JP6703342B2 - 高周波装置 - Google Patents

Description

この発明は、主としてマイクロ波帯およびミリ波帯の高周波信号を取り扱う高周波装置に関するものである。

主としてマイクロ波帯およびミリ波帯の高周波信号を取り扱う実装部品は、他の電子部品とともにシールドされ、高周波装置として取り扱われる。実装部品は、半導体によって作製されており、高周波回路を有している。従来の高周波装置は、実装部品から高周波装置外部への電磁波の漏洩、および高周波装置外部から実装部品への電磁波の干渉を防止するため、導電性部材で実装部品の周囲を覆った電磁シールドを有している（例えば、特許文献１参照）。

電磁シールドを有する高周波装置では、電磁シールド内の空間の大きさ、または空間の実効的誘電率に応じて、空洞共振現象が生じる。空洞共振現象が生じた場合、空洞共振が生じる周波数以上の高周波数帯域では、電磁シールド内に配置された高周波回路の特性が劣化することがある。したがって、特許文献１に記載された従来の高周波装置では、空洞共振の影響を抑制するため、不要な電磁波を吸収する電波吸収体が電磁シールド内に設けられている。

ここで、電波吸収体を実装部品の上または下に配置した場合、誘電率の高い材料で形成されている実装部品および電波吸収体は、それらの上下を金属で挟まれる。このような実装部品および電波吸収体が金属で挟まれた構造は、高い周波数帯において開放型共振器として動作する。そのため、高周波回路端子間におけるアイソレーションが劣化する。

特開２００２−３１４２８６号公報

特許文献１に記載された従来の高周波装置では、電波吸収体は、実装部品と対向する位置からずれた位置に配置され、電波吸収体の上下が金属で挟まれることを回避している。しかしながら、実装部品は、その上下を金属で挟まれている。そのため、従来の高周波装置は、高い周波数帯において開放型共振器として動作し、高周波回路端子間におけるアイソレーションが劣化するという課題を有している。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、動作周波数帯域において、高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる高周波装置を得ることを目的とする。

この発明の高周波装置は、高周波信号を伝搬し、片側に実装面を有する誘電体基板と、誘電体基板の実装面に実装された実装部品と、実装面と対向する上蓋部を有し、実装面および実装部品を覆い、導電性を有する蓋部材とを備えている。蓋部材は、実装面と対向する、上蓋部の面から実装面に向けて突出する凸部をさらに有している。凸部は、実装面と対向する対向面を有している。実装部品は、実装面に実装された側と反対側に天面を有している。実装部品の天面は、凸部の対向面と対向している。対向面が天面と対向している部分の面積は、天面の面積より小さい。実装部品の天面は、凸部の対向面と接続されている。

この高周波装置は、実装部品の天面と蓋部材の凸部の対向面とを対向させる構造を備えており、凸部の対向面が天面と対向している部分の面積を天面の面積より小さくすることによって、開放型共振が発生する周波数を高くすることができる。これにより、動作周波数帯域において、高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる高周波装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１による高周波装置を示す上面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った正面断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態２による高周波装置を示す正面断面図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図５のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 比較例の高周波装置を示す正面断面図である。 図８のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図８のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 実施の形態２の高周波装置および比較例の高周波装置における半導体チップの端子間結合量のシミュレーション結果を示すグラフである。 この発明の実施の形態３による高周波装置を示す正面断面図である。 図１２のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図１２のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態４による高周波装置を示す正面断面図である。 図１５のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図１５のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態５による高周波装置を示す正面断面図である。 図１８のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図１８のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態６による高周波装置を示す正面断面図である。 図２１のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図２１のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態７による高周波装置を示す正面断面図である。 図２４のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図２４のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態８による高周波装置を示す正面断面図である。 図２７のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図２７のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態９による高周波装置を示す正面断面図である。 図３０のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図３０のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態１０による高周波装置を示す正面断面図である。 図３３のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図３３のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態１１による高周波装置を示す正面断面図である。 図３６のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図３６のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態１２による高周波装置を示す正面断面図である。 図３９のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。 図３９のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態１３による高周波装置を示す上面図である。 図４２のＤ−Ｄ線に沿った正面断面図である。 図４２のＥ−Ｅ線に沿った側面断面図である。 図４３のＦ−Ｆ線に沿った平面断面図である。 図４３のＧ−Ｇ線に沿った平面断面図である。 図４３のＨ−Ｈ線に沿った平面断面図である。 この発明の実施の形態１４による高周波装置を示す正面断面図である。 図４８のＥ−Ｅ線に沿った側面断面図である。 図４８のＦ−Ｆ線に沿った平面断面図である。 図４８のＧ−Ｇ線に沿った平面断面図である。 図４８のＨ−Ｈ線に沿った平面断面図である。 対向面の断面形状の変形例を示す図である。 対向面の断面形状の変形例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は、同一符号で示し、重複する説明は、省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による高周波装置を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った正面断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図４は、図２のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態１による高周波装置１０の形状は、直方体形状である。高周波装置１０は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３００と、電波吸収体４００とを備えている。

誘電体基板１００は、誘電体によって作られている基板である。誘電体基板１００は、高周波信号を伝搬する。誘電体基板１００は、片側の面に実装面１２０を有している。誘電体基板１００は、基板内に金属製の地導体を有している。

