JP3556470B2 - 高周波用モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯からミリ波帯領域の高周波素子を複数搭載した高周波用モジュールに関し、特に、高周波信号の特性を劣化させることなく高周波素子間での信号の伝達を行うことのできる高周波用モジュールに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、マイクロ波やミリ波を取り扱う高周波回路素子を搭載した高周波用パッケージにおいては、誘電体基板と、誘電体基板の表面に接続された壁体や蓋体によって形成されるキャビティ内に気密封止されている高周波素子が収納されており、高周波素子と電気的に接続された信号伝送線路と外部回路基板に形成された信号伝送線路を電気的に接続して高周波信号の入出力が行われている。
【０００３】
そこで、従来から、この種の高周波用モジュールでは、図９（ａ）に示すように、誘電体からなる誘電体基板４１と蓋４２、４２’により形成されたキャビティ４３、４３’内にそれぞれ高周波素子４４、４４’を搭載して気密に封止されている。そして高周波信号の入出力は、誘電体基板４１表面に高周波素子４４、４４’と接続されるストリップ線路等の高周波用伝送線路４５、４５’がそれぞれ形成されている。この伝送線路４５と４５’とを、蓋４２、４２’に形成された絶縁体４６により絶縁された導体層４７を介してワイヤボンディングやリボン等により接続されている。また、図９（ｂ）に示すように、誘電体基板４１の内部に信号伝送線路４９を形成し、この信号伝送線路４９と伝送線路４５と４５’とをスル−ホ−ル導体５０を通じて接続した半導体パッケージが提案されている。さらに、図９（ｃ）に示すように、複数の高周波素子を、それぞれ独立して導電性蓋体にて電磁的に封止して、各高周波素子の入出力端に、それぞれ誘電体基板の主表面から金属板５１の裏面にかけて貫通するスルーホールを形成し、該スルーホールの内部に、同軸伝送路５２、５３を配し、該同軸伝送路５２、５３の主表面側の入出力端と、回路ブロックの入出力端とを電気的に接続する同軸伝送路接続部５４、５４’を介し、回路ブロックの入力端に接続される同軸伝送路５２、５３と、他の回路ブロックの出力端に接続される同軸伝送路５２’、５３’とを接続し、さらに、裏面側にて接続部材５５を介して接続する構成が平７−２６３８８７号等にて提案されている。
【０００４】
このような高周波用モジュールにおいては、高周波信号の伝送特性を劣化させることなく、高周波素子間で信号の入出力が可能であり、さらには、製造が容易であることも要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９（ａ）においては、高周波信号が導体層４７中を通り、壁体４２、４２’を通過する場合、壁体通過部で信号伝送線路がマイクロストリップ線路からストリップ線路へと変換されるため、インピーダンス整合をとるために信号伝送線路幅を狭くする必要がある。その結果、この通過部で反射損、放射損が発生しやすく高周波信号の伝送特性が劣化するという問題がある。しかも、信号伝送線路４５、４５’をキャビティ４２、４２’の外側に引出すために、壁体の少なくとも線路通過部は誘電体によって形成する必要があり、構造が複雑になり、モジュール全体のコストを高める要因にもなっていた。
【０００６】
これに対して、図９（ｂ）は、スルーホール導体５０によって壁体を通過しないために、信号の特性劣化は小さいが、伝送する信号の使用周波数が４０ＧＨｚ以上になると信号伝送線路４９とスルーホール導体５０との接続部が曲折するために、曲折部での透過損失が急激に大きくなり、高周波信号を伝送することが困難であった。
【０００７】
また、図９（ｃ）においても、スルーホール導体５２、５２’の内部の同軸伝送路５４、５４’により、高周波信号の伝送損失を小さくすることはできるが、スルーホール内に同軸伝送路を形成することが難しく、また、接続部の信頼性が劣るという問題があった。
【０００８】
従って、本発明は、誘電体基板表面に形成された複数の高周波素子を個々に電磁的に封止するとともに、高周波素子間の信号伝達時の伝送損失が小さく、且つ簡略した構造からなる小型で高信頼性の高周波用モジュールを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、高周波用モジュールにおいて、低損失化、小型化が可能な構造について検討を重ねた結果、蓋体によるキャビティ内の誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記高周波素子と電気的に接続された素子接続高周波伝送線路同士を、前記キャビティ外の領域に形成された接続用高周波伝送線路との電磁結合によって接続することにより、前記高周波素子間を伝送特性を劣化させることなく電気的に相互接続することができるとともに、かつ単純で小型化が可能なモジュール構造となることを見いだした。
【００１０】
また、前記接続用伝送線路を電磁的に封止することにより、簡単な構造によって小型のモジュール化が可能であるとともに、回路全体の保護、ならびに外部からの電磁波の影響や、モジュールや信号伝送線路からの電磁波のもれを防止することができるものである。
【００１１】
即ち、本発明の高周波用モジュールは、誘電体基板と、該誘電体基板の一方の表面に接合された第１の蓋体と、該第１の蓋体と前記誘電体基板によって形成された第１のキャビティ内の前記誘電体基板表面に実装された第１の高周波素子と、前記第１のキャビティ内部の前記誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記第１の高周波素子と電気的に接続された第１の素子接続高周波伝送線路と、前記誘電体基板の一方の表面に接合された第２の蓋体と、該第２の蓋体と前記誘電体基板によって形成された第２のキャビティ内の前記誘電体基板表面に実装された第２の高周波素子と、前記第２のキャビティ内部の前記誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記第２の高周波素子と電気的に接続された第２の素子接続高周波伝送線路と、前記第１のキャビティおよび第２のキャビティ外の領域に形成された接続用高周波伝送線路とを具備し、前記第１の素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、前記接続用高周波伝送線路の一方の端部を、および前記第２の素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、前記接続用高周波伝送線路の他方の端部とをそれぞれ電磁結合することにより、前記第１および第２の高周波素子間を電気的に相互接続してなることを特徴とするものである。
【００１２】
