JPH0936617A - 高周波モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流からマイクロ波、ミリ波帯まで動作可能
な高周波モジュールを提供することを目的とするもので
ある。 【構成】 所定の高周波信号用接続媒体によって、１つ
の電子部品と他の電子部品とを電気的に接続する高周波
モジュールにおいて、１つの電子部品と他の電子部品と
を電気的に接続する接続部のうちで、高周波信号用接続
媒体と高周波モジュールの電気的グランドとの間の領域
に、比誘電率が１．０よりも大きい誘電体材料が挿入さ
れ、また、高周波信号用接続媒体とモジュールの電気的
グランドとの配置、間隔、寸法に応じて、上記接続部
が、１００オーム以下の特性インピーダンスを有する伝
送線路である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流からマイクロ波、
ミリ波帯まで動作可能な高周波モジュールに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図８は、２つのＩＣチップ１を互いに電
気的に接続する高周波モジュールの従来例を示す図であ
り、図８（１）はその正面図であり、図８（２）はその
平面図である。

【０００３】図８に示す従来例は、ボンディング用パッ
ド３を介して、ＩＣチップ１をワイヤボンディング２で
接続する例である。なお、図８（２）中、ＩＣチップ１
とＩＣチップ１とを接続する接続部８ａの中央のボンデ
ィングワイヤ２が信号線９であり、この信号線９の上下
に配置されているボンディングワイヤ２がグランド線１
０である。

【０００４】図９は、パッケージと基板とを電気的に接
続する高周波モジュールの別の従来例を示す図であり、
図９（１）はその正面図であり、図９（２）はその平面
図である。

【０００５】図９に示す従来例は、アルミナ、ガラスエ
ポキシ等の基板６の上の金属パタン７に、パッケージ４
のリード５を半田等で接続する例である。なお、図９
（２）中、パッケージ４と金属パタン７とを電気的に接
続する接続部８ｂの中央のリード５が信号線９であり、
この信号線９の上下に配置されているリード５がグラン
ド線１０である。

【０００６】上記従来例においては、接続部８ａ、８ｂ
における信号線９、グランド線１０の間隔は、ボンディ
ング装置の合わせ精度やリードの組み立て精度に応じて
定まり、たとえばボンディングワイヤ２の場合で、０．
ｌｍｍ以上、パッケージのリード５の場合で、０．５ｍ
ｍ以上と幅広になっている。また、接続部８ａ、８ｂに
おける信号線９とグランド線１０との間は、空気（比誘
電率＝１）になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、接続部８
ａ、８ｂの特性インピーダンスは、信号線９とグランド
線１０との間隔と、その間を充填している媒体の誘電率
によって定まるので、上記従来例においては、接続部８
ａ、８ｂの特性インピーダンスが非常に高く、ほぼ１〜
５ｎＨの寄生インダクタンス成分になっている。

【０００８】したがって、上記従来例において、特に１
０ＧＨｚ以上で動作させると、接続部品間の整合性の問
題に基づく信号の反射や減衰が生じ、高周波モジュール
の電気特性の劣化が生じ、高性能なモジュールを実現す
ることが困難であるという問題がある。

【０００９】なお、上記従来例において、信号線９とグ
ランド線１０との間隔を２０ミクロン以下に設定すれ
ば、特性インピーダンスが下がり、信号の反射や減衰が
生じることはなく、高周波モジュールの電気特性の劣化
を阻止できるが、しかし、ボンディング装置の合わせ精
度やリードの組み立て精度が現在ではそれ程高くないの
で、上記のように、信号線９とグランド線１０との間隔
を２０ミクロン以下に設定することは現実的には実現不
可能である。

【００１０】なお、上記説明では、接続部８が信号線
９、グランド線１０で構成される例を示したが、接続部
８が信号線９のみで構成される場合でも、上記と同様な
問題がある。

