JP3768075B2 - High frequency integrated circuit device and high frequency circuit using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波素子を集積した高周波集積回路装置及びこれを用いた高周波回路に関し、特に、移動体通信などの無線システムに搭載される送信アンプモジュールやその周辺回路の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話に代表される移動体通信装置は高性能化及び小型化が急速に進んでおり、同時にその普及率も爆発的な勢いで伸びている。特に、通信データのデジタル化は通話チャネル数を飛躍的に増加させた上に、文字情報や画像情報をも簡易に送受信できるシステムを生み出した。しかしながら、これらの通信サービスの多様化はシステム自体の複雑化をもたらすため、コンピュータ産業と同様に、デバイスの集積化は必須となっている。
【0003】
通信システムの無線部に用いられる高周波装置も集積化及び小型化がなされており、特に、そのキーデバイスであるパワーアンプ装置では、HIC(ハイブリッドIC)モジュールやMMIC(マイクロ波モノリシックIC)などの種々の形態で実用化がなされている。以下、HIC構造を有する従来の送信アンプモジュールの構成を図面を参照しながら説明する。
【0004】
図5及び図6は、各々従来の高周波集積回路装置である送信アンプモジュール、及びそれを用いた高周波回路を示す。図5において、51は金属キャップ、52はヒートシンク、53はプリント基板であって前記ヒートシンク52に固着されている。54は電気リードであって、前記プリント基板53の裏面側に装着され且つ前記ヒートシンク52の外側まで伸張されている。プリント基板53において、55は配線領域、56は高周波用電界効果型トランジスタなどの能動素子、57はチップ型コンデンサなどの受動素子である。また、51aは金属キャップ51の中央部の押さえ部位であって、ヒートシンク52の側面部に接している。52aは前記ヒートシンク52を貫通するネジ孔である。
【0005】
図6において、61は図5に示した従来の送信アンプモジュール、60は筐体の一部である。ここで、筐体60とは、ヒートシンクの役割と高周波回路全体を保持する金属ケースを指すが、実際上では高周波の漏れを防ぐために金属の覆い(ふた)が施される。63は他のプリント基板であって、高周波入力領域65a、DCバイアスが印加される電源領域65b、65c、高周波出力領域65dなどの電源回路を含む高周波回路が形成されている。
【0006】
送信アンプモジュール61は、図6に示すように両端の貫通孔52aを使って筐体60にネジ止めされて固定される。4個の電気リード54はプリント基板63上の対応する領域65a〜65dに半田付けして固定される(例えば、N.Nakamura 等、“A high power and low distortion amplifier module for large cell base station in digital cordless system" IEICE Trans.Electron.,vol.E81-C,no.6,pp.886-891,June 1998.などを参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の高周波回路の構成では、異常発振が生じる場合があった。そこで、この原因を検討したところ、金属キャップ51の接地が不十分であるためであることが判った。即ち、金属キャップ51の接地は、プリント基板63の高周波領域65a、65d近傍で良好であることが望ましいが、図5の従来例では金属キャップ51はその両端の止めネジを介してヒートシンク12に接続されるため、金属キャップ51の中央部分の接地はさほど強固でない。しかも、その接地は、前記止めネジ、ヒートシンク12及び筐体60を経てプリント基板63裏面の接地面に至るため、接地に至るまでに物理的に大きな距離が存在し、このためL、Cを介して接地される状態となり、異常発振が生じ易く、実用上大きな問題となっていた。
【0008】
そこで、例えば、改善方法として金属キャップの下部周縁をヒートシンクに半田付けする方法があるが、接地に至るまでの長い物理的距離を解消できず、やはり異常発振が生じる。しかも、半田付けは工程が煩雑となり、生産性に劣る。
【0009】
更には、金属キャップ51の不十分な接地と、プリント基板63における高周波入力領域65aと高周波出力領域65dとの不十分な電気的分離により、発振し易くなったり、高周波特性が大きくばらついたり、又は単品評価の結果とは異なっていたりする状況が発生し、安定な高周波回路を形成できなかった。
【0010】
本発明は前記問題点に鑑み、その目的は、金属キャップの十分な接地ができる構成のHIC構造の高周波集積回路装置と、高周波入出力の十分な電気的分離ができる構成の高周波回路とを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明では、高周波集積回路装置において金属キャップに新たに接地部位を形成すると共に、この高周波集積回路装置を有する高周波回路では、前記金属キャップの接地部位に接続する接続領域を形成し、この接続領域で高周波入力領域と高周波出力領域とを電気的に分離する。
【0012】
すなわち、請求項1記載の発明の高周波集積回路装置は、金属板と、前記金属板の上面に装着され、前記金属板よりも外側に延びる電気リードが装着されたプリント基板と、前記プリント基板を覆うように前記金属板に装着された金属キャップとを備え、前記プリント基板は、前記金属板側である裏面に設けた接地面と電気的に接続され且つ表面にパターン形成された接地領域を有し、前記電気リードは、前記プリント基板表面に載置された高周波用電界効果型トランジスタ又は高周波用バイポーラトランジスタの能動素子と、前記プリント基板表面にパターン形成された配線領域を介して接続された高周波入力用電気リード及び高周波出力用電気リードと、前記プリント基板表面の接地領域に接続され且つ前記金属板よりも外側に延びる接地用電気リードとを有し、前記金属キャップは一側面が中央部を残して切り欠かれ、この中央部はこの金属キャップの形状を保持する部位となると共に、前記金属キャップは、前記中央部の下側の一部を外側に折り曲げて前記金属板よりも外側に延びる第1の接地部位と、前記中央部の下側の残部を内側に折り曲げて前記プリント基板表面の接地領域に接する第2の接地部位とを有しており、前記金属キャップの接地部位と前記接地用電気リードとは、前記プリント基板を金属キャップで覆った状態において、前記高周波入力用電気リードと前記高周波出力用電気リードとの間に位置することを特徴とする。
【0013】
請求項2記載の発明は、前記請求項1記載の高周波集積回路装置において、前記金属キャップの第1の接地部位と、前記プリント基板に装着された電気リードとは、同一高さ位置にて平行に外側に延びることを特徴とする。
【0014】
請求項3記載の発明の高周波集積回路装置は、凹部が形成された金属板と、前記金属板の凹部に装着され、この装着状態で表面高さが前記金属板の表面高さと一致し、且つ前記金属板よりも外側に延びる電気リードが装着されたプリント基板と、前記プリント基板を覆うように前記金属板に装着された金属キャップとを備え、前記プリント基板は、前記金属板側である裏面に設けた接地面と電気的に接続され且つ表面にパターン形成された接地領域を有し、前記電気リードは、前記プリント基板表面に載置された高周波用電界効果型トランジスタ又は高周波用バイポーラトランジスタの能動素子と、前記プリント基板表面にパターン形成された配線領域を介して接続された高周波入力用電気リード及び高周波出力用電気リードと、前記プリント基板表面の接地領域に接続され且つ前記金属板よりも外側に延びる接地用電気リードとを有し、前記金属キャップは一側面が中央部を残して切り欠かれ、この中央部はこの金属キャップの形状を保持する部位となると共に、前記金属キャップは、前記中央部の下側を外側に折り曲げて前記金属板表面に接し且つ前記金属板よりも外側に延びる接地部位を有しており、前記金属キャップの接地部位と前記接地用電気リードとは、前記プリント基板を金属キャップで覆った状態において、前記高周波入力用電気リードと前記高周波出力用電気リードとの間に位置することを特徴とする。
