JP2001144221A - 高周波回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層高周波パッケージの外部回路との接続部
分において、多層高周波パッケージ内部の接地用スルー
ホールを介してグランド電流が流れた場合、高周波信号
電流とグランド電流の電気長差が高周波信号の波長の約
１／４或はその奇数倍の長さになる周波数において共振
を生じ、接続部における高周波信号の反射特性が大きく
劣化してしまう課題があった。 【解決手段】 マイクロストリップ線路パターンを多層
高周波パッケージの外部回路との接続部分において、第
１層の誘電体基板１ａの基板部材１ａａ及び外表面のマ
イクロストリップ線路パターン２ａを第１の接地導体４
ａよりも内側に配置することにより、接続用基板１０４
を多層高周波パッケージ１０１ａと外部回路１０１ｂと
の間に配置することでグランド電流１１を最短距離で接
続でき、反射特性が良好で不要伝搬モードの発生を抑え
た高周波回路を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主としてマイク
ロ波帯、及びミリ波帯用の半導体素子を搭載した多層高
周波パッケージから構成された高周波回路に関するもの
で、特に高周波回路の接続部における（高周波信号電流
とグランド電流の電気長の差により発生する）共振によ
る高周波信号の反射特性劣化の防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の１つの多層高周波パッケー
ジを示す透視斜視図である。図において、１ａ〜１ｃは
誘電体基板、２はマイクロストリップ線路パターン、３
ａ〜３ｃはバイアスパターン、４，５は接地導体、６は
バイアス接続用スルーホール、７はバイアス接続用スル
ーホールを貫通するために接地導体４に開けた穴、８は
接地用スルーホール、１２ａ，１２ｂは内層バイアスパ
ターン、１３はオープンスタブパターンである。

【０００３】誘電体基板１ａ〜１ｃは間に接地導体４や
内層バイアスパターン１２ａ，１２ｂやオープンスタブ
パターン１３を挟んで積層されており、第１層の誘電体
基板１ａの外上面にマイクロストリップ線路パターン２
及びバイアスパターン３ａ〜３ｃが設けられ、第３層の
誘電体基板１ｃの裏面に接地導体５が密着して設けられ
ている。また、内層バイアスパターン１２ａ，１２ｂに
はオープンスタブパターン１３が設けられている。多層
高周波パッケージの外部回路との接続部分においては、
２つの接地導体４，５で挟まれた第２層から最下層まで
の多層高周波パッケージ内層に、接地導体４と接地導体
５を接続するための接地用スルーホール８を複数設けて
いる。

【０００４】また、図５は複数の多層高周波パッケージ
から構成された従来の高周波回路(モジュール)における
多層高周波パッケージ間の接続部を示す断面図である。
図５において、図４と同一もしくは相当部分は同一符号
で示されている。１００は２つの多層高周波パッケージ
を固定するためのキャリア、１０１ａ、１０１ｂは多層
高周波パッケージ、１ａ〜１ｄは誘電体基板(図４は３
層のもの、図５は４層のもの)、２ａ、２ｂはマイクロ
ストリップ線路パターン、４ａ、４ｂ，５ａ、５ｂは接
地導体、８ａ，８ｂは接地用スルーホール、１０はボン
ディングワイヤ、１１はグランド電流である。

【０００５】次に動作について説明する。多層高周波パ
ッケージ１０１ａ，１０１ｂは半田付けなどによってキ
ャリア１００に固定されており、２つの多層高周波パッ
ケージのマイクロストリップ線路パターン２ａ，２ｂは
ボンディングワイヤ１０によって電気的に接続されてい
る。このような多層高周波パッケージ内部においては、
高周波信号の電流は、第１層の誘電体基板１ａの外表面
に配置されたマイクロストリップ線路パターン２ａ上を
流れ、それに伴うグランド電流が第１の接地導体４ａを
流れる。

【０００６】パッケージ間の接続部においては、マイク
ロストリップ線路パターンを流れる高周波信号の電流は
ボンディングワイヤ１０を介して直接流れるが、第１の
接地導体４ａを流れるグランド電流１１は、図５に矢印
で示すように基板内層に設けられた接地用スルーホール
８ａなどを流れて第２の接地導体５ａに移り、キャリア
１００を介して隣接の多層高周波パッケージ１０１ｂの
第２の接地導体５ｂに流れ、再び接地用スルーホール８
ｂを流れて第１の接地導体４ｂに流れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の高周波回路は以
上のように構成されており、図５に示すように多層高周
波パッケージ内部の接地用スルーホール８ａ，８ｂを介
してグランド電流が流れた場合、グランド電流１１の流
れる電気長（接地用スルーホール８ａ，８ｂからそれぞ
れ基板端面までの長さと接地用スルーホール８ａ，８ｂ
間の長さの和）が高周波信号の波長のおよそ１／４の長
さ、あるいはその奇数倍の長さになる周波数において共
振を生じて、接続部における高周波信号の反射特性が大
きく劣化してしまうという問題があった。

