DE69628253T2 - Ultrahochfrequenzfunkgerät - Google Patents

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Kouhei Kawasaki-shi Morizuka
Mitsuo Yokohama-shi Konno
Yasuo Kawasaki-shi Ashizawa
Junko Kawasaki-shi Akagi
Yasuhiko Yokohama-shi Kuriyama
Motoyasu Yokohama-shi Morinaga
Eiji Yokosuka-shi Takagi
Yasushi Kanagawa-ku Sizuki
Yuji Kanazawa-ku Iseki
Takeshi Isogo-ku Hanawa
Takeshi Fujisawa-shi Miyagi
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFIDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • De vorliegende Erfindung betrifft eine Ultrahochfrequenzband-Funkkommunikationsvorrichtung, die ein Band von Ultrahochfrequenzen verwendet.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Von Ultrahochfrequenzband-Funkkommunikationsvorrichtungen ist bekannt, dass sie ein Millimeterwellenband oder ein Quasi-Millimeterwellenband von Ultrahochfrequenzen oberhalb von 10 GHz verwenden. Jede herkömmliche Ultrahochfrequenzband-Funkkommunikationsvorrichtung weist eine Kombination aus Schaltungsblöcken auf, die aus Komponentenanordnungen für sowohl Sender- als auch Empfängerfunktionen hergestellt sind.
  • 1 stellt eine Ultrahochfrequenz-Vorrichtung 1 eines Grundtyps zum Einsatz als Hochfrequenz-Hochleistungsverstärker in einer solchen herkömmlichen Vorrichtung dar, wobei ein oder mehrere Halbleiterchips C, die als Hochfrequenz-Hochleistungsverstärker wirken, in einem Gehäuse P eingebaut sind. Das Gehäuse P hat zwei Zufuhr- bzw. Durchführungselemente T, die an beiden longitudinalen Enden davon für eine Eingabe und eine Ausgabe von Signalen von Ultrahochfrequenzen derart vorgesehen sind, dass sie sich vom Gehäuse P nach außen erstrecken. Die Durchführung T wird oft als koaxiales Anschlussstück zum Anschluss ihres Gehäuses P verwendet. Die Ultrahochfrequenz-Vorrichtung 1 ist durch ein Koaxialkabel mit einem relevanten Anschlussstück oder einer Hochfrequenz-Leiterplatte an eine Antenne, eine Oszillatorschaltung, eine Frequenzwandlerschaltung und andere gekoppelt, um dadurch eine Sender- und Empfängerkombination zu bilden.
  • 2 zeigt ein Sendermodul 2, das einen Halbleiterchip mit Funktionen einer Vielzahl der Halbleiterchips C der in 1 dargestellten Gehäusevorrichtung 1 enthält und die Funktionen zum Senden in einem Gehäuse P' hat. Das Sendermodul 2 enthält, wie es in 3 gezeigt ist, im Gehäuse P' einen Halbleiterchip C1, der als Oszillatorschaltung (OSC) funktioniert, einen Halbleiterchip C2, der als Modulatorschaltung funktioniert, und einen Halbleiterchip C3, der als Leistungsverstärkerschaltung (PA) funktioniert. Jeder der Halbleiterchips bildet einen Schaltungsblock mit einer bestimmten Funktion.
  • Die Halbleiterchips C1, C2 und C3 sind aus einem Quadrat von im Wesentlichen 2 mm geformt und im Gehäuse P' eingebaut, das als Abschirmung von außerhalb dient und innere Abteile hat, die durch Teilungen bzw. Trennungen bzw. Trennwände definiert sind, die sich von seiner Seitenwand ausdehnen bzw. erstrecken. Wenn die Halbleiterchips C1, C2 und C3 in ihren jeweiligen Abteilen des Gehäuses P' angeordnet sind, sind sie durch koaxiale Elemente oder Mikrowellen-Übertragungsleitungen miteinander verbunden, um somit das Sendermodul 2 zu erzeugen. Das Empfängermodul mit einer Hochfrequenz-Verstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen (LNA) und einer Demodulatorschaltung kann auch auf dieselbe Weise aufgebaut sein.
  • Die Abschirmung von jedem der Halbleiterchips C1, C2 und C3 von den anderen im Sendermodul 2 ist dafür entwickelt, eine Interferenz zwischen irgendwelchen zwei benachbarten Halbleiterchips zu verhindern, und auch eine Erzeugung einer Hohlraumresonanz bei der Trägerfrequenz, die durch eine Ausweitung des Raums verursacht wird. Wenn das Gehäuse P' keine der Trennwände hat, die in 2 gezeigt sind, wobei die Halbleiterchips alle in einem großen einzigen Raum angeordnet sind, wird die Erzeugung einer Hohlraumresonanz möglicherweise erhöht werden.
  • 4 zeigt einen weiteren Typ des herkömmlichen Sendermoduls. Das Sendermodul 3 der 4 enthält einen Halbleiterchip C1 einer Oszillatorschaltung, einen Halbleiterchip C2 einer Modulatorschaltung und einen Halbleiterchip C3 einer Leistungsverstärkungsschaltung, die in einem Gehäuse P'' in Reihenschaltung verbunden sind. Die Größe der Halbleiterchips ist 1,5 mm bis 2 mm im Quadrat. Der Halbleiterchip C3 ist durch eine Übertragungsleitung an das Anschlussstück G eines Wellenleiters angeschlossen, von welchem ein Ausgang mit einer Antenne verbunden ist. Da ein Verlust im Wellenleiter allgemein kleiner als derjenige in der Übertragungsleitung ist, kann die Ausgabe von Schaltungsblöcken im Sendermodul 3 mit einem minimalen Verlust vom Wellenleiter zur Antenne übertragen werden. Der obige Aufbau ist nicht auf den Sender beschränkt, sondern kann mit gleichem Erfolg auf das Empfängermodul angewendet werden. Beim Empfängermodul desselben Aufbaus wie demjenigen der 4 sind Halbleiterchips von einer spannungsgesteuerten Oszillatorschaltung (VCO) zu einer Puffer-Verstärkerschaltung (BUF), einer Frequenzwandlerschaltung (NIX) und einer Verstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen (LNA) verbunden, wie es in 5 gezeigt ist.
  • Obwohl die Halbleiterchips C1, C2 und C3 im Sendermodul 3 der 4 nicht separat abgeschirmt sind, können sie betreibbar sein, wenn ihre Gesamtdimensionen klein genug sind.
  • Die herkömmlichen Vorrichtungen oder Module der vorangehenden Typen sind jedoch unvorteilhaft dafür, schwerwiegende Anforderungen zu erfüllen, die ein Verkleinern und eine Kostenersparnis der Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung enthalten, während es für jede heutige elektronische oder elektrische Vorrichtung erforderlich ist, ihre Größe auf ein Minimum zu reduzieren.
  • Genauer gesagt trägt die in 1 gezeigte herkömmliche Vorrichtung 1 nur einen Teil der gesamten Anordnung einer gemeinsamen Funkkommunikationsvorrichtung, und dann, wenn sie verwendet wird, wird die Funkkommunikationsvorrichtung bezüglich der Größe äußerst groß und bis zu einigem Ausmaß teuer.
  • Das in 2 gezeigte Sendermodul 2 enthält eine Vielzahl von Vorrichtungen, die gleich der Vorrichtung der 1 sind, und lässt zu, dass die Funkkommunikationsvorrichtung bezüglich der Größe im Vergleich mit der Verwendung der Vorrichtung der 1 kleiner ist. Das Sendermodul 2 hat jedoch die Halbleiterchips von unterschiedlichen Größen in seinem Gehäuse separat abgeschirmt, welches somit in einer merklichen Größe beibehalten wird, was die Gesamtdimensionen sowie die Herstellungskosten kaum reduziert. Ebenso muss das Sendermodul 2 mit anderen Modulen einschließlich eines Empfängers und einer Antenne unter Verwendung von sehr großen Wellenleitern, Koaxialkabeln oder Hochfrequenz-Leiterplatten verbunden werden, was somit veranlasst, dass die Funkkommunikationsvorrichtung schwer bleibt.
  • Das in 4 gezeigte Sendermodul 3 kann auf eine kleinere Größe als das Sendermodul 2 der 2 verkleinert werden. Jedoch muss das Sendermodul 3 auch mit anderen Modulen einschließlich eines Empfängers und einer Antenne unter der Verwendung von sehr großen Wellenleitern, Koaxialkabeln oder einer Hochfrequenz-Leiterplatte verbunden werden, was somit zu einem unvollständigen Verkleinern der Funkkommunikationsvorrichtung beiträgt.
  • In US 5 448 110 A ist ein umhüllter Transceiver beschrieben, der eine integrierte Schaltung und eine zwischen zwei Filmen laminierte Batterie enthält. Gedruckte Leiter auf den Filmen koppeln eine Leistung zu der integrierten Schaltung und bilden eine Antenne.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Berücksichtigung dieser Probleme ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, um die obigen Nachteile zu eliminieren, eine Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung zu schaffen, die bezüglich der Gesamtgröße kleiner und bezüglich der Herstellungskosten niedriger ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung geschaffen, die folgendes aufweist:
    eine Empfängerantenne;
    eine Senderantenne;
    einen IC-Chip, der mit der Empfängerantenne und der Senderantenne elektrisch verbunden ist;
    ein Substrat, auf dem die Empfängerantenne, der Sender und die IC-Chips befestigt sind;
    gekennzeichnet durch:
    eine Gehäuse mit einem Einengungsabschnitt mit einer Wellenleiter-Struktur der Art, dass die Grenzfrequenz des Einengurgsabschnitts höher als die höchste Frequenz eines Trägersignals ist, das in der Funkkommunikationsvorrichtung verwendet wird, wodurch verhindert wird, dass elektromagnetische Wellen von gesendeten und empfangenen Kommunikationssignalen in die Wellenleiter-Struktur eintreten, wobei das Substrat in dem Gehäuse auf eine derartige Art und Weise installiert ist, dass sich der IC-Chip in dem Einengungsabschnitt befindet;
    einen Eingangsanschluss zum Eingeben eines Basisband-Eingangssignals an den IC-Chip;
    einen Ausgangsanschluss zum Ausgeben eines Basisband-Ausgangssignals von dem IC-Chip;
    einen Steuersignalanschluss zum Eingeben an den IC-Chip eines Steuersignals zum Steuern des IC-Chips;
    und wobei das Gehäuse einen inneren Raum einschließlich einer ersten Kammer zum Aufnehmen der Empfangsantenne, einer zweiten, zum Aufnehmen der Senderantenne hat, und der Einengungsabschnitt eine Bohrung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende hat, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ende der Bohrung kommuniziert und die zweite Kammer mit dem zweiten Ende der Bohrung kommuniziert.
