JP2851709B2 - マイクロ波集積回路装置 - Google Patents
マイクロ波集積回路装置Info
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/36—Assembling printed circuits with other printed circuits
- H05K3/368—Assembling printed circuits with other printed circuits parallel to each other
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- Combinations Of Printed Boards (AREA)
- Waveguide Connection Structure (AREA)
- Waveguides (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
装置に関し、さらに詳しく述べれば、その回路上の半導
体チップやコンデンサチップ等の面実装素子の部品交換
を容易にしたマイクロ波集積回路装置に関する。
集積回路装置(以下 MICと称する) 1は、誘電体基板2
の回路面2aに、ストリップ線路2bによって回路パタ
ーン5を形成し、その回路パターン5に、半導体チップ
やコンデンサチップ等の面実装素子6を半田付けやワイ
ヤーボンディング等により装着して高周波回路を形成し
ている。
により、小型で高周波特性の優れたものとなる。このた
め、近年、小電力マイクロ波回路の分野では、導波管を
用いた立体回路から MICを用いたものへと、急速な置き
換えが進んでいる。
船舶のレーダー装置は、図13に示すように、送信部3
0がサーキュレーター31を介して導波管でもってアン
テナ32に接続されており、送信部30からの送信パル
スはサーキュレーター31で切り換えられてアンテナ3
2から出力される。
33を有する導波管を介してサーキュレーター31に接
続されており、アンテナ32で受信したエコーは、サー
キュレーター31で切り換えられてダイオードリミッタ
33を有する導波管等を介して受信部34に伝送され
る。
ミッタ33は、送信部30のパルス送信時に発生するス
パイク電力あるいは、送信部30を構成するマグネトロ
ンの故障時に発生する異常周波数による送信出力によ
り、しばしば焼損する。このため、従来では、ダイオー
ドリミッタ33は、そのリミッタダイオードがサーキュ
レーター31から受信部への伝送線路となる導波管内に
修理が容易な立体回路でネジ止めされている。
向上を計る上で、前記のダイオードリミッタ33を受信
部34のフロントエンド部とで MIC化することが望まれ
ている。
けで素子が実装されている MICではその素子自体が非常
に小さいため、高度な半田付け精度が要求され、たとえ
焼損した素子のみを交換しても、半田付けの仕上がりに
よっては所定の高周波特性を満たさないことが有り得
る。また、ワイヤボンディングによって素子が実装され
ている MICにおいては、現場での修理・補修は全く不可
能である。すなわち、素子のただ1ケ所が故障してもそ
の素子が実装されている基板の全てを交換するか、ある
いは修理設備を備えたメーカーでの素子の交換を必要と
する。
そのダイオード素子の交換は、通常、洋上の船舶内とな
るため、特別な技術者がおらず、また、修理設備もない
ため、不可能に近い。このような事情から小型化と特性
の向上を実現できることが判っていながら上記レーダー
装置の回路を MIC化することができなかった。
装素子のみが故障した場合、その故障修理が問題となっ
ていた。そこで、この発明の課題は、以上の点に留意
し、 MICの回路の一部を容易に取替え得るようにするこ
とにある。
めに、第1の発明にあっては、導体ベース上に誘電体基
板を設け、その誘電体基板の下面に接地導体を設けると
共に、上面には、ストリップ線路と面実装素子とによっ
て高周波回路を形成した前述の周知のマイクロ波集積回
路装置において、前記誘電体基板は、メイン誘電体基板
とサブ誘電体基板とに分割され、その両基板は重ね合わ
されて取り外し可能に固着されており、前記サブ誘電体
基板に、前記高周波回路の面実装素子を有する一部が形
成され、前記両基板の重ね合わせ面には、両基板上の回
路間の入出力端子がそれぞれ形成されて、その両基板の
両入出力端子は圧接されている構成を採用したのであ
る。
上の面実装素子が入り得る空所が形成されているものと
することができる。
