高周波接地構造
【課題】 本発明は、高周波接地を確実に行うことにより、増幅器の増幅率の低下を防止し、かつ異常発振を防ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる高周波接地構造を提供する。
【解決手段】 回路基板上のパッケージＭＭＩＣ３０の部品直下に、実装するＭＭＩＣ３０の部品よりも若干小さな貫通穴３８を開け、回路基板下部の金属基板３５との間隙に高周波接地を強化する良導電性の金属部材３２を配置する高周波接地構造である。
【解決手段】 回路基板上のパッケージＭＭＩＣ３０の部品直下に、実装するＭＭＩＣ３０の部品よりも若干小さな貫通穴３８を開け、回路基板下部の金属基板３５との間隙に高周波接地を強化する良導電性の金属部材３２を配置する高周波接地構造である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路部品の実装構造に係り、特に、トランジスタ等の能動素子、及び能動素子と受動素子を一体化したＭＩＣ（マイクロ波集積回路）等のマイクロ波帯及びミリ波帯等の高周波領域で用いられる高周波回路部品における高周波接地構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、周波数資源の枯渇により、これまで利用されていないマイクロ波・ミリ波帯のシステム応用が期待されている。マイクロ波・ミリ波は、他の低い周波数と比較して空間減衰が大きく、無線伝送距離が短いために周波数の折り返し利用が可能という利点が有り、さらに広帯域伝送が可能なことから大容量の情報を高速に伝達するのに適した高速無線ＬＡＮシステム、コードレスカメラシステム、画像モニタシステム、高速無線ネットワーク等の実用化が急ピッチで進められている。
【０００３】このようなシステムを実現するためにＭＩＣ等の高周波回路部品が使用されている。ＭＩＣには、アルミナなどの誘電体基板上に伝送路を形成し、その上にチップ部品を搭載したハイブリッドＭＩＣ（ＨＭＩＣ）、およびＧａＡｓ、Ｓｉ等の半導体基板上に受動素子と能動素子を一括製造したモノリシックＭＩＣ（ＭＭＩＣ）等がある。
【０００４】以下、従来の高周波回路部品の実装構造を図８〜図１１を用いて説明する。図８は、高周波ユニットの一例を示す図であり、図９は、従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの外観斜視図であり、図１０は、従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの実装断面図であり、図１１は、従来の実装方法での帰還量の一例を示す図である。
【０００５】マイクロ波・ミリ波集積回路ユニットは、例えば、図８に示すように、金属筺体１１のキャビティ部に複数の誘電体基板１２〜１５が併設されており、各々の誘電体基板上には一つあるいは複数の高周波回路部品であるパッケージＭＭＩＣ１２ａ、あるいはＭＭＩＣチップ１３ａが実装され、図示しないが各誘電体基板間の信号ラインは金属細線によるワイヤボンディングにより電気的に接続される。そして、金属筺体１１の側壁には誘電体基板の信号ライン及びグランドと接続されたコネクタ１６が設けられ外部回路と接統される。
【０００６】また、図示しないが高周波回路部品の実装方法として、ＭＭＩＣチップ１３ａを実装する場合は金属細線によるワイヤボンディング、リボンボンディング、あるいは金属バンプを用いて直接接続するフリップチップボンディング等がある。また、パッケージＭＭＩＣ１２ａを実装する場合は、上記接続方法以外に導電性接着剤もしくは半田づけによる接続方法がある。ワイヤボンディングでは、複数のワイヤーを並列にボンディングすることで低損失化を行うのが一般的である。
【０００７】図９では、一枚の誘電体基板上にひとつのパッケージＭＭＩＣを実装した従来例を示している。図９R>９に示すように、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）等の導電性の金属基板２２上に誘電体基板２１が金すず（ＡｎＳｎ）等によるろう付けや半田付けにより接合され、誘電体基板２１上に低雑音増幅器、あるいは高出力増幅器等のパッケージＭＭＩＣ２４が実装される。
【０００８】パッケージＭＭＩＣ２４は、入出力端子２４ａ，２４ｂおよびグランド端子２４ｃ，２４ｄを有しており、入出力端子２４ａ，２４ｂは誘電体基板２１に形成されたマイクロストリップライン２５，２６に導電性接着剤等により電気的に接続され、グランド端子２４ｃ，２４ｄはアースパターン２７，２８に接続されている。そして、表面のアースパターン２７，２８と裏面のベタアース２９はスルーホール２７ａ，２８ａにより接続されている。
