JP4569590B2 - Transceiver module - Google Patents
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Description
この発明は、レーダーシステム等に用いる送受信モジュールに関し、特にアンテナ素子間隔等により実装面積に制約を受ける送受信モジュールに関するものである。 The present invention relates to a transmission / reception module used in a radar system or the like, and more particularly to a transmission / reception module whose mounting area is restricted by an antenna element interval or the like.
送受信モジュールの素子配列の間隔や総個数は、アンテナのビーム制御の細かさや最大ビーム走査角、送信電力などにより決定され、一般にマイクロ波などの高周波(RF)信号の使用周波数帯が高くなるとアンテナ素子間隔が小さくなるため、モジュールのアンテナ開口面から見た面積は制約され、一層の小型化が要求される。例えば、特開2002−9225号公報図1(特許文献1参照)には、多層基板12の上面に、BBIC14、メモリIC16、水晶発振子18および表面実装部品20が実装され、多層基板12の下面の中央には、キャビティ24が形成され、キャビティ24の中には、第1のRFIC26および第2のRFIC28が埋設した高周波モジュールが開示されている。
The interval and total number of element arrangements of the transmission / reception modules are determined by the fineness of the beam control of the antenna, the maximum beam scanning angle, the transmission power, and the like. Generally, when the frequency band of a radio frequency (RF) signal such as a microwave becomes higher, the antenna element Since the interval is small, the area viewed from the antenna opening surface of the module is restricted, and further miniaturization is required. For example, in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-9225 (see Patent Document 1), the BBIC 14, the memory IC 16, the crystal oscillator 18, and the
また、特開2004−88508号公報図6(特許文献2参照)には、アンテナの放射素子31に、給電線71とGNDピン73とを設け、放射素子31と給電線71とGNDピン73とを固定する段差と溝とを設けた枠状体60に、RF基板10の給電端子パッド98とGND40とに給電線71とGNDピン73とを押し当てることによって、給電線71とGNDピン73とを電気的に接続したアンテナ付高周波モジュールが開示されている。
Further, in FIG. 6 (see Patent Document 2) of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-88508, a feeding line 71 and a GND pin 73 are provided on the
しかし、特許文献1に記載のものでは、RF信号の不要な輻射に対する対策は記載されているものの高周波モジュールから発生する熱放散設計については述べられていない。 However, in the thing of patent document 1, although the countermeasure with respect to the unnecessary radiation of RF signal is described, the heat dissipation design which generate | occur | produces from a high frequency module is not described.
また、特許文献2に記載のものでは、アンテナの放射素子にGNDピンなどを設けているもののGNDピンなどの放熱目的については述べられていない。
In addition, in the device described in
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、送受信アンプなど、多数の発熱部分を有する素子を搭載してもコンパクトで放熱性の高い送受信モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a transmission / reception module that is compact and has high heat dissipation even when an element having a large number of heat generating parts such as a transmission / reception amplifier is mounted. To do.
請求項1の発明に係る送受信モジュールは、発熱部を有する高周波伝送回路部を設けた第1の絶縁性基板と、この第1の絶縁性基板に対向して、前記発熱部に対応する位置に切り欠き部を有し、前記高周波伝送回路部に制御信号を送出する制御回路部を設けた第2の絶縁性基板と、前記第1の絶縁性基板と密着すると共に前記第1の絶縁性基板と前記第2の絶縁性基板との間に設置され、前記第2の絶縁性基板の前記切り欠き部を貫通する突出部を有する放熱板とを備えたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a transmission / reception module comprising: a first insulating substrate provided with a high-frequency transmission circuit portion having a heat generating portion; and a position corresponding to the heat generating portion facing the first insulating substrate. A second insulating substrate having a notch and provided with a control circuit unit for sending a control signal to the high-frequency transmission circuit unit; and the first insulating substrate in close contact with the first insulating substrate And the second insulating substrate, and a heat radiating plate having a protruding portion penetrating the notch portion of the second insulating substrate.
