(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波集積回路基板、高周波集積回路基板上に設けられた能動素子、回路パターン及び整合素子からなる高周波回路、及び、高周波回路を被覆する導電性キャップからなる高周波集積回路装置において、前記導電性キャップの前記整合素子の真上の位置に導電性部材で覆わない孔を設けるとともに、前記導電性キャップの少なくとも一部の能動素子の真上の位置にも孔を設けたことを特徴とする高周波集積回路装置。
【請求項２】
上記導電性キャップに設けた孔を、絶縁性樹脂で充填したことを特徴とする請求項１記載の高周波集積回路装置。
【請求項３】
高周波集積回路基板上に設けられた能動素子、回路パターン及び整合素子からなる高周波回路、及び、高周波回路を被覆する導電性キャップからなる高周波集積回路装置において、前記導電性キャップの一部に絶縁性樹脂で充填したスリットを設けたことを特徴とする高周波集積回路装置。
【請求項４】
上記スリットを導電性キャップの周辺部に設けたことを特徴とする請求項３記載の高周波集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波集積回路装置に関するものであり、特に、移動体端末装置等に用いる送信増幅器等の高周波集積回路装置における高周波特性の劣化防止のための導電性キャップ構造に特徴のある高周波集積回路装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より移動体端末装置としての携帯電話の開発が活発に行われており、この様な携帯電話に使用される高効率低歪送信増幅器としては、高周波増幅回路が形成されているＭＩＣ（ＭＩＣ：Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ＩＣ）基板に金属キャップをはめ込んでシールド性を持たせた高周波集積回路装置（ＭＩＣ）が用いられている。
【０００３】
近年、この様な携帯電話に対する小型化・軽量化の要求が極めて強くなってきており、それに伴って、携帯電話を構成する各部品にも小型化・軽量化が要請され、その内の高効率低歪送信増幅器等の高周波集積回路装置に対しても小型化・軽量化が要請されている。
【０００４】
ここで、図５を参照して従来の高周波集積回路装置を説明する。
なお、説明を簡単にするために、整合素子及び能動素子等は夫々１つだけ概略的に図示する。
図５（ａ）及び（ｂ）参照
図５（ａ）は高周波集積回路をシールドするための金属キャップ１２の斜視図であり、また、図５（ｂ）に示すようにＭＩＣ基板１１上には高周波集積回路を構成する整合素子１３及び能動素子１４を、電極パターン１５，１６とアースパターン１７，１８との間に跨がるようにマウントして電気的に接続する。
なお、側面の電極パターン２７はＭＩＣ基板１１の裏側に形成されているアースとつながっており、また、各電極パターン１５，１６及びアースパターン１７，１８等もスルーホール（図示せず）を介してＭＩＣ基板１１の裏側に形成された裏パターンと接続される。
【０００５】
この場合、能動素子１４とは、増幅機能、発振機能、或いは、ミキシング機能を有する高周波半導体能動素子であり、例えば、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）、ＭＥＳＦＥＴ、或いは、ＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ＩＣ）等を意味するものであり、また、整合素子１３とは、能動素子１４とソース側或いは負荷側のインピーダンスとの間に構成される入出力整合回路であり、コンデンサ、インダクタンス、或いは、抵抗から構成されるものである。
【０００６】
図５（ｃ）参照
図５（ａ）に示した金属キャップ１２の側面に設けた凸部を、図５（ｂ）に示したＭＩＣ基板１１の側面に設けた凹部にはめ込み、半田付けすることによって高周波集積回路装置（ＭＩＣ）が完成する。
なお、金属キャップ１２は、ＭＩＣ基板１１の側面に設けた電極パターン２７、或いは、ＭＩＣ基板１１の表面の金属キャップ１２のエッジと接触する部分に設けた電極パターン（図示せず）を介して半田付けすることによってアースされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、小型化・軽量化のさらなる要請に伴い、最近では金属キャップの高さまで出来るだけ低いことが要求されるため、ＭＩＣ基板上に形成されている高周波回路とその上にくる金属キャップまでの距離が近接することになり、それによって、高周波特性が劣化するという問題が生ずる。
