JP7151456B2 - Impedance compensation circuit - Google Patents

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本発明は、インピーダンス補償回路に関する。 The present invention relates to impedance compensation circuits.

マイクロ波帯やミリ波帯などの高周波帯域にて使用される半導体集積回路(MMIC)は、フェイスダウン実装、フリップチップ実装技術を用いてプリント基板(PCB)に実装される。 A semiconductor integrated circuit (MMIC) used in high frequency bands such as a microwave band and a millimeter wave band is mounted on a printed circuit board (PCB) using face-down mounting and flip-chip mounting techniques.

フェイスダウン実装技術は、高周波集積回路とプリント基板上に設けられた導体パターンとの間を構造的に接続するときに、例えば、金(Au)、銅(Cu)、錫(Sn)-銀(Ag)等のはんだによる金属ボールを用いて接続し、これにより、高周波集積回路とプリント基板上の導体パターンとの間を電気的に接続する。この接続点では、インピーダンスに不連続を生じて特性が悪化しやすい。 Face-down mounting technology is used when structurally connecting a high-frequency integrated circuit and a conductor pattern provided on a printed circuit board, for example, gold (Au), copper (Cu), tin (Sn)-silver ( Ag) or the like is used for connection using metal balls of solder, thereby electrically connecting between the high frequency integrated circuit and the conductor pattern on the printed circuit board. At this connection point, discontinuity occurs in impedance, and the characteristics tend to deteriorate.

例えば、WLCSPに形成する半田バンプは、プリント基板との機械強度を保つための大きさを必要とするが、高周波集積回路側に形成する受けパッドも大きくせざるを得ないため、半導体基板(Si)と集積回路のパッド間の寄生容量が発生する。波長の長さに対して半田バンプのサイズも無視できないため、半田バンプのインダクタンス成分も無視できない。この結果、信号の伝送特性を悪化させてしまう。この事象は、周波数が高くなればなるほど顕著に現れる。このため、発生するキャパシタンスやインダクタンスを相殺するように回路設計する必要がある。 For example, the solder bumps formed on the WLCSP need to be large enough to maintain mechanical strength with the printed circuit board. ) and the pads of the integrated circuit. Since the size of the solder bumps cannot be ignored with respect to the length of the wavelength, the inductance component of the solder bumps cannot be ignored either. As a result, the signal transmission characteristics are degraded. This phenomenon appears more conspicuously as the frequency becomes higher. Therefore, it is necessary to design the circuit so as to offset the generated capacitance and inductance.

特開2017-121032号公報JP 2017-121032 A 特開平7-147352号公報JP-A-7-147352 特開平7-74285号公報JP-A-7-74285

寄生素子の影響を補償するため、補償回路が集積回路の内部に設けられる場合、半田バンプのサイズや、集積回路内の電極パッドの形状の仕様が変更される度に、集積回路内の補償回路を変更し、集積回路を改版しなければならなくなる。 When a compensating circuit is provided inside the integrated circuit to compensate for the effects of parasitic elements, the compensating circuit inside the integrated circuit must be reconfigured every time the specifications of the size of the solder bumps and the shape of the electrode pads in the integrated circuit are changed. , and the integrated circuit must be revised.

集積回路を改版するためには、多くの時間とコストを消費する。このため、集積回路を改版することなく特性劣化を回避することが必要となる。その他、例えば集積回路内の電極パッドのサイズ、半田バンプのサイズ、アンダーフィルの物性に適合させることも必要となる。 It takes a lot of time and money to revise an integrated circuit. Therefore, it is necessary to avoid characteristic deterioration without revising the integrated circuit. In addition, it is also necessary to match, for example, electrode pad size, solder bump size, and underfill physical properties in the integrated circuit.

本発明の目的は、集積回路を改版することなく特性劣化を防止できると共に、集積回路内の物性に影響させることなく、インピーダンス不整合を解消できるようにしたインピーダンス補償回路を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an impedance compensation circuit capable of preventing characteristic deterioration without revising an integrated circuit and eliminating impedance mismatch without affecting physical properties in the integrated circuit.

請求項1記載の発明は、ヴィアは、基板の内層に層間接続した先端をオープン、又は、グランドにショートするように構成される。基板は表層面を含む複数のレイヤを備えた構造であり、複数のレイヤの内層のレイヤにグランド面を備える。 According to the first aspect of the invention, the via is configured to open or short-circuit the tip of the interlayer connection to the inner layer of the substrate to the ground. The substrate is a structure with multiple layers including a top surface and a ground plane on an inner layer of the multiple layers.

