JP3701624B2 - 高周波モジュール用ボード - 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、ミリ波帯で使用される、高周波モジュールを、その機能を正常に維持しつつ低コストで実装可能にする高周波モジュール用ボードに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
マイクロ波、ミリ波帯のような高周波帯で一般的に使用される従来の高周波モジュール用ボードの構造例を図７に示す。
この種の高周波モジュール用ボードは、実装する高周波モジュールの用途に応じて、その形や構造などが決められる。図７の例では、主に高周波帯で動作する高周波回路用誘電体基板部（以下、「高周波部」）１０６と、主に直流バイアス回路や制御回路を組み込んでいる制御・バイアス回路用誘電体基板部（以下、「バイアス部」）１０９とからなる。
【０００３】
図７の左側の高周波部１０６は、高周波入力端１０１、高周波パッケージングデバイス（以下、「パッケージ品」）１０２、１０４、伝送線路１０７−１〜１０７−３、及び高周波出力端１０５から構成されている。高周波入力端１０１と高周波出力端１０５は、同軸線路とストリップライン（マイクロストリップ線路、以下同じ）との変換機能を有しており、図示しない外部装置と接続できるようになっている。
【０００４】
ここで、パッケージ品１０２について、図８を用いて説明する。
高周波モジュールにおいてパッケージ化が必要となるのは、回路部品として使用するベア・チップ・デバイス、たとえばＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuits）などを湿気や微細な埃の悪影響から保護するためで、高周波パッケージ１１９に対しては、良好な密封性や高周波性能および実装性などが必要不可欠な要求事項となる。この高周波パッケージ１１９は、セラミックまたは金属を主材料とし、その内部に、ベア・チップ・デバイス１１７や高周波バイパス用コンデンサ１１８などを組み込み、セラミック又は金属を主材料とするカバー１２０によって封止されている。
【０００５】
高周波部１０６は、これらのパッケージ品を、他の回路要素、たとえばフィルタ１１６やバイアス入力線路１１５−１〜１１５−３と共に、誘電体基板上に配置し、これらを電気的に接続することにより構成されている。
バイアス部１０９は、直流用多ピンコネクタ１１０、バイアス配線１１２、接地用バイアホール１１３、および、回路素子１１１などにより構成されている。
これらの高周波部１０６とバイアス部１０９は、リボンまたはワイヤのような配線材１０８により接続され、これによって、実装された高周波モジュールが、正常に動作できるようになっている。
高周波モジュールの機能としては、増幅機能や周波数変換機能など、その組み合わせも含めて非常に多い。そこで、以下の説明では、機能に関する部分は、単純な増幅回路（アンプ）を例に挙げる。
【０００６】
図７の高周波入力端１０１に注入された高周波信号は、ストリップライン１０７−１上の信号に変換され、パッケージ品（アンプ）１０２に導かれて所定の増幅度で増幅された後、フィルタ１１６で不要波が除去され、パッケージ品１０２で所定の増幅度で増幅される。増幅された信号は、ストリップライン１０７−３から高周波出力端１０５を経て外部回路に送出される。
一方、バイアス部１０９では、コネクタ１１０に印加された直流電圧や制御信号がバイアス配線１１２によって所定の回路に導かれ、トランジスタや抵抗などの回路素子１１１によって所定値のバイアス電圧にされた後、バイアス出力線路１１４−１〜１１４−３に導かれる。
【０００７】
バイアス部１０９のバイアス出力線路１１４−１〜１１４−３と高周波部１０６のバイアス入力線路１１５−１〜３とをリボンまたはワイヤのような配線材１０８で接続することにより、パッケージ品アンプ１０２に直流バイアス電圧が印加される。これによって高周波モジュールが動作可能になる。
以上が、従来の高周波モジュール用ボードの構成と動作である。
【０００８】
次に、従来の高周波モジュール用ボードの課題について述べる。
第１の課題は、この高周波モジュール用ボードを使用した場合、半導体デバイスとしてパッケージ品を使わなければならず、パッケージ品がパッケージ自体が高価であるため、コスト高になるという点である。
第２の課題は、パッケージにデバイスを実装するための作業を要すること、および、パッケージ品を高周波ボードに実装する作業が伴うので、この点からもコスト高になるという点である。
第３の課題は、パッケージ品の接続部の寄生リアクタンスによって、そのパッケージ品の電気性能が劣化する場合があるという点である。
第４の課題は、高周波部１０６とバイアス部１０９とが別基板で構成されている場合に、実装効率が低下するだけでなく、これらを収納する金属ケースが大型になり、製品としての上位装置への組み込みが制限されるという点である。
第５の課題は、非対称モードであるストリップラインを伝送線路としている場合には、発生した放射波による悪影響を防止するために、電磁遮蔽用の精密な金属ケースが必要となり、コスト高のみならず、大型化を招き、上位装置への実装性が制限されるという点である。
【０００９】
本発明は、このような課題を一挙に解決し得る、新規な高周波モジュール用ボードを提供することを、その主たる課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数形態の高周波モジュール用ボードを提供する。
ある形態の高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート(4)が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート(5)が高周波回路の他方の接地電極として作用する。また、直流ないし低周波回路の接地電位と同電位となるので、高周波回路と直流ないし低周波回路（例えば、バイアス回路）とが分離される。また、接地電極は第１誘電体基板(1)の高周波回路内および第３誘電体基板(3)の実装面にも配置されるが、これらの接地電極もすべて同電位となる。
