JP2003309483A - High frequency module, active phased array antenna and communication equipment - Google Patents

High frequency module, active phased array antenna and communication equipment

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JP2003309483A
JP2003309483A JP2002113758A JP2002113758A JP2003309483A JP 2003309483 A JP2003309483 A JP 2003309483A JP 2002113758 A JP2002113758 A JP 2002113758A JP 2002113758 A JP2002113758 A JP 2002113758A JP 2003309483 A JP2003309483 A JP 2003309483A
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cavity
lid
high frequency
circuit
frequency module
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寛 池松
Norio Takeuchi
紀雄 竹内
Satoru Owada
哲 大和田
Hidemasa Ohashi
英征 大橋
Morishige Hieda
護重 檜枝
Kazutomi Mori
一富 森
Sunao Takagi
直 高木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a small and low-cost high frequency module, which is used for a communication system using a microwave such as mobile satellite communication. <P>SOLUTION: A multilayer package 17 comprising a box-shaped cavity 17a wherein one face forms an opening part and a lid 17a covering the opening part, wherein the lid composed of multilayer substrates layered in the direction of its thickness, and in the cavity, the bottom part and four side walls are composed of multilayer substrates whose laying direction is the same as that of the lid is provided. An element antenna 31 is formed on the surface of the lid 17b of the multilayer package, and low noise amplifiers 2 and 9 are mounted on the rear face of the lid 17b. A 90° hybrid circuit 4 and low-pass filters 3 and 10 as well as low noise amplifiers 5 and 11 and phase shifters 6 and 17 are mounted in the cavity 17a. A ball grid array 21 for connection with a mother substrate 22 is provided on the bottom face of the cavity 17a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、移動体衛星通信
などマイクロ波を用いた通信システムに用いられる高周
波モジュールに関し、特にキャビティーと蓋とを備える
と共に多層基板で構成されたパッケージに半導体集積回
路やパッシブ回路を3次元的に配置することにより小型
化,低コスト化を図った高周波モジュールに関するもの
である。また、このような高周波モジュールを用いたア
クティブフェーズドアレーアンテナに関するものであ
る。また、このようなアクティブフェーズドアレーアン
テナを用いた通信装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency module used in a microwave communication system such as mobile satellite communication, and more particularly to a semiconductor integrated circuit in a package including a cavity and a lid and formed of a multilayer substrate. The present invention relates to a high-frequency module whose size and cost are reduced by arranging passive circuits in three dimensions. The present invention also relates to an active phased array antenna using such a high frequency module. It also relates to a communication device using such an active phased array antenna.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は例えば、US Patent
6,020,848に記載された従来の高周波(以下、
RFと略記する)モジュールの構成例を示す構成図であ
る。図において1は第一の入力端子、2は第一の低雑音
増幅器(LNA)、3は第一のローパスフィルタ、4は
90°ハイブリッド回路、5は第二の低雑音増幅器(L
NA)、6は第一の移相器、7は第一の出力端子、8は
第二の入力端子、9は第三の低雑音増幅器(LNA)、
10は第二のローパスフィルタ、11は第四の低雑音増
幅器(LNA)、12は第二の移相器、13は第二の出
力端子、14はこれらの素子を実装するパッケージであ
る。入出力の端子としては、通常、後述の図10に示す
フィードスルー型のマイクロストリップ線路のほか、同
軸コネクタをパッケージに取り付けて用いる構成などが
一般的に用いられる。なお、第一,第二,第三及び第四
の低雑音増幅器2,5,9,11並びに第一及び第二の
移相器6,12は、モノリシックマイクロ波集積回路
(以下、MMICと記す)で構成され、US Pate
nt 6,020,848にも記載されているように、
通常はGaAs化合物の半導体が使用される。90°ハ
イブリッド回路4としては、ランゲカプラなどが用いら
れる。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows, for example, US Patent.
The conventional high frequency wave described in 6,020,848 (hereinafter,
It is a block diagram which shows the structural example of a module (abbreviated as RF). In the figure, 1 is a first input terminal, 2 is a first low noise amplifier (LNA), 3 is a first low-pass filter, 4 is a 90 ° hybrid circuit, and 5 is a second low noise amplifier (LNA).
NA), 6 is a first phase shifter, 7 is a first output terminal, 8 is a second input terminal, 9 is a third low noise amplifier (LNA),
Reference numeral 10 is a second low-pass filter, 11 is a fourth low noise amplifier (LNA), 12 is a second phase shifter, 13 is a second output terminal, and 14 is a package for mounting these elements. As input / output terminals, a feed-through type microstrip line shown in FIG. 10 to be described later and a configuration in which a coaxial connector is attached to a package are generally used. The first, second, third and fourth low noise amplifiers 2, 5, 9, 11 and the first and second phase shifters 6, 12 are monolithic microwave integrated circuits (hereinafter referred to as MMICs). ) Consists of US Pat
As described in nt 6,020,848,
Usually, a GaAs compound semiconductor is used. A Lange coupler or the like is used as the 90 ° hybrid circuit 4.

【0003】次に、動作について説明する。図10にこ
のような従来の構成によるRFモジュールの系統図を示
す。図において、図9に示すものと同一の部分あるいは
相当の部分には同一の符号を付し、その説明は省略す
る。図において、15はLSIで構成された移相器用コ
ントローラ、16は制御信号入力端子である。図10に
示すRFモジュールにおいては、受信信号は、各モジュ
ールの入力端子1及び8に接続された素子アンテナ31
によって受信された後、各入力端子から入力され、低雑
音増幅器2,9により増幅されると共に、90°ハイブ
リッド4により、偏波の変換を行い、ローパスフィルタ
3,10により不要波の除去を行った後に、移相器6,
12により受信ビームを所望の偏波角で形成するための
通過位相の制御を行った後、出力端子7及び13から出
力される。
Next, the operation will be described. FIG. 10 shows a system diagram of an RF module having such a conventional configuration. In the figure, the same or corresponding parts as those shown in FIG. 9 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the figure, 15 is a phase shifter controller composed of an LSI, and 16 is a control signal input terminal. In the RF module shown in FIG. 10, the received signal is the element antenna 31 connected to the input terminals 1 and 8 of each module.
After being received by, it is input from each input terminal, amplified by the low noise amplifiers 2 and 9, the polarization is converted by the 90 ° hybrid 4, and unnecessary waves are removed by the low pass filters 3 and 10. Phase shifter 6,
After controlling the passing phase for forming the reception beam with a desired polarization angle by 12, the signal is output from the output terminals 7 and 13.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のR
Fモジュールでは、各デバイス、つまりMMICを全て
単体で試験出来るよう、個別のチップとして作製し、パ
ッケージに実装して用いる。したがって、モジュール内
の各デバイスのレイアウトは、図9に示すように個別チ
ップをパッケージ14内に一列に並べたような構成を取
らざるを得ない。したがって、このような従来の構成に
よるRFモジュールでは、外形寸法が大きくなると共
に、チップの数が多く、組み立てコストが高くなるとい
う問題があった。また、入出力のRFインターフェース
として同軸コネクタを用いた場合、パッケージと同軸コ
ネクタの取り付け部の蝋付けなど、組立に関わるコスト
が高く、試験が容易である反面、高コスト、大型となる
といった問題があった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the F module, each device, that is, MMIC, is manufactured as an individual chip so that it can be tested as a single unit, and is mounted in a package for use. Therefore, the layout of each device in the module is inevitably configured such that individual chips are arranged in a line in the package 14 as shown in FIG. Therefore, in the RF module having such a conventional configuration, there are problems that the outer dimensions are large, the number of chips is large, and the assembling cost is high. Further, when the coaxial connector is used as the input / output RF interface, the cost for assembly such as brazing of the mounting portion of the package and the coaxial connector is high and the test is easy, but the cost and the size are large. there were.

