JPH0435203A - マイクロ波デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は衛星通信システム等の受信装置に用いられる低
雑音増幅用のマイクロ波デバイスに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のマイクロ波デバイスには、誘電体上に金
属薄膜を付着したマイクロストリップ線路かよく用いら
れる。このマイクロストリップ線路の一般的な構造を第
４図に示す。同図によれば厚さ４１の誘電体３２の裏面
に導体層３１か、誘電体３２の表面に幅４２のストリッ
プ導体３３かそれぞれ設けられ、マイクロストリップ線
路を構成している。

このようなマイクロ波デバイスにおいて、誘電体３２の
薄層化の要請かある。これは誘電体３２を薄層化するこ
とによって、次の点て有利だからである。

まず第１にストリップ導体３３の幅４２か細くてきるの
てチップサイズの縮小化が図れることである。これはマ
イクロストリップ線路の特性インピーダンスはストリッ
プ導体３３の幅４２と誘電体３２の厚さ４１の比で表わ
されるので、誘電体３２が薄くなれば、ストリップ導体
３３も比率を変えない範囲内で細くてきるからである。

第２に誘電体３２が薄くなれば、導体層３１とストリッ
プ導体３３を結ぶＶＩＡホールが浅くなり、その間の伝
送ロスが減少することが挙げられる。これによって低雑
音特性が向上する。

第３にこのＶＩＡホールの形状、寸法、ばらつきか小さ
くなりマイクロ波デノくイスの性能ばらつきか改善され
ることが挙げられる。

このように、誘電体３２の薄層化はマイクロ波デバイス
の性能向上を図る上で重要である。特にダウンコンバー
タのＲＦアンプは低雑音特性が要求されるために、この
薄層化による性能向上が著しいと考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこの薄層化によって、逆に次に挙げる問題
が新たに発生する。

まず第１に誘電体３２の薄層化工程で、性能向上のため
により薄くしようとすると歩留まりが落ちる点である。

第２に薄層化された半導体の取扱いが難しくなるため、
薄層化後の工程の歩留まりが低下するといった点も問題
となる。

第３にトランスミッションの損失が増加するといった問
題である。

以上のように、誘電体３２の薄層化か実施できれば性能
か向上するが、これらの問題があることによって、実際
には誘電体３２の厚さはあまり薄くすることができなか
った。

そこで本発明は、これらの問題を解消して、誘電体３２
の薄層化によるマイクロ波デノくイスの性能向上を図ろ
うとする、ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ＲＦ低雑音アンプの回路部分の誘電体基板が
裏面から部分的に除去されて薄層化され、かつ、この厚
さが変化する誘電体基板の表面上を横切るマイクロスト
リップ線路の特性インピーダンスが高く形成されている
ものである。

〔作用〕

誘電体基板の薄層化が部分的になされているので、マイ
クロ波デバイスの強度が低下することなく、マイクロ波
デバイス上に形成される周波数変換回路の低雑音特性か
向上する。しかも、誘電体基板の厚さが変化する誘電体
基板の表面上を横切るマイクロストリップ線路の特性イ
ンピーダンスか高くなっているので、基板の厚さが異な
る部分ヲ横切るマイクロストリップ線路の特性インピー
ダンスは大きく変化しない。

〔実施例］ 以下、添付図面の第１図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。

第１図（ａ）は本実施例であるダウンコンバータの回路
を示す平面図であり、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図で
ある。同図ては、ＧａＡｓ基板１上に、ＲＦアンプ１１
、受信ミキサー１２、発振回路１３、ＩＦアンプ１４が
それぞれ構成されている。

ここでダウンコンバータの動作は次のとおりである。ま
ずｌＯ〜１８ＧＨｚ程度の周波数を持つ無線周波数帯域
のマイクロ波が入力端子１０より印加され、ＲＦ　（ｒ
ａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　）アンプ１１て増幅さ
れた信号か受信ミキサー１２で発振回路１３の局部発振
器出力と合成される。そして、１〜２ＧＨｚの中間周波
数の信号に変換された後、Ｉ　Ｆ　（ｉｎｔｅｒｍｅｄ
ｉａｔｅ　「ｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ１４て増幅され
て出力端子１５より出力される。