【０００８】
即ち、高周波領域で回路を構成する場合には、増幅器や発振器などの様に各機能毎に分割して構成し、それらを別個のポート上で接続して最終的にシステムとしての機能を果たすようにするが、各機能毎に分割された高周波回路装置は各々独立した部品とするため、金属キャップ付きのユニットとして構成されることになり、この金属キャップの有無によりＭＩＣ基板上の電磁界分布に変化が生じ、高周波特性の変化を誘発する。
【０００９】
そして、金属キャップがない場合の高周波特性が良好であっても、金属キャップをした場合に高周波特性が悪くなってしまい、再度、整合回路素子を調整しても元に戻すことができなくなる場合があり、この様な現象を高周波特性の劣化といい、特に、入出力整合回路を構成する整合素子において問題となる。
【００１０】
例えば、整合素子を構成するコンデンサの電極等はＭＩＣ基板表面よりも金属キャップの天井に近く位置することになり、両者の間に浮遊容量が形成されるが、小型化・軽量化のために金属キャップの高さを低くした場合、その浮遊容量が大きく変化するため、コンデンサの実効容量、即ち、コンデンサ固有の容量と外部に並列に負荷される浮遊容量との和も大きく変化することになり高周波特性に影響を与えることになる。
【００１１】
したがって、本発明は、高周波集積回路装置における、高周波特性の劣化を抑制することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図１は、高周波集積回路装置の部分透視斜視図である。
（１）本発明は、高周波集積回路基板１、高周波集積回路基板１上に設けられた能動素子４、回路パターン５，６及び整合素子３からなる高周波回路、及び、高周波回路を被覆する導電性キャップ２からなる高周波集積回路装置において、導電性キャップ２の整合素子３の真上の位置に導電性部材で覆わない孔９を設けるとともに、導電性キャップ２の少なくとも一部の能動素子４の真上の位置にも孔１０を設けたことを特徴とする。
【００１３】
この様に、高周波特性に影響を受けやすい整合素子３の真上に孔９を設けることによって、導電性キャップ２の有無による浮遊容量の変化を少なくすることができ、それによって、高周波特性の変化を抑制することができる。
【００１５】
また、能動素子４の一部が導電性キャップ２の有無により高周波特性が変化しやすい場合には、当該能動素子４の真上にも孔１０を設けることによって高周波特性の変化を抑制することができる。
【００１６】
（２）また、本発明、上記（１）において、導電性キャップ２に設けた孔９，１０を絶縁性樹脂で充填したことを特徴とする。
【００１７】
この様に、導電性キャップ２に設けた孔９，１０を絶縁性樹脂、特に、不透明樹脂で充填することによって、高周波特性の劣化を誘発することなく、従来のキャップと同様の外観にすることができる。
【００１８】
（３）本発明は、高周波集積回路基板１、高周波集積回路基板１上に設けられた能動素子４、回路パターン５，６及び整合素子３からなる高周波回路、及び、高周波回路を被覆する導電性キャップ２からなる高周波集積回路装置において、導電性キャップ２の一部に絶縁性樹脂で充填したスリットを設けたことを特徴とする。
【００１９】
この様に、導電性キャップ２の一部にスリットを設けることによって、導電性キャップ２の天井部のインピーダンス（Ｚa ）を高くすることができ、それによって金属キャップによる高周波特性への影響を軽減することができる。
また、導電性キャップ２に設けたスリットを絶縁性樹脂、特に、不透明樹脂で充填することによって、高周波特性の劣化を誘発することなく、従来のキャップと同様の外観にすることができる。
【００２０】
（４）また、本発明は、上記（３）において、スリットを導電性キャップの周辺部に設けたことを特徴とする。
【００２１】
この様に、スリットを導電性キャップ２の周辺部に設けることによって、導電性キャップ２の天井部とアースとの間の距離（Ｌ）及びインピーダンス（Ｚ0 ）を大きくすることができ、それによって導電性キャップ２の天井部のインピーダンス（Ｚa ）を効果的に大きくすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
