JP2011097526A - ミリ波無線装置 - Google Patents
ミリ波無線装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011097526A JP2011097526A JP2009252216A JP2009252216A JP2011097526A JP 2011097526 A JP2011097526 A JP 2011097526A JP 2009252216 A JP2009252216 A JP 2009252216A JP 2009252216 A JP2009252216 A JP 2009252216A JP 2011097526 A JP2011097526 A JP 2011097526A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- wave radio
- patch antenna
- semiconductor circuit
- millimeter wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Abstract
【課題】CMOS−ICとパッチアンテナとを重ねて配置することを可能とし、小型化を実現したミリ波無線装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るミリ波無線装置1A(1)は、ガラスからなる基板11、前記基板を貫通して配され該基板の一面側と他面側を電気的に接続する貫通配線12、及び前記基板の一面側に配されたパッチアンテナ13を有する実装基板10と、前記基板の一面側と対向して配され、無線信号処理回路21を有する半導体回路基板20と、を少なくとも備え、前記半導体回路基板は、前記パッチアンテナと重なる位置に配され、柱状の接続端子部28を介して前記基板と電気的に接合されていること、を特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係るミリ波無線装置1A(1)は、ガラスからなる基板11、前記基板を貫通して配され該基板の一面側と他面側を電気的に接続する貫通配線12、及び前記基板の一面側に配されたパッチアンテナ13を有する実装基板10と、前記基板の一面側と対向して配され、無線信号処理回路21を有する半導体回路基板20と、を少なくとも備え、前記半導体回路基板は、前記パッチアンテナと重なる位置に配され、柱状の接続端子部28を介して前記基板と電気的に接合されていること、を特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、無線装置のうち、特に30GHz以上のミリ波帯において使用されるミリ波無線装置に関する。
準ミリ波やミリ波領域といった、高い周波数領域で使用される代表的な半導体装置として、トランジスタ素子と受動回路素子をGaAsなどの化合物半導体上に集積するMMIC(=Monolithic Microwave IC)が知られている(例えば非特許文献1,2参照)。
しかしながら、MMICでは、高価な化合物半導体基板上のほとんどの面積を電力分配回路や合成回路、給電回路等の受動回路素子が占めており、コストが高く、民生市場に進出が難しいという問題を有している。こういった事情を受け、MMICに対してよりコストメリットの出せる半導体装置としてMFIC(Milimeter-wave Flip-chip IC )が考案されている(例えば、特許文献1参照)。
MFICはSi等からなる基板上にAuからなるグランドプレーンとSiO2 からなる誘電体膜と配線パターンとが順次形成され、受動回路素子が形成されている。この基板に対し、トランジスタを有する半導体チップがフリップチップ実装されてなる半導体装置がMFICである。MFICは面積を占有する受動素子回路を安価なSi基板上に形成できることから、従来のMMICに比べ、大幅なコストダウンを実現することが可能である。
また、近年では、従来の化合物半導体に変わり、CMOS技術の微細化によりMOSトランジスタの高周波特性が飛躍的に向上したことから、準ミリ波〜ミリ波で動作するCMOS−ICの研究や発表が相次いでおり、実用化に近づいている。よって、CMOS−ICを用いたMFICが可能になると考えられる。
しかしながら、MFICチップとアンテナをどのように接続するか、或いはミリ波CMOS−LSIとアンテナの接続をどのようにするかに関してこれまでに有効な解がないという問題があった。例えば、CMOS−LSIの高周波信号パッドからワイヤボンドにより外部のアンテナ装置に接続するという形態は比較的実施しやすい形態ではあるが、ミリ波という高い周波数領域ではワイヤボンドの寄生インダクタンスにより大きな損失が生じる、或いは設計が破綻するという不具合が容易に考えられる。
K.Takahashi,U.Sangawa,S.Fujita,M.Matsuo,T.Urabe,H.Ogura,and H,Yabuki,"Packaging using microelectromechenical technologies and planer components," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.49,no.11,pp.2009-2104,Nov.2001.
