JP2006287962A - High frequency transmitting/receiving module - Google Patents

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JP2006287962A JP2006140239A JP2006140239A JP2006287962A JP 2006287962 A JP2006287962 A JP 2006287962A JP 2006140239 A JP2006140239 A JP 2006140239A JP 2006140239 A JP2006140239 A JP 2006140239A JP 2006287962 A JP2006287962 A JP 2006287962A
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Tsutomu Tamaki
努 田牧
Koichi Matsuo
浩一 松尾
Minoru Fujita
実 藤田
Yasuo Kawashima
康夫 河嶋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a bias application lead is brazed on a package and that package and a resin substrate or the like are positioned and screwed on a waveguide terminal of a casing in a conventional high frequency transmitting/receiving mode so that costs of the package are increased and a module manufacturing process is complicated or the like thereby increasing costs of the module. <P>SOLUTION: A waveguide terminal, a signal terminal, a control signal terminal, a ground terminal and a bias terminal are disposed on a lower surface of a multilayered dielectric substrate comprising the package. Furthermore, terminals are disposed on an upper surface of a resin substrate in accordance with the package, and the corresponding terminals are all connected (bumped) and mounted by fusing spherical solders. Moreover, an antenna is provided on the rear side of the resin substrate with the package mounted thereon. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、導波管を使用してマイクロ波またはミリ波帯の高周波信号を送受信する、高周波送受信モジュールに関するものである。   The present invention relates to a high-frequency transmission / reception module that transmits and receives a microwave or millimeter-wave band high-frequency signal using a waveguide.

従来、導波管を使用した高周波送受信モジュールは、パッケージに収納した、マイクロ波またはミリ波帯等の高周波帯で動作する半導体にバイアス電圧を印可するため、パッケージに金属製のリードをロー付けし、そのリードを、バイアスを供給する樹脂基板等に半田付けしている。また、そのパッケージ及び樹脂基板等は、筐体の導波管端子に位置合わせしてネジ止めする等を行なっていた。(例えば、特許文献1)   Conventionally, a high-frequency transceiver module using a waveguide has a metal lead brazed to the package in order to apply a bias voltage to a semiconductor that operates in a high-frequency band such as a microwave or millimeter-wave band. The lead is soldered to a resin substrate or the like that supplies a bias. Further, the package, the resin substrate, and the like are screwed in alignment with the waveguide terminal of the housing. (For example, Patent Document 1)

特開平5−343904号公報(第2−4頁、第1図)JP-A-5-343904 (page 2-4, FIG. 1)

従来の高周波送受信モジュールは、以上のように、パッケージにバイアス印加用リードをロー付けし、また、そのパッケージ及び樹脂基板等を、筐体の導波管端子に位置決めしてネジ止めする等、パッケージの高コスト化、モジュールの製造工程複雑化等を招き、最終的にモジュールの高コスト化につながるという問題を持っていた。   As described above, the conventional high-frequency transmission / reception module has a package in which a bias applying lead is brazed to the package, and the package and the resin substrate are positioned and screwed to the waveguide terminal of the housing. The cost of the module and the manufacturing process of the module are complicated, which ultimately leads to a high module cost.

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、導波管端子、信号端子、制御信号端子、接地端子及びバイアス端子等の接続にかかる製造コストを大幅に低減させ、それに合わせて、パッケージのリードレス化を図り、パッケージコストも低減させることを目的とする。   The present invention was made to solve the above-described problems, and greatly reduces the manufacturing cost for connection of a waveguide terminal, a signal terminal, a control signal terminal, a ground terminal, a bias terminal, and the like, In accordance with this, the object is to lead the package and reduce the package cost.

上記の目的を達成するため、この発明に関わる高周波送受信モジュールは、パッケージを構成する多層誘電体基板の下面に導波管端子、信号端子、制御信号端子、接地端子およびバイアス端子を配し、また、このパッケージに対応して樹脂基板の上面に導波管端子、信号端子、制御信号端子、接地端子およびバイアス端子を配し、おのおの対応した端子間を全て球状の半田を溶融して接続することで搭載し、さらに、次のように構成した。   In order to achieve the above object, a high-frequency transmission / reception module according to the present invention includes a waveguide terminal, a signal terminal, a control signal terminal, a ground terminal, and a bias terminal on the lower surface of a multilayer dielectric substrate that constitutes a package. Corresponding to this package, waveguide terminals, signal terminals, control signal terminals, ground terminals and bias terminals are arranged on the top surface of the resin substrate, and the corresponding terminals are all melted and connected with spherical solder. In addition, it was configured as follows.

