JP2003204211A - Microwave/millimeter wave circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波モジュール
として通信装置及びレーダ等に使用されるマイクロ波・
ミリ波回路装置に関し、特に、伝送損失の低減を図った
マイクロ波・ミリ波回路装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave generator used as a high frequency module in communication devices, radars, etc.
The present invention relates to a millimeter wave circuit device, and more particularly to a microwave / millimeter wave circuit device for reducing transmission loss.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロ波・ミリ波回路装置を小型化、
量産化するためには、前記マイクロ波・ミリ波回路装置
の送受信回路をマルチチップモジュール（ＭＣＭ）化
し、かつ、このマルチチップモジュール化された送受信
回路とアンテナとを一体化することが有効である。図７
は従来のアンテナ一体化モジュールとして提案されてい
るマイクロ波・ミリ波回路装置を示す模式図である。2. Description of the Related Art Miniaturization of microwave / millimeter wave circuit devices
In order to be mass-produced, it is effective to convert the transmission / reception circuit of the microwave / millimeter-wave circuit device into a multi-chip module (MCM) and integrate the multi-chip module transmission / reception circuit with an antenna. . Figure 7
FIG. 3 is a schematic diagram showing a microwave / millimeter wave circuit device proposed as a conventional antenna integrated module.
【０００３】この従来のマイクロ波・ミリ波回路装置に
おいては、金属製のケース型パッケージ７１内にモノリ
シックマイクロウェイブ集積回路（ＭＭＩＣ：Monolith
icMicrowave integrated circuit）７２とアンテナ基
板７３とがボンディングワイヤ７４を介して接続して納
められている。また、ＩＦ（中間周波数）端子７５及び
バイアス端子７６がボンディングワイヤ７４を介して前
記ＭＭＩＣ７２と接続されている。また、ＧａＡｓ基板
を使用したマイクロ波・ミリ波回路装置も試作されてい
る。図８はＧａＡｓ基板を使用した従来のマイクロ波・
ミリ波回路装置を示す模式図である。In this conventional microwave / millimeter wave circuit device, a monolithic microwave integrated circuit (MMIC: Monolith) is housed in a metal case type package 71.
The icMicrowave integrated circuit) 72 and the antenna substrate 73 are connected and housed via the bonding wires 74. Further, an IF (intermediate frequency) terminal 75 and a bias terminal 76 are connected to the MMIC 72 via a bonding wire 74. Further, a microwave / millimeter wave circuit device using a GaAs substrate has also been prototyped. Figure 8 shows a conventional microwave circuit using a GaAs substrate.
It is a schematic diagram which shows a millimeter wave circuit device.
【０００４】ＭＭＩＣ基板８１においては、ＧａＡｓ基
板上に受信集積回路８１ａが形成されている。また、ア
ンテナ基板８２においては、石英基板上にパッチアンテ
ナ８５が設けられている。アンテナ基板８２の表面には
接地金属層８３及び結合スロット８４が形成されてい
る。そして、ＭＭＩＣ基板８１とアンテナ基板８２とが
張り合わされ、ＭＭＩＣ基板８１内の回路とアンテナ８
５とが結合スロット８４を介して結合される。In the MMIC substrate 81, the receiving integrated circuit 81a is formed on the GaAs substrate. Further, in the antenna substrate 82, the patch antenna 85 is provided on the quartz substrate. A ground metal layer 83 and a coupling slot 84 are formed on the surface of the antenna substrate 82. Then, the MMIC board 81 and the antenna board 82 are attached to each other, and the circuit in the MMIC board 81 and the antenna 8 are attached.
5 are coupled to each other via a coupling slot 84.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す従来のマイクロ波・ミリ波回路装置では、ＭＭＩＣ
７２とアンテナ基板７３とをワイヤボンディング７４で
結線し、パッケージ７１に納めて気密封止したものにす
ぎないので、小型化及び量産性等に限界がある。特に、
ミリ波回路においてはワイヤボンディング７４によるイ
ンダクタンス等の寄生因子のために、各接続を低損失で
行うこと及び性能の再現性を確保することが困難になる
という問題点がある。更に、パッチアンテナとＭＭＩＣ
等のＲＦ回路とを平面的に接続しているが、パッチアン
テナへの長いフィード線が必要となるため、この低損失
化を図る必要がある。また、図８に示す従来のマイクロ
波・ミリ波回路装置では、ＭＭＩＣ基板８１とアンテナ
基板８２との厳密な位置あわせが必要になる等組み立て
が複雑になるという問題点がある。更にまた、装置の上
下両面に回路素子が設けられることになるために、ステ
ージに搭載してからプローバ装置等を使用して前記マイ
クロ波・ミリ波の特性を測定することができないという
問題点もある。However, in the conventional microwave / millimeter wave circuit device shown in FIG.