特に、本発明によれば、前記電磁結合は前記第１の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路、および前記第２の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路間にグランド層が介在し、該グランド層に形成されたスロット孔を介して前記第１の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路、ならびに前記第２の素子接続高周波伝送線路とが電磁結合されることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の高周波用モジュールの具体的な構造としては、前記グランド層が、前記誘電体基板内部に形成され、前記接続用高周波伝送線路が前記誘電体基板の他方の表面に形成されてなる構造、前記グランド層が前記第１の誘電体基板に設けられ、前記接続用高周波伝送線路が第２の誘電体基板に形成され、前記第２の誘電体基板を前記第１の誘電体基板の他方の表面の所定箇所に設置してなる構造、前記グランド層と前記接続用高周波伝送線路が、第２の誘電体基板に設けられ、前記第２の誘電体基板を前記誘電体基板の他方の表面の所定箇所に設置してなる構造が望ましい。
【００１４】
さらに、本発明の高周波用モジュールの構造においては、前記接続用高周波伝送線路は電磁的に封止されていることが望ましい。
【００１５】
また、前記素子接続用高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路から選ばれる１種から構成され、前記接続用高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路およびトリプレート線路から選ばれる１種から構成されることが望ましい。
【００１６】
【作用】
本発明の上記構成によれば、特に素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、接続用高周波伝送線路の端部とを、例えば、グランド層に形成されたスロット孔を介して電磁的に結合することにより、伝送線路が誘電体からなる壁体内を通過したり、スルーホール導体や同軸線路等を経由することがないために、高周波信号が壁体内や曲折部を通過する際に生じる反射損や放射損の発生を極力抑制することができ、また同軸線路等の形成の必要がなく、低伝送損失で且つ小型化が可能なモジュールを提供することができる。
【００１７】
また、前記接続用伝送線路を電磁的に封止することにより、外部電磁波の影響や電磁波のもれ及び他の信号伝送線路とのカップリングを防止することができる結果、接続用伝送線路における伝送損失を低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明における高周波用モジュールの第１の実施態様における概略断面図を図１に示した。
図１の高周波用モジュール１によれば、誘電体材料からなる誘電体基板２の表面には、２つ以上の蓋体３、３’が接合されており、誘電体基板２とそれらの蓋体３、３’によってキャビティ４、４’が形成されている。そして、そのキャビティ４、４’内の誘電体基板２表面には、それぞれＭＭＩＣ、ＭＩＣ等の高周波用の高周波素子５、５’が実装されている。また、上記のモジュールのキャビティ４、４’内には、高周波素子５、５’に信号を伝送するための線路として、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、グランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる素子接続高周波伝送線路（以下、素子用線路と略す。）６、６’がキャビティ４、４’内の誘電体基板２表面に被着形成され、高周波素子５、５’と電気的に接続されている。
【００１９】
この誘電体基板２は、誘電率が２０以下のアルミナ、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウム等のセラミックス、ガラスセラミックス、セラミック金属複合材料、ガラス有機樹脂系複合材料および石英等の誘電体材料からなることが望ましい。
【００２０】
蓋体３、３’は、キャビティ４、４’からの電磁波が外部に漏洩したり、電磁波が外部にもれるのを防止できる電磁波遮蔽性を有する材料から構成され、例えば、金属、導電性セラミックス、セラミック金属複合材料等が使用できるが、絶縁基板の表面に導電性物質を塗布したものであってもよいが、コストの点から考慮すれば金属であるのがよい。
【００２１】
素子用線路６、６’は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ等の低抵抗導体からなることが望ましく、この点から前記誘電体基板２は、焼成温度が８００〜１０００℃程度のガラスセラミックスが最適であり、この組み合わせにより誘電体基板２と信号伝送線路との同時焼成が可能となる。
【００２２】
高周波素子５、５’は素子用線路６、６’上に直接搭載するプリップチップ実装により、小さな伝送損失で接続することができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、金リボンや複数のワイヤボンディングで接続したり、ポリイミド等の基板にＣｕ等の導体を形成した導体板等により接続することもできる。
【００２３】
本発明によれば、図１に示すように誘電体基板２の内部には前記素子用線路６、６’と平行にほぼ全面にわたりグランド層８が形成され、グランド層８内には、スロット孔９、９’が形成されている。
【００２４】
また、誘電体２の他方の表面には、前記素子用線路６、６’およびグランド層８と平行に、マイクロストリップ線路、ストリップ線路およびグランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる接続用高周波伝送線路７（以下、接続用線路と略す。）が形成されている。
【００２５】
そして、高周波素子５と一端が電気的に接続された素子用線路６の他端と接続用線路７の一端とを図１に示すように、スロット孔９を介して対峙する位置に形成することにより、素子用線路６と接続用線路７とが電磁的に結合され、素子用線路６と接続用線路７間で損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００２６】
同様に、高周波素子５’と一端が電気的に接続された素子用線路６’の他端と接続用線路７の他端とをスロット孔９’を介して対峙する位置に形成することにより、素子用線路６’と接続用線路７とが電磁結合され、素子用線路６’と接続用線路７間で損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００２７】
その結果、高周波素子５と高周波素子５’とを、素子用線路６、接続用線路７および素子用線路６’を経由して、低損失で接続することができる。
【００２８】
なお、前記電磁結合の具体的構造について説明すると、素子用線路６および接続用線路７は、各線路の端部がそれぞれスロット孔９の中心直上位置から必要な周波数の伝送信号の１／４波長相当の長さに突出させた対峙位置に形成されることが望ましく、スロット孔９の形状は、長辺と短辺とからなる長方形の孔であり、そのサイズは、使用周波数や周波数の帯域幅により適宜設定される。特に、スロット孔９の長辺は信号周波数の１／２波長相当長さにするのが望ましく、スロット孔９の短辺は１／５波長相当長さから１／５０波長相当長さに設定することが望ましい。また、素子用線路６’と接続用線路７も同様に配置される。
【００２９】
また、図１に示すように誘電体基板２と電磁波遮蔽性の蓋体３、３’との接合部にグランド層１０を形成し、ビアホール１１を通じてグランド層８と電気的に接続することにより、キャビティ４、４’内の電磁波がシールドできるため高周波素子５、５’および素子用線路６、６’に発生する電磁波が外部に漏洩および外部の電磁界による悪影響を防止し、回路の誤作動を防止することができるため、モジュールの信頼性を高めることができる。さらに信号伝送線路からの共振が他の回路等に影響を及ぼさないようにするため、蓋体３、３’の内面に電磁波吸収体をとりつけてもかまわない。