請求項2の発明に係る送受信モジュールは、前記高周波伝送回路部に対して、前記制御回路部から送出する制御信号は金属ピンを介して電気接続していることを特徴とする請求項1に記載のものである。 The transmission / reception module according to a second aspect of the present invention is characterized in that the control signal transmitted from the control circuit unit is electrically connected to the high-frequency transmission circuit unit via a metal pin. belongs to.
以上のように、請求項1に係る発明によれば、第2の絶縁性基板に切り欠き部を設け、放熱板の突出部を切り欠き部まで延長することにより、発熱部からの発熱による周辺の温度上昇が軽減され、送受信アンプなど、多数の発熱部分を有する素子を搭載してもコンパクトで放熱性の高い送受信モジュールを得ることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, by providing the notch portion in the second insulating substrate and extending the protruding portion of the heat radiating plate to the notch portion, the periphery due to heat generated from the heat generating portion is obtained. Thus, a compact transmission / reception module having high heat dissipation can be obtained even when an element having a large number of heat generating parts such as a transmission / reception amplifier is mounted.
請求項2に係る発明によれば、金属ピンを用いて高周波伝送方向と垂直方向に高周波回路部と制御回路部とを接続するインタフェースとしているため、高周波回路部にインタフェース用の専用の実装エリアを確保する必要がなく、小型化が可能な送受信モジュールを得ることができる。
According to the invention of
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1による送受信モジュールの構成展開図であり、図1(a)は、RF回路部側のカバーの平面図である。図1(b)は、RF回路部側から見た平面図である。図1(c)は、図1(b)のA−A’断面図である。図1(d)は、制御回路部側から見た平面図である。図1(e)は制御回路部側のカバーの平面図である。
図1(a)〜(e)において、1は例えばセラミック材などの絶縁性基板(第1の絶縁性基板)に多層のパターンと端子を有するRFデバイス、2はRFデバイス1上に搭載した送受信アンプなどの発熱部であり、2aは送信アンプ、2bは受信アンプである。3は送受切替えスイッチや移送器などのRF回路部品、4はRFデバイス1にRF信号を供給する送受信用の入出力コネクタである。コネクタ4aが送信入力時はコネクタ4bが送信出力端子部となり、コネクタ4bが受信入力時はコネクタ4aが受信出力端子部となる。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration development view of a transceiver module according to Embodiment 1, and FIG. 1A is a plan view of a cover on the RF circuit unit side. FIG. 1B is a plan view seen from the RF circuit unit side. FIG.1 (c) is AA 'sectional drawing of FIG.1 (b). FIG. 1D is a plan view seen from the control circuit unit side. FIG. 1E is a plan view of the cover on the control circuit unit side.
1A to 1E, 1 is an RF device having a multilayer pattern and terminals on an insulating substrate (first insulating substrate) such as a ceramic material, and 2 is a transmitter / receiver mounted on the RF device 1. An exothermic part such as an amplifier, 2a is a transmission amplifier, and 2b is a reception amplifier. Reference numeral 3 denotes an RF circuit component such as a transmission / reception changeover switch or a transfer device. Reference numeral 4 denotes an input / output connector for transmission and reception for supplying an RF signal to the RF device 1. When the
5はRFデバイス1を載置する金属の放熱板、6は放熱板5と一体化形成され、RFデバイス1に搭載された発熱部2近傍の放熱板5から突出した突出部、7はプリント配線板などの絶縁性基板(第2の絶縁性基板)にパターン形成した基板であり、7aは基板の切込み部を示し、7bは基板の貫通穴(端子)を示す。8は基板7に搭載した制御用LSIなどのRF回路を制御する制御IC、9は能動素子を含む信号回路を形成する電子部品、10は電源を供給し、制御信号の入出力を受け渡しする多極のコネクタ、11はRFデバイス1の端子と基板7の貫通穴7bとを接続する燐青銅などで構成した金属ピンである。12はアルミニウム材などの金属枠体であり、放熱板5及び放熱板の突出部6を含む。13は金属枠体12で囲まれた空間を密閉空間とするカバーである。
なお、一方の送受信用の入出力コネクタ4から入力され、複数のRFデバイス1を経て他方のコネクタ4へ出力される送受信信号回路をRF回路部(高周波伝送回路部)と呼び、図では並列に2系統準備されている。また、多極のコネクタ10から入力され、制御IC8や電子部品9からRF回路部に制御信号を送出する基板7に構成された制御回路を制御回路部と呼ぶ。従って13aはRF回路部側の金属枠体12との密閉空間を構成するカバー、13bは制御回路部側の金属枠体12との密閉空間を構成するカバーである。 図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