【0015】
請求項4記載の発明は、前記請求項3記載の高周波集積回路装置において、前記金属キャップの接地部位と、前記プリント基板に装着された電気リードとは、同一高さ位置にて平行に外側に延びることを特徴とする。
【0016】
請求項5記載の発明の高周波回路は、前記請求項1記載の高周波集積回路装置と、前記金属キャップの第1の接地部位及び前記プリント基板の前記接地用電気リードに半田付けして固定される接地領域が形成された他のプリント基板とを有しており、前記他のプリント基板には、前記接地領域を挟んで高周波入力領域と高周波出力領域とが形成されていることを特徴とする。
【0017】
請求項6記載の発明の高周波回路は、前記請求項3記載の高周波集積回路装置と、前記金属キャップの接地部位及び前記プリント基板の前記接地用電気リードに半田付けして固定される接地領域が形成された他のプリント基板とを有しており、前記他のプリント基板には、前記接地領域を挟んで高周波入力領域と高周波出力領域とが形成されていることを特徴とする。
【0018】
以上により、請求項1及び2記載の発明の高周波集積回路装置では、金属キャップの第1の接地部位を外部の接地領域に接続することにより、金属キャップの良好な接地を前記第1の接地部位で直接に得ることができる。しかも、第2の接地部位は内部のプリント基板の接地領域にも接続されているので、このプリント基板の接地も確実になる。更に、金属キャップの第1及び第2の接地部位は簡便な工程で形成できるので、金属キャップをヒートシンクに半田付けする場合に比べて生産性に優れる。加えて、副次的には、前記金属キャップにおいて前記第1及び第2の接地部位を有する中央部が内部プリント基板や金属板に対して金属キャップの形状を物理的に保持するので、金属キャップのへこみ等の変形が防止される。
【0019】
また、請求項3及び4記載の発明の高周波集積回路装置でも、同様に、金属キャップの接地部位を外部の接地領域に接続することにより、金属キャップの良好な接地を前記接地部位で直接に得ることができる。また、前記接地部位は金属板表面に接続されているので、金属板の接地も確実になる。しかも、プリント基板が金属板の凹部に装着された状態では、プリント基板の表面高さと金属板の表面高さとが同一高さになり、金属キャップの接地部位とプリント基板の電気リードとの高さが金属板の表面位置で統一されるので、リードフォーミングを施すことなく、外部のプリント基板の表面に形成された接地領域や配線領域に接続することができる。また、既述の通り生産性に優れると共に金属キャップのへこみ等の変形を有効に防止できる。
【0020】
更に、請求項1〜4記載の発明では、特に、金属キャップの接地部位がプリント基板の高周波入力用電気リードと高周波出力用電気リードとの間に位置するので、これらと接続されるべき高周波回路の接地領域、高周波入力領域、高周波出力領域の位置関係は、前記接地領域を挟む関係となる。従って、高周波入力領域と高周波出力領域とが前記接地領域により電気的に効果的に分離されて、高周波入出力分離特性が改善されると共に、発振し難く、また電気的特性が安定することになる。
【0021】
特に、請求項2及び4記載の発明では、金属キャップの接地部位とプリント基板の電気リードとの高さが同一高さ位置で平行に外部に延びるので、リードフォーミングを施すことなく、外部のプリント基板の表面に形成された接地領域や配線領域に接続することができる。
【0022】
加えて、請求項1及び3記載の発明では、プリント基板表面の接地領域に接続された接地用電気リードを外部の接地領域に接続することにより、前記金属キャップの接地部位を用いた前記プリント基板の接地が強化され、プリント基板の接地がより確実になる。また、前記接地用電気リードは金属キャップの接地部位の高さ位置、換言すれば他の電気リードと高さ位置が統一されているので、リードフォーミングを施す必要がない。
【0023】
また、請求項5及び6記載の発明では、高周波回路において、高周波集積回路装置の金属キャップの接地部位を他のプリント基板の接地領域に接続することにより、金属キャップの良好な接地を前記接地部位で直接に得ることができる。
【0024】
特に、これらの請求項5及び6記載の発明では、高周波入力領域と高周波出力領域との間に接地領域が位置し、この2つの高周波領域が前記接地領域で電気的に分離されるので、高周波入出力分離特性が改善されると共に、発振し難く、また電気的特性が安定する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の高周波集積回路装置及び高周波回路について、図面を参照しながら説明する。
【0026】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態の高周波集積回路装置である送信アンプモジュールの構成を示す。
【0027】
同図において、11は金属キャップ、12はヒートシンク(金属板)、13はプリント基板であって前記ヒートシンク12の上面に装着されている。前記金属キャップ12は前記プリント基板13を覆う状態に前記ヒートシンク12に装着される。
【0028】
前記プリント基板13において、15は配線領域であってプリント基板13の表面に銅膜などを用いてパターン形成される。15aは表面側にパターン形成された接地領域であって、プリント基板13の裏全面に形成された接地面15bと貫通孔(図示せず)を介して電気的に接続される。16は高周波用電界効果型トランジスタや高周波用バイポーラトランジスタなどの能動素子、17はチップ型コンデンサやチップ型抵抗器などの受動素子である。また、14aは高周波入力用電気リード、14b、14cは電源用電気リード、14dは高周波出力用電気リードであって、これらの電気リード14a〜14dはプリント基板13の表面側に装着され、前記配線領域15を介して能動素子16や受動素子17と接続される。14eは接地用電気リードであって前記表面側の接地領域15aに接続される。この接地用電気リード14eは前記2本の電源用電気リード14b、14cの間に位置する。前記電気リード14a〜14eは相互に平行に配置され且つヒートシンク12の外側にまで伸張されている。
【0029】
前記金属キャップ11において、11aは第1の接地部位であって前記金属キャップ11の中央部から外側に折り曲げられてヒートシンク12の外側にまで伸張されている。また、11bは内側に折り曲げられた第2の接地部位であってプリント基板13の表面側の接地領域15aに接続されている。これらの接地部位11a、11bは、金属キャップ11がヒートシンク12に装着された状態でプリント基板13の表面位置に位置し、従って、これら接地部位11a、11bと電気リード14a〜14eとは相互に同一高さ位置にて外側及び内側に延びている。また、この両接地部位11a、11bは、金属キャップ11をヒートシンク12に装着した状態では1組の高周波用電気リード14a、14d及び1組の電源用電気リード14b、14cの間に位置する。尚、図1において、11c、12aは各々金属キャップ11、ヒートシンク12に設けたビス止め用貫通孔である。
【0030】
従って、本実施の形態では、金属キャップ11の接地を直接第1の接地部位11aで得ることができる。また、第2の接地部位11bが内部のプリント基板13表面の接地領域15aと接続されているので、プリント基板13との接地も確実になる。尚、本実施の形態では第2の接地部位11bを内側に折り曲げたが、逆に接地領域15aを外側に張り出して第1の接地部位11aと接するようにプリント基板13を形成すれば、第2の接地部位11bは省略できる。