実装部品２００は、誘電体基板１００の実装面１２０に実装されている。実装部品２００は、実装面１２０の中央に実装されている。実装部品２００は、Ｓｉ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系、またはＩｎＰ系の半導体材料によって作られている半導体チップである。実装部品２００には、高周波回路が形成されている。実装部品２００は、実装面１２０に実装された側と反対側に、天面２２０を有している。ここで、実装部品２００が単一機能を有する半導体チップである場合には、この高周波装置１０は、高周波パッケージと言うことができる。また、実装部品２００が高周波システムに必要な回路および部品をすべて内蔵している場合には、この高周波装置１０は、高周波モジュールと言うことができる。

蓋部材３００は、蓋枠部３２０および上蓋部３３０を有している。蓋枠部３２０は、断面が四角形の枠状部材である。蓋部材３００は、電波吸収体配置部３９０をさらに有している。電波吸収体配置部３９０は、実装面１２０と対向する、上蓋部３３０の面から実装面１２０に向けて突出している。電波吸収体配置部３９０の形状は、断面が四角形の枠型形状である。上蓋部３３０は、蓋枠部３２０の一方の開口を塞いでいる。その際、電波吸収体配置部３９０は、蓋枠部３２０の開口の内側に向けられている。誘電体基板１００は、蓋枠部３２０の他方の開口を塞いでいる。その際、実装面１２０は、蓋枠部３２０の開口の内側に向けられている。これにより、蓋部材３００は、実装面１２０および実装部品２００を覆っている。また、上蓋部３３０は、実装面１２０と対向している。蓋部材３００は、導電性を有している。例えば、蓋部材３００は、金属によって作られている。

蓋部材３００は、金属製の凸部３４０をさらに有している。凸部３４０は、実装面１２０と対向する、上蓋部３３０の面から実装面１２０に向けて突出している。凸部３４０は、上蓋部３３０の中央に配置されている。凸部３４０の形状は、直方体形状である。凸部３４０は、先端に長方形の対向面３６０を有している。対向面３６０は、実装面１２０と対向している。実装部品２００の天面２２０は、凸部３４０の対向面３６０と対向している。

電波吸収体４００は、電波吸収体配置部３９０に配置されている。電波吸収体４００は、図２における蓋枠部３２０の内面に沿った位置に配置されている。すなわち、電波吸収体４００は、実装面１２０および蓋部材３００に囲まれた空間７００の中に配置されている。また、電波吸収体４００は、実装部品２００の天面２２０と対向する位置からずれた位置に配置されている。電波吸収体４００の形状は、直方体形状である。

次に、高周波装置１０の作用について、図２を用いて説明する。蓋部材３００は、誘電体基板１００の地導体と接続されている。そのため、蓋部材３００は、高周波装置１０の外部への電磁波の漏洩および高周波装置１０の外部からの電磁波の干渉を防止する電磁シールドとなっている。

電波吸収体４００を、実装部品２００とともに導電性を有する蓋部材３００で覆い、電磁シールドを施すことによって、空洞共振の発生を抑制することができる。この場合、電波吸収体配置部３９０は、上蓋部３３０の面から実装面１２０に向けて突出しているため、電波吸収体４００を実装部品２００に近づけることができる。これにより、電波吸収体４００が離れた位置にある場合と比較して、電波吸収体４００の電波吸収効率を高めることができる。

電波吸収体４００が実装部品２００と対向する位置からずれた位置に配置されているため、電波吸収体４００に起因する開放型共振器としての動作は、抑制される。しかしながら、誘電率の高い実装部品２００の上下は、金属で挟まれている。そのため、実装部品２００の上下が金属で挟まれている構成は、高い周波数帯において開放型共振器として動作し、高周波回路端子間におけるアイソレーションは、劣化する。この時、実装部品２００の天面２２０を、蓋部材３００の凸部３４０の対向面３６０と対向させ、対向面３６０が天面２２０と対向している部分の面積を天面２２０の面積より小さくすることによって、開放型共振が発生する周波数を高めることができる。したがって、この実施の形態１に係る高周波装置１０は、動作周波数帯域において、高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる。

この実施の形態１に係る高周波装置によれば、動作周波数帯域において高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる。

電波吸収体は、実装面および蓋部材に囲まれた空間の中に配置されている。これにより、空洞共振の発生を抑制することができる。

電波吸収体は、実装部品の天面と対向する位置からずれた位置に配置されている。これにより、電波吸収体に起因する開放型共振器の動作は、抑制される。

電波吸収体は、電波吸収体配置部に配置されている。これにより、電波吸収体の電波吸収効率を高めることができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２による高周波装置について、図５〜図７を用いて説明する。実施の形態２では、蓋部材の凸部が実装部品と接続されている。図５は、この発明の実施の形態２による高周波装置を示す正面断面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図７は、図５のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態２による高周波装置１１は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３０１と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３０１は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、凸部３４１と、電波吸収体配置部３９０とを有している。凸部３４１は、先端に対向面３６１を有している。対向面３６１の形状は、長方形形状である。対向面３６１の一辺は、長さａを有し、対向面３６１の他辺は、長さｂを有している。実装部品２００の天面２２０は、凸部３４１の対向面３６１と接続されている。すなわち、実装部品２００の天面２２０は、凸部３４１の対向面３６１と対向している。電波吸収体４００は、電波吸収体配置部３９０に配置されている。

高周波装置１１では、実装部品２００で発生した熱を、誘電体基板１００への経路だけではなく、天面２２０から凸部３４１を介して蓋部材３０１へ通じる経路でも逃がすことができる。そのため、この実施の形態２に係る高周波装置１１は、実装部品２００で発生した熱について良好な排熱性能を有している。