【０００９】しかしながら上記構成にあっては、誘電体基板２１上面のアースがスルーホール２７ａ，２８ａを介して裏面に接続されているため、スルーホール２７ａ，２８ａのインダクタンス成分が存在し、パッケージＭＭＩＣ２４の良好な高周波接地がとれなくなり、増幅器の増幅率を落とす場合がある。
【００１０】この問題の対策として、図示しないがパッケージＭＭＩＣ２４のグランド端子２４ｃ，２４ｄとスルーホール２７ａ，２８ａのそれぞれの間にコンデンサを実装し、コンデンサとスルーホール２７ａ，２８ａのインダクタンス成分による直列共振により両面のアースを高周波的に短絡する方法がある。
【００１１】しかしながら、短絡されるのは共振周波数近傍の限られた周波数帯域のみであり、また、共振周波数においてもスルーホールの直列抵抗、コンデンサの損失抵抗等により完全に短絡することができないという問題がある。
【００１２】また、図１０のパッケージＭＭＩＣ実装断面図に示すように、ミリ波周波数帯ではパッケージＭＭＩＣ２４の出力端子２４ｂから入力端子２４ａにグランド端子２４ｃ，２４ｄを飛び越し空間的な結合が発生して帰還する場合がある。その特性例を図１１に示す。増幅率の大きい増幅器の場合は、帰還量の大きな周波数（この例では３３ＧＨｚ）で発振が起きることがある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前述する通り、上記従来の高周波回路部品の実装方法、あるいは高周波部品の物理的構造により高周波特性が非常に悪くなり、最悪の場合は不要周波数での発振が発生するなど、本来の設計通りの特性が得られない等の問題点があった。
【００１４】本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものでありマイクロ波・ミリ波帯のような超高周波数帯においても、高周波接地を確実に行うことにより、増幅器の増幅率の低下を防止し、かつ異常発振を防ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる高周波接地構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解決するための本発明は、回路基板上のパッケージＭＭＩＣ部品直下に、実装するＭＭＩＣ部品よりも若干小さな貫通穴を開け、回路基板下部の金属基板との間隙に高周波接地を強化する良導電性金属を配置するものである。また、金属基板と接地補強用良伝導性金属との接続は、ろう付けや半田付け、および導電性接着剤等にて行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る高周波接地構造は、表面にマイクロストリップ線路及びアースパッドが形成され、裏面にベタアースが形成される誘電体基板と、誘電体基板と一体化される金属基板に該ベタアースが接合され、誘電体基板に設けられた貫通穴部に高周波接地部材が配置され、該高周波接地部材がアースパッドと金属基板に接合されることにより、アースパッドが高周波接地部材を介して金属基板に高周波接地されるものである。これにより、高周波接地を確実に行うことにより、増幅器の増幅率の低下を防止し、かつ異常発振を防ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる。
【００１７】また、本発明の実施の形態に係る高周波回路部品の実装構造は、表面にマイクロストリップラインが形成され、裏面にベタアースが形成された誘電体基板上と、ベタアースに接合された金属基板とを具備し、誘電体基板の表面には高周波回路部品が実装され、高周波回路部品の直下に貫通穴を有し、金属基板上に高周波接地部材を配置するものである。
【００１８】また、本発明の実施の形態に係る高周波回路部品の実装構造は、表面にマイクロストリップラインが形成され、裏面にベタアースが形成された誘電体基板上と、ベタアースに接合された金属基板とを具備し、誘電体基板の表面には高周波回路部品が実装され、高周波回路部品の直下に貫通穴を有し、金属基板上に入出力端子の高周波結合を防ぐためのしきりを設けた高周波接地部材を配置するものである。
【００１９】また、本発明の実施の形態に係る高周波回路部品の実装構造は、表面にコプレナー線路が形成され、裏面にベタアースが形成された誘電体基板上と、ベタアースに接合された金属基板とを具備し、誘電体基板の表面には高周波回路部品が実装され、高周波回路部品の直下に貫通穴を有し、金属基板上に高周波接地部材を配置するものである。
【００２０】また、上記高周波回路部品の実装行動では、金属基板上に高周波接地部材の機能を有する突起形状を持つようにしてもよい。
