werden über einen Draht 13k und einen DC/CONT-Anschluss 4h zu der MMIC 9c geliefert. In gleicher Weise werden die in den Verdrahtungspfad 10g für Steuersignale eingegebenen Leistungszuführungs-/Steuersignale über einen Draht 131 und einen DC/CONT-Anschluss 4i zu der MMIC 9d geliefert.
  • Hier ist ein Ende (Leistungszuführungsanschluss) des gestapelten keramischen Kondensators 18 mit einem Befestigungsanschluss 19a für einen gestapelten keramischen Kondensator, einem Durchgangsloch 7e und einem Verdrahtungspfad 10h für Steuersignale verbunden. Die Leistungszuführungsanschlüsse der gestapelten keramischen Kondensatoren 18 sind jeweils mit den MMICen 9c und 9d in dem Paket 1a von dem Verdrahtungspfad 10h für Steuersignale, über das Durchgangsloch 7c, die Goldkontaktwarze 6h, das Durchgangsloch 7d, den Verdrahtungspfad 10e für Steuersignale und jeden der Verdrahtungspfade 10f und 10g für Steuersignale verbunden. Die Leistungszuführungsanschlüsse der gestapelten keramischen Kondensatoren 18 sind ebenfalls jeweils mit den MMICen 9a und 9b in dem Paket 1b von dem Verdrahtungspfad 10h für Steuersignale über das Durchgangsloch 7c, den Verdrahtungspfad 10b für Steuersignale und jeden der Verdrahtungspfade 10c und 10b für Steuersignale verbunden. Ein Ende (Erdanschluss) von jedem der mehreren gestapelten keramischen Kondensatoren 18 ist mit der Erdpotentialfläche 11b innerhalb des Pakets 1b über einen Befestigungsanschluss 10b für den gestapelten keramischen Kondensator, ein Durchgangsloch 7f und den Verdrahtungspfad 10i für Steuersignale verbunden.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit der vorbeschriebenen Struktur können Hochfrequenzsignale und Leistungszuführungs-/Steuersignale, die jeweils von einem externen Anschluss eingegeben werden, zu jeder der MMICen 9 geliefert werden.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann, da Goldkontaktwarzen, die eine kleine Frequenzcharakteristik haben, für die Verbindung zwischen den vertikalen Zuführungsverdrahtungspfaden der Pakete 1 verwendet werden, ein kompaktes multifunktionelles Modul gebildet werden, das bei Hochfrequenzen betrieben werden kann. Da die Verbindungsfläche durch die Goldkontaktwarzen 6 auf gegenüberliegenden Endflächen von zwei Paketen vorgesehen ist, besteht keine Notwendigkeit für teilweise Bearbeitung des Substrats beispielsweise für Signalverbindung, und somit kann die Produktivität der Pakete verbessert werden. Durch Verwendung von Goldkontaktwarzen kann die parasitäre Induktivitätskomponente, die durch die Verbindung bewirkt wird, herabgesetzt werden. Auch ist es möglich, da die Struktur derart ist, dass ein vertikaler Zuführungsverdrahtungspfad durch verschiedene dielektrische Mehrschichtsubstrate dringt, eine Signalübertragung zwischen den dielektrischen Mehrschichtsubstraten mit großer Bandbreite und geringem Verlust zu realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, da es möglich ist, Abstände zwischen dem Metallabdichtverschluss 12a und den MMICen 9a und 9b oder zwischen dem Metallabdichtverschluss 12b und den MMICen 9c und 9d durch einfache Einstellung der Höhe der in den Paketen 1a bzw. 1b gebildeten Wände sicherzustellen, die MMICen 9a–9d mit geringer Veränderung in den Charakteristiken zu entwerfen. Weiterhin ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel das gestapelte Hochfrequenzmodul so ausgebildet, dass individuelle Befestigungsflächen 17a, 17b und 17c für einen Metallabdichtverschluss jeweils in den Paketen 1a, 1b und 1c vorgesehen sind, um eine individuelle luftdichte Abdichtung durch die Metallabdichtverschlüsse 12a, 12b und 12c zu ermöglichen. Aus diesem Grund ist es möglich, ein Entweichen von Strahlungssignalen von den Verbindungen zwischen den MMICen und den Verbindungsdrähten nach außen zu verhindern. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass Strahlungssignale fehlerhafte Operationen bewirken. Zusätzlich ist ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel, in dem der Hohlraum zum Aufnehmen der MMICen 9a und 9b in einem Paket vorgesehen ist, das von dem Paket getrennt ist, in welchem der Hohlraum für die Aufnahme der MMICen 9c und 9d vorgesehen ist, jeder MMICen 9 räumlich und vollständig getrennt. DA keine elektromagnetische Verbindung oder dergleichen für die Signalübertragung verwendet wird, kann die elektrische Isolierung zwischen dem MMICen erhöht werden.