次に、この実施の形態２による高周波装置１１と、実施の形態２の比較例による高周波装置４１との比較について、図８〜図１１を用いて説明する。図８は、比較例の高周波装置を示す正面断面図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図１０は、図８のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。比較例の高周波装置４１は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３１９と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３１９は、蓋枠部３２９および上蓋部３３９を有している。上蓋部３３９には、凸部は、設けられていない。すなわち、蓋部材３１９は、凸部を有していない。上蓋部３３９は、実装部品２００と接続されている。

図１１は、実施の形態２の高周波装置１１および比較例の高周波装置４１における半導体チップの端子間結合量のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、周波数である。縦軸は、実装部品２００である半導体チップの半導体チップの端子間結合量である。実線５０は、実施の形態２の高周波装置１１におけるシミュレーション結果である。破線５１は、比較例の高周波装置４１におけるシミュレーション結果である。

高周波用大電力増幅器（ＨＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の大きな利得、すなわち大きな電力増幅量を有する半導体チップでは、半導体チップの端子間結合量が増加すると、帰還利得により発振が生じ、高周波特性が劣化する。そのため、半導体チップの端子間結合量は、半導体チップの利得に余剰を加味したアイソレーション量以下に抑える必要がある。図１１では、縦軸の端子間結合量が小さいことが、アイソレーションの劣化を抑制できることを示している。

図１１によると、３３ＧＨｚ以下の周波数帯域では、実線５０の方が破線５１より、半導体チップの端子間結合量が小さい。すなわち、実施の形態２の高周波装置１１の方が、比較例の高周波装置４１より、アイソレーションの劣化を抑制できる。これは、高周波装置１１内で開放型共振が発生する周波数を高周波数帯域側へシフトするよう、上蓋部３３０に凸部３４１を設け、凸部３４１の先端の対向面３６１の面積を小さく調整したことに起因する。

高周波装置内に設けられた半導体チップでは、半導体チップの上下に金属が配置されている。半導体チップがそれらの金属に挟まれることによって、高周波装置内には、開放型共振が発生し、ＴＭ波が励振される。ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnは、次式（１）にて表すことができる。




なお、各変数は、以下のとおりである。ｍおよびｎは、モード次数であり、それぞれ０以上の整数（但し、ｍ＝ｎ＝０を除く）である。ε_erは、金属で挟まれた空間の実効的比誘電率である。μ_erは、金属で挟まれた空間の実効的比透磁率である。ｃは、光速である。ａおよびｂは、金属で挟まれた空間における平面方向の端辺のそれぞれの長さである。この実施の形態２では、長さａおよび長さｂは、対向面３６１の各辺の長さである。

式（１）によると、長さａおよび長さｂを調整することによって、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnを調整できることがわかる。すなわち、蓋部材３０１の凸部３４１の対向面３６１の両辺の長さａおよび長さｂを調整することによって、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnを調整することができる。

式（１）によると、次数モードｍが０でない場合、次数モードｍに対応する長さａを小さくすることによって、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnは、高周波数帯域側へシフトされる。また、次数モードｎが０でない場合、次数モードｎに対応する長さｂを小さくすることによって、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnは、高周波数帯域側へシフトされる。したがって、実装部品２００の天面２２０と、凸部３４１の対向面３６１とを対向させた構成を備えることで、動作周波数帯域において、実装部品２００の不要な端子間結合を抑制し、帰還利得によって、高周波特性の劣化を防ぐことができる。これにより、高周波装置１１は、アイソレーションの劣化を抑制できることができる。

この実施の形態２に係る高周波装置によれば、動作周波数帯域において高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる。また、この実施の形態２に係る高周波装置によれば、良好な排熱性能を有することができる。したがって、動作周波数帯域において良好な高周波特性を有するとともに、高周波特性と排熱性能とを両立する高周波装置を得ることができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３による高周波装置について、図１２〜図１４を用いて説明する。実施の形態２では、凸部が実装部品と直接接続されていたが、この実施の形態３では、凸部と実装部品との間に熱伝導材が設けられている。図１２は、この発明の実施の形態３による高周波装置を示す正面断面図である。図１３は、図１２のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図１４は、図１２のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態３による高周波装置１２は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３０２と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３０２は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、凸部３４２と、電波吸収体配置部３９０とを有している。凸部３４２は、先端に対向面３６２を有している。凸部３４２の対向面３６２と、実装部品２００の天面２２０との間には、熱伝導材６００が設けられている。すなわち、実装部品２００の天面２２０は、熱伝導材６００を介して、凸部３４２の対向面３６２と接続されている。熱伝導材６００は、例えば、熱伝導性が高いセラミックスで作られている。

実装部品２００で発生した熱は、熱伝導材６００を介して、効率よく蓋部材３０２に伝えられる。また、凸部３４２の長さが短く、天面２２０と対向面３６２とが接続されない場合、熱伝導材６００の厚さを選択することによって、天面２２０と対向面３６２とを接続させることができる。そのため、凸部３４２の製造誤差の影響を補完することができる。これにより、高周波装置１２の設計自由度を向上させることができる。

この実施の形態３に係る高周波装置によれば、天面を対向面と接続する際に、熱伝導材を介することによって、さらに良好な排熱性能を有することができる。また、この実施の形態３に係る高周波装置によれば、高周波装置の設計自由度を向上させることができる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４による高周波装置について、図１５〜図１７を用いて説明する。実施の形態４では、凸部が上蓋部の中心からずれた位置に設けられている。図１５は、この発明の実施の形態４による高周波装置を示す正面断面図である。図１６は、図１５のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図１７は、図１５のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態４による高周波装置１３は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３０３と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３０３は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３１と、凸部３４３と、電波吸収体配置部３９０とを有している。凸部３４３は、上蓋部３３１の中心からずれた位置に設けられている。凸部３４３は、先端に対向面３６３を有している。対向面３６３は、実装部品２００の直上からずれた位置に配置されている。実装部品２００の天面２２０は、凸部３４３の対向面３６３と対向している。