【００２１】本発明の実施の形態に係る高周波接地構造について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る高周波接地構造を説明するための、基板パターン面から見た分解斜視図である。本発明の実施の形態における概略構造は、金属基板３５と誘電体基板３９が一体化され、誘電体基板３９に設けられた貫通穴３８に高周波接地を強化する良導電性の金属部材３２を設置し、その上にパッケージＭＭＩＣチップ３０が搭載されて、金属筺体３６上に固定されるものとなっている。
【００２２】以下に本発明の実施の形態における具体例を、図面を参照して説明する。図１には、本発明の構成を示す一例として低雑音増幅器であるパッケージＭＭＩＣチップ３０を比誘電率１０．０、厚さ０．２５ｍｍのセラミック基板３９に実装するときの分解斜視図を示す。図２にはパッケージＭＭＩＣチップ３０中心の断面図を示している。
【００２３】セラミック基板３９上のパッケージＭＭＩＣチップ３０の実装部分直下には貫通穴３８が開いており、高周波接地を強化する良導電性の金属部材３２が挿入される構成になっている。また、セラミック基板３９上にはスルーホールはなく、パッケージＭＭＩＣチップ３０の部品実装用のアースパッドパターン４２があるだけである。
【００２４】次に、本発明の高周波集積回路モジュールをマイクロ波・ミリ波集積回路ユニット筐体に取り付ける実装手順について簡単に説明する。セラミック基板３９を良導電性金属基板であるコバール板３５（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）に金すず（ＡｕＳｎ）を用いたろう付けや半田付けを行って一体化させた後に、セラミック基板３９の貫通穴方向から露出するコバール板３５上に良導電性金属である金属部材３２をろう付けや半田付け、および導電性接着剤等にて固定する。金属部材３２とアースパッド４２を接続して、アースパッド４２とＭＭＩＣチップ３０のグランド端子とを接続する。
【００２５】また、図３に示すように、高周波接地する良導電性金属部材５２は、パッケージＭＭＩＣチップ３０の端子形状により、入出力端子間にしきりを設けた構造にして、入出力端子間の結合を抑え、異常発振を抑えることを可能としている。図１、図３ともにＭＭＩＣチップ３０の入出力端子が金属部材３２，５２とショートしないように入出力端子を逃げた構造になっている。図３R>３は、本発明の別の実施の形態に係る金属部材の一実施形態を説明するための、基板パターン面から見た分解斜視図である。
【００２６】本実施の形態での入出力端子間の結合特性を従来例と比較して図４に示す。図４は、本発明の実施の形態に係る実装方法での帰還量の一例を示す図である。しきりを設けたことで、広い周波数帯において帰還量が減少し、特定周波数で異常発振を引き起こすような急峻な帰還量の増加がないことがわかる。
【００２７】その他の実施の形態の例では、図５に示すように、ベース金属板３５に直接エッチング処理を施してベース金属板３５上に金属部材６２を併せ持つ構造にしても同様の効果があり、金属部材６２を実装する工数の削減が可能である。
【００２８】上記実施の形態の例と同様に、金属部材６２の突起形状はＭＭＩＣチップ３０の入出力端子が金属部材６２とショートしないように入出力端子を逃げた構造であり、入出力ラインでの直接の高周波結合を防ぐためのしきりを設けた図３のような構造も同様に考えられる。
【００２９】また、その他の実施の形態の例では、ＭＭＩＣベアチップのようなコプレナー線路を有するＭＭＩＣチップ部品に対する接地構造も同様であり、図６に示す通りである。図６は、本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路を有するＭＭＩＣチップ部品に対する接地構造を示す分解斜視図である。
【００３０】図６の例では、信号ライン３３部とアースパターン７２部にマイクロストリップ・コプレナー変換部を設けた誘電体基板３９上に、実装するＭＭＩＣチップ７０の部品直下にチップ部品よりも若干小さな貫通穴３８を開け、回路基板下部の金属基板３５との間隙に高周波接地用の良導電性の金属部材７１を配置している。
【００３１】但し、この場合の金属部材７１上面は平らな形状が望ましい。尚、実装状態は図７の斜視図のようになり、ＭＭＩＣベアチップ７０を金すず（ＡｕＳｎ）付けしたのちにワイヤボンディングにより信号ラインとグランドラインの接続を行っている。図７は、本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路のＭＭＩＣチップ部品が実装された一形態を示す外観斜視図である。
【００３２】この場合も、ベースとなる金属基板３５であるコバール板に直接エッチング処理を施して、その金属基板３５上に図５の金属部材６２を併せ持つ構造にしても同様の効果がある。