U.Sangawa, K.Takahashi, T.Urabe, H.Ogura, and H,Yabuki,"A Ka-band high efficiency directric lens antenna with a silicon micromachined microstrip patch radiator,"IEEE MIT-S Int.Microwave Symp.Dig., vol.1,pp.389-392,May 2001
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、CMOS−ICとパッチアンテナとを重ねて配置することを可能とし、小型化を実現したミリ波無線装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載のミリ波無線装置は、ガラスからなる基板、前記基板を貫通して配され該基板の一面側と他面側を電気的に接続する貫通配線、及び前記基板の一面側に配されたパッチアンテナを有する実装基板と、前記基板の一面側と対向して配され、無線信号処理回路を有する半導体回路基板と、を少なくとも備え、前記半導体回路基板は、前記パッチアンテナと重なる位置に配され、柱状の接続端子部を介して前記基板と電気的に接合されていること、を特徴とする。
本発明の請求項2に記載のミリ波無線装置は、請求項1において、前記実装基板は、前記基板の他面側にそれぞれ配されたグランド層、及び前記貫通配線と個別に電気的に接続された導電部を有し、前記グランド層及び前記導電部の各部位において、バンプを介して外部基板に実装されていること、を特徴とする。
本発明の請求項3に記載のミリ波無線装置は、請求項1又は2において、前記半導体回路基板は、前記基板との対向面側において、前記パッチアンテナと重ならない位置にそれぞれ配された配線部及び/又はグランド層を有すること、を特徴とする。
本発明の請求項4に記載のミリ波無線装置は、請求項3において、前記半導体回路基板は、その配線部が、前記パッチアンテナと、バンプで電気的に接続されていること、を特徴とする。
本発明の請求項5に記載のミリ波無線装置は、請求項1又は2において、前記半導体回路基板は、前記基板との対向面側において、中央域に配され電源電流やデジタル信号を通す複数の第一端子と、前記中央域の外周をなす周辺域に配されミリ波信号を通す複数の第二端子とを有し、前記基板の一面側において、前記第二端子の外側の方向へそれぞれ配された複数のパッチアンテナを有し、前記第二端子と前記パッチアンテナとがバンプで電気的に接合されてなることを特徴とする。
本発明の請求項6に記載のミリ波無線装置は、請求項4又は5において、前記基板の一面側において、該基板と前記パッチアンテナとの間に配された樹脂層、前記樹脂層の内部に配された中間グランド層、及び前記樹脂層上に配され、一端部が前記パッチアンテナに、他端部が前記バンプにそれぞれ接続された薄膜伝送線路を有し、前記薄膜伝送線路により前記パッチアンテナヘの給電を行うことを特徴とする。
本発明の請求項7に記載のミリ波無線装置は、請求項1又は2において、前記実装基板は、送信用パッチアンテナ及び受信用パッチアンテナを個別に有し、前記半導体回路基板は、前記送信用パッチアンテナと接続され送信信号を処理する送信信号処理回路、及び前記受信用パッチアンテナと接続され受信信号を処理する受信信号処理回路を有すること、を特徴とする。
本発明の請求項8に記載のミリ波無線装置は、請求項1乃至7のいずれかにおいて、前記半導体回路基板と前記実装基板との間に、絶縁材料又は半絶縁材料が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項9に記載のミリ波無線装置は、請求項1乃至8のいずれかにおいて、前記半導体回路基板において、前記基板との対向面側とは反対側に配され、かつ、該半導体回路基板とは離間して設けられた誘電体レンズをさらに備えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項2に記載のミリ波無線装置は、請求項1において、前記実装基板は、前記基板の他面側にそれぞれ配されたグランド層、及び前記貫通配線と個別に電気的に接続された導電部を有し、前記グランド層及び前記導電部の各部位において、バンプを介して外部基板に実装されていること、を特徴とする。
本発明の請求項3に記載のミリ波無線装置は、請求項1又は2において、前記半導体回路基板は、前記基板との対向面側において、前記パッチアンテナと重ならない位置にそれぞれ配された配線部及び/又はグランド層を有すること、を特徴とする。
本発明の請求項4に記載のミリ波無線装置は、請求項3において、前記半導体回路基板は、その配線部が、前記パッチアンテナと、バンプで電気的に接続されていること、を特徴とする。
本発明の請求項5に記載のミリ波無線装置は、請求項1又は2において、前記半導体回路基板は、前記基板との対向面側において、中央域に配され電源電流やデジタル信号を通す複数の第一端子と、前記中央域の外周をなす周辺域に配されミリ波信号を通す複数の第二端子とを有し、前記基板の一面側において、前記第二端子の外側の方向へそれぞれ配された複数のパッチアンテナを有し、前記第二端子と前記パッチアンテナとがバンプで電気的に接合されてなることを特徴とする。
本発明の請求項6に記載のミリ波無線装置は、請求項4又は5において、前記基板の一面側において、該基板と前記パッチアンテナとの間に配された樹脂層、前記樹脂層の内部に配された中間グランド層、及び前記樹脂層上に配され、一端部が前記パッチアンテナに、他端部が前記バンプにそれぞれ接続された薄膜伝送線路を有し、前記薄膜伝送線路により前記パッチアンテナヘの給電を行うことを特徴とする。
本発明の請求項7に記載のミリ波無線装置は、請求項1又は2において、前記実装基板は、送信用パッチアンテナ及び受信用パッチアンテナを個別に有し、前記半導体回路基板は、前記送信用パッチアンテナと接続され送信信号を処理する送信信号処理回路、及び前記受信用パッチアンテナと接続され受信信号を処理する受信信号処理回路を有すること、を特徴とする。