【００１１】本発明は、直流からマイクロ波、ミリ波帯
まで動作可能な高周波モジュールを提供することを目的
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の高周波
信号用接続媒体によって、１つの電子部品と他の電子部
品とを電気的に接続する高周波モジュールにおいて、１
つの電子部品と他の電子部品とを電気的に接続する接続
部のうちで、高周波信号用接続媒体と高周波モジュール
の電気的グランドとの間の領域に、比誘電率が１．０よ
りも大きい誘電体材料が挿入され、また、高周波信号用
接続媒体とモジュールの電気的グランドとの配置、間
隔、寸法に応じて、上記接続部が、１００オーム以下の
特性インピーダンスを有する伝送線路である。

【００１３】

【作用】本発明は、１つの電子部品と他の電子部品とを
電気的に接続する接続部のうちで、高周波信号用接続媒
体と高周波モジュールの電気的グランドとの間の領域
に、比誘電率が１．０よりも大きい誘電体材料が挿入さ
れ、また、高周波信号用接続媒体とモジュールの電気的
グランドとの配置、間隔、寸法に応じて、上記接続部
が、１００オーム以下の特性インピーダンスを有する伝
送線路であるので、接続された電子部品間の整合性が改
善され、高周波においても低い電圧定在波比（ＶＳＷ
Ｒ）を有する高周波モジュールを実現できる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例である高周波
モジュールＭ１を示す図であり、ＩＣチップ１のボンデ
ィングワイヤ２が信号線９とその両側のグランド線１０
とで構成されている実施例を示す図である。なお、図１
（１）は、図１（２）のＩ−Ｉ’から見た縦断面図であ
り、図１（２）は、図１（１）のＩａ−Ｉａ’よりも上
に存在する樹脂１１を削除して示した平面図である。

【００１５】高周波モジュールＭ１は、ボンディング用
パッド３を介して、ＩＣチップ１がワイヤボンディング
２で接続され、図１（２）中、２つのＩＣチップ１を接
続する接続部８１の中央のボンディングワイヤ２が信号
線９であり、この上下に配置されているボンディングワ
イヤ２がグランド線１０である。

【００１６】また、高周波モジュールＭ１において、エ
ポキシ系の樹脂（比誘電率＝４）等の比誘電率が１より
も大きい誘電体材料を含む樹脂状の材料１１が接続部８
１に充填されている。したがって、高周波モジュールＭ
１において、信号線９とグランド線１０との間に、樹脂
状の材料１１が埋め込まれている。

【００１７】高周波モジュールＭ１において、信号線９
とグランド線１０との間には、空気ではなく、比誘電率
の高い材料１１で満たされているので、信号線９とグラ
ンド線１０との間の容量が大きく、その信号線を１００
オーム以下の特性インピーダンスを有する伝送線路にす
ることができる。また、高周波モジュールＭ１におい
て、信号線９とグランド線１０とによってコプレーナ線
路が形成されている。

【００１８】図２は、高周波モジュールＭ１において、
信号線９とグランド線１０との間隔に対する特性インピ
ーダンスの計算結果を示す図である。

【００１９】この計算例では、信号線９の幅を２００ミ
クロン、グランド線１０の幅を４００ミクロン、樹脂状
の材料１１の比誘電率を４としており、信号線９とグラ
ンド線１０との間隔をほぼ１００ミクロンに設定すれ
ば、低ＶＳＷＲの接続特性を有する５０オームの特性イ
ンピーダンスを得ることが可能であることがわかる。

【００２０】高周波モジュールＭ１において、ボンディ
ングワイヤ２として、幅広のリボン状のボンディングワ
イヤを使用するか、または、複数のリボン状のボンディ
ングワイヤを接続して帯状にすること等によって、上記
の信号線幅、グランド線幅を実現することができ、さら
に、その間隔もボンディング装置の精度で充分に実現で
きる。

【００２１】したがって、高周波モジュールＭ１によっ
て、接続部品間の整合性が高くＶＳＷＲが低い高周波モ
ジュールを実現することができる。また、比誘電率の高
い樹脂を使用することによって、間隔をより広くして
も、５０オームの特性インピーダンスを実現することが
可能であり、この場合、ボンディング精度への負担はさ
らに軽減される。