【００３３】これまで上述した実施の形態のいずれにおいても、高周波集積回路（ＭＩＣ，ＭＭＩＣ）がひとつしか実装していない最も簡単な場合について記述しているが、複数ある場合でも同様の方法で対応することが可能なことは明らかである。また、マイクロコンデンサや薄膜抵抗などの能動素子の接地についても寄生インダクタンスを抑制するための方法として積極的に利用可能である。
【００３４】本発明の実施の形態の高周波接地構造によれば、マイクロ波・ミリ波帯のような超高周波帯においても高周波集積回路であるＭＩＣ，ＭＭＩＣ周辺の接地構造を、回路基板上のＭＭＩＣチップ部品直下に貫通穴３８を開け、回路基板下部のベース金属基板との間隙に高周波接地補強用の良導電性の金属部材を配置することで、ＭＩＣ，ＭＭＩＣの接地に対して寄生するインダクタンスを大幅に低減でき良好な高周波特性が得られ、不要周波数での発振等の問題が発生せずに設計通りの特性が得られるという絶大な効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、表面にマイクロストリップ線路及びアースパッドが形成され、裏面にベタアースが形成される誘電体基板と、誘電体基板と一体化される金属基板に該ベタアースが接合され、誘電体基板に設けられた貫通穴部に高周波接地部材が配置され、該高周波接地部材がアースパッドと金属基板に接合されることにより、アースパッドが高周波接地部材を介して金属基板に高周波接地される高周波接地構造としているので、高周波接地を確実に行うことができ、増幅器の増幅率の低下を防止し、かつ異常発振を防ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高周波接地構造において、基板パターン面から見た分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る実装方法による実装断面図である。
【図３】本発明の別の実施の形態に係る金属部材の一実施形態を説明するための、基板パターン面から見た分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る実装方法での帰還量の一例を示す図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、金属基板上に金属部材を設けたことを示す分解斜視図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路を有するＭＭＩＣチップ部品に対する接地構造を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路のＭＭＩＣチップ部品が実装された一形態を示す外観斜視図である。
【図８】高周波ユニットの一例を示す図である。
【図９】従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの外観斜視図である。
【図１０】従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの実装断面図である。
【図１１】従来の実装方法での帰還量の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１、２５，３６…金属筐体、 １２〜１５，２１，３９…誘電体基板、 １２ａ，２４，３０…パッケージＭＭＩＣ、 １３ａ，７０…ＭＭＩＣチップ、１６…コネクタ、 ２２，３５…金属基板、 ２３，３１…ねじ、 ２４ａ，２４ｂ…入出力端子、 ２４ｃ，２４ｄ…グランド端子、 ２５，２６…マイクロストリップライン、 ２７，２８…アースパターン、 ２７ａ，２８ａ…スルーホール、 ２９…ベタアース、 ３２，５２，７１…金属部材、 ３３…基板パターン、 ３４…ねじ貫通穴、 ３７…ねじタップ、 ３８…貫通穴、 ４２…アースパッドパターン、 ６２…金属基板上の突起、 ７２…アースパターン
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路部品の実装構造に係り、特に、トランジスタ等の能動素子、及び能動素子と受動素子を一体化したＭＩＣ（マイクロ波集積回路）等のマイクロ波帯及びミリ波帯等の高周波領域で用いられる高周波回路部品における高周波接地構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、周波数資源の枯渇により、これまで利用されていないマイクロ波・ミリ波帯のシステム応用が期待されている。マイクロ波・ミリ波は、他の低い周波数と比較して空間減衰が大きく、無線伝送距離が短いために周波数の折り返し利用が可能という利点が有り、さらに広帯域伝送が可能なことから大容量の情報を高速に伝達するのに適した高速無線ＬＡＮシステム、コードレスカメラシステム、画像モニタシステム、高速無線ネットワーク等の実用化が急ピッチで進められている。