本実施例では誘電体としてＧａＡｓ基板１が用いられて
いる。前述したように、ＧａＡｓ基板１は、チップサイ
ズの極小化・低雑音特性の向上などの性能向上を図るた
めに、でき得る限りの薄層化を図るのか望ましい。

しかしエツチングや電極用金属蒸着などの各製造工程で
は、加工に耐え得る機械強度を持たせる必要かあるため
最低４００μｍの厚さが必要である。そこで本実施例で
は４００μｍの厚さて製造を行い、製造工程の最終段階
で１５０μｍ程度の厚さまで削り取る。ここで１５０μ
ｍ以下に削らないのは、これ以上側るとこの薄層化処理
自体の歩留りが低下すると共にその後の工程である組み
立て工程以降での歩留りも低下するからである。

この削り取りにはダイアモンド粒の砥石で研磨して、最
後にウェットエツチングで表面を平らに仕上げる方法が
用いられる。ウェットエツチングには、例えば、ＨＳｏ
　　：ＨＯ：Ｈ２Ｏ−１：１：１０の割合の溶液か用い
られる。

ここてＲＦアンプ１１は、特に低雑音特性が要求される
ため、１００μｍ程度の厚さまで薄くして性能向上を図
りたい。その理由は前述したように、ＶＩＡホールの損
失が減少し、かっＶＩＡホルの形状、寸法のバラツキが
小さくなるため、ＩＣの性能バラツキも小さくなるから
である。

そこで、この１５０μｍの厚さのＧａＡｓ基板１の一部
を、マスクを用いた選択的ウェットエツチングによって
１００μｍ程度の厚さまで除去する。すなわち、ＲＦア
ンプ１１か包含された領域２０に対にした部分か、長さ
１ｂに渡って除去される。そして最後にＧａＡｓ基板１
の裏面に導体層３が形成される。

また、入力端子１０およびＲＦアンプ１１間、並びにＲ
Ｆアンブユ１および受信ミキサー１２間を接続するトラ
ンスミッションライン１６並びに１７は、幅が５μｍと
細く形成されている。この場合、トランスミッションラ
イン１７を例に取れば、このトランスミッションライン
１７に沿った基板の断面、つまり、第１図（ａ）のＢ−
Ｂ線に直交する方向の基板断面の部分拡大図は第２図に
示される。トランスミッションライン１７はＧａＡｓ基
板１の厚さが１００μｍから１５０μｍに変化する基板
表面上を横切って形成されており、その線路の特性イン
ピーダンスは、線路幅か５μｍと細く形成されることに
より、他のトランスミッションラインの特性インピーダ
ンス５０Ωより高くなっている。

以下の第１表は、ＧａＡｓ基板１上のトランスミッショ
ンライン１７の線路幅を変化させた場合における、厚さ
１００μｍの基板部分上の特性インピーダンスＺａ、厚
さ１５０μｍの基板部分上の特性インピーダンスＺｂ１
およびこれらＺａ。

ｚｂの変化率αを表している。

第１表 上表は、例えば、幅か５μｍのトランスミッションライ
ンの場合には、厚さが１００μｍの基板上の線路部分の
特性インピーダンスＺａは１０２Ω、厚さが１５０μｍ
の基板上の線路部分の特性インピーダンスｚｂは１１１
Ω、並びに基板の厚さが１００μｍから１５０μｍに変
化する際の特性インピーダンスの変化率αは８．８％で
あることを示している。同表から、線路幅が５μｍの場
合には特性インピーダンスが８．８％しか変化せず、基
板の厚さが異なる部分を通過する影響が小さいことか理
解される。