  • Gemäß dem obigen Aufbau ist das Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung in der Form eines Sender-Empfänger-Moduls für ein Funkkommunikations-LAN mit zwei Antennen, nämlich einer Senderantenne und einer Empfangsantenne, anwendbar, was eine relative Interferenz der zwei Kanäle zueinander verhindert, eine stabile Aktion seiner RF-Schaltung sicherstellt und die RF-Schaltung direkt mit den zwei Antennen verbindet, wodurch die Gesamtgröße minimiert wird und eine hohe Leistungsfähigkeit geboten wird. Genauer gesagt kann das Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung somit bezüglich der Herstellungskosten sowie der Gesamtgröße reduziert werden und in einem Personalcomputer oder einem persönlichen Datenendgerät kleiner Größe verwendet werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Merkmale und Vorteile der Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber den vorgeschlagenen Vorrichtungen werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung deutlicher verstanden werden, und zwar genommen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Elemente oder Abschnitte in allen Figuren davon bezeichnen, und wobei:
  • 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Hochfrequenzvorrichtung ist;
  • 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Sendermoduls ist;
  • 3 ein Blockdiagramm einer Schaltung des in 2 gezeigten Sendermoduls ist;
  • 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren herkömmlichen Sendermoduls ist;
  • 5 ein Blockdiagramm einer Schaltung eines Empfängermoduls ist, für welches das in 4 gezeigte Sendermodul für einen Einsatz geändert ist;
  • 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Funkkommunikationsmoduls ist;
  • 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Funkkommunikationsmoduls ist;
  • 8 eine explosionsartige perspektivische Ansicht ist, die das erste Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9A eine Draufsicht auf das in 8 gezeigte Funkkommunikationsmodul ist, und
  • 9B eine Querschnittsansicht entlang der Linie IXB-IXB der 9A ist;
  • 10 eine explosionsartige perspektivische Ansicht ist, die das zweite Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 11 eine schematische perspektivische Ansicht, die das dritte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 12 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die das vierte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 13 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die das fünfte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 14A eine Draufsicht ist, die das sechste Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 14B eine Querschnittsansicht entlang der Linie IXVB-IXVB der 14A ist;
  • 15 eine Draufsicht ist, die das siebte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16 eine explosionsartige perspektivische Ansicht, die das achte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 17 eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII des Funkkommunikationsmoduls der 16 ist;
  • 18 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die das neunte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 19A eine schematische perspektivische Ansicht ist, die das zehnte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und
  • 19B eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIXB-XIXB der 19A ist;
  • 20A eine schematische perspektivische Ansicht, die das elfte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und
  • 20B eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXB-XXB der 20A ist;
  • 21 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die das zwölfte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 22 eine schematische Draufsicht ist, die das dreizehnte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 23 eine schematische Querschnittsansicht eines Einengungsabschnitts des Funkkommunikationsmoduls des vierzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist;
  • 24 eine schematische Querschnittsansicht eines Einengungsabschnitts des Funkkommunikationsmoduls des fünfzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist;
  • 25 eine explosionsartige perspektivische Ansicht ist, die das sechzehnte Ausführungsbeispiel des Funkkommunikationsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 26 ein Blockdiagramm einer Schaltung eines Halbleiterchips im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 27 ein Diagramm einer Direkt-Modulationsschaltung im in 26 gezeigten Halbleiterchip ist;
  • 28 ein Diagramm einer Direkt-Modulationsschaltung im in 26 gezeigten Halbleiterchip ist;
  • 29 ein Blockdiagramm einer Schaltung eines weiteren Beispiels des Halbleiterchips im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 30 ein Blockdiagramm einer Schaltung eines weiteren Beispiels der Halbleiterchips im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 31 ein Blockdiagramm einer Schaltung eines weiteren Beispiels des Halbleiterchips im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 32 ein Blockdiagramm einer Schaltung eines weiteren Beispiels des Halbleiterchips im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 33 eine schematische Ansicht ist, die eine innere Struktur des Halbleiterchips im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 34 eine Querschnittsansicht ist, die eine Hohlraumresonanz-Vorrichtung im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung erklärt;
  • 35A eine Ansicht von unten ist, die den Aufbau bzw. die Anordnung einer Antenne im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung erklärt, und
  • 35B eine Querschnittsansicht derselben ist;
  • 36A eine Ansicht von unten ist, die die Anordnung einer weiteren Antenne im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung erklärt, und
  • 36B eine Querschnittsansicht derselben ist;
  • 37A eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines Resonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung zeigt, und
  • 37B eine Querschnittsansicht derselben ist;
  • 38 ein Diagramm einer Oszillatorschaltung im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 39 eine Querschnittsansicht ist, die eine Kopplungsform zwischen dem Resonator und dem Substrat im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 40 eine Querschnittsansicht ist, die eine weitere Kopplungsform zwischen dem Resonator und dem Substrat im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 41 eine Querschnittsansicht ist, die die Anordnung eines Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung erklärt;
  • 42 eine Querschnittsansicht ist, die die Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung erklärt;
  • 43 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 44 eine vergrößerte Ansicht des Hohlraumresonators der 43 ist;
  • 45 eine Querschnittsansicht des Hohlraumresonators der 43 ist;
  • 46 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 47 eine Querschnittsansicht des Hohlraumresonators der 46 ist;
  • 48 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 49 eine Querschnittsansicht des Hohlraumresonators der 48 ist;
  • 50 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 51 eine Querschnittsansicht des Hohlraumresonators der 50 ist;
  • 52 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 53 eine Draufsicht auf den Hohlraumresonator der 52 ist;
  • 54 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 55 eine Draufsicht auf den Hohlraumresonator der 54 ist;
  • 56 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines weiteren Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist;
  • 57 eine Querschnittsansicht des Hohlraumresonators der 56 ist;
  • 58 eine Querschnittsansicht zum Erklären eines Schritts zum Herstellen des Hohlraumresonators des Funkkommunikationsmoduls der vorliegenden Erfindung ist;
  • 59 eine Querschnittsansicht eines Schritts ist, der den Schritt der 58 nachfolgt;
  • 60 eine Querschnittansicht eines Schritts ist, der dem Schritt der 59 nachfolgt;
  • 61 eine Querschnittsansicht eines Schritts ist, der dem Schritt der 60 nachfolgt;
  • 62 eine Querschnittsansicht ist, die den durch die Schritte der 58 bis 61 hergestellten Hohlraumresonator zeigt;
  • 63 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zum Steuern der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators im Funkkommunikationsmodul der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 64 eine vergrößerte Ansicht der Einrichtung zum Steuern der Resonanzfrequenz des in 63 gezeigten Hohlraumresonators ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Eine Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung weist Halbleiterchips auf, die wesentliche Schaltungen zum Verarbeiten von sendenden und empfangenen Signalen, eine Senderantenne und eine Empfängerantenne enthalten. Die Qualität von verarbeiteten Signalen in den Schaltungen wird durch Interaktionen zwischen den Halbleiterchips und der Senderantenne und/oder der Empfängerantenne, eine Interferenz zwischen der Senderantenne und der Empfängerantenne und eine Resonanz in den Installationsräumen beeinflusst bzw. beeinträchtigt. Sie kann auch durch eine Interaktion zwischen den Halbleiterchips verschlechtert werden, die entsprechende Signalverarbeitungsschaltungen enthalten. Beispielsweise wird ein Ausgangssignal vom PA aufgrund der Interaktion zwischen den zwei Halbleiterchips teilweise zum OSC rückgekoppelt, und seine folgende Ausgabe kann beeinträchtigt werden, was die Qualität verschlechtert. Zum Verhindern des obigen Nachteils sind die Sender- und Empfängerantennen physikalisch von einem Gehäuse getrennt, in welchem die Halbleiterchips zur Signalverarbeitung installiert sind, und als getrennte Komponenten angeschlossen.
  • Es ist eine Vielfalt von Ansätzen zum Minimieren der Gesamtgröße der Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung von einem Typ vorgeschlagen worden. Bislang ist ein möglicher Aufbau, bei welchem die Sender- und Empfängerantennen miteinander mit den Halbleiterchips zur Signalverarbeitung in einem einzigen Gehäuse oder einem Sender- und Empfängermodul angebracht sind, nicht versucht worden, weil der zuvor beschriebene Nachteil kaum überwunden wird. Die vorliegende Erfindung ist auf ein solches Sender-Empfänger-Modul gerichtet, das die Sender- und Empfängerantennen zusammen mit den Halbleiterchips zur Signalverarbeitung in einem einzigen Gehäuse angebracht hat, was eines der besten Mittel zum Minimieren der Größe der Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung ist.
  • Ein Grundaufbau einer solchen Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung weist im Wesentlichen ein Sender-Empfänger-Funkkommunikationsmodul auf, wie es in 6 oder 7 gezeigt ist. Wie es gezeigt ist, sind Halbleiterchips 11, 11a und 11b, die durch Bondierungsdrähte 7 mit einer Senderantenne 12 und einer Empfängerantenne 13 verbunden sind, auf einem einzigen Substrat 6 angebracht, das in einem Gehäuse 5 installiert ist, das mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 8 versehen ist, um dadurch das Sender-Empfänger-Funkkommunikationsmodul 4 oder 9 zu bilden. Demgemäß werden die Sender-Empfänger-Funkkommunikationsvorrichtungen 4 und 9 durch eine geringe Anzahl von Schritten hergestellt.
  • Der Aufbau, bei welchem die Komponenten im Gehäuse mechanisch voneinander isoliert sind und der das Verkleinern beeinflussen kann, wird effektiv durch die vorliegende Erfindung realisiert, wie sie nachfolgend in der Form von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wird.
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung lassen zu, dass Halbleiterchips in einem Raum eines Wellenleitermodes angebracht werden, von welchem eine Grenzfrequenz größer als die Trägerfrequenz ist, die für eine Signalübertragung verwendet wird, um dadurch die Interaktion zwischen den Halbleiterchips und den Sender- und Empfängerantennen zu minimieren, sowie die Erzeugung einer Hohlraumresonanz und der Interferenz zwischen zwei Antennen.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel),
  • Die 8, 9A und 9B zeigen ein Funkkommunikationsmodul 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches einen IC-Chip 11 aufweist, der als ein Sender und ein Empfänger funktioniert, eine Senderantenne 12 und eine Empfängerantenne 13, die alle auf einem einzigen Substrat 14 angebracht und in einem elektrisch leitenden Gehäuse 15 installiert sind, wie es in einer perspektivischen Ansicht der 8 gezeigt ist.
  • Das Gehäuse 15 kann aus einem mit Gold plattierten Kobaltmaterial gebildet sein. Der IC-Chip 11 kann eine Schaltung mit Transistoren, wie beispielsweise HEMT auf einer GaAs-Basis enthalten, und die Sender- und Empfängerantennen 12, 13 können Patch-Antennen sein, die dadurch hergestellt sind, dass sie ein Muster aus Gold auf einem Teflon-Substrat haben.
  • Das Gehäuse 15 hat einen inneren Raum, der nicht unterteilt ist, sondern zu einer spezifischen Form angeordnet ist, die einen Einengungsabschnitt 16 bei einem longitudinalen Zentrum des Gehäuses 15 hat. Es ist somit angenommen, dass der innere Raum des Gehäuses 15 aus drei Bereichen besteht: dem Einengungsabschnitt 16 beim Zentrum und zwei Bereiche an beiden Seiten. Der IC-Chip 11 ist im Einengungsabschnitt 16 installiert, während die Senderantenne 12 und die Empfängerantenne 13 jeweils in den zwei Seitenbereichen angeordnet sind. Der IC-Chip, die Senderantenne 12 und die Empfängerantenne 13 sind zum Schutz mit einer nichtleitenden Abdeckhaube 17 bedeckt, die das Gehäuse 15 von oben schließt. Die Abdeckhaube 17 hat eine leitende Schicht 18, die an einer inneren Oberfläche davon vorgesehen ist, die zum Einengungsabschnitt 16 schaut.
  • Das Gehäuse 15 hat auch Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 19 zum Übertragen eines Basisbandsignals zu und von dem IC-Chip 11 und zum Zuführen eines Leistungsversorgungspotentials und von Steuersignalen. Die Eingangs- und Ausgangschlüsse 19 handhaben eines der Hochfrequenz-Kommunikationssignale. Der IC-Chip 11, die Senderantenne 12 und die Empfängerantenne 13 sind durch Übertragungsleitungen, wie beispielsweise Mikrostreifen, die andere als Wellenleiter sind, elektrisch miteinander verbunden.
  • 9A ist eine Draufsicht auf das Funkkommunikationsmodul 10 (wobei die Abdeckhaube 17 entfernt ist) und 9B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IXB-IXB der 9A, welche Ansicht den Einengungsabschnitt 16 zeigt.