【０００３】このようなシステムを実現するためにＭＩＣ等の高周波回路部品が使用されている。ＭＩＣには、アルミナなどの誘電体基板上に伝送路を形成し、その上にチップ部品を搭載したハイブリッドＭＩＣ（ＨＭＩＣ）、およびＧａＡｓ、Ｓｉ等の半導体基板上に受動素子と能動素子を一括製造したモノリシックＭＩＣ（ＭＭＩＣ）等がある。
【０００４】以下、従来の高周波回路部品の実装構造を図８〜図１１を用いて説明する。図８は、高周波ユニットの一例を示す図であり、図９は、従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの外観斜視図であり、図１０は、従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの実装断面図であり、図１１は、従来の実装方法での帰還量の一例を示す図である。
【０００５】マイクロ波・ミリ波集積回路ユニットは、例えば、図８に示すように、金属筺体１１のキャビティ部に複数の誘電体基板１２〜１５が併設されており、各々の誘電体基板上には一つあるいは複数の高周波回路部品であるパッケージＭＭＩＣ１２ａ、あるいはＭＭＩＣチップ１３ａが実装され、図示しないが各誘電体基板間の信号ラインは金属細線によるワイヤボンディングにより電気的に接続される。そして、金属筺体１１の側壁には誘電体基板の信号ライン及びグランドと接続されたコネクタ１６が設けられ外部回路と接統される。
【０００６】また、図示しないが高周波回路部品の実装方法として、ＭＭＩＣチップ１３ａを実装する場合は金属細線によるワイヤボンディング、リボンボンディング、あるいは金属バンプを用いて直接接続するフリップチップボンディング等がある。また、パッケージＭＭＩＣ１２ａを実装する場合は、上記接続方法以外に導電性接着剤もしくは半田づけによる接続方法がある。ワイヤボンディングでは、複数のワイヤーを並列にボンディングすることで低損失化を行うのが一般的である。
【０００７】図９では、一枚の誘電体基板上にひとつのパッケージＭＭＩＣを実装した従来例を示している。図９R>９に示すように、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）等の導電性の金属基板２２上に誘電体基板２１が金すず（ＡｎＳｎ）等によるろう付けや半田付けにより接合され、誘電体基板２１上に低雑音増幅器、あるいは高出力増幅器等のパッケージＭＭＩＣ２４が実装される。
【０００８】パッケージＭＭＩＣ２４は、入出力端子２４ａ，２４ｂおよびグランド端子２４ｃ，２４ｄを有しており、入出力端子２４ａ，２４ｂは誘電体基板２１に形成されたマイクロストリップライン２５，２６に導電性接着剤等により電気的に接続され、グランド端子２４ｃ，２４ｄはアースパターン２７，２８に接続されている。そして、表面のアースパターン２７，２８と裏面のベタアース２９はスルーホール２７ａ，２８ａにより接続されている。
【０００９】しかしながら上記構成にあっては、誘電体基板２１上面のアースがスルーホール２７ａ，２８ａを介して裏面に接続されているため、スルーホール２７ａ，２８ａのインダクタンス成分が存在し、パッケージＭＭＩＣ２４の良好な高周波接地がとれなくなり、増幅器の増幅率を落とす場合がある。
【００１０】この問題の対策として、図示しないがパッケージＭＭＩＣ２４のグランド端子２４ｃ，２４ｄとスルーホール２７ａ，２８ａのそれぞれの間にコンデンサを実装し、コンデンサとスルーホール２７ａ，２８ａのインダクタンス成分による直列共振により両面のアースを高周波的に短絡する方法がある。
【００１１】しかしながら、短絡されるのは共振周波数近傍の限られた周波数帯域のみであり、また、共振周波数においてもスルーホールの直列抵抗、コンデンサの損失抵抗等により完全に短絡することができないという問題がある。
【００１２】また、図１０のパッケージＭＭＩＣ実装断面図に示すように、ミリ波周波数帯ではパッケージＭＭＩＣ２４の出力端子２４ｂから入力端子２４ａにグランド端子２４ｃ，２４ｄを飛び越し空間的な結合が発生して帰還する場合がある。その特性例を図１１に示す。増幅率の大きい増幅器の場合は、帰還量の大きな周波数（この例では３３ＧＨｚ）で発振が起きることがある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前述する通り、上記従来の高周波回路部品の実装方法、あるいは高周波部品の物理的構造により高周波特性が非常に悪くなり、最悪の場合は不要周波数での発振が発生するなど、本来の設計通りの特性が得られない等の問題点があった。
