JP3701624B2 - High frequency module board - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波、ミリ波帯で使用される、高周波モジュールを、その機能を正常に維持しつつ低コストで実装可能にする高周波モジュール用ボードに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
マイクロ波、ミリ波帯のような高周波帯で一般的に使用される従来の高周波モジュール用ボードの構造例を図７に示す。
この種の高周波モジュール用ボードは、実装する高周波モジュールの用途に応じて、その形や構造などが決められる。図７の例では、主に高周波帯で動作する高周波回路用誘電体基板部（以下、「高周波部」）１０６と、主に直流バイアス回路や制御回路を組み込んでいる制御・バイアス回路用誘電体基板部（以下、「バイアス部」）１０９とからなる。
【０００３】
図７の左側の高周波部１０６は、高周波入力端１０１、高周波パッケージングデバイス（以下、「パッケージ品」）１０２、１０４、伝送線路１０７−１〜１０７−３、及び高周波出力端１０５から構成されている。高周波入力端１０１と高周波出力端１０５は、同軸線路とストリップライン（マイクロストリップ線路、以下同じ）との変換機能を有しており、図示しない外部装置と接続できるようになっている。
【０００４】
ここで、パッケージ品１０２について、図８を用いて説明する。
高周波モジュールにおいてパッケージ化が必要となるのは、回路部品として使用するベア・チップ・デバイス、たとえばＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuits）などを湿気や微細な埃の悪影響から保護するためで、高周波パッケージ１１９に対しては、良好な密封性や高周波性能および実装性などが必要不可欠な要求事項となる。この高周波パッケージ１１９は、セラミックまたは金属を主材料とし、その内部に、ベア・チップ・デバイス１１７や高周波バイパス用コンデンサ１１８などを組み込み、セラミック又は金属を主材料とするカバー１２０によって封止されている。
【０００５】
高周波部１０６は、これらのパッケージ品を、他の回路要素、たとえばフィルタ１１６やバイアス入力線路１１５−１〜１１５−３と共に、誘電体基板上に配置し、これらを電気的に接続することにより構成されている。
バイアス部１０９は、直流用多ピンコネクタ１１０、バイアス配線１１２、接地用バイアホール１１３、および、回路素子１１１などにより構成されている。
これらの高周波部１０６とバイアス部１０９は、リボンまたはワイヤのような配線材１０８により接続され、これによって、実装された高周波モジュールが、正常に動作できるようになっている。
高周波モジュールの機能としては、増幅機能や周波数変換機能など、その組み合わせも含めて非常に多い。そこで、以下の説明では、機能に関する部分は、単純な増幅回路（アンプ）を例に挙げる。
【０００６】
図７の高周波入力端１０１に注入された高周波信号は、ストリップライン１０７−１上の信号に変換され、パッケージ品（アンプ）１０２に導かれて所定の増幅度で増幅された後、フィルタ１１６で不要波が除去され、パッケージ品１０２で所定の増幅度で増幅される。増幅された信号は、ストリップライン１０７−３から高周波出力端１０５を経て外部回路に送出される。
一方、バイアス部１０９では、コネクタ１１０に印加された直流電圧や制御信号がバイアス配線１１２によって所定の回路に導かれ、トランジスタや抵抗などの回路素子１１１によって所定値のバイアス電圧にされた後、バイアス出力線路１１４−１〜１１４−３に導かれる。
【０００７】
バイアス部１０９のバイアス出力線路１１４−１〜１１４−３と高周波部１０６のバイアス入力線路１１５−１〜３とをリボンまたはワイヤのような配線材１０８で接続することにより、パッケージ品アンプ１０２に直流バイアス電圧が印加される。これによって高周波モジュールが動作可能になる。
以上が、従来の高周波モジュール用ボードの構成と動作である。
【０００８】
次に、従来の高周波モジュール用ボードの課題について述べる。
第１の課題は、この高周波モジュール用ボードを使用した場合、半導体デバイスとしてパッケージ品を使わなければならず、パッケージ品がパッケージ自体が高価であるため、コスト高になるという点である。
第２の課題は、パッケージにデバイスを実装するための作業を要すること、および、パッケージ品を高周波ボードに実装する作業が伴うので、この点からもコスト高になるという点である。
第３の課題は、パッケージ品の接続部の寄生リアクタンスによって、そのパッケージ品の電気性能が劣化する場合があるという点である。
第４の課題は、高周波部１０６とバイアス部１０９とが別基板で構成されている場合に、実装効率が低下するだけでなく、これらを収納する金属ケースが大型になり、製品としての上位装置への組み込みが制限されるという点である。
第５の課題は、非対称モードであるストリップラインを伝送線路としている場合には、発生した放射波による悪影響を防止するために、電磁遮蔽用の精密な金属ケースが必要となり、コスト高のみならず、大型化を招き、上位装置への実装性が制限されるという点である。
【０００９】
本発明は、このような課題を一挙に解決し得る、新規な高周波モジュール用ボードを提供することを、その主たる課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数形態の高周波モジュール用ボードを提供する。
ある形態の高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート(4)が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート(5)が高周波回路の他方の接地電極として作用する。また、直流ないし低周波回路の接地電位と同電位となるので、高周波回路と直流ないし低周波回路（例えば、バイアス回路）とが分離される。また、接地電極は第１誘電体基板(1)の高周波回路内および第３誘電体基板(3)の実装面にも配置されるが、これらの接地電極もすべて同電位となる。
さらに、デバイス実装用の空間(20)にパッケージ機能を持たせることができ、パッケージを使用しない高周波モジュールを実現することができる。これにより、パッケージ品を高周波ボードに取り付けて配線する作業が不要となり、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。収納ケースを使わない構造であり、しかも、コネクタ(9,10)を取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
【００１２】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と前記第２誘電体基板(2)との間にはバイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、前記第２金属プレート(5)および前記第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、前記開口部(16)をなす前記第２誘電体基板(2)および前記第３誘電体基板(3)の内面部はメタライズされており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする。
【００１３】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされた第１誘電体基板(1)が積層され、この第１誘電体基板(1)上に、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第２ストリップライン(22)には高周波信号の入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
前記第４誘電体基板(29)に、前記第１コネクタ(9)に代えて、第１ストリップライン（22）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および第４誘電体基板(29)を貫通するように形成するようにしてもよい。あるいは、前記第４誘電体基板(29)に、前記第２コネクタ(10)に代えて、第２ストリップライン（21）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタと電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および第４誘電体基板(29)を貫通するように形成するようにしてもよい。
