JPH10190307A - 高周波モジュール - Google Patents

高周波モジュール

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JPH10190307A
JPH10190307A JP8348956A JP34895696A JPH10190307A JP H10190307 A JPH10190307 A JP H10190307A JP 8348956 A JP8348956 A JP 8348956A JP 34895696 A JP34895696 A JP 34895696A JP H10190307 A JPH10190307 A JP H10190307A
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JP
Japan
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microstrip
substrate
filter
frequency module
ceramic multilayer
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JP8348956A
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English (en)
Inventor
Takeshi Miyagi
武史 宮城
Yasushi Shizuki
康 志津木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】平面面積の小さいマイクロストリップ型フィル
タを有する高周波モジュールを実現すること。 【解決手段】マイクロストリップ型フィルタ5を構成す
るマイクロストリップ線路51 〜54 の長手方向を、セ
ラミック多層基板1の厚さ方向に一致させて、セラミッ
ク多層基板1内に埋め込み形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特にマイクロストリップ線路で構成されたフィ
ルタや共振器などの素子を有する高周波モジュールに関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信や衛星放送などの無線
通信システムは、機器の低コスト化や利用料の引き下げ
により、爆発的に利用者が増加している。また、インタ
ーネットに代表されるマルチメディアの発展により、パ
ーソナル・コンピュータは高性能化しながらもコストダ
ウンし、家電製品と同様に扱われるようになってきてい
る。
【0003】このような本格的な情報化社会の到来とと
もに、画像情報を含むマルチメディア通信はさらに大容
量化が要求されている。この大容量伝送には新たな周波
数資源の開拓が必要である。
【0004】このため、郵政省は1993年に60Hz
を解放した。現在、60GHz帯を使用した無線LAN
やその他のさまざまアプリケーションが考えられ研究開
発が進んでいる。
【0005】これらの装置には、共通して小型で軽いこ
とが要求される。中でも高周波ICを搭載する中心部
は、通常、多くのICと受動部品が実装され、大型化し
重くなっている。
【0006】最近になって、化合物半導体のプロセス技
術やデバイス技術の発達により、必要な機能を1個のチ
ップに集積したMMICが学会レベルで発表されている
が、安価で実用性の高いMMICの開発にはまだまだ時
間がかかる。
【0007】一方、高周波モジュールを構成する部品と
して不可欠なフィルタは、ほとんどの場合、金属やプラ
スチックのパッケージに収められ、個別部品として基板
上に実装されている。
【0008】フィルタは、どの部分の周波数成分を通過
させるか、また、どの部品の周波数を遮断するかによ
り、一般的に4種類に分類されている。すなわち、低域
通過フィルタ、高域通過フィルタ、帯域通過フィルタお
よび帯域阻止フィルタの4種類に分類される。さらに、
システム全体としてこれらのフィルタに必要な電気的特
性や温度特性から、フィルタを構成する材料や動作方法
が選択される。
【0009】フィルタの中でも、特にマイクロストリッ
プ線路で構成されたフィルタ(マイクロストリップ型フ
ィルタ)は、他のフィルタに比べて、製作が容易で、平
面上のパターンを変更するだけで、上述した4種類のフ
ィルタを形成できるという利点を持つ。このため、低価
格な携帯電話などにおいては、プリント基板の内層にフ
ィルタを作り込む場合がある。
【0010】しかしながら、この種の従来のマイクロス
トリップ型フィルタには、以下のような問題がある。従
来のマイクロストリップ型フィルタは、基板表面上に2
次元的(平面的)にパターン形成されるため、つまり、
マイクロストリップ線路の長手方向が基板の厚さ方向に
対して垂直になるようにパターン形成されるため、基板
の上から見た面積(平面面積)は非常に大きくなる。
【0011】また、信号配線の引き回しを考えると、こ
のような平面面積の大きなフィルタを避けるように、信
号配線の引き回しを行なう必要がある。したがって、信
号配線の引き回しの自由度は低くいものとなる。
【0012】このような自由度の低下は、信号配線の多
