JP2017139561A

JP2017139561A - 高周波デバイス及び高周波モジュール

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Publication number: JP2017139561A
Application number: JP2016018032A
Authority: JP
Inventors: 邦浩遠藤; Kunihiro Endo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-02-02
Also published as: JP6559075B2

Abstract

【課題】パッケージ内の高アイソレーション化を図った高周波デバイスを得ること。【解決手段】複数の素子を有する集積回路２と、集積回路２を囲むパッケージ３と、パッケージ３の外部に設置された電磁波吸収体５とを備え、パッケージ３は、集積回路２が実装されたパッケージベース１と、集積回路２を側方から囲む筒状を呈し、一端部３ａ１がパッケージベース１に固定されたシールリング３ａと、板状を呈し、シールリング３ａの他端部３ａ２を塞いだカバー３ｂと、を有し、パッケージベース１、シールリング３ａ及びカバー３ｂの少なくともいずれかは、集積回路２で発生した高周波信号をパッケージ３外へ放射するスロット６を備え、電磁波吸収体５は、少なくともスロット６と正対する箇所に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号の発生源を複数備えた高周波デバイス及び高周波モジュールに関する。

高周波デバイス及び高周波モジュールでは、パッケージ又は筐体により構成される閉空間により電磁界共振が発生し、使用周波数付近でのパッケージ内アイソレーションが低下する。アイソレーション低下により、周波数リップルが発生し、状態によっては発振も起こる。

この問題を回避するために、従来は、特許文献１に開示されるように、パッケージ又は筐体に電磁波吸収体を接着して対処していた。

特許第４６１０１３４号公報

しかしながら、電磁波吸収体だけでは必要なアイソレーションを確保できない場合があり、また、近年では、パッケージ内に実装するアンプの高利得化により、必要アイソレーション量が高まる傾向にあり、一層の高アイソレーション化の方策が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パッケージ内の高アイソレーション化を図った高周波デバイスを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の素子を有する集積回路と、集積回路を囲むパッケージと、パッケージの外部に設置された電磁波吸収体とを備える。本発明においては、パッケージは、集積回路が実装されたパッケージベースと、集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部がパッケージベースに固定されたシールリングと、板状を呈し、シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有する。本発明においては、パッケージベース、シールリング及びカバーの少なくともいずれかは、集積回路で発生した高周波信号をパッケージ外へ放射するスロットを備え、電磁波吸収体は、少なくともスロットと正対する箇所に設けられている。

本発明によれば、パッケージ内の高アイソレーション化を図った高周波デバイスを得ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る高周波デバイスの構成を示す断面図実施の形態１に係る高周波デバイスのパッケージの斜視図本発明の実施の形態２に係る高周波デバイスの構成を示す断面図実施の形態２に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図本発明の実施の形態３に係る高周波デバイスの構成を示す断面図実施の形態３に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図実施の形態３に係る高周波デバイスのカバーの別の構造を示す三面図本発明の実施の形態４に係る高周波モジュールの構成を示す断面図

以下に、本発明の実施の形態に係る高周波デバイス及び高周波モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る高周波デバイスの構成を示す断面図である。高周波デバイス１０は、複数の素子が集積された集積回路２と、集積回路２を覆うパッケージ３とを備えている。集積回路２に集積される素子は、スイッチング素子、アンプ及びサーキュレータが例示されるがこれらに限定されない。集積回路２は、モノリシックマイクロ波集積回路が例示されるが、これに限定されない。パッケージ３は、集積回路２が実装されたパッケージベース１と、角筒状のシールリング３ａと、板状のカバー３ｂとで構成されている。シールリング３ａの一端側３ａ１はパッケージベース１に固定されており、他端側３ａ２はカバー３ｂで塞がれている。パッケージベース１は、シールリング３ａの内外に跨がるフィードスルー１ａを備えている。集積回路２とフィードスルー１ａとは、ワイヤ４で接続されている。

