JP2008235447A

JP2008235447A - 送受信モジュール

Info

Publication number: JP2008235447A
Application number: JP2007070683A
Authority: JP
Inventors: Fuminori Samejima; 文典鮫島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: JP4569590B2

Abstract

【課題】送受信アンプなど、多数の発熱部分を有する素子を搭載してもコンパクトで放熱性の高い送受信モジュールを提供する。
【解決手段】発熱部を有する高周波伝送回路部を設けた第１の絶縁性基板と、この第１の絶縁性基板に対向して、発熱部に対応する位置に切り欠き部を有し、高周波伝送回路部に制御信号を送出する制御回路部を設けた第２の絶縁性基板と、第１の絶縁性基板と密着すると共に第１の絶縁性基板と第２の絶縁性基板との間に設置され、第２の絶縁性基板の切り欠き部を貫通する突出部を有する放熱板とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、レーダーシステム等に用いる送受信モジュールに関し、特にアンテナ素子間隔等により実装面積に制約を受ける送受信モジュールに関するものである。

送受信モジュールの素子配列の間隔や総個数は、アンテナのビーム制御の細かさや最大ビーム走査角、送信電力などにより決定され、一般にマイクロ波などの高周波（ＲＦ）信号の使用周波数帯が高くなるとアンテナ素子間隔が小さくなるため、モジュールのアンテナ開口面から見た面積は制約され、一層の小型化が要求される。例えば、特開２００２−９２２５号公報図１（特許文献１参照）には、多層基板１２の上面に、ＢＢＩＣ１４、メモリＩＣ１６、水晶発振子１８および表面実装部品２０が実装され、多層基板１２の下面の中央には、キャビティ２４が形成され、キャビティ２４の中には、第１のＲＦＩＣ２６および第２のＲＦＩＣ２８が埋設した高周波モジュールが開示されている。

また、特開２００４−８８５０８号公報図６（特許文献２参照）には、アンテナの放射素子３１に、給電線７１とＧＮＤピン７３とを設け、放射素子３１と給電線７１とＧＮＤピン７３とを固定する段差と溝とを設けた枠状体６０に、ＲＦ基板１０の給電端子パッド９８とＧＮＤ４０とに給電線７１とＧＮＤピン７３とを押し当てることによって、給電線７１とＧＮＤピン７３とを電気的に接続したアンテナ付高周波モジュールが開示されている。

特開２００２−９２２５号公報（第１図）

特開２００４−８８５０８号公報（第６図）

しかし、特許文献１に記載のものでは、ＲＦ信号の不要な輻射に対する対策は記載されているものの高周波モジュールから発生する熱放散設計については述べられていない。

また、特許文献２に記載のものでは、アンテナの放射素子にＧＮＤピンなどを設けているもののＧＮＤピンなどの放熱目的については述べられていない。

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、送受信アンプなど、多数の発熱部分を有する素子を搭載してもコンパクトで放熱性の高い送受信モジュールを提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る送受信モジュールは、発熱部を有する高周波伝送回路部を設けた第１の絶縁性基板と、この第１の絶縁性基板に対向して、前記発熱部に対応する位置に切り欠き部を有し、前記高周波伝送回路部に制御信号を送出する制御回路部を設けた第２の絶縁性基板と、前記第１の絶縁性基板と密着すると共に前記第１の絶縁性基板と前記第２の絶縁性基板との間に設置され、前記第２の絶縁性基板の前記切り欠き部を貫通する突出部を有する放熱板とを備えたものである。

請求項２の発明に係る送受信モジュールは、前記高周波伝送回路部に対して、前記制御回路部から送出する制御信号は金属ピンを介して電気接続していることを特徴とする請求項１に記載のものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、第２の絶縁性基板に切り欠き部を設け、放熱板の突出部を切り欠き部まで延長することにより、発熱部からの発熱による周辺の温度上昇が軽減され、送受信アンプなど、多数の発熱部分を有する素子を搭載してもコンパクトで放熱性の高い送受信モジュールを得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、金属ピンを用いて高周波伝送方向と垂直方向に高周波回路部と制御回路部とを接続するインタフェースとしているため、高周波回路部にインタフェース用の専用の実装エリアを確保する必要がなく、小型化が可能な送受信モジュールを得ることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１による送受信モジュールの構成展開図であり、図１（ａ）は、ＲＦ回路部側のカバーの平面図である。図１（ｂ）は、ＲＦ回路部側から見た平面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。図１（ｄ）は、制御回路部側から見た平面図である。図１（ｅ）は制御回路部側のカバーの平面図である。
図１（ａ）〜（ｅ）において、１は例えばセラミック材などの絶縁性基板（第１の絶縁性基板）に多層のパターンと端子を有するＲＦデバイス、２はＲＦデバイス１上に搭載した送受信アンプなどの発熱部であり、２ａは送信アンプ、２ｂは受信アンプである。３は送受切替えスイッチや移送器などのＲＦ回路部品、４はＲＦデバイス１にＲＦ信号を供給する送受信用の入出力コネクタである。コネクタ４ａが送信入力時はコネクタ４ｂが送信出力端子部となり、コネクタ４ｂが受信入力時はコネクタ４ａが受信出力端子部となる。