層化や基板の大面積化により解決できるが、今度は装置
の大型化や大重量化やコストアップという新たな問題が
生じる。
【0013】このような問題は、マイクロストリップ型
フィルタのみならず、マイクロストリップ線路で構成さ
れた他の素子、例えば共振器(マイクロストリップ型フ
ィルタ)にも当てはまる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のマ
イクロストリップ型フィルタは、作製が容易であるが、
平面面積が大きく、これにより、信号配線の引き回しの
自由度が低下するという問題があった。
【0015】このような問題は、信号配線の多層化や基
板の大面積化により解決できるが、装置の大型化や大重
量化やコストアップという新たな問題が生じる。同様な
問題は、マイクロストリップ線路で構成された他の素
子、例えばマイクロストリップ型共振器に関してもあっ
た。
【0016】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、平面面積の小さい、マ
イクロストリップ線路で構成された素子を有する高周波
モジュールを提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
[構成]上記目的を達成するために、本発明に係る高周
波モジュール(請求項1)は、基板上に実装された高周
波半導体素子と、長手方向を前記基板の厚み方向に一致
させて、前記基板内に埋め込み形成されたマイクロスト
リップ線路で構成されたマイクロストリップ型素子とを
備えていることを特徴とする。
【0018】また、本発明に係る他の高周波モジュール
(請求項2)は、基板上に実装された高周波半導体素子
と、長手方向を前記基板の厚み方向に一致させて、前記
基板内に埋め込み形成されたマイクロストリップ線路で
構成された、マイクロストリップ型フィルタおよびマイ
クロストリップ型共振器の少なくとも一方のマイクロス
トリップ型素子とを備えていることを特徴とする。
【0019】また、本発明に係る他の高周波モジュール
(請求項3)は、上記高周波モジュール(請求項1,
2)において、前記マイクロストリップ線路の形状が円
柱であることを特徴とする。
【0020】[作用]本発明では、マイクロストリップ
型素子を構成するマイクロストリップ線路の長手方向
を、基板の厚さ方向に一致させている。したがって、本
発明に係るマイクロストリップ型素子の平面面積は、マ
イクロストリップ線路の長手方向が基板の厚さ方向に対
して垂直である、従来のマイクロストリップ型素子のそ
れよりも、十分に小さくなる。
【0021】このように、本発明によれば、マイクロス
トリップ型素子の平面面積を小さくできるので、その
分、基板上の信号配線の密度を高くできる。これによ
り、従来と同じ基板面積で信号配線を多層化する場合に
は、信号配線の層数を従来よりも少なくできる。逆に、
同じ層数で多層化する場合には、基板面積を従来よりも
小さくできる。さらに、層数を従来よりも少なく、かつ
基板面積も従来よりも小さくすることも可能となる。
【0022】このような層数の低減化や基板の小面積化
により、高周波モジュールの小型化や軽量化や低コスト
化を図ることができるようになる。そして、このような
高周波モジュールを使用することにより、軽量、低コス
トの携帯端末やその他の高周波機器を実現できるように
なる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係る高周波モジュールを示す断面図である。
【0024】図中、1はセラミック多層基板を示してお
り、このセラミック多層基板1上には、高周波半導体素
子が集積形成されてなる高周波IC21 ,22 が、イン
ダクタンスを低減するための突起状電極3により、フェ
イスダウンで実装されている。セラミック多層基板1の
厚さは、1.0〜2.0mm程度である。なお、図中、
4はパッドを示している。
【0025】一方、セラミック多層基板1の内部には、
4本のマイクロストリップ線路5〜5 で構成され
た3段のマイクロストリップ型フィルタ5が埋め込み形
成されている。このマイクロストリップ型フィルタ5の
両端は、それぞれ信号配線6により高周波IC21 ,2
2 に電気的に接続されている。図には示していないが、
セラミック多層基板1上にも信号配線は形成されてい
る。
【0026】マイクロストリップ型フィルタ5の奥には
(紙面の裏面側)、グランドパターン7が埋め込み形成
されている。このグランドパターン7は、マイクロスト
リップ線路51 〜54 の特性インピーダンスが50オー
ムに制御される距離だけ、マイクロストリップ型フィル
タ5から離れている。
【0027】本実施形態では、マイクロストリップ型フ
ィルタ5を構成するマイクロストリップ線路51 〜54
の長手方向を、セラミック多層基板1の厚さ方向に一致
させている。
【0028】したがって、本実施形態のマイクロストリ
ップ型フィルタ5を、セラミック多層基板1の上から見
た面積(平面面積)は、マイクロストリップ線路の長手
方向が基板の厚さ方向に対して垂直である、従来のマイ
クロストリップ型素子のそれよりも、十分に小さくな
る。
【0029】以下に、本実施形態のマイクロストリップ
型フィルタ5の平面面積と従来のマイクロストリップ型
