JP2005117139A - Microwave module, and array antenna system employing the same - Google Patents

Microwave module, and array antenna system employing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave module wherein molding by a resin or the like is attained for active elements such as a high output amplifier and a low noise amplifier and antenna elements can spatially efficiently be arranged. <P>SOLUTION: Ceramic substrates are stacked and a cavity 15 is formed by holes formed to the ceramic substrates. The active elements and an integrated circuit are arranged in the cavity 15. Solder balls 20 connected to the other substrate are provided to a bottom face of the microwave module 14. The active elements or the like are arranged to the cavity 15, and resin mold is applied to shield the active elements or the like from an external environment. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、アレーアンテナを用いたマイクロ波通信システムに使用されるマイクロ波モジュール、及びこのマイクロ波モジュールを用いたアレーアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to a microwave module used in a microwave communication system using an array antenna, and an array antenna apparatus using the microwave module.

特開２００２−１９８６５５号公報には、従来のマイクロ波モジュール等の高周波回路基板を複数のセラミック基板を用いて製造する方法が開示されている。この特開２００２−１９８６５５号公報によれば、集積回路素子は、回路モジュールの１層あるいは２層の表層に取り付けられ、そのセラミック基板による多層構造中には、基本従動素子であるコンデンサや抵抗、インダクタンス、また高周波従動素子であるフィルタやカプラ、平衡非平衡抵抗変換器が形成されるものである。このように従動素子を基板内に埋め込むことで、基板面積を小さくしマイクロ波モジュールの小型化が図られるものであった。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-198655 discloses a method of manufacturing a high-frequency circuit board such as a conventional microwave module using a plurality of ceramic substrates. According to Japanese Patent Laid-Open No. 2002-198655, an integrated circuit element is attached to one or two surface layers of a circuit module. In a multilayer structure of the ceramic substrate, a capacitor or a resistor as a basic driven element, Inductors, filters and couplers that are high-frequency driven elements, and balanced / unbalanced resistance converters are formed. By embedding the driven element in the substrate in this way, the substrate area can be reduced and the microwave module can be miniaturized.

特開２００２−１９８６５５号公報JP 2002-198655 A

特開２００２−１９８６５５号公報に開示された従来のマイクロ波モジュールでは、多層基板の表層に設けられた集積回路素子が外部に露出しており、温度環境によっては、結露等の問題が生じるものであった。また、集積回路素子が多層基板の両面に設けられており、アンテナ素子を別の空間に設ける必要があり、このためマイクロ波装置全体として、小型化できないという問題点もあった。   In the conventional microwave module disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-198655, the integrated circuit element provided on the surface layer of the multilayer substrate is exposed to the outside, and problems such as condensation may occur depending on the temperature environment. there were. In addition, since the integrated circuit elements are provided on both surfaces of the multilayer substrate, it is necessary to provide the antenna elements in different spaces. For this reason, there is a problem that the entire microwave device cannot be reduced in size.

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、高出力増幅器や低雑音増幅器等の能動素子に対する樹脂等によるモールドを可能とし、また、アンテナ素子を空間的に効率よく配置することのできるマイクロ波モジュールを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and enables molding of active elements such as high-power amplifiers and low-noise amplifiers with resin or the like, and antenna elements can be arranged spatially and efficiently. An object is to obtain a microwave module that can be used.

請求項１の発明に係るマイクロ波モジュールは、複数のセラミック基板を積層し低温焼成して形成した積層基板と、この積層基板の一方の表層に設けたパッチアンテナ素子と、上記積層基板の内層に設けた受動回路素子と、上記セラミック基板に設けた穴により、積層後の積層基板の他方の表層側に形成したキャビティと、このキャビティに配置した能動素子と、この能動素子を覆うように上記キャビティに充填した樹脂とを備えたものである。   A microwave module according to a first aspect of the present invention includes a multilayer substrate formed by laminating a plurality of ceramic substrates and firing at a low temperature, a patch antenna element provided on one surface layer of the multilayer substrate, and an inner layer of the multilayer substrate. A passive circuit element provided, a cavity formed on the other surface side of the laminated substrate after lamination by a hole provided in the ceramic substrate, an active device disposed in the cavity, and the cavity so as to cover the active device And a resin filled in.

