JP2010056839A - 増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は生産性の良好な増幅装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、この課題を解決するために、基板２２の上面に設けられた装着ランドに装着された増幅器２６ａを備え、基板２２はグランド層２２ｂと、増幅器２６ａより大きな寸法であるとともにその底面にグランド層２２ｂが露出した凹部２２ｅとを設け、増幅器２６ａが凹部２２ｅ内に装着され、増幅器２６ａの入力と出力端子とが基板２２の上面に設けられた接続ランドと接続されるとともに、増幅器２６ａの下面に設けられたグランド端子３１がグランド層２２ｂへ接続されたものである。これにより、取り付け平板への増幅器の取り付け作業や、銅板をあらかじめ基板へ装着する必要が無く、増幅器は他の電子部品と同様に汎用の実装機を用いて容易に生産が可能であり、生産性の良好な増幅装置を実現できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、放熱を行う必要がある増幅装置に関するものである。

以下、従来の増幅装置について図面を用いて説明する。図５は、従来の増幅装置の側面図であり、図６（ａ）、図６（ｂ）は増幅器の同要部拡大断面図である。図５において増幅装置１は、携帯電話などのような双方向通信の基地局内に設けられるものであり、取り付け平板２の上面に受信用のフィルタ装置３と基板４とが搭載される。基板４は両面基板であり、下面側は全面に銅箔が形成されている。

一方基板４の上面には、送信用パワーアンプ回路（以下ＰＡという）や受信用低雑音増幅回路（以下ＬＮＡという）などの高周波回路や、これらのＰＡやＬＮＡなど制御する制御回路などが形成される。そしてこれらの高周波回路をシールドするために、高周波回路を覆うように金属製のカバー５が搭載される。

ここで、ＰＡやＬＮＡなどの増幅回路に用いられる増幅器６は発熱量が大きいので、これらの増幅器６で生じる熱を放熱し易い構成とすることが必要である。そこで従来の増幅装置１は、図６（ａ）に示すように、取り付け平板２に増幅器６を直接ネジ７によって固定する構成が用いられる。

あるいは別の方法として、図６（ｂ）に示すように、基板４の下面にはんだ９によって銅板８を装着し、この銅板８の上に増幅器６がはんだ９により装着される。そしてこの場合、銅板８の下面を取り付け平板２に接触させ、その取り付け平板２の下に放熱フィン（図示せず）を取り付ける構造や、あるいは銅板８の下面を直接放熱フィンなどへ接触させる構造などによって放熱が行われる構造が用いられる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開昭６１−２７０９２号公報

しかしながら、このような従来の増幅装置１では、増幅器６を取り付け平板２へ取り付けることや、あるいは銅板７を基板４へ装着するなどの必要がある。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、生産性の良好な増幅装置を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために、多層基板は、内層導体層の少なくともひとつに設けられたグランド層と、前記増幅器より大きな寸法であるとともにその底面に前記グランド層が露出した第１の凹部とを設け、前記増幅器が前記第１の凹部内に装着され、前記増幅器の入力と出力端子とが前記基板の上面に設けられた接続ランドと接続されるものである。これにより初期の目的を達成することができる。

以上のように本発明によれば、多層基板と、この多層基板の上面に設けられた装着ランドと、この装着ランドに装着された増幅器とを備え、前記多層基板は、内層導体層の少なくともひとつに設けられたグランド層と、前記増幅器より大きな寸法であるとともにその底面に前記グランド層が露出した第１の凹部とを設け、前記増幅器が前記第１の凹部内に装着され、前記増幅器の入力と出力端子とが前記基板の上面に設けられた接続ランドと接続されるとともに、前記増幅器の下面に設けられたグランド端子が前記グランド層へ接続されたものである。

これにより、取り付け平板への増幅器の取り付け作業や、銅板をあらかじめ基板へ装着する必要が無く、増幅器は他の電子部品と同様に汎用の実装機を用いて容易に生産が可能であり、生産性の良好な増幅装置を実現できる。

