JPH10107519A - 高周波モジュール - Google Patents
高周波モジュールInfo
- Publication number
- JPH10107519A JPH10107519A JP25954896A JP25954896A JPH10107519A JP H10107519 A JPH10107519 A JP H10107519A JP 25954896 A JP25954896 A JP 25954896A JP 25954896 A JP25954896 A JP 25954896A JP H10107519 A JPH10107519 A JP H10107519A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- integrated circuit
- semiconductor integrated
- cavity resonator
- waveguide
- cut
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
- H01L2924/1616—Cavity shape
Landscapes
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、空洞共振器を用い、低損失且つ任
意性のある結合を実現し、半導体集積回路裏面の金属膜
のパターニングを必要としない、高周波モジュールを提
供すること。 【解決手段】 半導体集積回路２と空洞共振器１とから
なる高周波モジュールにおいて、前記半導体集積回路２
と前記空洞共振器１との間に、空洞共振器の共振周波数
に対して遮断導波管となる導波管３を設けた高周波モジ
ュール。
意性のある結合を実現し、半導体集積回路裏面の金属膜
のパターニングを必要としない、高周波モジュールを提
供すること。 【解決手段】 半導体集積回路２と空洞共振器１とから
なる高周波モジュールにおいて、前記半導体集積回路２
と前記空洞共振器１との間に、空洞共振器の共振周波数
に対して遮断導波管となる導波管３を設けた高周波モジ
ュール。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波モジュール
に係り、特に、マイクロ波・ミリ波等を用いた通信用の
高周波モジュールに関する。
に係り、特に、マイクロ波・ミリ波等を用いた通信用の
高周波モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に無線通信等においては、キャリア
周波数を発生させる発振器が不可欠である。発振器は、
図７に示すように一般的にはトランジスタ等の増幅素子
に特定周波数で正帰還となるように帰還をかけ、それに
共振器を結合させたものが用いられることが多い。ミリ
波やマイクロ波の分野では、トランジスタや帰還回路
は、ガリウム砒素基板を用いたＭＭＩＣ等の半導体集積
回路上に集積化されている。
周波数を発生させる発振器が不可欠である。発振器は、
図７に示すように一般的にはトランジスタ等の増幅素子
に特定周波数で正帰還となるように帰還をかけ、それに
共振器を結合させたものが用いられることが多い。ミリ
波やマイクロ波の分野では、トランジスタや帰還回路
は、ガリウム砒素基板を用いたＭＭＩＣ等の半導体集積
回路上に集積化されている。
【０００３】発振器として重要な性能指標の一つに、位
相雑音があげられる。これは、発振時における中心周波
数から決められた周波数だけ離れた周波数における出力
電力と、中心周波数における出力電力の比であり、位相
雑音が大きい発振器で通信システムを構築すると、送信
に関していえば、所望しない周波数帯域に出力電力が拡
散し、実質的な送信電力の低下や、他の通信の妨害等の
悪影響をあたえたり、受信においても、所望する周波数
の近傍の他の周波数の不要な信号を受信する等の悪影響
がある。
相雑音があげられる。これは、発振時における中心周波
数から決められた周波数だけ離れた周波数における出力
電力と、中心周波数における出力電力の比であり、位相
雑音が大きい発振器で通信システムを構築すると、送信
に関していえば、所望しない周波数帯域に出力電力が拡
散し、実質的な送信電力の低下や、他の通信の妨害等の
悪影響をあたえたり、受信においても、所望する周波数
の近傍の他の周波数の不要な信号を受信する等の悪影響
がある。
【０００４】発振器の位相雑音を低減させるには、トラ