A transmission / reception signal circuit that is input from one transmission / reception input / output connector 4 and is output to the other connector 4 via a plurality of RF devices 1 is called an RF circuit unit (high-frequency transmission circuit unit). Two systems are prepared. A control circuit configured on the
次に動作について図1を用いて説明する。図1において送信時はコネクタ4aからRF送信信号を入力し、RFデバイス1で信号増幅、位相制御などを行い、コネクタ4bよりRF信号を出力する。受信時は、コネクタ4bからRF受信信号を入力し、送信時と同様にRFデバイス1で信号増幅、位相制御などを行い、コネクタ4aよりRF信号を出力する。これらはRF回路部に搭載した送受切替スイッチで切替が行われる。
制御回路部は、アンテナシステムからの電源信号及び制御信号を多極のコネクタ10コネクタより入力し、制御回路部でデータ処理を行い、各RFデバイスに応じた制御信号を生成した後、金属ピン11を介してRFデバイス1を制御する。
Next, the operation will be described with reference to FIG. In FIG. 1, when transmitting, an RF transmission signal is input from the
The control circuit unit inputs a power supply signal and a control signal from the antenna system from the
図2はこの発明の実施の形態1による送受信モジュールのブロック図である。図2において送受信モジュールは1個の制御回路で2個のRF回路部を制御する。RF回路部は、多段の送信用アンプや受信用アンプが搭載され、特に送信用アンプは高周波駆動による大きな発熱損失が生じる。 FIG. 2 is a block diagram of a transmission / reception module according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 2, the transmission / reception module controls two RF circuit units with one control circuit. The RF circuit section is equipped with multi-stage transmission amplifiers and reception amplifiers, and in particular, the transmission amplifier causes a large heat loss due to high frequency driving.
次にRF回路部と制御回路部との接続方法について説明する。図3は実施の形態1によるRF回路部と制御回路部とのピンによる接続を説明する要部断面側模式図である。図3において、20は基板7に設けられた貫通穴(スルーホール部)7bに挿入された金属ピン11の一端と基板7とのパターンとを電気接続する接続手段(はんだ部)である。
Next, a method for connecting the RF circuit unit and the control circuit unit will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional side view of a main part for explaining the connection of the RF circuit unit and the control circuit unit according to the first embodiment by pins. In FIG. 3,
また、金属ピン11の他端は、RFデバイス1を構成するセラミックの多層構造の穴部に銀蝋などでろう付けされ、RF回路部に搭載した発熱部2や電子部品9と制御信号の電気接続がなされる。図3中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
Also, the other end of the
次に放熱板5について説明する。図4は放熱板5の突出部6の要部断面図である。突出部6は、基板7に設けられた切り欠き部7aを貫通するように放熱板5の一部を厚み方向に延長すると共にRFデバイス1に搭載された送信アンプ2aの直下に設置される。図4中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
Next, the
図5は突出部6と基板7の切り欠き部7aとの関係を説明する図である。基板7に切り欠き部7aを設け、放熱板5の突出部6を切り欠き部7aまで延長することにより、送信アンプ2aからの発熱による周辺の温度上昇が軽減される。すなわち、各RFデバイス1のそれぞれの発熱部2の発熱量に応じて、突出部6の大きさ・形状を変え、部分的に放熱容量を変更することにより発熱部2の放熱効果が高まる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the protruding
また、図5では、放熱板5の突出部6で挟まれた基板7の一部を細幅とすることにより、間仕切りし、A部領域とB部領域でのRF信号や制御信号の電磁干渉やスパイクノイズなどが隣接する他の回路ブロックに干渉することを防止する電磁遮蔽効果がある。なお、図5中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
Further, in FIG. 5, a part of the
また、RF回路部と制御回路部とは、伝送線路に沿った放熱板5の底面を挟んで配置する層構成であり、RF回路部と制御回路部とが伝送線路の垂直方向に分離することになるのでRF信号の制御回路部への空間的な漏れこみを抑制できる特徴を持つ。
In addition, the RF circuit unit and the control circuit unit have a layer configuration arranged with the bottom surface of the
さらにRFデバイス1の伝送方向と垂直方向にRF回路部と制御回路部とを接続するインタフェースとしているため、RF回路部の表側にインタフェース用の専用の実装エリアを確保する必要がなく、モジュールの小型化を実現できる。 In addition, since the interface for connecting the RF circuit unit and the control circuit unit in the direction perpendicular to the transmission direction of the RF device 1 is used, it is not necessary to secure a dedicated mounting area for the interface on the front side of the RF circuit unit. Can be realized.