述の周知のマイクロ波集積回路装置において、前記誘電
体基板は、メイン誘電体基板とサブ誘電体基板とに分割
され、そのサブ誘電体基板には、前記ベースに取外し可
能に固着されて前記高周波回路の面実装素子を有する一
部が形成されており、前記両基板の側面対向部に、両基
板上の回路間入出力端子が形成されて、その両入出力端
子は所要幅のギャップをもって並行したストリップ線路
からなり、かつ、その並行長さが、前記高周波回路内波
長の4分の1となっている構成を採用したのである。
し、その溝のベース内の深さを、上記高周波回路内波長
の2分の1の長さとすることができる。
体基板の回路とサブ誘電体基板の回路とにより高周波回
路が形成される。この回路を形成する際、サブ誘電体基
板には、高周波回路内の故障を起こす可能性の高い交換
を必要とする部分を移設しておき、その移設した、例え
ば面実装素子が故障すると、サブ誘電体基板を取り外し
て、新しいサブ誘電体基板を取り付け固定してその回路
を修理する。
接したものは、その圧接によって、両基板上の回路が結
合する。この際、空所を設けたものは、装置全体の厚み
を両基板を重ねた厚みのみとすることができるため、小
型化に有利なものとなる。
その部分が、λ/4長の結合線路(λ/4カップルドラ
イン)となって、両回路が結合し、その線路間に形成さ
れたギャップは、ギャップを設けない場合に比べ線路間
の結合度|β|を大きくその伝送帯域を広くできる。こ
れは、以下の理由による。線路間の結合度|β|は、線
路間を偶モード励振した場合のストリップ線路の電圧・
電流をVe・Ieとし、奇モード励振の場合をVo・I
oとすると、偶モードインピーダンスは、Ze=Ve/
Ieとなり、また、奇モードインピーダンスはZo=V
o/Ioとなる。θをストリップ線路の電気角とする
と、結合度|β|は、 |β|=(Ze−Zo)/(Ze+Zo)・1/{(1
+Ze・Zo/(Ze+Zo)2 ・(cotθ/2−t
anθ/2)2 }1/2 ‥‥‥(1) で示される。
ピーダンスと奇モードインピーダンスとの比を十分大き
くすると、式(1)の右辺第1項は≒1となり、また第
2項も≒1となる。したがって結合度|β|は≒1に近
づき大きなものとなって線路間結合を密とし、周波数特
性も回路内波長λに依存しないフラットで良好なものと
することができる。一方、誘電体基板上に形成された結
合線路の偶モードインピーダンスと奇モードインピーダ
ンスとの比は、基板の誘電率が小さくなる程大きくな
る。
かれた上記のギャップは、結合線路間の実効誘電率を小
さくし、線路間の結合度|β|を大きく、またその伝送
帯域の広帯域化を実現する。
2長の深さのものとしたものは、その底の電気的短絡点
から高周波回路内波長の2分の1の長さ離れた誘電体の
底面の対向する接地導体を見掛け上の短絡状態として、
接地特性を改善する。
り、それを図1乃至図6に示し、図1に示す MIC1の基
板は、メイン誘電体基板(以下メイン基板と称する)2
とそのメイン基板2上に取り付けたサブ誘電体基板(以
下サブ基板と称する)3とからなり、船舶用レーダー装
置のダイオードリミッタと受信部のフロントエンドとを
MIC化したものである。
上面に、ストリップ線路2bにより、インダクタやキャ
バシタ等の回路素子を有する回路パターン5を形成し、
その回路パターン5上に半導体チップやコンデンサチッ
プ等の面実装素子6を装着している。その回路パターン
5の後部Rは前記フロントエンド部が形成されていると
ともに、前部Fには、サーキュレーターとの接続端9e
が形成され、中央部Mは空所8が形成されて、この空所
8の前後縁に、ストリップ線路2bに金メッキを施した
入出力端子9a、9bを設けている。
と同様、ストリップ線路2bにより回路パターン5を形
成し、この回路パターン5にダイオードチップ等の面実
装素子6を装着してダイオードリミッタを形成してい
る。サブ基板3の前後縁にはストリップ線路2bに金メ
ッキを施した入出力端子9c、9dを設けている。一
方、裏面には、接地導体として金蒸着によるアース面3
bを形成する。
路面3aをメイン基板2の回路面2aに対向させて、面
実装素子6をメイン基板2の空所8に挿入するととも
に、両基板2、3の入出力端子9a、9cと9b、9d
を接触させる。この状態で、図2に示すように両基板
2、3をネジtでもって結合すると、前記入出力端子9
a、9b、9c、9dが圧接されて、両基板2、3の回
路間が良好に接続される。このとき、サブ基板3の回路
面3aは、アース面3bと、MIC の実装される金属ベー
スEあるいはケース等によって構成されるアース面とに