【００３０】
さらに、誘電体基板２のキャビティ４、４’内の表面には、高周波素子５、５’への電源供給線路や１ＧＨｚ以下の低周波信号が伝送される低周波信号伝送線路（図示せず）などが設けられ、さらには、他の電子部品等が実装されていてもよく、これらは通常の多層配線基板技術によってビアホールまたはスルーホールを介してキャビティ４、４’外に導出され、さらに高周波用モジュール１の外部へと導出される。
【００３１】
図１のモジュールにおいては、素子用線路６、６’、接続用線路７およびグランド層８がいずれも誘電体基板２内に設けられたものであるが、接続用線路７およびグランド層８は必ずしも誘電体基板２内に設けられる必要はない。そこで、接続用線路７あるいは接続用線路７およびグランド層８とを他の部材に形成した第２、第３の実施態様を図２および図３に示した。図２は、その第２の実施態様の分解断面図である。
【００３２】
図２の高周波用モジュール１２においては、誘電体基板２、蓋体３、３’、キャビティ４、４’高周波素子５、５’、素子用線路６、６’、スロット孔９、９’およびグランド層８は高周波用モジュール１と同様の構成とであるが、図２によれば、マイクロストリップ線路、ストリップ線路およびグランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる接続用線路７が誘電体材料からなる接続用部材１３の表面に形成されている。
【００３３】
そして、素子用線路６と接続用部材１３表面に形成された接続用線路７の終端部が図１で説明したのと同様にスロット孔９、９’を介して所定の位置関係になるように誘電体基板２と接続用部材１３との貼り合わせることにより、素子用線路６、６’と接続用線路７間を電磁的に結合することが可能となり、損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００３４】
なお、誘電体基板２と接続用部材１３とは、接着剤やネジ止めにより貼り合わせ固定することができる他、接着剤を用いずに単に重畳しても問題はない。
【００３５】
図２においてはグランド層８が誘電体基板２の内部に接続用線路７が接続用部材１３の表面に形成される場合について示したが、第２の実施態様はこれに限られるものではなく、例えば、（１）接続用線路７が接続用部材１３の内部または裏面に、グランド層８が誘電体基板２の高周波素子５、５’形成面の裏面に形成される構成、（２）接続用線路７が接続用部材１３の内部に、グランド層８も誘電体基板２の内部または裏面に形成される等の構成であってもよい。
【００３６】
図３は第３の実施態様の分解断面図である。
また、図３によれば、高周波用モジュール１４においては、誘電体基板２、蓋体３、３’、キャビティ４、４’、高周波素子５、５’、素子用線路６、６’は高周波用モジュール１と同様の構成であるが、図３によれば、接続用部材１３の表面にほぼ全面にわたりグランド層８が形成され、グランド層８内には、スロット孔９、９’が形成され、また、マイクロストリップ線路、ストリップ線路およびグランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる接続用線路７が誘電体材料からなる接続用部材１３の内部または裏面に形成されている。
【００３７】
そして、素子用線路６、６’と接続用部材１３内部に形成された接続用線路７の終端部が図１で説明したのと同様にスロット孔９、９’を介して所定の位置関係になるように誘電体基板２と接続用部材１３とを貼り合わせることにより、素子用線路６、６’と高周波接続用伝送線路７間を電磁的に結合することが可能となり、損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００３８】
なお、誘電体基板２と接続用部材１３とは、図２の高周波モジュール１２と同様に貼り合わせ固定することができる。
【００３９】
さらに、図３においてはグランド層８が接続用部材１３の表面に形成される場合について示したが、本発明の構成によればこれに限られるものではなく、グランド層８は接続用部材１３の内部に形成されてもよく、また、接続用線路７は接続用部材１３の裏面に形成されていてもよい。
【００４０】
なお、図２、３に示した接続用部材１３は、誘電体基板２よりも低誘電率の材料、特に樹脂製であることが、電磁結合性を高める上で望ましい。また、この接続用部材１３は、ヒートシンク、ハウジングなどを兼ね備えてもよく、もちろんこれと独立した部材であってもよい。
【００４１】
（シールド構造）
本発明においては、図１乃至図３の実施態様において、接続用線路７は電磁気的にシールドされていることが望ましい。そこで、図４に上記（１）の方法に基づく概略断面図に示した。
【００４２】
接続用線路の封止の方法としては、（１）高周波モジュール１において、接続用線路７形成面の接続用線路７を囲む位置に接続用線路７の厚みよりも厚い枠体を形成し、接続用線路７を開口部内に収納し、さらに電磁波遮蔽性を有する蓋体、スルーホールおよびグランド層により前記枠体の開口部を電磁的に封止する方法（図４）、（２）高周波モジュール１において、接続用線路７形成部に凹部を有する導電性蓋を接続用線路７形成面に設置し、電磁的にシールドする方法（図５）、（３）図２の高周波モジュール１２において、（２）と同様の導電性蓋体にて誘電体層１３を介して接続用線路７を封止し、電磁的にシールドする方法（図６）等がある。
【００４３】
図４の高周波用モジュール１５によれば、誘電体基板２の接続用線路７形成面に、線路７の厚みよりも厚い枠体１６が形成され、また枠体１６には開口部１７が形成され、接続用線路７が開口部１７内に収納されるように構成されている。
【００４４】
また、枠体１６の開口部１７周囲には、グランド層１８が形成されており、誘電体基板２のグランド層８とスルーホール、キャスタレーション、凹部内壁に形成された導体層１９を通じて接続されている。
【００４５】
そして、枠体１６の開口部１７には導電性蓋体２０が開口部１７を封止するようにグランド層１８にロウ付け、半田付け等の手法により接合され、電気的に接続された構造になっている。
【００４６】
なお、枠体１６は誘電体材料より構成され、誘電率が２０以下のセラミックス、ガラスセラミックス、セラミック金属複合材料、ガラス有機樹脂系複合材料等などが望ましいが、熱膨張挙動を合わせる観点から誘電体基板２と同じ材質であることが望ましい。
【００４７】
導電性蓋体２０は、電磁波が外部にもれるのを防止できる電磁波遮蔽性を有する材料から構成され、例えば、金属、セラミックス、セラミックス金属複合材料、ガラスセラミックス、ガラス有機樹脂複合材料等から形成される。また、枠体１６と導電性蓋体２０は接着剤やネジ止めにより、貼り合わせ固定することもできる。
【００４８】
図５は、前記（２）の方法に基づくモジュールの概略断面図である。この構造は図４の枠体１６および導電性蓋体２０に代えて、凹部２３を形成した導電性部材２２をこの凹部内で接続用線路７を囲むように高周波用モジュール１と導電性部材２２を貼り合わせたものであり、かかる構造によっても、図４と同様に接続用線路７を封止することができる。