ここで、図２を参照して、本発明の第１の実施の形態及びその変形例を説明する。
なお、説明を簡単にするために、整合素子及び能動素子等は夫々１つだけ概略的に図示する。
図２（ａ）参照
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の高周波集積回路装置の部分透視斜視図であり、ＭＩＣ基板１１側の構成は従来の高周波集積回路装置と同様であり、ＭＩＣ基板１１上には入出力整合回路を構成するコンデンサ、インダクタンス、抵抗等からなる整合素子１３、及び、増幅機能、発振機能、或いは、ミキシング機能を有する高周波半導体素子からなる能動素子１４が、ストリップ線路によって構成される電極パターン１５，１６とスルーホール（図示せず）を介してＭＩＣ基板１１の裏側に形成された裏パターンと接続されているアースパターン１７，１８との間に跨がるようにマウントされて電気的に接続されており、また、側面にも従来と同様にＭＩＣ基板１１の裏面に形成されたアースとつながる電極パターン（図示せず）が設けられている。
【００２５】
この様な構成のＭＩＣ基板１１に従来とほぼ同様の洋白製の金属キャップ１２を、金属キャップ１２の側面に設けた凸部が、ＭＩＣ基板１１の側面に設けた凹部にはめ込まれるようにし、半田付けすることによって高周波集積回路装置（ＭＩＣ）を作り上げることになるが、本発明の第１の実施の形態においては、金属キャップ１２の整合素子１３及び高周波特性が変化しやすい機能素子１４の真上の位置に孔１９，２０を設けておく。
【００２６】
この場合の孔１９，２０の大きさは、ＭＩＣ基板１１と金属キャップ１２との距離に依存するものであるが、実用的な距離、例えば、０．７ｍｍ以下においては、孔１９，２０に対応する整合素子１３或いは機能素子１４の電極部の寸法の１〜３倍で十分な効果が得られるものであり、例えば、整合素子を構成するコンデンサの電極の大きさが０．５ｍｍ角である場合には、孔１９の直径を０．５〜１．５ｍｍφにすれば良く、或いは、０．５〜１．５ｍｍ角の矩形にしても良い。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態においては、上述の様な大きさの孔１９，２０を設けることによって、金属キャップ１２による電磁シールド効果を損なうことなく浮遊容量の変化を小さくすることができ、それによって、高周波特性の変化を軽減することができる。
なお、全ての整合素子１３に対して孔１９を設ける必要は必ずしもなく、また、機能素子１４に対する孔２０は、機能素子１４が金属キャップ１２の有無により高周波特性にあまり影響を受けないものである場合には、必ずしも設ける必要がない。
【００２８】
次に、図２（ｂ）を参照して、本発明の第１の実施の形態の変形例を説明する。
図２（ｂ）参照
図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の変形例の高周波集積回路装置の部分透視斜視図であり、孔１９，２０に不透明な絶縁性樹脂２１，２２を充填した以外は、上記の第１の実施の形態と全く同様である。
【００２９】
この様に、孔１９，２０に不透明な絶縁性樹脂２１，２２を充填することによって、孔１９，２０を設けない場合の金属キャップと同様の外観にすることができ、特に、不透明樹脂を用いることによって不所望な光の入射を防止することができる。
【００３０】
次に、図３及び図４を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。
なお、説明を簡単にするために、整合素子及び能動素子等は夫々１つだけ概略的に図示する。
図３（ａ）参照
図３（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の製造途中の高周波集積回路装置の部分透視斜視図であり、上記の第１の実施の形態と全く同様に、ＭＩＣ基板１１上には入出力整合回路を構成するコンデンサ、インダクタンス、抵抗等からなる整合素子１３、及び、増幅機能、発振機能、或いは、ミキシング機能を有する高周波半導体素子からなる能動素子１４が、ストリップ線路によって構成される電極パターン１５，１６とスルーホール（図示せず）を介してＭＩＣ基板１１の裏側に形成された裏パターンと接続されているアースパターン１７，１８との間に跨がるようにマウントされて電気的に接続されており、また、側面にも従来と同様にＭＩＣ基板１１の裏面に形成されたアースとつながる電極パターン（図示せず）を設ける。