Since the wire 72 and the antenna substrate 73 are connected to each other by the wire bonding 74 and housed in the package 71 and hermetically sealed, there is a limit in downsizing and mass productivity. In particular,
In the millimeter wave circuit, there is a problem that it is difficult to make each connection with low loss and to secure the reproducibility of performance due to a parasitic factor such as an inductance due to the wire bonding 74. In addition, patch antenna and MMIC
Although it is connected in a plane with the RF circuit such as the above, a long feed line to the patch antenna is required, and thus it is necessary to reduce this loss. Further, the conventional microwave / millimeter wave circuit device shown in FIG. 8 has a problem that the assembly becomes complicated due to the necessity of strict alignment between the MMIC substrate 81 and the antenna substrate 82. Furthermore, since circuit elements are provided on the upper and lower surfaces of the device, it is impossible to measure the characteristics of the microwave and millimeter wave using a prober device or the like after mounting the device on the stage. is there.
【０００６】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
であって、容易に製造することができると共に、全体の
サイズを小型化し生産性を向上させることができるマイ
クロ波・ミリ波回路装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a microwave / millimeter-wave circuit device which can be easily manufactured and can be reduced in overall size and improved in productivity. The purpose is to do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロ波
・ミリ波回路装置は、接地された接地導体層と、この接
地導体層上に形成された第１の誘電体層と、この第１の
誘電体層上に選択的に形成された信号線路と、少なくと
も前記信号線路の一部を覆う第２の誘電体層と、この第
２の誘電体層に形成され前記信号線路まで達する開口部
と、この開口部内に配置され前記信号線路に接続された
モノリシックマイクロウェイブ集積回路と、前記信号線
路に接続されたアンテナと、を有することを特徴とす
る。A microwave / millimeter wave circuit device according to the present invention includes a grounded conductor layer grounded, a first dielectric layer formed on the grounded conductor layer, and a first dielectric layer formed on the grounded conductor layer. Signal line selectively formed on the dielectric layer, a second dielectric layer covering at least a part of the signal line, and an opening formed in the second dielectric layer and reaching the signal line. And a monolithic microwave integrated circuit arranged in the opening and connected to the signal line, and an antenna connected to the signal line.
【０００８】また、前記第１の誘電体層または／および
前記第２の誘電体層が部分的に薄くなっていることを特
徴とする。The first dielectric layer and / or the second dielectric layer may be partially thin.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るマイ
クロ波・ミリ波回路装置であって、例えば受信用モジュ
ールとして低雑音増幅器及び信号周波数を中間周波数
（ＩＦ）に変換するダウンコンバータからなる受信ＭＭ
ＩＣ並びにアンテナを一体化した構成のマイクロ波・ミ
リ波回路装置について、添付の図面を参照して具体的に
説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るマイク
ロ波・ミリ波回路装置の構造を示す図であって、（ａ）
は平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面
図、（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A microwave / millimeter wave circuit device according to an embodiment of the present invention, including a low noise amplifier as a receiving module and a down converter for converting a signal frequency into an intermediate frequency (IF), for example. Received MM
A microwave / millimeter wave circuit device in which an IC and an antenna are integrated will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG.
1A is a plan view, FIG. 1B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1A, and FIG. 1C is a sectional view taken along the line BB of FIG.
【００１０】図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実
施例のマイクロ波・ミリ波回路装置においては、接地金
属層４の上に第１の誘電体層５が設けられ、第１の誘電
体層５の上に信号線路６及び接地された接地金属層１４
が選択的に形成されている。更に、これらの上に第２の
誘電体層７が設けられている。ここで、誘電体層は第１
の誘電体層５と第２の誘電体層７との２層だけであり、
第２の誘電体層７にはＭＭＩＣ（Monolithic microwav
e integrated circuit）が実装されキャビティ（開口
部）２が形成されている。そして、キャビティ２内でＭ
ＭＩＣ１が信号線路６に接続されている。As shown in FIGS. 1A to 1C, in the microwave / millimeter wave circuit device of this embodiment, a first dielectric layer 5 is provided on the ground metal layer 4, and Signal line 6 and grounded metal layer 14 grounded on dielectric layer 5 of No. 1
Are selectively formed. Furthermore, a second dielectric layer 7 is provided on these. Here, the dielectric layer is the first
2 layers of the dielectric layer 5 and the second dielectric layer 7 of
The second dielectric layer 7 has an MMIC (Monolithic microwav
An e integrated circuit) is mounted and a cavity (opening) 2 is formed. And M in the cavity 2
The MIC 1 is connected to the signal line 6.