【００２２】図３は、本発明の第２の実施例である高周
波モジュールＭ２を示す図であり、信号線９の下側にグ
ランド面１２が存在する場合の実施例を示す図である。
なお、図３（１）は、図３（２）のＩＩＩ−ＩＩＩ’か
ら見た縦断面図であり、図３（２）は、図３（１）のＩ
ＩＩａ−ＩＩＩａ’よりも上に存在する樹脂１１を削除
して示した平面図である。

【００２３】高周波モジュールＭ２は、ボンディング用
パッド３を介して、ＩＣチップ１がワイヤボンディング
２で接続され、図３（２）中、２つのＩＣチップ１を接
続する接続部８２の中央のボンディングワイヤ２が信号
線９であり、図３（１）中、信号線９であるボンディン
グワイヤ２の下にグランド面１２が配置されているもの
である。

【００２４】また、高周波モジュールＭ２において、エ
ポキシ系の樹脂（比誘電率＝４）等の比誘電率が１より
も大きい誘電体材料を含む樹脂状の材料１１が接続部８
２に充填されている。したがって、高周波モジュールＭ
２において、信号線９とモジュールのグランド面１２と
の間に、樹脂状の材料１１が埋め込まれている。

【００２５】さらに、高周波モジュールＭ２において、
信号線９とグランド面１２とによってマイクロストリッ
プ線路が形成されている。

【００２６】高周波モジュールＭ２において、信号線９
とグランド面１２との間には、空気ではなく、比誘電率
の高い材料１１で満たされているので、信号線９とグラ
ンド面１２との間の容量が大きく、その信号線を１００
オーム以下の特性インピーダンスを有する伝送線路にす
ることができる。つまり、高周波モジュールＭ２におい
ても、高周波モジュールＭ１の場合と同様に、信号線９
の幅と、信号線９とグランド面１２との間の距離とを、
現実的に実現可能な範囲で調整することによって、特性
インピーダンスが１００オーム以下である伝送線路にす
ることが可能である。

【００２７】図４は、本発明の第３の実施例である高周
波モジュールＭ３を示す図であり、パッケージ４のリー
ド５が、信号線９とその両側のグランド線１０とで構成
され、そのリード５がガルウイング型である実施例を示
す図である。

【００２８】なお、図４（１）は、図４（２）のＩＶ−
ＩＶ’から見た縦断面図であり、図４（２）は、図４
（１）のＩＶａ−ＩＶａ’よりも上に存在する樹脂１１
を削除して示した平面図である。

【００２９】高周波モジュールＭ３は、アルミナ、ガラ
スエポキシ等で構成される基板６の上の金属パタン７
に、パッケージ４のリード５を半田等で接続する例であ
る。なお、図４（２）中、金属パタン７とパッケージ４
のリード５とを接続する接続部８３の中央のリード５が
信号線９であり、この信号線９の上下に配置されている
リード５がグランド線１０である。

【００３０】また、高周波モジュールＭ３は、高周波モ
ジュールＭ１と同様に、接続部８３に、比誘電率が１よ
りも大きい誘電体材料を含む樹脂状の材料１１が充填さ
れている。つまり、接続部８３の信号線９とグランド線
１０との間を、この樹脂状の材料１１が埋めている。

【００３１】高周波モジュールＭ３においても、材料１
１の比誘電率を適当に選択することによって、また、リ
ード５の加工精度、組み立て精度の範囲内で、リード５
の幅と、信号線９とグランド線１０との間隔とを調整す
ることによって、接続部８３を、１００オーム以下の特
性インピーダンスを有する伝送線路にすることが可能で
ある。なお、接続部８３はコプレーナ線路の伝送線路と
なる。

【００３２】図５は、本発明の第４の実施例である高周
波モジュールＭ４を示す図であり、パッケージ４のリー
ド５が信号線９とその両側のグランド線１０とで構成さ
れ、そのリード５がフラット型である実施例を示す図で
ある。

