JP4669096B2

JP4669096B2 - ガンダイオード発振器及びその発振周波数の調整方法

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Publication number: JP4669096B2
Application number: JP37039599A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　孝; 敦中川; 有一朗沖
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP2001185782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波用のガンダイオードを用いた発振器に係り、特に歩留まりが高く低コスト化でき、さらに発振周波数の調整が容易となった表面実装型のガンダイオード発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８に従来のメサ型構造のガリウム砒素（ＧａＡｓ）ガンダイオード１００の断面図を示す。高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法により、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第１のコンタクト層１０２、低濃度ｎ型ＧａＡｓからなる活性層１０３、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第２のコンタクト層１０４が順次積層され、電子の走行空間の面積を小さくするため、メサ型構造となっている。１０５はカソード電極、１０６はアノード電極である。
【０００３】
このように形成されたガンダイオード１００は、図１９に示すようなピル型パッケージ１１０内に組み立てられる。このピル型パッケージ１１０は、放熱基台電極１１１と、ガンダイオード１００を取り囲む外囲器となるガラス或いはセラミックスからなる円筒１１２とを有し、この円筒１１２は放熱基台電極１１１に硬ロウ付けされた構造となっている。ガンダイオード１００は、図示しないサファイア材等のボンデングツールにて静電吸着され、放熱基台電極１１１に接着される。さらに、金リボン１１３によりガンダイオード１００と円筒１１２の先端に設けられた金属層とが熱圧着等により接続される。金リボン１１３の接続を行った後、円筒１１２上に蓋状の金属デイスク１１４をロウ付けし、ピル型パッケージ１１０に組み立てられる。
【０００４】
ピル型パッケージ１１０に組み立てられたガンダイオードのマイクロストリップ線路１２０への実装構造の一例を図２０に示す。ピル型パッケージ１１０の両電極１１１，１１４の一方は、アルミナ等からなる平板基板１２１に形成された孔に貫入してその平板基板１２１の裏面に形成された接地電極１２２と電気的に接続され、他方は、金リボン１２３によって平板基板１２１上にマイクロストリップ線路として形成された信号線路１２４に接続される。
【０００５】
このような構成において、一方の信号電極１２４を所定の線路長に設定してオープンにすると、その信号電極１２４の線路長の共振器で発振周波数が決定されるガンダイオード発振器となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガンダイオード１００をピル型パッケージ１１０に組み立てる際には、放熱基台電極１１１にガンダイオード１００を接着する時、前記ボンデイングツールが視野を遮り、放熱基台電極１１１を直接視認することが困難となり、組立作業効率が非常に悪いという問題があった。
【０００７】
また、ガンダイオード１００を組み込んだピル型パッケージ１１０を平板基板１２１上に構成したマイクロストリップ線路１２０に実装する際に、金リボン１２３によって接続するので、寄生インダクタンスが発生し、特性がばらつくという実装上の問題点があった。
【０００８】
