JP2003218724A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
ンピーダンス整合のとれた半導体装置を提供する。 【解決手段】 信号切換器は、RF信号である信号A及
びBが入力され、2つの受像機1及び2に何れかの信号
を切り換えて出力する。マトリックススイッチを構成す
る実装基板40上の回路パターンは、RF配線51、5
2、61、62が交差する部分がないようにパターンニ
ングされるため、アイソレーション特性が向上する。ま
た、RF配線は、実装基板40の表面及び裏面に配線さ
れ、各配線51、52、61、62の実装基板を挟んで
対向する部分に接地面を形成してマイクロストリップラ
イン構造にする。このため、インピーダンス整合が容易
となる。
Description
し、特に配線間のアイソレーション特性が高い半導体装
置に関する。
チャンネル化が進んでいる。衛星放送受信システムで、
複数のチャンネルの高周波信号を、複数の受像機に切り
換えて受け渡す信号切換器を使用するシステムが知られ
ている。一般に、信号切換器には、複数入力を切り換え
て出力するマトリックススイッチが使用される。
の受像機で独立に受信させる信号切換器を示している。
信号切換器は、2入力・2出力のマトリックススイッチ
として構成され、2つのSPDT(Single Pole Dual T
hrow)スイッチからなる。それぞれの出力端子に接続さ
れた受像機1及び受像機2は、それぞれの入力端子から
入力されたRF信号である信号A又はBの何れか一方を
独立に受信する。
トリックススイッチは、接合型FETによって構成され
る。通信用ICには、マトリックススイッチの最小構成
単位であるSPDTスイッチの単体をIC化したSPDT S
WIC(以下単にSWIC)や、SPDTスイッチを2つ並列
に並べてIC化したツインSWICなどがあり、これらは薄
い誘電体基板の表裏に配線をパターンニングしたプリン
ト配線基板に実装される。又は、これらに代えて、ツイ
ンSWICの構成に、予め配線の一部をIC内の配線として
パッケージングした2×2SWICを実装することもでき
る。
ーションD/U比(Desired to Undesired signal rati
o)で評価される。アイソレーションD/U比は、同時
に入力される複数の信号のうち、受信したい信号と受信
したくない信号との電力比(dB)で計算される。衛星
放送受信システムには、マトリックススイッチに40d
Bを超える高いアイソレーションD/U比が要求されて
いる。
ョンD/U比が40dBを超える高いアイソレーション
特性は、構成するデバイスの選定、回路構成や回路定数
の設定、及び、回路パターンレイアウトの設計を適切に
することで、SWIC単体の特性としては実現可能である。
しかし、複数入力・複数出力のマトリックススイッチで
は、複数のSWICを相互に接続する際に、RF配線同士が
交差する点が必ず生じるため、高いアイソレーション特
性を実現することが困難である。図7の場合は、図中に
丸で囲んだ交差部で、信号AのRF配線と信号BのRF
配線とが交差するため、この部分で信号漏れが発生し、
アイソレーション特性が低くなる。
配線をパターンニングしたプリント基板上にSWIC又はツ
インSWICを実装するか、2×2 SWICを基板に実装する
ことで得られる。SWIC又はツインSWICを使用したマトリ
ックススイッチでは、プリント基板上でRF配線が交差
し、2×2 SWICを使用したマトリックススイッチで
は、IC内でRF配線が交差する。一般に、RF配線間
の離隔距離を大きくとるか、或いは、向かい合う配線か
らの投影面積を狭くすることで、信号漏れを抑制でき
る。
器を示しており、(a)は回路構成を、(b)は配線の
交差部の断面を示している。この信号切換器では、単一
のICを用いてマトリックススイッチを構成できる。R
F配線は、同図(b)に示すように厚い酸化膜上の金メ
ッキ配線46と、酸化膜下のメタル配線47とで構成さ
れ、酸化膜42を挟んで交差する。
有しているため、RF配線同士の離隔距離は短く、配線
間のクロストークは大きくなる。双方の配線の対向面積
を、一般的な光学露光プロセスで可能な限り小さくして
数ミクロン角としても、配線間のクロストークは無視で
きないレベル(30dB程度)で存在する。
を示しており、(a)は回路構成を、(b)は配線の交
差部の断面を示している。この信号切換器では、基板上
に2つのSWICを実装し、交差する2本の配線をプリント
配線基板40の表面及び裏面に施すことで、マトリック
ススイッチを構成する。このため、配線の交差部では、
同図(b)に示すように、配線間の離隔距離が基板の厚
さ(1mm程度以下)となる。
伝送線路のインピーダンスが50Ωになるように設計さ
れるため、一般的なプリント配線基板(たとえばε=3.3
8、基板厚=0.51mm)では、1mm前後の幅となる。従っ
て、離隔距離を長くすることはできるが、向かい合う配