【００１１】また、図１（ａ）及び（ｂ）中の信号線路
６の右端にＩＦ出力端子１０が設けられている。更に、
キャビティ２から出る他の端子としてバイアス端子１１
及び局部発振信号を外部からＭＭＩＣ１に入力する局発
振号入力端子１２が設けられている。更にまた、第２の
誘電体層７にはビア１３が埋め込まれており、このビア
１３を介して、アンテナのパッチ３とＲＦ信号線路６と
接続されている。なお、図１（ａ）では省略している
が、キャビティ２はキャップ９により封止されている。
また、第１の誘電体層５は、信号線路６とアンテナのパ
ッチ３との誘電体基板として機能すると共に、このモジ
ュールの母体基板としても機能する。また、第２の誘電
体層７は、ＭＭＩＣ１を気密実装するキャビティ２の側
面材料と信号線路６の保護層として機能すると共に、ア
ンテナの誘電体層としても機能する。An IF output terminal 10 is provided at the right end of the signal line 6 in FIGS. 1 (a) and 1 (b). Furthermore,
Bias terminal 11 is provided as another terminal from cavity 2.
Also, a local oscillation signal input terminal 12 for externally inputting a local oscillation signal to the MMIC 1 is provided. Furthermore, a via 13 is embedded in the second dielectric layer 7, and the antenna patch 3 and the RF signal line 6 are connected via this via 13. Although not shown in FIG. 1A, the cavity 2 is sealed by a cap 9.
The first dielectric layer 5 functions as a dielectric substrate for the signal line 6 and the antenna patch 3 and also as a base substrate for this module. The second dielectric layer 7 functions as a side surface material of the cavity 2 for hermetically mounting the MMIC 1 and a protective layer of the signal line 6, and also functions as a dielectric layer of the antenna.
【００１２】このように構成された本実施例によれば、
第１の誘電体層５及び第２の誘電体層７の２層の誘電体
層のみで気密封止可能なマルチチップ実装キャビティと
アンテナとが一体化したマイクロ波・ミリ波回路装置を
実現できる。この結果、小型化が可能であり、伝送損失
を著しく低減することも可能である。According to the present embodiment thus constructed,
A microwave / millimeter-wave circuit device in which a multi-chip mounting cavity that can be hermetically sealed and an antenna are integrated with only the two dielectric layers of the first dielectric layer 5 and the second dielectric layer 7 can be realized. . As a result, the size can be reduced, and the transmission loss can be significantly reduced.
【００１３】また、信号線路６はＭＭＩＣ１をフリップ
チップ実装するのに適したコプレーナ線路型であり、信
号線路６の両側には、接地金属層１４が設けられている
のでＭＭＩＣを最短経路で一括接続することができ、第
２の誘電体層７を使用して容易にキャビティを構成する
こともできる。Further, the signal line 6 is a coplanar line type suitable for flip-chip mounting the MMIC 1, and since the ground metal layers 14 are provided on both sides of the signal line 6, the MMICs are collectively connected by the shortest path. The second dielectric layer 7 can be used to easily form a cavity.
【００１４】更に、このマイクロ波・ミリ波回路装置に
おいては、第１の誘電体層５がモジュールの母体基板を
なし、その上にコプレーナ線路型のＩＦ出力端子１０及
びバイアス端子１１が設けられ、更にその上にアンテナ
のパッチ３が設けられているために、ステージに搭載し
てからプローバ装置等を使用して前記マイクロ波・ミリ
波の特性を測定することができる。Further, in this microwave / millimeter-wave circuit device, the first dielectric layer 5 forms the base substrate of the module, and the coplanar line type IF output terminal 10 and the bias terminal 11 are provided thereon. Further, since the antenna patch 3 is provided thereon, it is possible to measure the characteristics of the microwave / millimeter wave using a prober device or the like after mounting the antenna patch 3 on the stage.
【００１５】また、各誘電体層として、例えばガラスセ
ラミック基板を使用し、その両面に金属層をスクリーン
印刷し、更に、必要に応じて例えばビアを形成した前記
ガラスセラミック基板を２枚重ねて低温焼成することに
より、第１の実施例のマイクロ波・ミリ波回路装置を製
造することができる。Further, for example, a glass ceramic substrate is used as each dielectric layer, and a metal layer is screen-printed on both surfaces thereof. Further, if necessary, for example, two glass ceramic substrates having vias formed thereon are stacked and the temperature is lowered. By firing, the microwave / millimeter wave circuit device of the first embodiment can be manufactured.
