JP2001053508A - 高周波回路部品の実装構造 - Google Patents

高周波回路部品の実装構造

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JP2001053508A
JP2001053508A JP11230339A JP23033999A JP2001053508A JP 2001053508 A JP2001053508 A JP 2001053508A JP 11230339 A JP11230339 A JP 11230339A JP 23033999 A JP23033999 A JP 23033999A JP 2001053508 A JP2001053508 A JP 2001053508A
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substrate
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Naoki Onishi
直樹 大西
Kanemi Sasaki
金見 佐々木
Sumiyoshi Urata
純悦 浦田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波回路部品の高周波接地を確実に行うこ
とで、増幅器の増幅率の低下を防ぎ、異常発振を防止す
ることができるなど、良好な高周波特性を得ることがで
きる高周波回路部品の実装構造の提供を目的とする。 【解決手段】 表面にマイクロストリップライン12
2、123が形成され、裏面にベタアースが形成された
誘電体基板121と、前記ベタアースに接合された金属
基板141と、該金属基板141と接合された金属筐体
151とを具備し、前記誘電体基板121の裏面に高周
波回路部品が実装され、該高周波回路部品の入出力端子
は前記マイクロストリップライン122、123とスル
ーホール132a、133aにより電気的に接続され、
前記高周波回路部品と対向する前記金属基板に貫通穴1
42を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路部品の
実装構造に関するものであり、特にトランジスタ等の能
動素子、及び能動素子と受動素子を一体化したMIC
(マイクロ波集積回路)等のマイクロ波帯及びミリ波帯
等の高周波領域で用いられる高周波回路部品の実装構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、周波数資源の枯渇により、これま
で利用されていないマイクロ波・ミリ波帯のシステム応
用が期待されている。他の低い周波数と比較して空間減
衰が大きく無線伝送距離が短い為に周波数の繰り返し利
用が可能であるという利点があり、広帯域伝送が可能な
ことから、大容量の情報を高速に伝送するのに適した高
速無線LANシステム、コードレスカメラシステム、画
像モニタシステム、高速無線ネットワーク等の実用化が
急ピッチで進められている。
【0003】このようなシステムを実現するために、M
IC等の高周波回路部品が使用されている。MICには
アルミナなどの誘電体基板上に伝送線路を形成しそれに
チップ部品を搭載したハイブリッドMIC(HMI
C)、及びGaAs、Si等の半導体基板上に受動素子
と能動素子を一括製造したモノリシックMIC(MMI
C)等がある。
【0004】以下に従来の高周波回路部品の実装構造を
説明する。図9は、マイクロ波・ミリ波帯等の高周波ユ
ニットの外観斜視図である。図中に示すように、金属筐
体11のキャビティ部に12乃至15の複数の誘電体基
板が併設されており、各々の誘電体基板上には一つある
いは複数の高周波回路部品であるパッケージMMIC1
2a、MMICチップ13aが実装され、図示しないが
各誘電体基板間の信号ラインは金属細線によるワイヤボ
ンディングにより電気的に接続される。そして、金属筐
体11の側壁には誘電体基板の信号ライン及びグランド
と接続されたコネクタ16が設けられ外部回路と接続さ
れる。
【0005】また、図示しないが高周波回路部品の実装
方法として、MMICチップ13aを実装する場合は金
属細線によるワイヤボンディング、リボンボンディン
グ、あるいは金属バンプを用いて直接接続するフリップ
チップボンディング等があり、パッケージMMIC12
aを実装する場合としては導電性接着剤もしくは半田付
けによる接続方法がある。
【0006】図10は一枚の誘電体基板に一つのパッケ
ージMMICを実装した従来の一実施例の外観斜視図で