さらに、デバイス実装用の空間(20)にパッケージ機能を持たせることができ、パッケージを使用しない高周波モジュールを実現することができる。これにより、パッケージ品を高周波ボードに取り付けて配線する作業が不要となり、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。収納ケースを使わない構造であり、しかも、コネクタ(9,10)を取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
【００１２】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と前記第２誘電体基板(2)との間にはバイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、前記第２金属プレート(5)および前記第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、前記開口部(16)をなす前記第２誘電体基板(2)および前記第３誘電体基板(3)の内面部はメタライズされており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする。
【００１３】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされた第１誘電体基板(1)が積層され、この第１誘電体基板(1)上に、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第２ストリップライン(22)には高周波信号の入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
前記第４誘電体基板(29)に、前記第１コネクタ(9)に代えて、第１ストリップライン（22）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および第４誘電体基板(29)を貫通するように形成するようにしてもよい。あるいは、前記第４誘電体基板(29)に、前記第２コネクタ(10)に代えて、第２ストリップライン（21）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタと電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および第４誘電体基板(29)を貫通するように形成するようにしてもよい。
【００１５】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、前記第２金属プレート(5)および第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この実施形態の高周波モジュール用ボードは、５層構造の基板ブロックを有している。第１層目には第１金属プレート４が配置される。この第１金属プレート４の上面には、第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第２の金属プレート５がこの順に積層される。第１金属プレート４と第２金属プレート５とを接地電位とするために、この実施形態では、バイアホール１５で両金属プレート４，５が電気的に接続されている。これにより、第１誘電体基板１にパターン化されたストリップライン２１，２２が、高周波信号用の伝送線路として機能する。ストリップライン２１，２２の構造自体は公知なので、その詳細説明は省略する。
【００１７】
第２金属プレート５の上面には、第３誘電体基板３が積層され、さらに第３誘電体基板３には、バイアス回路１４が実装されている。このバイアス回路１４の接地電位をストリップライン２１，２２の接地電位と一致させるために、バイアホール１５を使ってバイアス回路１４の接地端子と高周波用の接地端子とを共通化している。
【００１８】
このような５層構造の基板ブロックの内部にデバイス実装用の空間（以下、「デバイス実装キャビティ」）２０を形成し、このデバイス実装キャビティ２０に、ベア・チップ・デバイス８、例えばＭＭＩＣアンプを実装する。そして、このベア・チップ・デバイス８をストリップライン２１，２２および配線材２５で配線することにより、高周波モジュール用ボードが構成される。
デバイス実装キャビティ２０と接する基板ブロック内壁のうち、ストリップライン２１，２２およびバイアホール２６に干渉しない部分をメタライズし、シールド効果を高めている。
【００１９】
デバイス実装キャビティ２０に密封性を持たせるため、カバー１１が取り付けられる。カバー１１には金属部材または誘電体が用いられる。カバー１１のデバイス実装キャビティ２０側には電波吸収体１２が取り付けられる。これにより、放射波の悪影響が低減される。
【００２０】
高周波モジュールを外部装置と接続するために、この実施形態では、高周波入力端に同軸コネクタ９を、高周波出力端に同軸コネクタ１０をそれぞれ取り付ける。同軸コネクタ１０は、第３誘電体基板３上に取り付ける。そのために、基板ブロックの積層部分の内部に同軸線路２３を形成する。
【００２１】
高周波モジュールを動作させるときは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を直流用多ピンコネクタ１３から受け取り、これをバイアス回路１４に供給する。バイアス回路１４では、バイアス電圧と制御信号とをそれぞれ所定値にし、これが、基板ブロック内に配線されたバイアホール２６と配線材２７とを介してベア・チップ・デバイス（ＭＭＩＣアンプ）８のバイアス端に印加される。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００２２】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、従来のすべての課題を解決することができる。すなわち、第１の課題は、基板ブロック内に形成したデバイス実装キャビティ２０にパッケージ機能を持たせたことによって解決される。パッケージ機能を持つためには、デバイス実装キャビティ２０が密封され、且つ高周波入出力端子と直流バイアス端子とを有していなければならないが、密封性については、金属または誘電体のカバー１１によって実現されており、各端子については、第１金属プレート４の上に接合されたベア・チップ・デバイス８の高周波電極が配線材２５によって第１誘電体基板１のストリップライン２２に接続されることによって高周波端子が形成されるし、ベア・チップ・デバイス８のバイアス電極については、配線材２７が第１誘電体基板１およびバイアホール２６で構成したバイアス線に接続されるので、直流バイアス端子が形成される。