【0031】
前記金属キャップ11に設ける接地部位11a、11bは簡便な工程で形成できる。従って、金属キャップをヒートシンクに半田付けする場合に比べて生産性に優れる。しかも、接地部位11aは金属キャップ11を物理的に保持するので、金属キャップ11のへこみ等の変形を有効に防止できる。
【0032】
また、金属キャップ11の第1の接地部位11aとプリント基板13の電気リード14a〜14eとは、プリント基板13の表面の高さ位置で統一されているので、特にリードフォーミングを施さなくても、外部のプリント基板の表面にきちんと接することが可能である。
【0033】
更に、表面側の接地領域15aに接する接地用電気リード14eがヒートシンク12の外側にまで伸張されるので、プリント基板13の接地がより一層に強化される。
【0034】
(第2の実施の形態)
図2は、本発明の第2の実施の形態の高周波集積回路装置である送信アンプモジュールの構成を示す。
【0035】
同図において、21は金属キャップ、22はヒートシンク、23はプリント基板である。プリント基板23において、25は配線領域、25aは表面側の接地領域、25bは裏面の接地面、26は能動素子、27は受動素子、24aは高周波入力用電気リード、24b、24cは電源用電気リード、24dは高周波出力用電気リード、24eは表面側の接地領域25aに接する接地用電気リードである。これら接地領域25a、電気リード24a〜24eを含むプリント基板23の全体構成は前記第1の実施の形態と同一である。以下、第1の実施の形態と異なる構成を説明する。
【0036】
前記ヒートシンク22には凹部22b形成される。前記プリント基板23は、前記ヒートシンク22に形成された凹部22bにはめ込まれて固着されている。このはめ込み状態でプリント基板23の表面高さとヒートシンク22の表面高さとが同一高さとなるように、前記凹部22bが適切な深さに設定される。
【0037】
一方、金属キャップ21において、中央部から外側に折り曲げられた接地部位21aが、ヒートシンク22の外側にまで伸張されている。この接地部位21aの底面の一部はヒートシンク22の凸部(凹部22b以外の表面部分)22cに接している。金属キャップ21には第1の実施の形態のような内側に折れ曲がる接地部位は設けられていない。
【0038】
本実施の形態では、前記第1の実施の形態と同様に、プリント基板23の各電気リード24a〜24eはヒートシンク22の外側にまで伸張されると共に、これらの配置順序は図2の左から順に高周波入力用電気リード24a、電源用電気リード24b、接地用電気リード24c、電源用電気リード24d、高周波出力用電気リード24dの順であり、2個の高周波用電気リード24a、24dの間に金属キャップ21の前記接地部位21aが位置する。また、接地用電気リード24cを含む全ての電気リード24a〜24eは、金属キャップ21の接地部位21aの高さ位置、即ちプリント基板23の表面(ヒートシンク22の表面)位置にてヒートシンク22の外側に平行に伸張される。尚、図2において、21b、22aは各々金属キャップ21、ヒートシンク22に設けたビス止め用貫通孔である。
【0039】
従って、本実施の形態では、金属キャップ21の接地を外側に折れ曲がる接地部位21aで直接に得ることができる。しかも、接地部位21aの底面がヒートシンク22の凸部22cに接するので、ヒートシンク22との接地も確実なものになる。ここに、前記金属キャップ21に設ける接地部位21aは簡便な工程で形成できるので、金属キャップをヒートシンクに半田付けする場合に比べて生産性に優れると共に、接地部位21aが金属キャップ21を物理的に保持して、金属キャップ21のへこみ等の変形を防止できる。
【0040】
更に、プリント基板23がヒートシンク22の凹部22bにはめ込まれて、プリント基板23の表面高さがヒートシンク22の表面高さと同じ高さになって、金属キャップ21の接地部位21aとプリント基板23の各電気リード24a〜24eとの高さ位置が、ヒートシンク22の表面高さ位置で統一される。このため、特にリードフォーミングを施さなくても、これら接地部位及び電気リードを外部のプリント基板の表面に確実に接することができる。
【0041】
プリント基板23の接地領域25aに接する接地用電気リード24aは、プリント基板23の接地を一層に強化する。
【0042】
(第3の実施の形態)
図3は、本発明の第3の実施の形態の高周波回路の構成を示す。同図において、31は図1に示した送信アンプモジュールの全体、30は筐体の一部である。33は他のプリント基板であって、電源回路を含む高周波回路が形成されている。即ち、プリント基板33において、35aは高周波入力領域、35b及び35cは電源領域であってDCバイアスが印加される。35dは高周波出力領域、35eはプリント基板33表面に形成された接地領域であって、前記2つの高周波領域35a、35dの間に位置すると共に、複数個の貫通孔35fを介して裏面の接地面36及び前記筐体30に電気的に繋がっている。
【0043】
前記送信アンプモジュール31は、金属キャップ11両端の貫通孔12a等を使って筐体30にネジ止めで固定される。この状態で、送信アンプモジュール31の高周波入力用、2個の電源用、高周波出力用の各電気リード14a〜14dは、各々プリント基板33上の高周波入力用、2個の電源用、高周波出力用の各領域35a〜35dに半田付けして固定される。この時、送信アンプモジュール31の金属キャップ11の第1の接地部位11a及び内部のプリント基板13の接地用電気リード14eは、前記プリント基板33の接地領域35eに直接半田付けされる。従って、金属キャップ11及び内部のプリント基板13の強固な接地が可能である。
【0044】
ここで、プリント基板33の接地領域35eは、同プリント基板33に形成した高周波入力領域35aと高周波出力領域35dとの間に位置して、この両高周波領域35a、35dを電気的に分離する位置に形成されているので、高周波回路全体の入出力分離特性が改善され、耐発振性が向上し、更には電気的特性のばらつきが有効に低減される。
【0045】
次に、本実施の形態の高周波回路が発振耐性の改善に有効である実験結果を図4に示す。この実験結果は、本実施の形態の図3の高周波出力領域35dの外側と、従来の図6の高周波出力領域65dの外側とにインピーダンス可変器を接続し、各々所定の領域35a〜35cに所定のDCバイアス及び高周波入力電力を加え、更に前記インピーダンス可変器を用いて送信アンプモジュールの負荷インピーダンスを変化させた際に、前記送信モジュールがどのインピーダンスで発振したかを調べ、それをスミスチャート上にプロットしたものである。本実施の形態では、図6の従来例と比較して、発振領域が飛躍的に小さくなっており、実用上は全く問題がなくなっていることが判る。
【0046】
尚、本実施の形態では、高周波集積回路装置として図1に示した構成のものを採用したが、図2に示した高周波集積回路装置を採用する場合には、図3の電気リード14a〜14eが図2の電気リード24a〜24eに変更される点のみが異なるので、その説明を省略する。
【0047】
また、以上の説明では、金属キャップ11、21の両端をネジ止めする場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。即ち、種々の金属キャップ別に不十分な接地部分が存在し、この部分の接地を良好にするように接地部位11a、11bの位置を特定すればよい。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1及び2記載の発明の高周波集積回路装置によれば、金属キャップに対して外部接地領域に接続すべき第1の接地部位を新たに形成したので、金属キャップの良好な接地を前記第1の接地部位で直接に得ることができる。しかも、この金属キャップの第1及び第2の接地部位は簡便な工程で形成できるので、金属キャップをヒートシンクに半田付けする場合に比べて生産性に優れると共に、前記第1及び第2の接地部位を有する金属キャップの中央部により金属キャップの形状を物理的に保持でき、金属キャップのへこみ等の変形を防止できる。