請求項２の発明に係るマイクロ波モジュールは、請求項１の発明に係るマイクロ波モジュールにおいて、さらに、上記積層基板の上記他方の表層に半田ボールグリッドを備えたものである。   A microwave module according to a second aspect of the present invention is the microwave module according to the first aspect of the present invention, further comprising a solder ball grid on the other surface layer of the multilayer substrate.

請求項３の発明に係るマイクロ波モジュールは、請求項１の発明に係るマイクロ波モジュールにおいて、さらに、上記積層基板の側面に設けたキャスタレーションと、上記積層基板の上記他方の表層に印刷導体により形成した電極パターンとを備えたものである。   The microwave module according to a third aspect of the present invention is the microwave module according to the first aspect of the present invention, further comprising a castellation provided on a side surface of the multilayer substrate and a printed conductor on the other surface layer of the multilayer substrate. And an electrode pattern formed.

請求項４の発明に係るアレーアンテナ装置は、送信又は受信するＲＦ信号を分配又は合成する分配合成回路を有する母基板と、この母基板上に配置される複数のマイクロ波モジュールであって、複数のセラミック基板を積層し低温焼成して形成した積層基板、この積層基板の一方の表層に設けたパッチアンテナ素子、上記積層基板の内層に設けた受動回路素子、上記セラミック基板に設けた穴により、積層後の積層基板の他方の表層側に形成したキャビティ、このキャビティに配置した能動素子、この能動素子を覆うように上記キャビティに充填した樹脂を有するマイクロ波モジュールとを備えたものである。   An array antenna apparatus according to a fourth aspect of the present invention is a mother board having a distribution / combination circuit for distributing or synthesizing RF signals to be transmitted or received, and a plurality of microwave modules arranged on the mother board. A laminated substrate formed by laminating and firing at a low temperature, a patch antenna element provided on one surface layer of the laminated substrate, a passive circuit element provided on the inner layer of the laminated substrate, and a hole provided in the ceramic substrate, A cavity formed on the other surface side of the laminated substrate after lamination, an active element disposed in the cavity, and a microwave module having a resin filled in the cavity so as to cover the active element.

請求項５の発明に係るアレーアンテナ装置は、請求項４の発明に係るアレーアンテナ装置において、さらに、上記母基板上に設けられ、ＲＦ信号、制御信号及び電源を接続する信号端子を１つの枠体内に有するコネクタとを備えたものである。   An array antenna apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the array antenna apparatus according to the fourth aspect of the present invention, further comprising a signal terminal provided on the mother board for connecting an RF signal, a control signal, and a power source in one frame. And a connector provided in the body.

この発明によれば、積層する基板に設けた穴により、積層後の積層基板に形成したキャビティに、高出力増幅器や低雑音増幅器等の能動素子を配置し、これらの能動素子を樹脂モールドするので、外部環境への露出を防止することができる。また、アンテナ素子を多層基板の一の表面に配置するので、アンテナ素子が空間的に効率よく配置され、マイクロ波モジュールの小型化を図ることができる。さらには、これらのマイクロ波モジュールを複数設けて形成したアンテナ装置の小型・薄型化を図ることができる。   According to the present invention, active elements such as a high-power amplifier and a low-noise amplifier are arranged in a cavity formed in the laminated substrate after lamination by holes provided in the laminated substrate, and these active devices are resin-molded. , Can prevent exposure to the external environment. In addition, since the antenna element is disposed on one surface of the multilayer substrate, the antenna element is spatially efficiently disposed, and the microwave module can be reduced in size. Furthermore, the antenna device formed by providing a plurality of these microwave modules can be reduced in size and thickness.