（実施の形態１）
以下、本実施の形態における高周波装置１１（増幅装置の一例として用いた）について、図面を用いて説明する。なお本実施の形態では、ＴＤＭＡ方式の通信方式に用いられる高周波装置１１を用いて説明する。図２は、本実施の形態における高周波装置の回路ブロック図である。図２において、入出力コネクタ１２は送受信アンテナ（図示なし）に接続され、送受信アンテナで受信した受信信号が入力される。またフィルタ１３からの送信信号を送受信アンテナへ出力する。ここで、フィルタ１３はいわゆるエアーキャビティ型のフィルタであり、本実施の形態では約３ＧＨｚの周波数を通過帯域とし、３段（３つ）のキャビティ（空間）を有したフィルタである。

サーキュレータ１４には、入出力端子１４ａと出力端子１４ｂと入力端子１４ｃの３つの端子を有し、入出力端子１４ａにフィルタ１３が接続されている。一方、出力端子１４ｂにはＬＮＡ１５が接続され、入力端子１４ｃにはＰＡ１６が接続されている。これによりサーキュレータ１４では、フィルタ１３から出力された受信信号を出力端子１４ｂ側へ出力し、ＰＡ１６から出力された送信信号を入出力端子１４ａ側へと出力する。

本実施の形態における高周波装置１１では、ＰＡ１６の増幅度の故障検知やオン・オフあるいは増幅度を制御するための制御回路１７も設けられている。そしてこれら制御回路１７やＬＮＡ１５、ＰＡ１６に接続されるコネクタ１８が設けられている。なお、本実施の形態ではＬＮＡ１５の出力に接続された受信信号出力コネクタ１８ａ、ＰＡ１６の入力に接続された送信信号入力コネクタ１８ｂ、電源用コネクタ（図示せず）と、制御回路１７へ接続される制御信号用コネクタ（図示せず）とが設けられている。

以下に、本実施の形態における高周波装置１１の構造について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における高周波装置の断面図である。図１において、図６と同じものには同じ番号を用いており、その説明は簡略化している。

まずフィルタ１３について説明する。フィルタ１３は、入出力コネクタ１２と金属製の筐体２１と基板２２と共振素子２３とで構成される。入出力コネクタ１２は筐体２１の一方の側面にねじなどによって固定される。

筐体２１は中空形状であり、一方の面に開口２１ａを有している。ここで本実施の形態における筐体２１は、表面処理めっき鋼板をプレス加工などによって、切断・折り曲げして整形されている。この場合、外の枠体と中の仕切り板とはそれぞれ個別に加工され、はんだなどによって接続されて、筐体２１が完成される。

基板２２の一方の面には導体部２２ａが形成され、筐体２１は導体部２２ａで開口２１ａが塞がれるように基板２２へ装着され、筐体２１の開口２１ａ側の端部と導体部２２ａとが接続される。さらに筐体２１と導体部２２ａで囲まれる空間の中に共振素子２３が設けられる。具体的には共振素子２３は、導体部２２ａ上に搭載され、はんだ２４（図３に示す）によって接続されている。また、筐体２１と導体部２２ａとの間もはんだによって接続されている。なお、本実施の形態において共振素子２３は導体部２２ａに接続したが、これは筐体２１に接続しても構わない。

以上のように基板２２の表面に筐体２１を接続することによって、導体部２２ａがフィルタ１３の蓋の役目を果たし、基板２２一方面にフィルタ１３の回路が構成されることとなる。一方基板２２の他方の面には電子部品２６が装着され、サーキュレータ１４、ＬＮＡ１５、ＰＡ１６などの高周波回路や制御回路１７などの回路が形成される。したがって小型な高周波装置１１を得ることができる。

ここで、基板２２は４層の多層基板であり、基板２２の裏面に形成された高周波回路をシールドするために、基板２２の内層導体にはグランド層２２ｂが設けられ、ＬＮＡ１５やＰＡ１６のグランドはグランド層２２ｂへ接続される。このようにすることで、ＬＮＡ１５やＰＡ１６などで発する熱はグランド層２２ｂを介して放熱できるので、小型化に伴って放熱面積が減少するにもかかわらず、良好に放熱できる。また従来のような取り付け平板２を用いずとも放熱ができる。従って高周波装置１１を軽量化かつ小型化することができる。