本発明の請求項8に記載のミリ波無線装置は、請求項1乃至7のいずれかにおいて、前記半導体回路基板と前記実装基板との間に、絶縁材料又は半絶縁材料が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項9に記載のミリ波無線装置は、請求項1乃至8のいずれかにおいて、前記半導体回路基板において、前記基板との対向面側とは反対側に配され、かつ、該半導体回路基板とは離間して設けられた誘電体レンズをさらに備えたこと、を特徴とする。
本発明のミリ波無線装置は、ガラスからなる基板、前記基板を貫通して配され該基板の一面側と他面側を電気的に接続する貫通配線、及び前記基板の一面側に配されたパッチアンテナを有する実装基板と、前記基板の一面側と対向して配され、無線信号処理回路を有する半導体回路基板と、を少なくとも備え、前記半導体回路基板は、前記パッチアンテナと重なる位置に配され、柱状の接続端子部を介して前記基板と接合されている。
本発明では、ガラスからなる基板を用いて、半導体回路基板とパッチアンテナとを重ねて配置することで、無線信号処理回路とパッチアンテナとが短距離で接続できるため、接続に伴う信号損失を少なくできる。また、半導体回路基板を裏面研削により薄肉化(薄化とも呼ぶ)することにより、電波が無線信号処理回路を通過することによる減衰を少なくすることができる。このように本発明では、ガラスからなる基板を用いることで、半導体回路基板とパッチアンテナとを重ねて配置することができ、その結果、小型化を実現したミリ波無線装置を提供することができる。
本発明では、ガラスからなる基板を用いて、半導体回路基板とパッチアンテナとを重ねて配置することで、無線信号処理回路とパッチアンテナとが短距離で接続できるため、接続に伴う信号損失を少なくできる。また、半導体回路基板を裏面研削により薄肉化(薄化とも呼ぶ)することにより、電波が無線信号処理回路を通過することによる減衰を少なくすることができる。このように本発明では、ガラスからなる基板を用いることで、半導体回路基板とパッチアンテナとを重ねて配置することができ、その結果、小型化を実現したミリ波無線装置を提供することができる。
以下、本発明のミリ波無線装置の好適な形態について説明する。
(第一実施形態)
図1は、本発明に係るミリ波無線装置の一例を模式的に示す断面図である。
本発明のミリ波無線装置1A(1)は、ガラスからなる基板11、前記基板11を貫通して配され該基板11の一面11a側と他面11b側を電気的に接続する貫通配線12、及び前記基板11の一面11a側に配されたパッチアンテナ13を有する実装基板10と、前記基板11の一面11a側と対向して配され、無線信号処理回路21を有する半導体回路基板20と、を少なくとも備える。
図1は、本発明に係るミリ波無線装置の一例を模式的に示す断面図である。
本発明のミリ波無線装置1A(1)は、ガラスからなる基板11、前記基板11を貫通して配され該基板11の一面11a側と他面11b側を電気的に接続する貫通配線12、及び前記基板11の一面11a側に配されたパッチアンテナ13を有する実装基板10と、前記基板11の一面11a側と対向して配され、無線信号処理回路21を有する半導体回路基板20と、を少なくとも備える。
そして本発明のミリ波無線装置1は、半導体回路基板20が、パッチアンテナ13と重なる位置に配され、柱状の接続端子部を介して基板11と接合されていること、を特徴とする。
本発明では、ガラスからなる基板11を用いて、半導体回路基板20とパッチアンテナ13とを重ねて配置することで、無線信号処理回路21とパッチアンテナ13とが短距離で接続できるため、接続に伴う信号損失を少なくできる。また、半導体回路基板20を裏面研削により薄肉化(薄化とも呼ぶ)することにより、電波が無線信号処理回路21を通過することによる減衰を少なくすることができる。このように本発明のミリ波無線装置1では、ガラスからなる基板11を用いることで、半導体回路基板20とパッチアンテナ13とを重ねて配置することができ、その結果、小型化を実現することができる。
本発明では、ガラスからなる基板11を用いて、半導体回路基板20とパッチアンテナ13とを重ねて配置することで、無線信号処理回路21とパッチアンテナ13とが短距離で接続できるため、接続に伴う信号損失を少なくできる。また、半導体回路基板20を裏面研削により薄肉化(薄化とも呼ぶ)することにより、電波が無線信号処理回路21を通過することによる減衰を少なくすることができる。このように本発明のミリ波無線装置1では、ガラスからなる基板11を用いることで、半導体回路基板20とパッチアンテナ13とを重ねて配置することができ、その結果、小型化を実現することができる。
本発明のミリ波無線装置1は、半導体回路基板20(CMOS−IC)と、実装基板10とから構成される。
実装基板10は、ガラスからなる基板11、基板11を貫通して配され該基板11の一面11a側と他面11b側を電気的に接続する貫通配線12、及び前記基板11の一面11a側に配されたパッチアンテナ13を有する。
ガラス基板11の厚みは例えば200μm程度であり、パッチアンテナ13のパッチの大きさは、例えば1050μmであるが、これらに限定されるものではない。
さらに、実装基板10は、前記基板11の他面11b側にそれぞれ配されたグランド層14、及び前記貫通配線12と個別に電気的に接続された導電部15を有し、前記グランド層14及び前記導電部15の各部位において、バンプ31を介して外部基板30に実装されている。本発明において「グランド層」とは、電気的に接地電位とされた層であり、「GND層」とも呼ばれる。
実装基板10は、ガラスからなる基板11、基板11を貫通して配され該基板11の一面11a側と他面11b側を電気的に接続する貫通配線12、及び前記基板11の一面11a側に配されたパッチアンテナ13を有する。