ある。コバール(Fe―Ne―Co合金)等の導電性の
金属基板22上に誘電体基板21が金すず(AuSn)
等によるろう付けや半田付けにより接合され、誘電体基
板21上に低雑音増幅器であるパッケージMMIC24
が実装される。パッケージMMIC24は入出力端子2
4a、24b及びグランド端子24c、24dを有して
おり、入出力端子24a、24bは誘電体基板21に形
成されたマイクロストリップライン25、26に導電性
接着剤により電気的に接続され、グランド端子24c、
24dはアースパターン27、28に接続される。そし
て、表面のアースパターン27、28と裏面のベタアー
ス31はスルーホール27a、28aにより接続されて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
にあっては、誘電体基板21の両面のアースがスルーホ
ール27a、28aを介して接続されているためスルー
ホール27a、28aのインダクタンス成分が存在し、
パッケージMMIC24の良好な高周波接地がとれなく
なり、増幅器の増幅率を落としたり、異常発振を起こす
など高周波特性が非常に悪くなるという問題がある。
【0008】この問題の対策として、図示しないがパッ
ケージMMIC24のグランド端子24c、24dとス
ルーホール27a、28aのそれぞれの間にコンデンサ
を実装し、コンデンサとスルーホール27a、28aの
インダクタンス成分による直列共振により両面のアース
を高周波的に短絡する方法がある。しかしながら、短絡
されるのは共振周波数近辺の限られた帯域のみであり、
また、共振周波数においてもスルーホールの直流抵抗、
コンデンサの損失抵抗等により完全に短絡することがで
きないという問題がある。
【0009】本発明はこのような従来の問題を解決する
べくなされたものであり、高周波接地を確実に行うこと
により、増幅器の増幅率低下を防止する、異常発振を防
ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる高周波回路
部品の実装構造を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、表面にマイクロストリップラインが形成され、裏面
の信号パターンを除く略全面にベタアースが形成された
誘電体基板と、前記ベタアースに接合された金属基板
と、該金属基板の前記ベタアースと接合した面と平行す
る他面と接合された金属筐体とを具備し、前記誘電体基
板の裏面に高周波回路部品が実装され、該高周波回路部
品の入出力端子は前記マイクロストリップラインとスル
ーホールにより電気的に接続され、前記高周波回路部品
と対向する方向に逃げ空間を設けたことを特徴とする高
周波回路部品の実装構造であり、スルーホールを介すこ
となく確実に前記高周波回路部品の高周波接地をとるこ
とができ、良好な高周波特性を得ることができるという
作用を有する。
【0011】請求項2に記載の発明は、具体例として、
金属基板に貫通穴を設けることにより逃げ空間を構成し
ている。
【0012】請求項3に記載の発明は、具体例として、
金属基板にキャビティ部を設けることにより逃げ空間を
構成している。
【0013】請求項4に記載の発明は、具体例として、
金属基板に貫通穴を設け、かつ、金属筐体にキャビティ
部を設けることにより逃げ空間を構成している。
【0014】請求項5に記載の発明は、表面にマイクロ
ストリップラインが形成され、裏面の信号パターンを除
く略全面にベタアースが形成された誘電体基板と、前記
ベタアースに接合された金属筐体とを具備し、前記誘電
体基板の裏面に高周波回路部品が実装され、該高周波回
路部品の入出力端子は前記マイクロストリップラインと
スルーホールにより電気的に接続され、前記高周波回路
部品と対向する前記金属筐体にキャビティ部を設けたこ
とを特徴とする高周波回路部品の実装構造であり、スル
ーホールを介すことなく確実に前記高周波回路部品の高
周波接地をとることができ、良好な高周波特性を得るこ
とができるという作用を有する。
【0015】請求項6に記載の発明は、逃げ空間の高周
波回路部品と対向する面及び側面の少なくとも一つの面
に電波吸収体を配置したことを特徴とする高周波回路部
品の実装構造であり、前記逃げ空間内で導波管モード波
が伝搬することに起因する異常発振等の発生を防ぐこと
ができるという作用を有する。
【0016】請求項7に記載の発明は、逃げ空間に熱導
電性材料を充填させたことを特徴とする高周波回路部品
の実装構造であり、特に高出力の高周波回路部品の放熱