ンジスタの低雑音化を図ると共に、共振器のＱ値を向上
させることと、共振器とＭＭＩＣとの結合の低損失化と
結合係数の最適化が重要である。一般的なミリ波・マイ
クロ波用の共振器としては、基板上の導体で構成された
ものや、誘電体共振器、空洞共振器等がある。このう
ち、最もＱ値が高いのは空洞共振器であるが、空洞共振
器とトランジスタや帰還回路が配置されたＭＭＩＣとの
結合のさせ方が困難であるため、ミリ波やマイクロ波で
の通信用途での実用的な構造が得られていなかった。
ンジスタの低雑音化を図ると共に、共振器のＱ値を向上
させることと、共振器とＭＭＩＣとの結合の低損失化と
結合係数の最適化が重要である。一般的なミリ波・マイ
クロ波用の共振器としては、基板上の導体で構成された
ものや、誘電体共振器、空洞共振器等がある。このう
ち、最もＱ値が高いのは空洞共振器であるが、空洞共振
器とトランジスタや帰還回路が配置されたＭＭＩＣとの
結合のさせ方が困難であるため、ミリ波やマイクロ波で
の通信用途での実用的な構造が得られていなかった。
【０００５】上記問題を解決する試みとしては、特開平
７−３３６１３９があげられる。この従来例の分解斜視
図を図８に示す。この例では、半導体集積回路下面に設
けられたスロットによって基板上面のマイクロストリッ
プ線路と空洞共振器との結合を行っている。このスロッ
トは、半導体集積回路下面に、金属膜をパターニング
し、形成している。
７−３３６１３９があげられる。この従来例の分解斜視
図を図８に示す。この例では、半導体集積回路下面に設
けられたスロットによって基板上面のマイクロストリッ
プ線路と空洞共振器との結合を行っている。このスロッ
トは、半導体集積回路下面に、金属膜をパターニング
し、形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な例でも、半導体集積回路下面を導体によってパターニ
ングする工程が必要となる。また、半導体基板の下方に
空洞共振器を形成する必要があるため、モジュールの薄
型化には適していない。
な例でも、半導体集積回路下面を導体によってパターニ
ングする工程が必要となる。また、半導体基板の下方に
空洞共振器を形成する必要があるため、モジュールの薄
型化には適していない。
【０００７】本願発明は、上記事情を鑑み、空洞共振器
を用い、低損失且つ任意性のある結合を実現し、半導体
集積回路裏面の金属膜のパターニングを必要としない、
高周波モジュールを提供することを目的とする。
を用い、低損失且つ任意性のある結合を実現し、半導体
集積回路裏面の金属膜のパターニングを必要としない、
高周波モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、半導体集積回路と空洞共振器とからなる
高周波モジュールにおいて、前記半導体集積回路と前記
空洞共振器との間に、該空洞共振器の共振周波数に対し
て遮断導波管となる導波管を設けた高周波モジュールを
提供する。
に、本発明は、半導体集積回路と空洞共振器とからなる
高周波モジュールにおいて、前記半導体集積回路と前記
空洞共振器との間に、該空洞共振器の共振周波数に対し
て遮断導波管となる導波管を設けた高周波モジュールを
提供する。
【０００９】半導体集積回路の上部の少なくとも一部が
導体で覆われ、半導体集積回路上の空洞共振器と結合さ
れる部位のみ、導体との距離が短くなることが望まし
い。半導体集積回路上の空洞共振器と結合させる部位の
上部のみが導体で覆われていることが望ましい。
導体で覆われ、半導体集積回路上の空洞共振器と結合さ
れる部位のみ、導体との距離が短くなることが望まし
い。半導体集積回路上の空洞共振器と結合させる部位の
上部のみが導体で覆われていることが望ましい。
【００１０】半導体集積回路が、直接または実装基板を
介して金属ケースに固定されていて、空洞共振器を構成
する導体の少なくとも一部と、遮断導波管を構成する導
体の少なくとも一部が、金属ケースと一体であることが
望ましい。
介して金属ケースに固定されていて、空洞共振器を構成
する導体の少なくとも一部と、遮断導波管を構成する導
体の少なくとも一部が、金属ケースと一体であることが
望ましい。
【００１１】本発明では、遮断導波管を伝搬するエバネ
ッセント波によって空洞共振器と半導体集積回路との結
合を行っている。遮断導波管と空洞共振器と半導体集積
回路は、それぞれ独立に物理的寸法を決定できるため、
設計の任意性は向上する。これにより、遮断導波管の長
さや断面形状を変化させて任意の結合係数を得ることが