さらに、電圧制御発振器（ＶＣＯ）として構成するためには、バラクタダイオードのアノード電極又はカソード電極を所定の線路長で片側オープンのマイクロストリップ線路共振器の一端に接続搭載することになるが、すべての素子が実装された電圧制御発振器では、事後的に中心周波数の調整ができないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、上記組み立てや実装が容易で歩留まりが高く、また発振周波数や中心周波数の調整も容易となったガンダイオード発振器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１にかかる発明は、半絶縁性の平面基板の表面に、第１のバイアス電極に連続する信号電極と該信号電極に連続する第１のオープンスタブと該第１のオープンスタブの近傍で前記信号電極をまたぐように配置される２個の表面接地電極を各々形成し、裏面全面に裏面接地電極を形成し、前記２個の表面接地電極を個々のヴィアホールにより前記裏面接地電極と接続したマイクロストリップ線路と、底面の中央にアノード又はカソードの一方の電極が形成され、前記底面の両側に他方の電極が各々形成されたフリップチップ型のガンダイオードとを具備し、前記ガンダイオードの前記一方の電極を前記マイクロストリップ線路の信号電極に接着すると共に他方の各電極を前記マイクロストリップ線路の前記各表面接地電極に接着し、前記２個のヴィアホールの間隔を前記信号電極の幅を超える長さで、且つ２３λ／４０以下に設定した（λ：目的発振周波数の波長）ことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のガンダイオード発振器において、前記マイクロストリップ線路を、半絶縁性の平面基板の表面に信号電極が形成され該信号電極の両側に接地電極が形成されたコプレーナ線路に代え、前記各表面接地電極を前記コプレーナ線路の前記接地電極に代え、前記２個のヴィアホールの間隔の代わりに前記ガンダイオードが搭載される部分の前記接地電極の間隔を前記信号電極の幅を超える長さで、且つ２３λ／４０以下に設定した（λ：目的発振周波数の波長）ことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載のガンダイオード発振器において、前記第１のオープンスタブを第１の発振器電極として、該第１の発振器電極の近傍に第２のバイアス電極に連続する第２のオープンスタブを形成し、バラクタダイオードのカソードとアノードの一方の電極を前記第２のオープンスタブに接続し、他方の電極を前記第１の発振器電極に接続したことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、半絶縁性の平面基板の表面に、第３のバイアス電極に連続する信号電極と該信号電極に連続する第３のオープンスタブと該第３のオープンスタブの近傍で前記信号電極の一方の側に位置する１個の表面接地電極と前記第３のオープンスタブの近傍で前記信号電極の他方の側に位置する表面電極とを各々形成し、裏面全面に裏面接地電極を形成し、前記表面接地電極をヴィアホールにより前記裏面接地電極と接続したマイクロストリップ線路と、底面の中央にアノード又はカソードの一方の電極が形成され、前記底面の両側に他方の電極が各々形成されたフリップチップ型のガンダイオードとを具備し、前記ガンダイオードの前記一方の電極を前記マイクロストリップ線路の信号電極に接着し、他方の電極の１つを前記マイクロストリップ線路の前記表面接地電極に接着し、他方の電極の他の１つを前記マイクロストリップ線路の前記表面電極に接着したことを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項４に記載のガンダイオード発振器において、前記第３のオープンスタブの一端が前記ガンダイオードの中央の前記一方の電極が接続された箇所から第１線路長で開放し、前記表面電極の一端が前記ガンダイオードの前記他方の電極の他の１つが接続された箇所から第２線路長で開放し、前記第３のオープンスタブと前記表面電極を２つの共振器として働かせ、前記第１線路長と前記第２線路長の設定により発振周波数を決定するようにしたことを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項４又は５に記載のガンダイオード発振器において、前記マイクロストリップ線路を、半絶縁性の平面基板の表面に信号電極と表面電極が形成され前記信号電極の両側に接地電極が形成されたコプレーナ線路に代え、前記表面接地電極を前記コプレーナ線路の接地電極に代えたことを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項４乃至６のいずれか１つに記載のガンダイオード発振器において、前記第３のオープンスタブを第２の発振器電極として、該第２の発振器電極の近傍に第４のバイアス電極に連続する第４のオープンスタブを形成し、バラクタダイオードのカソードとアノードの一方の電極を前記第４のオープンスタブに接続し、他方の電極を前記２の発振器電極に接続したことを特徴とする。