ガラス基板11の厚みは例えば200μm程度であり、パッチアンテナ13のパッチの大きさは、例えば1050μmであるが、これらに限定されるものではない。
さらに、実装基板10は、前記基板11の他面11b側にそれぞれ配されたグランド層14、及び前記貫通配線12と個別に電気的に接続された導電部15を有し、前記グランド層14及び前記導電部15の各部位において、バンプ31を介して外部基板30に実装されている。本発明において「グランド層」とは、電気的に接地電位とされた層であり、「GND層」とも呼ばれる。
半導体回路基板20は、たとえば、シリコンからなり基板11の一面11a側と対向して配され、無線信号処理回路21を有する。
この半導体回路基板20(CMOS−IC)の大きさは例えば5mm角であり、厚みは例えば10μm程度であるが、これらに限定されるものではない。
また、半導体回路基板20は、裏面研削工程により薄肉化されるとともに、パッチアンテナ13と重なる位置に配され、柱状の接続端子部28を介して実装基板10と接合されている。
この半導体回路基板20(CMOS−IC)の大きさは例えば5mm角であり、厚みは例えば10μm程度であるが、これらに限定されるものではない。
また、半導体回路基板20は、裏面研削工程により薄肉化されるとともに、パッチアンテナ13と重なる位置に配され、柱状の接続端子部28を介して実装基板10と接合されている。
半導体回路基板20が裏面研削により薄肉化されていることで、電波が半導体回路基板20を通過することによる減衰を少なくすることができる。図2に示すように、半導体回路基板20の厚みが5μm程度であれば、電波が半導体回路基板20を通過することによる利得の低下を、半導体回路基板20が無い場合に比べて1.5dB程度に抑えることが可能である。その結果、半導体回路基板20とパッチアンテナ13を重ねて配置することができ、ミリ波無線装置1の平面方向のサイズを小型化することが可能となる。
そして、半導体回路基板20とパッチアンテナ13とを重ねて配置することで、半導体回路基板20とパッチアンテナ13が短距離で接続できるため、接続に伴う信号損失を少なくすることができる。
そして、半導体回路基板20とパッチアンテナ13とを重ねて配置することで、半導体回路基板20とパッチアンテナ13が短距離で接続できるため、接続に伴う信号損失を少なくすることができる。
以下に、このようなミリ波無線装置1の製造方法について説明する。
(1)予め無線信号処理回路21等が形成された半導体回路基板20(CMOS−IC)と、パッチアンテナ13や信号回路等が形成された実装基板10とを、柱状の接続端子部28を介して重ねて整合させる。
(2)次に、熱や圧力を加え、半導体回路基板20と実装基板10とを接合する。
(3)次に、半導体回路基板20を裏側(実装基板10との対向面側とは反対側)から研削し、薄肉化する。
(4)最後に、装置を個片化する。
(1)予め無線信号処理回路21等が形成された半導体回路基板20(CMOS−IC)と、パッチアンテナ13や信号回路等が形成された実装基板10とを、柱状の接続端子部28を介して重ねて整合させる。
(2)次に、熱や圧力を加え、半導体回路基板20と実装基板10とを接合する。
(3)次に、半導体回路基板20を裏側(実装基板10との対向面側とは反対側)から研削し、薄肉化する。
(4)最後に、装置を個片化する。
このように、本発明のミリ波無線装置1は、ウエハレベルでの製造プロセスが可能であるとともに、実装基板10のガラス基板11をサポート基板として利用できるため、半導体回路基板20を薄くすることができる。これにより電波が半導体回路基板20を通過することによる減衰を少なくすることができる。また、低コストで且つ量産に向いている。
(第二実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第二実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図3は、本実施形態に係るミリ波無線装置1B(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第二実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図3は、本実施形態に係るミリ波無線装置1B(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
このミリ波無線装置1B(1)は、半導体回路基板20において、基板11との対向面側において、パッチアンテナ13と重ならない位置にそれぞれ配された配線部22及び/又はグランド層23を有する。
半導体回路基板20(CMOS−IC)において、配線部22及び/又はグランド層23を、パッチアンテナ13と重ならない位置にそれぞれ配することで、配線部22やグランド層23がアンテナ特性に及ぼす影響を軽減することができる。
半導体回路基板20(CMOS−IC)において、配線部22及び/又はグランド層23を、パッチアンテナ13と重ならない位置にそれぞれ配することで、配線部22やグランド層23がアンテナ特性に及ぼす影響を軽減することができる。
(第三実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第三実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図4は、本実施形態に係るミリ波無線装置1C(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第三実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図4は、本実施形態に係るミリ波無線装置1C(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