【0005】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、一面が開口部を形成している箱
状のキャビティ及び開口部を覆う蓋とからなり、蓋はそ
の厚さ方向に積層した多層基板で構成され、キャビティ
も底部及び4側壁は、積層方向が蓋と同じ方向の多層基
板で構成されている多層パッケージを設け、この多層パ
ッケージの蓋の表面に素子アンテナを形成し、多層パッ
ケージのキャビティ及び蓋を構成する多層基板に、半導
体集積回路及びパッシブ回路で構成され、素子アンテナ
へ高周波信号の送信又は素子アンテナから高周波信号の
受信を行う高周波回路を実装することにより小型,低コ
ストで実現できる高周波モジュールを得ることを目的と
する。また、このような高周波モジュールを用いて構成
された小型,低コストなアクティブフェーズドアレーア
ンテナを得ることを目的とする。さらに、このようなア
クティブフェーズドアレーアンテナを用いて構成された
小型,低コストな通信装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and is composed of a box-shaped cavity having an opening formed on one surface thereof and a lid for covering the opening. The multilayer cavity is composed of multi-layer boards laminated in the same direction, and the cavity also has a bottom portion and four side walls provided with a multi-layer package in which the stacking direction is the same direction as the lid, and the element antenna is formed on the surface of the lid of this multi-layer package. In addition, the multi-layer substrate that constitutes the cavity and lid of the multi-layer package can be miniaturized by mounting a high-frequency circuit that is composed of semiconductor integrated circuits and passive circuits and that transmits high-frequency signals to the element antenna or receives high-frequency signals from the element antenna. The purpose is to obtain a high-frequency module that can be realized at low cost. Another object of the present invention is to obtain a small-sized, low-cost active phased array antenna configured by using such a high frequency module. Further, it is an object of the present invention to obtain a small-sized and low-cost communication device configured by using such an active phased array antenna.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係る高周波モ
ジュールは、一面が開口部を形成している箱状のキャビ
ティ及び開口部を覆う蓋を有し、蓋はその厚さ方向に積
層した多層基板で構成され、キャビティは底部及び側壁
が、蓋と同じ方向に積層された多層基板で構成されてい
る多層パッケージと、蓋の表面に設けられた素子アンテ
ナと、多層パッケージのキャビティ及び蓋を構成する多
層基板に実装された半導体集積回路及びパッシブ回路で
構成され、素子アンテナへ高周波信号を送信するか又は
素子アンテナから高周波信号を受信する高周波回路と、
キャビティの側壁上面及び蓋の側壁上面との接触面の対
向する位置にそれぞれ設けられ、キャビティ側の配線と
蓋側の配線とを接続する接続端子と、高周波回路へ高周
波信号を出力するか又は高周波回路から高周波信号を入
力すると共に、高周波信号,高周波回路の制御信号及び
電源を含めた信号の分配合成を行う母基板と、多層パッ
ケージとを接続するために多層パッケージに設けられた
接続部品とを備えたものである。
A high-frequency module according to the present invention has a box-shaped cavity having an opening formed on one surface and a lid for covering the opening. The lid is a multi-layer laminated in the thickness direction thereof. It is composed of a substrate, and the cavity is composed of a multilayer package in which the bottom and side walls are laminated in the same direction as the lid, an element antenna provided on the surface of the lid, and a cavity and a lid of the multilayer package. A high-frequency circuit configured by a semiconductor integrated circuit and a passive circuit mounted on a multilayer substrate to transmit a high-frequency signal to an element antenna or receive a high-frequency signal from the element antenna,
Outputting high-frequency signals to the high-frequency circuit, and connection terminals, which are provided at opposing positions on the contact surfaces of the side wall upper surface of the cavity and the side wall upper surface of the lid, for connecting the wiring on the cavity side and the wiring on the lid side, respectively. A mother board that inputs a high-frequency signal from the circuit and distributes and combines the high-frequency signal, a control signal of the high-frequency circuit, and a signal including a power supply, and a connecting component provided in the multilayer package for connecting the multilayer package Be prepared.

【0007】また、高周波回路は、モノリシックマイク
ロ波集積回路で構成された高出力増幅器及び移相器,大
規模集積回路で構成された移相器用コントローラ並びに
パッシブ回路の90°ハイブリッド回路及びローパスフ
ィルを、キャビティに実装したものである。さらに、高
周波回路は、モノリシックマイクロ波集積回路で構成さ
れた低雑音増幅器が蓋に実装され、モノリシックマイク
ロ波集積回路で構成された低雑音増幅器及び移相器,大
規模集積回路で構成された移相器用コントローラ並びに
パッシブ回路の90°ハイブリッド回路及びローパスフ
ィルタを、キャビティに実装したものである。また、蓋
には、キャビティに実装されている低雑音増幅器より雑
音指数が小さい低雑音増幅器が実装されているものであ
る。
The high frequency circuit includes a high output amplifier and a phase shifter composed of a monolithic microwave integrated circuit, a controller for a phase shifter composed of a large scale integrated circuit, a 90 ° hybrid circuit of a passive circuit and a low pass fill. , Mounted in a cavity. Further, the high-frequency circuit has a low noise amplifier composed of a monolithic microwave integrated circuit mounted on a lid, a low noise amplifier and a phase shifter composed of a monolithic microwave integrated circuit, and a transfer circuit composed of a large-scale integrated circuit. A phaser controller, a 90 ° hybrid circuit of a passive circuit, and a low-pass filter are mounted in a cavity. Further, a low noise amplifier having a noise figure smaller than that of the low noise amplifier mounted in the cavity is mounted on the lid.

