JP2006319136A - 高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＴＣＣパッケージを階層構造とすることで、ＬＴＣＣパッケージをより小型化した高周波モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】 ＬＴＣＣパッケージ１は、送信層２５に形成した第１キャビティ７と、受信層２６に形成した第２キャビティ８と、制御層２７に形成した第３キャビティ１７とを備えた複数階層構造を有している。第１キャビティ７には送信ＭＩＣ基板６が実装され、第２キャビティ８には受信ＭＩＣ基板９と受信ＭＭＩＣ１０、１１が実装され、第３キャビティ１７には制御ＩＣ１５、１６が実装されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、マイクロ波帯の移動体衛星通信システム用のアクティブフェーズドアレイアンテナに搭載される高周波モジュールに関するものである。

従来の高周波モジュールにおいては、低温焼成セラミック（以下、ＬＴＣＣ）パッケージの同一キャビティ上にマイクロ波集積回路（以下、ＭＩＣ）基板とモノリシックマイクロ波集積回路（以下、ＭＭＩＣ）が実装され、これらと高周波（以下、ＲＦ）インタフェースを内層線路により接続している。また、ＭＩＣ基板、ＭＭＩＣ、及び内層線路はＡｕワイヤによって接続されている。このような構成とすることで、ＬＴＣＣパッケージの小型化を図っている。（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このような同一キャビティ内に部品を実装する構造の高周波モジュールにおいては、同一キャビティ内に送信回路と受信回路を実装しているので、送信回路と受信回路との間に、両者の信号の相互干渉を抑制するための仕切りが必要になる。その結果、モジュール内部の組立が複雑になると共に、仕切りを配置するためのスペースを確保する必要があった。

特開２００３−６８９０７号公報

従来の高周波モジュールは、以上のように構成されていたので、同一キャビティ内にＭＭＩＣ、ＭＩＣ基板を実装していた。このため、１つのパッケージ内に送信／受信回路を構成する場合には、送信系と受信系の間に送信ＲＦ信号と受信ＲＦ信号との相互干渉を抑制するための仕切りが必要であった。その結果、高周波モジュール内部の組立が複雑になると共に、仕切りスペースを確保するため、高周波モジュールのそれ以上の小型化ができないという課題があった。

また、ＬＴＣＣは脆い材料であるため、ＬＴＣＣパッケージに対して蓋を直接気密封止できないという課題や、同パッケージに対して直接穴を開けて筐体にネジ止めすることができないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、ＬＴＣＣパッケージを階層構造とすることで、ＬＴＣＣパッケージをより小型化した高周波モジュールを提供することを目的とする。

また、コバール部材をＬＴＣＣパッケージにハンダ付けすることによって、同パッケージに対する蓋の気密封止や、同パッケージの筐体への固定を可能とする高周波モジュールを提供することを目的とする。

この発明に係る高周波モジュールは、送信層に形成した第１キャビティと受信層に形成した第２キャビティと制御層に形成した第３キャビティとを有する複数階層構造のＬＴＣＣパッケージと、前記第１キャビティに実装され、前記ＬＴＣＣパッケージに設けられた送信ＲＦインタフェースに接続された送信ＭＩＣ基板と、前記第２キャビティに実装され、前記ＬＴＣＣパッケージに設けられた受信ＲＦインタフェースと内層線路で接続された受信ＭＩＣ基板または受信ＭＭＩＣと、前記第３キャビティに実装され、前記ＬＴＣＣパッケージに設けられたＤＣ／制御インタフェースと内層線路で接続された制御ＩＣとを備えている。
また、ＬＴＣＣパッケージ表側の表面にハンダ付けしたコバールリングとＬＴＣＣパッケージ裏側の表面にハンダ付けしたコバールキャリアを備えている。

この発明によれば、ＬＴＣＣパッケージが送信層、受信層及び制御層の複数階層構造を有することによって、送信ＲＦ信号と受信ＲＦ信号との相互干渉を抑制し、高周波モジュールの小型化を実現することができる。
また、ＬＴＣＣパッケージに対する蓋の気密封止や、ＬＴＣＣパッケージの筐体への固定が可能となる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る高周波モジュールの階層構造を示す構造図である。図１（ａ）は送信層２５となる最上層の平面図を、図１（ｂ）は受信層２６となる中間層の平面図を、図１（ｃ）は制御層２７となる最下層の平面（背面）図を、図１（ｄ）は高周波モジュールの縦断面図をそれぞれ示している。図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、ＬＴＣＣパッケージ１は、最上層である送信層２５に無底構造の第１キャビティ７を形成している。送信層２５の下層には、中間層である受信層２６に有底構造の第２キャビティ８を形成している。図１（ｄ）のように、第１キャビティ７と第２キャビティ８とを連通した構造を、ダブルキャビティ構造と称する。最下層となる制御層２７には、ＬＴＣＣパッケージ１の背面を開口部とした有底構造の第３キャビティ１７を形成している。