【００４９】
図６は前記（３）に基づくモジュールの概略断面図である。
図６によれば、高周波用モジュール２４は、高周波用モジュール１２において、凹部２３を形成した導電性部材２２と高周波用モジュール１２とを貼り合わせた構造になっている。
【００５０】
このとき、高周波用モジュール１２と導電性部材２２が安定に貼り合わせられ、接続用部材１３を完全に封止できるように、接続用部材１３の厚みは、接続用伝送線路７が導電性部材２２の凹部２３から突出しない程度に凹部２３の深さとほぼ同一、あるいは凹部２３の深さよりも小さくすることが望ましい。
【００５１】
上記のシールド構造により、接続用線路７に発生する電磁波が外部に漏洩することおよび外部の電磁界が接続用線路７に悪影響を及ぼすことを防止し、回路の誤作動を防止することができるため、モジュールの信頼性を高めることができる。
【００５２】
本発明の高周波用モジュールにおいては、図１〜６のモジュールでは、いずれも蓋体３、３’、キャビティ４、４’、高周波素子５、５’、素子用線路６、６’が同一の誘電体基板２に形成されているが、本発明はこれに限られるものではなく、蓋体３、キャビティ４、高周波素子５、素子用線路６が誘電体基板２に、蓋体３’、キャビティ４’、高周波素子５’、素子用線路６’が他の誘電体基板２’に形成される構造であってもよい。
【００５３】
また、蓋体３、３’については、別体として説明したが、蓋体３、３’は高周波素子５、５’を個々に電磁的にシールドできる構造であればよく、例えば、図７（ａ）に示すように、蓋体３、３’が完全に一体化され、壁部３ａによって第１、第２のキャビティに分別されるもの、あるいは、図７（ｂ）に示すように、蓋体３、３’が壁部３ａの開口部を蓋部３ｂで覆う構造の壁部３ａと蓋部３ｂによって構成され、壁部３ａによって第１、第２のキャビティに分別されるような一体型の蓋体であってもよい。
【００５４】
さらに、キャビティ４、４’内においては、１つの高周波素子以外に他の高周波素子や低周波素子が内蔵されていてもよく、また、１つのキャビティ内に電磁結合部が３つ以上存在していてもなんら差し支えない。
【００５５】
なお、本発明によれば、誘電体基板の表面に３つ以上のキャビティが設けられ、それぞれのキャビティ内に高周波素子が収納される場合において、３つ以上の高周波素子間が上記と同様な構造によって相互接続されてもよく、また、相互接続されない独立した高周波素子が存在していてもよい。
【００５６】
また、本発明の高周波用モジュールにおいては、接続用線路７内の素子用線路６、６’との接続端間において、整合用回路が設けられたり、線路に電子部品等が接続、介在していてもよい。
【００５７】
さらに、本発明においては、モジュールの末端の高周波素子に対しては、素子用線路６からスロット孔９を介して導波管等を接続することにより、直接アンテナ素子等に信号を伝達することが可能である。その具体例として、図９に本発明における高周波用モジュールの第９の実施態様の概略断面の端部図を示した。図９によれば、高周波用モジュール２５は、素子用線路６と導波管２６がスロット孔９を介して電磁結合する配線構造となっている。さらに、導波管２６と別のモジュールやアンテナ素子等に接続することにより、高周波信号が低伝送損失で伝送される。
【００５８】
なお、かかる構造においては、導波管２６とグランド層８とが複数のスルーホール導体２７によって電気的に接続されており、また、スロット孔９の導波管接続側にはインピーダンス整合用誘電体層２８を設けることによって、素子用線路６と導波管２６との損失を低減して接続することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の高周波用モジュールは、高周波素子をそれぞれ内蔵する各々のキャビティ内の素子用線路とキャビティ外に形成された接続用線路との電磁的な結合によって接続することにより、高周波信号伝送線路がキャビティ形成のための壁体等を通過することがないために、線路間及び高周波回路素子間を低伝送損失で信号を伝達することが可能となり、また容易にかつ低コストに作製することができる。しかも、高周波素子、素子用線路が収納されるキャビティおよび接続用伝送線路を導電性層やグランド層等により電磁的にシールドすることにより、非常に簡単な構造で、外部からの電磁波による影響および素子や線路間に及ぼす影響を防止することができ、高信頼性の小型化が可能な高周波用モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用モジュールの第１の実施態様を示す概略断面図である。
【図２】本発明の高周波用モジュールの第２の実施態様を示す分解断面図である。
【図３】本発明の高周波用モジュールの第３の実施態様を示す分解断面図である。
【図４】本発明の高周波用モジュールの第４の実施態様を示す概略断面図である。
【図５】本発明の高周波用モジュールの第５の実施態様を示す概略断面図である。
【図６】本発明の高周波用モジュールの第６の実施態様を示す概略断面図である。
【図７】本発明の高周波用モジュールの第８の実施態様を示す概略断面図である。
【図８】本発明の高周波用モジュールの第９の実施態様を示す概略断面の端部図である。
【図９】従来の高周波用モジュールの構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１、１２、１４、１５、２１、２４、２５ 高周波用モジュール
２ 誘電体基板
３、３’ 蓋体
３ａ 壁部
３ｂ 蓋部
４、４’ キャビティ
５、５’ 高周波素子
６、６’ 素子用線路
７ 接続用線路
８、１０、１８ グランド層
９、９’ スロット孔
１１ ビアホール
１３ 接続用部材
１６ 枠体
１７ 開口部
１９、２７ スルーホール
２０ 導電性蓋体
２２ 導電性部材
２３ 凹部
２６ 導波管
２８ 整合用誘電体
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯からミリ波帯領域の高周波素子を複数搭載した高周波用モジュールに関し、特に、高周波信号の特性を劣化させることなく高周波素子間での信号の伝達を行うことのできる高周波用モジュールに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、マイクロ波やミリ波を取り扱う高周波回路素子を搭載した高周波用パッケージにおいては、誘電体基板と、誘電体基板の表面に接続された壁体や蓋体によって形成されるキャビティ内に気密封止されている高周波素子が収納されており、高周波素子と電気的に接続された信号伝送線路と外部回路基板に形成された信号伝送線路を電気的に接続して高周波信号の入出力が行われている。
【０００３】