凸部３４３の対向面３６３が実装部品２００の直上からずれた位置に配置されている場合においても、開放型共振が発生する周波数を制御することができる。対向面３６３が実装部品２００の直上からずれている場合、図１７に示すように、実装部品２００の天面２２０と対向する領域９０は、一辺に長さｄ、および他辺に長さｅを有する長方形となる。この領域９０の一方の辺の長さｅは、対向面３６３の一方の辺の長さと同じである。しかしながら、この領域９０の他方の辺の長さｄは、対向面３６３の他方の辺の長さの約半分である。

式（１）によると、長さａまたは長さｂを小さくした場合、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnは、増加する。例えば、ｍ＝ｎ＝１で、一方の長さａがその半分の長さｄになった場合、対向面３６３が実装部品２００の直上からずれている場合のＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnは、対向面が実装部品の直上にある場合のＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnより、１１％程度増加する。したがって、高周波装置１３は、動作周波数帯域において高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制することができる。また、対向面３６３が実装部品２００の直上からずれた場合においても、アイソレーションの劣化を抑制することができる。そのため、高周波装置１３は、凸部３４３の位置ずれに関わる製造誤差の影響を抑え、高周波装置の設計自由度を高めることができる。

この実施の形態４に係る高周波装置によれば、動作周波数帯域において高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる。また、この実施の形態４に係る高周波装置によれば、高周波装置の設計自由度を高めることができる。

実施の形態５．
次に、実施の形態５による高周波装置について、図１８〜図２０を用いて説明する。実施の形態５では、上蓋部に２つの凸部が設けられている。図１８は、この発明の実施の形態５による高周波装置を示す正面断面図である。図１９は、図１８のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図２０は、図１８のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態５による高周波装置１４は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３０４と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３０４は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、２つの凸部３４４と、電波吸収体配置部３９０とを有している。２つの凸部３４４は、上蓋部３３０に設けられている。２つの凸部３４４は、１つの実装部品２００に対向している。各凸部３４４は、先端に対向面３６４をそれぞれ有している。実装部品２００の天面２２０は、各凸部３４４の各対向面３６４とそれぞれ接続されている。２つの対向面３６４の全部は、天面２２０と対向している。そのため、２つの対向面３６４が天面２２０と対向している部分の面積の和は、２つの対向面３６４の面積の和と等しく、天面２２０の面積より小さい。

実装部品２００による発熱は、実装部品２００から誘電体基板１００への経路で逃がされるとともに、天面２２０から各凸部３４４を介して蓋部材３０４へ通じる経路でも逃がされる。その場合、凸部３４４が２つ設けられていることから、凸部３４４が１つの場合と比較して、実装部品２００の排熱をさらに効率よく行うことができる。また、その場合に、各凸部３４４の寸法を大きくする必要がないため、アイソレーションの劣化を抑制することができる。

この実施の形態５に係る高周波装置によれば、さらに効率よく排熱を行うことができる。また、この実施の形態５に係る高周波装置によれば、凸部の寸法を大きくすることなく、さらに良好な排熱性能を有することができる。よって、動作周波数帯域において良好な高周波特性を有するとともに、高周波特性と排熱性能とを両立する高周波装置を得ることができる。

なお、この実施の形態５では、実装部品２００の天面２２０は、２つの凸部３４４の各対向面３６４と、それぞれ直接接続されているが、天面２２０と各対向面３６４との間に熱伝導材をそれぞれ挿入してもよい。

実施の形態６．
次に、実施の形態６による高周波装置について、図２１〜図２３を用いて説明する。実施の形態６では、凸部が主に誘電体部によって形成されている。図２１は、この発明の実施の形態６による高周波装置を示す正面断面図である。図２２は、図２１のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図２３は、図２１のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態６による高周波装置１５は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３０５と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３０５は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、凸部３４５と、電波吸収体配置部３９０とを有している。凸部３４５は、実装面１２０と対向する、上蓋部３３０の面に取り付けられている。凸部３４５は、導体部３８０と、誘電体部３８１とを有している。導体部３８０は、誘電体部３８１を貫通している。誘電体部３８１の形状は、貫通穴を有する直方体形状である。導体部３８０の形状は、円柱形状である。導体部３８０は、上蓋部３３０の中央に取り付けられている。凸部３４５の誘電体部３８１は、先端に対向面３６５を有している。実装部品２００の天面２２０は、凸部３４５の対向面３６５と対向している。

凸部３４５は、上蓋部３３０からの削り出しによって作製されるのではなく、蓋枠部３２０および上蓋部３３０とは別に作製される。そのため、凸部３４５の加工精度を高めることができる。また、凸部３４５に微細加工を施すことができる。そのため、開放型共振が発生し、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnをさらに高めることができる。一方、誘電体部３８１が設けられていることにより、式（１）におけるε_erが増加するため、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnは、低下する可能性がある。したがって、凸部３４５を微細加工することによって、誘電体部３８１が設けられていることによるＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnの低下を補う必要がある。