1つまたは2つ以上の導波管端子を有し、マイクロ波およびミリ波帯の高周波信号を送受信する高周波送受信モジュールにおいて、1種類または2種類以上の誘電体材料を積層した多層誘電体基板にて構成され、1つまたは2つ以上の導波管端子、信号端子、接地端子およびバイアス端子を上記誘電体基板の下面に配し、上記誘電体基板の上面にマイクロ波およびミリ波帯にて動作する半導体素子を収納し、上記半導体素子と上記導波管端子の間を、マイクロストリップ線路−導波管変換器にて接続した、1つまたは2つ以上のパッケージと、1つまたは2つ以上の導波管端子、信号端子、接地端子およびバイアス端子を上記パッケージに対応して基板の上面に配し、バイアス電圧および信号を授受する機能を有する単層または多層の樹脂基板と、を具備し、
上記パッケージと樹脂基板に夫々設けた、信号端子、接地端子およびバイアス端子間は、複数の球状の半田を溶融して接続されるとともに、上記パッケージの導波管端子と上記樹脂基板の導波管端子は、両者の開口部の周囲を取り囲むように配列された複数の球状の半田にて接続され、上記樹脂基板の裏面には、上記樹脂基板上面の導波管端子に接続されるアンテナが設けられたことを特徴とする。
In a high-frequency transmission / reception module having one or two or more waveguide terminals and transmitting / receiving microwave and millimeter-wave band high-frequency signals, a multilayer dielectric substrate in which one type or two or more types of dielectric materials are laminated One or two or more waveguide terminals, signal terminals, ground terminals and bias terminals are arranged on the lower surface of the dielectric substrate, and microwave and millimeter wave bands are formed on the upper surface of the dielectric substrate. One or two or more packages, one or two, which house the semiconductor elements to be operated and connect the semiconductor elements and the waveguide terminals with a microstrip line-waveguide converter. The above-mentioned waveguide terminal, signal terminal, ground terminal and bias terminal are arranged on the upper surface of the substrate corresponding to the above package, and a single-layer or multi-layer resin base having a function of transmitting and receiving a bias voltage and a signal And, the equipped,
The signal terminal, the ground terminal, and the bias terminal provided on the package and the resin substrate are connected by melting a plurality of spherical solders, and the waveguide terminal of the package and the waveguide of the resin substrate. The terminals are connected by a plurality of spherical solders arranged so as to surround the periphery of both openings, and an antenna connected to the waveguide terminal on the top surface of the resin substrate is provided on the back surface of the resin substrate. It is characterized by that.

また、上記パッケージまたは上記樹脂基板に設けた導波管端子、信号端子、接地端子およびバイアス端子にて、夫々対応する端子間を接続した球状の半田のうち、上記導波管端子の開口部の周囲に配列された球状の半田を除き、少なくとも上記パッケージの隅に配された球状の半田部分にアンダーフィル材を充填したことを特徴とする。   Of the spherical solder that connects the corresponding terminals at the waveguide terminal, signal terminal, ground terminal, and bias terminal provided on the package or the resin substrate, of the opening of the waveguide terminal. Except for the spherical solder arranged in the periphery, at least a spherical solder portion arranged in the corner of the package is filled with an underfill material.

また、上記導波管端子の周囲に配置された複数の球状の半田同士の隙間が上記導波管端子を通過する信号波長の1/4以下であり、上記導波管端子の電界面または磁界面に平行に、通過する信号の波長の1/4±30%の隙間をもって、上記球状の半田列を1列または2列以上設けたことを特徴とする。   Further, a gap between the plurality of spherical solders arranged around the waveguide terminal is ¼ or less of a signal wavelength passing through the waveguide terminal, and the electric field surface or magnetic field of the waveguide terminal is One or more of the spherical solder rows are provided in parallel to the interface with a gap of 1/4 ± 30% of the wavelength of the signal passing therethrough.

また、上記球状の半田を配置する際、上記導波管端子の電界面に平行に、かつ上記導波管端子を挟んで配置される上記球状の半田間距離L1と、上記導波管端子の磁界面に平行に、かつ上記導波管端子を挟んで配置される上記球状の半田から上記導波管磁界面の端までの距離L2とを、上記導波管端子を通過する高周波信号の波長λを含む次の関係式
λ×(0.7〜1.3)=2/(1/L1+1/L21/2
を満たすように定めることを特徴とする。
Further, when the spherical solder is disposed, the spherical solder distance L1 disposed parallel to the electric field surface of the waveguide terminal and sandwiching the waveguide terminal, and the waveguide terminal The distance L2 from the spherical solder arranged parallel to the magnetic field surface and sandwiching the waveguide terminal to the end of the waveguide magnetic field surface is the wavelength of the high-frequency signal passing through the waveguide terminal. The following relational expression including λ × (0.7 to 1.3) = 2 / (1 / L1 2 + 1 / L2 2 ) 1/2
It is characterized by satisfying.

また、1つの信号端子の周囲に、同心円状に複数の接地端子を設けた高周波信号端子を1つまたは2つ以上設けたことを特徴とする。   In addition, one or more high-frequency signal terminals having a plurality of concentric ground terminals are provided around one signal terminal.

また、上記多層誘電体基板にて構成したパッケージにおいて、上記多層誘電体基板上に金属製の枠体を搭載し、この枠体上に金属製のカバーを乗せて溶接するか、あるいは誘電体基板を半田または導電性接着剤などにて固定しパッケージ内を気密状態にすることを特徴とする。   In the package constituted by the multilayer dielectric substrate, a metal frame is mounted on the multilayer dielectric substrate, and a metal cover is placed on the frame and welded, or the dielectric substrate is mounted. Is fixed with solder or a conductive adhesive, and the inside of the package is hermetically sealed.

