JP3485520B2 - 化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯モジュール及びその製造方法 - Google Patents
化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯モジュール及びその製造方法Info
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速動作可能な化
合物半導体を用いるミリ波帯システムに適用される、気
密封止を必要とするＧａＡｓＭＭＩＣ等の化合物半導体
ベアチップ実装型ミリ波帯モジュール、及びその製造方
法に関する。
合物半導体を用いるミリ波帯システムに適用される、気
密封止を必要とするＧａＡｓＭＭＩＣ等の化合物半導体
ベアチップ実装型ミリ波帯モジュール、及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧａＡｓ，ＩｎＧａＰ等の化合物
半導体ベアチップを用いて ユニット或いはモジュール
を構成する為には、気密シールが可能なチップパッケー
ジを用意し、チップ単体或いは複数個のチップを組み合
わせ機能集約させた形として、チップとその周辺回路を
チップパッケージに実装し機密封止する。その後、モジ
ュールケースの内部にチップパッケージを内装し、更に
パッケージ間を接続して行くといった方法を採用してき
た。
半導体ベアチップを用いて ユニット或いはモジュール
を構成する為には、気密シールが可能なチップパッケー
ジを用意し、チップ単体或いは複数個のチップを組み合
わせ機能集約させた形として、チップとその周辺回路を
チップパッケージに実装し機密封止する。その後、モジ
ュールケースの内部にチップパッケージを内装し、更に
パッケージ間を接続して行くといった方法を採用してき
た。
【０００３】ミリ波帯モジュール等では、導波管インタ
ーフェースを持たせることが必要であり、この場合に
は、チップパッケージの高周波入出力端子を介して、モ
ジュールケース側のマイクロストリップライン、更にス
トリップ導波管変換を経て、導波管入出力とする構造と
ならざるを得なかった。
ーフェースを持たせることが必要であり、この場合に
は、チップパッケージの高周波入出力端子を介して、モ
ジュールケース側のマイクロストリップライン、更にス
トリップ導波管変換を経て、導波管入出力とする構造と
ならざるを得なかった。
【０００４】図３は、従来の化合物半導体ベアチップを
実装した、導波管インターフェースを持つミリ波帯モジ
ュールの構造例を示し、また、図４は、その従来例の一
部拡大断面図である。
実装した、導波管インターフェースを持つミリ波帯モジ
ュールの構造例を示し、また、図４は、その従来例の一
部拡大断面図である。
【０００５】図３において、チップパッケージ基板５１
上に化合物半導体ベアチップ５２が設けられ、気密壁５
３のフィードスルー部Ｆｔを通過するマイクロストリッ
プライン５４，５４’を介して、ミリ波信号が入出力さ
れる。そして、一方の入出力はマイクロストリップライ
ンであるカップリングプローブ基板５６により、導波管
６０内に導かれる。カップリングプローブ基板５６は、
マイクロストリップラインとして機能する部分では裏面
導体はモジュール本体７１が兼ねており、導波管６０内
部では裏面導体はなく、カップリングプローブとして機
能する。なお、マイクロストリップライン５４，５
４’、５６のストリップ導体５５，５５’、５７間は、
それぞれ金ワイヤｗで接続される。
上に化合物半導体ベアチップ５２が設けられ、気密壁５
３のフィードスルー部Ｆｔを通過するマイクロストリッ
プライン５４，５４’を介して、ミリ波信号が入出力さ
れる。そして、一方の入出力はマイクロストリップライ
ンであるカップリングプローブ基板５６により、導波管
６０内に導かれる。カップリングプローブ基板５６は、
マイクロストリップラインとして機能する部分では裏面
導体はモジュール本体７１が兼ねており、導波管６０内
部では裏面導体はなく、カップリングプローブとして機
能する。なお、マイクロストリップライン５４，５
４’、５６のストリップ導体５５，５５’、５７間は、
それぞれ金ワイヤｗで接続される。
【０００６】チップパッケージ基板５１の気密壁５３の
上部がチップパッケージ蓋５８で封止され、またＤＣバ
イアスなどのチップパッケージ端子７３，７３’が形成
されているＤＣバイアス基板７２，７２’が、導体で形
成されているモジュール本体７１上に、チップパッケー
ジ基板５１，カップリングプローブ基板５６とともに載
置される。
上部がチップパッケージ蓋５８で封止され、またＤＣバ
イアスなどのチップパッケージ端子７３，７３’が形成
されているＤＣバイアス基板７２，７２’が、導体で形
成されているモジュール本体７１上に、チップパッケー
ジ基板５１，カップリングプローブ基板５６とともに載
置される。
【０００７】一方、導波管６０は、本体部６１に形成さ
れているカップリングプローブ導入口６２に、マイクロ
ストリップライン５６のストリップ導体５７が導入さ
れ、カップリングモードが形成されるように、モジュー
ル本体７１に取り付けられている。尚、６４は導波管の
開口部、６３は導波管フランジであり、６５は取り付け
用穴である。
れているカップリングプローブ導入口６２に、マイクロ
ストリップライン５６のストリップ導体５７が導入さ
れ、カップリングモードが形成されるように、モジュー
ル本体７１に取り付けられている。尚、６４は導波管の
開口部、６３は導波管フランジであり、６５は取り付け
用穴である。
【０００８】この従来のミリ波帯モジュールの一部拡大
断面図である図４を参照すると、所望のミリ波信号は、
化合物半導体チップ５２の表面にあるチップ入出力端よ
り金ワイヤｗにてチップパッケージの入出力部にあるフ
イードスルー部Ｆｔのマイクロストリップライン５４に
伝達される。ここで、次にチップパッケージ基板５１の
気密壁５３を通過する為にその前処理として、コプレー
ナモードに変換し、更に気密壁５３の直下にてトリプレ