【００１６】前述の実施例においては、ＭＭＩＣ等ＲＦ
回路とアンテナとを平面的に一体化するとき、アンテナ
への供給電線が長くなるためこの部分の低損失化を考慮
する必要がある。そこで、前述の実施例を改良した第２
の実施例に係るマイクロ波・ミリ波回路装置について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図２は、本発
明の第２の実施例に係るマイクロ波・ミリ波回路装置の
構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２
（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図、（ｃ）は図２（ａ）
のＤ−Ｄ線における断面図である。なお、図２（ａ）乃
至（ｃ）に示す第２の実施例において、図１（ａ）乃至
（ｃ）に示す第１の実施例と同一の構成要素には、同一
の符号を付してその詳細の説明は省略する。In the above-mentioned embodiment, RF such as MMIC is used.
When the circuit and the antenna are planarly integrated, the supply wire to the antenna becomes long, and it is necessary to consider reduction of loss in this portion. Therefore, the second modified example of the above-described embodiment
Regarding the microwave / millimeter wave circuit device according to the embodiment of
A detailed description will be given with reference to the accompanying drawings. 2A and 2B are views showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a plan view and FIG.
FIG. 2A is a sectional view taken along line CC of FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line DD of In the second embodiment shown in FIGS. 2A to 2C, the same components as those of the first embodiment shown in FIGS. 1A to 1C are designated by the same reference numerals. The detailed description will be omitted.
【００１７】第２の実施例においては、図２（ａ）乃至
（ｃ）に示すように、信号路線６の下部において、接地
金属層が設けられておらず、第１の誘電体層５の厚さが
薄く形成されている。また、キャビティ２とアンテナ３
との接続部分においても第２の誘電体層７の厚さも薄く
形成されている。In the second embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2C, the ground metal layer is not provided below the signal line 6 and the first dielectric layer 5 is not provided. It is formed thin. Also, the cavity 2 and the antenna 3
The thickness of the second dielectric layer 7 is also thin at the connection portion with.
【００１８】このように構成された第２の実施例によれ
ば、信号路線６のコプレーナ路線の接地金属層１４と最
下層の接地金属層４とが平行平板状態となることによる
放射モードの発生が抑制されると共に、表面波伝搬によ
る放射モードの発生も抑制される。従って、信号線路６
の低損失化が図られる。ここで、第１の誘電体層の厚さ
ｔ1を下記数式１で求められる値より小さくすれば、表
面波伝搬による放射モードを完全に抑制することができ
る。According to the second embodiment thus constructed, the radiation mode is generated by the ground metal layer 14 of the coplanar line of the signal line 6 and the ground metal layer 4 of the lowermost layer being in a parallel plate state. Is suppressed, and generation of a radiation mode due to surface wave propagation is also suppressed. Therefore, the signal line 6
The loss can be reduced. Here, if the thickness t1 of the first dielectric layer is made smaller than the value obtained by the following mathematical formula 1, the radiation mode due to surface wave propagation can be completely suppressed.
【００１９】数式ｃ／｛４ｆ（εｒ1−１）1/2｝
但し、ｃは光速、ｆは伝送信号の最高周波数、εｒ1は
第１の誘電体層５の比誘電率を表している。[0019] Equation c / {4f (εr 1 -1 ) 1/2} where, c is the speed of light, f is the maximum frequency, epsilon r1 of the transmission signal represents a relative dielectric constant of the first dielectric layer 5 .
【００２０】また、図２に示す実施例の具体例として
は、ＭＭＩＣとして、例えば１５０μｍの厚さのＧａＡ
ｓ基板上に、０．１５μｍゲートのＡｌＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴを能動素子とするコプレーナ
線路型の例えば６０ＧＨｚ帯低雑音増幅器とダウンコン
バータとからなる受信回路を使用することができる。ま
た、モジュールの基板として、コプレーナ線路型の信号
線路及びバイアス端子を層間に形成した比誘電率が８で
ある２層のガラスセラミック基板を使用する。この際、
第１の誘電体層５の厚さを、例えば６５０μｍとし、第
２の誘電体層７の厚さを、例えば５００μｍとし、信号
線路の下部において、前記第１の誘電体層の厚さを、例
えば３００μｍ、キャビティ２とアンテナ３との接続部
分の信号線路６の上部における第２の誘電体層７の厚さ
を、例えば１５０μｍとする。そして、ＭＭＩＣ１を前
記ガラスセラミック基板の第２の誘電体層のキャビティ
内に直径８０μｍ、高さ２０μｍのＡｕバンプ１５を介
してフリップチップ実装し、キャビティ２をＡｕメッキ
されたコバール板製のキャップ９で封止する。なお、キ
ャップ９は、セラミック板にＡｕコートしたものでもよ
い。Further, as a concrete example of the embodiment shown in FIG. 2, as the MMIC, for example, GaA having a thickness of 150 μm is used.