  • Wie es aus der 9B klar wird, bilden der Einengungsabschnitt 16 des Gehäuses 15 und die leitende Schicht 18 der Abdeckhaube 17 in einer Kombination eine Wellenleiter-Struktur, an welcher der IC-Chip 11 angeordnet ist. Die Wellenleiter-Struktur ist so entworfen, dass ihre Grenzfrequenz größer als die Frequenz (die höchste von ihr) eines Kommunikationssignals ist, wodurch verhindert wird, dass elektromagnetische Wellen des Kommunikationssignals in die Wellenleiter-Struktur eintreten, d. h. in den Einengungsabschnitt 16. Dies vermeidet eine unerwünschte Interaktion zwischen dem IC-Chip 11 im Einengungsabschnitt 16 und den Sender- und Empfängerantennen 12, 13. Genauer gesagt wirkt der Einengungsabschnitt 16 nicht als Wellenleiter, sondern als eine Isoliereinrichtung für den IC-Chip 11, wodurch verhindert wird, dass elektromagnetische Wellen über der Senderantenne 12 in den IC-Chip 11 als eine Rückkopplung eintreten und den IC-Chip 11 beeinflussen. Der Einengungsabschnitt 16 ist zwischen der Senderantenne 12 und der Empfängerantenne 13 angeordnet, für welche somit verhindert wird, dass sie miteinander interferieren.
  • Wie es oben beschrieben ist, ist das Sender-Empfänger-Modul des Ausführungsbeispiels so entworfen, dass der IC-Chip, die Senderantenne und die Empfängerantenne physikalisch und deutlich in einem einzigen Gehäuse voneinander isoliert sind, und wenn es als die Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung verwendet wird, seine Gesamtgröße minimiert werden kann.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • 10 ist eine explosionsartige perspektivische Ansicht eines Funkkommunikationsmoduls 20, das das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die mit der leitenden Schicht 18 versehene Abdeckhaube 17, die in 9 gezeigt ist, durch eine Kombination aus einer nichtleitenden äußeren Abdeckhaube 21 und einer leitenden inneren Abdeckhaube 22 ersetzt ist. Gleich dem Funkkommunikationsmodul 10 der 9 wird die innere Abdeckhaube 22 dazu verwendet, den Einengungsabschnitt 16 zu bedecken, um dadurch eine Wellenleiter-Struktur zu bilden. Genauer gesagt schützt die äußere Abdeckhaube 21 physikalisch zwei Antennen 12 und 13 sowie einen IC-Chip 11, und verhindert die innere Abdeckhaube 22, dass eine elektromagnetische Pufferung zwischen den Antennen 12 und 13 und den IC-Chip 11 auftritt. Dieser Aufbau liefert denselben Effekt wie das erste Ausführungsbeispiel, ohne irgendeine leitende Schicht an der inneren Oberfläche der Abdeckhaube anzuwenden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht einer Funkkommunikationsvorrichtung 23, die das dritte Aüsführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei ein Abdeckhaubenelement nicht gezeigt ist, sondern geeignet als eine Modifikation der in der 9 oder 10 dargestellten Abdeckhaube vorgesehen ist. Das Modul 23 enthält ein Gehäuse 15A mit einem C-förmigen inneren Raum und einem Subtrat, auf welchem ein IC-Chip 11 und zwei Antennen 12 und 13 angebracht sind, bestehend aus drei Segmenten: einem Substratsegment 14a, das sich über einen reduzierten Bereich 16A des Gehäuses 15A zum Tragen des IC-Chips 11 darauf erstreckt, einem Substratsegment 14b zum Tragen der Senderantenne 12 darauf und einem Substratsegment 14c zum Tragen der Empfängerantenne 13 darauf. Die Substratsegmente 14a, 14b und 14c können dadurch hergestellt sein, dass sie Muster aus Gold auf einer Aluminiumbasis haben.
  • Für einen Zusammenbau werden die Substratsegmente 14A, 14B und 14C, auf welchen der IC-Chip 11 und die zwei Antennen 12 und 13 jeweils angebracht sind, separat im Gehäuse 15A installiert, bevor sie zum elektrischen Verbinden des ICChips 11 und der zwei Antennen 12 und 13 miteinander verbunden werden. Dies lässt zu, dass der IC-Chip 11 und die zwei Antennen 12 und 13 vor der Installation und dem Anschließen individuell untersucht oder getestet werden. Die Installation der Substratsegmente 14A, 14B und 14C in das Gehäuse 15A wird auch auf einfache Weise ausgeführt werden, weil sie getrennt sind.
  • Die Substratanordnung dieses Ausführungsbeispiels kann aus einer einzigen Platte sein, was gleich derjenigen des ersten oder des zweiten Ausführungsbeispiels ist. Es ist auch möglich, das Substrat des ersten oder des zweiten Ausführungsbeispiels zu Segmenten, wie beispielsweise den Substratsegmenten des dritten Ausführungsbeispiels, zu verschieben. Das Substrat von irgendeiner Form kann auf das Funkkommunikationsmodul angewendet werden, solange es eine einzige Montageebene im Gehäuse zur Verfügung stellt.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel kann zusätzlich zu dem oben beschriebenen Vorteil die Interferenz zwischen den zwei Antennen und zwischen dem IC-Chip und einer der Antennen minimieren.
  • Die Richtwirkung einer von links nach rechts symmetrisch geformten Antenne ist normal zur Ebene, in welcher die Antenne angeordnet ist. Wenn die zwei Antennen in derselben Richtung ausgerichtet sind, können sie miteinander interferieren. Während ihre Richtwirkung durch Modifizieren ihrer Form geändert wird, werden die zwei Antennen gemeinsam derart angeordnet, dass sie etwas unterschiedliche Formen gegenüber derselben symmetrischen Form haben, so dass ihre Richtwirkung jeweils unter einem kleinen Winkel zueinander ist.
  • Joch sind beim dritten Ausführungsbeispiel die zwei Antennen 12 und 13 außerhalb der Eingangs- und Ausgangsleitungen des IC-Chips 11 angeordnet und werden somit bezüglich der Interferenz miteinander minimiert sein, und die Einstellung für eine Richtwirkung wird erleichtert sein. Ebenso stört die Wand des Gehäuses zwischen dem IC-Chip 11 und den zwei Antennen 12 und 13, was somit verhindert, dass sie einander beeinflussen.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • 12 zeigt ein Funkkommunikationsmodul 24 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Anordnung der zwei Antennen beim dritten Ausführungsbeispiel zum weiteren Dämpfen der Interferenz zwischen den zwei Antennen modifiziert ist. Obwohl eine Abdeckhaube in 12 nicht gezeigt ist kann die beim ersten oder beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendete Abdeckhaube verwendet werden, wobei ihre Form modifiziert ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuse 15B in einer mittensymmetrischen Form angeordnet, das drei Substratsegmente 14d, 14e und 14f an entsprechenden Stellen hat. Die zwei Sender- und Empfängerantennen 12 und 13 sind mittensymmetrisch in Bezug auf den IC-Chip 11, da sie entlang einer diagonalen Linie IC-Chips 11 angeordnet sind.
  • Da die zwei Antennen 12 und 13 außerhalb der Richtungen der Eingangs- und Ausgangsleitungen des IC-Chips 11 angeordnet sind, erzeugen ihre Richtwirkungen eine minimale Interferenz dazwischen, wie es beim dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Ebenso dehnt die mittensymmetrische Anordnung in Bezug auf den IC-Chip 11 den Abstand zwischen den zwei Antennen 12 und 13 aus, um dadurch den Effekt einer Nebenzipfelinterferenz zu erniedrigen.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Funkkommunikationsmoduls 25, das das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei ein Einengungsabschnitt 16C aus einem ersten Einengungsabschnitt 16' und einem zweiten Einengungsabschnitt 16" besteht, welchem jeweils zwei Sender- und Empfänger-IC-Chips 11a, 11b zugeteilt sind. Ein Abschnitt eine Substrats 26 zwischen den zwei Einengungsabschnitten 16' und 16" wird zum Anschluss nach außen verwendet. Obwohl eine Abdeckhaube in 13 nicht gezeigt ist, ist sie mit entweder einer leitenden Schicht auf einem nichtleitenden Körper davon oder einer leitenden inneren Abdeckhaube davon vorgesehen, um den ersten und den zweiten Einengungsabschnitt 16', 16" sorgfältig abzudecken.
  • Das fünfte Ausführungsbeispiel minimiert auch die Interferenz zwischen dem Sender und dem Empfänger und bietet eine höhere Freiheit für einen Anschluss nach außen an, wodurch eine Vielfalt von Modifikationen zugelassen wird, um eine beliebige Anwendung zu erfüllen.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Die 14A und 14B zeigen ein Funkkommunikationsmodul 27 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt ist die 14A eine Draufsicht auf dasselbe (wobei eine Abdeckhaube nicht gezeigt ist) und ist 14B eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIVB-XIVB der 14A. Wie es offensichtlich ist, sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet und werden nicht mehr detailliert erklärt. Das in den 14A und 14B gezeigte Funkkommunikationsmodul 27 ist durch die Tatsache unterschiedlich von dem Funkkommunikationsmodul 10 des in 8 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels, dass ein Einengungsabschnitt 16D Ausschnitte 28 hat, die in der Innenseitenwand davon vorgesehen sind. Die Ausschnitte 28 sind entworfen, um passive Komponenten unterzubringen, einschließlich eines Chip-Kondensators 29 und einer Durchführung 30. Der Einengungsabschnitt 16D hat auch Durchgangslöcher 32, die in seinem Boden vorgesehen sind, um zuzulassen, dass sich die Durchführung 30 von der Innenseite zu der Außenseite des Gehäuses 15D erstreckt. Die Ausschnitte 28 lassen zu, dass die Breite des Einengungsabschnitt 16D von Wa auf Wb größer wird, wodurch die Grenzfrequenz niedriger als diejenige des Einengungsabschnitts 16 des ersten Ausführungsbeispiels ist. Unter Berücksichtigung dieses Phänomens können die Dimensionen des Ausschnittes 28 bestimmt werden, um zu verhindern, dass die elektromagnetischen Wellen der Kommunikationssignalfrequenz den IC-Chip 11 angreifen.
  • Das Funkkommunikationsmodul 27 dieses Ausführungsbeispiels bietet denselben Vorteil wie das Funkkommunikationsmodul 10 des ersten Ausführungsbeispiels und lässt auch zu, dass der Chip-Kondensator 29 benachbart zum IC-Chip 11 angeordnet wird, um dadurch den stabilen Schaltungsbetrieb desselben sicherzustellen. Weiterhin sind Eingangs- und Ausgangselektroden nahe zum Halbleiterchip 11 angeordnet, so dass ein durch die Durchführung 30 und das Durchgangsloch 32 verursachter relevanter Verlust minimiert werden kann.
  • (Siebtes Ausführungsbeispiel)
  • 15 ist eine Draufsicht auf ein Funkkommunikationsmodul 33, das das siebte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Funkkommunikationsmodul 33 ist durch die Tatsache vom Funkkommunikationsmodul 10 des ersten Ausführungsbeispiels unterschiedlich, das Projektionen 34 an der Innenseitenwand eines Gehäuses 15E vorgesehen sind, so dass die Breite eines Einengungsabschnitts 16E mit einem Maximum von Wa an beiden Enden so klein wie Wc ist.