フィルタのそれとを具体的に比較する。図2に、本実施
形態のマイクロストリップ型フィルタ5の平面パターン
およびその寸法を示す。また、図5に、従来のマイクロ
ストリップ型フィルタ5´を用いた高周波モジュールを
示す断面図、図6に、マイクロストリップ型フィルタ5
´の平面パターンおよびその寸法を示す。なお、図5、
図6において、図1、図2と対応する部分には図1、図
2と同一符号を付してある。
【0030】マイクロストリップ線路51 〜54 の周囲
は、通常の基板材料であるアルミナセラミックにより均
一に覆われ、信号配線の配線幅は50μm、信号配線の
厚さは20μm、信号配線を流れる高周波信号の周波数
は100GHzとする。この場合、波長λは約1000
μmとなる。
【0031】フィルタとして機能するためには、隣り合
うマイクロストリップ線路は互いに平行、かつ対向する
部分の長さはλ/4(=250μm)である必要があ
る。したがって、図6に示すように、マイクロストリッ
プ線路51 ,54 の長さはともに250μmで済むが、
マイクロストリップ線路52 はマイクロストリップ線路
1 ,53 の両方に平行である必要があるので、マイク
ロストリップ線路52 の長さは500μmとなる。
【0032】同様に、マイクロストリップ線路53 はマ
イクロストリップ線路52 ,54 の両方に平行である必
要があるので、マイクロストリップ線路53 の長さも5
00μmとなる。
【0033】したがって、従来のマイクロストリップ型
フィルタ5´が必要とする平面面積は、350×750
=262500(μm2 )となる。一方、本実施形態の
場合、図2に示すように、基板表面からは、マイクロス
トリップ線路51 〜54 の端面しか見えない。
【0034】したがって、本実施形態のマイクロストリ
ップ型フィルタ5が必要とする平面面積は、20×35
0=7000(μm2 )となる。すなわち、従来と比較
すると、約1/40の小面積化(小型化)が実現されて
いる。なお、本実施形態では、3段のバンドパスフィル
タを用いたが、さらに多段のフィルタの場合には、上記
小面積化の効果はより顕著になる。
【0035】このように、本実施形態によれば、マイク
ロストリップ型フィルタ5の平面面積を小さくできるの
で、その分、セラミック多層基板1上の信号配線の密度
を高くできる。
【0036】これにより、従来と同じ基板面積で信号配
線を多層化する場合には、信号配線の層数を従来よりも
少なくできる。逆に、同じ層数で多層化する場合には、
基板面積を従来よりも小さくできる。さらに、層数を従
来よりも少なく、かつ基板面積も従来よりも小さくする
ことも可能となる。
【0037】このような層数の低減化や基板の小面積化
により、高周波モジュールの小型化や軽量化や低コスト
化を図ることができるようになる。したがって、本実施
形態の高周波モジュールを使用することにより、軽量、
低コストの携帯端末やその他の高周波機器を実現できる
ようになる。
【0038】なお、ここでは、マイクロストリップ線路
1 〜54 の形状が長方体の場合について説明したが、
円柱の場合にも同様に平面面積を小さくできる。さら
に、円柱の場合には角部がないので、電界集中による損
失がないという効果もある。これにより、フィルタ全体
の損失を低く抑えることができ、フィルタ出力の増幅に
増幅率の小さい増幅器を使用できるようになる。
【0039】次にマイクロストリップ型フィルタ5の形
成方法について説明する。まず、図3(a)に示すよう
に、セラミック多層基板1となる第1のグリーンシート
1 を用意し、この第1のグリーンシート11 の表面
に、焼成処理後の深さがλ/4となる第1の穴を開孔す
る。
【0040】次に図3(b)に示すように、第1の穴内
にマイクロストリップ線路51 となる導電性ペースト5
1P、例えばモリブデンペーストを印刷法により埋め込
む。次に同図(b)に示すように、第1のグリーンシー
ト11 上にセラミック多層基板1となる第2のグリーン
シート12 を形成した後、第1および第2のグリーンシ
ート11 ,12 に、第1の穴と対向する部分の長さが焼
成処理後にλ/4となる深さの第2の穴を形成する。
【0041】次に図3(c)に示すように、導電性ペー
スト51Pの場合と同様に、第2の穴内にマイクロストリ
ップ線路52 となる導電性ペースト52Pを埋め込む。次
に同図(c)に示すように、第2のグリーンシート12
上にセラミック多層基板1となる第3のグリーンシート
3 を形成した後、第2、第3のグリーンシート12
3 に、第2の穴と対向する部分の長さが焼成処理後に
λ/4となる深さの第3の穴、および第3のグリーンシ
ート13 に、第3の穴と対向する部分の長さが焼成処理
後にλ/4となる深さの第4の穴を形成する。
【0042】次の図3(d)に示すように、導電性ペー
スト51Pの場合と同様に、第3、第4の穴内に、それぞ
れ、マイクロストリップ線路53 ,54 となる導電性ペ
ースト53P,54Pを埋め込む。この後、同図(d)に示
すように、第3のグリーンシート13 上にセラミック多
層基板1となる第4のグリーンシート14 を形成する。
【0043】最後に、図3(e)に示すように、第1〜
第4のグリーンシート11 〜14 を焼成処理して、マイ
クロストリップ線51 〜54 が完成する。すなわち、マ