挟まれたトリプレート構造となり、より低損失の伝送が
実現できる。すなわち、ダイオードリミッタとフロント
エンドとが一体となって、小型化された、ダイオードリ
ミッタ+フロントエンドの MIC1が形成される。
は、従来の立体回路によるダイオードリミッタに比べ
て、高周波特性に優れた電力阻止帯域の広いものとな
り、回路も小型になってレーダー装置の機能は向上し
た。
によって、サブ基板3に実装されているダイオードチッ
プが焼損して故障すれば、事前に準備していた予備のサ
ブ基板3を、ねじtを外して取り替えることにより、高
周波特性の劣化なく、ダイオードチップの交換を行なっ
て MIC1の修理ができる。この時、準備するサブ基板3
を、よく故障を起こす面実装素子6、例えば、ダイオー
ドリミッタ部分のみで形成すると、予備基板の準備にも
回路全体を準備する場合に比べ安価となる。
ース20に収納する場合には、図5に示すように、ケー
ス20の上面がサブ基板3のアース面3bと同じ高さと
なるようにして、フタ21をネジ止めした際、そのフタ
21によってサブ基板3を圧接するようにする。この場
合、フタ21に板バネ等の圧接部を設けると、ケース2
0の深さをある程度自由に選ぶことができ、またケース
20とMIC 1のアース面3bとの接触も十分となるた
め、筐体シールドにより十分なノイズの低減も行なえ
る。
示すようにサブ基板3の面実装素子6等の大きさとほぼ
同じ大きさのものとすることができる。
記実施例と同様に、前記船舶用レーダー装置のダイオー
ドリミッタと受信部のフロントエンドとを MIC化したも
のであり、図7に示すように、その MIC1は、3つのモ
ジュール基板12a、13、12bから成っている。各
モジュール基板12a、13、12bは、接地された共
通の金属ベースEに載置され、ネジ止め等により、図8
に示すようにそれぞれ着脱可能となっている。このモジ
ュール基板12a、13、12bは、導体箔cを設けた
誘電体基板εを形成し、その誘電体ε上に所要の高周波
回路dをストリップ線路2b及び面実装素子6等によっ
て形成したものである。
回路dには、図7、図8、図9に示すように、その各回
路を結合するポート(入出力端子)19を設ける。この
ポート19は、各回路からモジュール端へ延長した並行
のマイクロストリップ線路で構成し、その線路は、所要
幅のギャップSをもってλg/4の長さlを設ける。
磁界及び電界結合により分布結合形方向性結合線路(λ
/4カップルドライン)となって、各基板12a、1
3、12b上の回路が結合する。このような結合とする
と、オーミック接触でないため経年変化に強く、DCブ
ロック回路と兼用できる。
長を示し、回路に入射した信号波長λが基板誘電率εr
によって1/√εrに短縮したものである。ギャップS
の幅は狭いほど好ましいが、精度、製作性等を考慮して
適宜に設定する。
記ギャップSに連続した深さλg/2長の溝14を設け
ることができる。すると、この溝14の先端14aは、
電気的に短絡となる。このため、先端14aからλg/
2隔てた接地導体cは見掛け上短絡されたのと同じ状態
となり、接地特性が改善される。
ル基板例えば基板13をサブ基板とし、この基板13上
に、前述の実施例と同様に、故障が生じ易い、例えばダ
イオードチップを有する回路を形成する。故障すれば、
そのモジュール基板13を取り替える。
13、12bの回路面が同一平面上にあるため、各種部
品の実装等が容易な利点がある。しかし、前記実施例の
ごとく、図11に示すように、各基板12a、13、1
2bを重ねることも可能である。またその場合に、図1
2に示すように、基板12a、13、12b間には、ポ
ート19間のギャップSを形成するため、スペーサPを
介在させてもよい。このとき、各基板12a、13、1
2bのポート19は向かい合わすとよく、その面実装素
子6は相手側の空所8に入るようにするとよい。
すなわち、メイン基板2、12a、12b、サブ基板
3、13の数は、 MIC1の回路の複雑さ、面実装素子6
の数、故障率等によって適宜に選定することは勿論であ
る。
基板を取り替えるだけで、簡単にMIC の修理が行なえ
る。このため、例えば船舶用レーダー装置等のメンテナ
ンス(保守)のために、マイクロ波集積回路化が阻まれ
ていた回路を集積回路化して、装置の小型化及び高周波
特性の向上を計ることができる。
施例の斜視図
Claims (4)
- 【請求項1】 導体ベース上に誘電体基板を設け、その
誘電体基板の下面に接地導体を設けると共に、上面に
は、ストリップ線路と面実装素子とによって高周波回路