【００２３】
第２の課題に対しては、デバイス実装キャビティ２０にベア・チップ・デバイス８を実装することがパッケージ品を作り込むことと等価であるが、従来は、パッケージ品をボードに取り付けて他の部品等との間の配線作業が不可欠であったが、この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、その作業が不要となる。
【００２４】
第３の課題に対しては、パッケージ品と高周波ボード間の接続配線が不要となるため、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。第１誘電体基板１のストリップライン２２に接続する際に用いる配線部材（ワイヤ又はリボン）２５の等価回路は、図９に示すようにインダクタンスと抵抗で構成される。これらの素子値は配線材２５の寸法に依存し、その周波数特性は図１０に代表される。図１０ではリボン接続の際の電気特性（通過損失特性と反射特性）の周波数依存性を示している。周波数が高い領域では、リボンのインダクタンスの影響で反射特性が劣化し、機種によっては使用できないこともあった。この実施形態の構造によれば、このような事態を回避することができる。
【００２５】
第４の課題に対しては、従来技術のバイアス部１０９を第３誘電体基板３とし、高周波部１０６を第１誘電体基板１及び第２誘電体基板２として、これらを積層することにより解決される。第１金属プレート４が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート５が高周波回路の他方の接地電極として作用し、さらに、バイアス回路１４の接地電位と同電位となるので、高周波回路とバイアス回路とが分離され、しかも、第１誘電体基板１の高周波回路内および第３誘電体基板３の実装面の電極（接地電極）が同電位となるので、実装効率を格段に向上させつつ、高周波モジュールを確実に動作させることができるのである。
【００２６】
第５の課題は、ケースを使わない構造によって解決される。外部装置への接続のために、従来は同軸コネクタなどの高周波インターフェースを配備しなければならず、必然的に金属ケースを用いざるを得なかったが、この実施形態では、同軸コネクタを取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
【００２７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。図３（ａ）は、第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図３（ｂ）はその底面図である。図４は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この高周波モジュール用ボードが第１実施形態のものと異なるのは、第３誘電体基板３に配置された同軸コネクタ１０に代えて、導波管構造を採用した点である。他の構造については同一のため、その説明を省略する。
【００２８】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート４の背面側には、当該第１金属プレート４の一部が第１誘電体基板１の方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口２８が存在する。導波管口２８の周りには、外部導波管のフランジを取り付けるためのネジ穴２８ｎも形成されている。
【００２９】
また、第２金属プレート５および第３誘電体基板３のうち導波管口２８に対応する部位の内部に開口部１６が形成されており、この開口部１６が金属ブロック１７で封止されている。開口部１６と接するブロック内壁の全部又は一部、好ましくは全部がメタライズされており、これによって導波管バックショートが構成される。
【００３０】
導波管バックショートは、その内端面がストリップライン２１の先端部（アンテナ部分）に対して平行の短絡面になっており、導波管−ストリップライン変換器、すなわち導波管のＴＥ１０モードとストリップラインの準ＴＥＭモードとの変換を行う変換器のインピーダンス整合部品として動作するものである。
ストリップライン２１を伝送してきた高周波信号は、基板ブロックの内部に形成された導波管に導かれ、さらに、第１金属ベースプレート４の内部に上記の同様の構造に成形された導波管口２８を伝送して、相手側装置に接続される。
【００３１】
この実施形態の高周波モジュール用ボードによっても、第１実施形態のものと同様、従来の課題を一挙に解決することができる。
【００３２】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。図５（ａ）は、第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図５（ｂ）はその底面図である。図６は、図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
第１実施形態の高周波モジュール用ボードとの違いは、第１金属プレート４の背面側に第４誘電体基板２９を積層し、第３誘電体基板３のバイアス回路１４のみならず、第１金属プレート４の反対面にも直流ないし低周波の電子回路３０を実装できるようにした点である。他の構造は、第１実施形態による高周波モジュール用ボードと同一のため、その説明を省略する。
【００３３】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を、第３誘電体基板３の直流用多ピンコネクタ１３だけでなく、第４誘電体基板２９の直流用多ピンコネクタ３１でも受けとって電子回路３０に供給し、所定のバイアスと制御信号を生成することができ、生成されたバイアスおよび制御信号を基板ブロック内に配線されたバイアス線（バイアホール）３２と配線材３３とを介してベア・チップ・デバイス８（ＭＭＩＣアンプ）のバイアス端に印加している。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００３４】
このように、高周波モジュールを動作させるための電子回路３０を高周波モジュール用ボードの一方の面だけでなく、他方の面にも配備できるようにしたので、第１実施形態の高周波モジュール用ボードと同様、従来の課題をすべて解決できるほか、実装効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