ートと同軸の中間的な異型同軸モードとなり、気密壁５
３通過の後、再びコブレーナからマイクロストリップへ
と変換し、チップパッケージの入出力端に至る。このよ
うに、気密壁５３を通過させるために、マイクロストリ
ップラインモード（ａ）及び（ｂ）、コプレーナモード
（ｃ）、異型同軸モード（ｄ）、コプレーナモード
（ｃ）、マイクロストリップラインモード（ｂ）及び
（ａ）の一連の伝送モード変換が行われる。そして、信
号は更に金ワイヤｗを介してモジュールケース側のスト
リップライン５６に渡り、導波管励振用のマイクロスト
リップラインであるカップリングプローブ基板５６に至
り、導波管６０内でカップリングモードが形成される。
断面図である図４を参照すると、所望のミリ波信号は、
化合物半導体チップ５２の表面にあるチップ入出力端よ
り金ワイヤｗにてチップパッケージの入出力部にあるフ
イードスルー部Ｆｔのマイクロストリップライン５４に
伝達される。ここで、次にチップパッケージ基板５１の
気密壁５３を通過する為にその前処理として、コプレー
ナモードに変換し、更に気密壁５３の直下にてトリプレ
ートと同軸の中間的な異型同軸モードとなり、気密壁５
３通過の後、再びコブレーナからマイクロストリップへ
と変換し、チップパッケージの入出力端に至る。このよ
うに、気密壁５３を通過させるために、マイクロストリ
ップラインモード（ａ）及び（ｂ）、コプレーナモード
（ｃ）、異型同軸モード（ｄ）、コプレーナモード
（ｃ）、マイクロストリップラインモード（ｂ）及び
（ａ）の一連の伝送モード変換が行われる。そして、信
号は更に金ワイヤｗを介してモジュールケース側のスト
リップライン５６に渡り、導波管励振用のマイクロスト
リップラインであるカップリングプローブ基板５６に至
り、導波管６０内でカップリングモードが形成される。
【０００９】さて、この従来のミリ波帯モジュールの製
造は、次のような組立工程により行われる。まず、チッ
プパッケージ基板５１内に化合物半導体チップ５２及び
周辺部品をダイボンドする。次に、ダイボンドされた化
合物半導体チップ、周辺部品間及びマイクロストリップ
ライン５４の内部側導体への内部接合を、金ワイヤｗで
ボンディングする。この状態で、チップパッケージ蓋５
８を、不活性ガスである窒素ガスＮ２雰囲気下で気密壁
５３に溶着し、チップパッケージ５２の気密封止を行
う。
造は、次のような組立工程により行われる。まず、チッ
プパッケージ基板５１内に化合物半導体チップ５２及び
周辺部品をダイボンドする。次に、ダイボンドされた化
合物半導体チップ、周辺部品間及びマイクロストリップ
ライン５４の内部側導体への内部接合を、金ワイヤｗで
ボンディングする。この状態で、チップパッケージ蓋５
８を、不活性ガスである窒素ガスＮ２雰囲気下で気密壁
５３に溶着し、チップパッケージ５２の気密封止を行
う。
【００１０】次に、チップパッケージ５２とカップリン
グプローブ基板５６をモジュール本体７１に実装固定
し、さらに、チップパッケージ内にＤＣバイアス等を供
給する付属回路基板７２，７２’も同時に実装する。こ
の状態で、チップパッケージ５２外部側のマイクロスト
リップ基板５４の導体５５と、カップリング基板５６の
導体５７とを金ワイヤｗでボンディングし、またＤＣバ
イアス基板７２，７２’とチップパッケージの端子を半
田付けにより接続する。
グプローブ基板５６をモジュール本体７１に実装固定
し、さらに、チップパッケージ内にＤＣバイアス等を供
給する付属回路基板７２，７２’も同時に実装する。こ
の状態で、チップパッケージ５２外部側のマイクロスト
リップ基板５４の導体５５と、カップリング基板５６の
導体５７とを金ワイヤｗでボンディングし、またＤＣバ
イアス基板７２，７２’とチップパッケージの端子を半
田付けにより接続する。
【００１１】そして、導波管６０のカップリングプロー
ブ導入口６２からカップリングプローブ基板５６を挿入
する形で、モジュール本体７１に導波管６０を装着固定
する。
ブ導入口６２からカップリングプローブ基板５６を挿入
する形で、モジュール本体７１に導波管６０を装着固定
する。
【００１２】このように、気密構造を実現する為に、チ
ップパッケージ基板５１の内部にチップ実装と内部金ワ
イヤリングを施してしまい、この段階でチップパッケー
ジ単位にてＮ２封止してしまう。また、導波管カップリ
ングブローブと気密封止されたチップパッケージをモジ
ュール内部に同時に固定し、その間を金ワイヤで接続す
る。この際、カップリングプローブ５６がモジュール本
体７１から突き出す形に装着し、片端ショート型導波管
６０のブローブ導入口６２より挿入する事により導波管
６０とブローブ５６の結合を実現して、モジュール上の
ストリップラインモードから導波管モードへの変換を行
っている。
ップパッケージ基板５１の内部にチップ実装と内部金ワ
イヤリングを施してしまい、この段階でチップパッケー
ジ単位にてＮ２封止してしまう。また、導波管カップリ
ングブローブと気密封止されたチップパッケージをモジ
ュール内部に同時に固定し、その間を金ワイヤで接続す
る。この際、カップリングプローブ５６がモジュール本
体７１から突き出す形に装着し、片端ショート型導波管
６０のブローブ導入口６２より挿入する事により導波管
６０とブローブ５６の結合を実現して、モジュール上の
ストリップラインモードから導波管モードへの変換を行
っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】この従来の化合物半導
体ベアチップ実装型ミリ波帯モジュールでは、チップパ
ッケージ５２により気密を個別に確保している為に、化
合物半導体チップ５２からの入出力系は必ずパッケージ
の気密壁５３を通過しなければならず、この通過に伴い
ストリップ・コプレーナ・異型同軸・コプレーナ・スト
リップといった連続モード変換を必要とする事になり、
実装上の伝送路長が長くなってしまう欠点があった。
体ベアチップ実装型ミリ波帯モジュールでは、チップパ
ッケージ５２により気密を個別に確保している為に、化