【００１５】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、前記第２金属プレート(5)および第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この実施形態の高周波モジュール用ボードは、５層構造の基板ブロックを有している。第１層目には第１金属プレート４が配置される。この第１金属プレート４の上面には、第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第２の金属プレート５がこの順に積層される。第１金属プレート４と第２金属プレート５とを接地電位とするために、この実施形態では、バイアホール１５で両金属プレート４，５が電気的に接続されている。これにより、第１誘電体基板１にパターン化されたストリップライン２１，２２が、高周波信号用の伝送線路として機能する。ストリップライン２１，２２の構造自体は公知なので、その詳細説明は省略する。
【００１７】
第２金属プレート５の上面には、第３誘電体基板３が積層され、さらに第３誘電体基板３には、バイアス回路１４が実装されている。このバイアス回路１４の接地電位をストリップライン２１，２２の接地電位と一致させるために、バイアホール１５を使ってバイアス回路１４の接地端子と高周波用の接地端子とを共通化している。
【００１８】
このような５層構造の基板ブロックの内部にデバイス実装用の空間（以下、「デバイス実装キャビティ」）２０を形成し、このデバイス実装キャビティ２０に、ベア・チップ・デバイス８、例えばＭＭＩＣアンプを実装する。そして、このベア・チップ・デバイス８をストリップライン２１，２２および配線材２５で配線することにより、高周波モジュール用ボードが構成される。
デバイス実装キャビティ２０と接する基板ブロック内壁のうち、ストリップライン２１，２２およびバイアホール２６に干渉しない部分をメタライズし、シールド効果を高めている。
【００１９】
デバイス実装キャビティ２０に密封性を持たせるため、カバー１１が取り付けられる。カバー１１には金属部材または誘電体が用いられる。カバー１１のデバイス実装キャビティ２０側には電波吸収体１２が取り付けられる。これにより、放射波の悪影響が低減される。
【００２０】
高周波モジュールを外部装置と接続するために、この実施形態では、高周波入力端に同軸コネクタ９を、高周波出力端に同軸コネクタ１０をそれぞれ取り付ける。同軸コネクタ１０は、第３誘電体基板３上に取り付ける。そのために、基板ブロックの積層部分の内部に同軸線路２３を形成する。
【００２１】
高周波モジュールを動作させるときは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を直流用多ピンコネクタ１３から受け取り、これをバイアス回路１４に供給する。バイアス回路１４では、バイアス電圧と制御信号とをそれぞれ所定値にし、これが、基板ブロック内に配線されたバイアホール２６と配線材２７とを介してベア・チップ・デバイス（ＭＭＩＣアンプ）８のバイアス端に印加される。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００２２】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、従来のすべての課題を解決することができる。すなわち、第１の課題は、基板ブロック内に形成したデバイス実装キャビティ２０にパッケージ機能を持たせたことによって解決される。パッケージ機能を持つためには、デバイス実装キャビティ２０が密封され、且つ高周波入出力端子と直流バイアス端子とを有していなければならないが、密封性については、金属または誘電体のカバー１１によって実現されており、各端子については、第１金属プレート４の上に接合されたベア・チップ・デバイス８の高周波電極が配線材２５によって第１誘電体基板１のストリップライン２２に接続されることによって高周波端子が形成されるし、ベア・チップ・デバイス８のバイアス電極については、配線材２７が第１誘電体基板１およびバイアホール２６で構成したバイアス線に接続されるので、直流バイアス端子が形成される。
【００２３】
第２の課題に対しては、デバイス実装キャビティ２０にベア・チップ・デバイス８を実装することがパッケージ品を作り込むことと等価であるが、従来は、パッケージ品をボードに取り付けて他の部品等との間の配線作業が不可欠であったが、この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、その作業が不要となる。
【００２４】
第３の課題に対しては、パッケージ品と高周波ボード間の接続配線が不要となるため、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。第１誘電体基板１のストリップライン２２に接続する際に用いる配線部材（ワイヤ又はリボン）２５の等価回路は、図９に示すようにインダクタンスと抵抗で構成される。これらの素子値は配線材２５の寸法に依存し、その周波数特性は図１０に代表される。図１０ではリボン接続の際の電気特性（通過損失特性と反射特性）の周波数依存性を示している。周波数が高い領域では、リボンのインダクタンスの影響で反射特性が劣化し、機種によっては使用できないこともあった。この実施形態の構造によれば、このような事態を回避することができる。
【００２５】
第４の課題に対しては、従来技術のバイアス部１０９を第３誘電体基板３とし、高周波部１０６を第１誘電体基板１及び第２誘電体基板２として、これらを積層することにより解決される。第１金属プレート４が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート５が高周波回路の他方の接地電極として作用し、さらに、バイアス回路１４の接地電位と同電位となるので、高周波回路とバイアス回路とが分離され、しかも、第１誘電体基板１の高周波回路内および第３誘電体基板３の実装面の電極（接地電極）が同電位となるので、実装効率を格段に向上させつつ、高周波モジュールを確実に動作させることができるのである。
【００２６】
第５の課題は、ケースを使わない構造によって解決される。外部装置への接続のために、従来は同軸コネクタなどの高周波インターフェースを配備しなければならず、必然的に金属ケースを用いざるを得なかったが、この実施形態では、同軸コネクタを取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
【００２７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。図３（ａ）は、第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図３（ｂ）はその底面図である。図４は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この高周波モジュール用ボードが第１実施形態のものと異なるのは、第３誘電体基板３に配置された同軸コネクタ１０に代えて、導波管構造を採用した点である。他の構造については同一のため、その説明を省略する。
【００２８】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート４の背面側には、当該第１金属プレート４の一部が第１誘電体基板１の方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口２８が存在する。導波管口２８の周りには、外部導波管のフランジを取り付けるためのネジ穴２８ｎも形成されている。
【００２９】
また、第２金属プレート５および第３誘電体基板３のうち導波管口２８に対応する部位の内部に開口部１６が形成されており、この開口部１６が金属ブロック１７で封止されている。開口部１６と接するブロック内壁の全部又は一部、好ましくは全部がメタライズされており、これによって導波管バックショートが構成される。
【００３０】
導波管バックショートは、その内端面がストリップライン２１の先端部（アンテナ部分）に対して平行の短絡面になっており、導波管−ストリップライン変換器、すなわち導波管のＴＥ１０モードとストリップラインの準ＴＥＭモードとの変換を行う変換器のインピーダンス整合部品として動作するものである。
ストリップライン２１を伝送してきた高周波信号は、基板ブロックの内部に形成された導波管に導かれ、さらに、第１金属ベースプレート４の内部に上記の同様の構造に成形された導波管口２８を伝送して、相手側装置に接続される。
【００３１】
この実施形態の高周波モジュール用ボードによっても、第１実施形態のものと同様、従来の課題を一挙に解決することができる。
【００３２】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。図５（ａ）は、第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図５（ｂ）はその底面図である。図６は、図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
第１実施形態の高周波モジュール用ボードとの違いは、第１金属プレート４の背面側に第４誘電体基板２９を積層し、第３誘電体基板３のバイアス回路１４のみならず、第１金属プレート４の反対面にも直流ないし低周波の電子回路３０を実装できるようにした点である。他の構造は、第１実施形態による高周波モジュール用ボードと同一のため、その説明を省略する。
