JPH07106811A - High-frequency circuit - Google Patents

High-frequency circuit

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JPH07106811A
JPH07106811A JP5243029A JP24302993A JPH07106811A JP H07106811 A JPH07106811 A JP H07106811A JP 5243029 A JP5243029 A JP 5243029A JP 24302993 A JP24302993 A JP 24302993A JP H07106811 A JPH07106811 A JP H07106811A
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JP
Japan
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layer
substrate
conductor
flat plate
line
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Application number
JP5243029A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshifumi Makioka
敏史 牧岡
Kunihiko Kanazawa
邦彦 金澤
Noriyuki Yoshikawa
則之 吉川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0296Conductive pattern lay-out details not covered by sub groups H05K1/02 - H05K1/0295
    • H05K1/0298Multilayer circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Waveguides (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make the size of the high-frequency circuit module small. CONSTITUTION:A glass ceramic including alumina or barium is employed for a material of a multi-layer board. The multi-layer board is structured by four layer flat plates 1-4 whose thickness is 150mum and whose side is 7mm each and the layers are interconnected by a throughhole 12. The front side 15 of the 1st layer is provided with a high dielectric substance incorporating GaAs- MMIC 11, a chip component 13 and a microstrip line 25. A ground conductor 14 is arranged to almost the entire face of the front side 16 of the 2nd layer and the front side 18 of the 4th layer. A conductor line 21 being a strip line is arranged to the front side 17 of the 3rd layer and the respective conductor lines 21 are separated by a ground conductor 22. A bias resistor being a printed resistive element is formed to the rear side 19 of the 4th layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、各種通信機器に用い
られる半導体素子を含む高周波回路に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency circuit including a semiconductor element used in various communication devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報通信の果たす役割は極めて大
きく、移動通信システムに対する需要は急速に高まって
きている。こうした状況の中で、携帯電話やコードレス
電話では、システムの小型化に対する要求から、使用さ
れる高周波回路の小型化が極めて重要になりつつある。
従来から、高周波半導体素子であるシリコン・バイポー
ラ・トランジスタやガリウム砒素電界効果トランジスタ
やMOSFET等の能動素子と受動素子を用いたモジュ
ールがその優れた高周波特性を生かして使われている。
2. Description of the Related Art In recent years, information communication plays an extremely important role, and the demand for mobile communication systems is rapidly increasing. Under such circumstances, in mobile phones and cordless phones, miniaturization of high-frequency circuits used is becoming extremely important due to the demand for miniaturization of systems.
Conventionally, a module using an active element and a passive element, such as a high frequency semiconductor element such as a silicon bipolar transistor, a gallium arsenide field effect transistor or MOSFET, has been used by taking advantage of its excellent high frequency characteristics.

【0003】図3に従来の高周波回路モジュールの例と
して、高出力増幅器を示す。このモジュールの大きさは
12×17mmであり、アルミナセラミック基板33上
に設けた半導体素子31、チップ部品13、ストリップ
線路32,端子34および導体線路35等により構成さ
れている。半導体素子31として例えばGaAsを用い
た高出力電界効果トランジスタ(FET)を用い、半導
体素子31であるFETの前後にチップ部品13として
例えばインピーダンス整合回路を設けている。
FIG. 3 shows a high-power amplifier as an example of a conventional high-frequency circuit module. This module has a size of 12 × 17 mm and is composed of a semiconductor element 31, a chip component 13, a strip line 32, a terminal 34, a conductor line 35, and the like provided on an alumina ceramic substrate 33. A high output field effect transistor (FET) using GaAs, for example, is used as the semiconductor element 31, and an impedance matching circuit, for example, is provided as the chip component 13 before and after the FET that is the semiconductor element 31.

【0004】半導体素子31であるFETのバイアス点
は、要求される動作電流、動作電圧、歪特性により決定
される。また、第2高調波を減衰させるために終端開放
の長さが線路内波長の4分の1の導体線路35を上記F
ETのドレインバイアスの線路として用いている。この
導体線路35は、線路内波長の4分の1と長いため、モ
ジュールの小型化に際して大きな問題となっている。ま
た、この導体線路35は、線路長が長いため、他の線路
と電磁界的に結合しやすく発振等の問題を引き起こす原
因となっている。
The bias point of the FET, which is the semiconductor element 31, is determined by the required operating current, operating voltage, and distortion characteristics. Further, in order to attenuate the second harmonic, the length of the open end is set to the above-mentioned F
It is used as the ET drain bias line. Since the conductor line 35 is as long as a quarter of the wavelength in the line, it poses a serious problem in miniaturizing the module. Further, since the conductor line 35 has a long line length, it is likely to be electromagnetically coupled to other lines, causing a problem such as oscillation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のモ
ジュールでは、インピーダンス整合回路であるチップ部
品13とバイアス回路である導体線路35とが大きな面
積を占めている。これらは、チップコンデンサ、チップ
抵抗、インダクタンスであり、これらの占める面積を小
さくすることでモジュールのサイズを小さくできる。
As described above, in the conventional module, the chip component 13 which is the impedance matching circuit and the conductor line 35 which is the bias circuit occupy a large area. These are a chip capacitor, a chip resistor, and an inductance, and the size of the module can be reduced by reducing the area occupied by them.