なお、以上の説明では、同軸コネクタ９が基板ブロックの端部、同軸コネクタ１０が第３誘電体基板３上にそれぞれ配置されていることを前提としたが、第４誘電体基板２９を積層することにより、この第４誘電体基板２９に、電子回路３０のほかに、同軸コネクタ９、１０の少なくとも一方に代わるコネクタを配置するようにしてもよい。この場合は、そのコネクタと、そのコネクタに対応するストリップライン（２１，２２）とを電気的に接続させるための同軸線路を、第１金属プレート４および第４誘電体基板２９を貫通するように形成すればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来品のようなパッケージ化が不要となり、大幅なコスト低減が実現できる。パッケージを実装する作業が不要となるので、この観点からも、コスト低減が実現できる。また、パッケージと高周波ボード間の配線材が不要となるので、電気性能が大幅に改善される。また、従来品では分離していたバイアス部と高周波部とを一つの基板ブロックに積層できるので、実装効率を大幅に向上できる。さらに、高周波回路の入出力端を配備する際に、金属ケースを必要としないため、小型化が実現できる。
このように、従来の課題をすべて解決し得る高周波モジュール用ボードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図４】図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図６】図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図７】従来の高周波モジュール用ボードの構造説明図。
【図８】従来の代表的なパッケージングデバイスの構造説明図。
【図９】パッケージ品と高周波モジュールとの接続配線の等価回路。
【図１０】パッケージ品と高周波モジュールの接続配線の周波数特性図。
【符号の説明】
１ 第１誘電体基板
２ 第２誘電体基板
３ 第３誘電体基板
４ 第１金属プレート
５ 第２の金属プレート
８ ベア・チップ・デバイス
９、１０ 同軸コネクタ
１１ カバー
１２ 電波吸収体
１３ 直流用多ピンコネクタ
１４ バイアス回路
１５、２６、３２ バイアホール（バイアス線）
１６ 開口部
１７ 金属ブロック
２０ デバイス実装キャビティ
２１、２２ ストリップライン
２３ 同軸線路
２５、２７、３３ 配線材
２８ 導波管口
２８ｎ ネジ穴
２９ 第４誘電体基板
３０ 電子回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波、ミリ波帯で使用される、高周波モジュールを、その機能を正常に維持しつつ低コストで実装可能にする高周波モジュール用ボードに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
マイクロ波、ミリ波帯のような高周波帯で一般的に使用される従来の高周波モジュール用ボードの構造例を図７に示す。
この種の高周波モジュール用ボードは、実装する高周波モジュールの用途に応じて、その形や構造などが決められる。図７の例では、主に高周波帯で動作する高周波回路用誘電体基板部（以下、「高周波部」）１０６と、主に直流バイアス回路や制御回路を組み込んでいる制御・バイアス回路用誘電体基板部（以下、「バイアス部」）１０９とからなる。
【０００３】
図７の左側の高周波部１０６は、高周波入力端１０１、高周波パッケージングデバイス（以下、「パッケージ品」）１０２、１０４、伝送線路１０７−１〜１０７−３、及び高周波出力端１０５から構成されている。高周波入力端１０１と高周波出力端１０５は、同軸線路とストリップライン（マイクロストリップ線路、以下同じ）との変換機能を有しており、図示しない外部装置と接続できるようになっている。
【０００４】
ここで、パッケージ品１０２について、図８を用いて説明する。
高周波モジュールにおいてパッケージ化が必要となるのは、回路部品として使用するベア・チップ・デバイス、たとえばＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuits）などを湿気や微細な埃の悪影響から保護するためで、高周波パッケージ１１９に対しては、良好な密封性や高周波性能および実装性などが必要不可欠な要求事項となる。この高周波パッケージ１１９は、セラミックまたは金属を主材料とし、その内部に、ベア・チップ・デバイス１１７や高周波バイパス用コンデンサ１１８などを組み込み、セラミック又は金属を主材料とするカバー１２０によって封止されている。
【０００５】
高周波部１０６は、これらのパッケージ品を、他の回路要素、たとえばフィルタ１１６やバイアス入力線路１１５−１〜１１５−３と共に、誘電体基板上に配置し、これらを電気的に接続することにより構成されている。
バイアス部１０９は、直流用多ピンコネクタ１１０、バイアス配線１１２、接地用バイアホール１１３、および、回路素子１１１などにより構成されている。
これらの高周波部１０６とバイアス部１０９は、リボンまたはワイヤのような配線材１０８により接続され、これによって、実装された高周波モジュールが、正常に動作できるようになっている。
高周波モジュールの機能としては、増幅機能や周波数変換機能など、その組み合わせも含めて非常に多い。そこで、以下の説明では、機能に関する部分は、単純な増幅回路（アンプ）を例に挙げる。
【０００６】
図７の高周波入力端１０１に注入された高周波信号は、ストリップライン１０７−１上の信号に変換され、パッケージ品（アンプ）１０２に導かれて所定の増幅度で増幅された後、フィルタ１１６で不要波が除去され、パッケージ品１０２で所定の増幅度で増幅される。増幅された信号は、ストリップライン１０７−３から高周波出力端１０５を経て外部回路に送出される。
一方、バイアス部１０９では、コネクタ１１０に印加された直流電圧や制御信号がバイアス配線１１２によって所定の回路に導かれ、トランジスタや抵抗などの回路素子１１１によって所定値のバイアス電圧にされた後、バイアス出力線路１１４−１〜１１４−３に導かれる。
【０００７】
バイアス部１０９のバイアス出力線路１１４−１〜１１４−３と高周波部１０６のバイアス入力線路１１５−１〜３とをリボンまたはワイヤのような配線材１０８で接続することにより、パッケージ品アンプ１０２に直流バイアス電圧が印加される。これによって高周波モジュールが動作可能になる。