そこで、従来から、この種の高周波用モジュールでは、図９（ａ）に示すように、誘電体からなる誘電体基板４１と蓋４２、４２’により形成されたキャビティ４３、４３’内にそれぞれ高周波素子４４、４４’を搭載して気密に封止されている。そして高周波信号の入出力は、誘電体基板４１表面に高周波素子４４、４４’と接続されるストリップ線路等の高周波用伝送線路４５、４５’がそれぞれ形成されている。この伝送線路４５と４５’とを、蓋４２、４２’に形成された絶縁体４６により絶縁された導体層４７を介してワイヤボンディングやリボン等により接続されている。また、図９（ｂ）に示すように、誘電体基板４１の内部に信号伝送線路４９を形成し、この信号伝送線路４９と伝送線路４５と４５’とをスル−ホ−ル導体５０を通じて接続した半導体パッケージが提案されている。さらに、図９（ｃ）に示すように、複数の高周波素子を、それぞれ独立して導電性蓋体にて電磁的に封止して、各高周波素子の入出力端に、それぞれ誘電体基板の主表面から金属板５１の裏面にかけて貫通するスルーホールを形成し、該スルーホールの内部に、同軸伝送路５２、５３を配し、該同軸伝送路５２、５３の主表面側の入出力端と、回路ブロックの入出力端とを電気的に接続する同軸伝送路接続部５４、５４’を介し、回路ブロックの入力端に接続される同軸伝送路５２、５３と、他の回路ブロックの出力端に接続される同軸伝送路５２’、５３’とを接続し、さらに、裏面側にて接続部材５５を介して接続する構成が平７−２６３８８７号等にて提案されている。
【０００４】
このような高周波用モジュールにおいては、高周波信号の伝送特性を劣化させることなく、高周波素子間で信号の入出力が可能であり、さらには、製造が容易であることも要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９（ａ）においては、高周波信号が導体層４７中を通り、壁体４２、４２’を通過する場合、壁体通過部で信号伝送線路がマイクロストリップ線路からストリップ線路へと変換されるため、インピーダンス整合をとるために信号伝送線路幅を狭くする必要がある。その結果、この通過部で反射損、放射損が発生しやすく高周波信号の伝送特性が劣化するという問題がある。しかも、信号伝送線路４５、４５’をキャビティ４２、４２’の外側に引出すために、壁体の少なくとも線路通過部は誘電体によって形成する必要があり、構造が複雑になり、モジュール全体のコストを高める要因にもなっていた。
【０００６】
これに対して、図９（ｂ）は、スルーホール導体５０によって壁体を通過しないために、信号の特性劣化は小さいが、伝送する信号の使用周波数が４０ＧＨｚ以上になると信号伝送線路４９とスルーホール導体５０との接続部が曲折するために、曲折部での透過損失が急激に大きくなり、高周波信号を伝送することが困難であった。
【０００７】
また、図９（ｃ）においても、スルーホール導体５２、５２’の内部の同軸伝送路５４、５４’により、高周波信号の伝送損失を小さくすることはできるが、スルーホール内に同軸伝送路を形成することが難しく、また、接続部の信頼性が劣るという問題があった。
【０００８】
従って、本発明は、誘電体基板表面に形成された複数の高周波素子を個々に電磁的に封止するとともに、高周波素子間の信号伝達時の伝送損失が小さく、且つ簡略した構造からなる小型で高信頼性の高周波用モジュールを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、高周波用モジュールにおいて、低損失化、小型化が可能な構造について検討を重ねた結果、蓋体によるキャビティ内の誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記高周波素子と電気的に接続された素子接続高周波伝送線路同士を、前記キャビティ外の領域に形成された接続用高周波伝送線路との電磁結合によって接続することにより、前記高周波素子間を伝送特性を劣化させることなく電気的に相互接続することができるとともに、かつ単純で小型化が可能なモジュール構造となることを見いだした。
【００１０】
また、前記接続用伝送線路を電磁的に封止することにより、簡単な構造によって小型のモジュール化が可能であるとともに、回路全体の保護、ならびに外部からの電磁波の影響や、モジュールや信号伝送線路からの電磁波のもれを防止することができるものである。
【００１１】
即ち、本発明の高周波用モジュールは、誘電体基板と、該誘電体基板の一方の表面に接合された第１の蓋体と、該第１の蓋体と前記誘電体基板によって形成された第１のキャビティ内の前記誘電体基板表面に実装された第１の高周波素子と、前記第１のキャビティ内部の前記誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記第１の高周波素子と電気的に接続された第１の素子接続高周波伝送線路と、前記誘電体基板の一方の表面に接合された第２の蓋体と、該第２の蓋体と前記誘電体基板によって形成された第２のキャビティ内の前記誘電体基板表面に実装された第２の高周波素子と、前記第２のキャビティ内部の前記誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記第２の高周波素子と電気的に接続された第２の素子接続高周波伝送線路と、前記第１のキャビティおよび第２のキャビティ外の領域に形成された接続用高周波伝送線路とを具備し、前記第１の素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、前記接続用高周波伝送線路の一方の端部を、および前記第２の素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、前記接続用高周波伝送線路の他方の端部とをそれぞれ電磁結合することにより、前記第１および第２の高周波素子間を電気的に相互接続してなることを特徴とするものである。
【００１２】
特に、本発明によれば、前記電磁結合は前記第１の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路、および前記第２の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路間にグランド層が介在し、該グランド層に形成されたスロット孔を介して前記第１の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路、ならびに前記第２の素子接続高周波伝送線路とが電磁結合されることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の高周波用モジュールの具体的な構造としては、前記グランド層が、前記誘電体基板内部に形成され、前記接続用高周波伝送線路が前記誘電体基板の他方の表面に形成されてなる構造、前記グランド層が前記第１の誘電体基板に設けられ、前記接続用高周波伝送線路が第２の誘電体基板に形成され、前記第２の誘電体基板を前記第１の誘電体基板の他方の表面の所定箇所に設置してなる構造、前記グランド層と前記接続用高周波伝送線路が、第２の誘電体基板に設けられ、前記第２の誘電体基板を前記誘電体基板の他方の表面の所定箇所に設置してなる構造が望ましい。
【００１４】
さらに、本発明の高周波用モジュールの構造においては、前記接続用高周波伝送線路は電磁的に封止されていることが望ましい。
【００１５】
また、前記素子接続用高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路から選ばれる１種から構成され、前記接続用高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路およびトリプレート線路から選ばれる１種から構成されることが望ましい。
【００１６】
【作用】