合物半導体チップ５２からの入出力系は必ずパッケージ
の気密壁５３を通過しなければならず、この通過に伴い
ストリップ・コプレーナ・異型同軸・コプレーナ・スト
リップといった連続モード変換を必要とする事になり、
実装上の伝送路長が長くなってしまう欠点があった。
【００１４】また、チップパッケージ５１の壁高を抑
え、ミリ波帯での導波管モードがパッケージ基板５１内
部に立たない様配慮した場合、壁高が比較的低くなる事
になり、異型同軸の対向グランド面が近くなる形となる
為、内導体が極めて細いパターンに成らざるを得ず、ミ
リ波帯の伝送についても、かなりの導体損を伴う形とな
ってしまう。図５に、実際に該当する連続モード変換変
換する導波路を形成し、フィードスルー部の通過損失を
実測したデータを示す。この図５から、２０ＧＨｚ前後
にて、０．５ｄＢの損失となり、３０ＧＨｚでは、１．
２ｄＢ近い損失となってしまうことが分かるように、ミ
リ波帯のＭＭＩＣチップが持つパワー送出能力やＮＦ
（雑音指数）といった特性を著しく劣化せしめていた。
え、ミリ波帯での導波管モードがパッケージ基板５１内
部に立たない様配慮した場合、壁高が比較的低くなる事
になり、異型同軸の対向グランド面が近くなる形となる
為、内導体が極めて細いパターンに成らざるを得ず、ミ
リ波帯の伝送についても、かなりの導体損を伴う形とな
ってしまう。図５に、実際に該当する連続モード変換変
換する導波路を形成し、フィードスルー部の通過損失を
実測したデータを示す。この図５から、２０ＧＨｚ前後
にて、０．５ｄＢの損失となり、３０ＧＨｚでは、１．
２ｄＢ近い損失となってしまうことが分かるように、ミ
リ波帯のＭＭＩＣチップが持つパワー送出能力やＮＦ
（雑音指数）といった特性を著しく劣化せしめていた。
【００１５】更に、このミリ波帯モジュールの製造での
組立工程に於いても、金ワイヤのワイヤリング工程が２
段階に渡って現れる事になるので、工程フロー上も、極
めて不合理な組み立てとなってしまうという問題があっ
た。
組立工程に於いても、金ワイヤのワイヤリング工程が２
段階に渡って現れる事になるので、工程フロー上も、極
めて不合理な組み立てとなってしまうという問題があっ
た。
【００１６】そこで、本発明は、導波管インターフェー
スを必要とする化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯
モジュールにおいて、チップパッケージにおけるフィー
ドスルー部を不要として、伝送損失を大幅に改善すると
ともに、モード変換を単純にして実装上の伝送路長を短
くし、構成を簡素化して小型化を図ることを目的とす
る。また、このミリ波帯モジュールの製造での組立工程
の手順を簡素にし、生産性を向上することを目的とす
る。
スを必要とする化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯
モジュールにおいて、チップパッケージにおけるフィー
ドスルー部を不要として、伝送損失を大幅に改善すると
ともに、モード変換を単純にして実装上の伝送路長を短
くし、構成を簡素化して小型化を図ることを目的とす
る。また、このミリ波帯モジュールの製造での組立工程
の手順を簡素にし、生産性を向上することを目的とす
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の化合物半導体
ベアチップ実装型ミリ波帯モジュールは、短絡導波管部
を内部底面に堀り込んだモジュールケース本体と、前記
短絡導波管部と対向してモジュールケース本体に装着さ
れ、上面側に気密窓を有し、側面側にプローブ導入溝を
有する導波管ブロックと、化合物半導体ベアチップがダ
イボンドされ、直流バイアス用コンタクトピンが植設さ
れた接続用基板が設けられており、モジュールケース本
体内部に実装されたチップマウントベースプレートと、
前記化合物半導体の入出力部に一端が接続され、カップ
リングプローブとなる他端が前記プローブ導入溝を介し
て前記導波管ブロックと結合されているカップリングプ
ローブ基板と、前記直流バイアス用コンタクトピンと導
電接続され、前記モジュールケース本体の蓋となる直流
バイアス基板とを備え、前記モジュールケース本体が前
記導波管ブロック及び前記直流バイアス基板で樹脂によ
り気密封止されていることを特徴とする。
ベアチップ実装型ミリ波帯モジュールは、短絡導波管部
を内部底面に堀り込んだモジュールケース本体と、前記
短絡導波管部と対向してモジュールケース本体に装着さ
れ、上面側に気密窓を有し、側面側にプローブ導入溝を
有する導波管ブロックと、化合物半導体ベアチップがダ
イボンドされ、直流バイアス用コンタクトピンが植設さ
れた接続用基板が設けられており、モジュールケース本
体内部に実装されたチップマウントベースプレートと、
前記化合物半導体の入出力部に一端が接続され、カップ
リングプローブとなる他端が前記プローブ導入溝を介し
て前記導波管ブロックと結合されているカップリングプ
ローブ基板と、前記直流バイアス用コンタクトピンと導
電接続され、前記モジュールケース本体の蓋となる直流
バイアス基板とを備え、前記モジュールケース本体が前
記導波管ブロック及び前記直流バイアス基板で樹脂によ
り気密封止されていることを特徴とする。
【００１８】
【００１９】 請求項２の化合物半導体ベアチップ実装
型ミリ波帯モジュールの製造方法は、チップマウントベ
ースプレートに、化合物半導体ベアチップをダイボンド
し、直流バイアス用コンタクトピンが植設された接続用
基板を設ける工程と、短絡導波管部を内部底面に堀り込
んだモジュールケース本体の内部に、チップマウントベ
ースプレートとカップリングプローブ基板を実装する工
程と、化合物半導体ベアチップ、接続用基板、カップリ
ングプローブ基板の接続をワイヤボンディングで行う工
程と、上面側に気密窓を有し側面側にプローブ導入溝を
有する導波管ブロックを、前記短絡導波管部と対向さ
せ、かつカップリングプローブ基板の一端が前記プロー
ブ導入溝を介して結合されるように、モジュールケース
本体に実装する工程と、蓋となる直流バイアス基板を、