以上が、従来の高周波モジュール用ボードの構成と動作である。
【０００８】
次に、従来の高周波モジュール用ボードの課題について述べる。
第１の課題は、この高周波モジュール用ボードを使用した場合、半導体デバイスとしてパッケージ品を使わなければならず、パッケージ品がパッケージ自体が高価であるため、コスト高になるという点である。
第２の課題は、パッケージにデバイスを実装するための作業を要すること、および、パッケージ品を高周波ボードに実装する作業が伴うので、この点からもコスト高になるという点である。
第３の課題は、パッケージ品の接続部の寄生リアクタンスによって、そのパッケージ品の電気性能が劣化する場合があるという点である。
第４の課題は、高周波部１０６とバイアス部１０９とが別基板で構成されている場合に、実装効率が低下するだけでなく、これらを収納する金属ケースが大型になり、製品としての上位装置への組み込みが制限されるという点である。
第５の課題は、非対称モードであるストリップラインを伝送線路としている場合には、発生した放射波による悪影響を防止するために、電磁遮蔽用の精密な金属ケースが必要となり、コスト高のみならず、大型化を招き、上位装置への実装性が制限されるという点である。
【０００９】
本発明は、このような課題を一挙に解決し得る、新規な高周波モジュール用ボードを提供することを、その主たる課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数形態の高周波モジュール用ボードを提供する。
ある形態の高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート(4)が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート(5)が高周波回路の他方の接地電極として作用する。また、直流ないし低周波回路の接地電位と同電位となるので、高周波回路と直流ないし低周波回路（例えば、バイアス回路）とが分離される。また、接地電極は第１誘電体基板(1)の高周波回路内および第３誘電体基板(3)の実装面にも配置されるが、これらの接地電極もすべて同電位となる。
さらに、デバイス実装用の空間(20)にパッケージ機能を持たせることができ、パッケージを使用しない高周波モジュールを実現することができる。これにより、パッケージ品を高周波ボードに取り付けて配線する作業が不要となり、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。収納ケースを使わない構造であり、しかも、コネクタ(9,10)を取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
【００１２】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と前記第２誘電体基板(2)との間にはバイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、前記第２金属プレート(5)および前記第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、前記開口部(16)をなす前記第２誘電体基板(2)および前記第３誘電体基板(3)の内面部はメタライズされており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする。
【００１３】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされた第１誘電体基板(1)が積層され、この第１誘電体基板(1)上に、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第２ストリップライン(22)には高周波信号の入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
前記第４誘電体基板(29)に、前記第１コネクタ(9)に代えて、第１ストリップライン（22）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および第４誘電体基板(29)を貫通するように形成するようにしてもよい。あるいは、前記第４誘電体基板(29)に、前記第２コネクタ(10)に代えて、第２ストリップライン（21）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタと電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および第４誘電体基板(29)を貫通するように形成するようにしてもよい。
【００１５】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、前記第１誘電体基板(1)上には、第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、前記第２金属プレート(5)および第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この実施形態の高周波モジュール用ボードは、５層構造の基板ブロックを有している。第１層目には第１金属プレート４が配置される。この第１金属プレート４の上面には、第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第２の金属プレート５がこの順に積層される。第１金属プレート４と第２金属プレート５とを接地電位とするために、この実施形態では、バイアホール１５で両金属プレート４，５が電気的に接続されている。これにより、第１誘電体基板１にパターン化されたストリップライン２１，２２が、高周波信号用の伝送線路として機能する。ストリップライン２１，２２の構造自体は公知なので、その詳細説明は省略する。
【００１７】
第２金属プレート５の上面には、第３誘電体基板３が積層され、さらに第３誘電体基板３には、バイアス回路１４が実装されている。このバイアス回路１４の接地電位をストリップライン２１，２２の接地電位と一致させるために、バイアホール１５を使ってバイアス回路１４の接地端子と高周波用の接地端子とを共通化している。
【００１８】