本発明の上記構成によれば、特に素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、接続用高周波伝送線路の端部とを、例えば、グランド層に形成されたスロット孔を介して電磁的に結合することにより、伝送線路が誘電体からなる壁体内を通過したり、スルーホール導体や同軸線路等を経由することがないために、高周波信号が壁体内や曲折部を通過する際に生じる反射損や放射損の発生を極力抑制することができ、また同軸線路等の形成の必要がなく、低伝送損失で且つ小型化が可能なモジュールを提供することができる。
【００１７】
また、前記接続用伝送線路を電磁的に封止することにより、外部電磁波の影響や電磁波のもれ及び他の信号伝送線路とのカップリングを防止することができる結果、接続用伝送線路における伝送損失を低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明における高周波用モジュールの第１の実施態様における概略断面図を図１に示した。
図１の高周波用モジュール１によれば、誘電体材料からなる誘電体基板２の表面には、２つ以上の蓋体３、３’が接合されており、誘電体基板２とそれらの蓋体３、３’によってキャビティ４、４’が形成されている。そして、そのキャビティ４、４’内の誘電体基板２表面には、それぞれＭＭＩＣ、ＭＩＣ等の高周波用の高周波素子５、５’が実装されている。また、上記のモジュールのキャビティ４、４’内には、高周波素子５、５’に信号を伝送するための線路として、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、グランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる素子接続高周波伝送線路（以下、素子用線路と略す。）６、６’がキャビティ４、４’内の誘電体基板２表面に被着形成され、高周波素子５、５’と電気的に接続されている。
【００１９】
この誘電体基板２は、誘電率が２０以下のアルミナ、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウム等のセラミックス、ガラスセラミックス、セラミック金属複合材料、ガラス有機樹脂系複合材料および石英等の誘電体材料からなることが望ましい。
【００２０】
蓋体３、３’は、キャビティ４、４’からの電磁波が外部に漏洩したり、電磁波が外部にもれるのを防止できる電磁波遮蔽性を有する材料から構成され、例えば、金属、導電性セラミックス、セラミック金属複合材料等が使用できるが、絶縁基板の表面に導電性物質を塗布したものであってもよいが、コストの点から考慮すれば金属であるのがよい。
【００２１】
素子用線路６、６’は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ等の低抵抗導体からなることが望ましく、この点から前記誘電体基板２は、焼成温度が８００〜１０００℃程度のガラスセラミックスが最適であり、この組み合わせにより誘電体基板２と信号伝送線路との同時焼成が可能となる。
【００２２】
高周波素子５、５’は素子用線路６、６’上に直接搭載するプリップチップ実装により、小さな伝送損失で接続することができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、金リボンや複数のワイヤボンディングで接続したり、ポリイミド等の基板にＣｕ等の導体を形成した導体板等により接続することもできる。
【００２３】
本発明によれば、図１に示すように誘電体基板２の内部には前記素子用線路６、６’と平行にほぼ全面にわたりグランド層８が形成され、グランド層８内には、スロット孔９、９’が形成されている。
【００２４】
また、誘電体２の他方の表面には、前記素子用線路６、６’およびグランド層８と平行に、マイクロストリップ線路、ストリップ線路およびグランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる接続用高周波伝送線路７（以下、接続用線路と略す。）が形成されている。
【００２５】
そして、高周波素子５と一端が電気的に接続された素子用線路６の他端と接続用線路７の一端とを図１に示すように、スロット孔９を介して対峙する位置に形成することにより、素子用線路６と接続用線路７とが電磁的に結合され、素子用線路６と接続用線路７間で損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００２６】
同様に、高周波素子５’と一端が電気的に接続された素子用線路６’の他端と接続用線路７の他端とをスロット孔９’を介して対峙する位置に形成することにより、素子用線路６’と接続用線路７とが電磁結合され、素子用線路６’と接続用線路７間で損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００２７】
その結果、高周波素子５と高周波素子５’とを、素子用線路６、接続用線路７および素子用線路６’を経由して、低損失で接続することができる。
【００２８】
なお、前記電磁結合の具体的構造について説明すると、素子用線路６および接続用線路７は、各線路の端部がそれぞれスロット孔９の中心直上位置から必要な周波数の伝送信号の１／４波長相当の長さに突出させた対峙位置に形成されることが望ましく、スロット孔９の形状は、長辺と短辺とからなる長方形の孔であり、そのサイズは、使用周波数や周波数の帯域幅により適宜設定される。特に、スロット孔９の長辺は信号周波数の１／２波長相当長さにするのが望ましく、スロット孔９の短辺は１／５波長相当長さから１／５０波長相当長さに設定することが望ましい。また、素子用線路６’と接続用線路７も同様に配置される。
【００２９】
また、図１に示すように誘電体基板２と電磁波遮蔽性の蓋体３、３’との接合部にグランド層１０を形成し、ビアホール１１を通じてグランド層８と電気的に接続することにより、キャビティ４、４’内の電磁波がシールドできるため高周波素子５、５’および素子用線路６、６’に発生する電磁波が外部に漏洩および外部の電磁界による悪影響を防止し、回路の誤作動を防止することができるため、モジュールの信頼性を高めることができる。さらに信号伝送線路からの共振が他の回路等に影響を及ぼさないようにするため、蓋体３、３’の内面に電磁波吸収体をとりつけてもかまわない。
【００３０】
さらに、誘電体基板２のキャビティ４、４’内の表面には、高周波素子５、５’への電源供給線路や１ＧＨｚ以下の低周波信号が伝送される低周波信号伝送線路（図示せず）などが設けられ、さらには、他の電子部品等が実装されていてもよく、これらは通常の多層配線基板技術によってビアホールまたはスルーホールを介してキャビティ４、４’外に導出され、さらに高周波用モジュール１の外部へと導出される。
【００３１】
図１のモジュールにおいては、素子用線路６、６’、接続用線路７およびグランド層８がいずれも誘電体基板２内に設けられたものであるが、接続用線路７およびグランド層８は必ずしも誘電体基板２内に設けられる必要はない。そこで、接続用線路７あるいは接続用線路７およびグランド層８とを他の部材に形成した第２、第３の実施態様を図２および図３に示した。図２は、その第２の実施態様の分解断面図である。
【００３２】
図２の高周波用モジュール１２においては、誘電体基板２、蓋体３、３’、キャビティ４、４’高周波素子５、５’、素子用線路６、６’、スロット孔９、９’およびグランド層８は高周波用モジュール１と同様の構成とであるが、図２によれば、マイクロストリップ線路、ストリップ線路およびグランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる接続用線路７が誘電体材料からなる接続用部材１３の表面に形成されている。