  • Weiterhin können, da gemeinsame Durchgangslöcher in Mehrschichtpaketen für die vertikalen Zuführungsverdrahtungspfade verwendet werden, die vertikalen Zuführungsverdrahtungspfade 5 unter niedrigen Kosten gebildet werden. Auch können, da die Signalverdrahtungspfade für Hochfrequenzsignale und für Leistungszuführungs-/Steuersignale, die in jedem der Pakete 1 gebildet sind, durch Kontaktwarzen verbunden sind, mehrere Signalleitungsverbindungen kollektiv gebildet werden, was die Herstellung des Moduls unter geringen Kosten ermöglicht.
  • Zusätzlich kann, da Goldkontaktwarzen 6 für die Signalverbindung verwendet werden, eine Gold/Gold-Verbindungskraft auch als die Haltekraft zwischen den Paketen verwendet werden. Auch kann, da der Verbindungsabschnitt nicht länger freigelegt ist, die Einfachheit der Handhabung bei dem Modulherstellungsprozess und dem Bewertungsprozess elektrischer Charakteristiken verbessert werden.
  • Im Allgemeinen muss, wenn das gestapelte Hochfrequenzmodul einen Verstärker wie beispielsweise einen LNA (rauscharmer Verstärker) und einen HPA (Hochleistungsverstärker) als ein Hochfrequenz-Schaltungselement enthält, ein Kondensator großer Kapazität na he dem Modul zum Verbessern der Stabilität bei niedrigen Frequenzen vorgesehen sein. Auch kann, wenn das Modul impulsbetrieben ist, um die Anstiegsgeschwindigkeit einer Impulswellenform zu erhöhen, ein Kondensator großer Kapazität zum Liefern von Ladungen manchmal nahe dem Modul erforderlich sein. Unter Berücksichtigung dieser Probleme sind bei dem ersten Ausführungsbeispiel Kondensatoren 18 an der unteren Oberfläche des Pakets 1b befestigt und die Kondensatoren 18 und MMICen 9 sind durch sehr kurze Durchgangslöcher 7 und Verdrahtungspfade 10 für Steuersignale verbunden. Auf diese Weise können die vorgenannten Probleme gelöst werden und die durch die Verbindungsverdrahtungspfade bewirkte Induktivität kann herabgesetzt werden. Da die Kondensatoren 18 innerhalb eines Hohlraums, der durch die Seitenwände des Pakets 1a und die untere Oberfläche des Pakets 1b gebildet ist, aufgenommen sind, braucht die Breite des Moduls nicht vergrößert zu werden und eine Verringerung der Größe des Moduls enthaltend den Befestigungsbereich für die Kondensatoren kann realisiert werden, die herkömmlich außerhalb des Moduls vorgesehen waren.
  • Darüber hinaus ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Steuerschaltung 15 (verschiedene digitale/analoge Treiber-ICs), die zum Berechnen und Umwandeln der zu den MMICen 9 zu liefernden Steuersignale erforderlich ist, in dem Paket 1c aufgenommen. Aus diesem Grund kann ein kompaktes multifunktionelles Modul enthaltend die Treiber hergestellt werden. Auch kann, da es möglich ist, die Steuereinheit 15 innerhalb des Moduls aufzunehmen, die Anzahl von Leistungszuführungs-/Steuersignalanschlüssen, die zu dem Modul hinzuzufügen sind, herabgesetzt werden, und daher können die Probleme, wenn das Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel weiterhin auf einer Zuführungsschaltung oder dergleichen befestigt ist, verringert werden.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel befinden sich mehrere Durchgangslöcher 7g unter der MMIC 9d. Diese Durchgangslöcher 7g wirken als eine Gegenmaßnahme für Strahlung, wenn die MMICen 9 ein wärmeerzeugendes Element wie einen HPA enthalten. Auch kann, da die Eingabe/Ausgabe der Signale an der obersten Oberfläche des Pakets 1c vorgesehen ist, wenn das wärmeerzeugende Element wie der HPA in der ersten Stufe befestigt ist, die Strahlungsfläche vergrößert werden.
