JP2004172449A

JP2004172449A - モノリシックマイクロ波集積回路パッケージ

Info

Publication number: JP2004172449A
Application number: JP2002337799A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shigenaga; 晃一重永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】フリップチップ実装したＭＭＩＣパッケージにおいて、それぞれのＭＭＩＣごとにカバーを施して実装することなく、部品点数が少なく、安価なコンバータモジュールを提供する。
【解決手段】下面に電源ＩＣ１４を実装した樹脂基板１に各ＭＭＩＣ２〜４をフリップチップ実装し、その基板全体を気密封止可能な金属ケース１２に実装することで、各ＭＭＩＣのパッケージが不要となり、部品点数が削減でき、組立工程数が少なく、動作試験工程も少なくすることができるため低価格化が可能なＭＭＩＣパッケージを得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯およびミリ波帯の送信機、受信機等に用いられるモノリシックマイクロ波集積回路（以下、ＭＭＩＣと呼ぶ）パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフリップチップ実装したＭＭＩＣパッケージは例えば特許文献１の図１のように、各ＭＭＩＣごとに導電性のカバーが施され、このカバーが施されたＭＭＩＣパッケージごと基板に実装される構成となっている。カバーは温度変化などによる結露等からＭＭＩＣを保護するために設けられるものである。例えば、コンバータモジュールなどの場合、カバーが施されたＭＭＩＣを複数個有し、さらにその他、当該複数のＭＭＩＣの実装される基板とは別の基板に実装された電源回路ＩＣ（当該ＩＣにもカバーが施される）などを使用する必要がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２１４５７８号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００１−２６７４８７号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような、ＭＭＩＣパッケージでは、それぞれのＭＭＩＣごとにカバーを施して実装するため、部品点数が多くなり、コンバータモジュールが高価になるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係るＭＭＩＣパッケージは、複層構造を有し、上面および下面に複数のモノリシックマイクロ波集積回路をフリップチップ実装し、当該実装した複数のモノリシックマイクロ波集積回路間を前記上面および下面に設けられた導体線路、内層に設けられた内層線路、およびスルーホールによって接続されることにより所定の機能を有するモジュールを形成した樹脂基板と、外面に外部と前記樹脂基板上に形成されたモジュールとの接続を行うインターフェース部を有し、前記樹脂基板全体を気密封止する金属ケースとを備えるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について説明する。本発明は基板全体を金属ケースおよびカバーで保護することで、基板上のＭＭＩＣごとにカバーで保護する必要がなく、部品点数を削減し低コスト化に資するＭＭＩＣパッケージを得るものである。図１は本発明の実施の形態１に係るＭＭＩＣパッケージの構成を表すブロック図である。図１（ａ）はＭＭＩＣパッケージの内部を表す斜視図、図１（ｂ）はＭＭＩＣが実装された樹脂基板の下面図、図２（ａ）は樹脂基板のＡ−Ａ’線上での断面図、図２（ｂ）は樹脂基板のＢ−Ｂ’線上の断面図である。
【０００７】