【００３３】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を、第３誘電体基板３の直流用多ピンコネクタ１３だけでなく、第４誘電体基板２９の直流用多ピンコネクタ３１でも受けとって電子回路３０に供給し、所定のバイアスと制御信号を生成することができ、生成されたバイアスおよび制御信号を基板ブロック内に配線されたバイアス線（バイアホール）３２と配線材３３とを介してベア・チップ・デバイス８（ＭＭＩＣアンプ）のバイアス端に印加している。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００３４】
このように、高周波モジュールを動作させるための電子回路３０を高周波モジュール用ボードの一方の面だけでなく、他方の面にも配備できるようにしたので、第１実施形態の高周波モジュール用ボードと同様、従来の課題をすべて解決できるほか、実装効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
なお、以上の説明では、同軸コネクタ９が基板ブロックの端部、同軸コネクタ１０が第３誘電体基板３上にそれぞれ配置されていることを前提としたが、第４誘電体基板２９を積層することにより、この第４誘電体基板２９に、電子回路３０のほかに、同軸コネクタ９、１０の少なくとも一方に代わるコネクタを配置するようにしてもよい。この場合は、そのコネクタと、そのコネクタに対応するストリップライン（２１，２２）とを電気的に接続させるための同軸線路を、第１金属プレート４および第４誘電体基板２９を貫通するように形成すればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来品のようなパッケージ化が不要となり、大幅なコスト低減が実現できる。パッケージを実装する作業が不要となるので、この観点からも、コスト低減が実現できる。また、パッケージと高周波ボード間の配線材が不要となるので、電気性能が大幅に改善される。また、従来品では分離していたバイアス部と高周波部とを一つの基板ブロックに積層できるので、実装効率を大幅に向上できる。さらに、高周波回路の入出力端を配備する際に、金属ケースを必要としないため、小型化が実現できる。
このように、従来の課題をすべて解決し得る高周波モジュール用ボードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図４】図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図６】図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図７】従来の高周波モジュール用ボードの構造説明図。
【図８】従来の代表的なパッケージングデバイスの構造説明図。
【図９】パッケージ品と高周波モジュールとの接続配線の等価回路。
【図１０】パッケージ品と高周波モジュールの接続配線の周波数特性図。
【符号の説明】
１ 第１誘電体基板
２ 第２誘電体基板
３ 第３誘電体基板
４ 第１金属プレート
５ 第２の金属プレート
８ ベア・チップ・デバイス
９、１０ 同軸コネクタ
１１ カバー
１２ 電波吸収体
１３ 直流用多ピンコネクタ
１４ バイアス回路
１５、２６、３２ バイアホール（バイアス線）
１６ 開口部
１７ 金属ブロック
２０ デバイス実装キャビティ
２１、２２ ストリップライン
２３ 同軸線路
２５、２７、３３ 配線材
２８ 導波管口
２８ｎ ネジ穴
２９ 第４誘電体基板
３０ 電子回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency module board that can be mounted at a low cost while maintaining the function of a high-frequency module used in the microwave and millimeter wave bands.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
An example of the structure of a conventional high frequency module board generally used in a high frequency band such as a microwave or millimeter wave band is shown in FIG.
This type of high frequency module board has its shape and structure determined according to the application of the high frequency module to be mounted. In the example of FIG. 7, a dielectric substrate for a high frequency circuit that operates mainly in a high frequency band (hereinafter, “high frequency portion”) 106 and a dielectric for a control / bias circuit that mainly incorporates a DC bias circuit or a control circuit. And a substrate portion (hereinafter referred to as “bias portion”) 109.
[0003]
The high-frequency unit 106 on the left side of FIG. 7 includes a high-frequency input end 101, high-frequency packaging devices (hereinafter “package products”) 102 and 104, transmission lines 107-1 to 107-3, and a high-frequency output end 105. Yes. The high frequency input terminal 101 and the high frequency output terminal 105 have a conversion function between a coaxial line and a strip line (microstrip line, the same applies hereinafter), and can be connected to an external device (not shown).
[0004]
Here, the package product 102 will be described with reference to FIG.
The high frequency module needs to be packaged in order to protect bare chip devices used as circuit components such as MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) from the adverse effects of moisture and fine dust. On the other hand, good sealing performance, high-frequency performance, and mountability are indispensable requirements. The high-frequency package 119 is made of ceramic or metal as a main material, and a bare chip device 117, a high-frequency bypass capacitor 118, or the like is incorporated therein, and is sealed by a cover 120 mainly made of ceramic or metal. .
[0005]
The high-frequency unit 106 is configured by arranging these package products on a dielectric substrate together with other circuit elements such as a filter 116 and bias input lines 115-1 to 115-3 and electrically connecting them. Has been.