AlGaAs / In with 0.15 μm gate on s substrate
A receiving circuit including a coplanar line type low noise amplifier and a down converter having a GaAs heterojunction FET as an active element can be used. As the substrate of the module, a two-layer glass ceramic substrate having a relative permittivity of 8 in which a coplanar line type signal line and a bias terminal are formed between layers is used. On this occasion,
The thickness of the first dielectric layer 5 is, for example, 650 μm, the thickness of the second dielectric layer 7 is, for example, 500 μm, and the thickness of the first dielectric layer is below the signal line. For example, the thickness of the second dielectric layer 7 on the signal line 6 at the connecting portion between the cavity 2 and the antenna 3 is, for example, 300 μm, and for example, 150 μm. Then, the MMIC 1 is flip-chip mounted in the cavity of the second dielectric layer of the glass ceramic substrate through Au bumps 15 having a diameter of 80 μm and a height of 20 μm, and the cavity 2 is capped by an Au-plated Kovar plate 9. Seal with. The cap 9 may be a ceramic plate coated with Au.
【００２１】次に、本発明の第３の実施例に係るマイク
ロ波・ミリ波回路装置について、添付の図面を参照して
具体的に説明する。第３の実施例においては、送信用モ
ジュールとして、アップコンバータ及び出力増幅器から
なる送信ＭＭＩＣ１並びにスロット結合パッチアンテナ
が一体化されている。図３は、本発明の第３の実施例に
係るマイクロ波・ミリ波回路装置の構造を示す図であっ
て、（ａ）は平面図、（ｂ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ線に
おける断面図、（ｃ）は図３（ａ）のＦ−Ｆ線における
断面図である。なお、図３（ａ）乃至（ｃ）に示す第３
の実施例において、図１に示す第１の実施例と同一の構
成要素には、同一の符号を付してその詳細の説明は省略
する。Next, a microwave / millimeter wave circuit device according to a third embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In the third embodiment, a transmission MMIC 1 including an up converter and an output amplifier, and a slot coupling patch antenna are integrated as a transmission module. 3A and 3B are diagrams showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. FIG. 3C is a sectional view taken along line FF, and FIG. 3C is a sectional view taken along line FF of FIG. In addition, the third shown in FIGS.
In this embodiment, the same components as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００２２】図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、第２
の実施例と同様に信号路線６の下部において、接地金属
層を設けられておらず、第１の誘電体層５の厚さが薄く
形成されている。また、キャビティ２とアンテナ１７の
パッチ３との接続部分では、信号路線６の上部におい
て、第２の誘電体層７上の接地金属層８が部分的に除か
れている。これにより、信号線路６のコプレーナ線路の
接地金属層１４と最上層の金属層８とが平行平板状態と
なることによる放射モードを防止し、低損失化を図って
いる。この際、金属層８の端はコプレーナ路線の接地金
属の端から、信号線路面と接地金属面の距離の２倍以上
平面的に離れていることが、平行平板の放射モードの発
生を防ぐ上で有効である。また、本実施におけるアンテ
ナ１７のおいては、第２の誘電体層７上の金属スロット
１６が１次の放射器であり、これに結合するパッチ３が
２次の放射器である。As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c), the second
In the same way as in the above embodiment, the ground metal layer is not provided in the lower part of the signal line 6, and the thickness of the first dielectric layer 5 is thin. Further, in the connection portion between the cavity 2 and the patch 3 of the antenna 17, the ground metal layer 8 on the second dielectric layer 7 is partially removed above the signal line 6. As a result, the radiation mode caused by the ground metal layer 14 of the coplanar line of the signal line 6 and the uppermost metal layer 8 being in a parallel plate state is prevented, and the loss is reduced. At this time, the end of the metal layer 8 is planarly separated from the end of the ground metal of the coplanar line by at least twice the distance between the signal line surface and the ground metal surface in order to prevent the radiation mode of the parallel plate from being generated. Is effective in. Further, in the antenna 17 of the present embodiment, the metal slot 16 on the second dielectric layer 7 is a primary radiator, and the patch 3 coupled thereto is a secondary radiator.
【００２３】また、信号線路６の右端にＩＦ入力端子１
９が設けられている。The IF input terminal 1 is provided at the right end of the signal line 6.
9 is provided.
【００２４】従って、本実施例においても、誘電体層を
２層のみで、気密封止可能なマルチチップ実装キャビテ
ィ２とアンテナ１７の基本部分とが一体化したマイクロ
波・ミリ波モジュールが実現できる。なお、付加的な第
３層目の誘電体層１８も使用しているが、この層は、ア
ンテナ用とともにキャビティ２のキャップ９のはめ込み
用として使用されている。Therefore, also in this embodiment, it is possible to realize a microwave / millimeter-wave module in which the hermetically sealable multi-chip mounting cavity 2 and the basic portion of the antenna 17 are integrated with only two dielectric layers. . Although an additional third dielectric layer 18 is also used, this layer is used not only for the antenna but also for fitting the cap 9 of the cavity 2 therein.