線の面積が数mm角と広いため、無視できないレベル(3
0dB程度)での信号漏れが起こる。また特に、プリン
ト基板がマイクロストリップラインの構造をとっている
場合、交差部近傍で裏面に接地面(GND)面を形成で
きないことにより、特性インピーダンスの不整合が起
き、リターンロスなど信号特性に影響を与える。
器を示しており、(a)は回路構成を、(b)は配線の
交差部の断面を示している。この信号切換器は、プリン
ト配線基板40に多層基板を用い、中間層に接地面80
を配置してマイクロストリップ構造を形成する点で、図
9に示す信号切換器と相違する。図10に示す信号切換
器では、クロストークを低くし、かつ、特性インピーダ
ンスの不整合を抑制することができる。しかし、一般的
な単層基板に比べて、基板のコストは大幅に増大する。
器を示しており、(a)は回路構成を、(b)は配線の
交差部を模式的に示している。この信号切換器では、基
板上にツインSWICを実装し、配線をプリント配線基板に
施すことでマトリックススイッチを構成する。また、配
線の交差部は、同図(b)に示すように、高周波信号用
ケーブルであるセミリジットケーブルなどを用いた空中
配線50としている。これにより、RF配線間のクロス
トークは十分に抑制される。
ーブル芯線と基板パターンの信号配線との接合部で、5
0Ωの特性インピーダンスに対して不整合が起き、リタ
ーンロスなどの信号特性に影響を及ぼす。更に、このよ
うな構造のケーブルをプリント配線基板上に接続する際
に工数が大幅に増大するという問題もある。
ションD/U比を確保しながら、リターンロスなどの特
性を悪化させることなく、かつ、アセンブリ工数やコス
トの上昇を抑えるようなマトリックススイッチ構造の実
現は困難であった。
レーションD/U比を確保し、かつ、インピーダンス整
合のとれた配線の交差部を、価格や作業工数を増大する
ことなく実現する半導体装置を提供することを目的とす
る。
に、本発明の半導体装置は、第1及び第2の入力信号を
夫々入力する第1及び第2の信号入力線と、前記第1及
び第2の信号から生成される第1及び第2の出力信号を
夫々出力する第1及び第2の信号出力線とを備える半導
体装置において、前記第1の信号入力線と前記第2の信
号入力線との間に交差部分が存在しないことを特徴とす
る。
ション特性が求められる配線が、交差することなく配置
されるため、クロストークなどに起因する特性の劣化を
防ぐことができる。
力線と前記第2の出力線との間、前記第1の入力線と前
記第1及び第2の出力線との間、及び、前第2の信号入
力線と前記第1及び第2の信号出力線との間に交差部分
が存在しないことが好ましい。信号入力線側のみでな
く、信号出力線側にも交差する部分が存在しないこと
で、アイソレーション特性が高まる。
出力信号は前記第1の入力信号と第2の入力信号とを切
り替える第1のSPDTスイッチで生成され、前記第2
の出力信号は前記第1の入力信号と第2の入力信号とを
切り替える第2のSPDTスイッチで生成されることが
好ましい。この場合、アイソレーション特性の高いマト
リックススイッチが構成できる。
のSPDTスイッチが夫々接合型FETによって構成さ
れることが好ましい。この場合、高周波信号の制御に適
したスイッチが得られる。
のSPDTスイッチが異なるICとしてもよく、1つの
ICとしても構成してもよい。
力線及び前記第2の信号入力線が実装基板の表面及び裏
面に夫々配設されることが好ましい。この場合、実装基
板に施された配線間の線間距離を広くとることが容易に
なり、また、実装基板のスペースを有効に使うことがで
きる。
の信号入力線と基板を挟んで対向する位置にそれぞれグ
ランドラインが配設されることが好ましい。この場合、
マイクロストリップライン構造になるため、インピーダ
ンス整合が容易となる。
の入力信号が衛星放送受信信号であり、前記第1及び第
2の信号出力線が第1及び第2の受像器に夫々接続され
ることが好ましい。この場合、アイソレーション特性の
高い、衛星放送信号切換器が構成できる。
施形態例に基づいて、本発明を詳細に説明する。図1
は、本発明の実施形態例1の信号切換器を示しており、
(a)は2入力・2出力の信号切換器の回路構成を、
(b)は実装基板の回路パターンを示している。本実施
形態例の信号切換器は、2つのSWIC(10)、(11)
を実装基板(プリント基板)40上に実装し、実装基板
40上の配線をパターンニングすることで構成される。
びBが入力され、信号入力線51、52、SWIC(1
0)、(11)、及び、信号出力線61、62を介し
て、受像機1及び受像機2は、それぞれ独立に、信号A
又はBを受信する。受像機1の受信信号の切り換えは、
SWIC(10)が行い、受像機2の受信信号の切り換え
は、SWIC(11)が行い、双方のSWICによってマトリッ
クススイッチが構成される。信号入力線51、52は、
図1(b)に示すように、交差部分を有しないように実
装基板40でパターンニングされる。また、同図(b)