前記モジュールケース本体に設け、前記直流バイアス用
コンタクトピンと導電接続する工程と、前記モジュール
ケース本体を、前記導波管ブロック及び前記直流バイア
ス基板で樹脂により気密封止する工程と、を有すること
を特徴とする。
型ミリ波帯モジュールの製造方法は、チップマウントベ
ースプレートに、化合物半導体ベアチップをダイボンド
し、直流バイアス用コンタクトピンが植設された接続用
基板を設ける工程と、短絡導波管部を内部底面に堀り込
んだモジュールケース本体の内部に、チップマウントベ
ースプレートとカップリングプローブ基板を実装する工
程と、化合物半導体ベアチップ、接続用基板、カップリ
ングプローブ基板の接続をワイヤボンディングで行う工
程と、上面側に気密窓を有し側面側にプローブ導入溝を
有する導波管ブロックを、前記短絡導波管部と対向さ
せ、かつカップリングプローブ基板の一端が前記プロー
ブ導入溝を介して結合されるように、モジュールケース
本体に実装する工程と、蓋となる直流バイアス基板を、
前記モジュールケース本体に設け、前記直流バイアス用
コンタクトピンと導電接続する工程と、前記モジュール
ケース本体を、前記導波管ブロック及び前記直流バイア
ス基板で樹脂により気密封止する工程と、を有すること
を特徴とする。
【００２０】本発明によれば、導波管インターフェース
を必要とする化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯モ
ジュールにおいて、モジュールケース本体で気密封止す
るとともに、導波管ブロックの気密窓を介して導波管モ
ードで外部との信号の授受を行う。これにより、化合物
半導体ベアチップの入出力部から導波管インターフェー
スに至るまでのモード変換が単純になり、伝送距離も短
くなるから、モジュールを小型化することができ、モジ
ュールの生産歩留まりを改善することができる。
を必要とする化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯モ
ジュールにおいて、モジュールケース本体で気密封止す
るとともに、導波管ブロックの気密窓を介して導波管モ
ードで外部との信号の授受を行う。これにより、化合物
半導体ベアチップの入出力部から導波管インターフェー
スに至るまでのモード変換が単純になり、伝送距離も短
くなるから、モジュールを小型化することができ、モジ
ュールの生産歩留まりを改善することができる。
【００２１】また、個別チップケースを用いた場合に必
要となるフィードスルー構造が不要であるから、フィー
ドスルー部の損失が無くなり、伝送効率を大幅に改善で
きる。
要となるフィードスルー構造が不要であるから、フィー
ドスルー部の損失が無くなり、伝送効率を大幅に改善で
きる。
【００２２】さらに、このミリ波帯モジュールの製造に
おいて、各構成部品を順次組立るだけで良く、また、各
構成部品間を接続するワイヤボンディング作業が一工程
で済むから、製造工程を簡素にすることができ、生産性
を向上することができる。
おいて、各構成部品を順次組立るだけで良く、また、各
構成部品間を接続するワイヤボンディング作業が一工程
で済むから、製造工程を簡素にすることができ、生産性
を向上することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の化合物半
導体ベアチップを実装した、導波管インターフェースを
持つミリ波帯モジュールの構造例を示し、また、図２
は、その一部を拡大して模式的に示した断面図である。
実施の形態について説明する。図１は本発明の化合物半
導体ベアチップを実装した、導波管インターフェースを
持つミリ波帯モジュールの構造例を示し、また、図２
は、その一部を拡大して模式的に示した断面図である。
【００２４】図１において、金属材料で形成されたチッ
プマウントベースプレート１１上に、化合物半導体ベア
チップ１２、１３，１４がダイボンドされ、また直流バ
イアスなどのコンタクトピン１７が植設される接続用基
板１５，１６が設けられる。そして、それぞれの相互の
間の接続が金ワイヤｗにより行われている。この接続用
基板１５，１６は、例えばアルミナなどの誘電体材料で
形成される。
プマウントベースプレート１１上に、化合物半導体ベア
チップ１２、１３，１４がダイボンドされ、また直流バ
イアスなどのコンタクトピン１７が植設される接続用基
板１５，１６が設けられる。そして、それぞれの相互の
間の接続が金ワイヤｗにより行われている。この接続用
基板１５，１６は、例えばアルミナなどの誘電体材料で
形成される。
【００２５】カップリングプローブ基板１８は、上面に
ストリップ導体１９が設けられており、その一端部にお
いて化合物半導体ベアチップ１２の入出力部と金ワイヤ
ｗで接続される。その他端部は導波管結合のためのカッ
プリングプローブとなる。
ストリップ導体１９が設けられており、その一端部にお
いて化合物半導体ベアチップ１２の入出力部と金ワイヤ
ｗで接続される。その他端部は導波管結合のためのカッ
プリングプローブとなる。
【００２６】モジュールケース本体３１は、金属材料で
形成され、その内面の底部に短絡導波管開口を形成する
堀り込み部３３が設けられている。そして、このモジュ
ールケース本体３１の内部底面に、チップマウントベー
スプレート１１とカップリングプローブ基板１８が実装
される。
形成され、その内面の底部に短絡導波管開口を形成する
堀り込み部３３が設けられている。そして、このモジュ
ールケース本体３１の内部底面に、チップマウントベー
スプレート１１とカップリングプローブ基板１８が実装
される。
【００２７】一方、プローブ結合用導波管ブロック２１
は、上面に気密窓２２が設けられ、側面にカップリング
プローブ導入溝２３が設けられ、下面が開放されてい
る。気密窓２２はポリイミド、石英などの低損失誘電体
材料で形成され、導波管モードの電波を低損失で通過さ
せる。そして、開放されている下面が前記堀り込み部３
３と対向して短絡導波管を構成し、そこにカップリング
プローブ基板１８の他端部が位置し、プローブ結合が行