【００２５】次に、本発明の第４の実施例に係るマイク
ロ波・ミリ波回路装置について、添付の図面を参照して
具体的に説明する。第４の実施例においては、送信用モ
ジュールとして、発振・周波数変調としての電圧制御発
振器及び出力増幅器からなる送信ＭＭＩＣ並びにスロッ
トアンテナが一体化されている。図４は、本発明の第４
の実施例に係るマイクロ波・ミリ波回路装置の構造を示
す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は図４（ａ）Ｇ
−Ｇ線における断面図、（ｃ）は図４（ａ）のＨ−Ｈ線
における断面図である。なお、図４（ａ）乃至（ｃ）に
示す第４の実施例おいて、図１に示す第１の実施例と同
一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細の説明
は省略する。Next, a microwave / millimeter wave circuit device according to a fourth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In the fourth embodiment, as a transmission module, a transmission MMIC including a voltage controlled oscillator for oscillation / frequency modulation and an output amplifier, and a slot antenna are integrated. FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the structure of the microwave / millimeter wave circuit device according to the embodiment of FIG.
4C is a cross-sectional view taken along the line G, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line HH in FIG. In the fourth embodiment shown in FIGS. 4A to 4C, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and their detailed description will be omitted. Omit it.
【００２６】図４（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実
施例においては、接地金属層１４と最下層の接地金属層
４との間に多数のビア２０が設けられ、２つの接地金属
層１４及び接地金属層４が相互に接続されている。ビア
間隔は信号線路６を伝搬する信号の１／２波長以下であ
る。As shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c), in this embodiment, a large number of vias 20 are provided between the ground metal layer 14 and the lowermost ground metal layer 4, and two grounds are provided. The metal layer 14 and the ground metal layer 4 are connected to each other. The via spacing is equal to or less than ½ wavelength of the signal propagating through the signal line 6.
【００２７】このように構成された本実施例において
は、ビア２０により、接地金属層４と接地金属層１４と
による平行板モードが防止されて、放射モードが防止さ
れる。In this embodiment thus constructed, the via 20 prevents the parallel plate mode due to the ground metal layer 4 and the ground metal layer 14 and prevents the radiation mode.
【００２８】次に、本発明の第５の実施例に係るマイク
ロ波・ミリ波回路装置について、添付の図面を参照して
具体的に説明する。第５の実施例においては、第４の実
施例と同様に、送信用モジュールとして、発振・周波数
変調としての電圧制御発振器及び出力増幅器からなる送
信ＭＭＩＣ並びにスロットアンテナが一体化されてい
る。図５は、本発明の第５の実施例に係るマイクロ波・
ミリ波回路装置の構造を示す図であって、（ａ）は平面
図、（ｂ）は図５（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図、
（ｃ）は図５（ａ）のＪ−Ｊ線における断面図である。
なお、図５（ａ）乃至（ｃ）に示す第５の実施例におい
て、図１に示す第１の実施例と同一の構成要素には、同
一の符号を付してその詳細の説明は省略する。Next, a microwave / millimeter wave circuit device according to a fifth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, a transmission MMIC including a voltage controlled oscillator for oscillation / frequency modulation and an output amplifier and a slot antenna are integrated as a transmission module. FIG. 5 shows the microwave according to the fifth embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the structure of a millimeter wave circuit device, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the II line of FIG. 5 (a),
5C is a sectional view taken along line JJ of FIG.
In the fifth embodiment shown in FIGS. 5A to 5C, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and their detailed description is omitted. To do.
【００２９】図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実
施例のマイクロ波・ミリ波回路装置においては、信号線
路６のコプレーナ線路の接地金属層１４は、伝送方向と
直角の方向においてモジュールの基体である第１誘電体
層５及び第２誘電体層７の端から内側に入ったところの
み形成されている。As shown in FIGS. 5A to 5C, in the microwave / millimeter-wave circuit device of this embodiment, the ground metal layer 14 of the coplanar line of the signal line 6 is in a direction perpendicular to the transmission direction. In, the first dielectric layer 5 and the second dielectric layer 7, which are the bases of the module, are formed only inside the ends.
【００３０】このように構成された本実施例において
は、接地金属層１４と最下層の接地金属層４との間の平
行平板モードを回避でき、信号線路の伝送損失が低減す
る。更に、第２の誘電体層７全体の厚さも薄くして、表
面波伝搬による放射モードの発生も回避されている。In the present embodiment thus constructed, the parallel plate mode between the ground metal layer 14 and the lowermost ground metal layer 4 can be avoided, and the transmission loss of the signal line is reduced. Furthermore, the thickness of the second dielectric layer 7 as a whole is also reduced to avoid the generation of a radiation mode due to surface wave propagation.