【0006】チップコンデンサについては、コンデンサ
を集積回路内に内蔵することにより、大幅な小型化が期
待できる。しかしながら、従来より半導体基板上にキャ
パシタを形成するために用いられてきた窒化珪素膜ある
いは酸化珪素膜のような誘電体では誘電率が小さいため
(7未満)、キャパシタがそのチップ面積に占める割合
が非常に大きくなり、バイパスキャパシタ等の大きな容
量値をもつキャパシタは従来の構成では、集積化が困難
であった。
With regard to the chip capacitor, by incorporating the capacitor in an integrated circuit, it is possible to expect a great reduction in size. However, since a dielectric such as a silicon nitride film or a silicon oxide film that has been conventionally used to form a capacitor on a semiconductor substrate has a small dielectric constant (less than 7), the ratio of the capacitor to the chip area is small. A capacitor having a large capacitance value, such as a bypass capacitor, has become very large, and it has been difficult to integrate the capacitor with the conventional configuration.

【0007】また、チップ抵抗は、必要な動作特性に応
じて調整する必要があるため、半導体素子に内蔵するこ
とができず小型化の妨げとなっている。さらに、終端開
放の長さが線路内波長の4分の1の導体線路やインダク
タンスからなるフィルタを半導体基板上に形成すると、
チップ面積に占める割合が大きく、しかも、半導体基板
上に形成した導体線路は配線抵抗が大きいため、Q値が
低く、しかも、他の導体線路に隣接することになるので
電磁界的な結合が起こりやすい等の問題があった。ま
た、回路を高密度に集積するためにモジュール基板上や
内部に複数の導体線路を隣接して配置した場合、相互に
電磁界的に結合し、発振等の問題を引き起こす原因とな
っている。
Since the chip resistance needs to be adjusted according to the required operating characteristics, it cannot be built in the semiconductor element, which hinders miniaturization. Further, when a filter composed of a conductor line and an inductance whose opening length is 1/4 of the wavelength in the line is formed on the semiconductor substrate,
It has a large proportion in the chip area, and the conductor line formed on the semiconductor substrate has a large wiring resistance, so that the Q value is low, and since it is adjacent to another conductor line, electromagnetic coupling occurs. There was a problem that it was easy. Further, when a plurality of conductor lines are arranged adjacent to each other on or inside a module substrate in order to integrate circuits at high density, they are electromagnetically coupled to each other, causing problems such as oscillation.

【0008】この発明の目的は、小型化できる高周波回
路を提供することである。
An object of the present invention is to provide a high frequency circuit which can be miniaturized.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の高周波回路は、アルミナまたはバリ
ウムを含む平板を2枚以上重ねた多層基板と、能動素子
およびチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムとの
混晶薄膜からなる高誘電体薄膜を容量絶縁膜とする容量
素子(例えば、バイパスキャパシタやカップリングキャ
パシタ)を含む集積回路が形成され多層基板の主面に設
置された半導体基板とを備えた構成としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a high-frequency circuit according to a first aspect of the present invention is a multi-layer substrate in which two or more flat plates containing alumina or barium are stacked, an active element, and barium titanate and titanium. A semiconductor substrate provided with an integrated circuit including a capacitive element (for example, a bypass capacitor or a coupling capacitor) having a high dielectric thin film made of a mixed crystal thin film of strontium acid as a capacitive insulating film, and placed on the main surface of a multilayer substrate; It has a configuration with.

【0010】アルミナを含む多層基板は、その熱伝導性
の良さと誘電正接の低さが特徴であり、高出力の電力増
幅器等の用途に適している。また、バリウムを含む基板
は、誘電率が高いという特徴を有する。多層基板として
低温焼成基板を用いれば、この低温焼成基板は焼成温度
が低いためCuやAg等の融点の低い導電材料を用いる
ことができる。
A multilayer substrate containing alumina is characterized by its good thermal conductivity and low dielectric loss tangent, and is suitable for applications such as high-power power amplifiers. Further, the substrate containing barium has a characteristic that the dielectric constant is high. When a low-temperature fired substrate is used as the multi-layer substrate, the low-temperature fired substrate has a low firing temperature, so that a conductive material having a low melting point such as Cu or Ag can be used.