【００３３】
そして、素子用線路６と接続用部材１３表面に形成された接続用線路７の終端部が図１で説明したのと同様にスロット孔９、９’を介して所定の位置関係になるように誘電体基板２と接続用部材１３との貼り合わせることにより、素子用線路６、６’と接続用線路７間を電磁的に結合することが可能となり、損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００３４】
なお、誘電体基板２と接続用部材１３とは、接着剤やネジ止めにより貼り合わせ固定することができる他、接着剤を用いずに単に重畳しても問題はない。
【００３５】
図２においてはグランド層８が誘電体基板２の内部に接続用線路７が接続用部材１３の表面に形成される場合について示したが、第２の実施態様はこれに限られるものではなく、例えば、（１）接続用線路７が接続用部材１３の内部または裏面に、グランド層８が誘電体基板２の高周波素子５、５’形成面の裏面に形成される構成、（２）接続用線路７が接続用部材１３の内部に、グランド層８も誘電体基板２の内部または裏面に形成される等の構成であってもよい。
【００３６】
図３は第３の実施態様の分解断面図である。
また、図３によれば、高周波用モジュール１４においては、誘電体基板２、蓋体３、３’、キャビティ４、４’、高周波素子５、５’、素子用線路６、６’は高周波用モジュール１と同様の構成であるが、図３によれば、接続用部材１３の表面にほぼ全面にわたりグランド層８が形成され、グランド層８内には、スロット孔９、９’が形成され、また、マイクロストリップ線路、ストリップ線路およびグランド付コプレーナ線路のうちから選ばれる１種からなる接続用線路７が誘電体材料からなる接続用部材１３の内部または裏面に形成されている。
【００３７】
そして、素子用線路６、６’と接続用部材１３内部に形成された接続用線路７の終端部が図１で説明したのと同様にスロット孔９、９’を介して所定の位置関係になるように誘電体基板２と接続用部材１３とを貼り合わせることにより、素子用線路６、６’と高周波接続用伝送線路７間を電磁的に結合することが可能となり、損失の小さい信号の伝達が行われる。
【００３８】
なお、誘電体基板２と接続用部材１３とは、図２の高周波モジュール１２と同様に貼り合わせ固定することができる。
【００３９】
さらに、図３においてはグランド層８が接続用部材１３の表面に形成される場合について示したが、本発明の構成によればこれに限られるものではなく、グランド層８は接続用部材１３の内部に形成されてもよく、また、接続用線路７は接続用部材１３の裏面に形成されていてもよい。
【００４０】
なお、図２、３に示した接続用部材１３は、誘電体基板２よりも低誘電率の材料、特に樹脂製であることが、電磁結合性を高める上で望ましい。また、この接続用部材１３は、ヒートシンク、ハウジングなどを兼ね備えてもよく、もちろんこれと独立した部材であってもよい。
【００４１】
（シールド構造）
本発明においては、図１乃至図３の実施態様において、接続用線路７は電磁気的にシールドされていることが望ましい。そこで、図４に上記（１）の方法に基づく概略断面図に示した。
【００４２】
接続用線路の封止の方法としては、（１）高周波モジュール１において、接続用線路７形成面の接続用線路７を囲む位置に接続用線路７の厚みよりも厚い枠体を形成し、接続用線路７を開口部内に収納し、さらに電磁波遮蔽性を有する蓋体、スルーホールおよびグランド層により前記枠体の開口部を電磁的に封止する方法（図４）、（２）高周波モジュール１において、接続用線路７形成部に凹部を有する導電性蓋を接続用線路７形成面に設置し、電磁的にシールドする方法（図５）、（３）図２の高周波モジュール１２において、（２）と同様の導電性蓋体にて誘電体層１３を介して接続用線路７を封止し、電磁的にシールドする方法（図６）等がある。
【００４３】
図４の高周波用モジュール１５によれば、誘電体基板２の接続用線路７形成面に、線路７の厚みよりも厚い枠体１６が形成され、また枠体１６には開口部１７が形成され、接続用線路７が開口部１７内に収納されるように構成されている。
【００４４】
また、枠体１６の開口部１７周囲には、グランド層１８が形成されており、誘電体基板２のグランド層８とスルーホール、キャスタレーション、凹部内壁に形成された導体層１９を通じて接続されている。
【００４５】
そして、枠体１６の開口部１７には導電性蓋体２０が開口部１７を封止するようにグランド層１８にロウ付け、半田付け等の手法により接合され、電気的に接続された構造になっている。
【００４６】
なお、枠体１６は誘電体材料より構成され、誘電率が２０以下のセラミックス、ガラスセラミックス、セラミック金属複合材料、ガラス有機樹脂系複合材料等などが望ましいが、熱膨張挙動を合わせる観点から誘電体基板２と同じ材質であることが望ましい。
【００４７】
導電性蓋体２０は、電磁波が外部にもれるのを防止できる電磁波遮蔽性を有する材料から構成され、例えば、金属、セラミックス、セラミックス金属複合材料、ガラスセラミックス、ガラス有機樹脂複合材料等から形成される。また、枠体１６と導電性蓋体２０は接着剤やネジ止めにより、貼り合わせ固定することもできる。
【００４８】
図５は、前記（２）の方法に基づくモジュールの概略断面図である。この構造は図４の枠体１６および導電性蓋体２０に代えて、凹部２３を形成した導電性部材２２をこの凹部内で接続用線路７を囲むように高周波用モジュール１と導電性部材２２を貼り合わせたものであり、かかる構造によっても、図４と同様に接続用線路７を封止することができる。
【００４９】
図６は前記（３）に基づくモジュールの概略断面図である。
図６によれば、高周波用モジュール２４は、高周波用モジュール１２において、凹部２３を形成した導電性部材２２と高周波用モジュール１２とを貼り合わせた構造になっている。
【００５０】
このとき、高周波用モジュール１２と導電性部材２２が安定に貼り合わせられ、接続用部材１３を完全に封止できるように、接続用部材１３の厚みは、接続用伝送線路７が導電性部材２２の凹部２３から突出しない程度に凹部２３の深さとほぼ同一、あるいは凹部２３の深さよりも小さくすることが望ましい。
【００５１】
上記のシールド構造により、接続用線路７に発生する電磁波が外部に漏洩することおよび外部の電磁界が接続用線路７に悪影響を及ぼすことを防止し、回路の誤作動を防止することができるため、モジュールの信頼性を高めることができる。
【００５２】
本発明の高周波用モジュールにおいては、図１〜６のモジュールでは、いずれも蓋体３、３’、キャビティ４、４’、高周波素子５、５’、素子用線路６、６’が同一の誘電体基板２に形成されているが、本発明はこれに限られるものではなく、蓋体３、キャビティ４、高周波素子５、素子用線路６が誘電体基板２に、蓋体３’、キャビティ４’、高周波素子５’、素子用線路６’が他の誘電体基板２’に形成される構造であってもよい。
【００５３】
また、蓋体３、３’については、別体として説明したが、蓋体３、３’は高周波素子５、５’を個々に電磁的にシールドできる構造であればよく、例えば、図７（ａ）に示すように、蓋体３、３’が完全に一体化され、壁部３ａによって第１、第２のキャビティに分別されるもの、あるいは、図７（ｂ）に示すように、蓋体３、３’が壁部３ａの開口部を蓋部３ｂで覆う構造の壁部３ａと蓋部３ｂによって構成され、壁部３ａによって第１、第２のキャビティに分別されるような一体型の蓋体であってもよい。