対策を行うことができるという作用を有する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
乃至図8を参照して詳述する。まず図1乃至図4により
本発明の第一の実施の形態について説明する。図1は分
解斜視図であり、図2は外観斜視図、図3はA−A線断
面図、図4は金属筐体側から見た誘電体基板(裏面)の
斜視図である。
【0018】低雑音増幅器であるパッケージMMIC2
4が実装されているセラミック等の誘電体基板121の
裏面には、二つの信号パターン132、133を除き略
全面にベタアース131が形成されている。また、パッ
ケージMMIC24は入出力端子24a、24b及びグ
ランド端子24c、24dを有しており、導電性接着剤
もしくは半田付けにより入出力端子24a、24bは二
つの信号パターン132、133に、グランド端子24
c、24dはアースパターン131にそれぞれ接続され
る。また、信号パターン132は誘電体基板表面のマイ
クロストリップライン122とスルーホール132aに
より接続されており、同様に信号パターン133とマイ
クロストリップライン123とスルーホール133aと
接続されている。
【0019】誘電体基板121のベタアース131はコ
バール(Fe―Ne―Co合金)等の導電性の金属基板
141に金すず(AuSn)等によるろう付けや半田付
けにより接合される。金属基板141には、パッケージ
MMIC24及び信号パターン132、133と接触し
ないように逃げ空間を設ける必要があり、貫通穴142
が設けられている。そして4隅には螺子貫通穴143が
設けられており、金属筐体151には螺子穴152が形
成され螺子161により金属基板141は金属筐体15
1に螺着される。
【0020】以上の構成において、誘電体基板121は
螺子貫通穴を設けず螺子161を逃げているが、これは
誘電体基板121の材質がセラミックの場合、螺子16
1を締めた時に誘電体基板121が圧力により割れてし
まうのを防ぐ為である。あるいは螺子161を用いない
方法として、ろう付けや半田付けにより金属基板121
を金属筐体151に接合させても良い。
【0021】以上のように、パッケージMMICのグラ
ンド端子はスルーホールを介すことがないため確実に高
周波接地をとることができ、良好な高周波特性を得るこ
とができる。
【0022】次に図5乃至図8により、その他の実施の
形態を説明する。図5は第二の実施の形態を示すA−A
線断面図である。本形態では、パッケージMMIC24
の逃げ空間として金属基板241には貫通穴ではなくキ
ャビティ部242を形成している。これは、パッケージ
MMIC24の高さが金属基板241の厚み以下である
場合の逃げ空間の形成例である。
【0023】図6は第三の実施の形態を示すA−A線断
面図であり、金属基板141は貫通穴142を設け、更
に金属筐体251にキャビティ部252を形成してい
る。これは、パッケージMMIC24の高さが金属基板
141の厚み以上ある場合の逃げ空間の形成例である。
【0024】図7は第四の実施の形態を示すA−A線断
面図である。本形態は金属基板を除いた構成であり、誘
電体基板121は金属筐体251にろう付けもしくは半
田付けにより接合されている。そして、逃げ空間として
金属筐体251にキャビティ部252を形成している。
通常は、第一の実施の形態において説明したように金属
基板を螺子により金属筐体に螺着する構造であるが、本
第四の実施の形態では金属筐体を除いても実現可能であ
ることを表している。
【0025】また、例えば周波数が60GHzの場合、
逃げ空間の高さ寸法hが半波長(60GHzの場合は
2.5mm)以上のときに逃げ空間内で導波管モード波
が伝搬し異常発振等の悪影響が起こる場合がある。その
場合は逃げ空間のパッケージMMIC24と対向する対
向面252aと四側面252b(計5面)の一面あるい
は複数面に電波吸収体253を配置することにより、導
波管モード波の発生を抑制することができる。図中では
対向面252aに電波吸収体253を配置した例を示し
ている。尚、これは本実施の形態に限らず第一乃至第三
の実施の形態においても同様に実施することができる。
【0026】図8は第五の実施の形態を示すA−A線断
面図である。では高周波回路部品としてパワーアンプ等
を使用し、消費電力が大きく発熱量が大きい場合に逃げ
空間であるキャビティ部252に熱伝導シリコン等の熱
伝導性材料263を充填することにより放熱対策を容易
に行うことができ、電力効率も向上する。尚、本形態は