われる。
は、上面に気密窓２２が設けられ、側面にカップリング
プローブ導入溝２３が設けられ、下面が開放されてい
る。気密窓２２はポリイミド、石英などの低損失誘電体
材料で形成され、導波管モードの電波を低損失で通過さ
せる。そして、開放されている下面が前記堀り込み部３
３と対向して短絡導波管を構成し、そこにカップリング
プローブ基板１８の他端部が位置し、プローブ結合が行
われる。
【００２８】立ち上げ用導波管ブロック２５は、プロー
ブ結合用導波管ブロック２１の上面側にフランジ２６で
取り付けられ、その他端部側は標準寸法の導波管に結合
するように標準フランジ２７が設けられている。なお、
これらは取付孔２８ａ、２８ｂ、及び３４により一体的
にモジュールケース本体３１に装着される。
ブ結合用導波管ブロック２１の上面側にフランジ２６で
取り付けられ、その他端部側は標準寸法の導波管に結合
するように標準フランジ２７が設けられている。なお、
これらは取付孔２８ａ、２８ｂ、及び３４により一体的
にモジュールケース本体３１に装着される。
【００２９】また、直流バイアス基板４０は、導電パタ
ーン（図示していない）が形成されており、コンタクト
ピン１７が接続用孔４１に挿入され、はんだ付けにより
導電接続される。この時、直流バイアス基板４０は、モ
ジュールケース本体３１に設けられた段部３２及びプロ
ーブ結合用導波管ブロック２１に設けられた段部に組み
合って、モジュールケース本体３１の開口面の蓋とな
る。つまり、モジュールケース本体３１の開口面は、プ
ローブ結合用導波管ブロック２１と直流バイアス基板４
０とで、閉じられる。
ーン（図示していない）が形成されており、コンタクト
ピン１７が接続用孔４１に挿入され、はんだ付けにより
導電接続される。この時、直流バイアス基板４０は、モ
ジュールケース本体３１に設けられた段部３２及びプロ
ーブ結合用導波管ブロック２１に設けられた段部に組み
合って、モジュールケース本体３１の開口面の蓋とな
る。つまり、モジュールケース本体３１の開口面は、プ
ローブ結合用導波管ブロック２１と直流バイアス基板４
０とで、閉じられる。
【００３０】この本発明の化合物半導体ベアチップ実装
型ミリ波帯モジュールの一部拡大断面図である図２を参
照すると、図１にて説明した各構成部品の組立状態がよ
り明確となる。
型ミリ波帯モジュールの一部拡大断面図である図２を参
照すると、図１にて説明した各構成部品の組立状態がよ
り明確となる。
【００３１】化合物半導体ベアチップ１２はチップマウ
ントベースプレート１１上に実装され、その入出力部は
金ワイヤｗでカップリングプローブ基板１８に接続され
る。このカップリングプローブ基板１８は金属製のモジ
ュール本体３１に取り付けられるから、このモジュール
本体３１に接している間はマイクロストリップ線路とし
て機能し、導波管部に至るとカップリングプローブとし
て機能する。
ントベースプレート１１上に実装され、その入出力部は
金ワイヤｗでカップリングプローブ基板１８に接続され
る。このカップリングプローブ基板１８は金属製のモジ
ュール本体３１に取り付けられるから、このモジュール
本体３１に接している間はマイクロストリップ線路とし
て機能し、導波管部に至るとカップリングプローブとし
て機能する。
【００３２】モジュールケース本体３１に、ショート面
を持つ導波管開口となる堀込み部３３を形成しておき、
その開口部を渡る形で、カップリングプローブ基板１８
が固定配置される。
を持つ導波管開口となる堀込み部３３を形成しておき、
その開口部を渡る形で、カップリングプローブ基板１８
が固定配置される。
【００３３】プローブ結合用導波管ブロック２１の上部
側の導波管管開口部には気密窓２２設けられている。ま
た、チップマウントベースブレート１１に直流バイアス
等を受け渡しする直流バイアス基板４０がモジュールモ
ジュールケース本体３１の段部３２及びプローブ結合用
導波管ブロック２１の段部２４に支えられる形で実装さ
れる。チップマウントベースプレート１１側から直立し
た形のコンタクトピン１７が直流バイアス４０のスルー
ホールに貫通、半田付処理して、化合物半導体ベアチッ
プ１２の周辺内装回路と、外部との電気接続を確保す
る。
側の導波管管開口部には気密窓２２設けられている。ま
た、チップマウントベースブレート１１に直流バイアス
等を受け渡しする直流バイアス基板４０がモジュールモ
ジュールケース本体３１の段部３２及びプローブ結合用
導波管ブロック２１の段部２４に支えられる形で実装さ
れる。チップマウントベースプレート１１側から直立し
た形のコンタクトピン１７が直流バイアス４０のスルー
ホールに貫通、半田付処理して、化合物半導体ベアチッ
プ１２の周辺内装回路と、外部との電気接続を確保す
る。
【００３４】この状態で、既に化合物半導体ベアチップ
１２が内装された環境は、完全な暗室となっている。こ
の暗室化したチップ内装空間を完全な気密空間とする為
に、プローブ結合用導波管ブロック２１と直流バイアス
基板４０ともども、不活性ガス例えばＮ２雰囲気中で樹
脂４２で封止している。
１２が内装された環境は、完全な暗室となっている。こ
の暗室化したチップ内装空間を完全な気密空間とする為
に、プローブ結合用導波管ブロック２１と直流バイアス
基板４０ともども、不活性ガス例えばＮ２雰囲気中で樹
脂４２で封止している。
【００３５】また、樹脂封止の作業を考慮して、この実
施例では、プローブ結合用導波管ブロック２１の気密窓
２２から 更に、もう一段標準フランジの付属した立ち
上げ用導波管ブロック２５を設けている。これは、気密
窓２２を持ったプローブ結合用導波管ブロック２１がモ
ジュールケース本体３１の壁高より低く抑えてあるが為
に、封止の為の樹脂コーティングが難しくなってしまう
ことに対処したものである。したがって、気密窓部の立
ち上がりを部分的に高くする事によって、この追加部分
の導波管を削除してしまう事も可能となる。
施例では、プローブ結合用導波管ブロック２１の気密窓
２２から 更に、もう一段標準フランジの付属した立ち
