JP5121693B2 - High frequency circuit equipment - Google Patents
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Description
本発明は、高周波信号が伝送する、高周波回路装置に係わり、特に高周波パッケージ部品と高周波回路基板の接続構造の改良に関する。 The present invention relates to a high-frequency circuit device that transmits a high-frequency signal, and more particularly to an improvement in a connection structure between a high-frequency package component and a high-frequency circuit board.
従来、高周波回路装置では、高周波回路基板をケースにネジ留めし、発熱量の大きい高周波パッケージ部品は高周波回路基板に穴を開け、ケースに、直接ネジ留めしている。この構造では高周波パッケージにおいて発生した熱を効率的にケースに放熱できる。そして、高周波回路基板上の回路パターンに高周波パッケージ部品のリードを半田付けすることにより接続し電気信号を伝えるようにしている。 Conventionally, in a high-frequency circuit device, a high-frequency circuit board is screwed to a case, and a high-frequency package component that generates a large amount of heat is drilled in the high-frequency circuit board and screwed directly to the case. With this structure, heat generated in the high frequency package can be efficiently radiated to the case. The circuit pattern on the high-frequency circuit board is connected by soldering the leads of the high-frequency package component to transmit an electrical signal.
ところが、基板とケースでは線膨張係数が異なるので、温度変化が生ずると、基板とケースが膨張・収縮し、基板とケースの膨張・収縮の度合いが異なることによって高周波回路基板上の半田付け部やパッケージとリード線との接続部に応力が生ずる。この応力が大きくなって接続部が耐えられなくなると、半田クラックやパッケージの破断が発生し、電気的な接続が取れなくなり、動作不良を引き起こすおそれがある。 However, since the linear expansion coefficient is different between the board and the case, when the temperature change occurs, the board and the case expand and contract, and the degree of expansion and contraction between the board and the case varies, so Stress occurs at the connection between the package and the lead wire. If this stress becomes so large that the connecting portion cannot withstand, solder cracks and package breakage may occur, resulting in failure of electrical connection and possible malfunction.
ところで、通常、ケースには軽量で加工がし易くしかも放熱及び電気伝導性に優れたアルミニウムを用いる。また、高周波回路基板としては樹脂素材の、例えばガラスエポキシ基板を使用する。アルミニウムとガラスエポキシ基板の線膨張係数は各々24×10−6、14×10−6である。膨張の差は、線膨張係数の差に長さと温度差を掛けることにより得られる。いま例えば長さ300mmのこれらの材料に100℃の温度変化が生ずるとすると、その膨張の差はつぎのように計算される。 By the way, the case is usually made of aluminum that is lightweight, easy to process, and excellent in heat dissipation and electrical conductivity. Further, as the high frequency circuit board, a resin material, for example, a glass epoxy board is used. The linear expansion coefficients of the aluminum and glass epoxy substrates are 24 × 10 −6 and 14 × 10 −6 , respectively. The difference in expansion is obtained by multiplying the difference in linear expansion coefficient by the length and temperature difference. Assuming that a temperature change of 100 ° C. occurs in these materials having a length of 300 mm, for example, the difference in expansion is calculated as follows.
(24×10−6−14×10−6)×300×100=0.3mm
高周波回路基板とケースが一端の端面で固定されているとすると、他端のリードとパターンの接続部分で0.3mmの変位が発生し、無視できない大きさである。しかも温度変化が繰り返され、数百サイクルにもなると、接続部分に半田クラックや破断が生じて電気的接続が失われ、動作不良を起こす。
(24 × 10 −6 −14 × 10 −6 ) × 300 × 100 = 0.3 mm
Assuming that the high-frequency circuit board and the case are fixed at the end face at one end, a displacement of 0.3 mm occurs at the connecting portion between the lead and the pattern at the other end, which is a size that cannot be ignored. In addition, when the temperature change is repeated and the number of cycles reaches several hundreds, solder cracks and breaks occur in the connection portion, and the electrical connection is lost, resulting in malfunction.
ところで、高周波回路を内蔵するパッケージにおいて、誘電体基板とパッケージなどとの熱膨張に相違により、温度変化によって接続部分に生ずる機械的なストレスを緩和するために、接続する金属リードに半円状の撓みを形成することが知られている(例えば特許文献1参照)。 By the way, in a package incorporating a high-frequency circuit, a semicircular metal lead is connected to a metal lead to be connected in order to relieve mechanical stress generated in a connection portion due to a temperature change due to a difference in thermal expansion between the dielectric substrate and the package. It is known to form a deflection (see, for example, Patent Document 1).
しかし、このようにしてもリード線が変形しにくい場合には熱膨張の相違による機械的ストレスは十分緩和できず、半田クラックや破断を生ずるおそれがあった。
本発明は、上述のような従来の高周波回路装置の問題点に鑑みてなされたもので、熱膨張率の差があっても機械的なストレスによる半田クラックや破断が生ぜず電気的な信頼性の高い高周波回路装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the conventional high-frequency circuit device as described above, and does not cause solder cracks or breakage due to mechanical stress even if there is a difference in thermal expansion coefficient. An object of the present invention is to provide a high-frequency circuit device with high accuracy.