請求項８にかかる発明のガンダイオード発振器の周波数調整方法は、請求項４乃至７のいずれか１つに記載のガンダイオード発振器の周波数調整方法において、前記表面電極の前記ガンダイオード接続側と反対側の先端部を部分的に削除し第２線路長を短くすることにより所定の発振周波数に調整することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
図１は第１の実施形態のガンダイオード発振器を示す斜視図、図２は図１の基板の一部を断面にした斜視図である。１０は底面中央にアノード電極バンプ１１が、底面両側にカソード電極バンプ１２、１３が各々突出形成されたフリップチップ型のガンダイオードであり、マイクロストリップ線路２０に実装して発振器が構成されている。
【００２１】
このガンダイオード１０は、ガリウム砒素やインジウム燐等からなる半導体積層部のアノード電極バンプ１１に対応する中央部分にガンダイオード機能部を形成し、同一の底面にアノード電極バンプ１１とカソード電極バンプ１２、１３を形成したもの（例えば、特願平１０−２５９００６号）である。
【００２２】
マイクロストリップ線路２０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド等のように比抵抗が10⁶Ω・cm以上、熱電導率が１４０W/mK以上で良好な半絶縁性の平板基板２１の表面に信号電極２２を、また裏面全面に接地電極２３を形成したものである。２４、２５はタングステンを充填したヴィアホール（図２参照）であり、裏面の接地電極２３と表面に形成した表面接地電極２６、２７を接続している。ガンダイオード１０は、そのアノード電極バンプ１１が信号電極２２に接着され、カソード電極バンプ１２、１３が接地電極２６，２７に接着されることにより搭載されている。２２Ａはガンダイオード１０に電源電圧を供給するバイアス電極、２２Ｂはガンダイオード１０を含むマイクロストリップ線路による共振器を構成するオープンスタブ、２２Ｃはマイクロストリップ線路による発振出力部を構成する電極である。
【００２３】
本実施形態のガンダイオード発振器では、ガンダイオード１０をフェースダウン姿勢にしてバンプ１１〜１３を電極２２、２６，２７に直接接続し、金リボンを使用しないので、その金リボンによる接続に起因し発生していた寄生インダクタンスの発生がなくなり、特性のばらつきの少ない発振器を実現することが可能になる。
【００２４】
また、ガンダイオード１０に発生する熱がバンプ１１〜１３を介してヒートシンクとしても機能する基板２１に放散されるので、放熱効果も高くなる。さらに、このようなガンダイオード１０の実装状態では、アノード電極バンプ１１の両側にカソード電極バンプ１２、１３が位置するので、アノード電極に過度の加重が加わることが防止される。
【００２５】
図３は本実施形態のガンダイオード発振器の等価回路の回路図である。ここで、ガンダイオード１０の素子容量をＣｄ、負性コンダクタンスをＧｄとする。Ｚ１はオープンスタブ２２Ｂのインピーダンス、Ｚ２はガンダイオード１０と接地電極２６，２７を経てヴィアホール２４，２５を経由し裏面接地電極２３までのインピーダンス、Ｚ３は信号電極２２のインピーダンスである。
【００２６】
ここで、Ｌ１をオープンスタブ２２Ｂの長さ（線路長）、Ｌ２をヴィアホール２４，２５の間隔、Ｚａをオープンスタブ２２Ｂの特性インピーダンス、Ｚｂを両接地電極２６、２７間のガンダイオード１０を経由する経路の特性インピーダンス、βを２π／λ（λは発振波長）とすると、
Ｚ１＝−ｊ・Ｚａ・cot（β・Ｌ１) (1)
である。
【００２７】
また、表面接地電極２６，２７はガンダイオード１０の中心から対称であるので、ガンダイオード１０と接地電極２３間のインピーダンスＺ２は、ガンダイオード１０と一方の接地電極２６又は２７を経由しヴィアホール２４又は２５を経由し裏面接地電極２３まで至るインピーダンスの1/2となり、
Ｚ２＝ｊ・(Ｚｂ/２)・tan（β・Ｌ２/２) (2)
であり、ガンダイオード１０のアドミッタンスＹｄは、
Ｙｄ＝−Ｇｄ＋ｊ・Ｂｄ (3)
となる。Ｂｄはガンダイオード１０のサセプタンスである。
【００２８】
一方、発振回路のアドミッタンスＹｏは、
Ｙｏ＝Ｇｏ＋ｊ・Ｂｏ (4)
となる。Ｇｏは発振回路のコンダクタンス、Ｂｏはサセプタンスである。
【００２９】