請求項1記載の発明によれば、ヴィアは、基板の表層面から内層に複数の層を層間接続した3次元立体構造を用いて構成されている。ヴィアを形成する内層の層数を調整することで配線長を自在に変更できる。ヴィアは、基板の内層のグランド面に向かう先端をオープン又はグランドにショートすると共に、ヴィアの合計線路長をλ/4未満として補償回路として用いることでインピーダンス整合できる。 According to the first aspect of the invention, the via is constructed using a three-dimensional structure in which a plurality of layers are connected from the surface layer surface of the substrate to the inner layer. The wiring length can be freely changed by adjusting the number of inner layers forming vias. Impedance matching can be achieved by opening or shorting the tip of the via that faces the ground plane of the inner layer of the substrate to the ground plane, and by using the via as a compensating circuit with a total line length of less than λ/4 .

この結果、集積回路の外部で調整自在な整合用素子を実現でき、集積回路を改版することなく特性劣化を防止できる。補償回路を設けることで、集積回路内のその他の物性に影響させることなくインピーダンス不整合を解消できる。基板の内層を利用して立体接続しているため、基板上の回路構成サイズを縮小できる。 As a result, a matching element that can be freely adjusted outside the integrated circuit can be realized, and characteristic deterioration can be prevented without revising the integrated circuit. By providing a compensation circuit, the impedance mismatch can be resolved without affecting other physical properties within the integrated circuit. Since the inner layer of the substrate is used for three-dimensional connection, the size of the circuit configuration on the substrate can be reduced.

第1実施形態に係る実装構造を示す断面図Sectional drawing which shows the mounting structure which concerns on 1st Embodiment インピーダンス補償回路の構造を示す斜視図A perspective view showing the structure of an impedance compensation circuit 補償回路の回路図Compensation circuit schematic 図3を模式的に表すブロック図Block diagram schematically representing FIG. インピーダンス補償回路の構造を示す斜視図A perspective view showing the structure of an impedance compensation circuit 補償回路の回路図Compensation circuit schematic 図6を模式的に表すブロック図Block diagram schematically representing FIG. 第2実施形態に係る実装構造を示す平面図A plan view showing a mounting structure according to the second embodiment. インピーダンス補償回路の構造を示す斜視図A perspective view showing the structure of an impedance compensation circuit 他の実装構造を示す平面図A plan view showing another mounting structure

以下、インピーダンス補償回路の幾つかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付し、必要に応じて説明を省略する。 Several embodiments of the impedance compensation circuit will be described below with reference to the drawings. In each of the embodiments described below, the same or similar reference numerals are given to components that perform the same or similar operations, and description thereof will be omitted as necessary.

(第1実施形態)
図1に示すように、基板1上には、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)による高周波集積回路2が実装されている。高周波集積回路2は、WLCSP(Wafer level Chip Size Package)によりパッケージ化され、例えば自動車レーダ用途などにより使用される。高周波集積回路2は、例えばFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)などの方式により変調されたミリ波帯の信号を生成し、基板1に形成された伝送線路3に出力するための送信機を備える。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, a high frequency integrated circuit 2 is mounted on a substrate 1 by MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit). The high-frequency integrated circuit 2 is packaged by a WLCSP (Wafer level Chip Size Package) and used for automotive radar applications, for example. The high-frequency integrated circuit 2 includes a transmitter for generating a millimeter-wave band signal modulated by a system such as FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) and outputting it to a transmission line 3 formed on the substrate 1 .

基板1は例えば樹脂基板により構成される。基板1は、1層毎に積層、穴あけ加工、及び配線形成などを繰り返すことで構成された複数層構造のビルドアップ基板である。基板1は、複数のレイヤL1~L6の導電板を備え、これらのレイヤL1~L6の間を誘電層を挟んで構成される。レイヤL1が表層面に相当する。 The substrate 1 is made of, for example, a resin substrate. The substrate 1 is a multi-layer build-up substrate configured by repeating lamination, drilling, wiring formation, and the like for each layer. The substrate 1 comprises a plurality of layers L1-L6 of conductive plates, with dielectric layers sandwiched between these layers L1-L6. Layer L1 corresponds to the surface layer.