また、上記多層誘電体基板にて構成したパッケージにおいて、金属または樹脂に金属めっき等を施し整形されたカバーを、半田または導電性接着剤などにて上記多層誘電体基板に固定しパッケージ内を気密状態にすることを特徴とする。   Further, in the package composed of the multilayer dielectric substrate, a cover formed by applying metal plating or the like to metal or resin is fixed to the multilayer dielectric substrate with solder or a conductive adhesive, and the inside of the package is hermetically sealed. It is characterized by being in a state.

また、上記多層誘電体基板にて構成したパッケージにて、収納する半導体素子上に、樹脂ペーストを塗布して上記半導体を気密状態にすることを特徴とする。   Further, the semiconductor device is characterized in that a resin paste is applied on a semiconductor element to be housed in a package constituted by the multilayer dielectric substrate to make the semiconductor airtight.

この発明によれば、樹脂基板上の周辺回路の部品などと、一括してパッケージの接続及び固定が可能となり、また、従来の位置決め作業が不要になるため、製造工程が単純化でき、製造コストの低減が可能となる。また、パッケージの導波管端子をアンテナの設けられた樹脂基板の導波管端子に直接接続するので、パッケージの金属キャリヤ等を不要とするため、原材料費等を低減でき、価格の低減が可能となり、さらに軽量化も可能となる。   According to the present invention, it is possible to connect and fix the package together with peripheral circuit components on the resin substrate, and the conventional positioning operation becomes unnecessary, so that the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be simplified. Can be reduced. In addition, since the waveguide terminal of the package is directly connected to the waveguide terminal of the resin substrate provided with the antenna, the metal carrier of the package is unnecessary, so that the raw material costs can be reduced and the price can be reduced. In addition, further weight reduction is possible.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1による高周波送受信モジュールの構成を示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a configuration of a high-frequency transceiver module according to the first embodiment.

図1において、パッケージ1は、多層誘電体基板2の上に気密溶接用枠体3を半田付けまたはロー付け等により配置し、その上にカバー4をのせて溶接し、気密を確保している。パッケージ1の内部の構成は図5に示し、その中にて半導体18を実装している(詳細は後述する)。また、多層誘電体基板2の下面には、導波管端子6、信号、制御信号、接地及びバイアス端子7、高周波信号端子9等が配されているが、図1では省略している。樹脂基板5は、多層誘電体基板2の下面に配された導波管端子6、信号、制御信号、接地及びバイアス端子7、高周波信号端子9に対応して、基板上面に各々の端子を配し、また、パッケージ1との信号及びバイアスの授受を行なうための周辺回路10を配している。パッケージ1、樹脂基板5における各々対応した端子は、球状の半田8を溶融する(いわゆるバンプ接続)ことで、接続を確保される。このパッケージ1を搭載した樹脂基板5は、この導波管端子6に対応した導波管12を設けた導波管回路11にネジ止めされる。このとき、樹脂基板5の導波管端子6と導波管12を隙間なく接触させるため、樹脂に導電性塗料を含浸させた導電性樹脂26を導波管回路11の導波管12の開口部周辺の極力開口端に近い位置に塗布し、樹脂基板5との間で挟み込んでいる。   In FIG. 1, a package 1 has an airtight welding frame 3 placed on a multilayer dielectric substrate 2 by soldering or brazing, etc., and a cover 4 is placed thereon and welded to ensure airtightness. . The internal configuration of the package 1 is shown in FIG. 5, in which a semiconductor 18 is mounted (details will be described later). Further, on the lower surface of the multilayer dielectric substrate 2, a waveguide terminal 6, a signal, a control signal, a ground and bias terminal 7, a high-frequency signal terminal 9, and the like are arranged, but are omitted in FIG. The resin substrate 5 is arranged on the upper surface of the substrate corresponding to the waveguide terminal 6, signal, control signal, ground and bias terminal 7, and high-frequency signal terminal 9 disposed on the lower surface of the multilayer dielectric substrate 2. In addition, a peripheral circuit 10 is provided for exchanging signals and biases with the package 1. The terminals corresponding to each of the package 1 and the resin substrate 5 are secured by melting the spherical solder 8 (so-called bump connection). The resin substrate 5 on which the package 1 is mounted is screwed to a waveguide circuit 11 provided with a waveguide 12 corresponding to the waveguide terminal 6. At this time, in order to bring the waveguide terminal 6 of the resin substrate 5 and the waveguide 12 into contact with each other without a gap, a conductive resin 26 impregnated with a conductive paint is used as the opening of the waveguide 12 of the waveguide circuit 11. It is applied to a position as close to the opening end as possible around the part and sandwiched between the resin substrate 5.