【0011】請求項2記載の高周波回路は、請求項1記
載の高周波回路において、多層基板の反対主面に例えば
RuO2 により印刷抵抗素子が形成されている。これ
は、レーザ照射により印刷抵抗素子の一部を切断するこ
とで半導体の動作電流調整のための抵抗値の変更ができ
るようにするためである。また、印刷抵抗素子を多層基
板の反対主面に形成したのは、多層基板の一主面に設け
た半導体基板やワイヤーをレーザ照射時に発生する熱や
飛散物質から防ぐためである。
A high frequency circuit according to a second aspect of the present invention is the high frequency circuit according to the first aspect, wherein a printed resistance element is formed of, for example, RuO 2 on the opposite main surface of the multilayer substrate. This is because the resistance value for adjusting the operating current of the semiconductor can be changed by cutting a part of the printed resistance element by laser irradiation. Further, the printed resistance element is formed on the opposite main surface of the multi-layer substrate in order to prevent the semiconductor substrate and the wire provided on the one main surface of the multi-layer substrate from heat and scattered substances generated during laser irradiation.

【0012】請求項3記載の高周波回路は、請求項1記
載の高周波回路において、多層基板を構成する一平板の
表面上に2本以上の導体線路が形成されるとともに一平
板の表面上の導体線路間に接地金属導体が形成され、か
つ一平板を挾む上下の他の平板上のほぼ全面に接地導体
層が形成されている。請求項4記載の高周波回路は、多
層基板を構成する一平板の表面上にフィルタが形成さ
れ、かつ一平板を挾む上下の他の平板上のほぼ全面に接
地導体層が形成されている。
A high frequency circuit according to a third aspect of the present invention is the high frequency circuit according to the first aspect, in which two or more conductor lines are formed on the surface of one flat plate constituting the multilayer substrate, and conductors on the surface of the single flat plate are formed. A ground metal conductor is formed between the lines, and a ground conductor layer is formed on almost the entire surface of the other flat plate above and below the flat plate. In the high frequency circuit according to the fourth aspect of the present invention, the filter is formed on the surface of one flat plate that constitutes the multilayer substrate, and the ground conductor layer is formed on almost the entire other upper and lower flat plates that sandwich the single flat plate.

【0013】[0013]

【作用】請求項1の構成によれば、従来キャパシタ形成
用絶縁膜として用いられていた酸化珪素膜の代わりに、
例えば誘電率300を有するチタン酸バリウムとチタン
酸ストロンチウムの化合物(BSTO)を用いること
で、同一膜圧でキャパシタの占める面積は50分の1に
なり、その結果チップ面積を大幅に減らすことができ
る。
According to the structure of claim 1, instead of the silicon oxide film which has been conventionally used as the insulating film for forming a capacitor,
For example, by using a compound of barium titanate and strontium titanate (BSTO) having a dielectric constant of 300, the area occupied by the capacitor can be reduced to 1/50 at the same film pressure, and as a result, the chip area can be significantly reduced. .

【0014】また、多層基板の材料としては、アルミナ
またはバリウムを含む低温焼成基板を用いているが、こ
の低温焼成基板は、焼成温度が低いためCuやAg等の
融点の低い導電材料を用いることができる。このCuや
Agは導電率が極めて高いので損失が少ない回路を作る
ことができる。請求項2〜4記載の構成によれば、請求
項1の多層基板を用い、この多層基板の反対主面に印刷
抵抗素子を配置し、多層基板の内層に導体線路やフィル
タを配置することにより、モジュールを小型化すること
ができる。
As the material of the multi-layer substrate, a low temperature firing substrate containing alumina or barium is used. Since the firing temperature is low, a conductive material having a low melting point such as Cu or Ag is used. You can Since Cu and Ag have extremely high electric conductivity, a circuit with little loss can be formed. According to the configurations of claims 2 to 4, by using the multilayer substrate of claim 1, the printed resistance element is disposed on the opposite main surface of the multilayer substrate, and the conductor line and the filter are disposed on the inner layer of the multilayer substrate. The module can be miniaturized.