【0008】さらに、素子アンテナは、高周波回路の入
力端子に非接触接続装置により接続されているものであ
る。さらにまた、非接触接続装置は、マイクロストリッ
プ線路とスロット線路との電磁結合で構成されているも
のである。また、接続部品は、導体ボール又はバンプを
格子状に配列したボールグリッドアレーで構成されてい
ると共に、キャビティの底部外面に設けられているもの
である。さらに、多層パッケージは、キャビティに実装
された半導体集積回路の発熱部に一端が接し、他端がキ
ャビティの底部外面まで伸びている複数の放熱用ビアホ
ールと、他端が全て接触するように形成された電極パッ
ドと、電極パッドに接触しているボールグリッドアレー
中の1個のボールとで構成された放熱装置を備えている
ものである。
Further, the element antenna is connected to the input terminal of the high frequency circuit by a non-contact connecting device. Furthermore, the non-contact connection device is configured by electromagnetically coupling the microstrip line and the slot line. Further, the connecting component is composed of a ball grid array in which conductor balls or bumps are arranged in a grid pattern, and is provided on the outer surface of the bottom of the cavity. Further, the multilayer package is formed such that one end is in contact with the heat generating portion of the semiconductor integrated circuit mounted in the cavity and the other end is in contact with the plurality of heat dissipation via holes extending to the outer surface of the bottom of the cavity. The heat dissipation device is composed of the electrode pad and one ball in the ball grid array that is in contact with the electrode pad.

【0009】また、多層パッケージは、キャビティの側
壁内部に形成され中心導体となる中心ビアホールと、中
心ビアホールを挟んで両側に形成された外側ビアホール
及び側壁の両面に形成された側面メタライズからなると
共に接地電位にある外導体とで構成された疑似同軸モー
ドの高周波伝送線路を備えているものである。さらに、
多層パッケージは、キャビティの側壁上面及び蓋の間に
異方性導電フイルムが挿入され、異方性導電フイルムが
加圧されて接続端子が接続されているものである。さら
にまた、この発明に係るアクティブフェーズドアレーア
ンテナは、上記のような高周波モジュールを用いて構成
されたものである。また、この発明に係る通信装置は、
上記のようなアクティブフェーズドアレーアンテナを用
いて構成されたものである。
The multi-layer package is composed of a central via hole formed inside the sidewall of the cavity and serving as a central conductor, outer via holes formed on both sides of the central via hole, and side surface metallization formed on both sides of the sidewall, and is grounded. It is provided with a pseudo coaxial mode high frequency transmission line composed of an outer conductor at a potential. further,
In the multi-layer package, the anisotropic conductive film is inserted between the upper surface of the side wall of the cavity and the lid, and the anisotropic conductive film is pressed to connect the connection terminals. Furthermore, the active phased array antenna according to the present invention is configured using the high frequency module as described above. Further, the communication device according to the present invention,
It is configured using the active phased array antenna as described above.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を説明す説明図で、断面図的に図示した図
である。図1において、図9,図10と同一あるいは相
当の部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
17は多層パッケージで、一面が開口部を形成している
箱状のキャビティ17a及び開口部を覆う蓋17bとか
らなり、蓋17bはその厚さ方向に積層した多層基板で
構成され、キャビティ17aも底部及び4側壁は、積層
方向が蓋17bと同じ方向の多層基板で構成されてい
る。なお、キャビティ17aはMMICの入出力のRF
信号伝送線路,バイアス配線を内蔵しており、蓋17b
もキャビティ17aと同様、RF伝送線路,バイアス配
線を内蔵している。19は素子アンテナの誘電体、20
は素子アンテナの非励振パッチで、誘電体19と非励振
パッチ20とで誘電体素子アンテナ31が構成されてい
る。なお、非励振パッチ20は、ここでは端子1が繋が
るポートと端子8が繋がるポートの2ポートが設けられ
たリング状の導体板を用いている。なお、図1におい
て、母基板22中の32はバイアス/制御配線、33は
RF信号配線、34はGND層を示している。また、バ
イアス/制御配線32,RF信号配線33は、複数本あ
るうちの1本のみ図示してある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. First Embodiment FIG. 1 is an explanatory view for explaining a first embodiment of the present invention, and is a view shown in a sectional view. In FIG. 1, parts that are the same as or correspond to those in FIGS. 9 and 10 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
Reference numeral 17 denotes a multi-layer package, which comprises a box-shaped cavity 17a having an opening formed on one surface and a lid 17b covering the opening. The lid 17b is composed of a multi-layer substrate laminated in the thickness direction thereof. The bottom portion and the four side walls are formed of a multilayer substrate whose stacking direction is the same as that of the lid 17b. In addition, the cavity 17a is an input / output RF of the MMIC.
Built-in signal transmission line and bias wiring, lid 17b
Similarly to the cavity 17a, the RF transmission line and the bias wiring are also incorporated. 19 is a dielectric of the element antenna, 20
Is a non-excitation patch of the element antenna, and the dielectric element 19 and the non-excitation patch 20 constitute a dielectric element antenna 31. The non-excitation patch 20 here uses a ring-shaped conductor plate provided with two ports, a port to which the terminal 1 is connected and a port to which the terminal 8 is connected. In FIG. 1, 32 in the mother substrate 22 is a bias / control wiring, 33 is an RF signal wiring, and 34 is a GND layer. Only one of the plurality of bias / control wirings 32 and RF signal wiring 33 is shown.

【0011】21はボールグリッドアレー(以下、BG
Aと記す)で、導体ボール又はバンプが格子状に配列さ
れているものである。このBGAは、多層パッケージ1
7と母基板22との間に配置され、RF信号及びDC配
線、GNDなどの電気的接続を行うとともに、サーマル
VIA26を介して熱的な接続を行う。なお、母基板2
2は、モジュールを構成する高周波回路と高周波信号の
授受を行うと共に、高周波信号,高周波回路の制御信号
及び電源を含めた信号の分配合成を行う基板である。ま
た、サーマルVIA26は、放熱用のビアホールで、接
続用のビアホールと比べて大きさが大きいだけである。
多層パッケージ17の材料としては、一般的に高温焼成
セラミクス(HTCC)や低温焼成セラミクス(LTC
C)が用いられ、多層配線を実現する。また、素子アン
テナの誘電体材料としても、前記のHTCC,LTCC
などの他、液晶ポリマー(LCP)などが使用される。
HTCC,LTCCなどの内層の配線材料としては、A
g,Cuペーストが用いられ、RF伝送においても十分
低損失な伝送路を実現することが可能である。また、B
GAを構成する導体ボールとしては、半田ボール,金バ
ンプ,樹脂ボールなどを用いることができる。
Reference numeral 21 is a ball grid array (hereinafter, BG
A)), the conductor balls or bumps are arranged in a grid pattern. This BGA is a multi-layer package 1
7 is arranged between the mother board 22 and the mother board 22 to electrically connect RF signals and DC wiring, GND, and the like, and also makes thermal connection via the thermal VIA 26. The mother board 2
Reference numeral 2 is a substrate for transmitting and receiving high-frequency signals to and from the high-frequency circuit forming the module, and for distributing and synthesizing high-frequency signals, control signals for the high-frequency circuits, and signals including power supplies. Further, the thermal VIA 26 is a via hole for heat dissipation, and is only larger than the via hole for connection.
As the material of the multilayer package 17, generally, high temperature firing ceramics (HTCC) or low temperature firing ceramics (LTC).
C) is used to realize multilayer wiring. Also, as the dielectric material of the element antenna, the above-mentioned HTCC, LTCC
In addition to the above, liquid crystal polymer (LCP) or the like is used.
As the wiring material for the inner layer such as HTCC and LTCC, A
g, Cu paste is used, and it is possible to realize a transmission line with sufficiently low loss even in RF transmission. Also, B
A solder ball, a gold bump, a resin ball, or the like can be used as the conductor ball forming the GA.