The bias unit 109 includes a DC multi-pin connector 110, a bias wiring 112, a ground via hole 113, a circuit element 111, and the like.
The high-frequency unit 106 and the bias unit 109 are connected by a wiring material 108 such as a ribbon or a wire, so that the mounted high-frequency module can operate normally.
The functions of the high-frequency module are very many, including combinations of amplification functions and frequency conversion functions. Therefore, in the following description, a simple amplification circuit (amplifier) is taken as an example of the function-related part.
[0006]
The high frequency signal injected into the high frequency input terminal 101 of FIG. 7 is converted into a signal on the strip line 107-1, guided to the package product (amplifier) 102, amplified with a predetermined amplification degree, and then filtered by the filter 116. Unnecessary waves are removed, and the package product 102 amplifies with a predetermined amplification degree. The amplified signal is sent from the strip line 107-3 to the external circuit via the high frequency output terminal 105.
On the other hand, in the bias unit 109, a DC voltage or a control signal applied to the connector 110 is guided to a predetermined circuit by the bias wiring 112, and the bias voltage is set to a predetermined value by a circuit element 111 such as a transistor or a resistor. It is led to the output lines 114-1 to 114-3.
[0007]
By connecting the bias output lines 114-1 to 114-3 of the bias unit 109 and the bias input lines 115-1 to 115-3 of the high-frequency unit 106 with a wiring material 108 such as a ribbon or a wire, a direct current is supplied to the packaged product amplifier 102. A bias voltage is applied. This enables the high frequency module to operate.
The above is the configuration and operation of the conventional high frequency module board.
[0008]
Next, problems of the conventional high frequency module board will be described.
The first problem is that when this high-frequency module board is used, a package product must be used as a semiconductor device, and the package product is expensive because the package itself is expensive.
The second problem is that a work for mounting the device on the package is required and a work for mounting the packaged product on the high-frequency board is involved, which also increases the cost.
The third problem is that the electrical performance of the package product may deteriorate due to the parasitic reactance of the connection part of the package product.
The fourth problem is that when the high-frequency unit 106 and the bias unit 109 are configured on different substrates, not only the mounting efficiency is lowered, but also the metal case for storing them becomes large, and the host device as a product Incorporation into is limited.
The fifth problem is that when a strip line that is in an asymmetric mode is used as a transmission line, a precise metal case for electromagnetic shielding is required to prevent adverse effects caused by the generated radiated wave, which is not only costly. In other words, the size is increased, and the mountability to a host device is limited.
[0009]
The main object of the present invention is to provide a novel high-frequency module board that can solve such problems all at once.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides a plurality of high-frequency module boards.
  One form of the high frequency module board is formed on the first metal plate (4) serving as the ground electrode.1 invitationElectrical board (1) and second2 invitationsAn electric substrate (2) is laminated, and a bias transmission line and a high frequency transmission line are interposed between the first dielectric substrate (1) and the second dielectric substrate (2).First strip line ( twenty two ) And the second stripline ( twenty one )And are patterned,1 invitationOn the electrical substrate (1),SaidA second dielectric substrate (2), a second metal plate (5) serving as a ground electrode, and a third dielectric substrate (3) on which an electronic circuit mounting surface including the electrodes is formed are laminated in this order 5 A substrate block having a layer structure, wherein the electrode portion of the mounting surface of the third dielectric substrate (3) and the second metal plate (5) are electrically connected, and further, the second metal plate (5) The transmission line on the first dielectric substrate (1) andSaidA device block that is electrically connected to the first metal plate (4) and is sealed with a cover (11) is formed inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4). A space (20) is formed, and a device (8) mounted in the space (20)SaidA first connector (9) for high-frequency signal input / output can be electrically connected via the first strip line (22), and a predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low-frequency signal is input / output. And the electrode portion of the mounting surface are configured to be conductive (27), and a predetermined portion of the third dielectric substrate (3)SaidA high-frequency signal input / output second connector (10) that can be electrically connected to the device (8) via a second stripline (21) is arranged.
[0011]
In the high frequency module board of this embodiment, the first metal plate (4) functions as one ground electrode of the high frequency circuit, and the second metal plate (5) functions as the other ground electrode of the high frequency circuit. Further, since the potential is the same as the ground potential of the direct current or low frequency circuit, the high frequency circuit and the direct current or low frequency circuit (for example, a bias circuit) are separated. The ground electrodes are also arranged in the high frequency circuit of the first dielectric substrate (1) and on the mounting surface of the third dielectric substrate (3), and all of these ground electrodes have the same potential.
Further, the device mounting space (20) can have a package function, and a high-frequency module that does not use a package can be realized. This eliminates the need for wiring by attaching the package product to the high-frequency board, thereby reducing the adverse effects of parasitic reactance. The structure does not use a storage case, and mechanical strength and electrical characteristics are guaranteed even if the connectors (9, 10) are attached.
[0012]
  A board for a high frequency module according to another embodiment is provided on the first metal plate (4) serving as a ground electrode.1 invitationElectrical board (1) and second2 invitationsThe electric substrate (2) is laminated, and the first dielectric substrate (1)SaidBetween the second dielectric substrate (2), a transmission line for bias and a high-frequency transmission lineFirst strip line ( twenty two ) And the second stripline ( twenty one )Are patterned, and on the first dielectric substrate (1),SaidA second dielectric substrate (2), a second metal plate (5) serving as a ground electrode, and a third dielectric substrate (3) on which an electronic circuit mounting surface including the electrodes is formed are laminated in this order 5 A substrate block having a layer structure, wherein the electrode portion of the mounting surface of the third dielectric substrate (3) and the second metal plate (5) are electrically connected, and further, the second metal plate (5) A transmission line on the first dielectric substrate (1) andSaidA device block that is electrically connected to the first metal plate (4) and is sealed with a cover (11) is formed inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4). A space (20) is formed, and a part of the first metal plate (4) is cut out in the direction of the first dielectric substrate (1) on the back side of the first metal plate (4). A waveguide port (28) for high-frequency signal input / output formed by the second metal plate (5) andSaidThe opening portion (16) formed inside the portion corresponding to the waveguide opening (28) in the third dielectric substrate (3) is sealed with a metal block (17), thereby the waveguide back. A short is formed and forms the opening (16).SaidA second dielectric substrate (2) andSaidThe inner surface of the third dielectric substrate (3) is metallized, and the device (8) mounted in the space (20)SaidA first connector (9) for high-frequency signal input / output can be electrically connected via the first strip line (22), and a predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low-frequency signal is input / output. And the electrode portion of the mounting surface are configured to be conductive (27), and can be electrically connected to the device (8).SaidThe second strip line (21) forms part of a waveguide-strip line converter together with the waveguide back short.