【０００８】また、接地用スルーホール８ａ，８ｂは高
周波信号に対してインダクタンス成分を有するため、２
つの接地導体の間（４ａと５ａの間、及び４ｂと５ｂの
間）には高周波信号の電位差が生じる。特に高周波信号
の周波数が高い場合や多層高周波パッケージの厚さが厚
い場合、スルーホールの高周波信号に対するインピーダ
ンスは高くなるため、２つの接地導体の間の電位差は大
きくなる。２つの接地導体の間に電位差が生じると、２
つの接地導体で挟まれた基板内層に不要伝搬モードが励
振され、高周波回路の特性を劣化させてしまうという問
題もあった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、多層高周波パッケージの接続部
における共振による高周波信号の反射特性劣化および不
要伝搬モードの励振を抑制した高周波回路を得ることを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、多層高周波パッケージの外部との電
気的接続を、外表面にマイクロストリップ線路パター
ン、裏面に接地導体を設けた接続用基板により行ったこ
とを特徴とする高周波回路にある。

【００１１】また、多層高周波パッケージの第１層の誘
電体基板の外表面に設けられたマイクロストリップ線路
パターンおよび第１層の誘電体基板の基板部材の端が第
１層の誘電体基板の裏面の接地導体および第２層以下の
誘電体基板の端より内側にあり、上記接続用基板が上記
多層高周波パッケージ上に露出した上記接地導体上に裏
面の接地導体の一部が接触するように配置され、多層高
周波パッケージと接続用基板のマイクロストリップ線路
パターン同士が電気的に接続されることを特徴とする上
記高周波回路にある。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施の形態に
よる高周波回路を構成する多層高周波パッケージの概観
を示す斜視図であり、モノリシックマイクロ波集積回路
（以下、ＭＭＩＣと呼ぶ）などの半導体素子を実装した
ものが開示されている。図２は図１の多層高周波パッケ
ージの上面パターン図であり、半導体素子等は実装され
ていない状態のものである。

【００１３】両図において、従来のものと同一もしくは
相当部分は同一符号で示す。１０１は多層高周波パッケ
ージ、１ａ〜１ｄは誘電体基板、２ａ，２ｂはマイクロ
ストリップ線路パターン、３はバイアスパターン、４，
５は接地導体、６はバイアス接続用スルーホール、７は
接地導体４に開けあられた穴、８は接地導体４と接地導
体５を短絡するための接地用スルーホール、９は第１層
の誘電体基板１ａをくりぬいて形成されたキャビティで
ある。ＭＭＩＣなどの半導体素子１０２やキャパシタチ
ップ１０３などを実装するために誘電体基板１ａをくり
ぬいて形成されたキャビティ９の底面には接地導体４が
露出している。

【００１４】多層高周波パッケージ１０１上の高周波回
路を外部回路と接続する部分において(例えば図示の多
層高周波パッケージ１０１の両側)、第１層の誘電体基
板１ａの大きさを第２層から最下層の誘電体基板１ｂ、
１ｃ、１ｄより小さくすることにより、第１層の誘電体
基板１ａの外表面のマイクロストリップ線路パターン２
ａ，２ｂを第１の接地導体４よりも内側に配置してい
る。これにより、マイクロストリップ線路パターン２
ａ，２ｂおよび第１層の誘電体基板１ａの基板部材１ａ
ａの端が第２層から最下層の誘電体基板１ｂ、１ｃ、１
ｄの端より内側にあり、最上層の第１の接地導体４が表
面に露出している。

【００１５】図３は図１および図２に示す多層高周波パ
ッケージを複数搭載して構成したこの発明による高周波
回路(モジュール)における多層高周波パッケージ間の接
続部を示す断面図である。なお、この発明は多層高周波
パッケージ間の接続に限定されるものではない。図３に
おいて、図１および図２と同一もしくは相当部分は同一
符号で示されている。１ａａは第１層の誘電体基板１ａ
の基板部材、４ａ，４ｂは第１の接地導体、５ａ，５ｂ
は第２の接地導体、８ａ，８ｂは接地用スルーホール、
１０はボンディングワイヤ、１１はグランド電流、１０
０は２つの多層高周波パッケージを固定するためのキャ
リア、１０１ａ，１０１ｂは多層高周波パッケージで、
１０４は２つの多層高周波パッケージを接続する同様の
誘電体基板からなる接続用基板であり、外表面に高周波
信号を伝送するマイクロストリップ線路パターン１０５
を、裏面に接地導体１０６を設けている。

【００１６】次に動作について説明する。多層高周波パ
ッケージ１０１ａ，１０１ｂは半田付けなどによってキ
ャリア１００に固定されており、２つの多層高周波パッ
ケージのマイクロストリップ線路パターン２ａ，２ｂは
第１の接地導体４ａ、４ｂ上に固定された接続用基板１
０４上のマイクロストリップ線路パターン１０５とボン
ディングワイヤ１０によって電気的に接続されている。
また、接続用基板１０４の裏面の接地導体１０６は、多
層高周波パッケージ１０１ａ，１０１ｂの接地導体４
ａ，４ｂ、およびキャリア１００に例えば半田付け等に
より固定されている。