パッケージ３の外側には、電磁波吸収体５が設置されている。

図２は、実施の形態１に係る高周波デバイスのパッケージの斜視図である。図２には、ＴＥ（Transverse Electric）１０１モードにおいてパッケージ３に流れる表面電流を矢印で示している。シールリング３ａ及びカバー３ｂは、スロット６を備えている。スロット６は、シールリング３ａ及びカバー３ｂに、スリットを形成することによって設けられている。スロット６は、ＴＥ１０１モードにおいてパッケージ３に流れる表面電流と直交している。したがって、高周波デバイス１０で発生した高周波信号は、スロット６からパッケージ３外に効率良く放射される。

スロット６からパッケージ３の外へ放射された高周波信号は、電磁波吸収体５によって吸収される。

パッケージ３に流れる表面電流の分布は、パッケージ３の寸法及びパッケージ内部の実装部品の寸法と材質に基づいて算出できる。したがって、高周波デバイス１０の設計時にパッケージ３に流れる表面電流と直交するようにスロットを形成できる。

なお、電磁波吸収体５は、少なくともスロット６と正対して配置されていれば良い。また、電磁波吸収体５は、スロット６との間に隙間を有する状態で設置されていても良い。

上記の説明において、スロット６は、シールリング３ａ及びカバー３ｂに設けられていたが、パッケージベース１にスロット６を設けてもよい。すなわち、パッケージベース１、シールリング３ａ及びカバー３ｂの少なくともいずれかが、集積回路２で発生した高周波信号をパッケージ３外へ放射するスロット６を備えていれば良い。

また、上記の説明においては、ＴＥ１０１モードにおいてパッケージ３に流れる表面電流と直交する向きでスロット６を設けた構成を例としたが、表面電流とスロット６とは必ずしも直交しなくても良い。すなわち、パッケージ３に流れる表面電流と非直角で交差する向きでスロット６を設けても良い。また、ＴＥ１０１モード以外のモードにおいてパッケージ３に流れる表面電流と直交又は非直交で交差する向きでスロット６を設けても良い。

実施の形態１に係る高周波デバイス１０においては、パッケージ３内を伝播する高周波信号は、スロット６によってパッケージ３の外へ放射され、電磁波吸収体５によって吸収される。したがって、パッケージ３内での高周波信号の電磁界共振は抑制されるとともに、パッケージ３内の高アイソレーション化を実現することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る高周波デバイスの構成を示す断面図である。実施の形態２に係る高周波デバイス１０は、実施の形態１と同様に、パッケージベース１に実装された集積回路２と、集積回路２を覆うパッケージ３とを備えているが、パッケージ３の構造が異なる。

実施の形態２に係る高周波デバイス１０のパッケージ３のカバー３ｂは、シールリング３ａの他端部に当接する蓋部３６と、蓋部３６の内側面に設置された電磁波吸収体３２と、電磁波吸収体３２の表面全体に設けられたメタライズ層３１とを有する。

図４は、実施の形態２に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図である。実施の形態２に係るパッケージ３のカバー３ｂでは、メタライズ層３１にスロット３１ａが形成されることにより、集積回路２上の素子で発生した高周波信号は、スロット３１ａから蓋部３６側に放射され、電磁波吸収体３２によって吸収される。

実施の形態２に係る高周波デバイス１０は、シールリング３ａ及び蓋部３６にスロットを設けないため、気密性の確保が可能であり、また、パッケージ３内に電磁波吸収体３２が収まる構造であるため、デバイスの大型化を抑制できる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る高周波デバイスの構成を示す断面図である。図６は、実施の形態３に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図である。実施の形態３に係るパッケージ３のカバー３ｂは、シールリング３ａの他端部に当接する蓋部３６と、蓋部３６の内側面に設置された電磁波吸収体３３と、電磁波吸収体３３を介して蓋部３６と平行に設置された導電性プレート３４とを有する。導電性プレート３４は、蓋部３６の外形形状の縮小形状を有し、シールリング３ａとの間に隙間を備えて設置されている。すなわち、図５に示すように、導電性プレート３４とシールリング３ａとの間には隙間によりスロット３７を構成している。集積回路２上の素子で発生した高周波信号は、スロット３７から蓋部３６側に放射され、カバー３ｂと導電性プレート３４との間の平行平板モードの導波路を通って電磁波吸収体３３に到達し、吸収される。図５には、導電性プレート３４の周縁部が電磁波吸収体３３よりも張り出している構成を図示したが、導電性プレート３４の周縁部は電磁波吸収体３３よりも張り出していなくても良い。