  • Wie es beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, verhindert der Einengungsabschnitt 16E, dass die elektromagnetischen Wellen der Kommunikationssignalfrequenz in einen Halbleiterchip 11 eintreten. Allgemein können sich die elektromagnetischen Wellen von irgendeiner Frequenz, die sogar kleiner als die Grenzfrequenz ist, durch die beiden Enden des Einengungsabschnitts 16E etwas hineinbewegen. Das Funkkommunikationsmodul 33 des siebten Ausführungsbeispiels hat die Breite an beiden Enden des Einengungsabschnitts 16E auf so klein wie Wc reduziert, um dadurch den Eintritt von unerwünschten elektromagnetischen Wellen verglichen mit dem Einengungsabschnitt 16 des ersten Ausführungsbeispiels auf ein minimales Ausmaß zu steuern.
  • (Achtes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Funkkommunikationsmodul 35 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel ist in den 16 und 17 dargestellt. Die 16 ist eine explosionsartige perspektivische Ansicht des Funkkommunikationsmoduls 35 und 17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII der 16.
  • Während die ersten bis siebten Ausführungsbeispiele das Substrat verwenden, auf welchem die Antennen und Halbleiterchips angebracht sind und das im leitenden Gehäuse installiert ist, lässt dieses Ausführungsbeispiel zu, dass das Substrat als Bodenplatte des Gehäuses dient, von welchem eine Seitenwand aus einem leitenden Rahmen 15F zusammengesetzt ist, der am Substrat angebracht ist. Genauer gesagt enthält das Substrat 14F eine Erdungsschicht 38, die den Boden des Gehäuses mit einem Einengungsabschnitt der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele entspricht, wie es in 17 gezeigt ist. Ein Antennenmuster einschließlich einer Senderantenne 12 und einer Empfängerantenne 13 und ein Verdrahtungsmuster zum Verbinden der Halbleiterchips (es sind beide nicht gezeigt) sind zusammen mit einem peripheren Erdungsmuster 36 auf dem Substrat 14F angebracht. Das periphere Erdungsmuster 36 und die Erdungsschicht 38 sind elektrisch über Durchgänge 37 miteinander verbunden. Das Anbringen des leitenden Rahmens 15F mit dem Einengungsabschnitt 16F am Substrat 14F erzeugt ein Äquivalent des Gehäuses, einschließlich des Rahmens 15F, des Erdungsmusters 36, der Durchgänge 37 und der Erdungsschicht 38. Eine Abdeckhaube 17F hat eine leitende Schicht 18F, die in ihrer Innenfläche vorgesehen ist, die zum Einengungsabschnitt 16F schaut, was gleich derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ist.
  • Dieses Ausführungsbeispiel lässt zu, dass das Gehäuse durch keine verzweigten Komponenten aufgebaut ist, und wird zu den niedrigeren Herstellungskosten des Funkkommunikationsmoduls 35 beitragen.
  • (Neuntes Ausführungsbeispiel)
  • 18 zeigt ein Funkkommunikationsmodul 39 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel (wobei eine Abdeckhaube nicht gezeigt) ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist durch die Tatsache unterschiedlich vom ersten Ausführungsbeispiel, dass drei Halbleiterchips 11a, 11b und 11c von unterschiedlichen Größen ihren jeweiligen Breiten eines Einengungsabschnitts 16G zugeteilt sind. Genauer gesagt ist der Halbleiterchip 11b in der Mitte bezüglich der Breite kleiner als die zwei anderen Chips 11a und 11c an beiden Enden. Eine Mitte bzw. ein Zentrum des Einengungsabschnitts 16G ist schmaler ausgeformt als die zwei Enden, um zu der Größe des Halbleiterchips 11b zu passen.
  • Vorzugsweise ist der Halbleiterchip 11b in der Mitte des Einengungsabschnitts 16G des Ausführungsbeispiels ein Oszillator, während die zwei anderen Halbleiterchips 11a und 11c jeweils ein Sender und ein Empfänger sind, die an ihre jeweiligen Sender- und Empfängerantennen 12 und 13 angeschlossen sind.
  • Wie es bei dem siebten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, können die elektromagnetischen Wellen einer Frequenz, die niedriger als die Grenzfrequenz ist, in die zwei Öffnungen (an beiden Enden) des Einengungsabschnitts 16G proportional zu der Breite (d. h. im Querschnitt) desselben eintreten. Das neunte Ausführungsbeispiel lässt zu, dass der Einengungsabschnitt 16G in der Mitte minimiert wird, um dadurch die elektromagnetischen Wellen vom Sender 11a und der Senderantenne 12 zum Empfängerchip 11c abzuhalten und die Isolierung jedes Halbleiterchips zu schützen.
  • (Zehntes Ausführungsbeispiel)
  • Die 19A und 19B stellen ein Funkkommunikationsmodul 40 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel dar. Die 19A ist eine perspektivische Ansicht des Moduls 40 (wobei eine Abdeckhaube nicht gezeigt ist) und 19B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIXB-XIXB der 19A.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Halbleiterchip 11 einschließlich einer Senderschaltung und einer Empfängerschaltung in Kombination in einem Einengungsabschnitt 16H zusammen mit einem Resonator 41 angebracht, der elektromagnetisch mit der Senderschaltung des Halbleiterchips 11 verbunden ist. Der Resonator 11 kann eine Streifenform oder eine Scheibenform haben.
  • Wie es in 19B gezeigt ist, ist der Resonator 41 in vertikaler Richtung in einer Öffnung angebracht, die unterhalb des Halbleiterchips 11 in einem Substrat 14H vorgesehen ist, das in einem Gehäuse 15H installiert ist. Die Breite einer im Einengungsabschnitt 16H entwickelten Wellenleiter-Struktur ist größer als die Höhe.
  • Demgemäß lässt der Resonator 41 zu, dass seine elektrischen und magnetischen Felder in rechten Winkeln zu den elektrischen und magnetischen Feldern im Einengungsabschnitt 16H in einem minimalen Ausbreitungsmode sind, was verhindert, dass die elektromagnetischen Wellen von einer Senderantenne 12 durch den Resonator 41 zu einer Empfängerseite übertragen bzw. gesendet werden, und die Isolierung des Halbleiterchips 11 schützt.
  • Diese Anordnung kann auf das neunte Ausführungsbeispiel dadurch angewendet werden, dass man die Resonatoröffnung unterhalb des Senderchips 11a hat.
  • (Elftes Ausführungsbeispiel)
  • Die 20A und 20B zeigen ein Funkkommunikationsmodul 40' gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 20A ist eine perspektivische Ansicht des Moduls 40' (wobei eine Abdeckhaube nicht gezeigt ist) und 20B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXB-XXB' der 20A.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des zehnten Ausführungsbeispiels, wobei ein Resonator 41' und ein Substrat 14I auf eine unterschiedliche Weise angebracht sind, während ein Gehäuse 15I und sein Einengungsabschnitt 16I auf dieselbe Weise wie beim zehnten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind.
  • Genauer gesagt ist der Resonator 41' benachbart zu und parallel zu einem Halbleiterchip 11, wenn er von der Mitte des Einengungabschnitts 16I zu einer Empfängerantenne 13 vorgespannt ist. In diesem Fall sind die elektrischen und magnetischen Felder des Resonators 41' in ihrem minimalen Ausbreitungsmode zu denjenigen des Einengungsabschnitts 16I ausgerichtet. Jedoch ist der Resonator 41' in der Empfängerseite angeordnet, wo eine Eingabe und eine Ausgabe einer Leistung relativ gering sind und weniger durch die elektromagnetischen Wellen von der Senderseite beeinflusst werden. Ebenso ist die Leistung von der Empfängerantenne 13 sehr viel kleiner als diejenige von der Senderantenne und wird vernachlässigbare Effekte auf der Senderseite ergeben. Es wird verstanden, dass dieses Ausführungsbeispiel wie das neunte Ausführungsbeispiel mehr als einen der Halbleiterchips mit gleichem Erfolg verwenden kann.
  • (Zwölftes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Funkkommunikationsmodul 42 gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (wobei eine Abdeckhaube entfernt ist) ist in 21 dargestellt.
  • Dieses Ausführungsbeispiel verwendet eine Senderantenne 12 und eine Empfängerantenne 13 aus einem TAB 43. Das TAB 43 ist mit einem Substrat 14J zusammengebaut, das in einem Einengungsabschnitt 16J eines Gehäuses 15J installiert ist. Die Antennen 12 und 13 des TAB 43 sind flexibel und können eingestellt werden, um ihre Richtwirkung zu verschieben. Obwohl der TAB 43 allgemein so dünn wie 10 Mikron ist, kann er in einer Mehrfachschicht ausgebildet sein, um einen Abstand von mehr als 100 Mikron zwischen dem Antennenmuster und dem Erdungsmuster einzustellen, um die Radianteneffizienz der Antennen 12 und 13 zu erhöhen.
  • (Dreizehntes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Funkkommunikationsmodul 44 gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (wobei eine Abdeckhaube entfernt ist) ist in 22 dargestellt, wobei die Länge LA eines Einengungsabschnitts 16K eines Gehäuses 15K kürzer als die Länge LB eines IC-Chips 11 ist, der auf einem Substrat 14K angebracht ist.
  • Allgemein ist die Länge LA des Einengungsabschnitts generös erweitert, um den IC-Chip innerhalb des Einengungsabschnitts sorgfältig zu halten, da er die elektrische Trennung zwischen beiden Enden bestimmt. Anders ausgedrückt ist die Länge LA auf größer als die Länge LB des IC-Chips eingestellt. Jedoch erhöht dies auch den Abstand vom Chip zu den Sender- und Empfängerantennen und somit Übertragungsleitungen zwischen denselben, wodurch ein Verlust bezüglich der Sendeleistung oder eine Verringerung bezüglich des Pegels eines empfangenen Signals auftritt. Entlang der Übertragungsleitungen wird eine Hochfrequenz einer Quasi-Millimeterwelle (oberhalb von 10 GHz) einen größeren Verlust als eine niedrigere Frequenz haben. Insbesondere wird die Rauschpegelcharakteristik des Empfängers stark und direkt durch einen Verlust beeinflusst, der in Reihe zu der Empfängerantenne gemacht wird. Anders ausgedrückt wird jede Redundanz der Länge der Übertragungsleitungen die Leistungsfähigkeit (z. B. die minimale Empfangsempfindlichkeit) des Funkkommunikationsmoduls verschlechtern oder verringern. Zum Vermeiden eines solchen Nachteils sollte der IC-Chip nicht weit von den Antennen angeordnet werden. Dieses Ausführungsbeispiel hat die Länge LA des Einengungsabschnitts kleiner als die Länge LB des IC-Chips (LA < LB), um den Verlust entlang der Übertragungsleitungen zu minimieren, wie es in 22 gezeigt ist.
  • Obwohl der Einengungsabschnitt 16K durch eine Differenz der Länge zwischen dem IC-Chip 11 und dem Einengungsabschnitt 16K kurz ist und somit die elektrische Trennung zwischen der Senderseite und der Empfängerseite abschwächt, ist die Differenz im Gesamteffekt so klein wie vernachlässigbar. Die elektromagnetischen Wellen von außerhalb können durch beide Enden des Einengungsabschnitts 16K eintreten, aber sie können durch die Installation von gemeinsamen Eingangs- und Ausgangs-Anschlussflecken an beiden Rändern des IC-Chips 11 versetzt werden, um dadurch seine innere Schaltung kaum zu beeinflussen.