【0012】実施の形態1によるRFモジュールでは、
非励振パッチ20及び誘電体19から構成される素子ア
ンテナ31から、入力端子、1および8を通して、モジ
ュール内部にRF信号が伝送される。モジュール内部に
給電されたRF信号は、パッケージ蓋17bの裏面に設
けられた低雑音増幅器2及び9に入力され、低雑音増幅
された後パッケージ蓋上の伝送線路を通してパッケージ
側壁部の伝送線路に入力される。パッケージ側壁部の伝
送線路を通過した後、さらに、キャビティ17aの内層
に設けられた、不要波除去用のフィルタ回路3,10、
偏波変換用の90°ハイブリッド回路4を介して、低雑
音増幅器5,11に入力される。増幅器で増幅された
後、さらに、移相器6,12に入力され、所望の移相量
を与えられた後、ボールグリッドアレー21を介して、
母基板22に受信信号が伝送される。低雑音増幅器5,
11は一般に初段の低雑音増幅器2,9と比較し、高出
力であり、消費電力が大きいため、放熱をサーマルVI
A26を介してBGAに伝熱することで放熱を行う。
In the RF module according to the first embodiment,
An RF signal is transmitted from the element antenna 31 including the parasitic patch 20 and the dielectric 19 to the inside of the module through the input terminals 1 and 8. The RF signal fed to the inside of the module is input to the low noise amplifiers 2 and 9 provided on the back surface of the package lid 17b, and after low noise amplification, input to the transmission line of the package side wall through the transmission line on the package lid. To be done. After passing through the transmission line on the side wall of the package, filter circuits 3 and 10 for removing unwanted waves are further provided in the inner layer of the cavity 17a.
It is input to the low noise amplifiers 5 and 11 via the 90 ° hybrid circuit 4 for polarization conversion. After being amplified by the amplifier, it is further input to the phase shifters 6 and 12 and given a desired amount of phase shift, and then, via the ball grid array 21,
The received signal is transmitted to the mother board 22. Low noise amplifier 5,
11 is generally high in output and consumes a large amount of power as compared with the first-stage low noise amplifiers 2 and 9, so that the heat dissipation is thermal VI.
Heat is released by transferring heat to the BGA via A26.

【0013】なお、低雑音増幅器2,9は、低雑音増幅
器5,11の雑音指数より小さい雑音指数の増幅器を用
いることで、RFモジュールの入力端での雑音指数を良
好なものとしている。また、この明細書でRFモジュー
ルとは、誘電体素子アンテナ31,多層パッケージ1
7,多層パッケージ17に実装された高周波回路及びB
GA21を含めたものをRFモジュールというものとす
る。言い換えると、図1で母基板22を除いたものをR
Fモジュールというものとする。
The low noise amplifiers 2 and 9 use amplifiers having a noise index smaller than that of the low noise amplifiers 5 and 11 to improve the noise figure at the input end of the RF module. In this specification, the RF module means the dielectric element antenna 31, the multilayer package 1
7. High frequency circuit mounted on the multilayer package 17 and B
The one including the GA 21 is called an RF module. In other words, R in FIG.
It is called F module.

【0014】図2は、このようなRFモジュールからの
サーマルVIAによる放熱を行う放熱装置を説明する説
明図で、(a)はサーマルVIAの配列状態を上から見
た図、(b)はキャビティの一部を横から見た図であ
る。図2において、図1と同一符号を付した部分は同一
部分を示しており、35は半田ボールが接続されるエリ
アである電極パッドを示し、キャビティ17aの底部外
面に形成され、サーマルVIAの一方の端面と接触して
いる。なお、サーマルVIAの他方の端面は、MMIC
5,11の発熱部に接触している。ここでは、BGAを
構成するボール1個当たりの放熱量を大きくするため、
ボール1個に対し、パッケージ内のサーマルVIA26
を4個用いた構成としている。これにより、サーマルV
IAの放熱効率を高めるとともに、万一、複数のサーマ
ルVIAのいくつかが断線した場合でも、半導体チップ
を破損するような著しい放熱性の劣化を生じることな
く、モジュールを継続して使用することが可能となる。
なお、図2はサーマルVIA26を4個用いた構成を二
組用いている。なお、図1では、サーマルVIA261
個に対しボール1個が接続されており、これでも放熱効
果は得られるが、図2のように構成した方が、上述のよ
うに有利な点が多い。
2A and 2B are explanatory views for explaining a heat dissipation device for performing heat dissipation from such an RF module by thermal VIA. FIG. 2A is a view of the arrangement state of thermal VIAs as seen from above, and FIG. 2B is a cavity. It is the figure which looked at a part of from the side. In FIG. 2, the parts designated by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts, and 35 indicates an electrode pad which is an area to which a solder ball is connected, which is formed on the outer surface of the bottom portion of the cavity 17a and is connected to one side of the thermal VIA. Is in contact with the end face of. The other end surface of the thermal VIA is the MMIC.
It is in contact with the heat generating parts 5 and 11. Here, in order to increase the heat radiation amount per ball that constitutes the BGA,
Thermal VIA26 in the package for one ball
4 is used. As a result, the thermal V
In addition to improving the heat dissipation efficiency of the IA, even if some of the thermal VIAs are disconnected, it is possible to continue using the module without significantly degrading the heat dissipation that may damage the semiconductor chip. It will be possible.
Note that FIG. 2 uses two sets of four thermal VIA 26. In FIG. 1, the thermal VIA 261 is used.
One ball is connected to each ball, and the heat radiation effect can be obtained even with this, but the configuration as shown in FIG. 2 has many advantages as described above.