  • Hier wird die Gold/Gold-Verbindungskraft von Goldkontaktwarzen für die Fixierung zwischen den Paketen verwendet. Die Fixierungsstärke kann erhöht werden durch Aufbringen eines Fixierungsmaterials wie beispielsweise eines Klebstoffs extern auf das Paket an den Paketzwischenflächen (beispielsweise zwischen den Paketen 1a und 1b). Bei dem ersten Ausführungsbeispiel werden Goldkontaktwarzen verwendet. Durch Verwendung von Lötmittel für die Kontaktwarzen kann die Paketfixierungsstärke zwischen der ersten und der zweiten Stufe erhöht werden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind MMICen die einzigen installierten Schaltungen, aber die obige Struktur kann auch beispielsweise auf aktive HMIC-Elemente und passive Hochfrequenzschaltungen wie Schaltungen mit einem Widerstand, der schwierig in Paketen auszubilden ist, angewendet werden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Verbindung zwischen den Elementen wie den MMICen durch Drähte realisiert, aber die Verbindung kann auch durch Flip-Chip-Verbindung durch Kontaktwarzen realisiert werden. Dies gilt auch für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Eingabe/Ausgabe-Oberfläche für die Hochfrequenzsignale und für die Leistungszuführungs-/Steuersignale an der obersten Oberfläche des Pakets 1c vorgesehen. Es ist auch möglich, die Eingabe/Ausgabe-Oberfläche an der unteren Oberfläche des Pakets 1a vorzusehen. Auf diese Weise kann, wenn ein Element, bei dem die Herabsetzung des Verlusts Priorität hat, in dem Paket 1a vorgesehen ist, der Verlust aufgrund der vertikalen Zuführungsleitung, der Streifenverdrahtungspfade usw. von dem Ausgang des Elements zu dem Ausgang des Moduls verringert werden, und somit kann ein höheres Leistungsvermögen erhalten werden.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • 9 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines gestapelten Hochfrequenzmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 10 ist eine Seitenansicht des gestapelten Hochfrequenzmoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, betrachtet von einer Position, von der der externe Eingangsanschluss gesehen werden kann. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann, indem jeder der externen Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse 2a, 2r und 4a für Hochfrequenzsignale und für Leistungszuführungs-/Steuersignale an der Seitenfläche des Moduls vorgesehen sind, ein Strahlungsbereich sichergestellt werden, wenn ein wärmeerzeugendes Element wie ein HPA in der ersten Stufe installiert ist, und gleichzeitig kann die Länge von Verdrahtungspfaden, die durch die Mehrschichtsubstrate hindurchgehen, wie die vertikalen Zuführungsleitungen und die Streifenverdrahtungspfade von dem Eingangs-/Ausgangsanschluss des Moduls zu den MMICen verkürzt werden. Dies minimiert den sich aus der Signalausbreitung ergebenden Verlust. Das zweite Ausführungsbeispiel ist besonders effektiv bei einem Modul, in welchem der Verlust zwischen den MMICen und den Anschlüssen wichtig ist, oder bei einem Modul mit einem HPA, das eine Strahlungsfläche benötigt. Die anderen Strukturen und Operationen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind identisch mit denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und werden hier nicht wieder beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • 11 ist eine vergrößerte Ansicht einer Goldkontaktwarzenverbindung in einem gestapelten Hochfrequenzmodul gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die dielektrischen Mehrschichtsubstrate 1 werden gebildet durch Schichten von Dielektrika. In der in 11 gezeigten Struktur sind Bereiche nahe den Enden der dielektrischen Schicht, die die obere Oberfläche des Pakets 1b bildet, teilweise entfernt. Genauer gesagt, der Bereich, in welchem der HF-Anschluss 2c entsprechend der vertikalen Zuführungsleitung 5b vorzusehen ist, ist entfernt. Der HF-Anschluss 2c ist auf der Oberfläche gebildet, die durch derartige Entfernung freigelegt ist, d.h., auf der zweiten dielektrischen Schicht. Eine Goldkontaktwarze 6a ist in dem Raum, der zwischen den Paketen 1b und 1c durch die Entfernung geschaffen ist, befestigt.
  • Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich, indem der Verbindungsabschnitt durch die Goldkontaktwarzen 6 als die Struktur der Entfernung wie vorstehend beschrieben gebildet wird, eine Verschlechterung der Charakteristiken des Moduls durch übermäßiges Zusammendrücken der Goldkontaktwarzen, wenn Gewicht beim Verbinden der Kontaktwarzen zwischen den Paketen 1a und 1b ausgeübt wird, zu verhindern. Auch kann, da die obere Oberfläche des Pakets 1b und die vordere Oberfläche des Pakets 1c einander berühren können, die Strahlungsmenge von den Hochfrequenzsignalen von der Kontaktwarzenverbindung verringert werden, und fehlerhafte Operationen des Moduls können zuverlässiger verhindert werden. Andere Strukturen und Operationen bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind identisch mit denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und werden nicht wieder beschrieben.
  • In der vorstehenden Erläuterung ist die Verbindungsfläche zwischen den Paketen 1b und 1c, verbunden durch die Goldkontaktwarze 6a veranschaulicht, aber derselbe Bearbeitungsvorgang kann bei den anderen Verbindungsflächen angewendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • 12 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel eines gestapelten Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das vierte Ausführungsbeispiel hat eine Struktur, bei der ein Absorber 14 für elektromagnetische Wellen zu der Struktur nach dem ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt ist.
  • Die Arbeitsweise nach dem vierten Ausführungsbeispiel wird nur insoweit beschreiben, wie sich die Arbeitsweise von derjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Bei der Konfiguration nach dem vierten Ausführungsbeispiel ist oberhalb des Metallabdichtverschlusses 12a des Pakets 1a ein Hohlraum durch die Seitenwände innerhalb des Pakets 1a und die untere Oberfläche des Pakets 1b gebildet. In gleicher Weise ist oberhalb des Abdichtverschlusses 12b des Pakets 1b ein anderer Hohlraum durch die Seitenwände innerhalb des Pakets 1b und die untere Oberfläche des Pakets 1c gebildet. Hier wird, wenn die Arbeitsfrequenz des Moduls höher wird, so dass die Breite (w) des Hohlraums ausreichend groß ist im Vergleich zu der Wellenlänge (λ), beispielsweise ist gleich w vergleichbar mit 1/2λ, die Dämpfung der elektrischen Wellen, die in den Hohlraum entweichen und sich in diesem ausbreiten, herabgesetzt. Als eine Folge kann das Problem auftreten, dass die elektrische Isolierung zwischen den Goldkontaktwarzen 6b und 6c und die elektrische Isolierung zwischen den Goldkontaktwarzen 6a und 6d herabgesetzt wird. Weiterhin können, wenn die Amplitudendifferenz der Signale zwischen den Goldkontaktwarzen 6b und 6c und/oder zwischen den Goldkontaktwarzen 6a und 6d groß ist, Probleme auftreten in Abhängigkeit von den in den Paketen 1a und 1b aufgenommenen MMICen 9 (Verstärker, Dämpfungsglieder oder dergleichen), wie die Erzeugung von Welligkeiten in der Frequenzcharakteristik des Moduls oder unnötige Oszillationen, zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Herabsetzung der Isolierung.
  • Um dieses Problem zu vermeiden, sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel Absorber 14a und 14b für elektrische Wellen jeweils innerhalb der Hohlräume unter Berücksichtigung derartiger Probleme vorgesehen, und sie ermöglichen jeweils Verbesserungen hinsichtlich der Isolierung zwischen den Goldkontaktwarzen 6b und 6c und der Isolierung zwischen den Goldkontaktwarzen 6a und 6d.