次に、動作について説明する。図1のように、パッケージ1は樹脂基板5との間で、信号、制御信号、接地及びバイアス端子7、高周波信号端子9、導波管端子6を通して、それぞれに対応した電圧及び信号を授受し、内部に収納した半導体18を動作させる。また、樹脂基板5は、パッケージ1との間での電圧及び信号の授受の他、球状の半田8を信号、制御信号、接地及びバイアス端子7、高周波信号端子9、導波管端子6に溶融することにより、パッケージ1を樹脂基板5上に固定する。導波管回路11は、パッケージ1を搭載した樹脂基板5をネジ止めなどにより固定し、内部に設けた導波管12をもって、外部回路(例えばアンテナ等である。図1では省略)との間で、マイクロ波またはミリ波帯の高周波信号を授受する。その際、導電性樹脂26は、樹脂基板5の導波管端子6と導波管回路12の導波管11が隙間なく接続されるように塗布され、接続部における信号の電力損失を低減させている。   Next, the operation will be described. As shown in FIG. 1, the package 1 exchanges voltages and signals with the resin substrate 5 through signals, control signals, ground and bias terminals 7, high frequency signal terminals 9, and waveguide terminals 6. Then, the semiconductor 18 housed inside is operated. In addition, the resin substrate 5 melts the spherical solder 8 into a signal, a control signal, a ground and bias terminal 7, a high frequency signal terminal 9, and a waveguide terminal 6 in addition to the voltage and signal exchange with the package 1. As a result, the package 1 is fixed on the resin substrate 5. The waveguide circuit 11 is fixed to the external circuit (for example, an antenna or the like, omitted in FIG. 1) by fixing the resin substrate 5 on which the package 1 is mounted by screwing or the like and having the waveguide 12 provided inside. Then, high-frequency signals in the microwave or millimeter wave band are exchanged. At that time, the conductive resin 26 is applied so that the waveguide terminal 6 of the resin substrate 5 and the waveguide 11 of the waveguide circuit 12 are connected without a gap, thereby reducing the power loss of the signal at the connection portion. ing.

このときの導波管端子6を接続する球状の半田8の配置(図1のA部)を図2(a)に示す。また、図2(b)は、導波管接続部における信号の損失を示すグラフであり、導波管端子6の電界面(導波管端子6の短辺)に平行に、導波管端子6を挟んで配置した球状の半田8列間の距離をL1、導波管端子6の磁界面(導波管端子6の長辺)に平行に、導波管端子6を挟んで配置した球状の半田8列と導波管端子6端までの距離をL2としたときに、L1を固定し、L2を変化させた場合の、通過損失を示している。   FIG. 2A shows the arrangement of the spherical solder 8 connecting the waveguide terminals 6 at this time (part A in FIG. 1). FIG. 2B is a graph showing signal loss at the waveguide connection portion, and is parallel to the electric field surface of the waveguide terminal 6 (short side of the waveguide terminal 6). The distance between the eight rows of spherical solders arranged across 6 is L1, the spherical shape arranged across the waveguide terminals 6 parallel to the magnetic field surface of the waveguide terminals 6 (long side of the waveguide terminals 6) When the distance between the solder 8 rows and the end of the waveguide terminal 6 is L2, L1 is fixed and L2 is changed.

このように、L2の長さの最適化により、通過損失を低減させることが可能となる。また、図2(c)は、図1のように導波管端子6が隣接した場合の、導波管端子6の周辺に設ける球状の半田8の列数による、隣接した導波管端子との信号の結合度を示す。曲線aは列数を1列とした場合、曲線bは列数を2列とした場合、曲線cは2列の球状の半田8の間隔を導波管端子6を通過する信号の波長の1/4±30%とした場合の特性を示す。このように、複数列配置し、かつ、その間隔を導波管端子6を通過する信号の波長の1/4±30%とした場合、もっとも、隣接する導波管端子との結合を低減できる。   Thus, the passage loss can be reduced by optimizing the length of L2. FIG. 2 (c) shows the adjacent waveguide terminals according to the number of rows of spherical solders 8 provided around the waveguide terminals 6 when the waveguide terminals 6 are adjacent as shown in FIG. The degree of signal coupling is shown. When the number of rows is one for the curve a, the number of rows is 2 for the curve b, the curve c is 1 of the wavelength of the signal passing through the waveguide terminal 6 through the space between the two spherical solders 8. Characteristics when / 4 ± 30% are shown. As described above, when a plurality of rows are arranged and the interval is set to 1/4 ± 30% of the wavelength of the signal passing through the waveguide terminal 6, the coupling with the adjacent waveguide terminals can be reduced. .

本実施例では、図2(a)において、上記の距離L1、L2の関係が、導波管端子6を通過する信号の波長をλとすると、λ×(0.7〜1.3)=2/(1/L1+1/L21/2となるように設定している。この場合、図2(b)のような、最適なL2の特性を得る事ができ、導波管接続部における信号の損失を小さくすることが可能となる。また、球状の半田8列を複数列配し、かつその間隔を、導波管端子6を通過する信号の波長の1/4±30%としたことにより、隣接導波管との結合を、より低減している。 In this embodiment, in FIG. 2A, when the relationship between the distances L1 and L2 is λ as the wavelength of the signal passing through the waveguide terminal 6, λ × (0.7 to 1.3) = 2 / (1 / L1 2 + 1 / L2 2 ) 1/2 is set. In this case, optimal L2 characteristics as shown in FIG. 2B can be obtained, and signal loss at the waveguide connection portion can be reduced. Further, by arranging a plurality of rows of spherical solder 8 and setting the interval to 1/4 ± 30% of the wavelength of the signal passing through the waveguide terminal 6, the coupling with the adjacent waveguide can be achieved. It is more reduced.