なお、グランド層２２ｂは、少なくとも導体部２２ａとほぼ同等以上の大きさとすることが望ましい。これによりグランド層２２ｂが、フィルタ１３と高周波回路との信号の干渉などを少なくできる。ここで高周波回路は、基板２２の裏面に電子部品２６を実装されることで形成される。そしてこの高周波回路をシールドするために、これらの電子部品２６を覆うように、基板２２の他方の面に金属製のカバー２７が接続される。このように高周波回路はグランド層２２ｂとカバー２７とに囲まれることになるので、しっかりとシールドできる。

このように、ＬＮＡ１５やＰＡ１６などで発する熱はグランド層２２ｂを経由しカバー２７を介して放熱できるので、小型化に伴って放熱面積が減少するにもかかわらず、良好に放熱できる。また従来のような取り付け平板２を用いずとも放熱ができる。従って高周波装置１１を軽量化かつ小型化することができる。ここで、カバー２７は表面処理鋼板をプレス加工などによって切断・折り曲げて整形しているので、カバー２７を安価に得ることができる。カバー２７はプレス加工に限らず、ダイカスト加工や切削加工などによって形成したものでも良い。ただし、いずれの場合も熱伝導性の良好な材料、表面処理を選択することが重要である。

本実施の形態においてコネクタ１８は、基板２２の上面（導体部２２ａと同じ側）に装着されている。これによりカバー２７にはコネクタ１８のための孔を設ける必要が無く、シールド性が良好である。また、カバー２７の下に放熱板を取り付けてもコネクタの挿抜に際し作業性を損なわれ難くできる。

なお、本実施の形態では、基板２２のカバー２７の側面部（熱伝導部の一例として用いた）に対応する位置に凹部２２ｄを設ける。これによって、凹部２２ｄの底にグランド層２２ｂを露出させ、この露出部２８でカバー２７と接触させる。これにより、カバー２７とグランド層２２ｂとが直接接続されるので、シールド性は良好である。また、ＬＮＡ１５やＰＡ１６で発生する熱は、グランド層２２ｂを介してカバー２７へ効率的に伝達させることができるので、小型化に伴って放熱面積が減少するにもかかわらず、良好に放熱できる。なお、本実施の形態では、カバー２７は基板２２に対して、ネジによって固定するが、これははんだなどによって接続しても良い。

ここで、フィルタ１３の通過特性を調整するために、筐体２１における共振素子２３の上方の位置に調整ネジ２９を設ける。この調整ネジ２９は回転させる事によって、調整ネジ２９と共振素子２３との間の距離を変化させ、フィルタ１３の通過特性が調整されるものである。なお本実施の形態では、導体部２２ａ上に共振素子２３を配置しているので、調整ネジ２９が基板２２の反対側に突出する。従って、カバー２７の天面２７ａ側は平坦となるので、カバー２７の天面２７ａに放熱板を容易に取り付けることが可能となる。さらに、放熱板との接触面積も大きくできるので、良好な放熱ができる。

図３は、本実施の形態における高周波装置の要部拡大断面図である。図３において、図１、図２と同じものには同じ番号を用い、その説明は簡略化している。ではこの図３を用いて、本実施の形態におけるＬＮＡ１５やＰＡ１６などの増幅回路に用いられる増幅器２６ａの放熱の詳細について説明する。

基板２２の裏面側には凹部２２ｅが形成され、増幅器２６ａは凹部２２ｅへ装着される。ここで、凹部２２ｅの底では、グランド層２２ｂが露出し、増幅器２６ａの本体底面に形成されたグランド端子３１と接続されている。本実施の形態では、電子部品２６と同様にはんだによって接続される。なお増幅器２６ａの本体側面には、入力端子（図示せず）と出力端子（図示せず）とを有し、これらの入力端子と出力端子とはそれぞれ基板２２の裏面の接続導体へはんだつけされる。このように、凹部２２ｅの底にグランド層２２ｂを露出させ、増幅器２６ａのグランド端子３１がグランド層２２ｂへ直接接続されているので、良好に放熱できる。