上げ用導波管ブロック２５を設けている。これは、気密
窓２２を持ったプローブ結合用導波管ブロック２１がモ
ジュールケース本体３１の壁高より低く抑えてあるが為
に、封止の為の樹脂コーティングが難しくなってしまう
ことに対処したものである。したがって、気密窓部の立
ち上がりを部分的に高くする事によって、この追加部分
の導波管を削除してしまう事も可能となる。
【００３６】しかし、気密窓２２を持つ導波管開口部は
若干の導波管伝送モードの乱れを伴うことがあるので、
より一般的な導波管インターフェースを本モジュールに
持たせる為にも、立ち上がり用導波管ブロック２５を付
属させるのが望ましい。
若干の導波管伝送モードの乱れを伴うことがあるので、
より一般的な導波管インターフェースを本モジュールに
持たせる為にも、立ち上がり用導波管ブロック２５を付
属させるのが望ましい。
【００３７】さて、この本発明実施例の化合物半導体ベ
アチップ実装型ミリ波帯モジュールの製造は、図１，図
２を参照して、次のような組立工程により行われる。
アチップ実装型ミリ波帯モジュールの製造は、図１，図
２を参照して、次のような組立工程により行われる。
【００３８】まず、チップマウントベースプレート１１
に、化合物半導体ベアチップ１２をダイボンドし、直流
バイアス用コンタクトピン１７が植設された接続用基板
１５，１６を設ける。
に、化合物半導体ベアチップ１２をダイボンドし、直流
バイアス用コンタクトピン１７が植設された接続用基板
１５，１６を設ける。
【００３９】次に、短絡導波管開口を形成するように内
部底面に堀り込み部３３を設けたモジュールケース本体
３１の内部に、チップマウントベースプレート１１とカ
ップリングプローブ基板１８を実装する。この時、カッ
プリングプローブ基板１８の一端部が堀り込み部３３に
位置するように位置決めする。
部底面に堀り込み部３３を設けたモジュールケース本体
３１の内部に、チップマウントベースプレート１１とカ
ップリングプローブ基板１８を実装する。この時、カッ
プリングプローブ基板１８の一端部が堀り込み部３３に
位置するように位置決めする。
【００４０】次に、化合物半導体ベアチップ１２，１
３，１４、接続用基板１５，１６、カップリングプロー
ブ基板１８のそれぞれ相互間を、金ワイヤｗでワイヤボ
ンディングして接続する。この時、必要とされる全ての
ワイヤボンディングが同一の工程で行われる。
３，１４、接続用基板１５，１６、カップリングプロー
ブ基板１８のそれぞれ相互間を、金ワイヤｗでワイヤボ
ンディングして接続する。この時、必要とされる全ての
ワイヤボンディングが同一の工程で行われる。
【００４１】次に、上面側に気密窓２２を有し側面側に
プローブ導入溝２３を有するプローブ結合用導波管ブロ
ック２１を、短絡導波管開口を形成している堀り込み部
３３と対向させ、かつカップリングプローブ基板１８の
一端がプローブ導入溝２３を介して結合されるように、
モジュールケース本体３１に実装する。
プローブ導入溝２３を有するプローブ結合用導波管ブロ
ック２１を、短絡導波管開口を形成している堀り込み部
３３と対向させ、かつカップリングプローブ基板１８の
一端がプローブ導入溝２３を介して結合されるように、
モジュールケース本体３１に実装する。
【００４２】次に、蓋となる直流バイアス基板４０を、
モジュールケース本体３１の段部３２及びプローブ結合
用導波管ブロック２１の段部２４に組み合せ、かつ接続
用孔４１にコンタクトピン１７を挿入し、はんだ付けに
より導電接続する。この状態で、モジュールケース本体
３１の開口面は、プローブ結合用導波管ブロック２１と
直流バイアス基板４０とで、閉じられている。
モジュールケース本体３１の段部３２及びプローブ結合
用導波管ブロック２１の段部２４に組み合せ、かつ接続
用孔４１にコンタクトピン１７を挿入し、はんだ付けに
より導電接続する。この状態で、モジュールケース本体
３１の開口面は、プローブ結合用導波管ブロック２１と
直流バイアス基板４０とで、閉じられている。
【００４３】次に、立ち上げ用導波管ブロック２５を装
着固定する。
着固定する。
【００４４】最後に、モジュールケース本体３１を、窒
素ガスＮ２雰囲気中で、導波管ブロック２１及び直流バ
イアス基板４０で、樹脂４２により気密封止する。この
気密封止を、樹脂コーティングにより行うことができ
る。
素ガスＮ２雰囲気中で、導波管ブロック２１及び直流バ
イアス基板４０で、樹脂４２により気密封止する。この
気密封止を、樹脂コーティングにより行うことができ
る。
【００４５】この製造方法によれば、チップマウントベ
ースプレート１１とカップリングブローブ基板１８をモ
ジュールケース本体３１に固定してから、全ての金ワイ
ヤｗのワイヤリングを一括して処理できる。また、チッ
プ単位でのパッケージによる窒素ガス封止が完全に省け
ており、例え複数の回路を融合する形の複雑なモジュー
ル構成を採用しても、１回のみの樹脂コーティングによ
る気密封止作業で密封処理を完了させることができる。
ースプレート１１とカップリングブローブ基板１８をモ
ジュールケース本体３１に固定してから、全ての金ワイ
ヤｗのワイヤリングを一括して処理できる。また、チッ
プ単位でのパッケージによる窒素ガス封止が完全に省け
ており、例え複数の回路を融合する形の複雑なモジュー
ル構成を採用しても、１回のみの樹脂コーティングによ
る気密封止作業で密封処理を完了させることができる。
【００４６】更に、化合物半導体ベアチップ１２の入出
力部から導波管カップリング部までの間の金ワイヤｗの
接続点は、１箇所のみであり、更に、その伝送モード変
換も、図２に示す通り、マイクロストリップモード
（ａ）だけの極めて単純な形で完成する事が分かる。
力部から導波管カップリング部までの間の金ワイヤｗの
接続点は、１箇所のみであり、更に、その伝送モード変
換も、図２に示す通り、マイクロストリップモード
（ａ）だけの極めて単純な形で完成する事が分かる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、導波管インターフェー