実施の形態１ Embodiment 1

この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールを図１から図７に基づき説明する。図１はマイクロ波モジュールの積層基板の構成図である。図１において、１から７はセラミック基板である。８は、セラミック基板１上に設けたパッチアンテナ素子であり、９はセラミック基板２上に設けた９０°ハイブリッド回路、１０はセラミック基板３上に設けたローパスフィルタである。９０°ハイブリッド回路９、ローパスフィルタ１０は受動素子であり、このような受動素子としては、他にもハイパスフィルタやカプラなどをセラミック基板２やセラミック基板３上に設けることができる。１１、１２、１３はそれぞれ、セラミック基板５、６、７に設けた穴部である。   A microwave module according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a laminated substrate of a microwave module. In FIG. 1, reference numerals 1 to 7 denote ceramic substrates. Reference numeral 8 denotes a patch antenna element provided on the ceramic substrate 1, 9 denotes a 90 ° hybrid circuit provided on the ceramic substrate 2, and 10 denotes a low-pass filter provided on the ceramic substrate 3. The 90 ° hybrid circuit 9 and the low-pass filter 10 are passive elements. As such passive elements, other high-pass filters and couplers can be provided on the ceramic substrate 2 and the ceramic substrate 3. 11, 12, and 13 are holes provided in the ceramic substrates 5, 6, and 7, respectively.

図１における各セラミック基板１からセラミック基板７を積層して低温焼成する。図２は各セラミック基板を積層して焼成した後に、他の能動素子を接続したマイクロ波モジュールの断面図である。図２において、１４はセラミック基板を積層して形成したマイクロ波モジュールであり、１５は、セラミック基板１１乃至１３により形成されたキャビティである。このキャビティ１５に能動素子や集積回路を配置する。１６はキャビティ１５に配置したＬＮＡ（低雑音増幅器）、１７はＰＳ（移相器）、１８は集積回路によって形成した制御器である。制御器１８は、ＬＮＡ１６やＰＳ１７等の能動素子を制御する。１９は、ＬＮＡ１６、ＰＳ１７、制御器１８をセラミック基板に接続するバンプ、２０はマイクロ波モジュール１４を他の基板に接続する半田ボールである。   A ceramic substrate 7 is laminated from each ceramic substrate 1 in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of a microwave module in which other active elements are connected after the ceramic substrates are stacked and fired. In FIG. 2, 14 is a microwave module formed by laminating ceramic substrates, and 15 is a cavity formed by the ceramic substrates 11 to 13. Active elements and integrated circuits are arranged in the cavity 15. 16 is an LNA (low noise amplifier) disposed in the cavity 15, 17 is a PS (phase shifter), and 18 is a controller formed by an integrated circuit. The controller 18 controls active elements such as the LNA 16 and the PS 17. 19 is a bump for connecting the LNA 16, PS 17, and controller 18 to the ceramic substrate, and 20 is a solder ball for connecting the microwave module 14 to another substrate.

上述のように、セラミック基板１１乃至１３の積層によって、キャビティ１５が形成され、このキャビティ１５にＬＮＡ１６やＰＳ１７、制御器１８を配置する。ＬＮＡ１６、ＰＳ１７、制御器１８は、バンプ接続によりセラミック基板１０に接続した後、樹脂等によりキャビティ１５をモールドする。半田ボール２０を使用してマイクロ波モジュールを母基板へ二次実装するが、この半田ボールの厚みの分、マイクロ波モジュール１４底面と母基板との間でクリアランスがあるので、モールド樹脂表面に生じる多少の凹凸は許容することができる。樹脂モールドを施すことによって、ＬＮＡ１６やＰＳ１７の能動素子、制御器１８の集積回路を外部環境から遮蔽し、例えば結露を抑制することができ、また、半田ボール２０によってＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）を形成する際のフラックスによる能動素子（半導体チップ）の汚染も抑制することができる。   As described above, the cavity 15 is formed by stacking the ceramic substrates 11 to 13, and the LNA 16, the PS 17, and the controller 18 are disposed in the cavity 15. The LNA 16, PS 17, and controller 18 are connected to the ceramic substrate 10 by bump connection, and then mold the cavity 15 with resin or the like. The microwave module is secondarily mounted on the mother board using the solder balls 20. Since there is a clearance between the bottom surface of the microwave module 14 and the mother board by the thickness of the solder ball, it occurs on the surface of the mold resin. Some irregularities can be tolerated. By applying the resin mold, the active elements of the LNA 16 and PS 17 and the integrated circuit of the controller 18 can be shielded from the external environment, for example, dew condensation can be suppressed, and the solder balls 20 can be used for BGA (Ball Grid Array). Contamination of the active element (semiconductor chip) due to the flux when forming the substrate can also be suppressed.