【0015】特に、導体線路やフィルタについては、多
層基板の内層に設置し、かつ接地導体層がほぼ全面に形
成された平板間に挟み込むことにより、モジュールに占
める面積を小さくすることができるとともに、外部から
の電磁界的な影響を遮断することができる。このよう
に、電磁界的な影響を遮断することにより、例えばフィ
ルタの通過周波数の安定性やQ値を向上させることがで
きる。
Particularly, the conductor line and the filter are installed on the inner layer of the multilayer substrate and sandwiched between the flat plates on which the ground conductor layer is formed on almost the entire surface, so that the area occupied by the module can be reduced and It is possible to block the influence of the electromagnetic field from the outside. By thus blocking the influence of electromagnetic fields, it is possible to improve the stability of the pass frequency of the filter and the Q value, for example.

【0016】また、裏面に例えばバイアス抵抗として印
刷抵抗素子を配置したことにより、抵抗調整のためにレ
ーザトリミングを行い印刷抵抗素子を削るときに生ずる
熱や飛散物質から多層基板の主面に配置した半導体基板
(ICチップ)やワイヤーに悪影響を及ぼすのを防ぐこ
とができる。また、内層に複数の導体線路がある場合、
その導体線路の間に接地金属導体を設置したので、導体
線路間の結合を阻止することができる。
Further, by arranging a printed resistance element as a bias resistance on the back surface, for example, the trimming is carried out by laser trimming for resistance adjustment, and the printed resistance element is arranged on the main surface of the multilayer substrate from heat and scattered substances generated when the printed resistance element is scraped. It is possible to prevent the semiconductor substrate (IC chip) and the wires from being adversely affected. Also, when there are multiple conductor lines in the inner layer,
Since the ground metal conductor is installed between the conductor lines, the coupling between the conductor lines can be prevented.

【0017】そして、この発明によれば、以上のような
構成を実施することにより、従来例に比べて高周波回路
を約25%の大きさに小型化することができる。
Further, according to the present invention, by implementing the above configuration, the high frequency circuit can be downsized to about 25% of the size of the conventional example.

【0018】[0018]

【実施例】以下に、この発明の第1の実施例について図
を参照しながら説明する。図1は、この発明の第1の実
施例の高周波回路として、多層基板を用いた高出力増幅
器を示している。この回路で多層基板を構成する平板と
して用いられているアルミナ基板は、アルミナ97%の
平板を1600度で焼成したもので、厚さ150μm、
7mm角の大きさである。このアルミナ基板は熱伝導率
がきわめて優れているという特徴を有する。このアルミ
ナ基板(セラミックス焼成基板)からなる4枚の平板1
〜4を用い、これらを積層することで多層基板を形成し
ており、それぞれの層間はスルーホール12で結線して
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a high output amplifier using a multilayer substrate as a high frequency circuit according to the first embodiment of the present invention. The alumina substrate used as a flat plate constituting the multilayer substrate in this circuit is a plate of 97% alumina fired at 1600 degrees and has a thickness of 150 μm.
The size is 7 mm square. This alumina substrate has a characteristic that the thermal conductivity is extremely excellent. Four flat plates 1 made of this alumina substrate (ceramics firing substrate)
4 are used to form a multilayer substrate by laminating these layers, and the layers are connected by through holes 12.

【0019】この高周波回路としての高出力増幅器は、
3個のFET,高誘電体カップリングキャパシタ,抵
抗,高誘電体バイパスキャパシタによって構成されたG
aAs−MMIC(モノリシックマイクロ波IC)と、
チップ部品によって構成された入出力段間整合回路との
ハイブリッド構成となっている。この高出力増幅器は、
平板1の表面、つまり第1層表面15には高誘電体内蔵
GaAs−MMIC11、チップキャパシタおよびチッ
プ抵抗等のチップ部品13とマイクロストリップ線路2
5が配置されている。すなわち、この第1層表面15に
は、熱的に放熱が不可欠である半導体素子、調整が必要
な整合回路等を配置している。
The high output amplifier as the high frequency circuit is
G composed of 3 FETs, high-dielectric coupling capacitor, resistor and high-dielectric bypass capacitor
aAs-MMIC (monolithic microwave IC),
It has a hybrid structure with an input / output matching circuit composed of chip parts. This high power amplifier
On the surface of the flat plate 1, that is, on the surface 15 of the first layer, a GaAs-MMIC 11 with a built-in high dielectric material, a chip component 13 such as a chip capacitor and a chip resistor, and a microstrip line 2 are provided.
5 are arranged. That is, on the surface 15 of the first layer, there are arranged semiconductor elements which are indispensable to thermally dissipate heat, matching circuits which require adjustment, and the like.