スを必要とする化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯
モジュールにおいて、モジュールケース本体で気密封止
するとともに、導波管ブロックの気密窓を介して導波管
モードで外部との信号の授受を行う。これにより、化合
物半導体ベアチップの入出力部から導波管インターフェ
ースに至るまでのモード変換が単純になり、伝送距離も
短くなるから、モジュールを小型化することができ、モ
ジュールの生産歩留まりを改善することができる。
スを必要とする化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯
モジュールにおいて、モジュールケース本体で気密封止
するとともに、導波管ブロックの気密窓を介して導波管
モードで外部との信号の授受を行う。これにより、化合
物半導体ベアチップの入出力部から導波管インターフェ
ースに至るまでのモード変換が単純になり、伝送距離も
短くなるから、モジュールを小型化することができ、モ
ジュールの生産歩留まりを改善することができる。
【００４８】また、個別チップケースを用いた場合に必
要となるフィードスルー構造が不要であるから、フィー
ドスルー部の損失が無くなり、伝送効率を大幅に改善で
きる。
要となるフィードスルー構造が不要であるから、フィー
ドスルー部の損失が無くなり、伝送効率を大幅に改善で
きる。
【００４９】さらに、このミリ波帯モジュールの製造に
おいて、各構成部品を順次組立るだけで良く、また、各
構成部品間を接続するワイヤボンディング作業が一工程
で済むから、製造工程を簡素にすることができ、生産性
を向上することができる。
おいて、各構成部品を順次組立るだけで良く、また、各
構成部品間を接続するワイヤボンディング作業が一工程
で済むから、製造工程を簡素にすることができ、生産性
を向上することができる。
【図１】本発明の化合物半導体ベアチップを実装した、
導波管インターフェースを持つミリ波帯モジュールの構
造例を示す図。
導波管インターフェースを持つミリ波帯モジュールの構
造例を示す図。
【図２】本発明のミリ波帯モジュールの構造を一部拡大
して模式的に示した断面図。
して模式的に示した断面図。
【図３】従来の化合物半導体ベアチップを実装した、導
波管インターフェースを持つミリ波帯モジュールの構造
例を示す図。
波管インターフェースを持つミリ波帯モジュールの構造
例を示す図。
【図４】従来のミリ波帯モジュールの構造の一部拡大断
面図。
面図。
【図５】フィードスルー部の通過損失を実測したデータ
を示す図。
を示す図。
１１ チップマウントベースプレート
１２，１３，１４ 化合物半導体ベアチップ
１５，１６ 接続用基板
１７ コンタクトピン
１８ カップリングプローブ用基板
２１ プローブ結合用導波管ブロック
２２ 気密窓
２３ カップリングプローブ導入溝
２５ 立ち上げ用導波管ブロック
３１ モジュールケース本体
３２ 段部
３３ 導波管開口部を形成する堀り込み部
４０ 直流バイアス基板
４１ 接続用孔
４２ 樹脂
ｗ 金ワイヤ
Claims (2)
- 【請求項１】 短絡導波管部を内部底面に堀り込んだモ
ジュールケース本体と、 前記短絡導波管部と対向してモジュールケース本体に装
着され、上面側に気密窓を有し、側面側にプローブ導入
溝を有する導波管ブロックと、 化合物半導体ベアチップがダイボンドされ、直流バイア
ス用コンタクトピンが植設された接続用基板が設けられ
ており、モジュールケース本体内部に実装されたチップ
マウントベースプレートと、 前記化合物半導体の入出力部に一端が接続され、カップ
リングプローブとなる他端が前記プローブ導入溝を介し
て前記導波管ブロックと結合されているカップリングプ
ローブ基板と、 前記直流バイアス用コンタクトピンと導電接続され、前
記モジュールケース本体の蓋となる直流バイアス基板と
を備え、 前記モジュールケース本体が前記導波管ブロック及び前
記直流バイアス基板で樹脂により気密封止されているこ
とを特徴とする化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯
モジュール。 - 【請求項２】 チップマウントベースプレートに、化合
物半導体ベアチップをダイボンドし、直流バイアス用コ
ンタクトピンが植設された接続用基板を設ける工程と、 短絡導波管部を内部底面に堀り込んだモジュールケース
本体の内部に、チップマウントベースプレートとカップ
リングプローブ基板を実装する工程と、 化合物半導体ベアチップ、接続用基板、カップリングプ
ローブ基板の接続をワイヤボンディングで行う工程と、 上面側に気密窓を有し側面側にプローブ導入溝を有する
導波管ブロックを、前記短絡導波管部と対向させ、かつ
カップリングプローブ基板の一端が前記プローブ導入溝
を介して結合されるように、モジュールケース本体に実
装する工程と、 蓋となる直流バイアス基板を、前記モジュールケース本
体に設け、前記直流バイアス用コンタクトピンと導電接
続する工程と、 前記モジュールケース本体を、前記導波管ブロック及び
前記直流バイアス基板で樹脂により気密封止する工程
と、を有することを特徴とする化合物半導体ベアチップ
実装型ミリ波帯モジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000096794A JP3485520B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯モジュール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000096794A JP3485520B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯モジュール及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284476A JP2001284476A (ja) | 2001-10-12 |