このような５層構造の基板ブロックの内部にデバイス実装用の空間（以下、「デバイス実装キャビティ」）２０を形成し、このデバイス実装キャビティ２０に、ベア・チップ・デバイス８、例えばＭＭＩＣアンプを実装する。そして、このベア・チップ・デバイス８をストリップライン２１，２２および配線材２５で配線することにより、高周波モジュール用ボードが構成される。
デバイス実装キャビティ２０と接する基板ブロック内壁のうち、ストリップライン２１，２２およびバイアホール２６に干渉しない部分をメタライズし、シールド効果を高めている。
【００１９】
デバイス実装キャビティ２０に密封性を持たせるため、カバー１１が取り付けられる。カバー１１には金属部材または誘電体が用いられる。カバー１１のデバイス実装キャビティ２０側には電波吸収体１２が取り付けられる。これにより、放射波の悪影響が低減される。
【００２０】
高周波モジュールを外部装置と接続するために、この実施形態では、高周波入力端に同軸コネクタ９を、高周波出力端に同軸コネクタ１０をそれぞれ取り付ける。同軸コネクタ１０は、第３誘電体基板３上に取り付ける。そのために、基板ブロックの積層部分の内部に同軸線路２３を形成する。
【００２１】
高周波モジュールを動作させるときは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を直流用多ピンコネクタ１３から受け取り、これをバイアス回路１４に供給する。バイアス回路１４では、バイアス電圧と制御信号とをそれぞれ所定値にし、これが、基板ブロック内に配線されたバイアホール２６と配線材２７とを介してベア・チップ・デバイス（ＭＭＩＣアンプ）８のバイアス端に印加される。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００２２】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、従来のすべての課題を解決することができる。すなわち、第１の課題は、基板ブロック内に形成したデバイス実装キャビティ２０にパッケージ機能を持たせたことによって解決される。パッケージ機能を持つためには、デバイス実装キャビティ２０が密封され、且つ高周波入出力端子と直流バイアス端子とを有していなければならないが、密封性については、金属または誘電体のカバー１１によって実現されており、各端子については、第１金属プレート４の上に接合されたベア・チップ・デバイス８の高周波電極が配線材２５によって第１誘電体基板１のストリップライン２２に接続されることによって高周波端子が形成されるし、ベア・チップ・デバイス８のバイアス電極については、配線材２７が第１誘電体基板１およびバイアホール２６で構成したバイアス線に接続されるので、直流バイアス端子が形成される。
【００２３】
第２の課題に対しては、デバイス実装キャビティ２０にベア・チップ・デバイス８を実装することがパッケージ品を作り込むことと等価であるが、従来は、パッケージ品をボードに取り付けて他の部品等との間の配線作業が不可欠であったが、この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、その作業が不要となる。
【００２４】
第３の課題に対しては、パッケージ品と高周波ボード間の接続配線が不要となるため、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。第１誘電体基板１のストリップライン２２に接続する際に用いる配線部材（ワイヤ又はリボン）２５の等価回路は、図９に示すようにインダクタンスと抵抗で構成される。これらの素子値は配線材２５の寸法に依存し、その周波数特性は図１０に代表される。図１０ではリボン接続の際の電気特性（通過損失特性と反射特性）の周波数依存性を示している。周波数が高い領域では、リボンのインダクタンスの影響で反射特性が劣化し、機種によっては使用できないこともあった。この実施形態の構造によれば、このような事態を回避することができる。
【００２５】
第４の課題に対しては、従来技術のバイアス部１０９を第３誘電体基板３とし、高周波部１０６を第１誘電体基板１及び第２誘電体基板２として、これらを積層することにより解決される。第１金属プレート４が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート５が高周波回路の他方の接地電極として作用し、さらに、バイアス回路１４の接地電位と同電位となるので、高周波回路とバイアス回路とが分離され、しかも、第１誘電体基板１の高周波回路内および第３誘電体基板３の実装面の電極（接地電極）が同電位となるので、実装効率を格段に向上させつつ、高周波モジュールを確実に動作させることができるのである。
【００２６】
第５の課題は、ケースを使わない構造によって解決される。外部装置への接続のために、従来は同軸コネクタなどの高周波インターフェースを配備しなければならず、必然的に金属ケースを用いざるを得なかったが、この実施形態では、同軸コネクタを取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
【００２７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。図３（ａ）は、第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図３（ｂ）はその底面図である。図４は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この高周波モジュール用ボードが第１実施形態のものと異なるのは、第３誘電体基板３に配置された同軸コネクタ１０に代えて、導波管構造を採用した点である。他の構造については同一のため、その説明を省略する。
【００２８】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート４の背面側には、当該第１金属プレート４の一部が第１誘電体基板１の方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口２８が存在する。導波管口２８の周りには、外部導波管のフランジを取り付けるためのネジ穴２８ｎも形成されている。
【００２９】
また、第２金属プレート５および第３誘電体基板３のうち導波管口２８に対応する部位の内部に開口部１６が形成されており、この開口部１６が金属ブロック１７で封止されている。開口部１６と接するブロック内壁の全部又は一部、好ましくは全部がメタライズされており、これによって導波管バックショートが構成される。