基板1の内部の中間のレイヤL4は、広面積、低インピーダンスのグランドとして構成される。基板1は、レイヤL4を境界とし、上層レイヤL1~L4の積層構造、及び下層レイヤL5~L6の積層構造を貼り合わせて構成される。各レイヤL1~L6にはパターンが構成され、パターンがヴィアV1、V2等により電気的に接続されることで回路構成されている。図1には、レイヤL1のパターン4にのみ符号を付している。基板1がビルドアップ基板を用いて構成されているため、ヴィアV1、V2の穴径や内層のパターンの配線長を自由に変更できる。 The middle layer L4 inside the substrate 1 is configured as a large area, low impedance ground. The substrate 1 is configured by laminating a laminated structure of upper layers L1 to L4 and a laminated structure of lower layers L5 to L6 with a layer L4 as a boundary. A pattern is formed on each layer L1 to L6, and the pattern is electrically connected by vias V1, V2, etc. to form a circuit. In FIG. 1, only pattern 4 of layer L1 is labeled. Since the substrate 1 is constructed using a build-up substrate, the hole diameters of the vias V1 and V2 and the wiring length of the inner layer pattern can be freely changed.

レイヤL1のパターン4はアンテナ負荷5に電気的に接続されている。パターン4は、高周波信号を主伝送する伝送線路3を構成する。 A pattern 4 on layer L1 is electrically connected to an antenna load 5 . The pattern 4 constitutes a transmission line 3 for mainly transmitting high frequency signals.

高周波集積回路2の上面(図1中のZ方向の負方向相当)には、ベアチップの端子6が露出されている。高周波集積回路2を基板1の表面のレイヤL1に実装するときには、ベアチップの上面を反転させ、基板1のレイヤL1の表面上にベアチップの上面をフェイスダウン実装する。フェイスダウン実装では、高周波集積回路2と基板1のレイヤL1の表面上のパターン4とを電気的に接続する際に、金(Au)、銅(Cu)、半田(錫(Sn)-銀(Ag))等の金属ボール7を用いて接合する。 A terminal 6 of a bare chip is exposed on the upper surface of the high frequency integrated circuit 2 (corresponding to the negative direction of the Z direction in FIG. 1). When the high-frequency integrated circuit 2 is mounted on the layer L1 on the surface of the substrate 1, the upper surface of the bare chip is reversed and mounted face down on the surface of the layer L1 of the substrate 1. FIG. In face-down mounting, gold (Au), copper (Cu), solder (tin (Sn)-silver ( Ag)) or the like is used for bonding.

図2に示すように、高周波集積回路2の内部には、アルミ配線による信号配線8がX方向に延伸されている。接地配線9は信号配線8のY方向両脇に離間して配置されている。接地配線9は、信号配線8よりも幅広に構成されている。接地配線9もアルミ配線による。信号配線8及び接地配線9は、それぞれ端子6に接続されている。端子6は、金属ボール7により基板1のレイヤL1に接合されている。 As shown in FIG. 2, inside the high-frequency integrated circuit 2, signal wiring 8 made of aluminum wiring is extended in the X direction. The ground wirings 9 are spaced apart on both sides of the signal wirings 8 in the Y direction. The ground wiring 9 is wider than the signal wiring 8 . The ground wiring 9 is also made of aluminum wiring. The signal wiring 8 and the ground wiring 9 are connected to the terminals 6 respectively. Terminal 6 is joined to layer L1 of substrate 1 by metal ball 7 .

端子6が金属ボール7により基板1のレイヤL1に接合されると、高周波集積回路2の内部の寄生容量C(図1参照)や、金属ボール7のインダクタンスの影響によりインピーダンス不整合を生じる。補償回路10は、このインピーダンスの不整合の影響を補償するために設けられている。 When the terminal 6 is joined to the layer L1 of the substrate 1 by the metal ball 7, an impedance mismatch occurs due to the influence of the parasitic capacitance C (see FIG. 1) inside the high frequency integrated circuit 2 and the inductance of the metal ball 7. FIG. Compensation circuit 10 is provided to compensate for the effects of this impedance mismatch.

図1及び図2に示すように、補償回路10は、伝送線路3のパターン4からヴィアV1、V2を基板1のレイヤL1~L3間に備えた3次元立体構造により構成される。補償回路10は、基板1のレイヤL1に構成した電極パッドの直下まで延在することでインピーダンス整合を図るように構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the compensating circuit 10 has a three-dimensional structure with vias V1 and V2 from the pattern 4 of the transmission line 3 between the layers L1 to L3 of the substrate 1. FIG. The compensating circuit 10 is configured to extend directly below the electrode pads formed on the layer L<b>1 of the substrate 1 to achieve impedance matching.