【００１４】本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものでありマイクロ波・ミリ波帯のような超高周波数帯においても、高周波接地を確実に行うことにより、増幅器の増幅率の低下を防止し、かつ異常発振を防ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる高周波接地構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解決するための本発明は、回路基板上のパッケージＭＭＩＣ部品直下に、実装するＭＭＩＣ部品よりも若干小さな貫通穴を開け、回路基板下部の金属基板との間隙に高周波接地を強化する良導電性金属を配置するものである。また、金属基板と接地補強用良伝導性金属との接続は、ろう付けや半田付け、および導電性接着剤等にて行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る高周波接地構造は、表面にマイクロストリップ線路及びアースパッドが形成され、裏面にベタアースが形成される誘電体基板と、誘電体基板と一体化される金属基板に該ベタアースが接合され、誘電体基板に設けられた貫通穴部に高周波接地部材が配置され、該高周波接地部材がアースパッドと金属基板に接合されることにより、アースパッドが高周波接地部材を介して金属基板に高周波接地されるものである。これにより、高周波接地を確実に行うことにより、増幅器の増幅率の低下を防止し、かつ異常発振を防ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる。
【００１７】また、本発明の実施の形態に係る高周波回路部品の実装構造は、表面にマイクロストリップラインが形成され、裏面にベタアースが形成された誘電体基板上と、ベタアースに接合された金属基板とを具備し、誘電体基板の表面には高周波回路部品が実装され、高周波回路部品の直下に貫通穴を有し、金属基板上に高周波接地部材を配置するものである。
【００１８】また、本発明の実施の形態に係る高周波回路部品の実装構造は、表面にマイクロストリップラインが形成され、裏面にベタアースが形成された誘電体基板上と、ベタアースに接合された金属基板とを具備し、誘電体基板の表面には高周波回路部品が実装され、高周波回路部品の直下に貫通穴を有し、金属基板上に入出力端子の高周波結合を防ぐためのしきりを設けた高周波接地部材を配置するものである。
【００１９】また、本発明の実施の形態に係る高周波回路部品の実装構造は、表面にコプレナー線路が形成され、裏面にベタアースが形成された誘電体基板上と、ベタアースに接合された金属基板とを具備し、誘電体基板の表面には高周波回路部品が実装され、高周波回路部品の直下に貫通穴を有し、金属基板上に高周波接地部材を配置するものである。
【００２０】また、上記高周波回路部品の実装行動では、金属基板上に高周波接地部材の機能を有する突起形状を持つようにしてもよい。
【００２１】本発明の実施の形態に係る高周波接地構造について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る高周波接地構造を説明するための、基板パターン面から見た分解斜視図である。本発明の実施の形態における概略構造は、金属基板３５と誘電体基板３９が一体化され、誘電体基板３９に設けられた貫通穴３８に高周波接地を強化する良導電性の金属部材３２を設置し、その上にパッケージＭＭＩＣチップ３０が搭載されて、金属筺体３６上に固定されるものとなっている。
【００２２】以下に本発明の実施の形態における具体例を、図面を参照して説明する。図１には、本発明の構成を示す一例として低雑音増幅器であるパッケージＭＭＩＣチップ３０を比誘電率１０．０、厚さ０．２５ｍｍのセラミック基板３９に実装するときの分解斜視図を示す。図２にはパッケージＭＭＩＣチップ３０中心の断面図を示している。
【００２３】セラミック基板３９上のパッケージＭＭＩＣチップ３０の実装部分直下には貫通穴３８が開いており、高周波接地を強化する良導電性の金属部材３２が挿入される構成になっている。また、セラミック基板３９上にはスルーホールはなく、パッケージＭＭＩＣチップ３０の部品実装用のアースパッドパターン４２があるだけである。