【0020】また、平板2,4の表面、つまり第2層表
面16および第4層表面18には、厚さ18μmの接地
導体層(W;タングステン)14をほぼ全面にわたって
配置した。さらに、平板3の表面、つまり第3層表面1
7には、厚さ18μm、幅200μmのストリップ線路
を用いたバイアス電源線路兼終端開放の長さが線路内波
長の4分の1の2本の導体線路21が配置されていて、
それぞれの導体線路21,21間は、直径100μmの
スルーホールによって第2層表面16、第4層表面18
の接地導体層14にそれぞれ接続した接地導体(接地線
路)22によって分離している。これにより、複数の導
体線路21,21が電磁界的な結合を気にせずに隣接し
て配置することができるようになった。また、垂直方向
に対しては、第2層表面16と第4層表面18の接地導
体層14によって挟まれた構造になっているため、外部
と電磁界的に遮断され高周波的な不要結合を阻止してい
る。また、ストリップ線路からなる導体線路21は、第
1層表面15に形成したマイクロストリップ線路25に
比べて波長の短縮効果により、回路が小型化される利点
を持っている。
On the surfaces of the flat plates 2 and 4, that is, the second layer surface 16 and the fourth layer surface 18, a ground conductor layer (W; tungsten) 14 having a thickness of 18 μm was disposed over almost the entire surface. Furthermore, the surface of the flat plate 3, that is, the third layer surface 1
In FIG. 7, two conductor lines 21 each having a bias power supply line and a termination open length of 1/4 of an in-line wavelength using a strip line having a thickness of 18 μm and a width of 200 μm are arranged.
The second layer surface 16 and the fourth layer surface 18 are formed between the conductor lines 21 and 21 by through holes having a diameter of 100 μm.
Are separated by ground conductors (ground lines) 22 connected to the ground conductor layers 14 of FIG. As a result, the plurality of conductor lines 21 and 21 can be arranged adjacent to each other without worrying about electromagnetic coupling. Further, in the vertical direction, since the structure is sandwiched between the ground conductor layer 14 of the second layer surface 16 and the fourth layer surface 18, it is electromagnetically shielded from the outside and unnecessary coupling at high frequency is prevented. It is blocking. Further, the conductor line 21 formed of a strip line has an advantage that the circuit is downsized due to the wavelength shortening effect as compared with the microstrip line 25 formed on the first layer surface 15.

【0021】平板4の裏面、つまり第4層裏面19に
は、印刷抵抗素子(RuO2 からなる)によりバイアス
抵抗が形成されている。このバイアス抵抗は回路を実際
に動作させた時の動作電流をモニタしながらその一部を
レーザでトリミングすることにより、回路の動作を調整
することができる。裏面に、印刷抵抗素子を集中配置す
ることにより、ICやあるいはICのダイスボンディン
グパッドやワイヤー20等をこのレーザによるトリミン
グ時に発生する熱あるいは飛散物質等の影響から防ぐこ
とができる。
On the back surface of the flat plate 4, that is, the back surface 19 of the fourth layer, a bias resistor is formed by a printed resistance element (made of RuO 2 ). This bias resistor can adjust the operation of the circuit by trimming part of it with a laser while monitoring the operating current when the circuit is actually operated. By centrally arranging the printed resistance elements on the back surface, it is possible to prevent the IC, the die bonding pad of the IC, the wire 20 and the like from being affected by heat or scattered substances generated during the trimming by the laser.

【0022】以上の構成をとることにより、従来のモジ
ュールの約25パーセントに面積を低減することができ
る。この実施例では、高誘電体内蔵GaAsICを用い
ているが、高誘電体内蔵のGaAs以外の半導体、例え
ばSi等の他の半導体でも同様な構成の回路を作ること
ができる。
With the above structure, the area can be reduced to about 25% of the conventional module. In this embodiment, a GaAs IC with a built-in high dielectric material is used, but a circuit having a similar structure can be formed using a semiconductor other than GaAs with a built-in high dielectric material, for example, another semiconductor such as Si.