【0049】
また、請求項3及び4記載の発明の高周波集積回路装置によれば、同様に、金属キャップの接地部位を外部の接地領域に接続することにより、金属キャップの良好な接地を新たに設けた接地部位で直接に得ることができると共に、プリント基板を金属板の凹部に装着して、金属キャップの接地部位とプリント基板の電気リードとの高さを金属板の表面位置で統一したので、リードフォーミングを施すこと必要がない。また、生産性に優れると共に金属キャップのへこみ等の変形を有効に防止できる。
【0050】
更に、請求項1〜4記載の発明によれば、高周波回路では、金属キャップの接地部位に接続される接地領域が高周波入力領域と高周波出力領域との間に位置して、これら2つの高周波領域が前記接地領域により電気的に効果的に分離されることになるので、高周波入出力分離特性を改善できると共に、発振し難く、また電気的特性の安定化を図ることが可能である。
【0051】
特に、請求項2及び4記載の発明によれば、金属キャップの接地部位とプリント基板の電気リードとの高さが同一高さ位置に設定したので、リードフォーミングを施すことなく、これら接地部位及び電気リードを外部のプリント基板表面の接地領域や配線領域に簡易に接続できる。
【0052】
加えて、請求項1及び3記載の発明によれば、接地用電気リードを用いてプリント基板の接地を強化できると共に、前記接地用電気リードを他の電気リードと高さ位置を統一したので、リードフォーミングを施す必要がない。
【0053】
また、請求項5及び6記載の発明によれば、高周波回路において、高周波集積回路装置の金属キャップに新たに設けた接地部位を他のプリント基板の接地領域に接続するだけで、金属キャップの良好な接地を直接に得ることができる。
【0054】
特に、これらの請求項5及び6記載の発明によれば、高周波入力領域と高周波出力領域との間に接地領域を位置させて、この2つの高周波領域を前記接地領域で電気的に分離したので、高周波入出力分離特性を改善できると共に、発振し難く、また電気的特性の安定化を図ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の高周波集積回路装置の構成を示す図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態の高周波集積回路装置の構成を示す図である。
【図3】 本発明の第3の実施の形態の高周波回路の構成を示す図である。
【図4】 本発明の送信モジュールと従来の送信モジュールとの発振領域を比較した図である。
【図5】 従来の高周波集積回路装置の構成を示す図である。
【図6】 従来の高周波回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
11、21 金属キャップ
11a 第1の接地部位
11b 第2の接地部位
12、22 ヒートシンク(金属板)
13、23 プリント基板
14a、24a 高周波入力用電気リード
14b、24b 電源用電気リード
14c、24c 電源用電気リード
14d、24d 高周波出力用電気リード
14e、24e 接地用電気リード
15、25 配線領域
15a プリント基板表面の接地領域
21a 接地部位
22b 凹部
22c 凸部
30 筐体
31 送信アンプモジュール(高周波集積回路装置)
33 他のプリント基板
35a 高周波入力領域
35b、35c 電源領域
35d 高周波出力領域
35e 接地領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency integrated circuit device in which high-frequency elements are integrated and a high-frequency circuit using the same, and more particularly to a configuration of a transmission amplifier module and its peripheral circuits mounted in a wireless system such as mobile communication.
[0002]
[Prior art]
In recent years, mobile communication devices typified by mobile phones have been rapidly increasing in performance and miniaturization, and at the same time, the penetration rate has been increasing at an explosive rate. In particular, the digitization of communication data has dramatically increased the number of call channels and has created a system that can easily transmit and receive text information and image information. However, diversification of these communication services brings about complexity of the system itself, so that integration of devices is essential as in the computer industry.
[0003]
High-frequency devices used in the radio section of communication systems have also been integrated and miniaturized. In particular, power amplifier devices that are key devices include various types such as HIC (hybrid IC) modules and MMICs (microwave monolithic ICs). It has been put to practical use in the form of. Hereinafter, the configuration of a conventional transmission amplifier module having an HIC structure will be described with reference to the drawings.
[0004]
5 and 6 show a transmission amplifier module, which is a conventional high-frequency integrated circuit device, and a high-frequency circuit using the same. In FIG. 5, 51 is a metal cap, 52 is a heat sink, 53 is a printed circuit board, and is fixed to the
[0005]
In FIG. 6, 61 is the conventional transmission amplifier module shown in FIG. 5, and 60 is a part of the housing. Here, the
