JP2007266449A - 高周波モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】良好なインピーダンス整合を維持しつつ、ベース基板の反りを抑えることができる高周波モジュールを提供する。
【解決手段】高周波モジュール１Ａにおいて、第１表面２ａに第１高周波信号線３ａを有し、第１表面２ａの反対面である第２表面２ｂに第１高周波信号線３ａに電気的に接続する第２高周波信号線３ｂを有する線路基板２と、線路基板２の第２表面２ｂに設けられ、第２高周波信号線３ｂから離間するように形成されたベース基板４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、高周波モジュールに関し、特に、高周波信号が通過する高周波信号線を有する高周波モジュールに関する。
現在、マイクロ波やミリ波等の高周波用の高周波モジュールは、高周波化及び高出力化が進んでおり、様々な通信機器に実装されて広く用いられている。特に、携帯電話等の移動体通信用端末及び基地局に用いる高出力アンプでも、整合回路や半導体素子等を基板に一体化したパワーアンプモジュールとして、高周波モジュールが用いられている。
このような高周波モジュールでは、伝送線路である高周波信号線として、コプレーナ線路や同軸線路等の各種の線路に加え、マイクロストリップ線路が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このマイクロストリップ線路は、誘電体により形成された線路基板上に設けられ、リード線等により高周波モジュールの外部に引き出される。また、線路基板はベース基板上に設けられている。このベース基板の厚さは、リード線を通過する際の高周波信号の回り込みを抑え、良好な高周波特性を得るため、一般的に、高周波信号の波長の１／１０程度となり、非常に薄くなっている。
特開２００４−１５３３６８号公報
しかしながら、通常、ベース基板と線路基板とは面接合（バイメタル構造）により接合されているため、ベース基板の厚さが薄くなると、ベース基板の機械的な強度が低下し、ベース基板の反りが発生してしまう。このため、高周波モジュールを放熱及び接地のための放熱接地部材に設けた場合には、ベース基板と放熱接地部材との間に隙間が生じ、熱抵抗の増加や高周波特性の低下等が発生してしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な高周波特性を維持しつつ、ベース基板の反りを抑えることができる高周波モジュールを提供することである。
本発明の実施の形態に係る特徴は、高周波モジュールにおいて、第１表面に第１高周波信号線を有し、第１表面の反対面である第２表面に第１高周波信号線に電気的に接続する第２高周波信号線を有する線路基板と、線路基板の第２表面に設けられ、第２高周波信号線から離間するように形成されたベース基板とを備えることである。
本発明によれば、良好な高周波特性を維持しつつ、ベース基板の反りを抑えることができる高周波モジュールを提供することができる。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１ないし図４を参照して説明する。
図１ないし図３に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る高周波モジュール１Ａは、第１表面２ａに第１高周波信号線３ａを有し、その第１表面２ａの反対面である第２表面２ｂ（図３参照）に第１高周波信号線３ａに電気的に接続する第２高周波信号線３ｂを有する線路基板２と、その線路基板２の第２表面２ｂに設けられ第２高周波信号線３ｂから離間するように形成されたベース基板４と、線路基板２の第１表面２ａに設けられ第１高周波信号線３ａに電気的にそれぞれ接続された前段増幅器５ａ及び後段増幅器５ｂと、線路基板２の第１表面２ａに設けられ第１高周波信号線３ａ、前段増幅器５ａ及び後段増幅器５ｂ等の各種部品を覆う覆い部材６とを備えている。
線路基板２は、所定の誘電率を有する誘電体により板状に形成された基板である。この線路基板２の第１表面２ａには、所定の配線パターンを有する第１高周波信号線３ａが設けられており、線路基板２の第２表面２ｂである裏面には、線路基板２の端部まで伸びる第２高周波信号線３ｂが設けられている。
第１高周波信号線３ａ及び第２高周波信号線３ｂは、高周波信号が通過する伝送線路である。これらの第１高周波信号線３ａ及び第２高周波信号線３ｂは、線路基板２にそれぞれ設けられた複数のスルーホール配線７により接続されている。線路基板２の両端部には、例えば３つ（何個でもよいが）のスルーホール配線７がそれぞれ第１高周波信号線３ａに沿って並べて設けられている。これにより、線路基板２の両端部でのスタブの形成が防止されている。なお、第１高周波信号線３ａ及び第２高周波信号線３ｂは、例えばＣｕ膜等により形成されている。