図2に示すように、レイヤL1にはパターン4、4a、4bが構成されている。パターン4は、高周波集積回路2の内部の信号配線8を通じて外部に出力される信号を主伝送するパターンであり、X方向に延伸している。パターン4a、4bは、パターン4のY方向両脇に離間して配置され、X方向に延伸して構成されるパターンである。 As shown in FIG. 2, patterns 4, 4a, and 4b are formed on the layer L1. The pattern 4 is a pattern for mainly transmitting a signal output to the outside through the signal wiring 8 inside the high frequency integrated circuit 2, and extends in the X direction. The patterns 4a and 4b are patterns arranged to be spaced apart on both sides of the pattern 4 in the Y direction and extending in the X direction.

またパターン4a、4bは、高周波集積回路2のグランド端子6a、6bと金属ボール7により接合されている。基板1には、X方向のある間隔毎にヴィアVa、Vbが配置されている。 The patterns 4a and 4b are connected to the ground terminals 6a and 6b of the high frequency integrated circuit 2 by metal balls 7. As shown in FIG. Vias Va and Vb are arranged on the substrate 1 at certain intervals in the X direction.

ヴィアVaは、レイヤL1のパターン4aとレイヤL4のグランド面との間を貫通接続するように構成される。ヴィアVbは、レイヤL1のパターン4bとレイヤL4のグランド面との間を貫通接続するように構成される。 The via Va is configured to provide a through connection between the pattern 4a of the layer L1 and the ground plane of the layer L4. The via Vb is configured to provide a through connection between the pattern 4b of layer L1 and the ground plane of layer L4.

他方、ヴィアV1、V2は、パターン4にてパターン4と金属ボール7との接合部G1からX方向に所定距離Laだけ離間した箇所G2に配置されている。図1に示すように、ヴィアV1はレイヤL1-L2間を接続し、ヴィアV2はレイヤL2-L3間を接続している。 On the other hand, the vias V1 and V2 are arranged at a location G2 in the pattern 4 separated from the joint G1 between the pattern 4 and the metal ball 7 by a predetermined distance La in the X direction. As shown in FIG. 1, via V1 connects between layers L1 and L2, and via V2 connects between layers L2 and L3.

多数のヴィアVaのうち一つは、ヴィアV1~V2の配置箇所G2からY方向正方向側の脇に離間して配置されている。多数のヴィアVbのうち一つは、ヴィアV1~V2の配置箇所G2からY方向負方向側の脇に離間して配置されている。図2には、これらの対象とするヴィアVa、Vbを、それぞれヴィアVaa、Vbbと表記している。レイヤL3には、ヴィアVaaとヴィアVbbとの間に橋渡配線12が構成されている。橋渡配線12は、図示X方向に幅狭な高インピーダンス配線である。 One of the many vias Va is arranged on the positive side in the Y direction away from the arrangement location G2 of the vias V1 and V2. One of the large number of vias Vb is arranged away from the location G2 of the vias V1 and V2 on the negative side in the Y direction. In FIG. 2, these target vias Va and Vb are indicated as vias Vaa and Vbb, respectively. A bridging wiring 12 is formed between the via Vaa and the via Vbb in the layer L3. The bridging wiring 12 is a high-impedance wiring that is narrow in the X direction in the drawing.

パターン4aが、接合部G1からX方向に所定距離Laだけ離間した箇所G2を経てヴィアV1~V2に接続され、さらに橋渡配線12を通じてヴィアVaa及びVbbに接続されている。またヴィアVaa及びVbbは、レイヤL4のグランド面にショートしている。これによりショートスタブSsが構成されている。 The pattern 4a is connected to the vias V1 to V2 via a point G2 separated from the junction G1 by a predetermined distance La in the X direction, and is further connected to the vias Vaa and Vbb through the bridging wiring 12. FIG. Also, vias Vaa and Vbb are shorted to the ground plane of layer L4. This constitutes a short stub Ss.

図3に示すように、高周波集積回路2はその送信機の終端にパワーアンプ2aを備える。パワーアンプ2aの出力は伝送線路3を通じてアンテナ負荷5の給電点5aに与えられる。 As shown in FIG. 3, the high frequency integrated circuit 2 has a power amplifier 2a at the end of its transmitter. The output of the power amplifier 2a is applied to the feeding point 5a of the antenna load 5 through the transmission line 3. FIG.