[0006]
As shown in FIG. 6, the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration of the conventional high frequency circuit, abnormal oscillation may occur. Then, when this cause was examined, it turned out that it is because the earthing | grounding of the
[0008]
Therefore, for example, there is a method of soldering the lower periphery of the metal cap to a heat sink as an improvement method, but a long physical distance to the ground cannot be eliminated, and abnormal oscillation also occurs. Moreover, the soldering process is complicated and the productivity is poor.
[0009]
Furthermore, due to insufficient grounding of the
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a high-frequency integrated circuit device having an HIC structure configured to allow sufficient grounding of a metal cap, and a high-frequency circuit configured to sufficiently isolate high-frequency input / output. There is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a grounding part is newly formed in a metal cap in a high-frequency integrated circuit device, and the high-frequency circuit having this high-frequency integrated circuit device is connected to the grounding part of the metal cap. A connection region is formed, and the high frequency input region and the high frequency output region are electrically separated by the connection region.
[0012]
That is, the high-frequency integrated circuit device according to claim 1 includes a metal plate, a printed circuit board mounted on the upper surface of the metal plate, and mounted with an electrical lead extending outward from the metal plate, and the printed circuit board. A metal cap mounted on the metal plate so as to cover the printed circuit board, and the printed circuit board has a ground area electrically connected to a ground surface provided on the back surface on the metal plate side and patterned on the surface. The electrical lead is connected to an active element of a high-frequency field effect transistor or a high-frequency bipolar transistor placed on the surface of the printed circuit board through a wiring region patterned on the surface of the printed circuit board. An electrical lead for input and an electrical lead for high-frequency output, and a contact connected to the ground area on the surface of the printed circuit board and extending outward from the metal plate And a use electrical lead, the metal capOne side surface is cut out leaving a central portion, and this central portion serves as a portion that retains the shape of the metal cap, and the metal cap is formed by bending a part of the lower side of the central portion outward. A first grounding portion extending outward from the board, and a second grounding portion that is bent inwardly at the lower portion of the central portion and contacts the grounding region of the printed circuit board surface.The grounding portion of the metal cap and the electrical lead for grounding are between the electrical lead for high frequency input and the electrical lead for high frequency output when the printed circuit board is covered with the metal cap. Feature to be locatedAnd
[0013]
Claim 2The invention according to claim 1 is the high frequency integrated circuit device according to claim 1, wherein the metal cap isFirst ground contact areaThe electrical leads mounted on the printed circuit board extend outward in parallel at the same height position.