次に、マイクロ波帯等の高周波信号を授受するための、球状の半田8の配置(図1のB部)を図3に示す。高周波信号端子9は、略中心に信号端子14を、そこからある距離だけ離れた同心円上に接地端子15を複数配する事により構成している。これは、一般に高周波信号を伝達させるために使用される同軸ケーブルと同様に、信号端子14と接地端子15の間のインピーダンスを一定にするためである。これらの各端子も、パッケージ1の下面に配した端子と、樹脂基板5の上面に配した端子との間で、それぞれに対応して、球状の半田8を溶融することにより、他の端子と一括で接続可能である。   Next, FIG. 3 shows the arrangement of the spherical solder 8 (B portion in FIG. 1) for transmitting and receiving a high frequency signal such as a microwave band. The high-frequency signal terminal 9 is constituted by arranging a plurality of signal terminals 14 at substantially the center and a plurality of ground terminals 15 on concentric circles separated by a certain distance therefrom. This is to make the impedance between the signal terminal 14 and the ground terminal 15 constant, as in the coaxial cable generally used for transmitting a high-frequency signal. Each of these terminals is also connected to the other terminals by melting the spherical solder 8 correspondingly between the terminals disposed on the lower surface of the package 1 and the terminals disposed on the upper surface of the resin substrate 5. Connection is possible in a lump.

次に、パッケージ1及びその下面に配した球状の半田8の機械的強度について、図4にて説明する。一般に、球状の半田8による接続(いわゆるバンプ接続)は、リード端子を用いた接続に比べて、機械的強度が弱い。それは、例えばセラミック等のように薄く、かつ硬い基板を使用したパッケージを完全に固定するため、熱応力などが加わった場合、欠け、割れ等が発生しやすいためである。そのため、例えばエポキシなどの樹脂をベースとしたアンダーフィル材16をパッケージ1及び樹脂基板5の間の半田接合部に注入することにより、パッケージ1及び球状の半田8にかかる応力を緩和する事ができる。
ただし、導波管端子部には注入されないよう、注意する必要がある。信号通過部に、ある誘電率をもつアンダーフィル材が入り込む事で、そこのインピーダンスが変化し、通過特性を劣化させるためである。図1及び図4では、C部、つまり、パッケージ1の4隅に、アンダーフィル材16を注入している。一般に割れ、欠けは、パッケージ1の4隅から発生しやすいため、このアンダーフィル材16をパッケージ1の4隅のみに注入しても効果は大きい。もちろん、導波管端子6部分を除く全域に注入した場合、さらに機械的強度が向上する。
Next, the mechanical strength of the package 1 and the spherical solder 8 disposed on the lower surface thereof will be described with reference to FIG. In general, the connection using the spherical solder 8 (so-called bump connection) has lower mechanical strength than the connection using the lead terminal. This is because, for example, a chip using a thin and hard substrate such as ceramic is completely fixed, and therefore, when thermal stress is applied, chipping, cracking, etc. are likely to occur. Therefore, for example, by injecting an underfill material 16 based on a resin such as epoxy into the solder joint between the package 1 and the resin substrate 5, the stress applied to the package 1 and the spherical solder 8 can be relieved. .
However, care must be taken not to inject into the waveguide terminal portion. This is because when the underfill material having a certain dielectric constant enters the signal passing portion, the impedance changes and the passing characteristics are deteriorated. In FIG. 1 and FIG. 4, the underfill material 16 is injected into part C, that is, the four corners of the package 1. In general, cracks and chips are likely to occur from the four corners of the package 1, and therefore, even if this underfill material 16 is injected only into the four corners of the package 1, the effect is great. Needless to say, the mechanical strength is further improved when the injection is performed in the entire region except the waveguide terminal 6 portion.

次に、パッケージ1の構成を図5に示す。図5(a)は、パッケージ1の内部を示しており、多層誘電体基板2はその上面に2つのキャビティ17a及び17bを有し、その中に、マイクロ波またはミリ波帯で動作する半導体18a及び18bをそれぞれ配している。多層誘電体基板2及び半導体18a及び18bは、例えばAu等の金属ワイヤ19で接続され、半導体18a及び18bに授受される高周波信号は、金属ワイヤ19が接続されたマイクロストリップ線路−導波管変換器20にて導波管モードに変換されるか、あるいは高周波信号端子9に接続される。   Next, the structure of the package 1 is shown in FIG. FIG. 5A shows the inside of the package 1, and the multilayer dielectric substrate 2 has two cavities 17a and 17b on its upper surface, and a semiconductor 18a that operates in the microwave or millimeter wave band. And 18b, respectively. The multilayer dielectric substrate 2 and the semiconductors 18a and 18b are connected by a metal wire 19 such as Au, for example, and a high-frequency signal transferred to the semiconductors 18a and 18b is converted into a microstrip line-waveguide conversion to which the metal wire 19 is connected. The signal is converted into the waveguide mode by the device 20 or connected to the high-frequency signal terminal 9.