できる。空洞共振器と遮断導波管と半導体集積回路は、
平面上に並べる事が可能で、薄型化を妨げない。また、
半導体集積回路裏面の導体膜のパターニングも必要とし
ない。遮断導波管は、管壁全体に電流が流れるため導体
損が少なく、また、導波管内部に誘電体を配置しなけれ
ば、半導体や誘電体基板を介しての結合に比べて誘電体
損も低減でき、結合部分の低損失化が図れる。また、半
導体集積回路上の空洞共振器と結合させる部位のみ上部
導体との距離が短くなっているか、半導体集積回路上の
空洞共振器と結合させる部位の上部のみが導体で覆われ
ている事によって、半導体集積回路上の空洞共振器と結
合させる部位のみにエバネッセント波の電磁界が集中
し、他の部分に影響を与える事なく結合が行える。さら
に、半導体集積回路が固定されている金属ケースと遮断
導波管と空洞共振器を一体に形成する事によって、組立
時の精度によって結合係数が変化するといった影響を排
除できる。
ッセント波によって空洞共振器と半導体集積回路との結
合を行っている。遮断導波管と空洞共振器と半導体集積
回路は、それぞれ独立に物理的寸法を決定できるため、
設計の任意性は向上する。これにより、遮断導波管の長
さや断面形状を変化させて任意の結合係数を得ることが
できる。空洞共振器と遮断導波管と半導体集積回路は、
平面上に並べる事が可能で、薄型化を妨げない。また、
半導体集積回路裏面の導体膜のパターニングも必要とし
ない。遮断導波管は、管壁全体に電流が流れるため導体
損が少なく、また、導波管内部に誘電体を配置しなけれ
ば、半導体や誘電体基板を介しての結合に比べて誘電体
損も低減でき、結合部分の低損失化が図れる。また、半
導体集積回路上の空洞共振器と結合させる部位のみ上部
導体との距離が短くなっているか、半導体集積回路上の
空洞共振器と結合させる部位の上部のみが導体で覆われ
ている事によって、半導体集積回路上の空洞共振器と結
合させる部位のみにエバネッセント波の電磁界が集中
し、他の部分に影響を与える事なく結合が行える。さら
に、半導体集積回路が固定されている金属ケースと遮断
導波管と空洞共振器を一体に形成する事によって、組立
時の精度によって結合係数が変化するといった影響を排
除できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を示す
高周波モジュールの分解斜視図であり、図２は、その断
面図である。本実施例では、空洞共振器と遮断導波管と
半導体集積回路固定用金属ケースは、蓋の部分を除き一
体化されている。本実施例では、この金属部分と蓋に
は、熱膨張による空洞共振器の共振周波数の変動に考慮
し、熱膨張係数が極めて低い、インバー合金に金メッキ
処理したものを用いた。その他、適宜必要に応じて、他
の金属を用いてもかまわない。空洞共振器は、底面が3.
5mm □、高さ2mm の直方体とした。これによって、共振
周波数60.6GHz が得られる。このときの共振器の無負荷
Q は、１０００程度であり、共振器として十分である。
遮断導波管は、断面形状が0.6mm ×0.5mm の長方形と
し、長さを0.8mm とした。このとき、空洞共振器の共振
周波数である60.6GHz の電磁波は、入射されたものに対
して約８％が透過する。また、半導体集積回路実装部
は、底面を1.8mm×3.5mm とした。この大きさであれ
ば、空洞共振器の共振周波数である60.6GHzで、この部
分が共振することはない。半導体集積回路実装部の高さ
であるが、ほとんどは高さが1.2mm になっているのに対
して、共振器と結合させる半導体集積回路の部位の上部
のみ、蓋突起部によって高さを0.5mm とした。半導体集
積回路には、ガリウム砒素基板上に形成したＨＥＭＴ
と、金によってパターニングした配線で形成した。半導
体集積回路は、他にも、ガリウム砒素基板上にＨＢＴで
構成したものや、珪素基板上にバイポーラトランジスタ
で形成したもの等、使用する周波数や出力電力、その他
仕様によって、適宜選択して用いる。
高周波モジュールの分解斜視図であり、図２は、その断
面図である。本実施例では、空洞共振器と遮断導波管と
半導体集積回路固定用金属ケースは、蓋の部分を除き一
体化されている。本実施例では、この金属部分と蓋に
は、熱膨張による空洞共振器の共振周波数の変動に考慮
し、熱膨張係数が極めて低い、インバー合金に金メッキ
処理したものを用いた。その他、適宜必要に応じて、他
の金属を用いてもかまわない。空洞共振器は、底面が3.