[0014]
Claim 3The high-frequency integrated circuit device according to the invention is mounted on a metal plate having a recess and the recess of the metal plate, and in this mounted state, the surface height matches the surface height of the metal plate, and the metal plate A printed circuit board on which electrical leads extending outward are mounted, and a metal cap mounted on the metal plate so as to cover the printed circuit board, and the printed circuit board is provided on the back surface on the metal plate side A ground region electrically connected to the ground plane and patterned on the surface, wherein the electrical lead is an active element of a high-frequency field-effect transistor or a high-frequency bipolar transistor placed on the printed circuit board surface; A high-frequency input electrical lead and a high-frequency output electrical lead connected via a wiring region patterned on the surface of the printed circuit board, and the printed circuit board surface Than of being connected to a ground region and the metal plate and a ground electrical leads extending outwardly, said metal capOne side is cut away leaving the central part, and this central part becomes a part that retains the shape of the metal cap, and the metal cap is bent outward at the lower side of the central part.The metal plate has a grounding portion that contacts the surface of the metal plate and extends outward from the metal plate, and the grounding portion of the metal cap and the electrical lead for grounding are in a state where the printed board is covered with the metal cap, It is located between the high frequency input electrical lead and the high frequency output electrical lead.
[0015]
Claim 4The invention described isClaim 3In the high-frequency integrated circuit device described above, the grounding portion of the metal cap and the electrical lead mounted on the printed board extend outward in parallel at the same height position.
[0016]
Claim 5The high-frequency circuit of the described invention isClaim 1A high-frequency integrated circuit device and the metal capFirst ground contact areaAnd the grounding electrical lead of the printed circuit boardSoldered and fixedThe printed circuit board includes another printed circuit board on which a ground region is formed, and the other printed circuit board has a high frequency input region and a high frequency output region sandwiching the ground region.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a high frequency circuit comprising: the high frequency integrated circuit device according to the third aspect; and a grounding region fixed by soldering to a grounding portion of the metal cap and the grounding electrical lead of the printed circuit board. The other printed circuit board is formed, and a high frequency input region and a high frequency output region are formed on the other printed circuit board with the grounding region interposed therebetween.
[0018]
With the above,Claims 1 and 2In the high frequency integrated circuit device of the invention described, the metal capFirst ground contact areaBy connecting to an external grounding area to ensure good grounding of the metal capFirst ground contact areaCan be obtained directly at. Moreover,Second contact areaIs also connected to the ground region of the internal printed circuit board, so that the grounding of the printed circuit board is ensured. In addition, the metal capFirst and second ground contact partsCan be formed by a simple process, and thus is more productive than soldering a metal cap to a heat sink. In addition, secondarily,A central portion having the first and second grounding portions in the metal capThere is a metal cap against the internal printed circuit board or metal plateShapeSince the metal is physically held, deformation such as dents in the metal cap is prevented.
[0019]
Also,Claims 3 and 4Similarly, in the high-frequency integrated circuit device of the described invention, a good grounding of the metal cap can be obtained directly at the grounding part by connecting the grounding part of the metal cap to an external grounding region. Further, since the grounding portion is connected to the surface of the metal plate, the grounding of the metal plate is also ensured. Moreover, when the printed circuit board is mounted in the recess of the metal plate, the surface height of the printed circuit board and the surface height of the metal plate are the same height, and the height of the grounding part of the metal cap and the electrical lead of the printed circuit board Can be connected to a ground area or a wiring area formed on the surface of an external printed circuit board without performing lead forming. Further, as described above, it is excellent in productivity and can effectively prevent deformation such as dents in the metal cap.
[0020]
Furthermore,Claims 1-4In the described invention, in particular, since the grounding portion of the metal cap is located between the high frequency input electrical lead and the high frequency output electrical lead of the printed circuit board, the ground region of the high frequency circuit to be connected to these, the high frequency input region The positional relationship of the high-frequency output region is a relationship that sandwiches the grounding region. Therefore, the high frequency input region and the high frequency output region are electrically and effectively separated from each other by the ground region, so that the high frequency input / output separation characteristics are improved, the oscillation is difficult, and the electrical characteristics are stabilized. .
[0021]
In particular,Claims 2 and 4In the described invention, since the height of the grounding portion of the metal cap and the electrical lead of the printed circuit board extend in parallel at the same height position, it is formed on the surface of the external printed circuit board without performing lead forming. It can be connected to a ground area or a wiring area.
[0022]
in addition,Claims 1 and 3In the described invention, the grounding lead connected to the grounding region on the surface of the printed circuit board is connected to the external grounding region, whereby the grounding of the printed circuit board using the grounding portion of the metal cap is strengthened, and the printed circuit board The grounding becomes more reliable. Further, since the grounding electrical lead has the same height position as the grounding portion of the metal cap, in other words, other electrical leads, there is no need to perform lead forming.
[0023]
Also,Claims 5 and 6In the described invention, in the high-frequency circuit, a good grounding of the metal cap can be obtained directly at the grounding part by connecting the grounding part of the metal cap of the high-frequency integrated circuit device to the grounding region of another printed circuit board. .
[0024]
In particular, theseClaims 5 and 6In the described invention, the grounding region is located between the high-frequency input region and the high-frequency output region, and the two high-frequency regions are electrically separated by the grounding region, so that the high-frequency input / output separation characteristics are improved. It is hard to oscillate and has stable electrical characteristics.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a high-frequency integrated circuit device and a high-frequency circuit according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a transmission amplifier module which is a high-frequency integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.
[0027]
In the figure, 11 is a metal cap, 12 is a heat sink (metal plate), 13 is a printed circuit board, and is mounted on the upper surface of the heat sink 12. The metal cap 12 is attached to the heat sink 12 so as to cover the printed board 13.
[0028]
In the printed circuit board 13, 15 is a wiring region, and a pattern is formed on the surface of the printed circuit board 13 using a copper film or the like.
[0029]
In the
[0030]
Therefore, in the present embodiment, the grounding of the
[0031]
The
[0032]
Further, since the first grounding portion 11a of the
[0033]
Further, since the grounding
[0034]
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a configuration of a transmission amplifier module which is a high-frequency integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention.