また、多層誘電体基板2の上には、気密用金属枠体3が配され、その上にカバー4を溶接する事により、パッケージ1内を気密にする。図5(b)は、図5(a)のパッケージにカバー4を溶接した場合の外観を示す。図のように、溶接する事で、パッケージ1の内部を気密にすることが可能となる。図5(c)は、多層誘電体基板2上に気密用金属枠体3を設けず、少なくとも半導体18a及び18b及び金属ワイヤ19の上面を除く、多層誘電体基板2の上面に接触するよう、金属板を成形した成形カバー21を、多層誘電体基板2の上面に半田または導電性接着剤などを使用して固定しており、パッケージ1の内部を気密にする事が可能となる。図5(d)は、多層誘電体基板2に配した半導体18a及び18bと金属ワイヤ19の上に封止用樹脂ペースト22を塗布し、半導体の気密を確保する事を可能とした。   An airtight metal frame 3 is disposed on the multilayer dielectric substrate 2, and a cover 4 is welded onto the metal frame 3 to make the inside of the package 1 airtight. FIG. 5B shows an external appearance when the cover 4 is welded to the package of FIG. As shown in the figure, the inside of the package 1 can be hermetically sealed by welding. In FIG. 5C, the airtight metal frame 3 is not provided on the multilayer dielectric substrate 2, and at least the upper surfaces of the semiconductors 18a and 18b and the metal wire 19 are contacted with the upper surface of the multilayer dielectric substrate 2. A molded cover 21 formed of a metal plate is fixed to the upper surface of the multilayer dielectric substrate 2 using solder or a conductive adhesive, so that the inside of the package 1 can be hermetically sealed. In FIG. 5D, the sealing resin paste 22 is applied on the semiconductors 18a and 18b and the metal wire 19 disposed on the multilayer dielectric substrate 2, thereby making it possible to ensure the airtightness of the semiconductor.

上記では、パッケージ1の下面に設けた各端子と樹脂基板5の上面に設けた各端子の接続に、球状の半田8を溶融させることで行なっているが、図6のように、球状の半田8を配置し、その上下をパッケージ1及び樹脂基板5で挟んだ状態で、例えば、熱硬化によって、球状の半田8と各端子の電気的接続を行なう、異方性導電性樹脂を注入する方法もある。これによっても、上記と同様の効果を得る事ができる。   In the above description, the spherical solder 8 is melted to connect each terminal provided on the lower surface of the package 1 and each terminal provided on the upper surface of the resin substrate 5, but as shown in FIG. A method of injecting an anisotropic conductive resin in which a spherical solder 8 is electrically connected to each terminal by, for example, thermosetting in a state where the upper and lower sides are disposed between the package 1 and the resin substrate 5. There is also. Also by this, the same effect as described above can be obtained.

次に、製造方法について説明する。上記のように、樹脂基板5上に球状の半田8を使用してパッケージ1を接続する場合、樹脂基板5上の周辺回路10に使用する他の部品と同時に、例えばリフローのような一括半田付けが可能となり、従来、パッケージのみネジ止めしていた作業が簡略化される。また、一般に、上記のような球状の半田8を使用した場合、その接続される端子位置が自ら補正される、いわゆるセルフアライメント効果が得られるため、従来行なっていたパッケージ1と導波管回路11との位置決め作業が不要になる。   Next, a manufacturing method will be described. As described above, when the package 1 is connected using the spherical solder 8 on the resin substrate 5, simultaneous soldering such as reflow is performed simultaneously with other components used for the peripheral circuit 10 on the resin substrate 5. This makes it possible to simplify the work of screwing only the package. In general, when the spherical solder 8 as described above is used, a so-called self-alignment effect is obtained in which the terminal position to be connected is corrected by itself. No positioning work is required.

次に、価格について説明する。従来の多層誘電体基板2を使用したパッケージ1では、原材料費としては、誘電体基板2、気密用金属枠体3、ネジ止めするために誘電体基板2の下面に配する金属キャリヤ等があげられる。また、その場合、金属キャリヤと多層誘電体基板2及び気密用金属枠体3のロー付け等の作業が必要となる。本発明によるパッケージ1は、金属キャリヤが不要なため、そのロー付けも不要となり、低価格化が可能である。また、上記のように、パッケージ1の固定に、位置決め/ネジ止め作業が不要となる等、製造工程の簡略化も図れる。   Next, the price will be described. In the package 1 using the conventional multilayer dielectric substrate 2, the raw material costs include the dielectric substrate 2, the airtight metal frame 3, the metal carrier disposed on the lower surface of the dielectric substrate 2 for screwing, and the like. It is done. In that case, work such as brazing of the metal carrier, the multilayer dielectric substrate 2 and the airtight metal frame 3 is required. Since the package 1 according to the present invention does not require a metal carrier, it is not necessary to braze it, and the cost can be reduced. Further, as described above, the manufacturing process can be simplified, for example, positioning / screwing work is not required for fixing the package 1.