また、凸部３４５は、誘電体基板１００に用いた既存の部品を適用することができる。そのため、高周波装置１５の製造コストを下げることができる。

この実施の形態６に係る高周波装置によれば、動作周波数帯域において高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる。また、この実施の形態６に係る高周波装置によれば、高周波装置の製造コストを下げることができる。

なお、凸部３４５を導体部のみで形成することも可能である。この場合、誘電体部３８１が存在することによるＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnの低下は発生しない。しかしながら、既存部品の適用が行えないことから、高周波装置の製造コストの増加が生じる可能性がある。

実施の形態７．
次に、実施の形態７による高周波装置について、図２４〜図２６を用いて説明する。実施の形態７では、電波吸収体の形状は、開口部が設けられた四角形形状である。図２４は、この発明の実施の形態７による高周波装置を示す正面断面図である。図２５は、図２４のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図２６は、図２４のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態７による高周波装置１６は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３００と、電波吸収体４０１とを備えている。蓋部材３００は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、凸部３４０と、電波吸収体配置部３９０とを有している。凸部３４０は、先端に対向面３６０を有している。実装部品２００の天面２２０は、凸部３４０の対向面３６０と対向している。

電波吸収体４０１の形状は、シート形状である。電波吸収体４０１は、実装面１２０と対向して、電波吸収体配置部３９０に配置されている。電波吸収体４０１の外周は、蓋枠部３２０の内面に沿って配置されている。電波吸収体４０１には、実装部品２００の天面２２０と対向する位置に四角形の開口部４１０が設けられている。そのため、電波吸収体４０１の形状は、蓋枠部３２０の内面に沿った四角形の枠状である。電波吸収体４０１は、上蓋部３３０に塗布されるペースト状の物質で作られていてもよい。

電波吸収体４０１に開口部４１０が設けられている場合、電波吸収体４０１は、実装部品２００と対向している部分を有しない。そのため、電波吸収体４０１は、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnに影響を与えることがない。このように、電波吸収体４０１の外周が蓋枠部３２０の内面に沿った形状とすることにより、高周波装置１６における電波吸収体４０１の位置ずれは、起こりにくい。これにより、高周波装置１６の組み立て精度を向上させることができる。

この実施の形態７に係る高周波装置によれば、高周波装置の組み立て精度を向上させることができる。

実施の形態８．
次に、実施の形態８による高周波装置について、図２７〜図２９を用いて説明する。実施の形態８では、電波吸収体が２つ形成されている。図２７は、この発明の実施の形態８による高周波装置を示す正面断面図である。図２８は、図２７のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図２９は、図２７のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態８による高周波装置１７は、誘電体基板１０１と、実装部品２００と、蓋部材３０７と、２つの電波吸収体４０２とを備えている。蓋部材３０７は、蓋枠部３２１と、上蓋部３３２と、凸部３４７と、２つの電波吸収体配置部３９１とを有している。凸部３４７は、先端に対向面３６７を有している。実装部品２００の天面２２０は、凸部３４０の対向面３６０と対向している。

２つの電波吸収体配置部３９１は、図２７の蓋枠部３２１の対向する内壁面に沿った位置にそれぞれ配置されている。各電波吸収体４０２は、各電波吸収体配置部３９１にそれぞれ配置されている。そのため、各電波吸収体４０２は、実装部品２００の天面２２０と対向する位置からずれた位置にそれぞれ配置されている。各電波吸収体４０２のそれぞれの形状は、直方体形状である。各電波吸収体４０２は、実装面１２１とそれぞれ対向している。

２つの電波吸収体４０２を２つの電波吸収体配置部３９１にそれぞれ分けて配置することにより、各電波吸収体４０２のそれぞれの体積の合計を電波吸収体の体積が１つの場合と同程度に維持しながら、各電波吸収体４０２のそれぞれの大きさを小さくすることができる。そのため、蓋部材３０７内部の空間を効率よく利用することができる。これにより、高周波装置１７は、小型化することができる。

この実施の形態８に係る高周波装置によれば、高周波装置を小型化することができる。

なお、実施の形態７のように、電波吸収体を蓋枠部３２１の内面に沿った枠状とすることによって、高周波装置をさらに小型化することが可能である。

実施の形態９．
次に、実施の形態９による高周波装置について、図３０〜図３２を用いて説明する。実施の形態９では、蓋部材の高さが低く作られている。図３０は、この発明の実施の形態９による高周波装置を示す正面断面図である。図３１は、図３０のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図３２は、図３０のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態９による高周波装置１８は、誘電体基板１００と、実装部品２００と、蓋部材３０８と、電波吸収体４０３とを備えている。蓋部材３０８は、蓋枠部３２２と、上蓋部３３３と、凸部３４８と、電波吸収体配置部３９０とを有している。凸部３４８は、先端に対向面３６８を有している。実装部品２００の天面２２０は、凸部３４８の対向面３６８と対向している。

誘電体基板１００と上蓋部３３３との間には、間隙５００が形成されている。電波吸収体４０３は、間隙５００のうち、図３０における蓋枠部３２２の一方の内壁面に沿う部分に配置されている。すなわち、電波吸収体４０３は、誘電体基板１００と上蓋部３３３との間隙５００に嵌め込まれている。電波吸収体４０３の厚さは、間隙５００の高さと等しい。

電波吸収体の電波吸収量は、電波吸収体の厚さに関係する。すなわち、電波吸収体が厚い場合、電波吸収量は増加する。また、電波吸収体の電波吸収量は、電波吸収体の表面に入射される電束密度および磁束密度の大きさに関係する。すなわち、電波吸収体の表面に入射される電束密度および磁束密度が大きい場合、電波吸収量は増加する。