5mm □、高さ2mm の直方体とした。これによって、共振
周波数60.6GHz が得られる。このときの共振器の無負荷
Q は、１０００程度であり、共振器として十分である。
遮断導波管は、断面形状が0.6mm ×0.5mm の長方形と
し、長さを0.8mm とした。このとき、空洞共振器の共振
周波数である60.6GHz の電磁波は、入射されたものに対
して約８％が透過する。また、半導体集積回路実装部
は、底面を1.8mm×3.5mm とした。この大きさであれ
ば、空洞共振器の共振周波数である60.6GHzで、この部
分が共振することはない。半導体集積回路実装部の高さ
であるが、ほとんどは高さが1.2mm になっているのに対
して、共振器と結合させる半導体集積回路の部位の上部
のみ、蓋突起部によって高さを0.5mm とした。半導体集
積回路には、ガリウム砒素基板上に形成したＨＥＭＴ
と、金によってパターニングした配線で形成した。半導
体集積回路は、他にも、ガリウム砒素基板上にＨＢＴで
構成したものや、珪素基板上にバイポーラトランジスタ
で形成したもの等、使用する周波数や出力電力、その他
仕様によって、適宜選択して用いる。
【００１３】図３は、本発明の他の実施例を示す高周波
モジュールの断面図である。本実施例では、蓋の部分
に、空洞共振器の共振周波数を調節するため、周波数調
整用ネジが設けられている。これにより、空洞共振器の
共振周波数を調整することが可能である。
モジュールの断面図である。本実施例では、蓋の部分
に、空洞共振器の共振周波数を調節するため、周波数調
整用ネジが設けられている。これにより、空洞共振器の
共振周波数を調整することが可能である。
【００１４】図４は、本発明の他の実施例を示す高周波
モジュールの分解斜視図である。この様に蓋突起部を先
鋭化する事によって、よりエバネッセント波の電磁界を
集中させる事ができるため、半導体集積回路内の、空洞
共振器に結合させたい部位以外へのエバネッセント波の
影響を、より低減することが可能である。
モジュールの分解斜視図である。この様に蓋突起部を先
鋭化する事によって、よりエバネッセント波の電磁界を
集中させる事ができるため、半導体集積回路内の、空洞
共振器に結合させたい部位以外へのエバネッセント波の
影響を、より低減することが可能である。
【００１５】図５は、本発明の他の実施例を示す高周波
モジュールの遮断導波管部分の断面図である。この様
に、遮断導波管の断面を凹字型やＨ字型にすることによ
って、断面が長方形のものに比べて、よりエバネッセン
ト波の通過を多くすることができるため、限られた断面
積でより結合度を増したいときには、有効である。
モジュールの遮断導波管部分の断面図である。この様
に、遮断導波管の断面を凹字型やＨ字型にすることによ
って、断面が長方形のものに比べて、よりエバネッセン
ト波の通過を多くすることができるため、限られた断面
積でより結合度を増したいときには、有効である。
【００１６】図６は、本発明の他の実施例を示す高周波
モジュールの断面図である。本実施例では、半導体集積
回路の下部に、放熱用金属ブロックを設けた。該ブロッ
クには、熱抵抗の低い、モリブデン・銅合金を用いてい
るが、その他タングステン・銅合金等の、低熱抵抗金属
を用いてもよい。これにより、半導体集積回路の消費電
力が大きく、発熱が大きい場合でも対応できるばかりで
なく、発熱量が僅かな場合でも、僅かな温度変化によっ
て半導体集積回路上の素子の特性が変動し、モジュール
の特性（例えば、出力周波数等）が変動するようなこと
も防止できる。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で、適宜変更可能である。
モジュールの断面図である。本実施例では、半導体集積
回路の下部に、放熱用金属ブロックを設けた。該ブロッ
クには、熱抵抗の低い、モリブデン・銅合金を用いてい
るが、その他タングステン・銅合金等の、低熱抵抗金属
を用いてもよい。これにより、半導体集積回路の消費電
力が大きく、発熱が大きい場合でも対応できるばかりで
なく、発熱量が僅かな場合でも、僅かな温度変化によっ
て半導体集積回路上の素子の特性が変動し、モジュール
の特性（例えば、出力周波数等）が変動するようなこと
も防止できる。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で、適宜変更可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
空洞共振器を用い、低損失且つ任意性のある結合を実現
し、半導体集積回路裏面の金属膜のパターニングを必要
としない、高周波モジュールを提供することができる。
空洞共振器を用い、低損失且つ任意性のある結合を実現
し、半導体集積回路裏面の金属膜のパターニングを必要
としない、高周波モジュールを提供することができる。
【図１】 本発明の一実施例を示す高周波モジュールの
分解斜視図。
分解斜視図。
【図２】 本発明の一実施例を示す高周波モジュールの
断面図。
断面図。
【図３】 本発明の他の実施例を示す高周波モジュール
の断面図。
の断面図。
【図４】 本発明の他の実施例を示す高周波モジュール
の分解斜視図。
の分解斜視図。