このミリ波無線装置1C(1)は、半導体回路基板20において、その配線部22が、パッチアンテナ13と、バンプ29で電気的に接続されている。
半導体回路基板20(CMOS−IC)と実装基板10との接続の一例であり、半導体回路基板20の配線部22と、実装基板10のパッチアンテナ13とをバンプ29で電気的に接続することで、接続に伴う信号損失を最小限に抑えることができる。
バンプ29は、例えば金やはんだのめっきバンプ、金のスタッドバンプ等からなる。
半導体回路基板20(CMOS−IC)と実装基板10との接続の一例であり、半導体回路基板20の配線部22と、実装基板10のパッチアンテナ13とをバンプ29で電気的に接続することで、接続に伴う信号損失を最小限に抑えることができる。
バンプ29は、例えば金やはんだのめっきバンプ、金のスタッドバンプ等からなる。
(第四実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第四実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図5は、本実施形態に係るミリ波無線装置1D(1)の一構成例を模式的に示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第四実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図5は、本実施形態に係るミリ波無線装置1D(1)の一構成例を模式的に示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
このミリ波無線装置1D(1)は、半導体回路基板20の、基板11との対向面側において、中央域に配され電源電流やデジタル信号を通す複数の第一端子24a〜24d(24)と、前記中央域の外周をなす周辺域に配されミリ波信号を通す複数の第二端子25a〜25d(25)とを有する。また、基板11の一面11a側において、第二端子25の外側の方向へそれぞれ配された複数のパッチアンテナ13a〜13d(13)を有し、第二端子25a〜25d(25)とパッチアンテナ13a〜13d(13)とは各々、バンプ29で電気的に接合されてなる。
複数のアンテナを搭載することで、ミリ波無線装置の平面サイズをあまり大きくすることなく、高い利得を実現することができると共に、ビーム(電波放射方向)のステアリング角度も調整できる。ビームをステアリングする場合、半導体回路基板20に搭載された位相器によりそれぞれのアンテナ給電端子における位相を調整する。また、照度分布(アンテナ給電端子における振幅)の調整も行うことができる。たとえば、パッチアンテナ13dとパッチアンテナ13bとの間隔は、空気中での波長をλと定義した場合、(λ/2)未満に設定するとよい。
(第五実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第五実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図6は、本実施形態に係るミリ波無線装置1E(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第五実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図6は、本実施形態に係るミリ波無線装置1E(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
このミリ波無線装置1E(1)は、基板11の一面11a側において、基板11とパッチアンテナ13との間に配された樹脂層16、樹脂層16の内部に配された中間グランド層17、及び、樹脂層16上に配され、一端部がパッチアンテナ13に、他端部がバンプ29にそれぞれ接続された薄膜伝送線路18を有し、薄膜伝送線路18によりパッチアンテナ13ヘの給電を行うことを特徴とする。
実装基板10において、ガラス基板11上に配された樹脂層16、樹脂層16内部に配された中間グランド層17、更に、中間グランド層17と樹層層16内部の配線層からなるマイクロストリップライン線路やコプレナ線路等の薄膜伝送線路18を有し、該薄膜伝送線路18によりパッチアンテナ13ヘの給電を実現する。
バンプ29と薄膜伝送線路18の配線幅を同等にすることができ、接続に伴うインピーダンス不整合による信号損失を低減することが可能である。
なお、中間グランド層17と、基板11の他面11b側に配されたグランド層14とは、複数の貫通孔により電気的に接続される構成が好ましい。
実装基板10において、ガラス基板11上に配された樹脂層16、樹脂層16内部に配された中間グランド層17、更に、中間グランド層17と樹層層16内部の配線層からなるマイクロストリップライン線路やコプレナ線路等の薄膜伝送線路18を有し、該薄膜伝送線路18によりパッチアンテナ13ヘの給電を実現する。
バンプ29と薄膜伝送線路18の配線幅を同等にすることができ、接続に伴うインピーダンス不整合による信号損失を低減することが可能である。
なお、中間グランド層17と、基板11の他面11b側に配されたグランド層14とは、複数の貫通孔により電気的に接続される構成が好ましい。
(第六実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第六実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図7は、本実施形態に係るミリ波無線装置1F(1)の一構成例を模式的に示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