[0035]
In the figure, 21 is a metal cap, 22 is a heat sink, and 23 is a printed circuit board. In the printed
[0036]
The
[0037]
On the other hand, in the
[0038]
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
[0039]
Therefore, in the present embodiment, the grounding of the
[0040]
Further, the printed
[0041]
The grounding
[0042]
(Third embodiment)
FIG. 3 shows the configuration of the high-frequency circuit according to the third embodiment of the present invention. In the same figure, 31 is the whole transmission amplifier module shown in FIG. 1, and 30 is a part of the housing. Reference numeral 33 denotes another printed circuit board on which a high-frequency circuit including a power supply circuit is formed. That is, in the printed
[0043]
The
[0044]
Here, the
[0045]
Next, FIG. 4 shows an experimental result that the high-frequency circuit of this embodiment is effective in improving the oscillation resistance. As a result of this experiment, an impedance variable device is connected to the outside of the high frequency output region 35d of FIG. 3 of the present embodiment and the outside of the conventional high
[0046]
In the present embodiment, the configuration shown in FIG. 1 is adopted as the high frequency integrated circuit device. However, when the high frequency integrated circuit device shown in FIG. 2 is adopted, the
[0047]
Moreover, although the case where both ends of the metal caps 11 and 21 were screwed was illustrated in the above description, this invention is not limited to this. That is, there is an insufficient grounding portion for each of various metal caps, and the positions of the
[0048]
【The invention's effect】
As explained above,Claims 1 and 2According to the high frequency integrated circuit device of the described invention, the external to the metal capgroundShould connect to the regionFirst ground contact areaNewly formed, the metal cap has good groundingFirst ground contact areaCan be obtained directly at. Moreover, this metal capFirst and second ground contact partsCan be formed by a simple process, so that the productivity is higher than when the metal cap is soldered to the heat sink,First and secondGrounding partMetal cap center withBy metal capShapeCan be physically held, and deformation of the metal cap can be prevented.
[0049]
Also,Claims 3 and 4According to the high frequency integrated circuit device of the described invention, similarly, by connecting the grounding part of the metal cap to the external grounding region, it is possible to obtain a good grounding of the metal cap directly at the newly provided grounding part. In addition, since the printed board is mounted in the concave portion of the metal plate and the height of the grounding portion of the metal cap and the electric lead of the printed board is unified at the surface position of the metal plate, it is not necessary to perform lead forming. Moreover, it is excellent in productivity and can effectively prevent deformation such as dents in the metal cap.
[0050]
Furthermore,Claims 1-4According to the described invention, in the high frequency circuit, the ground region connected to the grounding portion of the metal cap is located between the high frequency input region and the high frequency output region, and these two high frequency regions are electrically connected by the ground region. Therefore, it is possible to improve the high-frequency input / output separation characteristics, hardly oscillate, and to stabilize the electrical characteristics.
[0051]
In particular,Claims 2 and 4According to the described invention, since the height of the grounding portion of the metal cap and the electrical lead of the printed circuit board are set at the same height position, the grounding portion and the electrical lead are connected to the external printed circuit board without performing lead forming. It can be easily connected to the grounding area and wiring area on the surface.
[0052]
in addition,Claims 1 and 3According to the described invention, the grounding of the printed circuit board can be strengthened by using the grounding electrical lead, and the height position of the grounding electrical lead is unified with that of the other electrical leads, so there is no need to perform lead forming.
[0053]
Also,Claims 5 and 6According to the described invention, in the high-frequency circuit, a good grounding of the metal cap can be obtained directly by simply connecting the grounding part newly provided on the metal cap of the high-frequency integrated circuit device to the grounding region of another printed circuit board. Can do.
[0054]
In particular, theseClaims 5 and 6According to the described invention, since the grounding region is located between the high frequency input region and the high frequency output region and the two high frequency regions are electrically separated by the grounding region, the high frequency input / output separation characteristics can be improved. In addition, there is an effect that it is difficult to oscillate and the electrical characteristics can be stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a high-frequency integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a high-frequency circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram comparing oscillation regions of the transmission module of the present invention and a conventional transmission module.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional high-frequency integrated circuit device.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional high-frequency circuit.
[Explanation of symbols]
11, 21 Metal cap
11a First ground contact part
11b Second grounding part
12, 22 Heat sink (metal plate)
13, 23 Printed circuit board
14a, 24a High frequency input electrical lead
14b, 24b Electrical lead for power supply
14c, 24c Electrical lead for power supply
14d, 24d High frequency output electrical leads
14e, 24e Electrical lead for grounding
15, 25 Wiring area
15a Grounding area of printed circuit board surface
21a Grounding part
22b recess
22c Convex
30 housing
31 Transmission amplifier module (high frequency integrated circuit device)
33 Other printed circuit boards
35a High frequency input area
35b, 35c Power supply area
35d high frequency output region
35e Grounding area
Claims (6)
前記金属板の上面に装着され、前記金属板よりも外側に延びる電気リードが装着されたプリント基板と、
前記プリント基板を覆うように前記金属板に装着された金属キャップとを備え、
前記プリント基板は、前記金属板側である裏面に設けた接地面と電気的に接続され且つ表面にパターン形成された接地領域を有し、
前記電気リードは、
前記プリント基板表面に載置された高周波用電界効果型トランジスタ又は高周波用バイポーラトランジスタの能動素子と、前記プリント基板表面にパターン形成された配線領域を介して接続された高周波入力用電気リード及び高周波出力用電気リードと、
前記プリント基板表面の接地領域に接続され且つ前記金属板よりも外側に延びる接地用電気リードとを有し、
前記金属キャップは一側面が中央部を残して切り欠かれ、この中央部はこの金属キャップの形状を保持する部位となると共に、前記金属キャップは、前記中央部の下側の一部を外側に折り曲げて前記金属板よりも外側に延びる第1の接地部位と、前記中央部の下側の残部を内側に折り曲げて前記プリント基板表面の接地領域に接する第2の接地部位とを有しており、
前記金属キャップの接地部位と前記接地用電気リードとは、前記プリント基板を金属キャップで覆った状態において、前記高周波入力用電気リードと前記高周波出力用電気リードとの間に位置する
ことを特徴とする高周波集積回路装置。A metal plate,
A printed circuit board mounted on the upper surface of the metal plate, and mounted with electrical leads extending outward from the metal plate;
A metal cap mounted on the metal plate so as to cover the printed circuit board;
The printed circuit board has a ground region electrically connected to a ground surface provided on the back surface on the metal plate side and patterned on the surface;
The electrical lead is
An active element of a high-frequency field effect transistor or a high-frequency bipolar transistor placed on the surface of the printed circuit board, a high-frequency input electrical lead and a high-frequency output connected via a wiring region patterned on the surface of the printed circuit board Electrical leads for,
A grounding electrical lead connected to the grounding area of the printed circuit board surface and extending outward from the metal plate;
One side of the metal cap is cut out leaving a central portion, and the central portion serves as a portion for retaining the shape of the metal cap, and the metal cap has a part below the central portion on the outside. A first grounding portion that is bent and extends outward from the metal plate; and a second grounding portion that is bent inwardly at the lower portion of the central portion and is in contact with the grounding region of the printed circuit board surface. ,
The grounding portion of the metal cap and the electrical lead for grounding are located between the electrical lead for high frequency input and the electrical lead for high frequency output in a state where the printed circuit board is covered with the metal cap. High frequency integrated circuit device.