【0015】図3は、このようなRFモジュールで、キ
ャビティの側壁に設けたRF伝送線路の構造を説明する
説明図である。なお、図3は図1において側壁を上から
見た図であり、図1ではVIAホール29の図示は省略
してある。ここで用いているRF伝送線路は擬似同軸モ
ードであり、中心導体として、VIAホール27と、外
導体として、キャビティ17aの側壁両面の側面メタラ
イズ28及びビアホール27を挟んで両側に形成された
外側VIAホール29を用いてRF信号を伝送する。こ
のRF伝送線路は、側面メタライズ28がVIAホール
27を挟んで配置され、VIAホール29もVIAホー
ル27を挟んで配置されており、外導体がほぼ均一に中
心導体の周囲へ配置されることで、良好な外部とのアイ
ソレーション特性を有すると共に、低損失な伝送特性を
実現することが可能となる。
FIG. 3 is an explanatory view for explaining the structure of the RF transmission line provided on the side wall of the cavity in such an RF module. 3 is a view of the side wall viewed from above in FIG. 1, and illustration of the VIA hole 29 is omitted in FIG. The RF transmission line used here is a quasi-coaxial mode, and the VIA hole 27 serves as the center conductor, and the outer VIA formed on both sides of the side wall metallization 28 on both side walls of the cavity 17a and the via hole 27 serve as the outer conductor. The RF signal is transmitted using the hole 29. In this RF transmission line, the side-surface metallization 28 is arranged so as to sandwich the VIA hole 27, and the VIA hole 29 is also arranged so as to sandwich the VIA hole 27, so that the outer conductor is arranged substantially uniformly around the center conductor. In addition to having good isolation characteristics from the outside, it is possible to realize low-loss transmission characteristics.

【0016】また、キャビティ17aの側壁上部の中心
導体と、パッケージ蓋17bの伝送線路とは、加圧によ
り導通が得られるような異方性導電フィルム(ACF)
で接続され、これにより、中心導体以外の部分、例えば
GNDパターンと中心導体が電気的に短絡してしまうこ
となしに、RF信号の伝送を行うことが可能となる。な
お、ACFは、キャビティ17aの側壁上面及び蓋17
bの間に挿入される。また、パッケージ蓋17bの伝送
線路には、中心導体と対向する位置に同一形状(円形)
のパターンが形成されているので、この同一形状のパタ
ーン間にACFが挿入され、加圧によりパターン同士が
接続される。また、疑似同軸モードのRF伝送線路は4
側壁のうち1側壁に設けた場合について説明している
が、複数の側壁に設けてもよい。さらに、ACFによる
接続はRF伝送線路の外に、電源や制御配線などについ
ても、同様に同一形状の接続用パターンを設けて接続さ
れる。
An anisotropic conductive film (ACF) is provided so that the central conductor on the upper side wall of the cavity 17a and the transmission line of the package lid 17b can be electrically connected by pressure.
By this, it becomes possible to transmit the RF signal without electrically short-circuiting the portion other than the central conductor, for example, the GND pattern and the central conductor. The ACF is used for the upper surface of the side wall of the cavity 17a and the lid 17.
It is inserted between b. In addition, the transmission line of the package lid 17b has the same shape (circular shape) at a position facing the central conductor.
Since the patterns are formed, the ACF is inserted between the patterns having the same shape, and the patterns are connected by applying pressure. There are 4 RF transmission lines in pseudo-coaxial mode.
Although the case where it is provided on one of the side walls has been described, it may be provided on a plurality of side walls. Further, in the connection by the ACF, the connection pattern of the same shape is similarly provided for the power supply, the control wiring, etc. in addition to the RF transmission line.

【0017】実施の形態2.図4はこの発明の実施の形
態2を説明する説明図で、断面図的に図示した図であ
る。図4において、図1と同一あるいは相当の部分には
同一の符号を付し、その説明は省略する。実施の形態1
によるRFモジュールでは、素子アンテナの非励振パッ
チと、パッケージ蓋裏面のマイクロストリップ線路を接
続するため、パッケージ蓋を貫通する導体、例えば、V
IAホールのような導体部分と、非励振パッチとを接続
する必要があった。この場合、接続部分には、熱ストレ
スによるクラックなどの接続不良部分が発生し易く、モ
ジュールの受信信号が正常にパッケージ内部のMMIC
チップなどの能動素子に伝送できなくなるという問題が
ある。
Embodiment 2. Second Embodiment FIG. 4 is an explanatory view for explaining the second embodiment of the present invention, and is a view shown in a sectional view. 4, parts that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted. Embodiment 1
In the RF module according to, the non-exciting patch of the element antenna and the microstrip line on the back surface of the package lid are connected to each other.
It was necessary to connect the conductor portion such as the IA hole and the non-excitation patch. In this case, a connection failure portion such as a crack due to thermal stress is likely to occur in the connection portion, and the received signal of the module is normally received in the MMIC inside the package.
There is a problem that transmission to an active element such as a chip becomes impossible.

【0018】実施の形態2は係る問題点を解消するため
のもので、非励振パッチを、スロットの電磁結合による
非接触の接続方法により、パッケージ蓋裏面の低雑音増
幅器と接続するものである。図4に実施の形態2による
RFモジュールの構成を、図5にスロットによる電磁結
合の詳細を示す。23は低雑音増幅器2,9の入力端子
に接続されるマイクロストリップ線路、24はパッケー
ジ蓋内層に設けられた地導体、25は地導体24の一部
に設けられたスロット線路を示す。マイクロストリップ
線路23と、スロット線路25は電磁結合により、非励
振パッチからの受信信号を効率良く低雑音増幅器2,9
に入力することが可能となるよう、電気長及び特性イン
ピーダンスを決定される。本構造によれば、非励振パッ
チと、マイクロストリップ線路との間には物理的な接続
構造は存在しないため、熱サイクルなどによる断線など
は原理的に発生しない。したがって、信頼性の高いRF
モジュールを実現することが可能となる。なお、図5に
おいて、(a)は横から見た図、(b)は(a)を下か
ら見た図である。また、電磁結合は入力端子1,8に対
し2組用いられるが、(b)図では省略して1組のみ図
示してある。また、素子アンテナ31の誘電体は、蓋1
7bの誘電体で兼用している。
The second embodiment is intended to solve such a problem, in which the non-exciting patch is connected to the low noise amplifier on the back surface of the package lid by a non-contact connection method by electromagnetic coupling of the slots. FIG. 4 shows the configuration of the RF module according to the second embodiment, and FIG. 5 shows the details of electromagnetic coupling by means of slots. Reference numeral 23 is a microstrip line connected to the input terminals of the low noise amplifiers 2 and 9, 24 is a ground conductor provided in the inner layer of the package lid, and 25 is a slot line provided in a part of the ground conductor 24. The microstrip line 23 and the slot line 25 are electromagnetically coupled to each other to efficiently receive the signal received from the non-excitation patch by the low noise amplifiers 2, 9
The electrical length and the characteristic impedance are determined so that it can be input to According to this structure, since there is no physical connection structure between the non-excitation patch and the microstrip line, disconnection due to a thermal cycle or the like does not occur in principle. Therefore, reliable RF
It becomes possible to realize a module. In FIG. 5, (a) is a side view and (b) is a bottom view of (a). Although two sets of electromagnetic couplings are used for the input terminals 1 and 8, they are omitted in FIG. The dielectric of the element antenna 31 is the lid 1
It is also used as the dielectric of 7b.