【００３１】次に、本発明の第６の実施例に係るマイク
ロ波・ミリ波回路装置について、添付の図面を参照して
具体的に説明する。第６の実施例においては、第５の実
施例と同様に、送信用モジュールとして、発振・周波数
変調としての電圧制御発振器及び出力増幅器からなる送
信ＭＭＩＣ並びにスロットアンテナが一体化されてい
る。図６は、本発明の第６の実施例に係るマイクロ波・
ミリ波回路装置の構造を示す図であって、例えば前述の
図５と同様に送信用モジュールとして、発振・周波数変
調としての電圧制御発振器と出力増幅器とからなる送信
ＭＭＩＣとスロットアンテナを一体化した構造図であ
る。（ａ）は平面図、（ｂ）は図６（ａ）のＫ−Ｋ線に
おける断面図、（ｃ）は図６（ａ）のＬ−Ｌ線における
断面図である。なお、図６（ａ）乃至（ｃ）に示す第６
の実施例において、図１に示す第１の実施例と同一の構
成要素には、同一の符号を付してその詳細の説明は省略
する。Next, a microwave / millimeter wave circuit device according to a sixth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In the sixth embodiment, as in the fifth embodiment, a transmission MMIC including a voltage controlled oscillator and an output amplifier for oscillation / frequency modulation and a slot antenna are integrated as a transmission module. FIG. 6 shows the microwave according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the structure of a millimeter wave circuit device. For example, as in the case of FIG. 5 described above, as a transmission module, a transmission MMIC including a voltage controlled oscillator for oscillation / frequency modulation and an output amplifier and a slot antenna are integrated. It is a structural drawing. 6A is a plan view, FIG. 6B is a sectional view taken along line KK of FIG. 6A, and FIG. 6C is a sectional view taken along line LL of FIG. Note that the sixth part shown in FIGS.
In this embodiment, the same components as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００３２】図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、更
に、キャビティ２を深くして、すなわち、第２の誘電体
層７が厚い場合に表面波伝搬による放射モードを防止す
るために、キャビティ２とアンテナ３を接続する信号線
路６の上に第２の誘電体層を設けないようにしたもので
ある。As shown in FIGS. 6A to 6C, the cavity 2 is further deepened, that is, in order to prevent the radiation mode due to the surface wave propagation when the second dielectric layer 7 is thick. The second dielectric layer is not provided on the signal line 6 connecting the cavity 2 and the antenna 3.
【００３３】このように構成された本実施例において
も、伝送損失は低減される。The transmission loss is reduced also in this embodiment having the above-mentioned configuration.
【００３４】なお、信号線路６の下に第１の誘電体層を
設けないようにしてもよい。Note that the first dielectric layer may not be provided below the signal line 6.
【００３５】また、前述の各実施例においては、アンテ
ナ一体化モジュールとして送信及び受信に単独で使用さ
れる場合について説明したが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。例えば、送受信一体化ＭＭＩＣが実
装されたマイクロ波・ミリ波回路装置、及び送信及び受
信回路の各キャビティが設けられそれらと送信アンテナ
及び受信アンテナ又は送受兼用アンテナとサーキュレー
タとが一体化されたマイクロ波・ミリ波回路装置にも適
用することが可能である。また、第１の誘電体層上のバ
イアス線路に抵抗、キャパシタ及びインダクタ等からな
るバイアス回路が設けられてもよい。この場合には、Ｍ
ＭＩＣ内のバイアス回路を簡素化することができる。更
に、キャビティの周辺において、第１及び第２の誘電体
層内にバイアス線路を配線することは、任意に行うこと
ができる。In each of the above-described embodiments, the case where the antenna integrated module is used alone for transmission and reception has been described, but the present invention is not limited to these. For example, a microwave / millimeter wave circuit device in which a transmission / reception integrated MMIC is mounted, and microwaves in which respective cavities of a transmission and reception circuit are provided, and these are integrated with a transmission antenna and a reception antenna or a transmission and reception antenna and a circulator -It can be applied to millimeter-wave circuit devices. Further, a bias circuit including a resistor, a capacitor, an inductor and the like may be provided on the bias line on the first dielectric layer. In this case, M
The bias circuit in the MIC can be simplified. Further, wiring of the bias line in the first and second dielectric layers around the cavity can be arbitrarily performed.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
誘電体層を２層として気密封止可能なＭＭＩＣとアンテ
ナとが一体化したマイクロ波・ミリ波受信用モジュール
を容易に量産できるので、通信及びレーダ装置等の量産
化及び低コスト化を実現できる。また、ＭＭＩＣとアン
テナとの一体化により装置全体を小型化することができ
る。As described in detail above, according to the present invention,
Since a microwave / millimeter wave receiving module in which an MMIC and an antenna that can be hermetically sealed with two dielectric layers are integrated can be easily mass-produced, mass-production and cost reduction of communication and radar devices can be realized. . In addition, by integrating the MMIC and the antenna, the entire device can be downsized.