を形成したマイクロ波集積回路装置において、前記誘電
体基板は、メイン誘電体基板とサブ誘電体基板とに分割
され、その両基板は重ね合わされて取り外し可能に固着
されており、前記サブ誘電体基板に、前記高周波回路の
面実装素子を有する一部が形成され、前記両基板の重ね
合わせ面には、両基板上の回路間の入出力端子がそれぞ
れ形成されて、その両基板の両入出力端子は圧接されて
いることを特徴とするマイクロ波集積回路装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のマイクロ波集積回路装置
において、上記メイン誘電体基板に、サブ誘電体基板上
の面実装素子が入り得る空所が形成されていることを特
徴とするマイクロ波集積回路装置。 - 【請求項3】 導体ベース上に誘電体基板を設け、その
誘電体基板の下面に接地導体を設けると共に、上面に
は、ストリップ線路と面実装素子とによって高周波回路
を形成したマイクロ波集積回路装置において、前記誘電
体基板は、メイン誘電体基板とサブ誘電体基板とに分割
され、そのサブ誘電体基板には、前記ベースに取外し可
能に固着されて前記高周波回路の面実装素子を有する一
部が形成されており、前記両基板の側面対向部に、両基
板上の回路間入出力端子が形成されて、その両入出力端
子は所要幅のギャップをもって並行したストリップ線路
からなり、かつ、その並行長さが、前記高周波回路内波
長の4分の1となっていることを特徴とするマイクロ波
集積回路装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載のマイクロ波集積回路装
置において、上記両基板間のギャップを、上記ベースに
向う深さの溝とし、その溝のベース内の深さを、上記高
周波回路内波長の2分の1の長さとしたことを特徴とす
るマイクロ波集積回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3012039A JP2851709B2 (ja) | 1990-06-28 | 1991-02-01 | マイクロ波集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-174023 | 1990-06-28 | ||
JP17402390 | 1990-06-28 | ||
JP3012039A JP2851709B2 (ja) | 1990-06-28 | 1991-02-01 | マイクロ波集積回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04212440A JPH04212440A (ja) | 1992-08-04 |
JP2851709B2 true JP2851709B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=26347579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3012039A Expired - Fee Related JP2851709B2 (ja) | 1990-06-28 | 1991-02-01 | マイクロ波集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2851709B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001024100A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波パッケージ |
JP5628964B1 (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-19 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置 |
KR102576089B1 (ko) * | 2018-09-21 | 2023-09-08 | 삼성전자주식회사 | 인쇄 회로 기판 어셈블리 |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3012039A patent/JP2851709B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04212440A (ja) | 1992-08-04 |
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