５はＲＦデバイス１を載置する金属の放熱板、６は放熱板５と一体化形成され、ＲＦデバイス１に搭載された発熱部２近傍の放熱板５から突出した突出部、７はプリント配線板などの絶縁性基板（第２の絶縁性基板）にパターン形成した基板であり、７ａは基板の切込み部を示し、７ｂは基板の貫通穴（端子）を示す。８は基板７に搭載した制御用ＬＳＩなどのＲＦ回路を制御する制御ＩＣ、９は能動素子を含む信号回路を形成する電子部品、１０は電源を供給し、制御信号の入出力を受け渡しする多極のコネクタ、１１はＲＦデバイス１の端子と基板７の貫通穴７ｂとを接続する燐青銅などで構成した金属ピンである。１２はアルミニウム材などの金属枠体であり、放熱板５及び放熱板の突出部６を含む。１３は金属枠体１２で囲まれた空間を密閉空間とするカバーである。

なお、一方の送受信用の入出力コネクタ４から入力され、複数のＲＦデバイス１を経て他方のコネクタ４へ出力される送受信信号回路をＲＦ回路部（高周波伝送回路部）と呼び、図では並列に２系統準備されている。また、多極のコネクタ１０から入力され、制御ＩＣ８や電子部品９からＲＦ回路部に制御信号を送出する基板７に構成された制御回路を制御回路部と呼ぶ。従って１３ａはＲＦ回路部側の金属枠体１２との密閉空間を構成するカバー、１３ｂは制御回路部側の金属枠体１２との密閉空間を構成するカバーである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。

次に動作について図１を用いて説明する。図１において送信時はコネクタ４ａからＲＦ送信信号を入力し、ＲＦデバイス１で信号増幅、位相制御などを行い、コネクタ４ｂよりＲＦ信号を出力する。受信時は、コネクタ４ｂからＲＦ受信信号を入力し、送信時と同様にＲＦデバイス１で信号増幅、位相制御などを行い、コネクタ４ａよりＲＦ信号を出力する。これらはＲＦ回路部に搭載した送受切替スイッチで切替が行われる。
制御回路部は、アンテナシステムからの電源信号及び制御信号を多極のコネクタ１０コネクタより入力し、制御回路部でデータ処理を行い、各ＲＦデバイスに応じた制御信号を生成した後、金属ピン１１を介してＲＦデバイス１を制御する。

図２はこの発明の実施の形態１による送受信モジュールのブロック図である。図２において送受信モジュールは１個の制御回路で２個のＲＦ回路部を制御する。ＲＦ回路部は、多段の送信用アンプや受信用アンプが搭載され、特に送信用アンプは高周波駆動による大きな発熱損失が生じる。

次にＲＦ回路部と制御回路部との接続方法について説明する。図３は実施の形態１によるＲＦ回路部と制御回路部とのピンによる接続を説明する要部断面側模式図である。図３において、２０は基板７に設けられた貫通穴（スルーホール部）７ｂに挿入された金属ピン１１の一端と基板７とのパターンとを電気接続する接続手段（はんだ部）である。

また、金属ピン１１の他端は、ＲＦデバイス１を構成するセラミックの多層構造の穴部に銀蝋などでろう付けされ、ＲＦ回路部に搭載した発熱部２や電子部品９と制御信号の電気接続がなされる。図３中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

次に放熱板５について説明する。図４は放熱板５の突出部６の要部断面図である。突出部６は、基板７に設けられた切り欠き部７ａを貫通するように放熱板５の一部を厚み方向に延長すると共にＲＦデバイス１に搭載された送信アンプ２ａの直下に設置される。図４中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

図５は突出部６と基板７の切り欠き部７ａとの関係を説明する図である。基板７に切り欠き部７ａを設け、放熱板５の突出部６を切り欠き部７ａまで延長することにより、送信アンプ２ａからの発熱による周辺の温度上昇が軽減される。すなわち、各ＲＦデバイス１のそれぞれの発熱部２の発熱量に応じて、突出部６の大きさ・形状を変え、部分的に放熱容量を変更することにより発熱部２の放熱効果が高まる。