[0013]
  A board for a high-frequency module according to another embodiment has a transmission line for bias and a high-frequency transmission line on the first metal plate (4) serving as a ground electrode.First strip line ( twenty two ) And the second stripline ( twenty one )A first dielectric substrate (1) patterned with and is laminated, and on the first dielectric substrate (1),Said2nd dielectric substrate (2), 2nd metal plate (5) used as ground electrode, and electrodeFirstA third dielectric substrate (3) on which an electronic circuit mounting surface is formed is laminated in this order, and further on the back side of the first metal plate (4),Including electrodesA substrate block having a six-layer structure in which a fourth dielectric substrate (29) on which a mounting surface of the second electronic circuit is formed is laminated, and the third dielectric substrate (3) and the fourth dielectric substrate ( 29) the electrode portions of the respective mounting surfaces are electrically connected to the second metal plate (5), and the transmission lines on the second metal plate (5) and the first dielectric substrate (1) and A device block that is electrically connected to the first metal plate (4) and is sealed with a cover (11) is formed inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4). A space (20) is formed and the frontSecondThe strip line (22) is electrically connected with a first connector (9) for high-frequency signal input / output, and a device (8) mounted in the space (20) is provided.SaidA first connector (9) for high-frequency signal input / output can be electrically connected via the first strip line (22), and a predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low-frequency signal is input / output. And the electrode portion of the mounting surface are configured to be conductive (27), and a predetermined portion of the third dielectric substrate (3)SaidA high-frequency signal input / output second connector (10) that can be electrically connected to the device (8) via a second stripline (21) is arranged.
[0014]
Instead of the first connector (9), a high frequency signal input / output connector electrically connected to the first strip line (22) is disposed on the fourth dielectric substrate (29). A coaxial line for electrical connection may be formed so as to penetrate the first metal plate (4) and the fourth dielectric substrate (29). Alternatively, instead of the second connector (10), the fourth dielectric substrate (29) is electrically connected to a high frequency signal input / output connector that is electrically connected to the second strip line (21). A high-frequency signal input / output connector is disposed, and a coaxial line for electrical connection with the connector is formed so as to penetrate the first metal plate (4) and the fourth dielectric substrate (29). You may make it do.
[0015]
  A board for a high frequency module according to another embodiment is provided on the first metal plate (4) serving as a ground electrode.1 invitationElectrical board (1) and second2 invitationsAn electric substrate (2) is laminated, and a bias transmission line and a high frequency transmission line are interposed between the first dielectric substrate (1) and the second dielectric substrate (2).First strip line ( twenty two ) And the second stripline ( twenty one )Are patterned, and include a second dielectric substrate (2), a second metal plate (5) serving as a ground electrode, and an electrode on the first dielectric substrate (1).FirstA third dielectric substrate (3) on which an electronic circuit mounting surface is formed is laminated in this order, and further on the back side of the first metal plate (4),Including electrodesA substrate block having a six-layer structure in which a fourth dielectric substrate (29) on which a mounting surface of the second electronic circuit is formed is laminated, and the third dielectric substrate (3) and the fourth dielectric substrate ( 29) the electrode portions on the respective mounting surfaces and the second metal plate (5) are electrically connected, and the transmission lines on the second metal plate (5) and the first dielectric substrate (1) and A device block that is electrically connected to the first metal plate (4) and is sealed with a cover (11) is formed inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4). A space (20) is formed, and a part of the first metal plate (4) is cut out in the direction of the first dielectric substrate (1) on the back side of the first metal plate (4). And a waveguide port (28) for high-frequency signal input / output, which is formed of the second metal plate (5) and the third dielectric substrate (3). A waveguide back short is configured by sealing the opening (16) formed in the portion corresponding to the tube opening (28) with a metal block (17), and the space (20) The device to be mounted (8)SaidA first connector (9) for high-frequency signal input / output can be electrically connected via the first strip line (22), and a predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low-frequency signal is input / output. And the electrode portion of the mounting surface are configured to be conductive (27), and can be electrically connected to the device (8).SaidThe second strip line (21) forms part of a waveguide-strip line converter together with the waveguide back short.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a front view of a high frequency module board according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1. Hereinafter, the structure of the high-frequency module board will be described with reference to these drawings.
The board for a high frequency module of this embodiment has a substrate block having a five-layer structure. The first metal plate 4 is disposed in the first layer. On the upper surface of the first metal plate 4, a first dielectric substrate 1, a second dielectric substrate 2, and a second metal plate 5 are laminated in this order. In order to make the first metal plate 4 and the second metal plate 5 have a ground potential, in this embodiment, the two metal plates 4 and 5 are electrically connected via the via hole 15. Thereby, the strip lines 21 and 22 patterned on the first dielectric substrate 1 function as a transmission line for high-frequency signals. Since the structure of the strip lines 21 and 22 is known per se, detailed description thereof is omitted.
[0017]
A third dielectric substrate 3 is laminated on the upper surface of the second metal plate 5, and a bias circuit 14 is mounted on the third dielectric substrate 3. In order to make the ground potential of the bias circuit 14 coincide with the ground potential of the strip lines 21 and 22, a via hole 15 is used to share the ground terminal of the bias circuit 14 and the ground terminal for high frequency.
[0018]
A device mounting space (hereinafter referred to as “device mounting cavity”) 20 is formed inside the substrate block having such a five-layer structure, and a bare chip device 8, for example, an MMIC amplifier is mounted in the device mounting cavity 20. To do. The bare chip device 8 is wired by the strip lines 21 and 22 and the wiring member 25, whereby a high frequency module board is configured.