以下、本発明のＭＭＩＣパッケージの構成について説明する。本実施の形態１では例えば、外部のアンテナから入力されるＲＦ（無線周波数）信号をＩＦ（中間周波数）信号に周波数変換するコンバータモジュールを１基板上で実現する場合について説明する。図１（ｂ）に示したように、本実施の形態１に係るコンバータモジュールを実装する樹脂基板１は下面に電源ＩＣ１４を実装され、その表面には図１（ａ）で示したように、基板表面にＩＦ増幅器ＭＭＩＣ２、ミキサＭＭＩＣ３、ＲＦ増幅器ＭＭＩＣ４はフリップチップ実装される。そして、樹脂基板１は金属ケース１２と金属カバー１３を半田で気密封止されて実装される。
【０００８】
この樹脂基板１は、図２（ａ）、（ｂ）で示したように例えば１ａ〜１ｃの３層で構成されている。樹脂基板１の上面に実装された各ＭＭＩＣ２〜４は高周波信号伝送線路７〜９で接続されており、また、樹脂基板１内層には内層グランド線路２１や、電源供給ビアホール１６、グランド用ビアホール１９が設けられ、これらによってコンバータモジュールが形成されている。さらに、樹脂基板１の下面には電源ＩＣ１４が実装されており、電源伝送線路１５、電源供給用ビアホール１６を介して上面の各ＭＭＩＣに電源を供給する構成となっている。本実施の形態１においては樹脂基板１が３層でされている例を示したが、その数は任意であり、また、各々の層の厚みも任意である。さらに、フリップチップ実装される各ＭＭＩＣの数も任意である。
【０００９】
一方、金属ケース１２には、外部インターフェースとして、ＩＦインターフェースコネクタ１０、ＲＦインターフェースコネクタ１１、電源端子１７を備えている。金属ケース１２と金属カバー１３は、導電性接着剤あるいは半田により気密封止可能な構造となっている。また、電源端子１７の数は任意である。
【００１０】
このようにコンバータモジュールを構成した基板を、基板ごと金属ケース１２と金属カバー１３によって気密封止を行うことにより各ＭＭＩＣごとにカバーで覆うのと比べて部品点数が削減できる。また、それに伴い、各パッケージごとにカバーで封止する工程が不要となり、基板全体を金属ケース１２および金属カバー１３で１回気密封止するだけでよいので、組立工程が削減できる。さらに、従来必要であった金属カバーが施された状態で行われる各ＭＭＩＣの動作試験も不要となり、金属ケース１２および金属カバー１３で気密封止された後のモジュールの動作試験を行うだけでよいので、動作試験工程も削減できる。そのため、信頼性が高く、かつ低コスト化が可能なＭＭＩＣパッケージを得ることができる。
【００１１】
なお、金属カバー１３は各ＭＭＩＣの下面が、平板状金属パターンが形成されたグランド面となっている場合には、当該下面と金属カバー１３とを導電性接着剤により一体化してもよい。一方、各ＭＭＩＣの下面に特にグランド面が形成されないコプレナータイプの場合には、一体化する必要はない。
【００１２】
電源端子１７から入力された電源電圧は、先ず樹脂基板１の下面にある電源伝送線路１５に供給され、電源ＩＣ１４（電源ＩＣ１４は例えばＤＣ／ＤＣコンバータ）、電源伝送線路１５を伝送し、図２（ｂ）で示したように電源供給用ビアホール１６を経由して、樹脂基板１の表面の電源伝送線路１５へと伝送され、そこから電源伝送用金バンプ２３を介してＩＦ増幅器ＭＭＩＣ２へと供給される。ＲＦ増幅器ＭＭＩＣ４への電圧供給も同様な経路により実施される。電源ＩＣ１４の数は任意である。
【００１３】
ここで、電源ラインの寄生インピーダンスを低く抑えるためのコンデンサ（例えば、特許文献１の図１に記載された複合コンデンサ基板）は、本発明に用いる樹脂基板１は多層基板であることから、内層基板１ａ、１ｂ、１ｃのいずれかの基板上に形成することも可能である。
【００１４】