この実施の形態９では、誘電体基板１００と上蓋部３３３との間隙５００の幅を狭くしている。そのため、高周波装置１８内で生じる空洞共振に関わる電磁界の電束密度および磁束密度は、間隙５００において増加する。したがって、電波吸収体４０３の電波吸収量は増加する。これにより、電波吸収体が薄い場合でも、この薄い電波吸収体を広い空間に配置した場合以上の電波吸収量を得ることができる。したがって、電波吸収体４０３の電波吸収量を、電波吸収体を間隙に嵌め込んでいない場合の電波吸収量と同程度とすることができる。また、間隙５００に電波吸収体４０３を配置することにより、高周波装置１８の高さを低くすることができる。すなわち、高周波装置１８を低背にすることができる。

この実施の形態９に係る高周波装置によれば、高周波装置を低背にすることができる。

なお、電波吸収体４０３は、誘電体基板１００と上蓋部３３３との間隙５００の全周に設けられてもよい。この場合、電波吸収体の電波吸収量が増加するので、さらに電波吸収体の厚さを薄くすることが可能である。

実施の形態１０．
次に、実施の形態１０による高周波装置について、図３３〜図３５を用いて説明する。実施の形態１０では、実装部品は、半導体チップが樹脂モールドされた部品である。図３３は、この発明の実施の形態１０による高周波装置を示す正面断面図である。図３４は、図３３のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図３５は、図３３のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態１０による高周波装置１９は、誘電体基板１００と、実装部品２０１と、蓋部材３０９と、電波吸収体４００とを備えている。実装部品２０１は、半導体チップ２４０およびモールド樹脂２４１を有している。半導体チップ２４０は、モールド樹脂２４１によって封止されている。実装部品２０１は、誘電体基板１００の実装面１２０に実装されている。実装部品２０１は、実装面１２０に実装された側と反対側に天面２２１を有している。蓋部材３０９は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、凸部３４９と、電波吸収体配置部３９０とを有している。凸部３４９は、先端に対向面３６９を有している。実装部品２０１の天面２２１は、凸部３４９の対向面３６９と対向している。

電波吸収体が高周波エネルギーを吸収した場合、電波吸収体はアウトガスを放出する可能性がある。この場合、電波吸収体から放出されたアウトガスは、半導体チップの表面に付着し、半導体チップの特性が劣化する。

この実施の形態１０においては、半導体チップ２４０は、モールド樹脂２４１によって封止されている。そのため、電波吸収体４００から放出されるアウトガスが半導体チップ２４０の表面に付着することを防止することができる。したがって、半導体チップ２４０の劣化を防止することができる。これにより、高周波装置１９の信頼性を高めることができる。

この実施の形態１０に係る高周波装置によれば、高周波装置の信頼性を高めることができる。

実施の形態１１．
次に、実施の形態１１による高周波装置について、図３６〜図３８を用いて説明する。実施の形態１１では、蓋部材が樹脂モールドされた実装部品と接続されている。図３６は、この発明の実施の形態１１による高周波装置を示す正面断面図である。図３７は、図３６のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図３８は、図３６のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態１１による高周波装置２０は、誘電体基板１００と、実装部品２０１と、蓋部材３１０と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３１０は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、凸部３５０と、電波吸収体配置部３９０とを有している。実装部品２０１の天面２２１は、凸部３５０の対向面３７０と接続されている。すなわち、実装部品２０１の天面２２１は、凸部３５０の対向面３７０と対向している。また、対向面３７０が天面２２１と対向している部分の面積は、天面２２１の面積より小さい。

実装部品２０１で発生した熱は、実装部品２０１から誘電体基板１００への経路で逃がされるとともに、天面２２１から凸部３５０を介して蓋部材３１０へ通じる経路でも逃がされる。そのため、実装部品２０１の排熱をさらに効率よく行うことができる。

また、半導体チップ２４０は、モールド樹脂２４１によって封止されているため、電波吸収体４００から生じるアウトガスによる半導体チップ２４０の劣化を防止することができる。そのため、高周波装置２０の信頼性を高めることができる。

この実施の形態１１に係る高周波装置によれば、良好な排熱性能を有し、高周波装置の信頼性を高めることができる。また、この実施の形態１１に係る高周波装置によれば、良好な排熱性能を有することができる。これにより、動作周波数帯域において良好な高周波特性を有するとともに、高周波特性と排熱性能とを両立する高周波装置を得ることができる。

なお、実装部品２０１は、複数の半導体チップを一括してモールド樹脂によって封止されていてもよい。

実施の形態１２．
次に、実施の形態１２による高周波装置について、図３９〜図４１を用いて説明する。実施の形態１２では、凸部と実装部品との間に熱伝導材が設けられている。図３９は、この発明の実施の形態１２による高周波装置を示す正面断面図である。図４０は、図３９のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図４１は、図３９のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態１２による高周波装置２１は、誘電体基板１００と、実装部品２０１と、蓋部材３１１と、電波吸収体４００とを備えている。蓋部材３１１は、蓋枠部３２０と、上蓋部３３０と、凸部３５１と、電波吸収体配置部３９０とを有している。実装部品２０１の天面２２１は、熱伝導材６００を介して、凸部３５１の対向面３７１と接続されている。

実装部品２０１で発生した熱は、実装部品２０１から誘電体基板１００への経路で逃がされるとともに、天面２２１から熱伝導材６００および凸部３５１を介して蓋部材３１１へ通じる経路でも逃がされる。そのため、実装部品２０１の排熱をさらに効率よく行うことができる。