【００５４】
さらに、キャビティ４、４’内においては、１つの高周波素子以外に他の高周波素子や低周波素子が内蔵されていてもよく、また、１つのキャビティ内に電磁結合部が３つ以上存在していてもなんら差し支えない。
【００５５】
なお、本発明によれば、誘電体基板の表面に３つ以上のキャビティが設けられ、それぞれのキャビティ内に高周波素子が収納される場合において、３つ以上の高周波素子間が上記と同様な構造によって相互接続されてもよく、また、相互接続されない独立した高周波素子が存在していてもよい。
【００５６】
また、本発明の高周波用モジュールにおいては、接続用線路７内の素子用線路６、６’との接続端間において、整合用回路が設けられたり、線路に電子部品等が接続、介在していてもよい。
【００５７】
さらに、本発明においては、モジュールの末端の高周波素子に対しては、素子用線路６からスロット孔９を介して導波管等を接続することにより、直接アンテナ素子等に信号を伝達することが可能である。その具体例として、図９に本発明における高周波用モジュールの第９の実施態様の概略断面の端部図を示した。図９によれば、高周波用モジュール２５は、素子用線路６と導波管２６がスロット孔９を介して電磁結合する配線構造となっている。さらに、導波管２６と別のモジュールやアンテナ素子等に接続することにより、高周波信号が低伝送損失で伝送される。
【００５８】
なお、かかる構造においては、導波管２６とグランド層８とが複数のスルーホール導体２７によって電気的に接続されており、また、スロット孔９の導波管接続側にはインピーダンス整合用誘電体層２８を設けることによって、素子用線路６と導波管２６との損失を低減して接続することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の高周波用モジュールは、高周波素子をそれぞれ内蔵する各々のキャビティ内の素子用線路とキャビティ外に形成された接続用線路との電磁的な結合によって接続することにより、高周波信号伝送線路がキャビティ形成のための壁体等を通過することがないために、線路間及び高周波回路素子間を低伝送損失で信号を伝達することが可能となり、また容易にかつ低コストに作製することができる。しかも、高周波素子、素子用線路が収納されるキャビティおよび接続用伝送線路を導電性層やグランド層等により電磁的にシールドすることにより、非常に簡単な構造で、外部からの電磁波による影響および素子や線路間に及ぼす影響を防止することができ、高信頼性の小型化が可能な高周波用モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用モジュールの第１の実施態様を示す概略断面図である。
【図２】本発明の高周波用モジュールの第２の実施態様を示す分解断面図である。
【図３】本発明の高周波用モジュールの第３の実施態様を示す分解断面図である。
【図４】本発明の高周波用モジュールの第４の実施態様を示す概略断面図である。
【図５】本発明の高周波用モジュールの第５の実施態様を示す概略断面図である。
【図６】本発明の高周波用モジュールの第６の実施態様を示す概略断面図である。
【図７】本発明の高周波用モジュールの第８の実施態様を示す概略断面図である。
【図８】本発明の高周波用モジュールの第９の実施態様を示す概略断面の端部図である。
【図９】従来の高周波用モジュールの構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１、１２、１４、１５、２１、２４、２５ 高周波用モジュール
２ 誘電体基板
３、３’ 蓋体
３ａ 壁部
３ｂ 蓋部
４、４’ キャビティ
５、５’ 高周波素子
６、６’ 素子用線路
７ 接続用線路
８、１０、１８ グランド層
９、９’ スロット孔
１１ ビアホール
１３ 接続用部材
１６ 枠体
１７ 開口部
１９、２７ スルーホール
２０ 導電性蓋体
２２ 導電性部材
２３ 凹部
２６ 導波管
２８ 整合用誘電体
Claims (8)
- 誘電体基板と、
該誘電体基板の一方の表面に接合された第１の蓋体と、該第１の蓋体と前記誘電体基板によって形成された第１のキャビティ内の前記誘電体基板表面に実装された第１の高周波素子と、前記第１のキャビティ内部の前記誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記第１の高周波素子と電気的に接続された第１の素子接続高周波伝送線路と、
前記誘電体基板の一方の表面に接合された第２の蓋体と、該第２の蓋体と前記誘電体基板によって形成された第２のキャビティ内の前記誘電体基板表面に実装された第２の高周波素子と、前記第２のキャビティ内部の前記誘電体基板表面に形成され、一方の端部が前記第２の高周波素子と電気的に接続された第２の素子接続高周波伝送線路と、
前記第１のキャビティおよび第２のキャビティの外領域に形成された接続用高周波伝送線路と
を具備し、
前記第１の素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、前記接続用高周波伝送線路の一方の端部を、および前記第２の素子接続高周波伝送線路の他方の端部と、前記接続用高周波伝送線路の他方の端部とをそれぞれ電磁結合することにより、前記第１および第２の高周波素子間を電気的に相互接続してなることを特徴とする高周波用モジュール。 - 前記第１の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路、および前記第２の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路間にグランド層が介在し、該グランド層に形成されたスロット孔を介して前記第１の素子接続高周波伝送線路と、前記接続用高周波伝送線路、ならびに前記第２の素子接続高周波伝送線路とが電磁結合されてなることを特徴とする請求項１記載の高周波用モジュール。
- 前記グランド層が、前記誘電体基板内部に形成され、前記接続用高周波伝送線路が前記誘電体基板の他方の表面に形成されてなる請求項２記載の高周波用モジュール。
- 前記グランド層が前記誘電体基板に設けられ、前記接続用高周波伝送線路が接続用誘電体基板に形成され、前記接続用誘電体基板を前記第１の誘電体基板の他方の表面の所定箇所に設置してなる請求項２記載の高周波用モジュール。
- 前記グランド層と前記接続用高周波伝送線路が、前記接続用誘電体基板に設けられ、前記接続用誘電体基板を前記誘電体基板の他方の表面の所定箇所に設置してなる請求項２記載の高周波用モジュール。
- 前記接続用高周波伝送線路が、電磁的に封止されている請求項１記載の高周波用モジュール。
- 前記素子接続用高周波伝送線路が、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路から選ばれる１種から構成される請求項１記載の高周波用モジュール。
- 前記接続用高周波伝送線路が、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路およびトリプレート線路から選ばれる１種から構成される請求項１記載の高周波用モジュール。
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