Of the inner wall of the substrate block in contact with the device mounting cavity 20, the portion that does not interfere with the strip lines 21 and 22 and the via hole 26 is metallized to enhance the shielding effect.
[0019]
In order to provide the device mounting cavity 20 with a sealing property, the cover 11 is attached. A metal member or a dielectric is used for the cover 11. A radio wave absorber 12 is attached to the device mounting cavity 20 side of the cover 11. Thereby, the bad influence of a radiation wave is reduced.
[0020]
In this embodiment, the coaxial connector 9 is attached to the high frequency input end and the coaxial connector 10 is attached to the high frequency output end in order to connect the high frequency module to an external device. The coaxial connector 10 is attached on the third dielectric substrate 3. For this purpose, the coaxial line 23 is formed inside the laminated portion of the substrate block.
[0021]
When operating the high-frequency module, an external DC bias or control signal is received from the DC multi-pin connector 13 and supplied to the bias circuit 14. In the bias circuit 14, the bias voltage and the control signal are set to predetermined values, respectively, and this is the bias terminal of the bare chip device (MMIC amplifier) 8 via the via hole 26 and the wiring material 27 wired in the substrate block. To be applied. This allows the bare chip device 8 to operate.
[0022]
In the high frequency module board of this embodiment, all the conventional problems can be solved. That is, the first problem is solved by providing the device mounting cavity 20 formed in the substrate block with a package function. In order to have a package function, the device mounting cavity 20 must be sealed and have a high-frequency input / output terminal and a DC bias terminal. The sealing performance is realized by the metal or dielectric cover 11. For each terminal, the high-frequency electrode of the bare chip device 8 bonded on the first metal plate 4 is connected to the strip line 22 of the first dielectric substrate 1 by the wiring member 25, whereby the high-frequency electrode is connected. A terminal is formed, and the bias electrode of the bare chip device 8 is connected to the bias line constituted by the first dielectric substrate 1 and the via hole 26, so that a DC bias terminal is formed. The
[0023]
For the second problem, mounting the bare chip device 8 in the device mounting cavity 20 is equivalent to making a package product, but conventionally, the package product is mounted on a board and other components are mounted. However, the high-frequency module board according to this embodiment does not require wiring work.
[0024]
For the third problem, connection wiring between the package product and the high-frequency board is not necessary, so that the adverse effect of the parasitic reactance can be reduced. An equivalent circuit of the wiring member (wire or ribbon) 25 used when connecting to the strip line 22 of the first dielectric substrate 1 is composed of an inductance and a resistance as shown in FIG. These element values depend on the dimensions of the wiring member 25, and the frequency characteristics thereof are represented in FIG. FIG. 10 shows the frequency dependence of electrical characteristics (passage loss characteristics and reflection characteristics) at the time of ribbon connection. In the high frequency range, the reflection characteristics deteriorated due to the ribbon inductance, and some models could not be used. According to the structure of this embodiment, such a situation can be avoided.
[0025]
The fourth problem is solved by stacking the conventional bias unit 109 as the third dielectric substrate 3 and the high-frequency unit 106 as the first dielectric substrate 1 and the second dielectric substrate 2. Is done. The first metal plate 4 acts as one ground electrode of the high frequency circuit, and the second metal plate 5 acts as the other ground electrode of the high frequency circuit. Further, since the first metal plate 4 has the same potential as the ground potential of the bias circuit 14, Since the circuit is separated and the electrodes (ground electrodes) in the high frequency circuit of the first dielectric substrate 1 and the mounting surface of the third dielectric substrate 3 have the same potential, the mounting efficiency is significantly improved, The high-frequency module can be reliably operated.
[0026]
The fifth problem is solved by a structure that does not use a case. Conventionally, a high-frequency interface such as a coaxial connector has to be provided for connection to an external device, and a metal case has inevitably been used, but in this embodiment, a coaxial connector can be attached. Mechanical strength and electrical properties are guaranteed.
[0027]
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3A is a front view of the high-frequency module board according to the second embodiment, and FIG. 3B is a bottom view thereof. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. Hereinafter, the structure of the high-frequency module board will be described with reference to these drawings.
The high-frequency module board is different from that of the first embodiment in that a waveguide structure is employed instead of the coaxial connector 10 disposed on the third dielectric substrate 3. Since other structures are the same, description thereof is omitted.
[0028]
In the high frequency module board of this embodiment, the high frequency module is formed on the back side of the first metal plate 4 by cutting out a part of the first metal plate 4 in the direction of the first dielectric substrate 1. There is a waveguide port 28 for signal input / output. A screw hole 28n for attaching a flange of the external waveguide is also formed around the waveguide port 28.
[0029]
In addition, an opening 16 is formed inside a portion corresponding to the waveguide port 28 in the second metal plate 5 and the third dielectric substrate 3, and the opening 16 is sealed with a metal block 17. Yes. All or part, preferably all, of the inner wall of the block in contact with the opening 16 is metallized, thereby forming a waveguide back short.
[0030]
The waveguide back short has an inner end surface which is a short-circuited surface parallel to the tip end portion (antenna portion) of the strip line 21, and a waveguide-strip line converter, that is, a TE10 mode of the waveguide. It operates as an impedance matching component of a converter that converts the stripline to the quasi-TEM mode.
The high frequency signal transmitted through the strip line 21 is guided to a waveguide formed inside the substrate block, and further, the waveguide port 28 formed in the same structure as the above inside the first metal base plate 4. And is connected to the counterpart device.
[0031]
Also with the high frequency module board of this embodiment, the conventional problems can be solved at once as in the case of the first embodiment.
[0032]
<Third Embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5A is a front view of the high frequency module board according to the third embodiment, and FIG. 5B is a bottom view thereof. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. Hereinafter, the structure of the high-frequency module board will be described with reference to these drawings.
The difference from the high frequency module board of the first embodiment is that a fourth dielectric substrate 29 is laminated on the back side of the first metal plate 4, and not only the bias circuit 14 of the third dielectric substrate 3 but also the first metal. It is a point that a direct current or low frequency electronic circuit 30 can be mounted on the opposite surface of the plate 4. Since other structures are the same as those of the high frequency module board according to the first embodiment, description thereof is omitted.