ことを特徴とする請求項1記載の高周波集積回路装置。2. The high-frequency integrated circuit device according to claim 1, wherein the first grounding portion of the metal cap and the electrical lead attached to the printed circuit board extend outward in parallel at the same height position.
前記金属板の凹部に装着され、この装着状態で表面高さが前記金属板の表面高さと一致し、且つ前記金属板よりも外側に延びる電気リードが装着されたプリント基板と、
前記プリント基板を覆うように前記金属板に装着された金属キャップとを備え、
前記プリント基板は、前記金属板側である裏面に設けた接地面と電気的に接続され且つ表面にパターン形成された接地領域を有し、
前記電気リードは、
前記プリント基板表面に載置された高周波用電界効果型トランジスタ又は高周波用バイポーラトランジスタの能動素子と、前記プリント基板表面にパターン形成された配線領域を介して接続された高周波入力用電気リード及び高周波出力用電気リードと、
前記プリント基板表面の接地領域に接続され且つ前記金属板よりも外側に延びる接地用電気リードとを有し、
前記金属キャップは一側面が中央部を残して切り欠かれ、この中央部はこの金属キャップの形状を保持する部位となると共に、前記金属キャップは、前記中央部の下側を外側に折り曲げて前記金属板表面に接し且つ前記金属板よりも外側に延びる接地部位を有しており、
前記金属キャップの接地部位と前記接地用電気リードとは、前記プリント基板を金属キャップで覆った状態において、前記高周波入力用電気リードと前記高周波出力用電気リードとの間に位置する
ことを特徴とする高周波集積回路装置。A metal plate with a recess,
A printed circuit board that is mounted in the recess of the metal plate, and in which the electrical leads are mounted in such a mounted state that the surface height matches the surface height of the metal plate and extends outward from the metal plate;
A metal cap mounted on the metal plate so as to cover the printed circuit board;
The printed circuit board has a ground region electrically connected to a ground surface provided on the back surface on the metal plate side and patterned on the surface;
The electrical lead is
An active element of a high-frequency field effect transistor or a high-frequency bipolar transistor placed on the surface of the printed circuit board, a high-frequency input electrical lead and a high-frequency output connected via a wiring region patterned on the surface of the printed circuit board Electrical leads for,
A grounding electrical lead connected to the grounding area of the printed circuit board surface and extending outward from the metal plate;
One side of the metal cap is cut out leaving a central portion, and the central portion serves as a portion that retains the shape of the metal cap, and the metal cap is bent at the lower side of the central portion to the outside. It has a ground contact portion that is in contact with the surface of the metal plate and extends outward from the metal plate,
The grounding portion of the metal cap and the electrical lead for grounding are located between the electrical lead for high frequency input and the electrical lead for high frequency output in a state where the printed circuit board is covered with the metal cap. High frequency integrated circuit device.
ことを特徴とする請求項3記載の高周波集積回路装置。4. The high-frequency integrated circuit device according to claim 3 , wherein the grounding portion of the metal cap and the electrical lead attached to the printed board extend outward in parallel at the same height position.
前記金属キャップの第1の接地部位及び前記プリント基板の前記接地用電気リードに半田付けして固定される接地領域が形成された他のプリント基板とを有しており、
前記他のプリント基板には、前記接地領域を挟んで高周波入力領域と高周波出力領域とが形成されている
ことを特徴とする高周波回路。 The high-frequency integrated circuit device according to claim 1 ,
A first grounding portion of the metal cap and another printed circuit board on which a grounding region fixed by soldering to the grounding electrical lead of the printed circuit board is formed;
A high-frequency circuit, wherein a high-frequency input region and a high-frequency output region are formed on the other printed circuit board with the grounding region interposed therebetween.
前記金属キャップの接地部位及び前記プリント基板の前記接地用電気リードに半田付けして固定される接地領域が形成された他のプリント基板とを有しており、And having a grounding region of the metal cap and another printed circuit board on which a grounding region fixed by soldering to the grounding electrical lead of the printed circuit board is formed,
前記他のプリント基板には、前記接地領域を挟んで高周波入力領域と高周波出力領域とが形成されているOn the other printed circuit board, a high frequency input region and a high frequency output region are formed with the grounding region interposed therebetween.
ことを特徴とする高周波回路。A high-frequency circuit characterized by that.
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