また、図５では、放熱板５の突出部６で挟まれた基板７の一部を細幅とすることにより、間仕切りし、Ａ部領域とＢ部領域でのＲＦ信号や制御信号の電磁干渉やスパイクノイズなどが隣接する他の回路ブロックに干渉することを防止する電磁遮蔽効果がある。なお、図５中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

また、ＲＦ回路部と制御回路部とは、伝送線路に沿った放熱板５の底面を挟んで配置する層構成であり、ＲＦ回路部と制御回路部とが伝送線路の垂直方向に分離することになるのでＲＦ信号の制御回路部への空間的な漏れこみを抑制できる特徴を持つ。

さらにＲＦデバイス１の伝送方向と垂直方向にＲＦ回路部と制御回路部とを接続するインタフェースとしているため、ＲＦ回路部の表側にインタフェース用の専用の実装エリアを確保する必要がなく、モジュールの小型化を実現できる。

また、図１に示すようにＲＦ回路部の２系統を１つの制御回路部で制御することができるため、制御回路部の回路の共通化等による部品点数を削減でき、低コスト化を実現できる。

なお、実施の形態１では、ＲＦ回路が２系統に対して、１つの制御回路で構成したが、ＲＦ回路を３系統以上としても良く、逆にＲＦ回路部と制御回路部とを１対の構成としても良い。

実施の形態２．
実施の形態１では金属ピン１１により、ＲＦ回路部と制御回路部との接続インタフェースを基板７の貫通穴７ｂに、はんだ付けしたが、他の接続方法について実施の形態２で説明する。

図６は実施の形態２による送受信モジュールのＲＦ回路部と制御回路部との接続を説明する要部断面側模式図である。図６において、２１は基板７に設けられたパターンランドから金属ピン１１にウエッジボンダーを用いて金リボンなどで電気接続した接続手段（リボンボンディング部）である。はんだ材による接続手段に比べて金リボンのストレスリリーフにより振動・衝撃・熱衝撃などの外力下における接続部の信頼性を向上させることができる。従って厳しい環境条件の要求のある送受信モジュールに対して有用である。

実施の形態３．
同様に図７に示すように金属ピン１１と基板７とを被覆線２２を介してはんだ付け接続を行う方法でも良く、実施の形態２同様に被覆線のストレスリリーフにより振動・衝撃・熱衝撃などの外力下における接続部の信頼性を向上させることができる。従って厳しい環境条件の要求のある送受信モジュールに対して有用である。

この発明の実施の形態１による送受信モジュールの構成展開図である。この発明の実施の形態１による送受信モジュールのブロック図である。この発明の実施の形態１による送受信モジュールのＲＦ回路部と制御回路部とのピンによる接続方法を説明する部分断面図である。この発明の実施の形態１による送受信モジュールの放熱板突出部の要部断面図である。この発明の実施の形態１による送受信モジュールの放熱板突出部と基板７の切り欠き部７ａとの関係を説明する図である。この発明の実施の形態２による送受信モジュールのＲＦ回路部と制御回路部との接続を説明する要部断面側模式図である。この発明の実施の形態３による送受信モジュールのＲＦ回路部と制御回路部との接続を説明する要部断面側模式図である。

符号の説明

１・・ＲＦデバイス２・・発熱部２ａ・・送信アンプ２ｂ・・受信アンプ
３・・ＲＦ回路部品４・・入出力コネクタ５・・放熱板６・・放熱板の突出部
７・・基板（プリント配線板）７ａ・・切り欠き部７ｂ・・貫通穴
８・・制御ＩＣ（制御用ＬＳＩ）９・・電子部品１０・・多極のコネクタ
１１・・ピン（金属ピン）１２・・金属枠体１３・・カバー
２０・・接続手段（はんだ部）
２１・・接続手段（リボンボンディング部）
２２・・接続手段（被覆線）

Claims

発熱部を有する高周波伝送回路部を設けた第１の絶縁性基板と、この第１の絶縁性基板に対向して、前記発熱部に対応する位置に切り欠き部を有し、前記高周波伝送回路部に制御信号を送出する制御回路部を設けた第２の絶縁性基板と、前記第１の絶縁性基板と密着すると共に前記第１の絶縁性基板と前記第２の絶縁性基板との間に設置され、前記第２の絶縁性基板の前記切り欠き部を貫通する突出部を有する放熱板とを備えた送受信モジュール。
前記高周波伝送回路部に対して、前記制御回路部から送出する制御信号は金属ピンを介して電気接続していることを特徴とする請求項１に記載の送受信モジュール。