実施の形態３に係る高周波デバイス１０は、シールリング３ａ及び蓋部３６にスロットを設けないため、気密性の確保が可能であり、また、パッケージ３内に電磁波吸収体３３が収まる構造であるため、デバイスの大型化を抑制できる。

図７は、実施の形態３に係る高周波デバイスのカバーの別の構造を示す三面図である。図７に示すカバー３ｂは、蓋部３６の内側面に設置された電磁波吸収体３３と、電磁波吸収体３３を介して蓋部３６と平行に設置された導電性プレート３４とを有し、蓋部３６と導電性プレート３４との隙間に設置された誘電体３５を備えている。ここで言う蓋部３６と導電性プレート３４との隙間とは、電磁波吸収体３３の周囲の部分である。蓋部３６と導電性プレート３４の間に誘電体３５を設置することにより、高周波信号の波長が短くなるため、小型化の効果がある。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る高周波モジュールの構成を示す断面図である。複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板２１と、プリント回路基板２１を収容する筐体２２とを備えている。筐体２２は、プリント回路基板２１を側方から覆う側壁部２２ａと、プリント回路基板２１を上方から覆う天面部２２ｂと、プリント回路基板２１を下方から覆う底面部２２ｃとを備えている。すなわち、筐体２２は、天面部２２ｂ、側壁部２２ａ及び底面部２２ｃによって外郭面が構成されている。天面部２２ｂの内側面は、電磁波吸収体２３を介して導電性プレート２４が設置されている。

導電性プレート２４は、天面部２２ｂの外形形状の縮小形状である。従って、図８に示すように、導電性プレート２４と側壁部２２ａとの間には隙間が形成されている。導電性プレート２４と側壁部２２ａとの間の隙間は、スロット２５を構成している。複数の高周波デバイス１０で発生した高周波信号は、スロット２５によって天面部２２ｂ側に放射され、天面部２２ｂと導電性プレート２４との間の平行平板モードの導波路を通って電磁波吸収体２３に到達し、吸収される。図８には、導電性プレート２４の周縁部が電磁波吸収体２３よりも張り出している構成を図示したが、導電性プレート２４の周縁部は電磁波吸収体３２よりも張り出していなくても良い。

実施の形態４に係る高周波モジュール２０は、実施の形態３に係る高周波デバイス１０の構造を応用したものであり、筐体２２内の高アイソレーション化を実現することができる。上記の説明においては、プリント回路基板２１には、複数の高周波デバイスが実装されているとしたが、高周波デバイスに限定されることはない。また、電磁波吸収体２３及び導電性プレート２４は、天面部２２ｂ以外に設置してもよい。すなわち、筐体２２の外郭面の少なくともいずれかに、電磁波吸収体２３及び導電性プレート２４を設置すれば良い。

なお、ここでは、実施の形態３に係る高周波デバイスの構造を応用した高周波モジュールについて説明したが、実施の形態１，２に係る高周波デバイスの構造を高周波モジュールに応用することもできる。すなわち、筐体２２の少なくとも一つの面に、高周波デバイスで発生した高周波信号を筐体２２外へ放射するスロットを設け、少なくともスロットと正対する箇所に電磁波吸収体を設けても良い。また、表面にメタライズ層を形成するとともにメタライズ層にスロットを形成した電磁波吸収体を筐体２２の少なくとも一つの面の内側面に設置しても良い。