第一乃至第四の実施の形態においても同様に実施するこ
とができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
周波回路部品をベタアース面側に実装することにより、
スルーホールを介すことなく確実に高周波回路部品の高
周波接地を行うことができ、増幅器の増幅率低下を防
ぎ、異常発振を防止する等、良好な高周波特性を得るこ
とができる。
【0028】また導波管モード波の伝搬を防ぐ為逃げ空
間の高さ寸法を半波長以下に設計するのが望ましいが、
部品高さ等の理由により逃げ空間の高さ寸法を半波長以
上にし導波管モードが発生する場合は、電波吸収体を逃
げ空間内に配置することにより、容易に対策することが
できる。
【0029】更に、パワーアンプ等の消費電力が大きく
発熱量が大きい高周波回路部品を使用する場合において
も、逃げ空間である貫通穴及びキャビティ部に熱導電性
材料を充填することにより確実に放熱対策をすることが
でき、高周波回路部品の熱による破壊、電力効率劣化を
防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態を示す分解斜視図。
【図2】本発明の第一の実施の形態を示す外観斜視図。
【図3】本発明の第一の実施の形態を示すA−A線断面
図。
【図4】金属筐体側から見た誘電体基板(裏面)の斜視
図。
【図5】本発明の第二の実施の形態を示すA−A線断面
図。
【図6】本発明の第三の実施の形態を示すA−A線断面
図。
【図7】本発明の第四の実施の形態を示すA−A線断面
図。
【図8】本発明の第五の実施の形態を示すA−A線断面
図。
【図9】従来の高周波ユニットの外観斜視図。
【図10】従来の一実施例を示す外観斜視図。
【符号の説明】
24・・・パッケージMMIC、121・・・誘電体基板、1
22、 123・・・マイクロストリップライン、131・・
・ベタアース、132a、133a・・・スルーホール、1
41・・・金属基板、142・・・貫通穴、151・・・金属筐

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にマイクロストリップラインが形成
    され、裏面の信号パターンを除く略全面にベタアースが
    形成された誘電体基板と、前記ベタアースに接合された
    金属基板と、該金属基板の前記ベタアースと接合した面
    と平行する他面と接合された金属筐体とを具備し、前記
    誘電体基板の裏面には高周波回路部品が実装され、該高
    周波回路部品の入出力端子は前記マイクロストリップラ
    インとスルーホールにより電気的に接続され、前記高周
    波回路部品と対向する方向に逃げ空間を設けたことを特
    徴とする高周波回路部品の実装構造。
  2. 【請求項2】 前記逃げ空間として金属基板に貫通穴を
    設けたことを特徴とする請求項1記載の高周波回路部品
    の実装構造。
  3. 【請求項3】 前記逃げ空間として金属基板にキャビテ
    ィ部を設けたことを特徴とする請求項1記載の高周波回
    路部品の実装構造。
  4. 【請求項4】 前記逃げ空間として金属筐体にキャビテ
    ィ部を設けたことを特徴とする請求項2記載の高周波回
    路部品の実装構造。
  5. 【請求項5】 表面にマイクロストリップラインが形成
    され、裏面の信号パターンを除く略全面にベタアースが
    形成された誘電体基板と、前記ベタアースに接合された
    金属筐体とを具備し、前記誘電体基板の裏面に高周波回
    路部品が実装され、該高周波回路部品の入出力端子は前
    記マイクロストリップラインとスルーホールにより電気
    的に接続され、前記高周波回路部品と対向する前記金属
    筐体にキャビティ部を設けたことを特徴とする高周波回
    路部品の実装構造。
  6. 【請求項6】 前記逃げ空間の高周波回路部品と対向す
    る面及び側面の少なくとも一つの面に電波吸収体を配置
    したことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載
    の高周波回路部品の実装構造。
  7. 【請求項7】 前記逃げ空間に熱導電性材料を充填させ
    たことを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載の
    高周波回路部品の実装構造。
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