このように、本実施例の場合、樹脂基板5上の周辺回路10の部品などと、一括してパッケージ1の接続が可能であり、導波管回路11との位置決め作業が不要になる。また、パッケージ1の金属キャリヤ等を不要とするため、価格が低減できる。さらに、電気特性の面では、導波管端子6の周囲の球状の半田8の配置位置、間隔及び列数の最適化により、導波管端子6接続部の通過損失を低減できる。また、アンダーフィル材16の注入により、パッケージ1及び球状の半田8の強度を改善できる。また、カバー4の溶接、または封止用樹脂ペースト22の塗布等により、パッケージ1内の気密化が可能となる。   Thus, in the case of the present embodiment, the package 1 can be connected together with the components of the peripheral circuit 10 on the resin substrate 5 and the positioning work with the waveguide circuit 11 becomes unnecessary. Further, since the metal carrier or the like of the package 1 is unnecessary, the price can be reduced. Further, in terms of electrical characteristics, the passage loss of the connection portion of the waveguide terminal 6 can be reduced by optimizing the arrangement position, interval, and number of rows of the spherical solder 8 around the waveguide terminal 6. Further, the strength of the package 1 and the spherical solder 8 can be improved by injecting the underfill material 16. Further, the package 1 can be hermetically sealed by welding the cover 4 or applying the sealing resin paste 22.

実施の形態2.
図7は、実施の形態2による高周波送受信モジュールの構成を示している。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 shows the configuration of the high-frequency transceiver module according to the second embodiment.

図7において、2〜10は、実施の形態1と同様の構成及び動作をする。金属ベース24は、樹脂基板5に樹脂性の接着剤などで接着され、金属ベース基板25を構成する。この場合、樹脂基板5に設けた導波管端子6に接続されるよう、金属ベース24にも導波管端子を設けている(図では省略している)。   In FIG. 7, 2 to 10 have the same configuration and operation as in the first embodiment. The metal base 24 is bonded to the resin substrate 5 with a resinous adhesive or the like to constitute a metal base substrate 25. In this case, a waveguide terminal is also provided on the metal base 24 so as to be connected to the waveguide terminal 6 provided on the resin substrate 5 (not shown in the figure).

これにより、樹脂基板5での発熱を効率よく熱伝導させる事ができ、また、金属ベース24に導波管端子6を設ける事により、実施の形態1における導波管回路11を不要とするため、価格の低減が可能となる。   As a result, the heat generated in the resin substrate 5 can be efficiently conducted, and the waveguide terminal 11 in the first embodiment is not required by providing the waveguide terminal 6 on the metal base 24. The price can be reduced.

実施の形態3.
図8は、実施の形態3による高周波送受信モジュールに使用する樹脂基板の裏面の構成を示している。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 shows the configuration of the back surface of the resin substrate used in the high-frequency transceiver module according to the third embodiment.

図8において、樹脂基板5は、その裏面に、導波管端子6を通じて、その先にアンテナ素子27を基板上に設けている。図8では省略しているが、表面には、図1のようにパッケージ1、周辺回路10などが配されている。   In FIG. 8, the resin substrate 5 is provided with an antenna element 27 on the back surface of the resin substrate 5 through the waveguide terminal 6 on the back surface. Although omitted in FIG. 8, the package 1, the peripheral circuit 10 and the like are arranged on the surface as shown in FIG.

このように、樹脂基板5の裏面にアンテナ素子27を配する事により、導波管回路11を不要とし、また、金属ベース基板25のような金属ベース24も不要となるため、価格の低減が可能となる。また、金属部品が不要な事から、軽量化も可能となる。   Thus, by arranging the antenna element 27 on the back surface of the resin substrate 5, the waveguide circuit 11 is not required, and the metal base 24 such as the metal base substrate 25 is not required, so that the cost can be reduced. It becomes possible. Moreover, since metal parts are unnecessary, weight reduction is also possible.

この発明の実施の形態1による高周波送受信モジュールの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the high frequency transmission / reception module by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における導波管端子周辺の球状の半田の配置及び導波管接続部の特性を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning of the spherical solder around the waveguide terminal in Embodiment 1 of this invention, and the characteristic of a waveguide connection part. この発明の実施の形態1における高周波信号端子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the high frequency signal terminal in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるパッケージ及び球状の半田の機械的強度を示す図である。It is a figure which shows the mechanical strength of the package and spherical solder in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるパッケージの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the package in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1ににて、異方性導電性樹脂を使用した場合を示す図である。It is a figure which shows the case where anisotropic conductive resin is used in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による高周波送受信モジュールの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the high frequency transmission / reception module by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による高周波送受信モジュールに使用する樹脂基板の裏面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the back surface of the resin substrate used for the high frequency transmission / reception module by Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 パッケージ、2 多層誘電体基板、3 気密封止用枠体、4 カバー、5 樹脂基板、6 導波管端子、7 信号、制御信号、接地及びバイアス端子、8 球状の半田、9 高周波信号端子、10 周辺回路、11 導波管回路、12 導波管、14 信号端子、15 接地端子、16 アンダーフィル材、17 キャビティ、18 半導体、19 金属ワイヤ、20 マイクロストリップ線路−導波管変換器、21 成形カバー、22 樹脂ペースト、23 異方性導電性樹脂、24 金属ベース、25 金属ベース基板、26 導電性樹脂、27 アンテナ素子。   1 package, 2 multilayer dielectric substrate, 3 airtight sealing frame, 4 cover, 5 resin substrate, 6 waveguide terminal, 7 signal, control signal, ground and bias terminal, 8 spherical solder, 9 high frequency signal terminal DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Peripheral circuit, 11 Waveguide circuit, 12 Waveguide, 14 Signal terminal, 15 Ground terminal, 16 Underfill material, 17 Cavity, 18 Semiconductor, 19 Metal wire, 20 Microstrip line-waveguide converter, 21 molding cover, 22 resin paste, 23 anisotropic conductive resin, 24 metal base, 25 metal base substrate, 26 conductive resin, 27 antenna element.