以上において、
Ｇｄ＝Ｇｏ (5)
Ｙｏ＋Ｂｏ＝０ (6)
の条件が満足されるときに、発振が起こる。
【００３０】
図４はオープンスタブ２２Ｂの長さＬ１を４２０μｍとし、ヴィアホール２４，２５間隔Ｌ２を変化させたときの発振周波数のシミュレーション結果を示す特性図である。発振周波数は間隔Ｌ２に反比例していることが分かる。
【００３１】
図５はヴィアホール２４，２５の間隔Ｌ２を、２λ／５，λ／２，１１λ／２０，２３λ／４０，３λ／５とした各場合に、オープンスタブ２２Ｂの長さ（Ｌ１／λで正規化している）を変化させたときの発振周波数のシミュレーション結果を示す特性図である。ここでは、目的発振周波数を７６ＧＨｚ（波長λ＝1.475mm）としてシミュレーションした。
【００３２】
図５において、オープンスタブ２２Ｂの長さＬ１を変化させてみると、Ｌ２＝２３λ／４０より長い場合に７６ＧＨｚで飽和しそれ以上の周波数が得られていない。一方、Ｌ２が２３λ／４０以下の場合では、オープンスタブ長Ｌ１を短くするに従って発振周波数が増大し、目的周波数７６ＧＨｚの前後の周波数が容易に得られている。
【００３３】
図６は、同様な場合について、目的発振波長を６０ＧＨｚ（λ＝1.891mm）としてシミュレーションした結果を示す特性図である。この特性図においても、Ｌ２＝２３λ／４０より長い場合に６０ＧＨｚで飽和しそれ以上の周波数が得られていないが、Ｌ２を２３λ／４０以下とした場合では、オープンスタブ長Ｌ１を短くするに従って発振周波数が比例的に高くなり、目的周波数６０ＧＨｚの前後の周波数が容易に得られている。
【００３４】
以上の図５，図６の特性から明らかなように、ヴィアホール２４，２５の間隔Ｌ２を信号電極２２の幅より大きく、且つ２３λ／４０よりも小さな値に設定することにより、一旦作成したオープンスタブ２２Ｂの長さＬ１をレーザトリミング装置等を用い事後的に調整する（先端部分の部分的削除）ことによって、正確に波長λの周波数を発振させることができ、その前後の周波数についてもオープンスタブ２２Ｂの長さＬ１の調整により、広い範囲で調整することが可能になることが分かる。
【００３５】
［第２の実施形態］
図７は第２の実施形態の電圧制御発振器の構成を示す図である。ここでは、図１，２に示した構成の平板基板２１に対し、さらにバイアス電極２８Ａとオープンスタブ２８Ｂを連続形成すると共に、バラクタダイオード３０をオープンスタブ２２Ｂ、２８Ｂ間に搭載したものである。すなわち、このバラクタダイオード３０は、その裏面のカソード電極バンプ３１とアノード電極バンプ３２が、オープンスタブ２２Ｂとオープンスタブ２８Ｂに接着している。他は図１，図２と同様である。なお、この第２の実施例では、第１の実施例との連続性を考慮してオープンスタブ２２Ｂをそのまま同じ表示で使用したが、実際にはもはやオープンなスタブとはなっていなので、特許請求の範囲ではそのオープンスタブ２２Ｂを発振器電極と表示した。
【００３６】
本実施形態では、バイアス電極２８Ａに印加する電圧によって、バラクタダイオード３０のアノード・カソード間の容量を変化させて、発振周波数を調整することができる。
【００３７】
図８はこの電圧制御発振器の等価回路である。図３に示した等価回路とは、インピーダンスＺ１に直列にバラクタダイオード３０の素子容量Ｃｖとオープンスタブ２８ＢのインピーダンスＺ４が接続された点が異なり、他は同じである。オープンスタブ２８ＢのインピーダンスＺ４は、
Ｚ４＝−ｊ・Ｚｃ・cot（β・Ｌ３） (7)
となる。Ｚｃはオープンスタブ２８Ｂの特性インピーダンス、Ｌ３はオープンスタブ２８Ｂの長さ（線路長）である。他は、前記式(1)〜(4)と同じである。よって、前記式(5)、(6)が満足されるとき、発振が起きる。
【００３８】
［第３の実施形態］
図９は第３の実施形態のガンダイオード発振器を示す斜視図、図１０は図９の基板の一部を断面した斜視図である。本実施形態は、図１，図２に示した第１の実施形態において、一方の表面接地電極２６とその表面接地電極２６を裏面接地電極２３に接続するヴィアホール２４を除去し、表面接地電極２６を形成していた部分に長さ（線路長）Ｌ４の表面電極２９を設け、ここにガンダイオード１０の一方のカソード電極バンプ１２を接着したものである。他は第１の実施形態で説明したものと同じである。
【００３９】
図１１は本実施形態のガンダイオード発振器の等価回路の回路図である。Ｚ２’は表面接地電極２７のインピーダンス、Ｚ５は表面電極２９のインピーダンスであり、これらは並列接続となる。Ｌ２’はヴィアホール２５とオープンスタブ２２Ｂの中心部との間の距離である。他は第１の実施形態と同じである。