【００１７】このような多層高周波パッケージ内部にお
いては、高周波信号の電流は、第１層の誘電体基板１ａ
の外表面に配置されたマイクロストリップ線路パターン
２ａ上を流れ、それに伴うグランド電流が第１の接地導
体４ａを流れる。多層高周波パッケージ間の接続部にお
いては、多層高周波パッケージ１０１ａ上の高周波信号
の電流は、第１層の誘電体基板１ａの外表面に配置され
たマイクロストリップ線路パターン２ａ上を流れ、ボン
ディングワイヤ１０及び接続用基板１０４の外表面のマ
イクロストリップ線路パターン１０５を介して他方の多
層高周波パッケージ１０１ｂ上のマイクロストリップ線
路パターン２ｂに接続される。

【００１８】一方、第１の接地導体４ａを流れるグラン
ド電流１１は、矢印が示すように、接続用基板１０４裏
面の接地用導体１０６を介して接続する他方の多層高周
波パッケージ１０１ｂの第１の接地導体４ｂに流れる。
従って、このような構造の多層高周波パッケージを他の
多層高周波パッケージ等の外部回路と接続した場合、高
周波信号の電流とグランド電流の電気長の差が殆ど生じ
ないために、接続部における高周波信号の良好な通過特
性(反射特性)が得られる。また、接続部分におけるグラ
ンド電流によっては基板内層に不要伝搬モードはほとん
ど励振されず、高周波回路の特性の劣化も抑えられる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、多層
高周波パッケージの外部との電気的接続を、外表面にマ
イクロストリップ線路パターン、裏面に接地導体を設け
た接続用基板により行ったことにより、接続用基板を多
層高周波パッケージと外部回路との間に配置することで
グランドを最短距離で接続でき、高周波信号の電流とグ
ランド電流の電気長の差が殆ど生じないために、接続部
における反射特性が良好で、かつ接続部における不要伝
搬モードの発生を少なくできる高周波回路を得ることが
できる。

【００２０】また、上記高周波回路において、多層高周
波パッケージの第１層の誘電体基板の外表面に設けられ
たマイクロストリップ線路パターンおよび第１層の誘電
体基板の基板部材の端が第１層の誘電体基板の裏面の接
地導体および第２層以下の誘電体基板の端より内側にあ
り、上記接続用基板が上記多層高周波パッケージ上に露
出した上記接地導体上に裏面の接地導体の一部が接触す
るように配置され、多層高周波パッケージと接続用基板
のマイクロストリップ線路パターン同士を電気的に接続
するようにしたので、容易に接続が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態による高周波回路を
構成する多層高周波パッケージの概観を示す斜視図であ
る。

【図２】 図１の多層高周波パッケージの上面パターン
図である。

【図３】 図１および図２に示す多層高周波パッケージ
を複数搭載して構成したこの発明による高周波回路(モ
ジュール)における多層高周波パッケージ間の接続部を
示す断面図である。

【図４】 従来の１つの多層高周波パッケージを示す透
視斜視図である。

【図５】 複数の多層高周波パッケージから構成された
従来の高周波回路(モジュール)における多層高周波パッ
ケージ間の接続部を示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ 誘電体基板、１ａａ 基板部材、２ａ〜２
ｃ マイクロストリップ線路パターン、３ バイアスパ
ターン、４，４ａ，４ｂ 第１の接地導体、５，５ａ，
５ｂ 第２の接地導体、６ バイアス接続用スルーホー
ル、７ 穴、８，８ａ，８ｂ 接地用スルーホール、９
キャビティ、１０ ボンディングワイヤ、１１ グラ
ンド電流、１００ キャリア、１０１ａ，１０１ｂ 多
層高周波パッケージ、１０２ 半導体素子（ＭＭＩＣな
ど）、１０３ キャパシタチップ、１０４ 接続用基
板、１０５ マイクロストリップ線路パターン、１０６
接地導体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲見 和喜 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J014 CA09 CA14 CA23 CA42 CA56

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多層高周波パッケージの外部との電気的
   接続を、外表面にマイクロストリップ線路パターン、裏
   面に接地導体を設けた接続用基板により行ったことを特
   徴とする高周波回路。
2. 【請求項２】 多層高周波パッケージの第１層の誘電体
   基板の外表面に設けられたマイクロストリップ線路パタ
   ーンおよび第１層の誘電体基板の基板部材の端が第１層
   の誘電体基板の裏面の接地導体および第２層以下の誘電
   体基板の端より内側にあり、上記接続用基板が上記多層
   高周波パッケージ上に露出した上記接地導体上に裏面の
   接地導体の一部が接触するように配置され、多層高周波
   パッケージと接続用基板のマイクロストリップ線路パタ
   ーン同士が電気的に接続されることを特徴とする請求項
   １に記載の高周波回路。