このようにして形成するマイクロ波モジュールの機能ブロックの例を図３〜図５に示す。図３はマイクロ波受信回路ブロックであり、図４はマイクロ波送信回路ブロックであり、図５は、送信系統及び受信系統を有するマイクロ波送受信回路ブロックである。図３において、２１及び２２はＲＦ入力端子、２３及び２４はＲＦ出力端子、２５は制御信号端子である。   Examples of functional blocks of the microwave module formed in this way are shown in FIGS. 3 is a microwave receiving circuit block, FIG. 4 is a microwave transmitting circuit block, and FIG. 5 is a microwave transmitting / receiving circuit block having a transmission system and a reception system. In FIG. 3, 21 and 22 are RF input terminals, 23 and 24 are RF output terminals, and 25 is a control signal terminal.

まず、図３のマイクロ波受信回路ブロックについて説明する。パッチアンテナ素子８上の２つの給電点（図１におけるパッチアンテナ８上の２点を参照する）からのＲＦ信号を、ＲＦ入力端子２１、２２から入力し、９０°ハイブリッド回路９によって偏波の変換を行い、ローパスフィルタ１０により不要波を除去した後、ＬＮＡ１６によって増幅する。ＬＮＡ１６の出力は、ＰＳ１７に入力され、ＰＳ１７によって、受信ビームを所望の偏波角で形成するための通過位相制御を行い、ＲＦ出力端子２３及び２４から出力される。制御信号端子２５には、制御器１８への制御信号を入力する。制御信号端子２５に入力される制御信号は、受信ビームの偏波角を設定するための指令であり、この指令に基づいて制御器１８は、ＰＳ１７の移相量を設定する。   First, the microwave receiving circuit block in FIG. 3 will be described. RF signals from two feeding points on the patch antenna element 8 (refer to two points on the patch antenna 8 in FIG. 1) are input from the RF input terminals 21 and 22, and polarized by the 90 ° hybrid circuit 9. After conversion, unnecessary waves are removed by the low-pass filter 10 and then amplified by the LNA 16. The output of the LNA 16 is input to the PS 17. The PS 17 performs pass phase control for forming a received beam at a desired polarization angle, and is output from the RF output terminals 23 and 24. A control signal to the controller 18 is input to the control signal terminal 25. The control signal input to the control signal terminal 25 is a command for setting the polarization angle of the received beam. Based on this command, the controller 18 sets the phase shift amount of the PS 17.

次に、図４のマイクロ波送信回路ブロックについて説明する。図４において、２６及び２７はＲＦ入力端子、２８及び２９はＲＦ出力端子、３０は高出力増幅器である。送信するＲＦ信号は、ＲＦ入力端子２６及び２７から入力され、ＰＳ１７における位相調整により送信ビーム方向及び偏波面の設定を行ったのち、高出力増幅器３０により増幅され、ローパスフィルタ１０により高調波除去される。ローパスフィルタ１０の出力は、９０°ハイブリッド回路９により偏波の変換を行い、ＲＦ出力端子２８及び２９からパッチアンテナ素子８へ出力される。制御信号端子２５に入力される制御信号は、送信ビーム方向及び偏波面を設定するための指令であり、この指令に基づいて制御器１８は、ＰＳ１７の移相量を設定する。   Next, the microwave transmission circuit block of FIG. 4 will be described. In FIG. 4, 26 and 27 are RF input terminals, 28 and 29 are RF output terminals, and 30 is a high output amplifier. The RF signal to be transmitted is input from the RF input terminals 26 and 27, the transmission beam direction and the polarization plane are set by phase adjustment in the PS 17, amplified by the high-power amplifier 30, and harmonics are removed by the low-pass filter 10. The The output of the low-pass filter 10 undergoes polarization conversion by the 90 ° hybrid circuit 9 and is output from the RF output terminals 28 and 29 to the patch antenna element 8. The control signal input to the control signal terminal 25 is a command for setting the transmission beam direction and the polarization plane. Based on this command, the controller 18 sets the phase shift amount of the PS 17.