図１（ｄ）に示すように、送信層２５の中央付近に設けられた第１キャビティ７は、受信層２６へ向かうに従って、中心方向にやや張り出している。図１（ａ）に示すように、この張り出し部分に送信ＭＩＣ基板６を実装している。送信ＭＩＣ基板６は、Ａｕワイヤ１３を介して、ＬＴＣＣパッケージ１の両端にそれぞれ配設された送信ＲＦインタフェース２、５に接続されている。

図１（ｂ）に示すように、受信層２６の中央付近に設けられた第２キャビティ８に、受信ＭＩＣ基板９、受信ＭＭＩＣ１０、１１を実装している。受信ＭＩＣ基板９は受信ＭＭＩＣ１０とＡｕワイヤ１３を介して接続され、受信ＭＭＩＣ１０、１１も相互にＡｕワイヤ１３を介して接続されている。更に、受信ＭＩＣ基板９は、ＬＴＣＣパッケージ１の一端に設けられた受信ＲＦインタフェース４に、受信ＭＭＩＣ１１は他端に設けられた受信ＲＦインタフェース３に、それぞれＡｕワイヤ１３及び内層線路２９、２８を介して接続されている。

図１（ｃ）に示すように、制御層２７の中央付近に設けられた第３キャビティに、制御ＩＣ１５、１６を実装している。また、図１（ｄ）に示すように、制御ＩＣ１５、１６は、内層線路１４によってＤＣ／制御インタフェース１２に接続されている。

実施の形態１に係る高周波モジュールは、以上のような構造を有するので、送信ＭＩＣ基板６が、送信層２５（第１キャビティ７）と連通した受信層２６（第２キャビティ８）を封止する蓋体となる。その結果、送信ＲＦ信号と受信ＲＦ信号との相互干渉を抑制することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、送信ＭＩＣ基板６によって送信ＲＦ信号と受信ＲＦ信号との相互干渉を抑制することができるので、高周波モジュールの小型化を実現することができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図２は、実施の形態２に係る高周波モジュールの気密封止構造を示す構造図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は縦断面図である。高周波モジュールの各構成については実施の形態１（図１）と同様であるので説明を省略する。実施の形態２では、ＬＴＣＣパッケージ表側の表面に対してコバールリングをハンダ付けし、その上にコバール蓋を接合することで気密封止を行なっている。

図２において、ＬＴＣＣパッケージ１の表面には、コバールリング１８がハンダ付けされている。コバールリング１８の表面には、コバールリング１８を外周位置とするコバール蓋１９が接合され、高周波モジュールを気密封止している。コバールリング１８及びコバール蓋１９は、熱膨張係数が低く、封止材として多用されているＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ（以下、コバール）合金製である。コバールリング１８とコバール蓋１９との接合方法としては、ロウ付け、溶接、ハンダ付等が挙げられる。

以上のように、この実施の形態２によれば、ＬＴＣＣパッケージ１にコバールリング１８をハンダ付けし、その上にコバール蓋１９を取り付けることで、高周波モジュールの気密封止を行なうことができる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。図３は、実施の形態３に係る高周波モジュールの筐体ネジ止め構造を示す構造図である。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は縦断面図である。高周波モジュールの構造及び同モジュールの気密封止構造については、それぞれ実施の形態１、２（図１、２）と同様であるので説明を省略する。実施の形態３では、ＬＴＣＣパッケージの背面にコバールキャリアをハンダ付けし、同キャリアを介してＬＴＣＣパッケージを金属筐体に固定している。

図３において、ＬＴＣＣパッケージ１の背面に、ネジ穴が四隅に穿設されたリング状のコバールキャリア２２がハンダ付けされている。金属筐体２１において、コバールキャリア２２のネジ穴が当接する位置にも、同様にネジ穴が設けられている。両者のネジ穴の位置合わせを行い、コバールキャリア２２を金属筐体２１にネジ２０で固定する。なお、コバールキャリア２２は前述のコバール合金製である。