実施の形態４に係る高周波モジュール２０は、筐体２２にスリットを設けないため、気密性の確保が可能であり、また、筐体２２内に電磁波吸収体２３が収まる構造であるため、モジュールの大型化を抑制できる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１パッケージベース、２集積回路、３パッケージ、３ａシールリング、３ｂカバー、４ワイヤ、５，２３，３２，３３電磁波吸収体、６，２５，３１ａ，３７スロット、１０高周波デバイス、２１プリント回路基板、２２筐体、２２ａ側壁部、２２ｂ天面部、２２ｃ底面部、２４，３４導電性プレート、３１メタライズ層、３５誘電体、３６蓋部。

Claims

複数の素子を有する集積回路と、前記集積回路を囲むパッケージと、前記パッケージの外部に設置された電磁波吸収体とを備え、
前記パッケージは、
前記集積回路が実装されたパッケージベースと、
前記集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部が前記パッケージベースに固定されたシールリングと、
板状を呈し、前記シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有し、
前記パッケージベース、前記シールリング及び前記カバーの少なくともいずれかは、前記集積回路で発生した高周波信号を前記パッケージ外へ放射するスロットを備え、
前記電磁波吸収体は、少なくとも前記スロットと正対する箇所に設けられていることを特徴とする高周波デバイス。
前記スロットは、前記パッケージの表面を流れる表面電流と直交する向きで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高周波デバイス。
複数の素子を有する集積回路と、前記集積回路を囲むパッケージとを備え、
前記パッケージは、
前記集積回路が実装されたパッケージベースと、
前記集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部が前記パッケージベースに固定されたシールリングと、
板状を呈し、前記シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有し、
前記カバーは、前記シールリングの他端部に当接する蓋部と、該蓋部の内側面に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体の表面に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層に設けられたスロットとを有することを特徴とする高周波デバイス。
複数の素子を有する集積回路と、前記集積回路を囲むパッケージとを備え、
前記パッケージは、
前記集積回路が実装されたパッケージベースと、
前記集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部が前記パッケージベースに固定されたシールリングと、
板状を呈し、前記シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有し、
前記カバーは、前記シールリングの他端部に当接する蓋部と、該蓋部の内側面に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体を介して前記蓋部と平行に設置された導電性プレートとを有し、
前記導電性プレートは、前記蓋部の外形形状の縮小形状であり、前記周縁部と前記シールリングとの間に隙間を備えて設置されていることを特徴とする高周波デバイス。
前記蓋部と前記導電性プレートとの隙間に、誘電体が設置されていることを特徴とする請求項４に記載の高周波デバイス。
複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板と、該プリント回路基板を収容した箱状の筐体と、前記筐体の外部に設置された電磁波吸収体とを備え、
前記筐体は、少なくとも一つの面に、前記高周波デバイスで発生した高周波信号を前記筐体外へ放射するスロットを備え、
前記電磁波吸収体は、少なくとも前記スロットと正対する箇所に設けられていることを特徴とする高周波モジュール。
前記スロットは、前記筐体の表面を流れる表面電流と直交する向きで設けられていることを特徴とする請求項６に記載の高周波モジュール。
複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板と、該プリント回路基板を収容した箱状の筐体とを備え、
前記筐体の少なくとも一つの面は、内側面に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体の表面に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層に設けられたスロットとを有することを特徴とする高周波モジュール。
複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板と、該プリント回路基板を収容した箱状の筐体とを備え、
前記筐体は、外郭面の内面側に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体を介して前記外郭面と平行に設置された導電性プレートとを有し、
前記導電性プレートは、前記外郭面の外形形状の縮小形状であり、前記周縁部と前記筐体との間に隙間を備えて設置されていることを特徴とする高周波モジュール。
前記外郭面の前記電磁波吸収体が設置された内面と前記導電性プレートとの隙間に、誘電体が設置されていることを特徴とする請求項９に記載の高周波モジュール。