【0019】以上説明したように、実施の形態1及び2
によれば、従来のRFモジュールと比較して、マイクロ
波フィルタ、90°ハイブリッドのようなパッシブ回路
素子を多層パッケージの内層に内蔵し、かつ、表面に素
子アンテナを構成した多層の蓋を用いることで、3次元
的な配置が可能となり、小型かつ安価なRFモジュール
を実現することが可能となる。また、前記の多層パッケ
ージと、パッケージの蓋、BGAとの接続部として、パ
ッケージの側壁内部に設けられ、側面メタライズ(キャ
スタレーション)28及びVIAホール29を地導体と
した擬似同軸伝送線路を用いることで、低損失かつ、3
次元的なRF信号の伝送が可能となる。また、この多層
パッケージの蓋として用いる多層基板に、MMIC,制
御LSIなどを実装することで、さらに実装密度の高
く、小型なRFモジュールを実現することが可能であ
る。さらに、多層パッケージの蓋に実装する半導体素子
として、キャビティに実装するものより雑音指数の良好
な低雑音増幅器を実装することにより、受信モジュール
においては雑音特性が良好で、素子アンテナと半導体チ
ップとの接続損失が少ないRFモジュールを実現するこ
とが可能となる。
As described above, the first and second embodiments
According to the above, a multi-layer lid in which a passive circuit element such as a microwave filter or a 90 ° hybrid is built in the inner layer of a multi-layer package and an element antenna is formed on the surface is used as compared with a conventional RF module. Thus, the three-dimensional arrangement is possible, and it is possible to realize a small and inexpensive RF module. Further, a pseudo coaxial transmission line which is provided inside the side wall of the package and uses the side surface metallization (castellation) 28 and the VIA hole 29 as a ground conductor is used as a connecting portion between the multilayer package and the package lid and the BGA. Low loss and 3
It becomes possible to transmit a dimensional RF signal. Further, by mounting the MMIC, the control LSI and the like on the multilayer substrate used as the lid of the multilayer package, it is possible to realize a compact RF module having a higher packaging density. Further, as a semiconductor element mounted on the lid of the multi-layer package, by mounting a low noise amplifier having a better noise figure than that mounted on the cavity, the receiving module has a good noise characteristic, and the element antenna and the semiconductor chip It is possible to realize an RF module with low connection loss.

【0020】また、多層パッケージと母基板との接続部
をボールグリッドアレーで実現することにより、コネク
タによる接続に比べて、RF接続と、電源,制御などの
接続部の小型化、省スペース化を実現し、かつこれらの
接続を一度の作業で実施することが可能となり、低コス
ト、小型なRFモジュールを実現することが出来る。ま
た、入出力のRFインターフェースとして、BGAを用
いるとともに、半導体素子下部にサーマルVIAを設け
て、半導体増幅器などの発熱部を有する半導体チップを
効率よく放熱することが可能となる。また、キャビティ
と蓋間の接続をACFを用いることにより、電源,制御
をRF接続とともに一度の作業で行うことで安価なRF
モジュールとすることが可能となる。また、ACFによ
り、グロスリークレベルの気密性を実現することが可能
となる。
Further, by realizing the connecting portion between the multi-layer package and the mother board by the ball grid array, the RF connecting and the connecting portion for power supply, control and the like can be downsized and the space can be saved as compared with the connection by the connector. It is possible to realize the above and to perform these connections in a single operation, and it is possible to realize a low-cost and small-sized RF module. In addition, a BGA is used as an input / output RF interface, and a thermal VIA is provided below the semiconductor element, so that a semiconductor chip having a heat generating portion such as a semiconductor amplifier can be efficiently radiated. Also, by using the ACF for the connection between the cavity and the lid, the power supply and control can be performed together with the RF connection in a single operation, so that the RF is inexpensive.
It becomes possible to make it a module. Further, the ACF makes it possible to realize the airtightness at the gross leak level.

【0021】実施の形態3.実施の形態1及び2は、受
信RFモジュールについて説明しているが、送信RFモ
ジュールの場合においても、高出力増幅器(MMIC,
HPA)の出力部の接続損失を低減することが可能とな
るため、小型、低コストで電力効率の良いRFモジュー
ルを実現可能である。図6に送信モジュールの系統図を
示す。図6において図1及び図10と同一符号の部分は
同一部分を示し、36は第一の高出力増幅器(HP
A)、37は第二の高出力増幅器(HPA)、38は第
一の送信入力端子、39は第二の送信入力端子である。
Embodiment 3. Although the first and second embodiments describe the reception RF module, even in the case of the transmission RF module, the high output amplifier (MMIC,
Since it is possible to reduce the connection loss of the output part of (HPA), it is possible to realize an RF module that is small in size, low in cost, and high in power efficiency. FIG. 6 shows a system diagram of the transmission module. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 10 denote the same parts, and 36 denotes a first high output amplifier (HP).
A), 37 is a second high power amplifier (HPA), 38 is a first transmission input terminal, and 39 is a second transmission input terminal.

【0022】実施の形態4.図7は実施の形態1〜3に
よるRFモジュールを用いて構成したアクティブフェー
ズドアレーアンテナを説明する説明図である。(a)は
受信アンテナ41で、受信RFモジュール43を、母基
板に四角に配列している。(b)は送信アンテナ42
で、送信RFモジュール44を、母基板に四角に配列し
ている。なお、(c)のように六角配列にしてもよい。
各移相器の移相量の制御は、母基板22から、各モジュ
ールに制御配線を行い制御信号(シリアル制御信号やパ
ラレル制御信号)を送ることで行う。実施の形態4によ
れば、小型、低コストでアクティブフェーズドアレーア
ンテナを実現可能である。
Fourth Embodiment FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an active phased array antenna configured using the RF module according to the first to third embodiments. (A) is a receiving antenna 41, and receiving RF modules 43 are arranged in a square on a mother board. (B) is a transmitting antenna 42
The transmission RF modules 44 are arranged in a square on the mother board. Note that a hexagonal arrangement may be used as shown in (c).
The amount of phase shift of each phase shifter is controlled from the mother board 22 by providing control wiring to each module and sending a control signal (serial control signal or parallel control signal). According to the fourth embodiment, it is possible to realize an active phased array antenna with a small size and low cost.

【0023】実施の形態5.図8は実施の形態4による
アクティブフェーズドアレーアンテナを用いて構成した
通信装置の一例を示すブロック図である。実施の形態5
によれば、小型、低コストで通信装置を実現可能であ
る。図8において、42は送信フェーズドアレーアンテ
ナ、41は受信フェーズドアレーアンテナ、45は送信
周波数変換器、46は変調器、47は受信波数変換器、
48は復調器、49はこの例ではデータ端末又は映像符
号化装置である。
Embodiment 5. FIG. 8 is a block diagram showing an example of a communication device configured using the active phased array antenna according to the fourth embodiment. Embodiment 5
According to this, a small-sized and low-cost communication device can be realized. In FIG. 8, 42 is a transmission phased array antenna, 41 is a reception phased array antenna, 45 is a transmission frequency converter, 46 is a modulator, 47 is a reception wave number converter,
Reference numeral 48 is a demodulator, and 49 is a data terminal or video encoding device in this example.