  • (Vierzehntes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Funkkommunikationsmodul 52 gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (wobei eine Abdeckhaube entfernt ist) ist in 23 gezeigt, wobei die Wärmestrahlung von einem Halbleiterchip berücksichtigt ist. Der wesentliche Aufbau dieses Ausführungsbeispiels ist gleich jedem von demjenigen, die bei den ersten bis dreizehnten Ausführungsbeispielen beschrieben sind, außer denjenigen, der in einer vertikalen Querschnittsansicht eines Einengungsabschnitts 16M der 23 gezeigt ist. Allgemein wird zur Strahlung von Wärme von einem Halbleiterchip, der mittels eines Bumps bzw. eines erhöhten Kontaktierungsfleckens befestigt ist (oder durch Flip-Chip-Bonding), der Halbleiterchip eng durch ein Radiator-Metall unterstützt, und der Spalt zwischen dem Chip und dem Metall wird mit einer thermischen Zusammensetzung oder von ähnlichem aufgefüllt. Dies lässt zu, dass ein stark dielektrisches Material, wie beispielsweise GaAs, sowohl einen oberen als auch einen unteren Bereich eines Raums besetzt, der in einem Metallgehäuse definiert ist, um dadurch die Grenzfrequenz in der Wellenleiter-Struktur zu vermindern. Wenn diese allgemeine Weise bei dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, können die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Halbleiterchips kaum isoliert werden. Ebenso wird das elektrische Feld um die Mitte der Wellenleiter-Struktur durch das Radiator-Metall intensiviert, was eine unerwünschte Oszillation verursacht.
  • 23 zeigt ein Beispiel, bei welchem das elektrische Feld davon abgehalten wird, durch das Radiator-Metall intensiviert zu werden. Eine metallische Abdeckhaube 17M hat einen Radiatorabschnitt 53 davon, der sich nahe zu der Rückseite eines IC-Chips 11M nach unten erstreckt. Darüber hinaus ist der Radiatorabschnitt 53 mit einem Ausschnitt 54 versehen, der zum Chip 11M schaut und mit einem stark thermischen leitenden Material 55 (einer thermischen Zusammensetzung) aufgefüllt ist, das in einer dünnen Gummitasche 56 eingekapselt ist.
  • Wenn der stark leitende Radiatorabschnitt 53 vom IC-Chip 11M beabstandet ist, verhindert dies demgemäß, dass das elektrische Feld intensiviert wird.
  • Die thermische Zusammensetzung 55 in der Tasche 56 ist flexibel und kann eingestellt werden, um irgendeinen Produktionsfehler zu eliminieren und einen optimalen Abstand zwischen dem Radiatorabschnitt 53 und dem IC-Chip 11M mit Einfachheit während des Zusammenbaus oder während der Wartung zu reklamieren. Ebenso erhöht die thermische Zusammensetzung 55 in der Tasche 56 mit einer Federkraft bzw. Spannkraft, wenn sie unter einem geeigneten Druck durch die Abdeckhaube 17M gezwungen wird, die Festigkeit gegenüber dem Radiatorabschnitt 53 sowie dem IC-Chip 11M. Wenn die thermische Zusammensetzung 55 eine Fluidität hat, wirkt der Druck der Abdeckhaube 17M einheitlich über dem IC-Chip 11M, was eine Spannungsstelle eliminiert und zu einer höheren Zuverlässigkeit des Flip-Chip-Bondings beiträgt, von welchem es bekannt ist, dass es eine niedrige strukturelle Stärke hat.
  • (Fünfzehntes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Funkkommunikationsmodul 45 gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 24 gezeigt, wobei die Wärmestrahlung von einem Halbleiterchip berücksichtigt ist. Der wesentliche Aufbau dieses Ausführungsbeispiels ist ebenso gleich jedem von denjenigen, die bei den ersten bis dreizehnten Ausführungsbeispielen beschrieben sind, außer demjenigen, der in einer vertikalen Querschnittsansicht eines Einengungsabschnitts 16L der 24 gezeigt ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine metallische Säule bzw. Stütze 46, die sich von einer metallischen Abdeckhaube 17L nach unten erstreckt, mit einem zwingenden Element, wie beispielsweise einer Feder 47, versehen, so dass sie in Kontakt mit der Rückseite eines IC-Chips 11L, das mittels Bumps befestigt ist (durch ein Flip-Chip-Bonding), für eine Wärmeabstrahlung bleibt.
  • Jedoch lässt eine solche Ultrahochfrequenz, wie sie eine Hohlraumresonanz in einem Metallgehäuse verursacht, zu, dass ein elektrisches Feld um ein dielektrisches Material (z. B. GaAs mit einer Dielektrizitätskonstanten von etwa 13) des IC-Chips 11L zwischen der metallischen Säule 46 und dem Boden des Einengungsabschnitts 16L intensiviert wird, wodurch die Grundmodenfrequenz in der Wellenleiter-Struktur vermindert wird, was die Resonanzfrequenz erniedrigt. Zum Lösen des obigen Nachteils ist eine Einrichtung zum elektrischen Verbinden zwischen der metallischen Säule 46 der Abdeckhaube 17L und dem Boden des Einengungsabschnitts 16L vorgesehen. Genauer gesagt ist die elektrisch verbindende Einrichtung ein Pfad, der sich entlang einem Durchgangsloch 48 erstreckt, das im IC-Chip 11L vorgesehen ist, ein Bump 49 und ein Durchgangsloch 50, das in einem Substrat 14L vorgesehen ist. Der IC-Chip 11L ist am Substrat 14L auf eine derartige Weise befestigt, dass die zwei Durchgangslöcher 48 und 50 durch den Bump 49 zum elektrischen Verbinden der metallischen Säule 46 mit dem Boden oder der Erdungsebene des Einengungsabschnitts 16L miteinander in Kommunikationsverbindung stehen. Eine Vielzahl der Pfade ist in gleichen Intervallen in Längsrichtung des Einengungsabschnitts 16L und des IC-Chips 11L ausgerichtet.
  • Demgemäß wird der Innenraum des Einengungsabschnitts 16L durch den elektrisch verbindenden Pfad in zwei Unterräume aufgeteilt, die durch die leitenden Materialien umgeben sind, wodurch die Resonanzfrequenz für eine Hohlraumresonanz und dann die Grenzfrequenz in der Wellenleiter-Struktur erhöht werden. Ebenso ist der aus einem stark dielektrischen Material hergestellte IC-Chip 11L außerhalb der Mitte von jedem Unterraum angeordnet, so dass die Resonanzfrequenz auf so hoch wie ein zweifaches erhöht wird.
  • Die obigen Vorteile werden durch eine vorteilhafte Ausrichtung der Pfade mit einer optimalen Anzahl und einem optimalen Abschnitt weiter erhöht werden. Obwohl die anderen Innenbereiche des Einengungsabschnitt 16L, wo der IC-Chip 11L abwesend ist, keinen Pfad über den IC-Chip haben, kann die metallische Säule 46 direkt zum Substrat oder zum Boden des Gehäuses ausgedehnt werden. Das Ausführungsbeispiel ist nicht auf das Flip-Chip-Bonding beschränkt, sondern kann mit gleichem Erfolg auf irgendeine Installation einer nach oben schauenden Drahtbondierung angewendet werden, um die Wärmeabstrahlung zu verstärken und die Hohlraumresonanzfrequenz zu erhöhen. Wenn in leitender Chip, wie beispielsweise ein Silizium-IC, für den Halbleiterchip 11L verwendet wird, kann das Durchgangsloch 48 weggelassen werden. Das Substrat 14L ist nicht auf ein keramisches Material beschränkt, sondern kann aus irgendeinem anderen anorganischen Material oder einem organischen Material einschließlich eines Epoxidharzes, eines Teflonharzes, eine Polyimidharzes und ähnlichem ausgewählt werden. Das Durchgangsloch 50 dient auch thermischer Durchgang zum Dämpfen des Widerstands für eine Ausbreitung von Wärme vom Substrat zum Gehäuse.
  • (Sechzehntes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Funkkommunikationsmodul 57 gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 25 dargestellt, wobei die Isolierung eines Halbleiterchips durch eine Wellenleiter-Struktur unter Verwendung eines einfacheren Aufbaus realisiert ist.
  • Das Funkkommunikationsmodul 57 enthält eine Senderantenne 12, eine Empfängerantenne 13, ein Substrat 14N, das einen Mehrschichtenanschluss enthält, ein Muster von Anschlüssen (Anschlussflecken auf einem Bump) zum Anschluss des Halbleiterchips 11 und Übertragungsleitungen zum Anschluss zwischen dem Halbleiterchip 11 und den zwei Antennen 12 und 13, die alle auf dem Substrat 14N befestigt bzw. angebracht sind. Der Halbleiterchip 11, der durch Flip-Chip-Bonding mit dem Substrat 14N verbunden ist, ist durch einen Abdichtring 58 umgeben, außer bei dem Bereich für die Übertragungsleitungen zu den Antennen, und diese Übertragungsleitungen sind durch Muster einer dünnen Metallschicht mit einer Dicke von 5 μm oder darunter als eine oberste Verdrahtungsschicht des Substrats ausgebildet. Der Abdichtring 58 ist mit einer leitenden Schicht verbunden, die im Substrat 14N eingebettet ist.
  • Wenn der Halbleiterchip 11 auf dem Substrat 14N angebracht worden ist, dem eine Installation einer kastenförmigen metallischen Abdeckhaube 59 folgt, ist er mit der Wellenleiter-Struktur umgeben, die durch den Abdichtring 58, die metallische Abdeckhaube 59 und die leitende Schicht im Substrat 14N ausgebildet ist. Die Wellenleiter-Struktur hat dieselbe Funktion wie der Einengungsabschnitt 16 des vorherigen Ausführungsbeispiels, wenn sie so entworfen ist, dass die Grenzfrequenz höher als die Trägerfrequenz ist.
  • Die Abdeckhaube 59 hat eine Kerbe zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen den Übertragungsleitungen und der metallischen Abdeckhaube 59. Die Kerbe kann durch einen" Streifen aus isolierendem Material ersetzt werden. Alternativ können die Übertragungsleitungen teilweise im Substrat 14N eingebettet sein. Nachdem die Abdeckhaube 59 installiert ist, werden der Halbleiterchip 11 und die zwei Antennen 12 und 13 mit einer Abdeckhaube 60 geschützt, die aus einem nichtleitenden Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante hergestellt ist und die über dem Substrat 14N platziert wird.
  • An der gegenüberliegenden Oberfläche zu der Montageoberfläche des Substrats 14N sind Bumps ausgebildet, durch welche Eingangssignale, Ausgangssignale und Steuersignale übertragen werden.
  • Obwohl das Funkkommunikationsmodul 57 keine Seitenwand eines Gehäuses enthält, wie es bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen gezeigt ist, kann die Abdeckhaube 60 die Funktion der Seitenwand mit ihrem entsprechenden Material und ihrer entsprechenden Form zum elektromagnetischen Trennen der zwei Antennen voneinander und zum Bestimmen ihrer Richtwirkung zur Verfügung stellen. Ein metallisches Element, wie beispielsweise eine Wellenausrichteinheit, kann auch für die Abdeckhaube 60 verwendet werden. Die Abdeckhaube 60 kann Öffnungen zum Freilegen von nur den Antennen zur Außenseite der Abdeckhaube 60 haben.
  • Bei dem Funkkommunikationsmodul 57 ist das Muster zur Verdrahtung auf dem Substrat 14N auf einmal durch einen bekannten fotographischen Prozess ausgebildet, wodurch die gesamten Schritte zur Herstellung, die eine Genauigkeit erfordern, minimiert werden. Für das Substrat 14N können keramische Platten, wie beispielsweise eine Aluminiumplatte und eine Aluminium-Nitrid-Platte, Harzplatten (eine Leiterplatte), Platten mit Metallkern und ähnliches verwendet werden.