第１高周波信号線３ａは、線路基板２の第１表面２ａにそれぞれ設けられた前段増幅器５ａ及び後段増幅器５ｂを介して、線路基板２の一辺から対向する他の一辺に向かって配設されている。なお、前段増幅器５ａ及び後段増幅器５ｂは、第１高周波信号線３ａを通過する高周波信号を増幅する増幅器であり、特に、前段増幅器５ａは、後段増幅器５ｂに規定入力を供給する増幅器である。また、これらの第１高周波信号線３ａ、前段増幅器５ａ及び後段増幅器５ｂを覆う覆い部材６は、箱型形状に形成されて線路基板２の第１表面２ａに設けられており、第１表面２ａ上に設置された各種の部品を保護しており、さらに、発振防止シールドとして機能する。
線路基板２には、第１高周波信号線３ａ及び第２高周波信号線３ｂを高周波モジュール１Ａの外部に引き出すリード部８が着脱可能に設けられている。リード部８は、線路基板２を挟み込むためのアーム部８ａを有している。このリード部８は、アーム部８ａにより第１高周波信号線３ａ及び第２高周波信号線３ｂを含んで線路基板２を挟み込む挟持力によって、線路基板２に取り付けられている。このとき、リード部８は、第１高周波信号線３ａ及び第２高周波信号線３ｂに電気的に接続されている。なお、リード部８の挟持力は、アーム部８ａの復元力により発生する。
ベース基板４は、板状に形成された基板であり、線路基板２の第２表面２ｂである裏面に設けられている。このベース基板４は、例えば銅等の放熱性が高い材料により、第２高周波信号線３ｂから離間するように形成されている。すなわち、ベース基板４には、第２高周波信号線３ｂに対向し第２高周波信号線３ｂから離間する凹部４ａが設けられている。これにより、ベース基板４が線路基板２の第２表面２ｂに設けられた場合、そのベース基板４が第２高周波信号線３ｂに接触することが防止される。なお、凹部４ａは、ベース基板４の両端部に設けられている。また、ベース基板４には、第１高周波信号線３ａに線路基板２を介して対向する切欠部Ｋが設けられている。この切欠部Ｋは、ベース基板４の側面に設けられている。
凹部４ａは、第２高周波信号線３ｂに対向する領域を含み第２高周波信号線３ｂより大きい領域のベース基板４の一部分を取り除くように形成されている。この凹部４ａにより、第２高周波信号線３ｂとベース基板４との間には、空間が設けられている。この空間は空気により満たされており、空気層が形成されている。
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、線路基板２の第２表面２ｂに第２高周波信号線３ｂを設け、その第２表面２ｂ上の第２高周波信号線３ｂから離間するようにベース基板４を形成することにより、第２高周波信号線３ｂに対向する部分のベース基板４の厚さが薄くなるので、リード部８を通過する際の高周波信号の回り込みの発生を抑えることが可能になる。さらに、第２高周波信号線３ｂに対向する部分以外のベース基板４の厚さを厚くし、ベース基板４の機械的な強度を向上させることが可能になる。これらのことから、良好な高周波特性を維持しつつ、ベース基板４の反りを抑えることができる。
その結果として、高周波モジュール１Ａを放熱及び接地のための放熱接地部材に設けた場合でも、ベース基板４と放熱接地部材との間に隙間が発生することが抑えられるので、熱抵抗の増加を防止することができ、さらに、確実に接地を取ることが可能になり、高周波特性の低下を防止することができる。
さらに、ベース基板４は、第２高周波信号線３ｂに対向し第２高周波信号線３ｂから離間する凹部４ａを有していることから、簡単な構成により、リード部８を通過する際の高周波信号の回り込みの発生を抑えることができ、さらに、ベース基板４を第２高周波信号線３ｂから離間するように容易に形成することができる。
ここで、図２に示すように、第１高周波信号線３ａの幅をＷ１とし、第２高周波信号線３ｂの幅をＷ２とし、凹部４ａの幅をＷ３とし、図３に示すように、線路基板２の誘電率をε１とし、空気の誘電率をε２とし、線路基板２の厚さをｔ１とし、凹部４ａの深さ、すなわち空気層の厚さをｔ２とした場合、特性インピーダンスを５０Ωに設定して高周波モジュール１Ａを設計すると、図４に示す実施例のように、各種の設計値が求められる。なお、図４に示す比較例では、マイクロストリップ線路として第１の高周波信号線３ａだけを有する線路基板２を備える高周波モジュールを用いる。
図４に示すように、実施例では、高周波信号線（第２の高周波信号線３ｂ）の幅Ｗ２は２．２ｍｍであり、比較例では、高周波信号線（第１の高周波信号線３ａ）の幅Ｗ１は１．２９８ｍｍである。さらに、実施例では、地導体の幅は凹部４ａの幅Ｗ３となり、３．６ｍｍであり、比較例では、地導体の幅は無限大（ベース基板４の幅）となる。このように高周波モジュール１Ａによれば、マイクロストリップ線路の線路幅より幅広に高周波信号線を設計することが可能になるので、接栓部の許容電流を大きくすることができ、加えて、リード部８の取付け強度を増加させることができる。さらに、空気層の厚さｔ２の分だけ地導体の幅を短くすることが可能になり、良好な高周波特性を得ることができる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図５及び図６を参照して説明する。