本発明の請求項1によれば、金属製のケースと、このケース上に設置され、電子回路を内蔵する高周波パッケージ部品と、この高周波パッケージ部品と離して前記ケース上に設置される高周波回路基板と、この高周波回路基板の接続端子に一端が、前記高周波パッケージ部品の接続端子に他端がそれぞれ接続され、中央部の幅が両端における接続部分の幅よりも狭く、かつ、中央部が上方に湾曲して形成されたリード線と、を有することを特徴とする高周波回路装置を提供する。 According to the first aspect of the present invention, a metal case, a high-frequency package component installed on the case and containing an electronic circuit, and a high-frequency circuit board installed on the case apart from the high-frequency package component One end is connected to the connection terminal of the high-frequency circuit board, the other end is connected to the connection terminal of the high-frequency package component, the width of the central part is narrower than the width of the connection part at both ends , and the central part is upward There is provided a high-frequency circuit device comprising: a lead wire formed by bending .
本発明によれば、熱膨張率の差があっても機械的なストレスによる半田クラックや破断が生ぜず電気的な信頼性の高い高周波回路装置が得られる効果がある。 According to the present invention, even if there is a difference in thermal expansion coefficient, there is an effect that a high-frequency circuit device with high electrical reliability can be obtained without causing solder cracks or breakage due to mechanical stress.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明一実施形態の高周波回路装置の平面図であり、図2はこの高周波回路装置の図1A−Bの断面図である。 FIG. 1 is a plan view of a high-frequency circuit device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the high-frequency circuit device shown in FIGS. 1A and 1B.
図2に示すように、この高周波回路装置は、段差のある例えばアルミニウム製の金属ケース11の上に高周波回路基板12と高周波パッケージ部品13を有し、高周波パッケージ部品13の電極14と高周波回路基板12の電極15がリード線16により接続される構造となっている。高周波パッケージ部品13の電極14は、ロウ付けにより予めリード線16に接続されており、高周波回路基板12の電極15には回路接続の時に半田17により接続される。図示しているように、リード線16は一定の厚さを有し、少し上方に湾曲しており、両端から押圧力が加わると更に上方に湾曲して、押圧力による機械的ストレスを緩和する。
As shown in FIG. 2, this high-frequency circuit device has a high-
なお、電極15上のリード線16の幅を明示するために、図1においては半田17を示していない。リード線16は、例えば鉄(Fe)とニッケル(Ni)とコバルト(Co)等から成る合金(Kovar)である。Kovarの成分は例えば重量%で、Niが29%、Coが17%、Siが0.2%、Mnが0.3%、Feが53.5%である。
In order to clarify the width of the
高周波回路基板12は、誘電体基板21と、この誘電体基板21の裏面に一様に設けられた下部電極22と、誘電体基板21の上面に選択的に設けられたマイクロストリップ線路23とを有し、このマイクロストリップ線路23の上に上記電極15が設けられている。誘電体基板21としては、例えばガラスエポキシ樹脂基板を用いる。
The high-
高周波パッケージ部品13は、電子回路を内蔵し、メタルベース24と、この上に設けられた誘電体層25と、この上に選択的に設けられたマイクロストリップ線路26と、このマイクロストリップ線路26及び誘電体層25の上に設けられた誘電体層27と、この高周波パッケージ部品13の蓋28とを有する。上記電極14は、マイクロストリップ線路26の上に設けられている。
The high-
図1に示すように、上記リード線16は、中央部16cにおいて細くした形状を有する。すなわち、リード線16の中央部16cの幅W1に対して、高周波回路基板12のマイクロストリップ線路23上の電極15との接続部分16dにおける幅W2及び高周波パッケージ部品13のマイクロストリップ線路26上の電極14との接続部分16eにおける幅W3は広くなっている。例えば、リード線16の中央部16cの幅W1が0.5mmに対して、上記幅W2及びW3を1mmとする。すると、電極と接続部分の幅が1mmに対して中央部分で0.5mmでありその比は50%である。このリード線幅比は、一般に40%〜60%程度であることが望ましい。
As shown in FIG. 1, the
したがって、温度上昇により、高周波回路基板12や高周波パッケージ部品13や金属ケース11が膨張し矢印18,19の方向に延びたとしても、幅広いリード線で半田付けされた部分は強固に固定されているので、リード線16は上方に湾曲して押圧力による機械的ストレスを吸収することができる。
Therefore, even if the high-
以下に本発明におけるリード線の変形例について説明する。 Hereinafter, modifications of the lead wire in the present invention will be described.