このよう（こトランスミ・ンションライニ・１７の線路
幅を５μｍに形成すると、ＧａＡｓ基板１の厚さが変化
する基板上をトランスミッションライン１７が横切って
も特性インピーダンスが大きく変化することはなく、ミ
スマツチングを起こすことはない。まｔ二、このトラン
スミノンヨンラ１′ン１７と同様に、トランスミッショ
ンライン１６についても上記と同しことか言え、基板の
厚さが変化することによってミスマツチングを起こすこ
とはない。

これに対して従来のマイクロ波デバイスにあっては、各
回路ブロックの入出力インピーダンスは５０Ωに設計さ
れ、ブロック間は特性インピーダンス５０Ωのトランス
ミッションラインで接続すれていｔこ。このｔ二め、こ
のトランスミ・ソションラインが厚さの変化する基板上
を横切ると特性インピーダンスは大きく変化し、ミスマ
ツチングを起こしてしまう。本実施例によれば上記のよ
うにこのようなことはなく、ミスマツチングは生しない
。

一方、本実施例のようにトランスミッションラインの線
路幅を細くして特性インピーダンスを高くする手段以外
に次のような手段も考えられるが、有効的な手段にはな
らない。

つまり、第３図に示される手段であり、厚さが変化する
基板２１上のトランスミッションライン２２の線路幅を
基板の厚さの変化に対応させて太くする手段である。な
お、同図（ａ）はトランスミッションラインに沿った基
板断面図であり、同図（ｂ）はこの平面図を示している
。しかし、この手段によると、マイクロ波デバイスの製
造時において、ＲＦアンプ裏面を薄層化するためのエツ
チングを行う際、アライメントを表面のパターンに完全
に一致させる必要がある。このため、製造技術上の困難
を伴い、現実的ではない。さらに、同図では裏面段差部
分２１ａを順メサに描いたが、この断面方向と直交する
方向では段差部分が逆メサになり、同図に示される手段
を用いることが出来なくなる。

しかし、前述の本実施例に係る構造であれば、従来のよ
うにデバイスの製造時における裏面エツチングの際に高
精度にアライメントをする必要はなく、さらに、逆メサ
方向にトランスミッションラインが通過する場合にも対
応することが可能になる。

なお、本実施例では周波数変換回路のうち、部分的な薄
層化が有効に作用するダウンコンバータについて説明し
たが、アップコンバータ等に本発明を適用することも可
能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る構造であれば、ストリ
ップ導体の幅を細くてきるためにチップサイズの縮小化
が図れる。またストリップ導体と裏面の導体層を結ぶＶ
ＩＡホールの伝送ロスが軽減され、低雑音特性が向上す
る。

また、誘電体基板の厚さが変化する基板表面上を横切る
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスが高くな
っているので、基板の厚さが異なる部分を横切るマイク
ロストリップ線路の特性インピーダンスは大きく変化し
ない。このため、本発明に係る構造であれば線路部分で
ミスマツチングを起こすことはなくなり、特性変化の小
さい回路接続技術か提供されることになる。

ョンライン。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例のダウンコンバータ
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図＜ａ＞におけるＢ
−Ｂ断面図、第２図は第１図（ａ）に示されたダウンコ
ンバータのＢ−Ｂ線に直交する方向の部分拡大断面図、
第３図（ａ）は線路部分におけるミスマツチングを防止
するために有効的でない一例であるダウンコンバータの
部分拡大断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示され
たダウンコンバータの平面図、第４図は従来技術である
一般的なマイクロストリップ線路を示す斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイクロストリップ線路を含む周波数変換回路を有する
   マイクロ波デバイスにおいて、ＲＦ低雑音アンプの回路
   部分の誘電体基板が裏面から部分的に除去されて薄層化
   され、かつ、この厚さが変化する誘電体基板の表面上を
   横切るマイクロストリップ線路の特性インピーダンスが
   高く形成されていることを特徴とするマイクロ波デバイ
   ス。