中に、実線で示す部分は実装基板の表面に、点線で示す
部分は実装基板の裏面に、それぞれ配線され、スルーホ
ール41は、実装基板の表面の配線と、裏面の配線とを
接続する。
図1(b)に示す実装基板40の配線には、図2に示す
ように、表面及び裏面に配置される信号入力線51、5
2の配線に対応する反対側の面に接地面80がそれぞれ
形成される。本実施形態例の信号切換器では、交差部分
がないために、全ての配線と対向する面に接地面80を
形成することができる。
の断面を模式的に示している。SWICのRF配線である金
メッキ配線46は、絶縁膜42、GaAs基板43、マ
ウントエリアのリードフレーム44、及び、モールド4
5を介して、実装基板10の裏面にパターンニングされ
たメタル配線である信号入力線52と対向している。通
常、SWICの金メッキ配線46と、実装基板の信号入力線
52との間の線間距離は、mmのオーダーであり、十分に
長い。また、メタル配線が実装基板の表面に施されてい
る場合でも、線間距離は十分に確保されている。更に、
交差する配線の一方が幅の狭いIC内配線であるため、
配線同士の対向面積も十分に小さく、クロストークは低
く抑えられる。
差を避けて配線されるため、信号Aと信号Bとの間のク
ロストークが低減され、アイソレーションD/U比が4
0dBを超える高いアイソレーション特性が得られる。
また、全ての配線をマイクロストリップ線路構造とする
ことができ、インピーダンス整合が容易となる。更に、
配線の全てを基板上でパターンニングするので、新たな
部材や加工技術、又は、アセンブリ工数を必要としない
ため、コスト及び生産性の面で優れている。
器を示しており、(a)は2入力・2出力の信号切換器
の回路構成図を、(b)は実装基板の回路パターンを示
している。本実施形態例は、2つのSWIC(10)、(1
1)を用いるのに代えて、ツインSWIC(20)を用いて
マトリックススイッチを構成する点、及び、実装基板上
の回路パターンが相違する。
態例と比較して、実装基板40に実装するICが1つで
済む分だけ、工程が簡素となる。それ以外は、先の実施
形態例と同様の効果が得られる。なお、本実施形態例の
実装基板40の回路パターンは、実施形態例1の回路パ
ターンと同様にすることもできる。しかし、ツインSWIC
(20)の4つの入力端子のうち、中2つの入力端子
は、端子間距離が短いためにクロストークが発生しやす
い。このため、中2つの入力端子に、同じ信号である信
号Aを入力する図4(b)の回路構成の採用により、高
いアイソレーション特性を実現できる。
器を示しており、(a)は4入力・2出力の信号切換器
の回路構成を、(b)は実装基板の回路パターンを示し
ている。本実施形態例の信号切換器は、2つのツインSW
IC(20)、(21)と、2つのSWIC(10)、(1
1)とを用いてマトリックススイッチが構成される。
52を介して入力された信号A又は信号Bを選択し、何
れかの信号を信号線71、73を介してSWIC(10)、
(11)にそれぞれ独立に出力する。ツインSWIC(2
1)は、入力信号線53、54を介して入力された信号
C又は信号Dを選択し、何れかの信号を信号線72、74
を介してSWIC(10)、(11)にそれぞれ独立に出力
する。信号線71、73は、SWIC(10)の入力信号線
となり、信号線72、74は、SWIC(11)の信号入力
線となる。SWIC(10)、(11)は、入力された信号
の何れか一方を出力する。受像機1及び受像機2は、入
力されたRF信号A、B、C、及び、Dのうちの何れか
1つの信号を、それぞれ独立に受信する。
53、54の実装基板40の回路パターンは、図5
(b)に示すように、図4(b)の入力信号線の回路パ
ターンと同じである。また、ツインSWIC(20)、(2
1)の出力である信号線71、72、73、74の回路
パターンは、交差する部分がないようにパターンニング
され、SWIC(10)、(11)に入力される。このた
め、実施形態例1及び2と同様の効果が得られ、全ての
信号間に高いアイソレーション特性が得られる。
器を示しており、(a)は4入力2出力の信号切換器の
回路構成を、(b)は実装基板の回路パターンを示して
いる。本実施形態例の信号切換器は、実施形態例3の信
号切換器とは、SWIC(20)、(21)に代え、2×2
SWIC(30)、(31)を用いてマトリックススイッ
チを構成する点、及び、実装基板上の回路パターンの一
部が相違する。
WICを使用するため、信号AとBとの間のアイソレーシ
ョンD/U比、及び、信号CとDとの間のアイソレーシ
ョンD/U比は、30dB程度と低い値になる。しか
し、信号A又はBと、信号C又はDとの間のアイソレー
ションD/U比は40dB以上の高い値となる。特定の
経路に関してのみ高いアイソレーション特性が要求され
ている場合には、本実施形態例で示す信号切換器を使用
することが可能である。
例に挙げて説明したが、本発明の半導体装置は、アンプ