次に、図５のマイクロ波送受信回路ブロックについて説明する。図５は送受信を一体としたマイクロ波回路の構成である。図５において、３１は送信信号のＲＦ入力端子、３２は送信信号のＲＦ出力端子であり、３３は受信信号のＲＦ入力端子、３４は受信信号のＲＦ出力端子である。また、３５は低周波を除去するハイパスフィルタである。送信信号は、ＲＦ入力端子３１に入力され、ＰＳ１７における位相調整によって送信ビーム方向の設定を行い、高出力増幅器３０により増幅され、ローパスフィルタ１０により高調波除去、ハイパスフィルタ３５により受信帯雑音除去された後、９０°ハイブリッド回路９により送信の偏波に対応した通過位相の変化を与えられて、ＲＦ出力端子３２からパッチザンテナ素子８へ出力される。一方受信信号はパッチアンテナ素子８により受信された後、ＲＦ入力端子２９へ入力され、９０°ハイブリッド回路９により受信信号に応じた偏波に変換され、ローパスフィルタ１０により高調波除去され、低雑音増幅器１６によって増幅されるとともに、ＰＳ１７により受信ビームを形成するための通過位相の制御を行い、ＲＦ出力端子３４から出力される。   Next, the microwave transmission / reception circuit block of FIG. 5 will be described. FIG. 5 shows a configuration of a microwave circuit in which transmission and reception are integrated. In FIG. 5, 31 is an RF input terminal for transmission signals, 32 is an RF output terminal for transmission signals, 33 is an RF input terminal for reception signals, and 34 is an RF output terminal for reception signals. Reference numeral 35 denotes a high-pass filter that removes low frequencies. The transmission signal is input to the RF input terminal 31, the transmission beam direction is set by phase adjustment in the PS 17, amplified by the high-power amplifier 30, harmonics are removed by the low-pass filter 10, and reception band noise is removed by the high-pass filter 35. After that, the 90 ° hybrid circuit 9 gives a change in the passing phase corresponding to the polarization of the transmission, and the signal is output from the RF output terminal 32 to the patch Zantenna element 8. On the other hand, the received signal is received by the patch antenna element 8 and then input to the RF input terminal 29, converted into a polarized wave corresponding to the received signal by the 90 ° hybrid circuit 9, harmonics removed by the low-pass filter 10, and low noise. While being amplified by the amplifier 16, the PS 17 controls the passing phase for forming the reception beam and outputs the result from the RF output terminal 34.

図３に示したマイクロ波受信回路ブロック及び図４に示したマイクロ波送信回路ブロックにおいては、直線偏波のマイクロ波をＰＳ１７による位相制御により偏波追尾して送信又は受信することができる。一方、図５に示したマイクロ波送受信回路ブロックについては、偏波追尾が必要な直線偏波ではなく、偏波追尾不要な円偏波を使用し、かつ送受信を逆旋とすることで、９０°ハイブリッド回路９による送受信の分離が可能となる。   In the microwave receiving circuit block shown in FIG. 3 and the microwave transmitting circuit block shown in FIG. 4, it is possible to transmit or receive linearly polarized microwaves by tracking the polarization by phase control by the PS 17. On the other hand, the microwave transmission / reception circuit block shown in FIG. 5 uses a circularly polarized wave that does not require a polarization tracking instead of a linearly polarized wave that requires a polarization tracking, and reverse transmission and reception. ° Transmission / reception can be separated by the hybrid circuit 9.

次に図２に示したセラミック基板を積層して形成したマイクロ波モジュールにおける各層間での配線について説明する。図６は基板間接続の模式図である。図６において、３６は積層後の基板の表層間を貫通して接続するスルーホール（又は貫通ビアとも言う）であり、３７は積層後の基板の一部において接続するビアである。各基板には積層前に予め孔を設け、積層後の各基板で孔の位置を一致させて導体により接続することによりスルーホール３６が形成できる。孔の位置を一致させないようにすると、基板の上下を接続するビア３７が形成できる。   Next, wiring between each layer in the microwave module formed by stacking the ceramic substrates shown in FIG. 2 will be described. FIG. 6 is a schematic diagram of inter-substrate connection. In FIG. 6, reference numeral 36 denotes a through hole (also referred to as a through via) that connects through the surface layers of the substrate after lamination, and 37 denotes a via that connects in a part of the substrate after lamination. The through holes 36 can be formed by providing holes in each substrate in advance before stacking and connecting the holes by matching the positions of the holes in each substrate after stacking. If the positions of the holes are not matched, vias 37 that connect the upper and lower sides of the substrate can be formed.