【0023】この実施例では、アルミナ97%の高温焼
成基板を用いているが、アルミナを含みかつBaやMg
やZnやZr等を含む低温焼成基板でも同様な構成の回
路を作ることができる。このような、低温焼成基板で
は、導電体としてAgやCu等の導電率が高く、かつ熱
膨張率が低い材料が使えるという特長を有している。図
2は、この発明の第2の実施例の高周波回路として、ガ
ラスセラミック多層基板を用いた携帯電話用小信号増幅
器を示している。
In this embodiment, a high temperature sintered substrate of 97% alumina is used, but it contains alumina and Ba or Mg.
A circuit having a similar structure can be formed by using a low temperature baking substrate containing Zn, Zn, Zr, or the like. Such a low-temperature fired substrate has a feature that a material such as Ag or Cu having a high conductivity and a low coefficient of thermal expansion can be used as a conductor. FIG. 2 shows a small signal amplifier for a mobile phone using a glass ceramic multilayer substrate as a high frequency circuit according to the second embodiment of the present invention.

【0024】この回路で多層基板を構成する平板として
用いられている基板は、バリウムを含むガラス複合材料
を800度で低温焼成した厚さ150μm、縦横10m
mのものである。この基板は、熱膨張率が小さいセラミ
ックスであるため表層に厚膜抵抗体の形成が可能、アル
ミナ基板に比べて低温で焼成するため導電率の小さい配
線材料(Ag、Cu)の利用が可能等の特徴を有する。
この実施例では、基板を4枚用いた多層基板を用いてい
る。
The substrate used as a flat plate constituting a multi-layer substrate in this circuit is a glass composite material containing barium which is fired at 800 ° C. at a low temperature to have a thickness of 150 μm and a length and width of 10 m.
m. Since this substrate is a ceramic with a small coefficient of thermal expansion, a thick film resistor can be formed on the surface layer, and since it is fired at a lower temperature than an alumina substrate, it is possible to use a wiring material (Ag, Cu) with a low electrical conductivity, etc. It has the characteristics of.
In this embodiment, a multi-layer substrate using four substrates is used.

【0025】この実施例では、上記のバリウムを含むガ
ラス複合材料を800度で低温焼成した4枚の平板1′
〜4′を用い、これらを積層することで多層基板を形成
しており、それぞれの層間はスルーホール12で結線し
ている。この携帯電話用小信号増幅器において、平板
1′の表面、つまり第1層表面15′には高誘電体内蔵
GaAs−MMIC11、チップキャパシタおよびチッ
プ抵抗等のチップ部品13′とマイクロストリップ線路
25を配置し、この回路の主要部を形成している。
In this embodiment, the glass composite material containing barium is fired at a low temperature of 800 degrees to form four flat plates 1 '.
4'are used to form a multilayer substrate by laminating these layers, and the layers are connected by through holes 12. In this small signal amplifier for mobile phones, a GaAs-MMIC 11 with a built-in high dielectric material, a chip component 13 'such as a chip capacitor and a chip resistor, and a microstrip line 25 are arranged on the surface of the flat plate 1', that is, the first layer surface 15 '. And forms the main part of this circuit.

【0026】つまり、熱的に放熱が不可欠である半導体
部品、調整が必要な整合回路等がこの第1層表面15′
に配置されている。また、平板2′,4′の表面、つま
り第2層表面16′、第4層表面17′には接地導体層
14がほぼ全面に配置されている。さらに、平板3′の
表面、つまり第3層表面17には、長さが線路波長の8
分の1の終端短絡並列導体線路による2個のフィルタ2
3,23が配置されていて、それぞれのフィルタ23,
23間は、スルーホール12によって第2層表面16、
第4層表面18の接地導体層14に接続した接地導体
(接地線路)24によって分離している。垂直方向に対
しては、第2層表面16と第4層表面18の接地導体層
14,14によって挟まれた構造になっているため、外
部と電磁界的に遮断され高周波的な不要結合を阻止して
いる。また、フィルタ23を構成するストリップ線路
は、第1層表面15に設置したマイクロストリップ線路
25に比べて波長の短縮効果により、回路が小型化され
る利点を持っている。
In other words, semiconductor parts which are indispensable for heat dissipation, matching circuits which need adjustment, etc. are on the surface 15 'of the first layer.
It is located in. In addition, the ground conductor layer 14 is disposed almost all over the surfaces of the flat plates 2'and 4 ', that is, the second layer surface 16' and the fourth layer surface 17 '. Further, on the surface of the flat plate 3 ', that is, the surface 17 of the third layer, the length is 8
Two filters with one-half short-circuited parallel conductor lines 2
3, 23 are arranged, and the respective filters 23,
Between 23, the second layer surface 16 is formed by the through hole 12.
It is separated by a ground conductor (ground line) 24 connected to the ground conductor layer 14 on the surface 18 of the fourth layer. In the vertical direction, since the structure is sandwiched between the ground conductor layers 14 and 14 on the second layer surface 16 and the fourth layer surface 18, it is electromagnetically shielded from the outside to prevent unnecessary coupling at high frequency. It is blocking. Further, the strip line that constitutes the filter 23 has an advantage that the circuit is downsized due to the wavelength shortening effect as compared with the microstrip line 25 installed on the first layer surface 15.