また、図1に示すようにRF回路部の2系統を1つの制御回路部で制御することができるため、制御回路部の回路の共通化等による部品点数を削減でき、低コスト化を実現できる。 In addition, as shown in FIG. 1, since two systems of the RF circuit unit can be controlled by one control circuit unit, the number of parts can be reduced by sharing the circuit of the control circuit unit and the cost can be reduced. .
なお、実施の形態1では、RF回路が2系統に対して、1つの制御回路で構成したが、RF回路を3系統以上としても良く、逆にRF回路部と制御回路部とを1対の構成としても良い。 In the first embodiment, the RF circuit is composed of one control circuit for two systems. However, the RF circuit may be composed of three or more systems, and conversely, the RF circuit unit and the control circuit unit are paired. It is good also as a structure.
実施の形態2.
実施の形態1では金属ピン11により、RF回路部と制御回路部との接続インタフェースを基板7の貫通穴7bに、はんだ付けしたが、他の接続方法について実施の形態2で説明する。
In the first embodiment, the connection interface between the RF circuit portion and the control circuit portion is soldered to the through
図6は実施の形態2による送受信モジュールのRF回路部と制御回路部との接続を説明する要部断面側模式図である。図6において、21は基板7に設けられたパターンランドから金属ピン11にウエッジボンダーを用いて金リボンなどで電気接続した接続手段(リボンボンディング部)である。はんだ材による接続手段に比べて金リボンのストレスリリーフにより振動・衝撃・熱衝撃などの外力下における接続部の信頼性を向上させることができる。従って厳しい環境条件の要求のある送受信モジュールに対して有用である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional side view of the relevant part for explaining the connection between the RF circuit unit and the control circuit unit of the transceiver module according to the second embodiment. In FIG. 6,
実施の形態3.
同様に図7に示すように金属ピン11と基板7とを被覆線22を介してはんだ付け接続を行う方法でも良く、実施の形態2同様に被覆線のストレスリリーフにより振動・衝撃・熱衝撃などの外力下における接続部の信頼性を向上させることができる。従って厳しい環境条件の要求のある送受信モジュールに対して有用である。
Embodiment 3 FIG.
Similarly, as shown in FIG. 7, a method of soldering and connecting the
1・・RFデバイス 2・・発熱部 2a・・送信アンプ 2b・・受信アンプ
3・・RF回路部品 4・・入出力コネクタ 5・・放熱板 6・・放熱板の突出部
7・・基板(プリント配線板) 7a・・切り欠き部 7b・・貫通穴
8・・制御IC(制御用LSI) 9・・電子部品 10・・多極のコネクタ
11・・ピン(金属ピン) 12・・金属枠体 13・・カバー
20・・接続手段(はんだ部)
21・・接続手段(リボンボンディング部)
22・・接続手段(被覆線)
1 ....
8 .. Control IC (Control LSI) 9 ..
20. ・ Connection means (solder part)
21 .. Connection means (ribbon bonding part)
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