このように形成するスルーホール３６又はビア３７によって、能動素子であるＨＰＡや、ローパスフィルタ、９０°ハイブリッド回路からパッチアンテナへと給電する構成を説明する。図７はパッチアンテナ素子等への垂直給電を説明する模式図である。図７において、３８はスルーホール又はビアにより形成した中心導体であり、３９は中心導体３８の周囲に設けた複数のスルーホール又はビアにより形成した地導体である。図７においては中心導体３８の周囲に４本の地導体３９を設けている。中心導体３８の上端点、又は下端点は、給電点となっている。また、中心導体３８の径、及び中心導体３８と地導体３９との間隔は、各回路素子の接続インピーダンスに応じて設定する。このように構成する垂直給電構造を、ＨＰＡや、ローパスフィルタ、９０°ハイブリッド回路、パッチアンテナなどの回路素子間の接続に用いる。なお、接続される回路素子は、マイクロ波モジュールで採用される回路ブロックに応じて異なり、ＨＰＡからパッチアンテナ素子への送信系、パッチアンテナ素子からＬＮＡへの受信系の各線路上の各回路素子間を上記の垂直給電構造により接続する。   A configuration in which power is supplied from the HPA that is an active element, the low-pass filter, and the 90 ° hybrid circuit to the patch antenna through the through hole 36 or the via 37 formed as described above will be described. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining vertical feeding to a patch antenna element or the like. In FIG. 7, reference numeral 38 denotes a central conductor formed by through holes or vias, and reference numeral 39 denotes a ground conductor formed by a plurality of through holes or vias provided around the central conductor 38. In FIG. 7, four ground conductors 39 are provided around the center conductor 38. The upper end point or the lower end point of the center conductor 38 is a feeding point. The diameter of the center conductor 38 and the distance between the center conductor 38 and the ground conductor 39 are set according to the connection impedance of each circuit element. The vertical feed structure configured as described above is used for connection between circuit elements such as HPA, a low-pass filter, a 90 ° hybrid circuit, and a patch antenna. The circuit elements to be connected differ depending on the circuit block employed in the microwave module, and are between the circuit elements on each line of the transmission system from the HPA to the patch antenna element and the reception system from the patch antenna element to the LNA. Are connected by the above vertical feed structure.

図８に示すマイクロ波回路モジュールの構成は、マイクロ波回路モジュールの側面（積層基板の側面）をメタライズしてキャスタレーションを設けて接続するものである。図９は、図８のＡ面側から見た斜視図である。図８において、４０は積層基板の側面に設けたキャスタレーションである。図９において、４１はマイクロ波モジュール１４の底面Ａに設けたタイル状の電極パターンである。なお、キャスタレーション４０及び電極パターン４１は、グランド接続するものや、ＲＦ信号を接続するもの、又は制御信号を接続するものである。電極パターン４１は、銀などの導体を印刷した印刷導体である。母基板との接続は、印刷導体である電極パターン４１にクリーム半田を印刷してリフロー工程により溶融して接続し、またキャスタレーション４０を母基板に半田付けすることにより行う。   The configuration of the microwave circuit module shown in FIG. 8 is such that the side surface (side surface of the laminated substrate) of the microwave circuit module is metallized and connected by providing a castellation. FIG. 9 is a perspective view seen from the A side of FIG. In FIG. 8, 40 is a castellation provided on the side surface of the laminated substrate. In FIG. 9, reference numeral 41 denotes a tile-shaped electrode pattern provided on the bottom surface A of the microwave module 14. The castellation 40 and the electrode pattern 41 are connected to ground, connected to an RF signal, or connected to a control signal. The electrode pattern 41 is a printed conductor on which a conductor such as silver is printed. The connection with the mother board is performed by printing cream solder on the electrode pattern 41 which is a printed conductor and melting and connecting them by a reflow process, and soldering the castellation 40 to the mother board.