【図１】 本発明の第１の実施例に係るマイクロ波・ミ
リ波回路装置の構造図である。FIG. 1 is a structural diagram of a microwave / millimeter wave circuit device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第２の実施例に係るマイクロ波・ミ
リ波回路装置の構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第３の実施例に係るマイクロ波・ミ
リ波回路装置の構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の第４の実施例に係るマイクロ波・ミ
リ波回路装置の構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の第５の実施例に係るマイクロ波・ミ
リ波回路装置の構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の第６の実施例に係るマイクロ波・ミ
リ波回路装置の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a structure of a microwave / millimeter wave circuit device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図７】 従来のマイクロ波・ミリ波回路装置の構造を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a structure of a conventional microwave / millimeter wave circuit device.
【図８】 ＧａＡｓ基板を使用した従来のマイクロ波・
ミリ波回路装置を示す模式図である。[Fig. 8] Conventional microwave using a GaAs substrate
It is a schematic diagram which shows a millimeter wave circuit device.
１；ＭＭＩＣ ２；キャビティ ３；パッチ ４；接地金属層 ５；第１の誘電体層 ６；信号線路 ７；第２の誘電体層 ８；金属層 ９；キャップ １０；ＩＦ出力端子 １１；バイアス端子 １２；局発振号入力端子 １３、２０；ビア １４；接地金属 １５；バンプ １６；スロット １７；アンテナ １８；第３の誘電体層 １９；ＩＦ入力端子 ７１；パッケージ ７２；ＭＭＩＣチップ ７３；アンテナ基板 ７４；ボンディングワイヤ ７５；ＩＦ端子 ７６；バイアス端子 ８１；ＭＭＩＣ基板 ８１ａ；受信集積回路 ８２；アンテナ基板 ８３；接地金属層 ８４；結合スロット ８５；パッチアンテナ 1; MMIC 2; cavity 3; patch 4; Ground metal layer 5: First dielectric layer 6; Signal line 7; second dielectric layer 8; Metal layer 9; Cap 10; IF output terminal 11; Bias terminal 12: Local oscillation signal input terminal 13, 20; beer 14; Ground metal 15; Bump 16; Slot 17; Antenna 18; Third dielectric layer 19; IF input terminal 71; Package 72; MMIC chip 73; Antenna substrate 74; Bonding wire 75; IF terminal 76; Bias terminal 81; MMIC substrate 81a; receiving integrated circuit 82; Antenna substrate 83; Ground metal layer 84; Coupling slot 85; Patch antenna
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 正治 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA01 AB05 AB06 CA03 HA04 HA05 JA07 JA08 5J045 AA05 AB05 AB06 BA01 CA01 DA10 EA08 HA03 LA07 MA07 NA01 NA07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor, Shoji Ito 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company F term (reference) 5J021 AA01 AB05 AB06 CA03 HA04 HA05 JA07 JA08 5J045 AA05 AB05 AB06 BA01 CA01 DA10 EA08 HA03 LA07 MA07 NA01 NA07
Claims (2)
層上に形成された第１の誘電体層と、この第１の誘電体
層上に選択的に形成された信号線路と、少なくとも前記
信号線路の一部を覆う第２の誘電体層と、この第２の誘
電体層に形成され前記信号線路まで達する開口部と、こ
の開口部内に配置され前記信号線路に接続されたモノリ
シックマイクロウェイブ集積回路と、前記信号線路に接
続されたアンテナと、を有することを特徴とするマイク
ロ波・ミリ波回路装置。1. A grounded conductor layer, a first dielectric layer formed on the grounded conductor layer, a signal line selectively formed on the first dielectric layer, and at least a grounded conductor layer. A second dielectric layer that covers a part of the signal line, an opening that is formed in the second dielectric layer and reaches the signal line, and a monolithic micros that is arranged in the opening and connected to the signal line. A microwave / millimeter wave circuit device comprising a wave integrated circuit and an antenna connected to the signal line.
第２の誘電体層が部分的に薄くなっていることを特徴と
する請求項１記載のマイクロ波・ミリ波回路装置。2. The microwave / millimeter wave circuit device according to claim 1, wherein the first dielectric layer and / or the second dielectric layer is partially thinned.
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