以上のように、この実施の形態３によれば、ＬＴＣＣパッケージ１にネジ穴の開いたコバールキャリア２２をハンダ付けし、コバールキャリア２２を金属筐体２１にネジ止めすることにより、高周波モジュールを金属筐体２１に固定することができる。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４について説明する。図４は、実施の形態４に係る高周波モジュールのＧＳＧ接続構造を示す構造図である。図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は縦断面図である。高周波モジュールの構造、同モジュールの気密封止構造及び同モジュールの筐体ネジ止め構造については、それぞれ実施の形態１〜３（図１〜３）と同様であるので説明を省略する。送信／受信ＲＦ信号の経路長とＧＮＤ帰還電流の経路長との差が大きい場合に、送信／受信ＲＦ信号の伝搬が抑制される。実施の形態４では、Ｇｒｏｕｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｒｏｕｎｄ（以下、ＧＳＧ）構造を採用している。

図４において、ＬＴＣＣパッケージ１の表面には、受信ＲＦインタフェース４及び送信ＲＦインタフェース５をそれぞれ両側から挟んで並ぶように、二組のＧＮＤパッド２３が配設されている。受信ＲＦインタフェース４、送信ＲＦインタフェース５、ＧＮＤパッド２３は、ＬＴＣＣパッケージの隣に配設されたスルー基板２４に、それぞれＡｕワイヤ１３を介して接続されている。ＬＴＣＣパッケージ１にＧＳＧ構造を採用し、スルー基板２４とＧＳＧ接続を行うことで、送信／受信ＲＦ信号の経路長とＧＮＤ帰還電流の経路長とをほぼ等しくしている。

以上のように、この実施の形態４によれば、送信／受信ＲＦ信号の経路長とＧＮＤ帰還電流の経路長とをほぼ等しくすることにより、送信／受信ＲＦ信号の伝搬が抑制されないようにすることができる。

この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールの階層構造を示す構造図である。 この発明の実施の形態２に係る高周波モジュールの気密封止構造を示す構造図である。 この発明の実施の形態３に係る高周波モジュールの筐体ネジ止め構造を示す構造図である。 この発明の実施の形態４に係る高周波モジュールのＧＳＧ接続構造を示す構造図である。

符号の説明

１ ＬＴＣＣパッケージ、２ 送信ＲＦインタフェース、３ 受信ＲＦインタフェース、４ 受信ＲＦインタフェース、５ 送信ＲＦインタフェース、６ 送信ＭＩＣ基板、７ 第１キャビティ、８ 第２キャビティ、９ 受信ＭＩＣ基板、１０ 受信ＭＭＩＣ、１１ 受信ＭＭＩＣ、１２ ＤＣ／制御インタフェース、１３ Ａｕワイヤ、１４ 内層線路、１５ 制御ＩＣ、１６ 制御ＩＣ、１７ 第３キャビティ、１８ コバールリング、１９ コバール蓋、２０ ネジ、２１ 金属筐体、２２ コバールキャリア、２３ ＧＮＤパッド、２４ スルー基板、２５ 送信層、２６ 受信層、２７ 制御層、２８ 内層線路、２９ 内層線路。

Claims (5)

1. 送信層に形成した第１キャビティと受信層に形成した第２キャビティと制御層に形成した第３キャビティとを有する複数階層構造のＬＴＣＣパッケージと、
   前記第１キャビティに実装され、前記ＬＴＣＣパッケージに設けられた送信ＲＦインタフェースに接続された送信ＭＩＣ基板と、
   前記第２キャビティに実装され、前記ＬＴＣＣパッケージに設けられた受信ＲＦインタフェースと内層線路で接続された受信ＭＩＣ基板または受信ＭＭＩＣと、
   前記第３キャビティに実装され、前記ＬＴＣＣパッケージに設けられたＤＣ／制御インタフェースと内層線路で接続された制御ＩＣとから構成されることを特徴とする高周波モジュール。
2. 前記第１キャビティと前記第２キャビティとが連通しており、前記第１キャビティに実装された前記送信ＭＩＣ基板が、前記受信層を封止する蓋体とな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. 前記ＬＴＣＣパッケージ表側の表面にハンダ付けしたコバールリングと、
   前記コバールリングに接合したコバール蓋とを備え、
   前記コバール蓋で前記ＬＴＣＣパッケージを気密封止したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波モジュール。
4. 前記ＬＴＣＣパッケージ裏側の表面にハンダ付けしたコバールキャリアを備え、
   前記コバールキャリアと筐体とをネジ止めしたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の高周波モジュール。
5. 前記ＬＴＣＣパッケージが、前記送信または受信ＲＦインタフェースの両側に配置された一対のＧＮＤパッドを備えたＧＳＧ構造を構成し、
   前記送信または受信ＲＦインタフェースとＧＮＤパッドとが、前記ＬＴＣＣパッケージの外部に配設された基板に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の高周波モジュール。

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