この図８及び図９に示す構成によって、一般的なプリント基板組立工程によりマイクロ波モジュールの母基板への二次実装が可能となり、低コスト化を図ることができる。但し、マイクロ波モジュール１４の底面Ａと母基板との間のクリアランスが、図２におけるＢＧＡを用いた場合に比べて小さくなるので、キャビティ１５内に施す樹脂モールドは底面Ａから突出しないように、キャビティ１５の容積内に収まるように形成する。   With the configuration shown in FIGS. 8 and 9, secondary mounting of the microwave module on the mother board can be performed by a general printed board assembly process, and the cost can be reduced. However, since the clearance between the bottom surface A of the microwave module 14 and the mother substrate is smaller than when the BGA in FIG. 2 is used, the resin mold applied in the cavity 15 does not protrude from the bottom surface A. It is formed so as to be within the volume of the cavity 15.

次に、上記の図１〜図９により説明したマイクロ波モジュールを母基板に配置して構成するアレーアンテナ装置について説明する。図１０及び図１１はアレーアンテナ装置の構成を示す構成図である。図１０において４２はマイクロ波モジュール１４を二次実装する母基板であり、４３は母基板に設けられ、送受信機等と接続される複合タイプのコネクタであり、このコネクタ４３によりＲＦ信号、制御信号、電源等を電気接続し、母基板内に設けた分配合成回路によって、各マイクロ波モジュール１４に供給される。なお、コネクタ４３は枠体と、その内部に収めた高周波信号用端子及び低周波信号用端子（制御信号端子、電源端子）とからなり、このコネクタ４３によりアレーアンテナ装置の着脱作業性が向上する。また、図１０に示すアレーアンテナ装置の構成は、母基板４２の一方の基板面にマイクロ波モジュール１４を格子状に複数配置し、母基板４２自体は積層基板によってその内部に、ＲＦ信号線や制御信号線、電源線を主にマイクロストリップ線路により設けており、さらに母基板４２の他方の基板面にはコネクタ４３を基板面内方向を着脱方向として設けているので、アレーアンテナ装置全体の高さを低くすることができるものである。なお、コネクタ４３はＲＦ信号や制御信号、電源等の相互干渉がある場合には、２以上のコネクタにより構成しなければならない場合もある。   Next, an array antenna apparatus configured by arranging the microwave module described with reference to FIGS. 1 to 9 on the mother board will be described. 10 and 11 are configuration diagrams showing the configuration of the array antenna apparatus. In FIG. 10, reference numeral 42 denotes a mother board on which the microwave module 14 is secondarily mounted, and 43 is a composite type connector provided on the mother board and connected to a transceiver or the like. The power source and the like are electrically connected and supplied to each microwave module 14 by a distribution and synthesis circuit provided in the mother board. The connector 43 includes a frame, a high-frequency signal terminal and a low-frequency signal terminal (control signal terminal, power supply terminal) housed in the frame, and the connector 43 improves the detachability of the array antenna device. . The array antenna apparatus shown in FIG. 10 has a configuration in which a plurality of microwave modules 14 are arranged in a grid pattern on one surface of a mother board 42, and the mother board 42 itself is laminated with an RF signal line or The control signal line and the power line are mainly provided by a microstrip line, and the connector 43 is provided on the other board surface of the mother board 42 with the in-board direction being the attaching / detaching direction. The thickness can be reduced. Note that the connector 43 may need to be configured with two or more connectors when there is mutual interference between an RF signal, a control signal, and a power source.

図１１において、４４は励振パッチアンテナ、４５はマイクロ波モジュール上に設けた支持部材、４６は非励振パッチアンテナである。図１１において図１０と異なる点は、マイクロ波モジュール１４上に、上記の励振パッチアンテナ４４、支持部材４５、及び非励振パッチアンテナ４６からなるアンテナを配置した点であり、その他の構成は図１０に対応して上記説明したものに相当する。支持部材４５は、低誘電率の樹脂を材料として用いる。このようにアンテナを構成することで、広帯域化を図ることができる。   In FIG. 11, 44 is an excitation patch antenna, 45 is a support member provided on the microwave module, and 46 is a non-excitation patch antenna. 11 is different from FIG. 10 in that an antenna including the excitation patch antenna 44, the support member 45, and the non-excitation patch antenna 46 is arranged on the microwave module 14, and the other configurations are as shown in FIG. Corresponding to what has been described above corresponding to. The support member 45 uses a low dielectric constant resin as a material. By configuring the antenna in this way, a wide band can be achieved.