【0024】[0024]

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、一面が
開口部を形成している箱状のキャビティ及び開口部を覆
う蓋を有し、蓋はその厚さ方向に積層した多層基板で構
成され、キャビティは底部及び側壁は、蓋と同じ方向に
積層された多層基板で構成されている多層パッケージ
と、蓋の表面に設けられた素子アンテナと、多層パッケ
ージのキャビティ及び蓋を構成する多層基板に実装され
た半導体集積回路及びパッシブ回路で構成され、素子ア
ンテナへ高周波信号を送信するか又は素子アンテナから
高周波信号を受信する高周波回路と、キャビティの側壁
上面及び蓋の側壁上面との接触面の対向する位置にそれ
ぞれ設けられ、キャビティ側の配線と蓋側の配線とを接
続する接続端子と、高周波回路へ高周波信号の出力する
か又は高周波回路から高周波信号を入力すると共に、高
周波信号,高周波回路の制御信号及び電源を含めた信号
の分配合成を行う母基板と、多層パッケージを接続する
ために多層パッケージに設けられた接続部品とを備えた
ものであるから、小型,低コストで実現できる高周波モ
ジュールを得ることができるという効果を奏する。
As described above, the present invention has a box-shaped cavity whose one surface forms an opening and a lid for covering the opening, and the lid is composed of a multilayer substrate laminated in the thickness direction thereof. , The bottom of the cavity and the side wall are composed of a multi-layered substrate laminated in the same direction as the lid, the element antenna provided on the surface of the lid, and the multi-layered substrate constituting the cavity and the lid of the multi-layered package. The contact surface between the high-frequency circuit configured by the mounted semiconductor integrated circuit and the passive circuit, which transmits a high-frequency signal to the element antenna or receives the high-frequency signal from the element antenna, and the side wall upper surface of the cavity and the side wall upper surface of the lid face each other. Connection terminals for connecting the wiring on the cavity side and the wiring on the lid side and the high frequency signal output to the high frequency circuit or the high frequency circuit. A mother board for inputting a high-frequency signal and for distributing and combining the high-frequency signal, a control signal of a high-frequency circuit, and a signal including a power supply, and a connecting part provided in the multi-layer package for connecting the multi-layer package Therefore, it is possible to obtain a high-frequency module that can be realized in a small size and at low cost.

【0025】また、この発明は以上説明したとおり、上
記のような高周波モジュールを用いて構成されたもので
あるから、小型,低コストなアクティブフェーズドアレ
ーアンテナを得るこができる。さらに、この発明は以上
説明したとおり、上記のようなアクティブフェーズドア
レーアンテナを用いて構成されたものであるから、小
型,低コストな通信装置を得るこができる。
Further, as described above, since the present invention is constructed by using the above high frequency module, it is possible to obtain a small-sized and low-cost active phased array antenna. Further, as described above, since the present invention is configured by using the active phased array antenna as described above, it is possible to obtain a small-sized and low-cost communication device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1を説明する説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図2】 サーマルVIAによる放熱を行う放熱装置を
説明する説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a heat dissipation device that dissipates heat by thermal VIA.

【図3】 キャビティの側壁に設けたRF伝送線路の構
造を説明する説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of an RF transmission line provided on a side wall of a cavity.

【図4】 この発明の実施の形態2を説明する説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【図5】 スロットによる電磁結合の詳細を説明する説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating details of electromagnetic coupling by slots.

【図6】 送信モジュールを示す系統図である。FIG. 6 is a system diagram showing a transmission module.

【図7】 実施の形態1〜3によるRFモジュールを用
いて構成したアクティブフェーズドアレーアンテナを説
明する説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an active phased array antenna configured using the RF module according to the first to third embodiments.

【図8】 実施の形態4によるアクティブフェーズドア
レーアンテナを用いて構成した通信装置の一例を示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a communication device configured using an active phased array antenna according to a fourth embodiment.

【図9】 従来のRFモジュールの構成例を示す構成図
である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration example of a conventional RF module.

【図10】 従来のRFモジュールを示す系統図であ
る。
FIG. 10 is a system diagram showing a conventional RF module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,8 入力端子、2,9 低雑音増幅器、3,10
ローパスフィルタ、490°ハイブリッド回路、5,1
1 低雑音増幅器、6,12 移相器、7,13 出力
端子、17 多層パッケージ、17a キャビティ、1
7b 蓋、26 サーマルVIA、21 ボールグリッ
ドアレー、22 母基板、31 素子アンテナ。
1,8 Input terminal, 2,9 Low noise amplifier, 3,10
Low-pass filter, 490 ° hybrid circuit, 5, 1
1 low noise amplifier, 6,12 phase shifter, 7,13 output terminal, 17 multilayer package, 17a cavity, 1
7b lid, 26 thermal VIA, 21 ball grid array, 22 mother board, 31 element antenna.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和田 哲 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 (72)発明者 大橋 英征 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 (72)発明者 檜枝 護重 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 (72)発明者 森 一富 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 (72)発明者 高木 直 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) 5J021 AA05 AA09 AA11 AB06 CA03 DB01 EA02 FA06 FA23 FA26 FA34 HA10 JA07 JA08 5J045 AA01 AB05 DA10 EA08 FA02 GA02 HA04 JA12 JA17 JA19 MA07 NA03 5K062 AA09 AC01 AD04 BB14 BC02 BF03 BF07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Satoshi Owada             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hideyuki Ohashi             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor, Hinoemata             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kazutomi Mori             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Naoki Takagi             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5J021 AA05 AA09 AA11 AB06 CA03                       DB01 EA02 FA06 FA23 FA26                       FA34 HA10 JA07 JA08                 5J045 AA01 AB05 DA10 EA08 FA02                       GA02 HA04 JA12 JA17 JA19                       MA07 NA03                 5K062 AA09 AC01 AD04 BB14 BC02                       BF03 BF07