  • Die vorangehenden Ausführungsbeispiele lassen zu, dass der Halbleiterchip in der Wellenleiter-Struktur abgeschirmt wird, von welcher eine Grenzfrequenz höher als die Trägerfrequenz ist. Zu diesem Zweck sollte die Wellenleiter-Struktur im Querschnitt klein sein. Daher sind die Halbleiterchips für Sender- und Empfängerschaltungen streng auf eine geringe Anzahl beschränkt. Genauer gesagt werden vorzugsweise einer, oder zwei oder am besten drei der Halbeiterchips verwendet, wie es bei den vorgeschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart ist. Wenn einer oder zwei von den Halbleiterchips in nur einem Gehäuse abgeschirmt sind, wie es in 6 oder 7 gezeigt ist, bleibt der Innenraum des Gehäuses relativ klein und frei von einer Hohlraumresonanz. Wenn die Anzahl der Halbleiterchips geringer ist, wird ihre Installation zu der Erhöhung des Abschirmeffekts sowie zu einer Größenverkleinerung beitragen.
  • Das in 6 gezeigte Funkkommunikationsmodul 4 enthält einen einzigen Halbleiterchip von Sender- und Empfängerschaltungen, die in einem Gehäuse abgeschirmt sind. Zusätzlich zu dem Halbleiterchip 7, der aus GaAs hergestellt ist und auf 2 mm im Quadrat bemaßt ist, welcher Halbleiterchip zum Bilden des Funkkommunikationsmoduls 4 vorgesehen ist, sind die Senderantenne 12 und die Empfängerantenne 13 vorgesehen, die beide auf 1 bis 2,5 mm im Quadrat bemaßt sind, das Hochfrequenzschaltungssubstrat 6 aus Aluminiumkeramik oder ähnlichem und das Gehäuse 5, das aus Kovar (Fe-Ni-Co-Legierung), einer 42 Legierung, Cu, oder Al besteht und auf 4 bis 5 mm im Quadrat bemaßt ist. Das Funkkommunikationsmodul 4 der 6 hat den Halbleiterchip 7 einschließlich von Hauptschaltungsblöcken zum Senden und Empfangen von Signalen und ist somit verglichen mit irgendeinem herkömmlichen Modul vorteilhaft zur Größenverkleinerung. Ebenso sind die Antennen 12 und 13 im Gehäuse 5 installiert, ohne dass sie sich nach außen erstrecken, was somit zur Größenverkleinerung beiträgt.
  • 26 zeigt einen Schaltungsaufbau des Halbleiterchips, der sowohl die Sender- als auch Empfängerschaltungen enthält und zur Größenverkleinerung der Funkkommunikationsvorrichtung beiträgt. Der Schaltungsaufbau E1 weist eine Empfängereinrichtung auf, die eine Hochfrequenzverstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen (LNA) und eine Direkt-Demodulatorschaltung 71, die mit der LNA verbunden ist, enthält, und eine Sendereinrichtung, die eine Direkt-Modulatorschaltung 70, eine Oszillatorschaltung (OSC) zum Steuern der Direkt-Modulatorschaltung 70 und eine mit der Direkt-Modulatorschaltung 70 verbundene Leistungsverstärkerschaltung (PA) enthält. Die LNA ist mit der Empfängerantenne 13 gekoppelt und die PA ist mit der Senderantenne 12 gekoppelt. Die Direkt-Demodulatorschaltung 17 ist zum Senden eines Basisbandsignals vorgesehen und die Direkt-Modulatorschaltung 70 zum Empfangen eines Basisbandsignals. Ein Steuersignal wird von der Außenseite zum Steuern der Direkt-Demodulatorschaltung 71, der Direkt-Modulatorschaltung 70 und der OSC geladen. Die Basisbandsignale und die Steuersignale werden über ein Eingangs- und Ausgangstor 8 empfangen und gesendet, wie es in 26 gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass das Eingangs- und Ausgangstor 8 hier allgemein als einer von Eingangs-, Ausgangs- oder Steueranschlüssen oder als alles von ihnen gezeigt ist.
  • Bei diesem Beispiel enthält die OSC einen dielektrischen Resonator, der im Halbleiterchip installiert ist.
  • Einer der Gründe dafür, warum die Schaltungsblöcke in dem einzigen Halbleiterchip installiert sind, besteht in der Verwendung der Direkt-Demodulatorschaltung, die den Schaltungsaufbau vereinfacht. Bei einem herkömmlichen Schaltungsaufbau für Ultrahochfrequenzsignale wird die Direkt-Demodulatorschaltung nicht verwendet, was zulässt, dass die Schaltung nicht vereinfacht bleibt. Ebenso trägt die Verwendung einer mehrschichtigen Verdrahtung zu der Installation der Schaltungsblöcke im einzigen Chip bei, wie es später detaillierter beschrieben wird.
  • Die 27 zeigt ein Beispiel für die Direkt-Modulatorschaltung 70 der 26, wobei eine AM-Modulation unter Verwendung eines FET-Schaltverfahrens beteiligt ist. Ein Basisbandsignal von Interesse wird durch einen FET- Modulator moduliert und durch eine Anpassungsschaltung zu der PA geführt. Ebenso wird ein Modulationssignal von der OSC zu einem Widerstand geladen.
  • Die 28 zeigt ein Beispiel für die Direkt-Demodulatorschaltung 71, wobei ein Eingangssignal von der LNA durch eine Demodulator- und Tunerschaltung 72 verarbeitet wird, und dann durch einen Diodendetektor, um ein Basisbandsignal auszubilden, das weiter geliefert wird.
  • Die Demodulator- und Tunerschaltung 72 ist zum Verstärken der Signalauswahl vorgesehen und kann durch eine gemeinsame Tunerschaltung ersetzt werden. Der Diodendetektor kann durch einen nichtlinearen Verstärker ersetzt werden.
  • Von den Funkkommunikationsmodulen der vorgeschriebenen Ausführungsbeispiele verwenden einige Funkkommunikationsmodule zwei Halbleiterchips. Ein Beispiel für den Schaltungsaufbau des Funkkommunikationsmoduls unter Verwendung der zwei Halbleiterchips ist in 29 gezeigt, wo der Schaltungsaufbau E3 von einem der zwei Halbleiterchips eine LNA enthält, und der jenige E2 des anderen eine Direkt-Demodulatorschaltung, eine OSC, eine Direkt-Modulatorschaltung und eine PA enthält. Dieser Aufbau mit den zwei Halbleiterchips der Schaltungsanordnungen E2 und E3 kann die Erzeugung einer Hohlraumresonanz mit dem Abschirmeffekt seines Gehäuses verhindern.
  • Die LNA weist einen einzigen Halbleiterchips auf, weil sie ein Signal direkt von der Empfängerantenne 13 empfängt und ein Mehr an möglicher Interferenz mit den anderen Komponenten im Schaltungsaufbau erzeugen wird.
  • 30 stellt einen weiteren Schaltungsaufbau des Funkkommunikationsmoduls dar. Hier sind die Steuersignalanschlüsse von 30 bis zur 32 nicht gezeigt. Dieser Schaltungsaufbau des Funkkommunikationsmoduls hat eine Anordnung E5 der zwei Halbleiterchips, der für einen Signalempfang verwendet wird, und die andere Anordnung E4 für ein Senden von Signalen. Die Schaltungsanordnung E4 des Senderchips ist bezüglich des Aufbaus identisch zum Senderabschnitt der in 26 gezeigten Schaltung. Der Empfängerchip der Anordnung E5 enthält eine LNA, eine OSC und eine Frequenzwandlerschaltung, die mit einem Filter zum Verstärken einer mittleren Frequenz verbunden ist, das außerhalb des Halbleiterchips angeordnet ist. Das Filter zum Verstärken einer mittleren Frequenz ist mit einer Demodulatorschaltung verbunden, von welcher ein Basisbandsignal ausgegeben wird. Dieser Schaltungsaufbau des Funkkommunikationsmoduls verwendet keine Direkt-Demodulatorschaltung.
  • Nun werden Beispiele für das Sendermodul und das Empfängermodul erklärt werden.
  • 31 zeigt ein Beispiel für das Sendermodul, das keine Direkt-Modulatorschaltung für die Sendeeinrichtung verwendet. Ein Basisbandsignal wird durch eine Modulatorschaltung moduliert, durch eine Frequenzwandlerschaltung frequenzgewandelt und durch eine PA zur Senderantenne 12 gesendet. Es sind auch eine erste OSC (OSC1) zum Steuern der Modulatorschaltung und eine zweite OSC (OSC2) zum Steuern der Frequenzwandlerschaltung vorgesehen. Die Frequenzwandlerschaltung, die PA und die OSC2 sind in einem Halbleiterchip der Schaltungsanordnung E6 installiert.
  • 32 zeigt ein Beispiel für das Empfängermodul, das keine Direkt-Demodulatorschaltung verwendet. Die Ausgabe dieses Moduls ist kein Basisbandsignal, sondern ein Signal mittlerer Frequenz, von welchem eine Frequenz unterhalb von 1/10 der empfangenen Frequenz ist. Dieses Modul ist äquivalent zum Empfängerabschnitt des in 30 gezeigten Funkkommunikationsmoduls ohne die Demodulatorschaltung.
  • 33 stellt eine mehrschichtige Verdrahtung des Halbleiterchips dar. Obwohl die mehrschichtige Verdrahtung insbesondere dann effektiv ist, wenn keine Direkt-Demodulatorschaltung und eine Direkt-Modulatorschaltung verwendet wird, ist sie natürlich im Fall eines Verwendens der Direkt-Demodulatorschaltung oder Direkt-Modulatorschaltung einsetzbar.
  • Wie es in 33 gezeigt ist, trägt ein Substrat 81, das aus einem semiisolierenden Material, wie beispielsweise GaAs, hergestellt ist, auf seiner Oberfläche eine Vielfalt von Elementen 82, einschließlich aktiver Elemente und Widerstandselemente, wie beispielsweise Transistoren und Dioden, und passiver Elemente, wie beispielsweise Kondensatoren und Spulen. Das Substrat 81 kann aus einem Si-Substrat hergestellt sein. Das Substrat 81 ist an einer Oberfläche mit einer isolierenden Schicht 83 ausgebildet, die aus einem organischen Harz hergestellt ist, wie beispielsweise aus Polyimid oder Benzocyclobuten (BCB, C8H6) oder einem SiO2-Material. Wenn das organische Harz verwendet wird, wird die Isolierschicht bezüglich der Dicke erhöht werden, aber bezüglich der Dielektrizitätskonstante und bezüglich des Verlustes niedrig.
  • Die Elemente 82. sind mit Signalleitungen 84 verbunden, die aus Al, Au oder Cu hergestellt sind, welche sich in zwei oder mehreren Schichten in der Isolierschicht 83 erstrecken.
  • Die Isolierschicht 83 ist an der Oberfläche mit einer erdenden leitenden Schicht 85 beschichtet, auf welcher eine spiralförmige Spule 86, eine Mikrowellen-Übertragungsleitung 87 und eine Sender- oder Empfängerantenne 88 vorgesehen ist.
  • Die mehrschichtige Verdrahtung im Halbleiterchip erhöht die Integration des Schaltungsaufbaus, was somit zu der Größenverkleinerung des Halbleiterchips sowie zu einem Reduzieren der Anzahl von in einem Gehäuse zu installierenden Chips beiträgt.
  • 34 zeigt ein Beispiel für das Funkkommunikationsmodul 90, das einen Hohlraumresonator enthält, der als die OSC wirkt, wobei sich ein Teil der OSC aus einem Halbleiterchip 11 in einem Gehäuse 91 nach außen erstreckt.
  • Genauer gesagt ist der Halbleiterchip 11 mit Bumps 93 auf einer Hochfrequenz-Leiterplatte 6 auf eine Flip-Chip-Weise angebracht.