【００３３】なお、図５（１）は、図５（２）のＶ−
Ｖ’から見た縦断面図であり、図５（２）は、図５
（１）のＶａ−Ｖａ’よりも上に存在する樹脂１１を削
除して示した平面図である。

【００３４】高周波モジュールＭ４は、アルミナ、ガラ
スエポキシ等で構成されている基板６の上の金属パタン
７に、パッケージ４のリード５を半田等で接続する例で
ある。なお、図５（２）中、金属パタン７とパッケージ
４のリード５とを接続する接続部８４の中央のリード５
が信号線９であり、この信号線９の上下に配置されてい
るリード５がグランド線１０である。

【００３５】また、高周波モジュールＭ４は、高周波モ
ジュールＭ１と同様に、接続部８４に、比誘電率が１よ
りも大きい誘電体材料を含む樹脂状の材料１１が充填さ
れている。つまり、接続部８４の信号線９とグランド線
１０との間を、この樹脂状の材料１１が埋めている。

【００３６】高周波モジュールＭ４においても、材料１
１の比誘電率を適当に選択することによって、また、リ
ード５の加工精度、組み立て精度の範囲内で、リード５
の幅と、信号線９とグランド線１０との間隔とを調整す
ることによって、接続部８４を、１００オーム以下の特
性インピーダンスを有する伝送線路にすることが可能で
ある。なお、接続部８４はコプレーナ線路の伝送線路と
なる。

【００３７】図６は、本発明の第５の実施例である高周
波モジュールＭ５を示す図であり、パッケージ４のリー
ド５が信号線９であり、この信号線９の下側にグランド
面１２が構成され、そのリード５がフラット型である実
施例を示す図である。

【００３８】なお、図６（１）は、図６（２）のＶＩ−
ＶＩ’から見た縦断面図であり、図６（２）は、図６
（１）のＶＩａ−ＶＩａ’よりも上に存在する樹脂１１
を削除して示した平面図である。

【００３９】高周波モジュールＭ５は、アルミナ、ガラ
スエポキシ等で構成されている基板６の上の金属パタン
７に、パッケージ４のリード５を半田等で接続する例で
ある。なお、図６（２）中、金属パタン７とパッケージ
４のリード５とを接続する接続部８５のリード５が信号
線９であり、図６（１）中、リード５の下にグランド面
１２が配置されている。

【００４０】また、高周波モジュールＭ５は、高周波モ
ジュールＭ１と同様に、接続部８５に、比誘電率が１よ
りも大きい誘電体材料を含む樹脂状の材料１１が充填さ
れている。つまり、接続部８５の信号線９とグランド面
１２との間を、この樹脂状の材料１１が埋めている。

【００４１】高周波モジュールＭ５においても、材料１
１の比誘電率を適当に選択することによって、また、リ
ード５の加工精度、組み立て精度の範囲内で、リード５
の幅と、信号線９であるリード５とグランド面１２との
間隔とを調整することによって、接続部８５を、１００
オーム以下の特性インピーダンスを有する伝送線路にす
ることが可能である。なお、接続部８５には、マイクロ
ストリップ線路の伝送線路が構成されている。

【００４２】図７は、本発明の第６の実施例である高周
波モジュールＭ６を示す図であり、図７（１）は、図７
（２）のＶＩＩ−ＶＩＩ’から見た平面図であり、図７
（２）は、図７（１）のＶＩＩａ−ＶＩＩａ’から見た
縦断正面図であり、図７（３）は、図７（１）のＶＩＩ
ｂ−ＶＩＩｂ’から見た縦断右側面図である。

【００４３】高周波モジュールＭ６は、ＩＣチップ１３
を、信号線用バンプ１４、グランド線用バンプ１５によ
ってフリップチップで、基板６上のパタン７に接続した
ものである。