この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの積層基板の構成図である。It is a block diagram of the laminated substrate of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの基板間接続の模式図である。It is a schematic diagram of the connection between substrates of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールのパッチアンテナ素子等への垂直給電を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the vertical electric power feeding to the patch antenna element etc. of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの別の一例の断面図であるIt is sectional drawing of another example of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るマイクロ波モジュールの別の一例の斜視図であるIt is a perspective view of another example of the microwave module which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の構成図である。It is a block diagram of the array antenna apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の別の一例の構成図である。It is a block diagram of another example of the array antenna apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１、２、３、４、５、６、７ セラミック基板
８ パッチアンテナ素子
１４ マイクロ波モジュール
１５ キャビティ
２０ 半田ボール
４０ キャスタレーション
４１ 電極パターン
４２ 母基板
４３ コネクタ

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Ceramic substrate 8 Patch antenna element 14 Microwave module 15 Cavity 20 Solder ball 40 Castration 41 Electrode pattern 42 Mother substrate 43 Connector

Claims (5)

複数のセラミック基板を積層し低温焼成して形成した積層基板と、この積層基板の一方の表層に設けたパッチアンテナ素子と、上記積層基板の内層に設けた受動回路素子と、上記セラミック基板に設けた穴により、積層後の積層基板の他方の表層側に形成したキャビティと、このキャビティに配置した能動素子と、この能動素子を覆うように上記キャビティに充填した樹脂とを備えたことを特徴とするマイクロ波モジュール。 A laminated substrate formed by laminating a plurality of ceramic substrates and firing at low temperature, a patch antenna element provided on one surface layer of the laminated substrate, a passive circuit element provided on the inner layer of the laminated substrate, and provided on the ceramic substrate A cavity formed on the other surface side of the laminated substrate after lamination, an active element disposed in the cavity, and a resin filled in the cavity so as to cover the active element Microwave module. 請求項１に記載のマイクロ波モジュールにおいて、さらに、上記積層基板の上記他方の表層に半田ボールグリッドを備えたことを特徴とするマイクロ波モジュール。 2. The microwave module according to claim 1, further comprising a solder ball grid on the other surface layer of the multilayer substrate. 請求項１に記載のマイクロ波モジュールにおいて、さらに、上記積層基板の側面に設けたキャスタレーションと、上記積層基板の上記他方の表層に印刷導体により形成した電極パターンとを備えたことを特徴とするマイクロ波モジュール。 2. The microwave module according to claim 1, further comprising a castellation provided on a side surface of the multilayer substrate and an electrode pattern formed by a printed conductor on the other surface layer of the multilayer substrate. Microwave module. 送信又は受信するＲＦ信号を分配又は合成する分配合成回路を有する母基板と、この母基板上に配置される複数のマイクロ波モジュールであって、複数のセラミック基板を積層し低温焼成して形成した積層基板、この積層基板の一方の表層に設けたパッチアンテナ素子、上記積層基板の内層に設けた受動回路素子、上記セラミック基板に設けた穴により、積層後の積層基板の他方の表層側に形成したキャビティ、このキャビティに配置した能動素子、この能動素子を覆うように上記キャビティに充填した樹脂を有するマイクロ波モジュールとを備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置。 A mother board having a distribution / synthesizing circuit for distributing or synthesizing an RF signal to be transmitted or received, and a plurality of microwave modules arranged on the mother board, which are formed by laminating a plurality of ceramic substrates and firing them at a low temperature. Formed on the other surface side of the laminated substrate after lamination by a laminated substrate, a patch antenna element provided on one surface layer of the laminated substrate, a passive circuit element provided on the inner layer of the laminated substrate, and a hole provided in the ceramic substrate An array antenna apparatus, comprising: a cavity, an active element disposed in the cavity, and a microwave module having a resin filled in the cavity so as to cover the active element. 請求項４に記載のアレーアンテナ装置において、さらに、上記母基板上に設けられ、ＲＦ信号、制御信号及び電源を接続する信号端子を１つの枠体内に有するコネクタとを備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
5. The array antenna device according to claim 4, further comprising a connector provided on the mother board and having a signal terminal for connecting an RF signal, a control signal, and a power source in one frame. Array antenna device.
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