  • Das Gehäuse 91 hat eine nichtleitende Abdeckhaube 92 aus einem Harzmaterial mit niedriger Dielektrizitätskonstante, das darauf vorgesehen ist, um zuzulassen, dass Antennen (nicht gezeigt) auf dem obersten Teil des Halbleiterchips 11 angebracht sind, um relevante Signale zu empfangen und zu senden. Das Harzmaterial mit niedriger Dielektrizitätskonstante der Abdeckhaube 92 kann beispielsweise aus Epoxy, Polyimid, Teflon, Polycarbonat und ähnlichem ausgewählt werden. Das Material der Abdeckhaube 92 ist nicht auf das Harz beschränkt, sondern irgendwelche anderen nichtleitenden Materialien können mit gleichem Erfolg verwendet werden.
  • Der Hohlraumresonator 95 ist mit einer Mikrowellen-Übertragungsleitung 94 gekoppelt, die am Boden bzw. unteren Teil des Halbeiterchips 11 angebracht ist, und er bildet die OSC zusammen mit aktiven Elementen und Widerständen im Halbleiterchip 11 aus. Eine Schraube 96 ist vorgesehen, die sich von außerhalb des Gehäuses 91 zum Hohlraumresonator 95 erstreckt, so dass die Resonanzfrequenz durch Drehen und Bewegen der Schraube 96 zu und von dem Hohlraum des Resonators 95 gesteuert wird, um die Dimension des Hohlraums zu regeln.
  • Obwohl die nicht gezeigten Antennen mit Hilfe des nichtleitenden Bereichs der Abdeckhaube 92 oder des Gehäuses 91 in 34 aktiviert werden, können sie mit einer im Gehäuse 91 vorgesehenen Öffnung kooperiert werden. Die letztere ist in 35A und 35B gezeigt. Die 35A ist eine Ansicht von unten eines Funkkommunikationsmoduls 97 und 35B ist eine Querschnittsansicht derselben.
  • Wie es gezeigt ist, ist eine Sender- und/oder Empfängerantenne 103 nicht an der oberen Oberfläche eines Halbeiterchips 11 angebracht, sondern an der unteren Oberfläche einer Hochfrequenz-Leiterplatte 6, um dadurch der Öffnung eines Gehäuses 98 gegenüberzustehen.
  • Zwischen dem Halbleiterchip 11 und der Hochfrequenz-Leiterplatte 6 ist eine Pufferschicht 99 vorgesehen, die aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante hergestellt ist und einen leeren Raum 102 umgibt. Eine weitere Pufferschicht 100 ist zwischen der Hochfrequenz-Leiterplatte 6 und dem Gehäuse 98 angeordnet.
  • Die 36A und 36B stellen ein Funkkommunikationsmodul 104 dar, wobei ein Halbleiterchip 11 auf einer Oberfläche eines Substrats 105 angebracht ist und eine Senderantenne 12 und eine Empfängerantenne 13 auf der anderen Oberfläche angebracht sind. Die 36A ist eine Draufsicht und die 36B ist eine Querschnittsansicht desselben. Das Substrat 105 hat Durchgangslöcher oder Durchführungen, die darin vorgesehen sind, durch welche der Halbleiterchip 11 elektrisch mit der Senderantenne 12 und der Empfängerantenne 13 verbunden ist. Eine metallische Abdeckhaube 107 ist auf der Oberfläche des Substrats 105 vorgesehen, auf welchem der Halbleiterchip 11 angebracht ist, um den Halbleiterchip 11 abzuschirmen, und eine Erdungselektrode 106 ist auf der anderen Seite vorgesehen, um die Senderantenne 12 und die Empfängerantenne 13 zu umgeben und voneinander zu trennen. Die zwei Antennen 12 und 13 sind außerhalb eines Gehäuses 104 angeordnet und werden somit frei von einer Dispersion und einem Verlust sein.
  • Die Antennen 12 und 13 können mit einem leitenden Muster, Elektroden und einer metallischen Struktur zum Erhöhen der elektrischen Trennung und der Richtwirkung begleitet sein. Sie können auch mit einem Film aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante geschützt sein.
  • Der in der OSC des Funkkommunikationsmoduls verwendete Resonator wird detaillierter erklärt werden. Obwohl die folgenden Beispiele des Resonators illustrativ und nicht beschränkend für die Verwendung bei den vorgeschriebenen Ausführungsbeispielen sind, tragen sie zur Größenverkleinerung der Funkkommunikationsmodule bei.
  • Die 37A und 37B zeigen einen dielektrischen Resonator 112, der an der Rückseitenoberfläche eines Substrats 81 angebracht ist. Die 37A ist eine perspektivische Ansicht und die 37B ist eine Querschnittsansicht derselben. Das Substrat 81, bei welchem das Element 82 an der Oberseite ausgebildet ist, ist mit Übertragungsleitungen 84 an der oberen Oberfläche versehen und ist mit einer Polyimidschicht 83 und einer erdenden, leitenden Schicht 85 beschichtet. Die Elemente 82 sind durch ihre jeweiligen Übertragungsleitungen 84 mit der erdenden, leitenden Schicht 85 verbunden. Der dielektrische Resonator 112 ist an der unteren Oberfläche des Substrats 81 vorgesehen.
  • Verglichen mit einem herkömmlichen Aufbau, bei welchem sowohl ein dielektrischer Resonator als auch eine Mikrowellen-Übertragungsleitung auf der Oberfläche mit angebrachten aktiven Elementen eines Substrats angebracht sind, ist der in 37 gezeigte dielektrische Resonator 112 eingesetzt, um eine Mikrowellen-Übertragungsleitung 111 auf dem Substrat 81 zu überlagern, um dadurch seine Kopplung zu verstärken.
  • Die 38 ist ein Diagramm des Schaltungsaufbaus auf dem Substrat 81 mit einer in 37 gezeigten dielektrischen Vorrichtung.
  • Der Aufbau der 37 kann modifiziert werden, wie es in 39 gezeigt ist, wo eine Durchgangslochverdrahtung 113, die sich von der Mikrowellen-Übertragungsleitung 111 erstreckt, im Substrat 81 eingebettet ist. Bei diesem Aufbau können der Abstand und die Kopplung zwischen dem dielektrischen Resonator 112 und der Mikrowellen-Übertragungsleitung 111 durch Variieren der Länge der Durchgangslochverdrahtung 113 gesteuert werden.
  • 40 zeigt einen Hohlraumresonator 114, der den dielektrischen Resonator ersetzt, wobei eine Durchgangslochverdrahtung 115 sich in den Hohlraum des Resonators 114 zur Kopplung des Resonators 114 mit einer Mikrowellen-Übertragungsleitung 111 erstreckt.
  • 41 stellt ein Funkkommunikationsmodul 116 dar, wobei ein Hohlraumresonator 114A vorgesehen ist, um sich über nahezu die gesamte untere Oberfläche einer Hochfrequenz-Leiterplatte 6 zu erstrecken.
  • Ein Gehäuse 117 des Moduls 116 enthält zwei Abdeckhauben 118 und 119, die jeweils darüber und darunter vorgesehen sind.
  • Wie es gezeigt ist, ist der Boden bzw. der untere Teil des Hohlraumresonators 114A bezüglich des Bereichs größer als die untere Oberfläche der Hochfrequenz-Leiterplatte 6 und ist die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators 114A kleiner als diejenige eines Raums oberhalb der Hochfrequenz-Leiterplatte 6. Demgemäß wird die Resonanzaktion im Hohlraumresonator 114A kaum zu einer Resonanz im oberen Raum führen, was somit verhindert, dass ein Halbleiterchip 11 durch eine unerwünschte Resonanz beeinflusst wird.
  • Die untere Oberfläche der Hochfrequenz-Leiterplatte 6 ist in 41 wird durch eine leitende Beschichtung geschützt, außer einem besonderen Bereich, durch welchen die obere Seite der Hochfrequenz-Leiterplatte 6 mit dem Resonator 114A gekoppelt ist. Dies kann durch eine Durchgangslochverdrahtung 122 ersetzt werden, wie sie in 42 gezeigt ist.
  • 43 stellt einen Zusammenbau 123 mit einem Hohlraumresonator 124 dar, der mit einem Si-Substrat ausgebildet ist und auf einem Halbleiterchip 11 angebracht ist.
  • Genauer gesagt ist der im Si-Substrat 125 definierte Hohlraumresonator 124 durch Löten 127 am Halbleiterchip 11 angebracht. Das Si-Substrat 125 hat eine Kerbe, so dass Leerstellen 126 zwischen dem Si-Substrat 125 und dem Halbleiterchip 11 vorgesehen sind. Die Leerstellen 126 sind angeordnet, um den Kontaktbereich zwischen dem Si-Substrat 125 und dem Halbleiterchip 11 zu reduzieren, um dadurch zu der Größenverkleinerung des Halbleiterchips 11 beizutragen. Der Halbleiterchip 11 hat Anschlussflecken 128 und ist auf einer Hochfrequenz-Leiterplatte angebracht, wobei die Anschlussflecken 128 durch entsprechende Bondierungsdrähte 7 mit Anschlüssen eines Verdrahtungsmusters 129 der Leiterplatte verbunden sind.
  • 44 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil des Hohlraumresonators 124 zeigt. Eine leitende Schicht 130 ist an der Innenwand des Hohlraums des Si-Substrats 125 zum Erzeugen der Hohlraumresonanz vorgesehen. 45 ist ein Querschnittsansicht des Hohlraumresonators 124, der am Halbleiterchip 11 der 43 angebracht ist. Das Si-Substrat 125 kann durch einen Kristallkörper zum Ausbilden des Hohlraumresonators 124 ersetzt werden.
  • Der oben beschriebene Hohlraumresonator 124 hat einige Vorteile. Als erstes ist der Hohlraum im Si-Substrat 125 durch eine bekannte anisotrope Ätztechnik hergestellt und hat somit äußerst genaue Dimensionen. Als zweites können die Oberflächen am Hohlraum des Resonators 124 mit hoher Glattheit endbearbeitet werden. Demgemäß wird der Q-Wert bzw. der Gütewert, der die Qualität einer Resonanz anzeigt, verbessert werden.
  • Um ein höheres Maß des Q-Werts zu haben, ist die leitende Schicht 130 vorzugsweise aus einem stark leitenden Material hergestellt, wie beispielsweise Cu, Ag und ähnlichem.
  • Zum Erzeugen einer Resonanz von 60 GHz ist der in 43 gezeigte Hohlraumresonator 124 derart zugeschnitten, dass er eine Höhe h hat, die kleiner als 2,5 mm ist.
  • Die Höhe h kann weiter reduziert werden, wenn ein Hohlraumresonator 124A in nahezu dem gesamten Si-Substrat 125 ausgebildet wird, wie es in den 46 und 47 gezeigt ist. Der Hohlraumresonator 124A der 46 und 47 ist bezüglich des Bereichs seiner leitenden Schicht größer als der in den 43 bis 45 gezeigte Resonator, wodurch der Q-Wert erhöht ist.
  • Ebenso kann ein weiterer Aufbau 132 verwendet werden, wie er in den 48 und 49 gezeigt ist, wobei sich ein Hohlraumresonator 124B in horizontaler Richtung in einem in horizontaler Richtung angebrachten Si-Substrat 125B erstreckt, um somit seine Höhe h weiter zu reduzieren, während ein Si-Substrat 125B durch Bumps 133 an einem Halbleiterchip 11 angebracht ist.
  • Ein weiterer Aufbau 134 kann verwendet werden, wie er in den 50 und 51 gezeigt ist, wobei sich ein Hohlraumresonator 124C nahezu über ein gesamtes in horizontaler Richtung angebrachtes Si-Substrat 125C erstreckt.