通常高周波パッケージ部品13の接続端子16eは予め強固に接続されるので、本発明では、幅W3は小さくともよく、少なくともリード線16の幅W1が、高周波回路基板12の接続部分16dの幅W2より狭ければよい。
Since the connection terminal 16e of the high
図3にリード線の変形例の平面図を示す。同図において36c,36d,36eは、図1に示す符号、16c,16d,16eに対応する。図示するように、リード線36の高周波回路基板12の電極15に半田付けにより接続される部分36dを特に幅広にすることも可能である。このようにすれば、半田による接続をより強固にすることができ、機械的ストレスに対する耐性を更に向上させることができる利点がある。
FIG. 3 shows a plan view of a modification of the lead wire. In the figure, 36c, 36d and 36e correspond to the
図1に示されるように、上記実施形態ではリード線16の形状は、中央部16cにおいて一定の幅W1となっており、途中から大きくなり、電極15,14に接続される部分16d,16eにおいて幅がW2,W3となっていた。しかし本発明に用いるリード線は幅をなだらかに変化させることも可能である。
As shown in FIG. 1, in the above embodiment, the shape of the
このような変形例の平面図を図4に示す。同図において46c,46d,46eは、図1に示す符号、16c,16d,16eに対応する。リード線46は中央部46cから電極15,14に接続される部分46d,46eにかけてなだらかに大きくなっている。このように、リード線の形状を湾曲させる、すなわち中央部から漸次幅広となる形状とすると、このリード線に高周波信号が伝達される場合には、反射が生じにくく良好な特性が得られる利点がある。なお、上記実施形態やこの変形例において、リード線に高周波信号が流れる場合、中央部において幅を狭くする場合のその割合については、機械的なストレス緩和の点だけでなく、高周波信号の信号伝達特性も考慮することが好ましい。
A plan view of such a modification is shown in FIG. In the figure, 46c, 46d and 46e correspond to the
また、上記実施形態ではリード線は幅を変え、一定の厚さの形状のものを用いていた。しかし、本発明ではリード線の幅を変える代わりに厚さを変えるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the lead wire has a constant thickness and a constant thickness. However, in the present invention, the thickness may be changed instead of changing the width of the lead wire.
図5にこのような変形例のリード線の断面図を示す。同図において56c,56d,56eは、図1に示す符号、16c,16d,16eに対応する。この変形例では、中央部56cにおいて厚さが最も薄く両端に行くにしたがって漸次、厚さが増す形状56d,56eのリード線56を用いている。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of such a modified lead wire. In the figure, 56c, 56d, and 56e correspond to the
さらに、図6にリード線の変形例の中央部断面から見た形状を示す。同図において66c,66eは、図1に示す符号、16c,16eに対応する。本発明に用いるリード線66は、例えば中央部66cにおいてほぼ円形断面形状とし、両端に行くほど太くなり矩形形状66eとなるようにしてもよい。
Furthermore, the shape seen from the cross section of the center part of the modification of a lead wire is shown in FIG. In the figure, 66c and 66e correspond to the
なお、たとえば、中央部において幅を狭くしかも肉薄とし、電極に接続される部分に近づくほど、幅を広くしかも厚さを厚くするなど、図1から図6に示すリード線の形状を組み合わせるようにしてもよい。 In addition, for example, the width of the lead wire shown in FIGS. 1 to 6 may be combined such that the width is narrow and thin at the center, and the width is increased and the thickness is increased as the portion is connected to the electrode. May be.
本発明は、上記実施形態及び変形例に限られず種々変形して実施可能であり、その技術思想の範囲に含まれる限り、本発明に含まれる。また、上記実施形態ではマイクロストリップ線路の電極について説明したが、線路は制御信号を伝達する線路の電極であってもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be implemented with various modifications. The present invention is included in the present invention as long as it is included in the scope of its technical idea. Moreover, although the microstrip line electrode has been described in the above embodiment, the line may be a line electrode that transmits a control signal.
11・・・金属ケース、
12・・・高周波回路基板、
13・・・高周波パッケージ部品、
14、15・・・電極、
16,36,46,56,66・・・リード線、
16c、36c、46c、56c、66c・・・中央部、
17・・・半田、
21・・・誘電体基板、
22・・・下部電極、
23、26・・・マイクロストリップ線路、
24・・・メタルベース、
25、27・・・誘電体層、
28・・・蓋。
11 ... Metal case,
12 ... high frequency circuit board,
13 ... high frequency package parts,
14, 15 ... electrodes,
16, 36, 46, 56, 66 ... lead wires,
16c, 36c, 46c, 56c, 66c ... central part,
17 ... solder,
21 ... Dielectric substrate,
22 ... lower electrode,
23, 26 ... microstrip line,
24 ... Metal base,
25, 27 ... dielectric layers,
28 ... lid.
Claims (5)
このケース上に設置され、電子回路を内蔵する高周波パッケージ部品と、
この高周波パッケージ部品と離して前記ケース上に設置される高周波回路基板と、
この高周波回路基板の接続端子に一端が、前記高周波パッケージ部品の接続端子に他端がそれぞれ接続され、中央部の幅が両端の接続部分の幅よりも狭く、かつ、前記中央部が上方に湾曲して形成されたリード線と、
を有することを特徴とする高周波回路装置。 A metal case,
A high-frequency package component installed on this case and containing an electronic circuit,
A high-frequency circuit board installed on the case apart from the high-frequency package component;
One end is connected to the connection terminal of the high-frequency circuit board, the other end is connected to the connection terminal of the high-frequency package component, the width of the central portion is narrower than the width of the connection portion at both ends , and the central portion is curved upward a lead line formed by,
A high frequency circuit device comprising:
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