【００３０】
導波管バックショートは、その内端面がストリップライン２１の先端部（アンテナ部分）に対して平行の短絡面になっており、導波管−ストリップライン変換器、すなわち導波管のＴＥ１０モードとストリップラインの準ＴＥＭモードとの変換を行う変換器のインピーダンス整合部品として動作するものである。
ストリップライン２１を伝送してきた高周波信号は、基板ブロックの内部に形成された導波管に導かれ、さらに、第１金属ベースプレート４の内部に上記の同様の構造に成形された導波管口２８を伝送して、相手側装置に接続される。
【００３１】
この実施形態の高周波モジュール用ボードによっても、第１実施形態のものと同様、従来の課題を一挙に解決することができる。
【００３２】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。図５（ａ）は、第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図５（ｂ）はその底面図である。図６は、図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
第１実施形態の高周波モジュール用ボードとの違いは、第１金属プレート４の背面側に第４誘電体基板２９を積層し、第３誘電体基板３のバイアス回路１４のみならず、第１金属プレート４の反対面にも直流ないし低周波の電子回路３０を実装できるようにした点である。他の構造は、第１実施形態による高周波モジュール用ボードと同一のため、その説明を省略する。
【００３３】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を、第３誘電体基板３の直流用多ピンコネクタ１３だけでなく、第４誘電体基板２９の直流用多ピンコネクタ３１でも受けとって電子回路３０に供給し、所定のバイアスと制御信号を生成することができ、生成されたバイアスおよび制御信号を基板ブロック内に配線されたバイアス線（バイアホール）３２と配線材３３とを介してベア・チップ・デバイス８（ＭＭＩＣアンプ）のバイアス端に印加している。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００３４】
このように、高周波モジュールを動作させるための電子回路３０を高周波モジュール用ボードの一方の面だけでなく、他方の面にも配備できるようにしたので、第１実施形態の高周波モジュール用ボードと同様、従来の課題をすべて解決できるほか、実装効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
なお、以上の説明では、同軸コネクタ９が基板ブロックの端部、同軸コネクタ１０が第３誘電体基板３上にそれぞれ配置されていることを前提としたが、第４誘電体基板２９を積層することにより、この第４誘電体基板２９に、電子回路３０のほかに、同軸コネクタ９、１０の少なくとも一方に代わるコネクタを配置するようにしてもよい。この場合は、そのコネクタと、そのコネクタに対応するストリップライン（２１，２２）とを電気的に接続させるための同軸線路を、第１金属プレート４および第４誘電体基板２９を貫通するように形成すればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来品のようなパッケージ化が不要となり、大幅なコスト低減が実現できる。パッケージを実装する作業が不要となるので、この観点からも、コスト低減が実現できる。また、パッケージと高周波ボード間の配線材が不要となるので、電気性能が大幅に改善される。また、従来品では分離していたバイアス部と高周波部とを一つの基板ブロックに積層できるので、実装効率を大幅に向上できる。さらに、高周波回路の入出力端を配備する際に、金属ケースを必要としないため、小型化が実現できる。
このように、従来の課題をすべて解決し得る高周波モジュール用ボードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図４】図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図６】図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図７】従来の高周波モジュール用ボードの構造説明図。
【図８】従来の代表的なパッケージングデバイスの構造説明図。
【図９】パッケージ品と高周波モジュールとの接続配線の等価回路。
【図１０】パッケージ品と高周波モジュールの接続配線の周波数特性図。
【符号の説明】
１ 第１誘電体基板
２ 第２誘電体基板
３ 第３誘電体基板
４ 第１金属プレート
５ 第２の金属プレート
８ ベア・チップ・デバイス
９、１０ 同軸コネクタ
１１ カバー
１２ 電波吸収体
１３ 直流用多ピンコネクタ
１４ バイアス回路
１５、２６、３２ バイアホール（バイアス線）
１６ 開口部
１７ 金属ブロック
２０ デバイス実装キャビティ
２１、２２ ストリップライン
２３ 同軸線路
２５、２７、３３ 配線材
２８ 導波管口
２８ｎ ネジ穴
２９ 第４誘電体基板
３０ 電子回路
Claims (11)
- 接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、
前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。 - 前記空間(20)と接する基本ブロック内面の全部又は一部がメタライズ処理されていることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。 - 前記カバー(11)の前記空間(20)側に電波吸収体(12)が取り付けられていることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。 - 前記第２ストリップライン（ 21 ）と前記第２コネクタ(10)とが、前記第２誘電体基板(2)、前記第２金属プレート(5)および前記第３誘電体基板(3)を貫通する同軸線路を通じて電気的に接続さ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用ボード。 - 接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と前記第２誘電体基板(2)との間にはバイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、