また、半導体チップ２４０は、モールド樹脂２４１によって封止されている。そのため、電波吸収体４００から生じるアウトガスによる半導体チップ２４０の劣化を防止することができる。そのため、高周波装置２１の信頼性を高めることができる。

この実施の形態１２に係る高周波装置によれば、さらに良好な排熱性能を有し、高周波装置の信頼性を高めることができる。また、この実施の形態１２に係る高周波装置によれば、さらに良好な排熱性能を有することができる。よって、動作周波数帯域において良好な高周波特性を有するとともに、高周波特性と排熱性能とを両立する高周波装置を得ることができる。

なお、モールド樹脂２４１の比誘電率および熱伝導材６００の比誘電率は、半導体チップ２４０の比誘電率よりそれぞれ低くすることができる。この場合、金属に挟まれた実装部品２０１および熱伝導材６００を一体として見た場合、一体としての部材の実効的比誘電率ε_erは低下する。そのため、式（１）における実効的比誘電率ε_erを低下させることができ、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnをさらに高周波数帯域側へシフトすることができる。

実施の形態１３．
次に、実施の形態１３による高周波装置について、図４２〜図４７を用いて説明する。実施の形態１３では、高周波装置内に４つの実装部品が実装されている。図４２は、この発明の実施の形態１３による高周波装置を示す上面図である。図４３は、図４２のＤ−Ｄ線に沿った正面断面図である。図４４は、図４２のＥ−Ｅ線に沿った側面断面図である。図４５は、図４３のＦ−Ｆ線に沿った平面断面図である。図４６は、図４３のＧ−Ｇ線に沿った平面断面図である。図４７は、図４３のＨ−Ｈ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態１３による高周波装置３０は、誘電体基板１１０と、実装部品２１１〜２１４と、蓋部材３１２と、電波吸収体４０４とを備えている。実装部品２１１〜２１４は、それぞれ半導体チップである。各実装部品２１１〜２１４は、誘電体基板１１０の実装面１３０上に実装されている。各実装部品２１１〜２１４は、実装面１３０上に実装されている側と反対側に天面をそれぞれ有している。各実装部品２１１〜２１４は、実装面１３０上において、２×２の格子状に並べられている。実装部品２１２は、図４３の正面断面図において、実装部品２１１と間隔を開けて並べられている。実装部品２１３は、図４４の側面断面図において、実装部品２１１と間隔を開けて並べられている。実装部品２１４は、誘電体基板１１０の対角線上に配置されている。

蓋部材３１２は、蓋枠部３２３と、上蓋部３３４と、４つの凸部３５２〜３５５と、電波吸収体配置部３９２とを有している。各凸部３５２〜３５５は、実装面１３０と対向する、上蓋部３３４の面から実装面１３０に向けてそれぞれ突出している。各凸部３５２〜３５５は、実装面１３０と対向する対向面をそれぞれ有している。各実装部品２１１〜２１４の各天面は、各凸部３５２〜３５５の各対向面とそれぞれ対向している。例えば、実装部品２１１の天面２３１は、凸部３５２の対向面３７２と対向している。また、各凸部３５２〜３５５の各対向面が各天面と対向している部分の面積は、各天面の面積より小さい。例えば、凸部３５２の対向面３７２が天面２３１と対向している面積、すなわち対向面３７２の面積は、天面２３１の面積より小さい。電波吸収体配置部３９２は、実装面１３０と対向する、上蓋部３３４の面から実装面１３０に向けて突出している。電波吸収体配置部３９２は、格子状に設けられている。

電波吸収体４０４の形状は、シート形状である。電波吸収体４０４は、実装面１３０と対向して、電波吸収体配置部３９２に配置されている。電波吸収体４０４の外周は、蓋枠部３２３の内面に沿って配置されている。電波吸収体４０４には、各実装部品２１１〜２１４の各天面と対向する位置に、四角形の開口部４１１〜４１４がそれぞれ設けられている。そのため、電波吸収体４０４の形状は、格子状である。電波吸収体４０４は、上蓋部３３４に塗布されるペースト状の物質で形成されていてもよい。

４つの実装部品２１１〜２１４と電波吸収体４０４とは、導電性を有する蓋部材３１２で覆うことにより、電磁シールドが施されている。そのため、空洞共振の発生を抑制することができる。各実装部品２１１〜２１４の各天面の一部は、各凸部３５２〜３５５の各対向面の全部と、それぞれ対向しているため、開放型共振が発生する周波数を制御することができる。これにより、動作周波数帯域において高周波回路端子間におけるアイソレーションの劣化を抑制できる。

また、各実装部品２１１〜２１４の各天面に対向する位置に各開口部４１１〜４１４が設けられた電波吸収体４０４が設けられているため、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnに影響を与えることがない。また、電波吸収体４０４の外周が蓋枠部３２３の内面に沿った形状とすることにより、高周波装置３０における電波吸収体４０４の位置ずれは、起こりにくい。これにより、高周波装置３０の組み立て精度を向上させることができる。

この実施の形態１３に係る高周波装置によれば、高周波装置の組み立て精度を向上させることができる。

実施の形態１４．
次に、実施の形態１４による高周波装置について、図４８〜図５２を用いて説明する。実施の形態１４では、４つの実装部品は、それぞれ半導体チップが樹脂モールドされた部品である。図４８は、この発明の実施の形態１４による高周波装置を示す正面断面図である。図４９は、図４８のＥ−Ｅ線に沿った側面断面図である。図５０は、図４８のＦ−Ｆ線に沿った平面断面図である。図５１は、図４８のＧ−Ｇ線に沿った平面断面図である。図５２は、図４８のＨ−Ｈ線に沿った平面断面図である。