このミリ波無線装置1F(1)は、半導体回路基板20の、前記基板11との対向面側において、中央域に配され電源電流やデジタル信号を通す複数の第一端子24a〜24d(24)と、前記中央域の外周をなす周辺域に配されミリ波信号を通す複数の第二端子25a〜25d(25)とを有する。また、基板11の一面11a側において、第二端子25a〜25d(25)の外側の方向へそれぞれ配された複数のパッチアンテナ13a〜13d(13)を有し、第二端子25とパッチアンテナ13a〜13d(13)とは各々、バンプ29で電気的に接合されてなる。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第六実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図7は、本実施形態に係るミリ波無線装置1F(1)の一構成例を模式的に示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
このミリ波無線装置1F(1)は、半導体回路基板20の、前記基板11との対向面側において、中央域に配され電源電流やデジタル信号を通す複数の第一端子24a〜24d(24)と、前記中央域の外周をなす周辺域に配されミリ波信号を通す複数の第二端子25a〜25d(25)とを有する。また、基板11の一面11a側において、第二端子25a〜25d(25)の外側の方向へそれぞれ配された複数のパッチアンテナ13a〜13d(13)を有し、第二端子25とパッチアンテナ13a〜13d(13)とは各々、バンプ29で電気的に接合されてなる。
また、さらに実装基板10のガラス基板11上に配された樹脂層16、樹脂層16内部に配された中間グランド層17、更に、中間グランド層17と樹層層内部の配線層からなる薄膜伝送線路18a〜18d(18)を有し、該薄膜伝送線路18a〜18d(18)によりパッチアンテナ13a〜13d(13)ヘの給電を実現したものである。
複数のアンテナを搭載したミリ波無線装置において、アンテナ間隔を薄膜伝送線路の長さで調整することができる。
複数のアンテナを搭載したミリ波無線装置において、アンテナ間隔を薄膜伝送線路の長さで調整することができる。
(第七実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第七実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図8は、本実施形態に係るミリ波無線装置1G(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第七実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図8は、本実施形態に係るミリ波無線装置1G(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
このミリ波無線装置1G(1)は、前記実装基板10において、送信用パッチアンテナ13e及び受信用パッチアンテナ13fを個別に有し、また、半導体回路基板20において、前記送信用パッチアンテナ13eと接続され送信信号を処理する送信信号処理回路21a、及び前記受信用パッチアンテナ13fと接続され受信信号を処理する受信信号処理回路21bを有する。
本実施形態は、送信、受信用の二つのパッチアンテナ13(13fおよび13e)を備えた実装基板10と、送信信号、受信信号を処理する機能を備えた半導体回路基板20(CMOS−IC)からなるミリ波無線装置の例である。アンテナ特性の観点から、グランド層14の端部と、パッチアンテナ13(13fおよび13e)の端部の間隔dは、1波長以上あることが好ましい。
本実施形態は、送信、受信用の二つのパッチアンテナ13(13fおよび13e)を備えた実装基板10と、送信信号、受信信号を処理する機能を備えた半導体回路基板20(CMOS−IC)からなるミリ波無線装置の例である。アンテナ特性の観点から、グランド層14の端部と、パッチアンテナ13(13fおよび13e)の端部の間隔dは、1波長以上あることが好ましい。
(第八実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第八実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図9は、本実施形態に係るミリ波無線装置1H(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第八実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図9は、本実施形態に係るミリ波無線装置1H(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
このミリ波無線装置1H(1)は、前記半導体回路基板20と前記実装基板10との間に、絶縁材料又は半絶縁材料40が配されている。
半導体回路基板20(CMOS−IC)と実装基板10との間の空間に、絶縁材料または半絶縁材料40を配することで、薄肉化された割れやすい半導体回路基板20を外力から保護することができる。
半導体回路基板20(CMOS−IC)と実装基板10との間の空間に、絶縁材料または半絶縁材料40を配することで、薄肉化された割れやすい半導体回路基板20を外力から保護することができる。
(第九実施形態)
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第九実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図10は、本実施形態に係るミリ波無線装置1I(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
次に、本発明に係るミリ波無線装置の第九実施形態について説明する。
なお、以下に示す説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図10は、本実施形態に係るミリ波無線装置1I(1)の一構成例を模式的に示す断面図である。