【００４０】
ここでは、Ｚｂ’を接地電極２７の特性インピーダンス、Ｚｄを表面電極２９の特性インピーダンスとすると、オープンスタブ２２ＢのインピーダンスＺ１は前記の式(1)で、表面接地電極２７のインピーダンスＺ２’は次の式(8)で、表面電極２９のインピーダンスＺ５は次に式(9)でそれぞれ表される。
Ｚ２’＝−ｊ・Ｚｂ’・tan（β・Ｌ２’) (8)
Ｚ５＝ｊ・Ｚｄ・tan（β・Ｌ４) (9)
また、ガンダイオード１０のアドミッタンスＹｄは前記の式(3)で、発振回路のアドミッタンスＹｏは前記の式(4)で表されるので、前記式(5)、(6)を満足すると、発振が起こる。
【００４１】
図１２は表面電極２９の長さＬ４を５００μｍとし、オープンスタブ２２Ｂの長さＬ１をレーザトリミング装置等を用い変化させた（先端を部分的に削除）ときの発振周波数のシミュレーション結果を示す特性図である。発振周波数はスタブ長Ｌ１に反比例していることが分かる。
【００４２】
図１３は図１２と逆に、オープンスタブ２２Ｂの長さＬ１を４２０μｍとし、表面電極２９の長さＬ４をレーザトリミング装置等を用い変化させた（先端を部分的に削除）ときの発振周波数のシミュレーション結果を示す特性図である。ここでは発振周波数はスタブ長Ｌ４に反比例していることが分かる。
【００４３】
以上から、オープンスタブ２２Ｂの長さＬ１、表面電極２９の長さＬ４の２つのパラメータを独立して調整して、発振周波数を調整することができることが分かる。
【００４４】
［第４の実施形態］
図１４は第４の実施形態の電圧制御発振器の構成を示す図である。ここでは、図９，１０に示した構成の平板基板２１に対し、第２の実施形態（図７）と同様に、バイアス電極２８Ａとオープンスタブ２８Ｂを連続形成すると共に、バラクタダイオード３０を搭載したものである。なお、この第４の実施例では、第３の実施例との連続性を考慮してオープンスタブ２２Ｂをそのまま同じ表示で使用したが、実際にはもはやオープンなスタブとはなっていなので、第２の実施例と同様に、特許請求の範囲ではそのオープンスタブ２２Ｂを発振器電極と表示した。
【００４５】
本実施形態では、バイアス電極２８Ａに印加する電圧によって、バラクタダイオード３０のアノード・カソード間の容量を変化させて、発振周波数を調整することができる。また、このように構成することで、ガンダイオード１０とバラクタダイオード３０を発振回路が構成された平板基板上に実装した後であっても、レーザトリミング装置等を用いることで、表面電極２９の長さＬ４を精度良く調整することで、電圧制御発振器の中心周波数を可変することができる。
【００４６】
図１５はこの電圧制御発振器の等価回路である。図１１に示した等価回路とは、インピーダンスＺ１に直列にバラクタダイオード３０の素子容量Ｃｖとオープンスタブ２８ＢのインピーダンスＺ４が接続された点が異なり、他は同じである。オープンスタブ２８ＢのインピーダンスＺ４は、前記の式(7)で表されるので、前記式(5)、(6)が満足されるとき、発振が起こる。
【００４７】
［その他の実施形態］
図１６、図１７は前記した各実施形態のマイクロストリップ線路２０をコプレーナ線路４０に置換した場合の各実施形態を示す平面図である。
【００４８】
まず、図１６(a)は第１の実施形態（図１）のガンダイオード発振器に対応するもので、４１はコプレーナ線路４０の信号電極、４１Ａは発振出力電極、４１Ｂは長さＬ１のオープンスタブ、４２は信号電極４１の両側に形成された接地電極、４３はバイアス電極、５１は金線又は金リボンである。ここでは、ガンダイオード１０のアノード電極バンプ１１は信号電極４１に、カソード電極バンプ１２，１３は両側の接地電極４２に接着される。距離Ｌ２はガンダイオード１０の下面においてオープンスタブ４１Ｂをまたぐ接地電極４２の離間距離となる。
【００４９】
図１６(b)は第２の実施形態（図７）の電圧制御発振器に対応するもので、４４はバイアス電極、４５はこのバイアス電極４４と金線又は金リボン５２で接続した長さＬ３のオープンスタブであり、バラクタダイオード３０のカソード電極バンプ３１、アノード電極バンプ３２はオープンスタブ４１Ｂ、４に接着されている。
【００５０】
図１７(a)は第３の実施形態（図９）のガンダイオード発振器に対応するもので、４６は長さＬ４の表面電極である。また、図１７(b)は第４の実施形態（図１４）の電圧制御発振器に対応するものある。Ｌ２’はガンダイオード１０が搭載される部分の一方の接地電極とオープンスタブ４１Ｂの中心との距離である。