図1の高周波集積回路2の内部に寄生する寄生容量Cの成分が支配的である場合には、図1から図4に示したように、基板1の内層に構成したヴィアV1、V2の下端を、レイヤL4のグランド面にショートするように構成することが望ましい。このときヴィアV1とヴィアV2の合計線路長Lをλ/4未満とする。
これは図3に示すように、伝送線路3の途中で誘導性リアクタンス素子20をグランドに短絡していることに相当する。また可能な限り、金属ボール7の接合部G1の近傍に補償回路10を構成することで、インピーダンスを広周波数帯域にて補償できるようになる。
When the component of the parasitic capacitance C parasitic inside the high-frequency integrated circuit 2 of FIG. is preferably configured to be shorted to the ground plane of layer L4. At this time, the total line length L of via V1 and via V2 is set to less than λ/4.
This corresponds to short-circuiting the inductive reactance element 20 to the ground in the middle of the transmission line 3, as shown in FIG. By arranging the compensating circuit 10 as close to the joint G1 of the metal ball 7 as possible, the impedance can be compensated in a wide frequency band.

本実施形態によれば、パワーアンプ2aとアンテナ負荷5の給電点5aとの間に3次元立体構造により補償回路10を構成することで、給電損失を抑えることが可能となりアンテナ利得を無駄なく利用できる。 According to the present embodiment, by configuring the compensation circuit 10 with a three-dimensional structure between the power amplifier 2a and the feeding point 5a of the antenna load 5, it is possible to suppress the feeding loss and utilize the antenna gain without waste. can.

他方、高周波集積回路2の金属ボール7に起因したインダクタンスが支配的になれば、図5の補償回路110に示すように、基板1の内層のレイヤL1~L3に層間接続したヴィアV1~V2の先端をオープン状態にしてオープンスタブSoを構成すると良い。このときヴィアV1とヴィアV2の合計線路長Lをλ/4未満とする。これは図6に示すように、伝送線路3の途中で容量性リアクタンス素子21を接続していることに相当し、図7に示すように、オープンスタブSoを構成していることに相当する。 On the other hand, if the inductance caused by the metal balls 7 of the high-frequency integrated circuit 2 becomes dominant, the vias V1 to V2 connected to the inner layers L1 to L3 of the substrate 1, as shown in the compensating circuit 110 of FIG. It is preferable to configure the open stub So with the tip in an open state. At this time, the total line length L of via V1 and via V2 is set to less than λ/4. This corresponds to connecting a capacitive reactance element 21 in the middle of the transmission line 3 as shown in FIG. 6, and to constructing an open stub So as shown in FIG.

図5に示すオープンスタブSoの構造は、図2に示すショートスタブSsの構造から橋渡配線12を除いた構造である。このため、ヴィアV2の下端が橋渡配線12に接続されておらずレイヤL3にてオープン状態とされている。このように補償回路110を構成することで、特性劣化の要因となる寄生要素の影響を相殺できる。 The structure of the open stub So shown in FIG. 5 is the structure of the short stub Ss shown in FIG. 2 with the bridging wiring 12 removed. Therefore, the lower end of the via V2 is not connected to the bridging wiring 12 and is in an open state on the layer L3. By configuring the compensation circuit 110 in this manner, the influence of parasitic elements that cause characteristic deterioration can be canceled out.

発明者は、ショートスタブSsによる補償回路10の効果を確認するため、リターンロス特性と、高周波集積回路2の接合部G1からアンテナ負荷5までの挿入損失特性とを測定した。発明者は、ミリ波帯レーダの送受信周波数80GHz帯にて、リターンロスを約-30dBmに低減できると共に、挿入損失特性を約1.8dBだけ改善できることを計算機シミュレーションにより確認している。 The inventor measured return loss characteristics and insertion loss characteristics from the joint G1 of the high frequency integrated circuit 2 to the antenna load 5 in order to confirm the effect of the compensation circuit 10 with the short stub Ss. The inventors have confirmed by computer simulation that the return loss can be reduced to about -30 dBm and the insertion loss characteristic can be improved by about 1.8 dB in the 80 GHz transmission/reception frequency band of the millimeter wave band radar.