ＩＦインターフェースコネクタ１０から入力されたＩＦ信号は、ＩＦ信号伝送線路７を伝送し、ＩＦ増幅器ＭＭＩＣ２に入力され信号を増幅し、フィルタなどの受動回路６を通過し、ミキサＭＭＩＣ３に入力される。このＩＣ信号は、ローカル信号伝送線路８を伝送してきた、樹脂基板１に実装されたローカル信号発振器ＩＣ５から発振されたローカル信号とミキサＭＭＩＣ３にてミキシングされ、ＲＦ信号を生成する。また、このＲＦ信号は、ＲＦ信号伝送線路９を伝送し、ＲＦ増幅器ＭＭＩＣ４に入力され信号を増幅し、ＲＦインターフェースコネクタ１１から出力される。各ＭＭＩＣ２〜４からの高周波信号伝送線路７〜９への信号の入出力は、高周波信号伝送用金バンプ２２を介して伝送される。高周波信号の伝送は、アップコンバータモジュールとしては、このような流れとなるが、ダウンコンバータモジュールとしては、ＲＦインターフェースコネクタ１１から入力され、ミキサＭＭＩＣ３に入力されたＲＦ信号と、ローカル信号発振器ＩＣ５から発振されたローカル信号がミキシングされＩＦ信号を生成し、ＩＦインターフェースコネクタ１０から出力されるという流れとなる。
【００１５】
高周波信号伝送線路７〜９は、１層目樹脂基板１ａと、１層目樹脂基板１ａと２層目樹脂基板１ｂとの間にある内層グランド線路２１によりマイクロストリップ線路として機能している。高周波信号伝送線路７〜９と内層グランド線路２１の間にある樹脂基板の層数は任意である。図２（ｂ）に示したように、内層グランド線路２１は、グランド用ビアホール１９を経由して、樹脂基板１の下面のグランド線路１８へと繋がっている。グランド線路１８は、グランド端子２０へと接続されている。
【００１６】
フィルタの他、合成回路、分配回路、結合回路等の受動回路は図５のように多層基板内部の３層目樹脂基板１ｃ上に内層受動回路６ａとして設けた構成としてもよい。また、３層目樹脂基板１ｃ上に限られず、樹脂基板１の内層であれば２層目樹脂基板１ｂ上であってもよく、このように構成することで回路配置の自由度を向上させることができる。
【００１７】
各ＭＭＩＣ２〜４を樹脂基板１表面にフリップチップ実装する場合、金属ケース１２および金属カバー１３で気密封止されるため衝撃や温度膨張などに対しても抑制できる。そのため樹脂封止を行う必要がなく、樹脂封止の際に樹脂がＭＭＩＣの回路面に接触することがなく、樹脂封止による特性劣化といった問題もない。
【００１８】
なお、ローカル信号発振器ＩＣ５は本実施の形態１の基板上に必ずしも実装する必要はなく、外部回路として構成し樹脂基板１の表面積を縮小するようにしてもよい。
【００１９】
このように本実施の形態では、下面に電源ＩＣ１４を実装した樹脂基板１に各ＭＭＩＣ２〜４をフリップチップ実装し、その基板全体を気密封止可能な金属ケース１２に実装することで、各ＭＭＩＣのパッケージが不要となり、部品点数が削減でき、組立工程数が少なく、動作試験工程も少なくすることができるため低価格化が可能なＭＭＩＣパッケージを得る。
【００２０】
その他、図３に示したように、図１におけるＲＦインタフェースコネクタ１１の代わりにＲＦインターフェース導波管２４を備える構成であってもよい。図３はＲＦインターフェース導波管２４を備えた本発明に係るコンバータモジュールの斜視図、また図４は樹脂基板１内部のＲＦインターフェース導波管２４を含んだ断面図である。図３（ａ）と図１（ａ）とを比べるとＲＦインターフェースコネクタ１１が無くなり、代わりに金属ケース１２の下面に図３（ｂ）に示したようなＲＦインターフェース導波管２４が設けられている。ＲＦインターフェース導波管２４は図４に示したように、グランド用ビアホール１９によって４方向の壁面が形成された擬似的な導波管であり、導波管の終端、即ち樹脂基板１上面に存在するＲＦ信号伝送線路９ａにより樹脂基板１上のＭＭＩＣと接続されることとなる。従って、外部からのＲＦ信号はＲＦインターフェース導波管２４内部を通って伝播し、終端のＲＦ信号伝送線路９ａを介してＭＭＩＣへ入力され、また、逆にＭＭＩＣからの信号はＲＦ信号伝送線路９ａにおいて伝播モードが変換されＲＦインタフェース導波管２４を通して外部へと伝播していく。