この発明の実施の形態１４による高周波装置３１は、誘電体基板１１０と、４つの実装部品２１６〜２１９と、蓋部材３１２と、電波吸収体４０４とを備えている。蓋部材３１２は、蓋枠部３２３と、上蓋部３３４と、４つの凸部３５２〜３５５と、電波吸収体配置部３９２とを有している。実装部品２１６〜２１９のそれぞれは、半導体チップ２４０がモールド樹脂２４１によって封止された部品である。実装部品２１６〜２１９は、誘電体基板１１０の実装面１３０上に実装されている。実装部品２１６〜２１９は、実装面１３０上において、２×２の格子状に並べられている。各実装部品２１６〜２１９の各天面は、蓋部材３１２の各凸部３５２〜３５５の各対向面とそれぞれ対向している。例えば、実装部品２１６の天面２３５は、凸部３５２の対向面３７２と対向している。

各実装部品２１６〜２１９の各天面に対向する位置に各開口部４１１〜４１４が設けられた電波吸収体４０４が配置されているため、ＴＭ波が励振される周波数ｆ_mnに影響を与えることがない。また、電波吸収体４０４の外周が蓋枠部３２３の内面に沿った形状とすることにより、高周波装置３１における電波吸収体４０４の位置ずれは、起こりにくい。これにより、高周波装置３１の組み立て精度を向上させることができる。

また、各半導体チップ２４０は、各モールド樹脂２４１によって封止されている。そのため、電波吸収体４０４から生じるアウトガスによる各半導体チップ２４０の劣化を防止することができる。そのため、高周波装置３１の信頼性を高めることができる。

この実施の形態１４に係る高周波装置によれば、高周波装置の組み立て精度を向上させることができる。また、この実施の形態１４に係る高周波装置によれば、高周波装置の信頼性を高めることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。例えば、実施の形態４において、凸部３４３は、実装部品２００の直上からずれた位置に配置されているが、凸部３４３の対向面３６３は、実装部品２００の天面２２０と接続されていてもよい。また、対向面３６３が天面２２０と接続される場合に、対向面３６３と天面２２０との間に熱伝導材が設けられてもよい。

また、対向面の形状は、長方形に限られたものではない。凸部の対向面は、例えば、図５３の凸部３５６が示すように、角のとがったＣ字形状でもよい。凸部の対向面は、図５４の凸部３５７が示すように、かぎ線形状でもよい。また、角のとがったＣ字形状の向き、またはかぎ線形状の向きは、この方向に限られるものではない。

１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，３０，３１，４１ 高周波装置、１００，１０１，１１０ 誘電体基板、１２０，１２１，１３０ 実装面、２００，２０１，２１１，２１２，２１３，２１４，２１６，２１７，２１８，２１９ 実装部品、２２０，２２１，２３１，２３５ 天面、２４０ 半導体チップ、２４１ モールド樹脂、３００，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０７，３０８，３０９，３１０，３１１，３１２，３１９ 蓋部材、３３０，３３１，３３２，３３３，３３４，３３９ 上蓋部、３４０，３４１，３４２，３４３，３４４，３４５，３４７，３４８，３４９，３５０，３５１，３５２，３５３，３５４，３５５，３５６，３５７ 凸部、３６０，３６１，３６２，３６３，３６４，３７０，３７１，３７２ 対向面、３８０ 導体部、３８１ 誘電体部、３９０，３９１，３９２ 電波吸収体配置部、４００，４０１，４０２，４０３，４０４ 電波吸収体、４１０，４１１，４１２，４１３，４１４ 開口部、５００ 間隙、６００ 熱伝導材、７００ 空間。

Claims (5)

1. 高周波信号を伝搬し、片側に実装面を有する誘電体基板と、
   前記誘電体基板の前記実装面に実装された実装部品と、
   前記実装面と対向する上蓋部を有し、前記実装面および前記実装部品を覆い、導電性を有する蓋部材とを備え、
   前記蓋部材は、前記実装面と対向する、前記上蓋部の面から前記実装面に向けて突出する凸部をさらに有し、
   前記凸部は、前記実装面と対向する対向面を有し、
   前記実装部品は、前記実装面に実装された側と反対側に天面を有し、
   前記実装部品の前記天面は、前記凸部の前記対向面と対向し、
   前記対向面が前記天面と対向している部分の面積は、前記天面の面積より小さく、
   前記実装部品の前記天面は、前記凸部の前記対向面と接続されている
   高周波装置。
2. 前記実装部品の前記天面は、熱伝導材を介して、前記凸部の前記対向面と接続されている
   請求項１に記載の高周波装置。
3. 前記凸部は、導体部と誘電体部とを有し、
   前記誘電体部は、前記実装面と対向し、
   前記導体部は、前記蓋部材に接続され、前記誘電体部を貫通している
   請求項１または２に記載の高周波装置。
4. 前記実装部品は、少なくとも１つの半導体チップがモールド樹脂によって封止された部品である
   請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波装置。
5. 電波吸収体が、前記実装面および前記蓋部材に囲まれた空間の中に配置されており、
   前記蓋部材は、前記実装面と対向する、前記上蓋部の面から前記実装面に向けて突出する電波吸収体配置部をさらに有し、
   前記電波吸収体は、前記電波吸収体配置部に配置されている
   請求項１から４のいずれか１項に記載の高周波装置。

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