本実施形態によれば、補償回路10、110を基板1の内層に構成することでインピーダンス整合させているため、高周波集積回路2の端子6の形状や金属ボール7のサイズに影響することなく、高周波集積回路2を設計できる。 According to this embodiment, impedance matching is achieved by constructing the compensation circuits 10 and 110 in the inner layer of the substrate 1, so that the shape of the terminal 6 and the size of the metal ball 7 of the high frequency integrated circuit 2 are not affected. A high frequency integrated circuit 2 can be designed.

また高周波集積回路2のチップサイズ、金属ボール7のサイズ、高周波集積回路2の端子間ピッチ、アンダーフィルの材料などにより、端子6の周辺のインピーダンスが決定されるため、補償回路10、110が高周波集積回路2の内部回路変更により変化することはない。さらに高周波集積回路2の形状や材料が変更されたとしても、デザイン変更の必要がなくなり、開発費用を削減できる。 In addition, since the impedance around the terminal 6 is determined by the chip size of the high frequency integrated circuit 2, the size of the metal balls 7, the pitch between the terminals of the high frequency integrated circuit 2, the material of the underfill, etc., the compensating circuits 10 and 110 It does not change even if the internal circuit of the integrated circuit 2 is changed. Furthermore, even if the shape and material of the high-frequency integrated circuit 2 are changed, there is no need to change the design, and development costs can be reduced.

一般に、補償回路は基板1のレイヤL1の上に構成されることが多い。すると基板1の上の回路配置スペースを大きく占有してしまい好ましくない。
本実施形態では、基板1の内部にヴィアV1、V2を構成し、このヴィアV1、V2とパターン4とによる3次元立体構造を用いて補償回路10、110を構成しているため、小型化を図ることができる。これにより、レイヤL1の上の回路配置スペースを他用途のために有効活用しながら、小型で性能の良い補償回路10、110を実現できる。
また、ヴィアV1、V2を形成する内層の層数を調整することで配線長を自在に変更できるため、調整可能な整合用素子を実現できる。したがって、高周波集積回路2を改版することなく特性劣化を抑制できる。高周波集積回路2のパッドサイズやバンプサイズ、アンダーフィル物性に適合させることができる。
In general, compensation circuits are often constructed on layer L1 of substrate 1 . As a result, a large circuit layout space is occupied on the substrate 1, which is not preferable.
In this embodiment, the vias V1 and V2 are formed inside the substrate 1, and the compensating circuits 10 and 110 are formed using the three-dimensional structure of the vias V1 and V2 and the pattern 4, so that miniaturization can be achieved. can be planned. As a result, the compensating circuits 10 and 110 that are compact and have good performance can be realized while effectively using the circuit layout space on the layer L1 for other purposes.
In addition, since the wiring length can be freely changed by adjusting the number of inner layers forming the vias V1 and V2, an adjustable matching element can be realized. Therefore, characteristic deterioration can be suppressed without revising the high-frequency integrated circuit 2 . It can be adapted to the pad size, bump size, and underfill physical properties of the high frequency integrated circuit 2 .

(第2実施形態)
多くの無線用の高周波集積回路2は、多チャンネルの送信機や受信機を備える傾向にある。図8に示す高周波集積回路2は、複数チャンネルCH1~CH5分の送信機を内蔵しており、複数チャンネルCH1~CH5分だけ送信出力可能になっている。各チャンネルCH1~CH5の送信出力端子は、それぞれ金属ボール7を通じて伝送線路3に接続されている。各チャンネルCH1~CH5毎にオープンスタブSoによる補償回路110を構成する場合、図8に示すように、各チャンネルCH1~CH5の伝送線路3の途中にヴィアV1、V2を設けて補償回路110を構成すると良い。
(Second embodiment)
Many radio frequency integrated circuits 2 tend to include multi-channel transmitters and receivers. The high-frequency integrated circuit 2 shown in FIG. 8 incorporates transmitters for a plurality of channels CH1 to CH5, and is capable of transmitting and outputting only for the plurality of channels CH1 to CH5. Transmission output terminals of channels CH1 to CH5 are connected to transmission lines 3 through metal balls 7, respectively. When configuring the compensation circuit 110 by the open stub So for each of the channels CH1 to CH5, as shown in FIG. good to do

図9の斜視図に示すように、補償回路110はチャンネルCH1~CH3間にて互いに同一構造に構成されている。これにより、複数のチャンネルCH1~CH3間にてインピーダンス整合を同一状態で行うことができる。 As shown in the perspective view of FIG. 9, the compensating circuits 110 have the same structure among the channels CH1 to CH3. Thereby, impedance matching can be performed in the same state among the plurality of channels CH1 to CH3.