Claims (6)

  1. Gestapeltes Hochfrequenzmodul, das durch Stapeln dielektrischer Mehrschichtsubstrate (1), auf denen Hochfrequenzschaltungen (9) vorgesehen sind, gebildet ist, bei dem zumindest zwei der dielektrischen Mehrschichtsubstrate (1) aufweisen: ein Substrat (1a, 1b) mit an seinem Umfang vorgesehenen dielektrischen Wänden; einen geschlossenen Raum, in welchem die Hochfrequenzschaltungen (9) aufgenommen sind, der gebildet ist durch Umgeben des Raums mit den dielektrischen Wänden und dem dielektrischen Mehrschichtsubstrat (1b, 1c), das als eine obere Stufe vorgesehen ist; einen Eingangs/Ausgangs-Anschluss (2) für Hochfrequenzsignale, der auf zumindest einer von den oberen Oberflächen der dielektrischen Wände und der unteren Oberfläche des Substrats an einer Position, an der die dielektrischen Wände vorgesehen sind, an einer Position gegenüberliegend einem Eingangs/Ausgangs-Anschluss (2) für Hochfrequenzsignale des dielektrischen Mehrschichtsubstrats (1) an der oberen Stufe oder der unteren Stufe vorgesehen ist; einen Eingangs/Ausgangs-Anschluss (4) für Leistungszuführungs-/Steuersignale, der auf zumindest einer von den oberen Oberflächen der dielektrischen Wände und der unteren Oberfläche des Substrats (1) an einer Position, an der die die lektrischen Wände vorgesehen sind, an einer Position gegenüberliegend einem Eingangs/Ausgangs-Anschluss (4) für Leistungszuführungs-/Steuersignale des dielektrischen Mehrschichtsubstrats (1) an der oberen Stufe oder der unteren Stufe vorgesehen ist; einen Übertragungspfad (5) innerhalb des Substrats (1) für Hochfrequenzsignale, die innerhalb des dielektrischen Mehrschichtsubstrats (1) vorgesehen sind, zum Verbinden des Eingangs-/Ausgangs-Anschlusses (2) für Hochfrequenzsignale und der Hochfrequenzschaltungen (9); einen Übertragungspfad (5) innerhalb des Substrats (1) für Leistungszuführungs-/Steuersignale, die innerhalb des dielektrischen Mehrschichtsubstrats (1) vorgesehen sind, zum Verbinden des Eingangs-/Ausgangs-Anschlusses (4) für Leistungszuführung-/Steuersignale und der Hochfrequenzschaltungen (9), und Goldkontaktwarzen (6), die vorgesehen sind zum Verbinden der Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse (2) für Hochfrequenzsignale, die an gegenüberliegenden Positionen vorgesehen sind, und zum Verbinden der Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse (4) für Leistungszuführungs-/Steuersignale, die an gegenüberliegenden Positionen vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdichtverschluss (12) zum Abdichten der Schaltungen (9) in dem geschlossenen Raum vorgesehen ist.
  2. Gestapeltes Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein dielektrisches Mehrschichtsubstrat (1c) zum Aufnehmen einer Steuerschaltung (15) zum Einstellen von Leistungszu führungs-/Steuersignalen für die Hochfrequenzschaltungen (9).
  3. Gestapeltes Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, bei dem ein Kondensator (18) großer Kapazität auf der unteren Oberfläche des den geschlossenen Raum bildenden dielektrischen Mehrschichtsubstrats (1b) vorgesehen ist.
  4. Gestapeltes Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, bei dem zumindest einer von einem externen Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Hochfrequenzsignale und einem externen Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Leistungszuführungs-/Steuersignale auf einer Seitenfläche einer dielektrischen Wand des dielektrischen Mehrschichtsubstrats (1) vorgesehen ist.
  5. Gestapeltes Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, bei dem der Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Hochfrequenzsignale und der Eingangs-/Ausgangs-Anschluss für Leistungszuführungs-/Steuersignale auf einer Oberfläche vorgesehen sind, die geschaffen ist durch teilweises Entfernen von zumindest einer Schicht, die das dielektrische Mehrschichtsubstrat (1) bildet.
  6. Gestapeltes Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, bei dem ein Absorber (14) für elektrische Wellen in dem geschlossenen Raum vorgesehen ist.
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