  • Ein weiterer Aufbau 135 kann möglich sein, wie er in den 52 und 53 gezeigt ist, wo ein Hohlraumresonator 124D aus einer C-Form in einem Si-Substrat 125D ausgebildet ist.
  • Ein weiterer Aufbau 136 kann verwendet werden, wie er in den 54 und 55 gezeigt ist, wo ein Hohlraumresonator 124E einer C-Form reduzierte Bereiche davon in einem Si-Substrat 125E hat, die als Bandpassfilter für passive Elemente dienen. Während Bandpassfilter allgemein in einem Halbleiterchip vorgesehen sind, trägt der in den 54 und 55 gezeigte Resonator 124E zur Größenverkleinerung des entsprechenden Halbleiterchips 11 bei.
  • Der Hohlraumresonator kann zwischen einem Paar von Si-Substraten 125F ausgebildet sein, die übereinander angeordnet sind. Ein solcher Aufbau 137 ist in den 56 (wobei der Resonator nicht gezeigt ist) und 57 gezeigt. Die zwei Substrate 125' und 125" lassen zu, dass ein Hohlraumresonator 124F eine ausgearbeitete Form und eine höhere Funktionalität hat.
  • Ein Verfahren zum Herstellen des Hohlraumresonators im Si-Substrat wird unter Bezugnahme auf die Querschnittsansichten der 58 bis 62 erklärt werden.
  • Wie es in 58 gezeigt ist, beginnt das Verfahren mit einem vorbereiten einer unbearbeiteten Form des Si-Substrats 125'. Diesem Vorbereiten folgt ein Herstellen einer Apertur 138 einer geeigneten Form im Si-Substrat 125' durch eine anisotrope Ätztechnik, wie es in 59 gezeigt ist.
  • Dann wird eine leitende Schicht 139 auf der Oberfläche der Apertur 138 abgelagert bzw. abgeschieden, wie es in 60 gezeigt ist. Eine unbearbeitete Form des anderen Si-Substrats 125" wird denselben Schritten zum Herstellen einer leitenden Schicht 141 unterzogen, die auf der Aperturoberfläche abgelagert ist. Die zwei Si-Substrate 125' und 125" werden durch ein direktes Bondieren miteinander verbunden, wie es in 61 gezeigt ist.
  • Diesem folgt ein Anbringen der Si-Substrate 125' und 125" durch die Bumps 133 auf dem Halbleiterchip 11, wie es in 62 gezeigt ist.
  • Die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators, wie er oben beschrieben ist, kann von außerhalb beispielsweise durch die Steuereinrichtung 142 gesteuert werden, die in den 63 und 64 gezeigt ist. 64 ist eine teilweise vergrößerte schematische Ansicht des in 63 gezeigten Hohlraumresonators 124G.
  • Die Steuereinrichtung 142 wird durch den Prozess zur Verfügung gestellt, der folgendes aufweist: Herstellen eines Fensters 143 in einer leitenden Schicht 130G des Hohlraumresonators; Anordnen einer n-Schicht 144 und einer p-Schicht 145, die miteinander einen pn-Übergang bilden, nahe dem Fenster 143; und Anbringen eines Paars von Elektroden 146 und 147 an der n-Schicht 144 bzw, der p-Schicht 145. Die Elektroden 146 und 147 werden angeordnet, um sich zur Außenseite des Si-Substrats 125G zu erstrecken.
  • Eine Spannung wird an die zwei Elektroden 146 und 147 angelegt. Die Resonanzfrequenz des Treiberresonators 124G kann somit durch Variieren der angelegten Spannung gesteuert werden.
  • Wie es oben aufgezeigt ist, lassen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu, dass relevante Antennen für ein Band von Ultrahochfrequenzen einer Quasi-Millimeterwelle oder darüber, wovon eine Wellenlänge kleiner als 30 mm ist, bezüglich der Gesamtdimensionen minimiert werden, um die Größe eines Gehäuses zu reduzieren, und auch, dass sie getrennt als Senderantenne und als Empfängerantenne angeordnet werden. Die Senderantenne und die Empfängerantenne müssen physikalisch voneinander getrennt sein, um klare Sende- und Empfangsaktionen sicherzustellen und um jeden Verlust zu minimieren. Diesbezüglich werden die Senderantenne und die Empfängerantenne gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit ihren relevanten Halbleiterchip (s) in einem einzigen Gehäuse installiert, das auch bezüglich der Gesamtgröße reduziert ist. Da die Antennen im Gehäuse Signale durch eine Apertur bzw. Öffnung oder einen nichtleitenden Bereich des Gehäuses senden und empfangen können, beeinflussen sie die Funktion der anderen Komponenten im Gehäuse mit einem Schutz durch das Gehäuse kaum. Zum Verarbeiten der sendenden und empfangenen Signale können die Halbleiterchips bei den Ausführungsbeispielen durch Vakuumrohre einer Miniaturgröße oder einen anderen Typ ersetzt werden.
  • Es muss verstanden werden, dass die Erfindung keineswegs auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und dass viele Änderungen daran hervorgebracht werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (19)

  1. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung (10) umfassend: eine Empfängerantenne (13); eine Senderantenne (12); einen IC-Chip (11), der mit der Empfängerantenne (13) und der Senderantenne (12) elektrisch verbunden ist; ein Substrat (14), auf dem die Empfängerantenne, der Sender und die IC-Chips befestigt sind; gekennzeichnet durch: ein Gehäuse (15) mit einem Einengungsabschnitt (16) mit einer Wellenleiter-Struktur derart, dass die Grenzfrequenz des Einengungsabschnitts höher als die höchste Frequenz eines Trägersignals ist, das in der Funkkommunikationsvorrichtung verwendet wird, wodurch verhindert wird, dass elektromagnetische Wellen von gesendeten und empfangenen Kommunikationssignalen in die Wellenleiter-Struktur eintreten, wobei das Substrat (14) in dem Gehäuse (15) auf eine derartige Art und Weise installiert ist, dass sich der IC-Chip (11) in dem Einengungsabschnitt befindet; einen Eingangsanschluss (19) zum Eingeben eines Basisband-Eingangssignals an den IC-Chip; einen Ausgangsanschluss (19) zum Ausgeben eines Basisband-Ausgangssignals von dem IC-Chip; einen Steuersignalanschluss (19) zum Eingeben an den IC-Chip eines Steuersignals zum Steuern des IC-Chips; und wobei das Gehäuse einen inneren Raum einschließlich einer ersten Kammer zum Aufnehmen der Empfangsantenne (13), einer zweiten Kammer zum Aufnehmen der Senderantenne (12) hat, und der Einengungsabschnitt (16) eine Bohrung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende hat, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ende der Bohrung kommuniziert und die zweite Kammer mit dem zweiten Ende der Bohrung kommuniziert.
  2. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bohrung eine Wellenleiter-Struktur hat, die den IC-Chip mit einem elektrisch leitenden Material (18; 22; 59) umgibt.
  3. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einengungsabschnitt (16E) ein Vorsprungsglied (34) an den ersten und zweiten Enden der Bohrung zum Reduzieren des Querschnitts der Bohrung an den ersten und zweiten Enden hat.
  4. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der IC-Chip einen Oszillator-Chip (11b), einen Sender-Chip (11a) und einen Empfänger-Chip (11c) umfasst, und sich der Oszillator-Chip im substanziellen Mittelpunkt des Einengungsabschnitts befindet.
  5. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einengungsabschnitt eine Wärmeabstrahlungsvorrichtung (53) zum Übertragen von Wärme von dem IC-Chip zu dem Gehäuse hat und die Wärmeabstrahlungsvorrichtung eine thermische Verbindung (55) hat, die den IC-Chip und das Gehäuse kontaktiert.
  6. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Wärmeabstrahlungsvorrichtung (46, 47, 48, 50) zum Übertragen von Wärme von dem IC-Chip (11L) zu dem Gehäuse, und die Wärmeabstrahlungsvorrichtung den IC-Chip durchläuft, um die Bohrung des Einengungsabschnitts in zwei Teile zu unterteilen.
  7. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der IC-Chip (E1) einen Halbleiter-Chip umfasst, der eine Hochfrequenz-Verstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen, eine Direkt-Demodulator-Schaltung (71), die mit der Hochfrequenz-Verstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen verbunden ist, eine Direkt-Modulator-Schaltung (70), eine Oszillator-Schaltung zum Steuern der Direkt-Modulator-Schaltung und eine Leistungsverstärker-Schaltung, die mit der Direkt-Modulator-Schaltung verbunden ist, einbezieht.
  8. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der IC-Chip einen ersten Halbleiter-Chip (E3) einschließlich einer Hochfrequenz-Verstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen und einen zweiten Halbleiter-Chip (E2) einschließlich einer Direkt-Demodulator-Schaltung, die mit der Hochfrequenz-Verstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen verbunden ist, einer Direkt-Modulator-Schaltung, einer Oszillator-Schaltung zum Steuern der Direkt-Modulator-Schaltung und einer Leistungsverstärker-Schaltung, die mit der Direkt-Modulator-Schaltung verbunden ist, umfasst.
  9. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der IC-Chip einen ersten Halbleiter-Chip (E5) und einen zweiten Halbleiter-Chip (E4) umfasst, wobei der erste Halbleiter-Chip (E5) eine Hochfrequenz-Verstärkerschaltung mit niedrigem Rauschen, eine Frequenzwandler-Schaltung und eine Oszillator-Schaltung zum Steuern der Frequenzwandler-Schaltung umfasst, und ein zweiter Halbleiter-Chip (E4) eine Direkt-Modulator-Schaltung, eine Oszillator-Schaltung zum Steuern der Direkt-Modulator-Schaltung und eine Leistungsverstärker-Schaltung, die mit der Direkt-Modulator-Schaltung verbunden ist, umfasst.
  10. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Oszillator-Schaltung einen Hohlraumresonator (95; 124) umfasst.
  11. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Hohlraumresonator (124) einen Hohlraum hat, der in einem Körper aus Siliziummaterial (125) ausgebildet ist und mit einer inneren Wand, die mit einer Leiterschicht (130) bedeckt ist.
  12. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine elektrisch nichtleitende Abdeckhaube (92) umfasst, die die Empfängerantenne, die Senderantenne und den IC-Chip, die an dem Substrat befestigt sind, abdeckt.
  13. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (98) eine Öffnung zum Aufdecken der Empfängerantenne (103) und der Senderantenne (103) zum Äußeren des Gehäuses hat.
  14. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der IC-Chip (11) mit dem Substrat (6) durch Flip-Chip-Bonding (93) verbunden ist.
  15. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Wellenleiter-Struktur durch eine elektrisch leitende Schicht, die in dem Substrat (14N) ausgebildet ist, und eine boxförmige Metallhaube (59), die mit der elektrisch leitenden Schicht verbunden ist, um den IC-Chip (11) zu umgeben, gegeben ist.
  16. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (14N) eine Mehrschicht-Zusammenschaltung enthält, und jede der Empfängerantenne (13) und der Senderantenne (12) mit dem IC-Chip (11) durch eine Leitung verbunden ist, die eine höchste Verdrahtungsschicht des Substrats ist.
  17. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (14N) aus der Gruppe gewählt wird, die aus einer Aluminiumplatine, einer Aluminiumnitridplatine, einer Harzplatine, einer Leiterplatine und einer Metallkernplatine besteht.
  18. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (14N) eine höchste gemusterte Metallschicht mit einer Dicke gleich oder kleiner als 5 μ m hat.
  19. Ultrahochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (14N) ein Paar von entgegenliegenden Oberflächen hat, auf einer von denen der IC-Chip (11) befestigt ist, und der Eingangsanschluss, der Ausgangsanschluss und der Steuersignalanschluss Erhebungen umfassen, die auf der anderen Oberfläche des Substrats ausgebildet sind.
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