図10に示すように、複数のチャンネルCH1~CH3の信号を合成出力するときには、各チャンネルCH1~CH3の伝送線路3の各送信経路に補償回路110を構成することが望ましい。図10に示すように、合成点P1の高周波集積回路2側の各チャンネルCH1~CH3の伝送線路3に補償回路110を設けても良い。また合成点P1のアンテナ負荷5側に補償回路110を設けても良い。 As shown in FIG. 10, when combining and outputting signals of a plurality of channels CH1 to CH3, it is desirable to configure a compensation circuit 110 in each transmission path of the transmission line 3 of each channel CH1 to CH3. As shown in FIG. 10, a compensation circuit 110 may be provided in the transmission line 3 of each of the channels CH1 to CH3 on the high frequency integrated circuit 2 side of the synthesis point P1. Also, the compensating circuit 110 may be provided on the antenna load 5 side of the combining point P1.

また、各チャンネルCH4~CH5の端子6から信号電力を複数の伝送線路3に分配するときには、信号の伝送線路3の途中に補償回路110を設けることが望ましい。このとき、図10に示すように、信号分配の分岐点P2の高周波集積回路2側に補償回路110を設けると良い。また信号分配の分岐点P2からアンテナ負荷5側に、それぞれ補償回路110を設けても良い。これらの両者に設けても良い。補償回路110は、各チャンネルCH4~CH5の伝送線路3から信号電力を複数に均等分配できる。 Further, when distributing the signal power from the terminal 6 of each channel CH4 to CH5 to a plurality of transmission lines 3, it is desirable to provide a compensating circuit 110 in the middle of the signal transmission line 3. FIG. At this time, as shown in FIG. 10, it is preferable to provide a compensation circuit 110 on the high frequency integrated circuit 2 side of the signal distribution branch point P2. Compensation circuits 110 may be provided on the antenna load 5 side from the signal distribution branch point P2. You may provide in these both. The compensating circuit 110 can evenly distribute the signal power from the transmission line 3 of each channel CH4 to CH5.

一般に、補償回路は基板1のレイヤL1に構成される場合が多い。特に、多チャンネル対応の高周波集積回路2を基板1の上に設け、これらのチャンネル毎に補償回路を多数構成すると、高周波集積回路2のチャンネルの隣接端子間を物理的に離す必要があり、回路が大きくなりやすい。多チャンネル対応の高周波集積回路2は、このことが致命的になり実現性に欠けることが多い。 In general, the compensation circuit is often constructed on the layer L1 of the substrate 1. FIG. In particular, when a high-frequency integrated circuit 2 corresponding to multiple channels is provided on the substrate 1 and a large number of compensation circuits are configured for each channel, it is necessary to physically separate the adjacent terminals of the channels of the high-frequency integrated circuit 2. tends to grow. This is critical for the multi-channel high-frequency integrated circuit 2 and often lacks realization.

本実施形態では、全てのチャンネルCH1~CH5のそれぞれに対応して補償回路110を設けている。これらの全てのチャンネルCH1~CH3、CH4~CH5の補償回路110を同一構造で構成しているため、小型化を図ることができる。
本実施形態では、オープンスタブSoによる補償回路110を用いた形態を示したが、ショートスタブSsによる補償回路10を用いても良い。
In this embodiment, compensation circuits 110 are provided for all channels CH1 to CH5. Since the compensating circuits 110 for all of these channels CH1 to CH3 and CH4 to CH5 are configured with the same structure, miniaturization can be achieved.
Although the form using the compensation circuit 110 with the open stub So is shown in this embodiment, the compensation circuit 10 with the short stub Ss may be used.

(他の実施形態)
本開示は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。
(Other embodiments)
The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the present disclosure. For example, the following modifications or extensions are possible.

基板1は樹脂基板を用いた形態を説明したが、これに限られるものではなく、セラミック基板を用いても良い。伝送線路3としては高周波信号の送信出力又は受信入力に適用しても良く、またアンテナ負荷5は、送信用のアンテナに限られず受信用のアンテナであっても良い。 Although the board|substrate 1 demonstrated the form using the resin board, it is not restricted to this and a ceramic board may be used. The transmission line 3 may be applied to the transmission output or reception input of a high frequency signal, and the antenna load 5 is not limited to a transmission antenna and may be a reception antenna.