【００４４】また、高周波モジュールＭ６は、信号線用
のバンプ１４とグランド線用バンプ１５との間に、比誘
電率が１よりも大きい誘電体材料を含む樹脂状の材料１
１が充墳されている。なお、接続部８６は、金属パタン
７とＩＣチップ１３とを接続する接続部である。

【００４５】通常使用されているバンプ接続技術では、
バンプの直径は２０−２００ミクロン、バンプ間隔は１
００ミクロン以上であるが、樹脂状の材料１１の比誘電
率を適当に選ぶことによって、この寸法範囲内で、バン
プ１４、１５の直径、バンプ１４とバンプ１５との間隔
を設定すれば、接続部８６を、特性インピーダンスが１
００オーム以下であるコプレーナ型の伝送線路とするこ
とが可能である。

【００４６】なお、高周波モジュールＭ６において、Ｉ
Ｃチップ１３の代りに、ボールグリッドアレイパッケー
ジ（ＢＧＡ）を使用しても、上記と同じ動作を行う。

【００４７】また、ボンディングワイヤ２、リード５、
バンプ１４の代わりに、リボンボンド、ワイヤボンド、
タブ等の他の高周波信号用接続媒体を使用するようにし
てもよく、また、接続部８１、８２、８３、８４、８
５、８６を、広く電子部品と電子部品とを接続する接続
部に適用するようにしてもよい。

【００４８】すなわち、１つの電子部品と他の電子部品
とを電気的に接続する接続部のうちで、高周波信号用接
続媒体と高周波モジュールの電気的グランドとの間の領
域に、比誘電率が１．０よりも大きい誘電体材料が挿入
され、また、高周波信号用接続媒体とモジュールの電気
的グランドとの配置、間隔、寸法に応じて、上記接続部
が、１００オーム以下の特性インピーダンスを有する伝
送線路であるようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、高周波においても低電
圧定在波比（ＶＳＷＲ）で反射の少ない電気特性を有す
る電気部品の接続方法を実現できるため、直流からマイ
クロ波、ミリ波帯まで動作が可能であるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である高周波モジュール
Ｍ１を示す図である。

【図２】高周波モジュールＭ１において、信号線９とグ
ランド線１０との間隔に対する特性インピーダンスの計
算結果を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例である高周波モジュール
Ｍ２を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施例である高周波モジュール
Ｍ３を示す図である。

【図５】本発明の第４の実施例である高周波モジュール
Ｍ４を示す図である。

【図６】本発明の第５の実施例である高周波モジュール
Ｍ５を示す図である。

【図７】本発明の第６の実施例である高周波モジュール
Ｍ６を示す図である。

【図８】２つのＩＣチップを電気的に接続する高周波モ
ジュールの従来例を示す図である。

【図９】パッケージと基板とを電気的に接続する高周波
モジュールの別の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１…ＩＣチップ、 ２…ボンディングワイヤ、 ３…ボンディング用パッド、 ４…パッケージ、 ５…リード、 ６…基板、 ７…パタン、 ９…信号線、 １０…グランド線、 １１…比誘電率が１．０よりも大きい誘電体材料、 １２…グランド面、 １３…ＩＣチップ、 ８１〜８５…接続部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 聡 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 高田 透 東京都武蔵野市吉祥寺本町１丁目14番５号 エヌティティエレクトロニクステクノロ ジー株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の高周波信号用接続媒体によって、
   １つの電子部品と他の電子部品とを電気的に接続する高
   周波モジュールにおいて、 上記１つの電子部品と上記他の電子部品とを電気的に接
   続する接続部のうちで、上記高周波信号用接続媒体と高
   周波モジュールの電気的グランドとの間の領域に、比誘
   電率が１．０よりも大きい誘電体材料が挿入され、ま
   た、上記高周波信号用接続媒体と上記モジュールの電気
   的グランドとの配置、間隔、寸法に応じて、上記接続部
   が、１００オーム以下の特性インピーダンスを有する伝
   送線路であることを特徴とする高周波モジュール。