やドライバなど、配線間のクロストークを低減する必要
のある半導体装置の基板実装や、Ku〜Ka帯やそれ以上の
高周波動作のMMICのように信号の伝播損失が大きく、従
ってRF配線のインピーダンス整合が極めて重要となる
半導体装置の基板実装についても同様に有効である。ア
ンプの場合には、特に入力信号線の交差を避けること
で、高いアイソレーション特性が可能となる。
特性を重視するためパッケージ裏面に接地面がある。こ
のため、実施形態例の説明では、実装基板の配線は、I
C直下の裏面領域を用いて配線する例を説明したが、パ
ッケージ裏面に接地面がない場合などには、基板のIC
直下の表面領域を用いて配線を施すことも可能である。
づいて説明したが、本発明の半導体装置は、上記実施形
態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の
構成から種々の修正及び変更を施した半導体装置も、本
発明の範囲に含まれる。
(a)は2入力・2出力の信号切換器の回路構成を示す
回路図、(b)は実装基板の回路パターンを示す模式
図。
図。
(a)は2入力・2出力の信号切換器の回路構成を示す
回路図、(b)は実装基板の回路パターンを示す模式図
である。
(a)は4入力・2出力の信号切換器の回路構成を示す
回路図、(b)は実装基板の回路パターンを示す模式図
である。
(a)は4入力・2出力の信号切換器の回路構成を示す
回路図、(b)は実装基板の回路パターンを示す模式図
である。
し、(a)は2入力・2出力の信号切換器の回路構成を
示す回路図、(b)はRF配線の交差部の断面を示した
模式図。
器を示し、(a)は2入力・2出力の信号切換器の回路
構成を示す回路図、(b)はRF配線の交差部の断面を
示した模式図。
換器を示し、(a)は2入力・2出力の信号切換器の回
路構成を示す回路図、(b)はRF配線の交差部の断面
を示した模式図。
換器を示し、(a)は2入力・2出力の信号切換器の回
路構成を示す回路図、(b)はRF配線の交差部の断面
を示した模式図。
Claims (8)
- 【請求項1】 第1及び第2の入力信号を夫々入力する
第1及び第2の信号入力線と、前記第1及び第2の信号
から生成される第1及び第2の出力信号を夫々出力する
第1及び第2の信号出力線とを備える半導体装置におい
て、 前記第1の信号入力線と前記第2の信号入力線との間に
交差部分が存在しないことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記第1の信号出力線と前記第2の出力
線との間、前記第1の入力線と前記第1及び第2の出力
線との間、及び、前第2の信号入力線と前記第1及び第
2の信号出力線との間に交差部分が存在しない、請求項
1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記第1の出力信号は、前記第1の入力
信号と第2の入力信号とを切り替える第1のSPDTス
イッチで生成され、前記第2の出力信号は、前記第1の
入力信号と第2の入力信号とを切り替える第2のSPD
Tスイッチで生成される、請求項1又は2に記載の半導
体装置。 - 【請求項4】 前記第1及び第2のSPDTスイッチが
夫々接合型FETによって構成される、請求項3に記載
の半導体装置。 - 【請求項5】 前記第1及び第2のSPDTスイッチが
異なるICとして構成される、請求項4に記載の半導体
装置。 - 【請求項6】 前記第1の信号入力線及び前記第2の信
号入力線が実装基板の表面及び裏面に夫々配設される、
請求項1〜5の何れかに記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記第1及び第2の信号入力線と基板を
挟んで対向する位置にそれぞれグランドラインが配設さ
れる、請求項1〜6の何れかに記載の半導体装置。 - 【請求項8】 前記第1及び第2の入力信号が衛星放送
受信信号であり、前記第1及び第2の信号出力線が第1
及び第2の受像器に夫々接続される、請求項1〜7の何
れかに記載の半導体装置。
Priority Applications (4)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002010597A JP2003218724A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002010597A Pending JP2003218724A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 半導体装置 |
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JP (1) | JP2003218724A (ja) |
TW (1) | TW580794B (ja) |
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