このミリ波無線装置1I(1)は、半導体回路基板20において、前記基板11との対向面側とは反対側に配され、かつ、該半導体回路基板20とは離間して設けられた誘電体レンズ50をさらに備えている。
半導体回路基板20(CMOS−IC)の上に、準光学的設計手法により誘電体レンズ50を配することで、アンテナ特性を調整することができる。
半導体回路基板20(CMOS−IC)の上に、準光学的設計手法により誘電体レンズ50を配することで、アンテナ特性を調整することができる。
以上、本発明のミリ波無線装置について説明してきたが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本発明は、ミリ波無線装置に広く適用可能である。
1A〜1I(1) ミリ波無線装置、20 半導体回路基板(CMOS−IC)、21 無線信号処理回路、28 接続端子部、10 実装基板、11 基板、12 貫通配線、13 パッチアンテナ、14 グランド層、15 導電部、30 外部基板、31 バンプ。
Claims (9)
- ガラスからなる基板、前記基板を貫通して配され該基板の一面側と他面側を電気的に接続する貫通配線、及び前記基板の一面側に配されたパッチアンテナを有する実装基板と、
前記基板の一面側と対向して配され、無線信号処理回路を有する半導体回路基板と、を少なくとも備え、
前記半導体回路基板は、前記パッチアンテナと重なる位置に配され、柱状の接続端子部を介して前記基板と電気的に接合されていること、を特徴とするミリ波無線装置。 - 前記実装基板は、前記基板の他面側にそれぞれ配されたグランド層、及び前記貫通配線と個別に電気的に接続された導電部を有し、
前記グランド層及び前記導電部の各部位において、バンプを介して外部基板に実装されていること、を特徴とする請求項1に記載のミリ波無線装置。 - 前記半導体回路基板は、前記基板との対向面側において、前記パッチアンテナと重ならない位置にそれぞれ配された配線部及び/又はグランド層を有すること、を特徴とする請求項1又は2に記載のミリ波無線装置。
- 前記半導体回路基板は、その配線部が、前記パッチアンテナと、バンプで電気的に接続されていること、を特徴とする請求項3に記載のミリ波無線装置。
- 前記半導体回路基板は、前記基板との対向面側において、中央域に配され電源電流やデジタル信号を通す複数の第一端子と、前記中央域の外周をなす周辺域に配されミリ波信号を通す複数の第二端子とを有し、 前記基板の一面側において、前記第二端子の外側の方向へそれぞれ配された複数のパッチアンテナを有し、 前記第二端子と前記パッチアンテナとがバンプで電気的に接合されてなることを特徴とする請求項1又は2に記載のミリ波無線装置。
- 前記基板の一面側において、該基板と前記パッチアンテナとの間に配された樹脂層、 前記樹脂層の内部に配された中間グランド層、及び 前記樹脂層上に配され、一端部が前記パッチアンテナに、他端部が前記バンプにそれぞれ接続された薄膜伝送線路を有し、 前記薄膜伝送線路により前記パッチアンテナヘの給電を行うことを特徴とする請求項4又は5に記載のミリ波無線装置。
- 前記実装基板は、送信用パッチアンテナ及び受信用パッチアンテナを個別に有し、 前記半導体回路基板は、前記送信用パッチアンテナと接続され送信信号を処理する送信信号処理回路、及び前記受信用パッチアンテナと接続され受信信号を処理する受信信号処理回路を有すること、を特徴とする請求項1又は2に記載のミリ波無線装置。
- 前記半導体回路基板と前記実装基板との間に、絶縁材料又は半絶縁材料が配されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のミリ波無線装置。
- 前記半導体回路基板において、前記基板との対向面側とは反対側に配され、かつ、該半導体回路基板とは離間して設けられた誘電体レンズをさらに備えたこと、を特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のミリ波無線装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009252216A JP2011097526A (ja) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | ミリ波無線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009252216A JP2011097526A (ja) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | ミリ波無線装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011097526A true JP2011097526A (ja) | 2011-05-12 |
Family
ID=44113932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009252216A Withdrawn JP2011097526A (ja) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | ミリ波無線装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011097526A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO20170194A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-09 | Norbit Its | Patch antenna |
WO2019064683A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 三菱電機株式会社 | アレーアンテナ装置 |