| JP3485520B2 true JP3485520B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=18611510
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000096794A Expired - Fee Related JP3485520B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 化合物半導体ベアチップ実装型ミリ波帯モジュール及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3485520B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2911235A1 (en) | 2014-02-07 | 2015-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Millimeter wave bands semiconductor device |
| EP2911236A1 (en) | 2014-02-07 | 2015-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Millimeter wave bands semiconductor device |
| EP2911234A1 (en) | 2014-02-07 | 2015-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Millimeter wave bands semiconductor device |
| US9536843B2 (en) | 2013-12-25 | 2017-01-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor package and semiconductor module |
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|---|---|---|---|---|
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| US7680464B2 (en) * | 2004-12-30 | 2010-03-16 | Valeo Radar Systems, Inc. | Waveguide—printed wiring board (PWB) interconnection |
| JP4511406B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-07-28 | 株式会社デンソー | 空中線装置 |
| EP2315310A3 (en) * | 2008-04-15 | 2012-05-23 | Huber+Suhner AG | Surface-mountable antenna with waveguide connector function, communication system, adaptor and arrangement comprising the antenna device |
| JP5444915B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2014-03-19 | 日本電気株式会社 | 高周波モジュール及び高周波モジュールの製造方法 |
| CN113675570A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-11-19 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于E面微带探针的3mm组件气密结构 |
| CN113708037A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-26 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于H面微带探针的3mm组件气密结构 |
| CN113904073A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-01-07 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于鳍线过渡的3mm组件气密结构及密封方法 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000096794A patent/JP3485520B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US9536843B2 (en) | 2013-12-25 | 2017-01-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor package and semiconductor module |
| EP2911235A1 (en) | 2014-02-07 | 2015-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Millimeter wave bands semiconductor device |
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| US9343794B2 (en) | 2014-02-07 | 2016-05-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Millimeter wave bands semiconductor package |
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