高周波集積回路2は、車両用のミリ波レーダシステムの半導体集積回路(MMIC)に適用したが、それに限られるものではない。モノリシックICだけでなく、HIC(Hybrid Integrated Circuit)でも構わない。無線周波数帯にて使用される集積回路であれば適用できる。 Although the high-frequency integrated circuit 2 is applied to a semiconductor integrated circuit (MMIC) of a millimeter-wave radar system for vehicles, it is not limited to this. Not only a monolithic IC but also an HIC (Hybrid Integrated Circuit) may be used. Any integrated circuit used in the radio frequency band can be applied.

前述した複数の実施形態の構成、機能を組み合わせても良い。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。 The configurations and functions of the multiple embodiments described above may be combined. A mode in which part of the above embodiment is omitted as long as the problem can be solved can also be regarded as an embodiment. In addition, all conceivable aspects can be regarded as embodiments as long as they do not deviate from the essence of the invention specified by the language in the claims.

本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the embodiments described above, it is understood that the present disclosure is not limited to such embodiments or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations including one, more, or less elements thereof, are within the scope and spirit of this disclosure.

図面中、1は基板、2は高周波集積回路(集積回路)、3は伝送線路、5はアンテナ負荷、7は金属ボール、10、110は補償回路、20は誘導性リアクタンス素子、21は容量性リアクタンス素子、L1~L6はレイヤ、V1、V2はヴィア、を示す。 In the drawings, 1 is a substrate, 2 is a high frequency integrated circuit (integrated circuit), 3 is a transmission line, 5 is an antenna load, 7 is a metal ball, 10 and 110 are compensation circuits, 20 is an inductive reactance element, and 21 is a capacitive. Reactance elements, L1 to L6 denote layers, and V1 and V2 denote vias.

Claims (3)

集積回路(2)から金属ボール(7)及び伝送線路(3)を通じて高周波信号を伝送させる基板(1)に、前記集積回路とアンテナ負荷(5)との間をインピーダンス整合させる補償回路(10、110)を備え、
前記基板は表層面を含む複数のレイヤを備えた構造であり、複数のレイヤの内層のレイヤ(L4)にグランド面を備え、
前記補償回路は、
前記高周波信号を主伝送する前記基板の表層面から前記基板の内層に層間接続するヴィア(V1、V2)を備えた3次元立体構造を用いて構成され、
前記ヴィアは、前記基板の内層の前記グランド面に向かう先端をオープン、又は、グランドにショートするように構成され
前記ヴィアの合計線路長をλ/4未満とするインピーダンス補償回路。
Compensation circuit (10, 110),
The substrate has a structure with a plurality of layers including a surface layer surface, and a ground plane is provided in an inner layer (L4) of the plurality of layers,
The compensation circuit is
Constructed using a three-dimensional structure having vias (V1, V2) for interlayer connection from the surface layer of the substrate that mainly transmits the high frequency signal to the inner layer of the substrate,
The via is configured to open or short-circuit a tip toward the ground plane of the inner layer of the substrate to the ground plane ,
An impedance compensation circuit in which the total line length of the vias is less than λ/4 .
前記伝送線路(3)は、前記高周波信号の送信出力又は受信入力を複数チャンネル(CH1~CH5)だけ備えて構成され、
前記補償回路は、前記ヴィアを複数チャンネルの間で互いに同一構造に構成した請求項1記載のインピーダンス補償回路。
The transmission line (3) is configured with only a plurality of channels (CH1 to CH5) for transmission output or reception input of the high frequency signal,
2. The impedance compensating circuit according to claim 1, wherein said compensating circuit comprises said vias having the same structure among a plurality of channels.
前記基板は、1層毎に積層、穴あけ加工、及び配線形成などを繰り返すことで構成され、前記複数のレイヤがヴィア(V1、V2、Va、Vb、Vaa、Vbb)により電気的に接続されることで回路構成されるビルドアップ基板により構成され、
前記ビルドアップ基板は、中間のレイヤ(L4)を境界として上層レイヤの積層構造及び下層レイヤの積層構造を貼り合わせて構成される請求項1又は2記載のインピーダンス補償回路。
The substrate is constructed by repeating lamination, drilling, wiring formation, etc. for each layer, and the plurality of layers are electrically connected by vias (V1, V2, Va, Vb, Vaa, Vbb). It is composed of a build-up board that is composed of a circuit by
3. The impedance compensation circuit according to claim 1, wherein said build-up board is formed by pasting together a laminate structure of upper layers and a laminate structure of lower layers with the middle layer (L4) as a boundary.
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