Claims (2)

1つまたは2つ以上の導波管端子を有し、マイクロ波およびミリ波帯の高周波信号を送受信する高周波送受信モジュールにおいて、
1種類または2種類以上の誘電体材料を積層した多層誘電体基板にて構成され、1つまたは2つ以上の導波管端子、信号端子、接地端子およびバイアス端子を上記誘電体基板の下面に配し、上記誘電体基板の上面にマイクロ波およびミリ波帯にて動作する半導体素子を収納し、上記半導体素子と上記導波管端子の間を、マイクロストリップ線路−導波管変換器にて接続した、1つまたは2つ以上のパッケージと、
1つまたは2つ以上の導波管端子、信号端子、接地端子およびバイアス端子を上記パッケージに対応して基板の上面に配し、バイアス電圧および信号を授受する機能を有する単層または多層の樹脂基板と、
を具備し、
上記パッケージと樹脂基板に夫々設けた、信号端子、接地端子およびバイアス端子間は、複数の球状の半田を溶融して接続されるとともに、
上記パッケージの導波管端子と上記樹脂基板の導波管端子は、両者の開口部の周囲を取り囲むように配列された複数の球状の半田にて接続され、
上記樹脂基板の裏面には、上記樹脂基板上面の導波管端子に接続されるアンテナが設けられたことを特徴とする高周波送受信モジュール。
In a high-frequency transmission / reception module having one or two or more waveguide terminals and transmitting / receiving a high-frequency signal in a microwave and millimeter wave band,
It is composed of a multilayer dielectric substrate in which one type or two or more types of dielectric materials are laminated, and one or more waveguide terminals, signal terminals, ground terminals, and bias terminals are provided on the lower surface of the dielectric substrate. A semiconductor element that operates in a microwave and millimeter wave band on the upper surface of the dielectric substrate, and a microstrip line-waveguide converter between the semiconductor element and the waveguide terminal. One or more connected packages; and
One or more waveguide terminals, signal terminals, ground terminals, and bias terminals are arranged on the upper surface of the substrate corresponding to the package, and have a function of transmitting and receiving a bias voltage and a signal. A substrate,
Comprising
Between the signal terminal, the ground terminal and the bias terminal, which are provided on the package and the resin substrate, respectively, are connected by melting a plurality of spherical solders,
The waveguide terminal of the package and the waveguide terminal of the resin substrate are connected by a plurality of spherical solders arranged so as to surround the periphery of both openings,
A high-frequency transceiver module, wherein an antenna connected to a waveguide terminal on the upper surface of the resin substrate is provided on the back surface of the resin substrate.
上記パッケージまたは上記樹脂基板に設けた導波管端子、信号端子、接地端子およびバイアス端子にて、夫々対応する端子間を接続した球状の半田のうち、上記導波管端子の開口部の周囲に配列された球状の半田を除き、少なくとも上記パッケージの隅に配された球状の半田部分にアンダーフィル材を充填したことを特徴とする請求項1記載の高周波送受信モジュール。   Of the spherical solder connecting the corresponding terminals at the waveguide terminal, signal terminal, ground terminal and bias terminal provided on the package or the resin substrate, around the opening of the waveguide terminal. 2. The high-frequency transceiver module according to claim 1, wherein an underfill material is filled at least in a spherical solder portion disposed in a corner of the package except for the arranged spherical solder.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010026990A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 三菱電機株式会社 High-frequency circuit package, and sensor module
JP2011029446A (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Nec Corp High-frequency module and method of manufacturing the same
JP5687336B2 (en) * 2011-05-24 2015-03-18 三菱電機株式会社 High frequency package
WO2019193986A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-10 株式会社デンソー Semiconductor device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010026990A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 三菱電機株式会社 High-frequency circuit package, and sensor module
CN102144289A (en) * 2008-09-05 2011-08-03 三菱电机株式会社 High-frequency circuit package, and sensor module
JP2013165273A (en) * 2008-09-05 2013-08-22 Mitsubishi Electric Corp High frequency circuit package and sensor module
JP2014187369A (en) * 2008-09-05 2014-10-02 Mitsubishi Electric Corp High frequency circuit package and sensor module
US9070961B2 (en) 2008-09-05 2015-06-30 Mitsubishi Electric Corporation High-frequency circuit package and sensor module
US9433080B2 (en) 2008-09-05 2016-08-30 Mitsubishi Electric Corporation High-frequency circuit package and sensor module
US9648725B2 (en) 2008-09-05 2017-05-09 Mitsubishi Electric Corporation High-frequency circuit package and sensor module
JP2011029446A (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Nec Corp High-frequency module and method of manufacturing the same
JP5687336B2 (en) * 2011-05-24 2015-03-18 三菱電機株式会社 High frequency package
WO2019193986A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-10 株式会社デンソー Semiconductor device
JP2019186281A (en) * 2018-04-03 2019-10-24 株式会社デンソー Semiconductor device
JP7010116B2 (en) 2018-04-03 2022-01-26 株式会社デンソー Semiconductor device

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