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第１の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。
図５及び図６に示すように、第２の実施の形態に係る高周波モジュール１Ｂが備えるベース基板４には、第１の実施の形態に係る凹部４ａに代えて、第２高周波信号線３ｂから離間する切欠部４ｂが設けられている。これにより、ベース基板４が線路基板２の第２表面２ｂに設けられた場合、そのベース基板４が第２高周波信号線３ｂに接触することが防止される。
切欠部４ｂは、第２高周波信号線３ｂに対向する領域を含み第２高周波信号線３ｂより大きい領域を有するベース基板４の一部分を切り欠くように形成されている。この切欠部４ｂにより、第２高周波信号線３ｂに対向する位置にベース基板４が存在しなくなる。
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。特に、切欠部４ｂをベース基板４に設けることによって、第２高周波信号線３ｂに対向する位置にベース基板４が存在しなくなるので、第１の実施の形態に比べ、リード部８を通過する際の高周波信号の回り込みの発生をより確実に抑えることができる。
また、ベース基板４は、第２高周波信号線３ｂから離間する切欠部４ｂを有していることから、簡単な構成により、リード部８を通過する際の高周波信号の回り込みの発生を抑えることができ、さらに、ベース基板４を第２高周波信号線３ｂから離間するように容易に形成することができる。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について図７を参照して説明する。
第３の実施の形態では、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第１の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。
図７に示すように、第３の実施の形態に係る高周波モジュール１Ｃが備える線路基板２の第１表面２ａには、第１高周波信号線３ａが第２高周波信号線３ｂに対向する位置で切断されずに延伸し、第２高周波信号線３ｂに対向するように設けられている。すなわち、第１高周波信号線３ａは、線路基板２の端部からその端部に対向する端部まで前段増幅器５ａ及び後段増幅器５ｂを介して伸びるように設けられている。
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、前述の実施の形態においては、各種の数値を挙げているが、それらの数値は例示であり、限定されるものではない。
本発明の第１の実施の形態に係る高周波モジュールの概略構成を分解して示す分解斜視図である。 図１に示す高周波モジュールの一部を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 特性インピーダンスを５０Ωに設定した場合の高周波モジュールの各種設計値を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る高周波モジュールの概略構成を分解して示す分解斜視図である。 図４に示す高周波モジュールの一部を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る高周波モジュールの一部を示す断面図である。
符号の説明
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…高周波モジュール、２…線路基板、２ａ…第１表面、２ｂ…第２表面、３ａ…第１高周波信号線、３ｂ…第２高周波信号線、４…ベース基板、４ａ…凹部、４ｂ…切欠部

Claims (3)

  1. 第１表面に第１高周波信号線を有し、前記第１表面の反対面である第２表面に前記第１高周波信号線に電気的に接続する第２高周波信号線を有する線路基板と、
    前記線路基板の前記第２表面に設けられ、前記第２高周波信号線から離間するように形成されたベース基板と、
    を備えることを特徴とする高周波モジュール。
  2. 前記ベース基板は、前記第２高周波信号線に対向し前記第２高周波信号線から離間する凹部を有してい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. 前記ベース基板は、前記第２高周波信号線から離間する切欠部を有していることを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。


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