【図５】 本発明の他の実施例を示す高周波モジュール
の部分断面図。
の部分断面図。
【図６】 本発明の他の実施例を示す高周波モジュール
の断面図。
の断面図。
【図７】 発振器の原理を示す概念図。
【図８】 従来の高周波モジュールの分解斜視図。
１・・空洞共振器 ２・・半導体集積回路 ３・・遮断導波管 ４・・メタルケース ５・・蓋 ６・・周波数調整用ネジ ７・・放熱用金属ブロック １１・・基板 １２・・マイクロストリップ線路 １３・・スロット線路
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体集積回路と空洞共振器とからなる
高周波モジュールにおいて、前記半導体集積回路と前記
空洞共振器との間に、該空洞共振器の共振周波数に対し
て遮断導波管となる導波管を設けたことを特徴とする高
周波モジュール。 - 【請求項２】 前記半導体集積回路の上部の少なくとも
一部が導体で覆われ、前記半導体集積回路上の前記空洞
共振器と結合される部位のみ、前記導体との距離が短く
なることを特徴とする請求項１記載の高周波モジュー
ル。 - 【請求項３】 前記半導体集積回路上の前記空洞共振器
と結合させる部位の上部のみが導体で覆われることを特
徴とする請求項１記載の高周波モジュール。 - 【請求項４】 前記半導体集積回路が、直接または実装
基板を介して金属ケースに固定されて、前記空洞共振器
を構成する導体の少なくとも一部と、遮断導波管を構成
する導体の少なくとも一部が、該金属ケースと一体であ
ることを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25954896A JPH10107519A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 高周波モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25954896A JPH10107519A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 高周波モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10107519A true JPH10107519A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17335649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25954896A Pending JPH10107519A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 高周波モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10107519A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164308A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Opnext Japan Inc | 光送受信モジュール |
| JP2014238411A (ja) * | 1997-07-31 | 2014-12-18 | アスティックス ゲーエムベーハー | 距離を測定するための距離測定装置および方法 |
| KR101596408B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2016-02-22 | 목포해양대학교 산학협력단 | 고이득 증폭 장치 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25954896A patent/JPH10107519A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014238411A (ja) * | 1997-07-31 | 2014-12-18 | アスティックス ゲーエムベーハー | 距離を測定するための距離測定装置および方法 |
| JP2015007644A (ja) * | 1997-07-31 | 2015-01-15 | アスティックス ゲーエムベーハー | 距離を測定するための距離測定装置および方法 |
| JP2009164308A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Opnext Japan Inc | 光送受信モジュール |
| JP4698666B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2011-06-08 | 日本オプネクスト株式会社 | 光送受信モジュール |
| KR101596408B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2016-02-22 | 목포해양대학교 산학협력단 | 고이득 증폭 장치 |
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