【００５１】
なお、以上説明した各実施形態において、ガンダイオード１０のアノード電極バンプとカソード電極バンプはバイアス電圧の極性によって逆になる場合もある。バラクタダイオード３０のカソード電極バンプとアノード電極バンプについても同じである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガンダイオード発振器によれば、基板上にガンダイオードやバラクタダイオードをフェースダウンの姿勢で搭載するので、組み立てや実装が容易で歩留まりが高くなる。またガンダイオードの中央の電極が接着されるオープンスタブの線路長やガンダイオードの端部の電極が接着される表面電極の線路長を調整することで発振周波数を調整することができるので、実装した後の周波数調整が容易となる。さらに、電圧制御発振器についても、実装の後に発振周波数の中心周波数を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のガンダイオード発振器の斜視図である。
【図２】図１の基板の一部を断面にした斜視図である。
【図３】第１の実施形態のガンダイオード発振器の等価回路図である。
【図４】第１の実施形態のガンダイオード発振器の発振周波数のシミュレーション結果を示す特性図図である。
【図５】第１の実施形態のガンダイオード発振器の発振周波数の別のシミュレーション結果を示す特性図図である。
【図６】第１の実施形態のガンダイオード発振器の発振周波数の別のシミュレーション結果を示す特性図図である。
【図７】第２の実施形態の電圧制御発振器の斜視図である。
【図８】第２の実施形態の電圧制御発振器の等価回路図である。
【図９】第３の実施形態のガンダイオード発振器の斜視図である。
【図１０】図３の基板の一部を断面にした斜視図である。
【図１１】第３の実施形態のガンダイオード発振器の等価回路図である。
【図１２】第３の実施形態のガンダイオード発振器の発振周波数のシミュレーション結果を示す特性図図である。
【図１３】第３の実施形態のガンダイオード発振器の発振周波数の別のシミュレーション結果を示す特性図図である。
【図１４】第４の実施形態の電圧制御発振器の斜視図である。
【図１５】第４の実施形態の電圧制御発振器の等価回路図である。
【図１６】 (a)は第１の実施形態のマイクロストリップ線路をコプレーナ線路に置換した場合の平面図、(b)は第２の実施形態のマイクロストリップ線路をコプレーナ線路に置換した場合の平面図である。
【図１７】 (a)は第３の実施形態のマイクロストリップ線路をコプレーナ線路に置換した場合の平面図、(b)は第４の実施形態のマイクロストリップ線路をコプレーナ線路に置換した場合の平面図である。
【図１８】従来のメサ型構造のガンダイオードの断面図である。
【図１９】従来のガンダイオードをピル型パッケージに組み込んだ断面図である。
【図２０】ピル型パッケージをマイクロストリップ線路に搭載した説明図である。
【符号の説明】
１０：ガンダイオード、１１：アノード電極バンプ、１２，１３：カソード電極バンプ
２０：マイクロストリップ線路、２１：平面基板、２２：信号電極、２２Ａ：バイアス電極、２２Ｂ：オープンスタブ、２２Ｃ：出力電極、２３：裏面接地電極、２４，２５：ヴィアホール、２７，２８：表面接地電極、２９：表面電極
３０：バラクタダイオード、３１：アノード電極、３２：カソード電極
４０：コプレーナ線路、４１：信号電極、４１Ａ：発振出力電極、４１Ｂ：オープンスタブ、４２：接地電極、４３：バイアス電極、４４：バイアス電極、４５：オープンスタブ、４６：表面電極、５１、５２：金線又は金リボン
１００：従来のガンダイオード、１０１：半導体基板、１０２：第１コンタクト層、１０３：活性層、１０４：第２のコンタクト層、１０５：カソード電極、１０６：アノード電極
１１０：ピル型パッケージ、１１１：放熱基台電極、１１２：円筒、１１３：金リボン、１１４：金属ディスク
１２０：マイクロストリップ線路、１２１：平面基板、１２２：接地電極、１２３：金リボン、１２４：信号線路

Claims

半絶縁性の平面基板の表面に、第１のバイアス電極に連続する信号電極と該信号電極に連続する第１のオープンスタブと該第１のオープンスタブの近傍で前記信号電極をまたぐように配置される２個の表面接地電極を各々形成し、裏面全面に裏面接地電極を形成し、前記２個の表面接地電極を個々のヴィアホールにより前記裏面接地電極と接続したマイクロストリップ線路と、