さらに、増幅器２６ａが装着される位置の近傍に、グランド層２２ｂの露出部３２を設ける。そしてこの露出部３２に放熱体３３（熱伝導体の他の例として用いた）が装着され、装着側と反対側においてカバー２７と接触させる。これにより、増幅器２６ａが発した熱を、増幅器２６ａの近傍でカバー２７へと放熱ができるので、良好に放熱できる。

本実施の形態では、露出部３２は、増幅器２６ａの両側の側面方向において、凹部２２ｅと連結されて形成されている。さらに放熱体３３はコの字型とし、天面部においてカバー２７の内面に取り付けられた接触バネ３４が接触させる。このようにすることにより、さらに良好に放熱できる。

図４（ａ）、（ｂ）は、放熱体３３の他の例である。本実施の形態では基板２２へ放熱体３３を装着し、放熱体３３とカバー２７との間を接触バネ３４によって接触させたが、これは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように放熱体３３をカバー２７に一体に形成しても良い。このようにすることによれば、接触バネ３４が不要となるので、低価格な高周波装置１１を実現できる。あるいは、放熱体３３をカバー２７に対して、はんだやねじなどで固定しても良い。このようにねじやはんだあるいは接触バネ３４などを用いた場合、カバー２７の製造寸法のばらつきなどによって、基板２２とカバー２７との間に隙間があっても、良好に放熱体３３とカバー２７とを接触させることができるので、熱を良好に放熱できる。

また、図４（ｂ）に示すように、放熱体３３をカバー２７の天面２７ａから折り曲げて形成した場合、増幅器２６ａの下方（図４）が開放されることとなる。そこでこの空間に空気を流せば、高い放熱効率を得ることもできる。

本発明にかかる高周波装置は、高周波回路が一体化されたフィルタを小型化できるという効果を有し、特に塔上に設置するような基地局等に用いると有用である。

本実施の形態における高周波装置の断面図 同、高周波装置の回路ブロック図 同、高周波装置の要部拡大断面図 （ａ）同、第２の例における放熱体の断面図、（ｂ）同、第３の例における放熱体の断面図 従来の高周波装置の側面図 （ａ）同、増幅器近傍の拡大断面図、（ｂ）他の例の高周波装置における増幅器近傍の拡大断面図

符号の説明

２２ 基板
２２ｂ グランド層
２２ｄ 凹部
２６ａ 増幅器

Claims (8)

1. 多層基板と、この多層基板の上面に設けられた装着ランドと、この装着ランドに装着された増幅器とを備え、前記多層基板は、内層導体層の少なくともひとつに設けられたグランド層と、前記増幅器より大きな寸法であるとともにその底面に前記グランド層が露出した第１の凹部とを設け、前記増幅器が前記第１の凹部内に装着され、前記増幅器の入力と出力端子とが前記基板の上面に設けられた接続ランドと接続されるとともに、前記増幅器の下面に設けられたグランド端子が前記グランド層へ接続された増幅装置。
2. 基板の下面側には、増幅回路を覆う金属製のカバーが装着され、このカバーとグランド層とが接続された請求項１に記載の増幅装置。
3. カバーと基板との間に設けられ、一方端において前記カバーに対して熱を伝える熱伝導部と、前記基板において前記熱伝導部と対応する位置に設けられた第２の凹部とを有し、この第２の凹部の底面にはグランド層が露出され、前記第２の凹部では前記熱伝導部の他方端が前記グランド層と接続される請求項２に記載の増幅装置。
4. 熱伝導部は、増幅器の近傍の位置に設けられた請求項３に記載の増幅装置。
5. 熱伝導部はコの字型の形状とし、前記熱伝導部は増幅器を跨ぐように基板へ装着された請求項４に記載の増幅装置。
6. 第１と第２の凹部とは一体化された請求項５に記載の増幅装置。
7. 熱伝導部とカバーとが一体化された請求項６に記載の増幅装置。
8. 基板の下面にも回路が形成された請求項７に記載の増幅装置。

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