前記第１誘電体基板(1)上には、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および前記第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、
前記第２金属プレート(5)および前記第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、
前記開口部(16)をなす前記第２誘電体基板(2)および前記第３誘電体基板(3)の内面部はメタライズされており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。 - 接地電極となる第１金属プレート(4)上に、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされた第１誘電体基板(1)が積層され、この第１誘電体基板(1)上に、前記第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の前記伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記第２ストリップライン(22)には高周波信号の入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続されており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記第３誘電体基板(3)の所定部位には、前記第２ストリップライン(21)を介して前記デバイス(8)と電気的に接続可能な高周波信号入出力用の第２コネクタ(10)が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。 - 前記空間(20)の内面の全部又は一部がメタライズされていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。 - 前記第４誘電体基板(29)に、前記第１コネクタ(9)に代えて、前記第１ストリップライン（22）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタが配置されており、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および前記第４誘電体基板(29)を貫通するように形成されていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。 - 前記第４誘電体基板(29)に、前記第２コネクタ(10)に代えて、前記第２ストリップライン（21）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタと電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタが配置されており、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート(4)および前記第４誘電体基板(29)を貫通するように形成されていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。 - 前記カバー(11)の内面に電波吸収体(12)が取り付けられていることを特徴とする、
請求項６記載の高周波モジュール用ボード。 - 接地電極となる第１金属プレート(4)上に、第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)とが積層され、この第１誘電体基板(1)と第２誘電体基板(2)との間には、バイアス用の伝送線路と高周波伝送用の第１ストリップライン（ 22 ）および第２ストリップライン（ 21 ）とがパターンニングされており、
前記第１誘電体基板(1)上には、第２誘電体基板(2)、接地電極となる第２金属プレート(5)、および、電極を含む第１電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板(3)がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート(4)の背面側に、電極を含む第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板(29)が積層された６層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板(3)および前記第４誘電体基板(29)における各々の前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート(5)とが導通し、さらに、前記第２金属プレート(5)と前記第１誘電体基板(1)上の伝送線路および第１金属プレート(4)とが導通し、
前記第３誘電体基板(3)から前記第１金属プレート(4)に至る基板ブロック内部には、カバー(11)で密封されるデバイス実装用の空間(20)が形成されており、
前記第１金属プレート(4)の背面側には、当該第１金属プレート(4)の一部が前記第１誘電体基板(1)方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口(28)が存在し、
前記第２金属プレート(5)および第３誘電体基板(3)のうち前記導波管口(28)に対応する部位の内部に形成された開口部(16)が金属ブロック(17)で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、
前記空間(20)に実装されるデバイス(8)が前記第１ストリップライン(22)を介して高周波信号入出力用の第１コネクタ(9)が電気的に接続可能であり、
直流ないし低周波信号が入出力される前記デバイス(8)の所定の端子と前記実装面の電極部分とが導通可能に構成されており(27)、
前記デバイス(8)と電気的に接続可能な前記第２ストリップライン(21)が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。
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