【0027】以上の構成をとることにより、従来のモジ
ュールの約25パーセントに面積を低減することができ
た。また、この実施例では、高誘電体内蔵GaAsIC
を用いているが、高誘電体内蔵のGaAs以外の半導
体、例えばSi等の他の半導体でも同様な構成の回路を
作ることができる。この実施例では、フィルタ23とし
て、長さが線路波長の8分の1の終端短絡並列導体線路
を用いているが、導体線路長さが線路波長の4分の1の
終端開放導体線路、長さが線路波長の4分の1の終端短
絡導体線路、長さが線路波長の2分の1の終端開放導体
線路、長さが線路波長の2分の1の終端短絡導体線路、
長さが線路波長の3/8の終端開放並列導体線路、幅が
異なる導体線路を組み合わせたいわゆるステップインピ
ーダンス型フィルタ、導体線路を断線させた構造をもつ
直接結合型フィルタ、分布結合型帯域通過フィルタ、線
路波長の4分の1の導体直線線路をリング状に構成した
いわゆるハイブリッドリング型フィルタ、ラットレース
型フィルタ、あるいは前記導体線路をスロットラインで
置き換えた線路を単体または並列に用いた構成等でも優
れた性質が得られる。
With the above structure, the area can be reduced to about 25% of the conventional module. Further, in this embodiment, a GaAs IC with a built-in high dielectric material is used.
However, a circuit having a similar structure can be formed by using a semiconductor other than GaAs with a built-in high dielectric such as another semiconductor such as Si. In this embodiment, as the filter 23, a terminating short-circuited parallel conductor line having a length of ⅛ of the line wavelength is used. A terminal short-circuited conductor line having a length of ¼ of the line wavelength, an open-ended conductor line having a length of ½ of the line wavelength, a terminal short-circuited conductor line having a length of ½ of the line wavelength,
A parallel conductor line with an open end having a length of ⅜ of the line wavelength, a so-called step impedance type filter in which conductor lines having different widths are combined, a direct coupling type filter having a structure in which the conductor lines are disconnected, and a distributed coupling type bandpass filter. A so-called hybrid ring type filter in which a conductor straight line having a quarter of the line wavelength is formed in a ring shape, a rat race type filter, or a configuration in which the line in which the conductor line is replaced with a slot line is used alone or in parallel Excellent properties are obtained.

【0028】この実施例では、バリウムを含むガラスセ
ラミック低温焼成基板を用いているが、アルミナ等を含
む低温焼成基板でも同様な構成の回路を作ることができ
る。なお、多層基板としては、その用途に分けて、高出
力アンプ等の高熱を発する回路にはアルミナを含む多層
基板を用い、損失が重要な回路には低温焼成基板を用い
ることが好ましい。
In this embodiment, a glass-ceramic low-temperature fired substrate containing barium is used, but a low-temperature fired substrate containing alumina or the like can be used to form a circuit having a similar structure. As the multilayer substrate, it is preferable to use a multilayer substrate containing alumina for a circuit that emits high heat such as a high-power amplifier and a low-temperature firing substrate for a circuit in which loss is important, depending on its use.

【0029】[0029]

【発明の効果】請求項1の高周波回路によれば、チタン
酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの化合物を用いる
ことで、同一膜圧でキャパシタの占める面積は50分の
1になり、その結果チップ面積を大幅に減らすことがで
きる。請求項2〜4記載の高周波回路によれば、多層基
板の反対主面に印刷抵抗素子を配置し、多層基板の内層
に導体線路(ストリップ線路)やフィルタを配置するこ
とにより、モジュールを小型化することができる。
According to the high frequency circuit of the first aspect, by using the compound of barium titanate and strontium titanate, the area occupied by the capacitor is reduced to 1/50 at the same film pressure, and as a result, the chip area is reduced. Can be significantly reduced. According to the high frequency circuit according to any one of claims 2 to 4, the printed resistance element is arranged on the opposite main surface of the multilayer substrate, and the conductor line (strip line) or the filter is arranged on the inner layer of the multilayer substrate, thereby miniaturizing the module. can do.