底面の中央にアノード又はカソードの一方の電極が形成され、前記底面の両側に他方の電極が各々形成されたフリップチップ型のガンダイオードとを具備し、
前記ガンダイオードの前記一方の電極を前記マイクロストリップ線路の信号電極に接着すると共に他方の各電極を前記マイクロストリップ線路の前記各表面接地電極に接着し、
前記２個のヴィアホールの間隔を前記信号電極の幅を超える長さで、且つ２３λ／４０以下に設定した（λ：目的発振周波数の波長）ことを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項１に記載のガンダイオード発振器において、
前記マイクロストリップ線路を、半絶縁性の平面基板の表面に信号電極が形成され該信号電極の両側に接地電極が形成されたコプレーナ線路に代え、前記各表面接地電極を前記コプレーナ線路の前記接地電極に代え、
前記２個のヴィアホールの間隔の代わりに前記ガンダイオードが搭載される部分の前記接地電極の間隔を前記信号電極の幅を超える長さで、且つ２３λ／４０以下に設定した（λ：目的発振周波数の波長）ことを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項１又は２に記載のガンダイオード発振器において、
前記第１のオープンスタブを第１の発振器電極として、該第１の発振器電極の近傍に第２のバイアス電極に連続する第２のオープンスタブを形成し、バラクタダイオードのカソードとアノードの一方の電極を前記第２のオープンスタブに接続し、他方の電極を前記第１の発振器電極に接続したことを特徴とするガンダイオード発振器。
半絶縁性の平面基板の表面に、第３のバイアス電極に連続する信号電極と該信号電極に連続する第３のオープンスタブと該第３のオープンスタブの近傍で前記信号電極の一方の側に位置する１個の表面接地電極と前記第３のオープンスタブの近傍で前記信号電極の他方の側に位置する表面電極とを各々形成し、裏面全面に裏面接地電極を形成し、前記表面接地電極をヴィアホールにより前記裏面接地電極と接続したマイクロストリップ線路と、
底面の中央にアノード又はカソードの一方の電極が形成され、前記底面の両側に他方の電極が各々形成されたフリップチップ型のガンダイオードとを具備し、
前記ガンダイオードの前記一方の電極を前記マイクロストリップ線路の信号電極に接着し、他方の電極の１つを前記マイクロストリップ線路の前記表面接地電極に接着し、他方の電極の他の１つを前記マイクロストリップ線路の前記表面電極に接着したことを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項４に記載のガンダイオード発振器において、
前記第３のオープンスタブの一端が前記ガンダイオードの中央の前記一方の電極が接続された箇所から第１線路長で開放し、前記表面電極の一端が前記ガンダイオードの前記他方の電極の他の１つが接続された箇所から第２線路長で開放し、前記第３のオープンスタブと前記表面電極を２つの共振器として働かせ、前記第１線路長と前記第２線路長の設定により発振周波数を決定するようにしたことを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項４又は５に記載のガンダイオード発振器において、
前記マイクロストリップ線路を、半絶縁性の平面基板の表面に信号電極と表面電極が形成され前記信号電極の両側に接地電極が形成されたコプレーナ線路に代え、前記表面接地電極を前記コプレーナ線路の接地電極に代えたことを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項４乃至６のいずれか１つに記載のガンダイオード発振器において、
前記第３のオープンスタブを第２の発振器電極として、該第２の発振器電極の近傍に第４のバイアス電極に連続する第４のオープンスタブを形成し、バラクタダイオードのカソードとアノードの一方の電極を前記第４のオープンスタブに接続し、他方の電極を前記２の発振器電極に接続したことを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項４乃至７のいずれか１つに記載のガンダイオード発振器の周波数調整方法において、
前記表面電極の前記ガンダイオード接続側と反対側の先端部を部分的に削除し第２線路長を短くすることにより所定の発振周波数に調整することを特徴とするガンダイオード発振器の周波数調整方法。