【００２４】次に、本発明の高周波集積回路モジュールをマイクロ波・ミリ波集積回路ユニット筐体に取り付ける実装手順について簡単に説明する。セラミック基板３９を良導電性金属基板であるコバール板３５（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）に金すず（ＡｕＳｎ）を用いたろう付けや半田付けを行って一体化させた後に、セラミック基板３９の貫通穴方向から露出するコバール板３５上に良導電性金属である金属部材３２をろう付けや半田付け、および導電性接着剤等にて固定する。金属部材３２とアースパッド４２を接続して、アースパッド４２とＭＭＩＣチップ３０のグランド端子とを接続する。
【００２５】また、図３に示すように、高周波接地する良導電性金属部材５２は、パッケージＭＭＩＣチップ３０の端子形状により、入出力端子間にしきりを設けた構造にして、入出力端子間の結合を抑え、異常発振を抑えることを可能としている。図１、図３ともにＭＭＩＣチップ３０の入出力端子が金属部材３２，５２とショートしないように入出力端子を逃げた構造になっている。図３R>３は、本発明の別の実施の形態に係る金属部材の一実施形態を説明するための、基板パターン面から見た分解斜視図である。
【００２６】本実施の形態での入出力端子間の結合特性を従来例と比較して図４に示す。図４は、本発明の実施の形態に係る実装方法での帰還量の一例を示す図である。しきりを設けたことで、広い周波数帯において帰還量が減少し、特定周波数で異常発振を引き起こすような急峻な帰還量の増加がないことがわかる。
【００２７】その他の実施の形態の例では、図５に示すように、ベース金属板３５に直接エッチング処理を施してベース金属板３５上に金属部材６２を併せ持つ構造にしても同様の効果があり、金属部材６２を実装する工数の削減が可能である。
【００２８】上記実施の形態の例と同様に、金属部材６２の突起形状はＭＭＩＣチップ３０の入出力端子が金属部材６２とショートしないように入出力端子を逃げた構造であり、入出力ラインでの直接の高周波結合を防ぐためのしきりを設けた図３のような構造も同様に考えられる。
【００２９】また、その他の実施の形態の例では、ＭＭＩＣベアチップのようなコプレナー線路を有するＭＭＩＣチップ部品に対する接地構造も同様であり、図６に示す通りである。図６は、本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路を有するＭＭＩＣチップ部品に対する接地構造を示す分解斜視図である。
【００３０】図６の例では、信号ライン３３部とアースパターン７２部にマイクロストリップ・コプレナー変換部を設けた誘電体基板３９上に、実装するＭＭＩＣチップ７０の部品直下にチップ部品よりも若干小さな貫通穴３８を開け、回路基板下部の金属基板３５との間隙に高周波接地用の良導電性の金属部材７１を配置している。
【００３１】但し、この場合の金属部材７１上面は平らな形状が望ましい。尚、実装状態は図７の斜視図のようになり、ＭＭＩＣベアチップ７０を金すず（ＡｕＳｎ）付けしたのちにワイヤボンディングにより信号ラインとグランドラインの接続を行っている。図７は、本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路のＭＭＩＣチップ部品が実装された一形態を示す外観斜視図である。
【００３２】この場合も、ベースとなる金属基板３５であるコバール板に直接エッチング処理を施して、その金属基板３５上に図５の金属部材６２を併せ持つ構造にしても同様の効果がある。
【００３３】これまで上述した実施の形態のいずれにおいても、高周波集積回路（ＭＩＣ，ＭＭＩＣ）がひとつしか実装していない最も簡単な場合について記述しているが、複数ある場合でも同様の方法で対応することが可能なことは明らかである。また、マイクロコンデンサや薄膜抵抗などの能動素子の接地についても寄生インダクタンスを抑制するための方法として積極的に利用可能である。
【００３４】本発明の実施の形態の高周波接地構造によれば、マイクロ波・ミリ波帯のような超高周波帯においても高周波集積回路であるＭＩＣ，ＭＭＩＣ周辺の接地構造を、回路基板上のＭＭＩＣチップ部品直下に貫通穴３８を開け、回路基板下部のベース金属基板との間隙に高周波接地補強用の良導電性の金属部材を配置することで、ＭＩＣ，ＭＭＩＣの接地に対して寄生するインダクタンスを大幅に低減でき良好な高周波特性が得られ、不要周波数での発振等の問題が発生せずに設計通りの特性が得られるという絶大な効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、表面にマイクロストリップ線路及びアースパッドが形成され、裏面にベタアースが形成される誘電体基板と、誘電体基板と一体化される金属基板に該ベタアースが接合され、誘電体基板に設けられた貫通穴部に高周波接地部材が配置され、該高周波接地部材がアースパッドと金属基板に接合されることにより、アースパッドが高周波接地部材を介して金属基板に高周波接地される高周波接地構造としているので、高周波接地を確実に行うことができ、増幅器の増幅率の低下を防止し、かつ異常発振を防ぐ等の良好な高周波特性を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高周波接地構造において、基板パターン面から見た分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る実装方法による実装断面図である。