[0033]
In the high frequency module board of this embodiment, not only the DC multi-pin connector 13 of the third dielectric substrate 3 but also the DC multi-pin connector 31 of the fourth dielectric substrate 29 is applied to the external DC bias or control signal. However, it can be received and supplied to the electronic circuit 30 to generate a predetermined bias and control signal, and the generated bias and control signal are biased (via hole) 32 and wiring material 33 wired in the substrate block. To the bias terminal of the bare chip device 8 (MMIC amplifier). This allows the bare chip device 8 to operate.
[0034]
As described above, the electronic circuit 30 for operating the high-frequency module can be arranged not only on one side of the high-frequency module board but also on the other side, so that it is the same as the high-frequency module board of the first embodiment. In addition to solving all the conventional problems, the mounting efficiency can be further improved.
[0035]
In the above description, it is assumed that the coaxial connector 9 is disposed on the end of the substrate block and the coaxial connector 10 is disposed on the third dielectric substrate 3, but the fourth dielectric substrate 29 is laminated. Accordingly, in addition to the electronic circuit 30, a connector that replaces at least one of the coaxial connectors 9 and 10 may be disposed on the fourth dielectric substrate 29. In this case, a coaxial line for electrically connecting the connector and the strip line (21, 22) corresponding to the connector passes through the first metal plate 4 and the fourth dielectric substrate 29. What is necessary is just to form.
[0036]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, packaging as in the conventional product is not necessary, and a significant cost reduction can be realized. Since the work of mounting the package becomes unnecessary, cost reduction can be realized also from this viewpoint. Further, since the wiring material between the package and the high frequency board is not necessary, the electrical performance is greatly improved. In addition, since the bias portion and the high-frequency portion that were separated in the conventional product can be stacked on one substrate block, the mounting efficiency can be greatly improved. Furthermore, when the input / output ends of the high-frequency circuit are provided, a metal case is not required, so that downsizing can be realized.
In this way, it is possible to provide a high-frequency module board that can solve all the conventional problems.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a high-frequency module board according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
3A is a front view of a high-frequency module board according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a bottom view thereof.
4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
5A is a front view of a high-frequency module board according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a bottom view thereof.
6 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG.
FIG. 7 is a structural explanatory diagram of a conventional high-frequency module board.
FIG. 8 is a structural explanatory view of a conventional typical packaging device.
FIG. 9 is an equivalent circuit of connection wiring between a package product and a high-frequency module.
FIG. 10 is a frequency characteristic diagram of connection wiring between a package product and a high-frequency module.
[Explanation of symbols]
1 First dielectric substrate
2 Second dielectric substrate
3 Third dielectric substrate
4 1st metal plate
5 Second metal plate
8 Bare chip devices
9, 10 Coaxial connector
11 Cover
12 Wave absorber
13 DC multi-pin connector
14 Bias circuit
15, 26, 32 Via hole (bias line)
16 opening
17 Metal block
20 Device mounting cavity
21, 22 Strip line
23 Coaxial line
25, 27, 33 Wiring material
28 Waveguide opening
28n screw hole
29 Fourth dielectric substrate
30 electronic circuit

Claims (11)

接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、
前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。On the first metal plate serving as a ground electrode (4), a first derivative collector substrate (1) and the second derivative collector substrate (2) are laminated, the first dielectric substrate (1) and the second Between the dielectric substrate (2), the transmission line for bias and the first strip line ( 22 ) and the second strip line ( 21 ) for high frequency transmission are patterned,
Wherein the first derivative collector substrate (1) on the second dielectric substrate (2), a second metal plate serving as a ground electrode (5), and, the mounting surface of the electronic circuit including the electrodes are formed The third dielectric substrate (3) has a five-layer substrate block laminated in this order,
The electrode portion on the mounting surface of the third dielectric substrate (3) is electrically connected to the second metal plate (5), and further, the second metal plate (5) and the first dielectric substrate (1). said transmission line and said first metal plate (4) and conducts the above,
Inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4), a device mounting space (20) sealed with a cover (11) is formed,
It said space (20) device (8) the first connector (9) for the high frequency signal input and output via the first strip line (22) to be mounted on are electrically connectable,
A predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low frequency signal is input / output is configured to be conductive with the electrode portion of the mounting surface (27),
Wherein the third dielectric predetermined portion of the substrate (3), the second strip line (21) and said device (8) to the electrically connectable frequency signal second connector for input and output (10) Is arranged,
High frequency module board. 前記空間(20)と接する基本ブロック内面の全部又は一部がメタライズ処理されていることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。All or part of the inner surface of the basic block in contact with the space (20) is metallized,
Board for high frequency module according to claim 1, wherein. 前記カバー(11)の前記空間(20)側に電波吸収体(12)が取り付けられていることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。A radio wave absorber (12) is attached to the space (20) side of the cover (11),
The high frequency module board according to claim 1. 前記第２ストリップライン（ 21 ）と前記第２コネクタ(10)とが、前記第２誘電体基板(2)、前記第２金属プレート(5)および前記第３誘電体基板(3)を貫通する同軸線路を通じて電気的に接続されることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。 The second strip line ( 21 ) and the second connector (10) penetrate through the second dielectric substrate (2), the second metal plate (5), and the third dielectric substrate (3). It is electrically connected through a coaxial line,
The high frequency module board according to claim 1. 接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と前記第２誘電体基板(2)との間にはバイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、
前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、
前記第２金属プレート(5)および前記第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、
前記開口部(16)をなす前記第２誘電体基板(2)および前記第３誘電体基板(3)の内面部はメタライズされており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。On the first metal plate serving as a ground electrode (4), first derivative collector substrate (1) and the second derivative collector substrate (2) are laminated, said the first dielectric substrate (1) the Between the two dielectric substrates (2), a transmission line for bias and a first strip line ( 22 ) and a second strip line ( 21 ) for high frequency transmission are patterned,
The said the first dielectric substrate (1) on the second dielectric substrate (2), a second metal plate serving as a ground electrode (5), and, the mounting surface of the electronic circuit including the electrodes are formed A three-dielectric substrate (3) has a five-layer substrate block laminated in this order,
The electrode portion on the mounting surface of the third dielectric substrate (3) is electrically connected to the second metal plate (5), and further, the second metal plate (5) and the first dielectric substrate (1). transmission line and the first metal plate and (4) is conductive above,
Inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4), a device mounting space (20) sealed with a cover (11) is formed,
On the back side of the first metal plate (4), a part of the first metal plate (4) is formed by being cut out in the direction of the first dielectric substrate (1). There is a waveguide port (28) for
In the second metal plate (5) and the third dielectric said waveguide port of the substrate (3) an opening portion formed in the interior of the portion corresponding to the (28) (16) is a metal block (17) The waveguide back short is configured by being sealed,
The inner surface portion of said second dielectric substrate which forms the opening (16) (2) and said third dielectric substrate (3) are metallized,
It said space (20) device (8) the first connector (9) for the high frequency signal input and output via the first strip line (22) to be mounted on are electrically connectable,
A predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low frequency signal is input / output is configured to be conductive with the electrode portion of the mounting surface (27),
Characterized in that forming part of the strip line converter, - a waveguide with said device (8) and electrically connectable to said second strip line (21) the waveguide backshort
High frequency module board. 接地電極となる第１金属プレート(4)上に、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされた第１誘電体基板(1)が積層され、この第１誘電体基板(1)上に、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記第２ストリップライン(22)には高周波信号の入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続されており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。A first dielectric substrate in which a bias transmission line, a first stripline ( 22 ) and a second stripline ( 21 ) for high-frequency transmission are patterned on a first metal plate (4) serving as a ground electrode. (1) is laminated on the first dielectric substrate (1), said second dielectric substrate (2), a second metal plate serving as a ground electrode (5), and the first electronic circuit comprising an electrode The third dielectric substrate (3) having the mounting surface formed thereon was laminated in this order, and the mounting surface of the second electronic circuit including the electrodes was formed on the back side of the first metal plate (4). A substrate block having a six-layer structure in which a fourth dielectric substrate (29) is laminated;
The electrode portions on the mounting surfaces of the third dielectric substrate (3) and the fourth dielectric substrate (29) are electrically connected to the second metal plate (5), and further, the second metal plate (5 ) And the transmission line on the first dielectric substrate (1) and the first metal plate (4),
Inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4), a device mounting space (20) sealed with a cover (11) is formed,
Before SL in the second strip line (22) the first connector for input and output of the high frequency signal (9) are electrically connected,
It said space (20) device (8) the first connector (9) for the high frequency signal input and output via the first strip line (22) to be mounted on are electrically connectable,
A predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low frequency signal is input / output is configured to be conductive with the electrode portion of the mounting surface (27),
Wherein the third dielectric predetermined portion of the substrate (3), the second strip line (21) and said device (8) to the electrically connectable frequency signal second connector for input and output (10) Is arranged,
High frequency module board. 前記空間(20)の内面の全部又は一部がメタライズされていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。All or part of the inner surface of the space (20) is metallized,
The high frequency module board according to claim 6. 前記第４誘電体基板(29)に、前記第１コネクタ(9)に代えて、前記第１ストリップライン（22）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタが配置されており、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および前記第４誘電体基板(29)を貫通するように形成されていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。In place of the first connector (9), a high-frequency signal input / output connector electrically connected to the first stripline (22) is disposed on the fourth dielectric substrate (29), coaxial line for causing the connector electrically connected to, characterized in that it is formed through the first metal plate (4) and the fourth dielectric substrate (29),
The high frequency module board according to claim 6. 前記第４誘電体基板(29)に、前記第２コネクタ(10)に代えて、前記第２ストリップライン（21）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタと電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタが配置されており、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および前記第４誘電体基板(29)を貫通するように形成されていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。Instead of the second connector (10), the fourth dielectric substrate (29) is electrically connected to a high frequency signal input / output connector electrically connected to the second strip line (21). that the connector for high-frequency signal input and output are disposed, coaxial line for causing the connector electrically connected to the can to pass through the first metal plate (4) and the fourth dielectric substrate (29) It is formed by,
The high frequency module board according to claim 6. 前記カバー(11)の内面に電波吸収体(12)が取り付けられていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。A radio wave absorber (12) is attached to the inner surface of the cover (11),
The high frequency module board according to claim 6. 接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、
前記第１誘電体基板(1)上には、第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、
前記第２金属プレート(5)および第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。On the first metal plate serving as a ground electrode (4), a first derivative collector substrate (1) and the second derivative collector substrate (2) are laminated, the first dielectric substrate (1) and the second Between the dielectric substrate (2), the transmission line for bias and the first strip line ( 22 ) and the second strip line ( 21 ) for high frequency transmission are patterned,
On the first dielectric substrate (1), a second dielectric substrate (2), a second metal plate (5) serving as a ground electrode, and a mounting surface of the first electronic circuit including the electrodes were formed. A third dielectric substrate (3) is laminated in this order, and a fourth dielectric substrate (29) on which a mounting surface for a second electronic circuit including electrodes is formed on the back side of the first metal plate (4). ) Are stacked and have a 6-layer substrate block,
The electrode portions on the mounting surfaces of the third dielectric substrate (3) and the fourth dielectric substrate (29) are electrically connected to the second metal plate (5), and the second metal plate ( 5) and the transmission line on the first dielectric substrate (1) and the first metal plate (4) are electrically connected,
Inside the substrate block from the third dielectric substrate (3) to the first metal plate (4), a device mounting space (20) sealed with a cover (11) is formed,
On the back side of the first metal plate (4), a part of the first metal plate (4) is formed by being cut out in the direction of the first dielectric substrate (1). There is a waveguide port (28) for
Of the second metal plate (5) and the third dielectric substrate (3), an opening (16) formed in a portion corresponding to the waveguide port (28) is sealed with a metal block (17). The waveguide back short is configured by being stopped,
It said space (20) device (8) the first connector (9) for the high frequency signal input and output via the first strip line (22) to be mounted on are electrically connectable,
A predetermined terminal of the device (8) through which a DC or low frequency signal is input / output is configured to be conductive with the electrode portion of the mounting surface (27),
Characterized in that forming part of the strip line converter, - a waveguide with said device (8) and electrically connectable to said second strip line (21) the waveguide backshort
High frequency module board.
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