イクロストリップ型フィルタ5を内蔵したセラミック多
層基板1が完成する。
【0044】ここでは、グランドパターン4や信号配線
6のプロセスについては説明しなかったが、これらもマ
イクロストリップ型フィルタ5と同様の方法で同時に形
成される。 (第2の実施形態)図4は、本発明の第2の実施形態に
係る高周波モジュールを示す断面図である。なお、図1
の高周波モジュールと対応する部分には図1と同一符号
を付してあり、詳細な説明は省略する。
【0045】本実施形態の高周波モジュールが第1の実
施形態のそれと異なる点は、マイクロストリップ型フィ
ルタ5の他に、マイクロストリップ型共振器8も同様に
セラミック多層基板1内に埋め込み形成されていること
にある。
【0046】ただし、マイクロストリップ型フィルタ5
は高周波IC21 ,22 の端子間ではなく、高周波IC
1 の端子間に設けられ、マイクロストリップ型共振器
8は高周波IC22 の端子間に設けられている。また、
マイクロストリップ型共振器8の形成方法は、マイクロ
ストリップ型フィルタ5のそれと同様である。
【0047】本実施形態では、マイクロストリップ型フ
ィルタ5と同様に、マイクロストリップ型共振器8を構
成するマイクロストリップ線路の長手方向をセラミック
多層基板1の厚さ方向に一致させている。
【0048】これにより、従来のマイクロストリップ型
共振器を用いた場合よりも、セラミック多層基板1上の
信号配線の密度を高くできる。したがって、第1の実施
形態と同様に、高周波モジュールの小型化や軽量化や低
コスト化を図ることができるようになり、さらに、本実
施形態の高周波モジュールを使用することにより、軽
量、低コストの携帯端末やその他の高周波機器を実現で
きるようになる。
【0049】また、マイクロストリップ型共振器8を構
成するマイクロストリップ線路の形状は、マイクロスト
リップ型フィルタ5の場合と同様に、円柱であることが
好ましい。
【0050】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施例では、マイクロスト
リップ型フィルタとして、帯域通過フィルタの場合につ
いて説明したが、本発明は低域通過フィルタ、高域通過
フィルタ、帯域阻止フィルタにも適用できる。
【0051】さらに、マイクロストリップ型フィルタや
マイクロストリップ型共振器以外の他のマイクロストリ
ップ線路を用いた素子にも本発明は適用できる。その
他、本発明の技術的範囲の中で種々変形して実施でき
る。
【0052】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、マ
イクロストリップ型素子を構成するマイクロストリップ
線路の長手方向を基板の厚さ方向に一致させているの
で、平面面積の小さい、マイクロストリップ線路で構成
された素子を有する高周波モジュールを実現できるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る高周波モジュー
ルを示す断面図
【図2】図1の高周波モジュールのマイクロストリップ
型フィルタの平面パターンおよびその寸法を示す図
【図3】図1の高周波モジュールのマイクロストリップ
型フィルタの形成方法を示す工程断面図
【図4】本発明の第2の実施形態に係る高周波モジュー
ルを示す断面図
【図5】従来の高周波モジュールを示す断面図
【図6】図5の高周波モジュールのマイクロストリップ
型フィルタの平面パターンおよびその寸法を示す図
【符号の説明】
1…セラミック多層基板 11 〜14 …グリーンシート 21 ,22 …高周波IC 3…突起状電極 4…パッド 5…マイクロストリップ型フィルタ 51 〜54 …マイクロストリップ線路 51P〜54P…導電性ペースト 6…信号配線 7…グランドパターン 8…マイクロストリップ型共振器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に実装された高周波半導体素子と、 長手方向を前記基板の厚み方向に一致させて、前記基板
    内に埋め込み形成されたマイクロストリップ線路で構成
    されたマイクロストリップ型素子とを具備してなること
    を特徴とする高周波モジュール。
  2. 【請求項2】基板上に実装された高周波半導体素子と、 長手方向を前記基板の厚み方向に一致させて、前記基板
    内に埋め込み形成されたマイクロストリップ線路で構成
    された、マイクロストリップ型フィルタおよびマイクロ
    ストリップ型共振器の少なくとも一方のマイクロストリ
    ップ型素子とを具備してなることを特徴とする高周波モ
    ジュール。
  3. 【請求項3】前記マイクロストリップ線路の形状は円柱
    であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
    の高周波モジュール。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002184898A (ja) * 2000-10-04 2002-06-28 Murata Mfg Co Ltd 高周波モジュール
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