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一面が開口部を形成している箱状のキャ
ビティ及び上記開口部を覆う蓋を有し、上記蓋はその厚
さ方向に積層した多層基板で構成され、上記キャビティ
は底部及び側壁が、上記蓋と同じ方向に積層された多層
基板で構成されている多層パッケージと、 上記蓋の表面に設けられた素子アンテナと、 上記多層パッケージのキャビティ及び蓋を構成する多層
基板に実装された半導体集積回路及びパッシブ回路で構
成され、上記素子アンテナへ高周波信号を送信するか又
は上記素子アンテナから高周波信号を受信する高周波回
路と、 上記キャビティの側壁上面及び上記蓋の上記側壁上面と
の接触面の対向する位置にそれぞれ設けられ、上記キャ
ビティ側の配線と上記蓋側の配線とを接続する接続端子
と、 上記高周波回路へ高周波信号を出力するか又は上記高周
波回路から高周波信号を入力すると共に、上記高周波信
号,上記高周波回路の制御信号及び電源を含めた信号の
分配合成を行う母基板と、上記多層パッケージとを接続
するために上記多層パッケージに設けられた接続部品と
を備えたことを特徴とする高周波モジュール。
1. A box-shaped cavity having an opening formed on one surface and a lid for covering the opening, the lid being composed of a multilayer substrate laminated in the thickness direction thereof, the cavity being a bottom portion and The side wall is mounted on a multi-layered package formed of a multi-layered substrate laminated in the same direction as the lid, an element antenna provided on the surface of the lid, and a multi-layered substrate forming the cavity and the lid of the multi-layered package. And a high-frequency circuit configured by a semiconductor integrated circuit and a passive circuit that transmits a high-frequency signal to the element antenna or receives a high-frequency signal from the element antenna, and a side wall upper surface of the cavity and the side wall upper surface of the lid. High-frequency signals to the high-frequency circuit and connection terminals that are respectively provided at opposing positions on the surface and that connect the wiring on the cavity side and the wiring on the lid side. In order to connect the mother board for outputting or inputting a high frequency signal from the high frequency circuit and for distributing and synthesizing the high frequency signal, the control signal of the high frequency circuit and the signal including the power source, and the multilayer package, A high-frequency module, comprising: a connection component provided in a multilayer package.
【請求項2】 上記高周波回路は、モノリシックマイク
ロ波集積回路で構成された高出力増幅器及び移相器,大
規模集積回路で構成された移相器用コントローラ並びに
パッシブ回路の90°ハイブリッド回路及びローパスフ
ィルタを、上記キャビティに実装したものであることを
特徴とする請求項1記載の高周波モジュール。
2. The high frequency circuit comprises a high output amplifier and a phase shifter composed of a monolithic microwave integrated circuit, a controller for a phase shifter composed of a large scale integrated circuit, a 90 ° hybrid circuit of a passive circuit and a low pass filter. The high frequency module according to claim 1, wherein the high frequency module is mounted in the cavity.
【請求項3】 上記高周波回路は、モノリシックマイク
ロ波集積回路で構成された低雑音増幅器が上記蓋に実装
され、モノリシックマイクロ波集積回路で構成された低
雑音増幅器及び移相器,大規模集積回路で構成された移
相器用コントローラ並びにパッシブ回路の90°ハイブ
リッド回路及びローパスフィルタを、上記キャビティに
実装したものであることを特徴とする請求項1記載の高
周波モジュール。
3. In the high frequency circuit, a low noise amplifier composed of a monolithic microwave integrated circuit is mounted on the lid, a low noise amplifier and a phase shifter composed of the monolithic microwave integrated circuit, and a large scale integrated circuit. The high-frequency module according to claim 1, wherein the controller for phase shifter, the 90 ° hybrid circuit of the passive circuit, and the low-pass filter, each of which is configured by, are mounted in the cavity.
【請求項4】 上記蓋には、上記キャビティに実装され
ている低雑音増幅器より雑音指数が小さい低雑音増幅器
が実装されていることを特徴とする請求項3記載の高周
波モジュール。
4. The high frequency module according to claim 3, wherein a low noise amplifier having a noise figure smaller than that of the low noise amplifier mounted in the cavity is mounted on the lid.
【請求項5】 上記素子アンテナは、上記高周波回路の
入力端子に非接触接続装置により接続されていることを
特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項記載の高
周波モジュール。
5. The high frequency module according to claim 1, wherein the element antenna is connected to an input terminal of the high frequency circuit by a non-contact connection device.
【請求項6】 上記非接触接続装置は、マイクロストリ
ップ線路とスロット線路との電磁結合で構成されている
ことを特徴とする請求項5記載の高周波モジュール。
6. The high frequency module according to claim 5, wherein the non-contact connection device is configured by electromagnetic coupling between a microstrip line and a slot line.
【請求項7】 上記接続部品は、導体ボール又はバンプ
を格子状に配列したボールグリッドアレーで構成されて
いると共に、上記キャビティの底部外面に設けられてい
ることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項
記載の高周波モジュール。
7. The connection component is composed of a ball grid array in which conductor balls or bumps are arranged in a grid pattern, and is provided on the outer surface of the bottom of the cavity. Item 7. The high frequency module according to any one of items 6.
【請求項8】 上記多層パッケージは、上記キャビティ
に実装された半導体集積回路の発熱部に一端が接し、他
端が上記キャビティの底部外面まで伸びている複数の放
熱用ビアホールと、上記他端が全て接触するように形成
された電極パッドと、上記電極パッドに接触している上
記ボールグリッドアレー中の1個のボールとで構成され
た放熱装置を備えていることを特徴とする請求項7記載
の高周波モジュール。
8. The multilayer package has a plurality of heat dissipation via holes, one end of which is in contact with a heat generating portion of a semiconductor integrated circuit mounted in the cavity and the other end of which extends to an outer surface of the bottom of the cavity, and the other end of which is formed. 8. A heat dissipation device comprising an electrode pad formed so as to be in full contact with one ball in the ball grid array, which is in contact with the electrode pad. High frequency module.
【請求項9】 上記多層パッケージは、上記キャビティ
の側壁内部に形成され中心導体となる中心ビアホール
と、上記中心ビアホールを挟んで両側に形成された外側
ビアホール及び上記側壁の両面に形成された側面メタラ
イズを含むと共に接地電位にある外導体とで構成された
疑似同軸モードの高周波伝送線路を備えていることを特
徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項記載の高周
波モジュール。
9. The multi-layered package includes a central via hole formed inside a sidewall of the cavity and serving as a central conductor, outer via holes formed on both sides of the central via hole, and side surface metallization formed on both sides of the sidewall. 9. The high-frequency module according to claim 1, further comprising a high-frequency transmission line in a pseudo-coaxial mode including an outer conductor having a ground potential and an outer conductor.
【請求項10】 上記多層パッケージは、上記キャビテ
ィの側壁上面及び上記蓋の間に異方性導電フイルムが挿
入され、上記異方性導電フイルムが加圧されて上記接続
端子が接続されていることを特徴とする請求項1〜請求
項9のいずれか一項記載の高周波モジュール。
10. The multilayer package, wherein an anisotropic conductive film is inserted between an upper surface of a side wall of the cavity and the lid, and the anisotropic conductive film is pressed to connect the connection terminals. The high frequency module according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 請求項1〜請求項10のいずれか一項
記載の高周波モジュールを用いて構成されたことを特徴
とするアクティブフェーズドアレーアンテナ。
11. An active phased array antenna comprising the high frequency module according to any one of claims 1 to 10.
【請求項12】 請求項11記載のアクティブフェーズ
ドアレーアンテナを用いて構成されたことを特徴とする
通信装置。
12. A communication device comprising the active phased array antenna according to claim 11.
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