【図３】本発明の別の実施の形態に係る金属部材の一実施形態を説明するための、基板パターン面から見た分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る実装方法での帰還量の一例を示す図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、金属基板上に金属部材を設けたことを示す分解斜視図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路を有するＭＭＩＣチップ部品に対する接地構造を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の別の実施の形態に係る高周波接地構造において、コプレナー線路のＭＭＩＣチップ部品が実装された一形態を示す外観斜視図である。
【図８】高周波ユニットの一例を示す図である。
【図９】従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの外観斜視図である。
【図１０】従来のＭＭＩＣチップを基板上に実装したときの実装断面図である。
【図１１】従来の実装方法での帰還量の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１、２５，３６…金属筐体、 １２〜１５，２１，３９…誘電体基板、 １２ａ，２４，３０…パッケージＭＭＩＣ、 １３ａ，７０…ＭＭＩＣチップ、１６…コネクタ、 ２２，３５…金属基板、 ２３，３１…ねじ、 ２４ａ，２４ｂ…入出力端子、 ２４ｃ，２４ｄ…グランド端子、 ２５，２６…マイクロストリップライン、 ２７，２８…アースパターン、 ２７ａ，２８ａ…スルーホール、 ２９…ベタアース、 ３２，５２，７１…金属部材、 ３３…基板パターン、 ３４…ねじ貫通穴、 ３７…ねじタップ、 ３８…貫通穴、 ４２…アースパッドパターン、 ６２…金属基板上の突起、 ７２…アースパターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】 表面にマイクロストリップ線路及びアースパッドが形成された誘電体基板の裏面にベタアースが形成され、該ベタアースが金属基板に接合され、前記誘電体基板に設けられた貫通穴部に高周波接地部材が配置され、該高周波接地部材が前記アースパッドと前記金属基板に接合されることにより、前記アースパッドが前記高周波接地部材を介して前記金属基板に高周波接地されることを特徴とする高周波接地構造。
【請求項１】 表面にマイクロストリップ線路及びアースパッドが形成された誘電体基板の裏面にベタアースが形成され、該ベタアースが金属基板に接合され、前記誘電体基板に設けられた貫通穴部に高周波接地部材が配置され、該高周波接地部材が前記アースパッドと前記金属基板に接合されることにより、前記アースパッドが前記高周波接地部材を介して前記金属基板に高周波接地されることを特徴とする高周波接地構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図７】
【図９】
【図４】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図７】
【図９】
【図４】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００１−２８４４９０（Ｐ２００１−２８４４９０Ａ）
【公開日】平成１３年１０月１２日（２００１．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−９５５７８（Ｐ２０００−９５５７８）
【出願日】平成１２年３月３０日（２０００．３．３０）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年１０月１２日（２００１．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年３月３０日（２０００．３．３０）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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