【0030】特に、導体線路やフィルタについては、多
層基板の内層に設置し、かつ接地導体層がほぼ全面に形
成された平板間に挟み込めば、モジュールに占める面積
を小さくすることができるとともに、外部からの電磁界
的な影響から遮断することができ、電磁界的な影響を遮
断することにより、フィルタの通過周波数の安定性やQ
値を向上させることができる。
In particular, if the conductor line and the filter are installed on the inner layer of the multilayer substrate and sandwiched between the flat plates on which the ground conductor layer is formed on almost the entire surface, the area occupied by the module can be reduced, and It is possible to block from the influence of electromagnetic fields from the outside, and by blocking the influence of electromagnetic fields, the stability of the pass frequency of the filter and Q
The value can be improved.

【0031】また、裏面に印刷抵抗素子を配置すれば、
抵抗調整のためにレーザトリミングを行い印刷抵抗素子
を削るときに生ずる熱や飛散物質から多層基板の主面に
配置した半導体基板(ICチップ)やワイヤーに悪影響
を及ぼすのを防ぐことができる。また、内層に複数の導
体線路がある場合、その導体線路の間に接地導体を設置
すれば、導体線路間の結合を阻止することができる。
If a printed resistance element is arranged on the back surface,
It is possible to prevent the semiconductor substrate (IC chip) and the wires arranged on the main surface of the multilayer substrate from being adversely affected by heat and scattered substances generated when the printed resistance element is cut by laser trimming for resistance adjustment. Further, when there are a plurality of conductor lines in the inner layer, a ground conductor may be installed between the conductor lines to prevent coupling between the conductor lines.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例における多層基板の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a multilayer substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例における多層基板の構
成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a structure of a multi-layer substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来例におけるモジュールの構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a module in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜4 平板 11 高誘電体内蔵GaAs−MMIC 12 スルーホール 13 チップ部品 14 接地導体 15 第1層表面 16 第2層表面 17 第3層表面 18 第4層表面 19 第4層裏面 20 ワイヤー 21 導体線路 22 接地導体 23 導体線路 24 接地導体 25 マイクロストリップ線路 1 to 4 flat plate 11 GaAs-MMIC with built-in high dielectric material 12 through hole 13 chip component 14 ground conductor 15 first layer surface 16 second layer surface 17 third layer surface 18 fourth layer surface 19 fourth layer back surface 20 wire 21 conductor Line 22 Ground conductor 23 Conductor line 24 Ground conductor 25 Microstrip line

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナまたはバリウムを含む平板を2
枚以上重ねた多層基板と、能動素子およびチタン酸バリ
ウムとチタン酸ストロンチウムとの混晶薄膜を容量絶縁
膜とする容量素子を含む集積回路が形成され前記多層基
板の一主面に設置された半導体基板とを備えた高周波回
路。
1. A flat plate containing alumina or barium
A semiconductor provided on one main surface of the multi-layer substrate in which an integrated circuit including a multi-layer substrate in which one or more sheets are stacked, and a capacitive element having an active element and a mixed crystal thin film of barium titanate and strontium titanate as a capacitive insulating film is formed High frequency circuit with a substrate.
【請求項2】 多層基板の反対主面に印刷抵抗素子が形
成されている請求項1記載の高周波回路。
2. The high frequency circuit according to claim 1, wherein a printed resistance element is formed on the opposite main surface of the multilayer substrate.
【請求項3】 多層基板を構成する一平板の表面上に2
本以上の導体線路が形成されるとともに前記一平板の表
面上の前記導体線路間に接地金属導体が形成され、かつ
前記一平板を挾む上下の他の平板上のほぼ全面に接地導
体層が形成されている請求項1記載の高周波回路。
3. A single flat plate constituting a multi-layer substrate is provided with 2 on the surface thereof.
Two or more conductor lines are formed, a ground metal conductor is formed between the conductor lines on the surface of the one flat plate, and a ground conductor layer is formed on almost the entire upper and lower flat plates sandwiching the one flat plate. The high frequency circuit according to claim 1, which is formed.
【請求項4】 多層基板を構成する一平板の表面上にフ
ィルタが形成され、かつ前記一平板を挾む上下の他の平
板上のほぼ全面に接地導体層が形成されている請求項1
記載の高周波回路。
4. A filter is formed on the surface of one flat plate constituting a multilayer substrate, and a ground conductor layer is formed on almost the entire surface of another flat plate above and below the flat plate.
The described high-frequency circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09116091A (en) * 1995-10-17 1997-05-02 Hitachi Ltd Hybrid integrated circuit device
KR100432871B1 (en) * 2000-05-30 2004-05-22 알프스 덴키 가부시키가이샤 An electronic circuit unit
WO2005020436A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Surface acoustic wave filter

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