CN109830796A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-31 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种基于cmos工艺的天线 |
CN111602294A (zh) * | 2018-01-18 | 2020-08-28 | 株式会社村田制作所 | 带天线基板、以及天线模块 |
US10854950B2 (en) | 2017-03-02 | 2020-12-01 | Tdk Corporation | Antenna device |
-
2009
- 2009-11-02 JP JP2009252216A patent/JP2011097526A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO20170194A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-09 | Norbit Its | Patch antenna |
NO347324B1 (en) * | 2017-02-08 | 2023-09-18 | Norbit Its | Patch antenna |
US10854950B2 (en) | 2017-03-02 | 2020-12-01 | Tdk Corporation | Antenna device |
WO2019064683A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 三菱電機株式会社 | アレーアンテナ装置 |
CN111602294A (zh) * | 2018-01-18 | 2020-08-28 | 株式会社村田制作所 | 带天线基板、以及天线模块 |
CN111602294B (zh) * | 2018-01-18 | 2023-09-05 | 株式会社村田制作所 | 带天线基板、以及天线模块 |
CN109830796A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-31 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种基于cmos工艺的天线 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5763704B2 (ja) | 半導体集積回路 | |
JP5239309B2 (ja) | 半導体装置 | |
KR101452548B1 (ko) | 후면 수동 디바이스 집적을 이용하는 반도체 다이 | |
US10404226B2 (en) | Power amplifier module | |
TWI712144B (zh) | 以包括化合物半導體裝置整合在封裝體上之晶粒組織上的高頻通訊裝置所設計之微電子裝置 | |
TWI704653B (zh) | 以包括化合物半導體裝置整合在封裝體上之晶粒間組織上的高頻通訊裝置所設計之微電子裝置 | |
US20070290326A1 (en) | Multi-dimensional wafer-level integrated antenna sensor micro packaging | |
US10950569B2 (en) | High frequency module and communication device | |
JP2790033B2 (ja) | 半導体装置 | |
US10971466B2 (en) | High frequency module and communication device | |
KR20050065270A (ko) | 고주파 디바이스 | |
KR20150108147A (ko) | 밀리미터파용 레이더 온 패키지 및 이를 구비하는 레이더 어셈블리 | |
JP2012015909A (ja) | 半導体実装装置 | |
JP2011097526A (ja) | ミリ波無線装置 | |
CN115699326A (zh) | 具有源极、栅极和/或漏极导电通孔的基于iii族氮化物的射频晶体管放大器 | |
EP4244934A1 (en) | Integrated antenna array with beamformer ic chips having multiple surface interfaces | |
US8288845B2 (en) | Package including proximately-positioned lead frame | |
WO2011104774A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP5412372B2 (ja) | 半導体実装装置 | |
US20150349070A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2022092960A (ja) | 高周波モジュール | |
Beer et al. | Off-chip antenna designs for fully integrated, low-cost millimeter-wave transceivers | |
JP2011171501A (ja) | フリップチップ実装装置 | |
JP2022092959A (ja) | 高周波モジュール | |
JP2022096839A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120607 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130619 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20130621 |