【００２１】
このようにＲＦインターフェース導波管２４を備えることにより、導波管モードのカットオフ周波数があるため、導波管の通過帯域以外、つまり低周波帯および高周波帯の不要波が除去できる。また、ＲＦインターフェースコネクタ１１が不要となり、部品点数が削減できるため、ＭＭＩＣパッケージの低廉化ができることを特徴とする。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明におけるＭＭＩＣパッケージでは、所定の機能を有するモジュールを構成する複数のＭＭＩＣを実装した樹脂基板と、樹脂基板全体を外部とのインターフェースを有した金属ケースにより気密封止したため、個々のＭＭＩＣをそれぞれ金属カバーで封止する場合と比べて、部品点数が削減でき、組立工程数が少なく、動作試験工程も少なくすることができるため低価格化が可能なＭＭＩＣパッケージを得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＭＭＩＣパッケージの構成を表す図である。（ａ）ＭＭＩＣパッケージの斜視図、（ｂ）樹脂基板１の下面図である。
【図２】（ａ）は樹脂基板１のＡ−Ａ’線上での断面図、（ｂ）は樹脂基板１のＢ−Ｂ’線上の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＲＦインターフェース導波管を備えたＭＭＩＣパッケージの構成を表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るＲＦインターフェース導波管を備えたＭＭＩＣパッケージの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る内層受動回路を備えたＭＭＩＣパッケージの断面図である。
【符号の説明】
１樹脂基板、１ａ１層目樹脂基板、１ｂ２層目樹脂基板、
１ｃ３層目樹脂基板、２ＩＦ増幅器ＭＭＩＣ、
３ミキサＭＭＩＣ、４ＲＦ増幅器ＭＭＩＣ、
５ローカル信号発振器ＩＣ、６受動回路、６ａ内層受動回路、
７ＩＦ信号伝送回路、８ローカル信号伝送線路、
９ＲＦ信号伝送線路、９ａ導波管上に位置するＲＦ信号伝送線路、
１０ＩＦインターフェースコネクタ、
１１ＲＦインターフェースコネクタ、１２金属ケース、
１３金属カバー、１４電源ＩＣ、１５電源伝送線路、
１６電源供給用ビアホール、１７電源端子、１８グランド線路、１９グランド用ビアホール、２０グランド端子、
２１内層グランド線路、２２高周波信号伝送用金バンプ、
２３電源伝送用金バンプ、２４ＲＦインターフェース導波管。

Claims

複層構造を有し、上面および下面に複数のモノリシックマイクロ波集積回路をフリップチップ実装し、当該実装した複数のモノリシックマイクロ波集積回路間を前記上面および下面に設けられた導体線路、内層に設けられた内層線路、およびスルーホールによって接続することにより所定の機能を有するモジュールを形成した樹脂基板と、
外面に外部と前記樹脂基板上に形成されたモジュールとの接続を行うインターフェース部を有し、前記樹脂基板全体を気密封止する金属ケースとを備えることを特徴とするモノリシックマイクロ波集積回路パッケージ。
前記モジュールは、無線周波波信号を中間周波数信号に変換する、または、中間周波数信号を無線周波数信号に変換するコンバータモジュールであって、前記金属ケースが有するインターフェース部は、中間周波数信号を入力または出力する中間周波数インターフェース部と、無線周波数信号を入力または出力する無線周波数インターフェース部と、電源端子とを備えることを特徴とする請求項１記載のモノリシックマイクロ波集積回路パッケージ。
前記無線周波数インターフェース部は、導波管からなることを特徴とする請求項２のモノリシックマイクロ波集積回路パッケージ。
前記樹脂基板内の内層基板に内層受動回路を形成したことを特徴とする請求項２または３記載のモノリシックマイクロ波集積回路パッケージ。