【００３１】
この様な構成のＭＩＣ基板１１に第１の実施の形態と同様に洋白製の金属キャップ１２を、金属キャップ１２の側面に設けた凸部が、ＭＩＣ基板１１の側面に設けた凹部にはめ込むようにし、半田付けすることによって高周波集積回路装置（ＭＩＣ）を作り上げることになるが、本発明の第２の実施の形態においては、金属キャップ１２の４辺に沿って金属キャップ１２の天井部のインピーダンスを高くするために幅細のスリット２３を設けておく。
【００３２】
この場合のスリット２３の大きさは、例えば、幅３ｍｍ、長さ７．７ｍｍで、ＭＩＣ基板のアース端部からの距離を５．２５ｍｍとしており、スリット２３の大きさは所要周波数の波長の１／４であればシールド性が損なわれることはほとんどなく、例えばｆ＝１ＧＨｚの場合には、λ／４＝７５ｍｍとなるので、上記の寸法の場合には問題にならない。
【００３３】
このように、上述の様なスリット２３を設けることによって、金属キャップ１２による電磁シールド効果を損なうことなく、金属キャップ１２の天井部のインピーダンスを高くすることができ、それによって、高周波特性の劣化を軽減することができるものであり、この事情を図４を参照して説明する。
【００３４】
図４（ａ）及び（ｂ）参照
図４は、高周波におけるアース部を境界条件とした場合のインピーダンスを説明するための図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＣ−Ｃ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。
この場合、ストリップ線路２５の幅をＷとした場合、点ＡにおけるインピーダンスＺa は、点Ａからアース２６までの距離Ｌ、及び、幅Ｗに依存するストリップ線路２５の特性インピーダンスＺ0 に依存し、
Ｚa ＝ｊＺ0 ｔａｎ（βＬ）
で表される。
なお、ｊは虚数であり、βは高周波の周波数をλとした場合、β＝２π／λである。
【００３５】
したがって、この考え方を金属キャップ１２の天井部に適用すると、金属キャップ１２の天井部のインピーダンス（Ｚa ）を高くするためには、定性的にはアース部からの距離を長くし、且つ、天井部とアース部とを高いインピーダンス（Ｚ0 ）で接続すれば良いことになる。
【００３６】
例えば、金属キャップ１２のない場合のＭＩＣ基板１１の上のインピーダンスは十分高く、因に空気中のインピーダンスは１２０πΩ（≒３７７Ω）と十分高いものであるが、本発明の第２の実施の形態においてはスリット２３を設けることにより、定性的には金属キャップ１２において半田付けでアースを取った部分から金属キャップ１２の天井部までの接続部、即ち、導電通路の長さを長く（上記の式におけるＬを大きくすることに相当）且つ、幅を細く（上記の式におけるＷを小さくしＺ0 を大きくすることに相当）することができるため、金属キャップが無い場合の空気中のインピーダンスに近づけることができ、それによって、高周波特性に対する影響を低減することができる。
【００３７】
図３（ｂ）参照
次いで、スリット２３に不透明な絶縁性樹脂２４を充填することによって、本発明の第２の実施の形態の高周波集積回路装置が完成する。
【００３８】
この様に、スリット２３に不透明な絶縁性樹脂２４を充填することによって、スリット２３を設けない場合の金属キャップと同様の外観にすることができ、特に、不透明樹脂を用いることによって不所望な光の入射を防止することができる。
【００３９】
以上、本発明の各実施の形態及び変形例を説明してきたが、本発明は実施の形態等に記載した構成に限られるものでなく、各種の変更が可能であり、例えば、第１の実施の形態の孔と第２の実施の形態のスリットを組み合わせて用いても良く、また、第２の実施の形態におけるスリットは必ずしも４つ設ける必要は無いものであり、或いは、一か所につき幅数本（ｎ本）並列に設けて、計４ｎ本設けても良いものである。
【００４０】
また、金属キャップとしては洋白を用いているが、洋白に限られるものでなく、各種の金属を用いても良いものであり、さらには、シールド効果を損なわない程度の導電性を有するものであれば、金属以外の導電性部材を用いても良いものである。
【００４１】
また、本発明の各実施の形態の説明においては、携帯電話用高周波集積回路装置を前提に説明しているが、本発明は、この様な携帯電話用高周波集積回路装置に限られるものではなく、各種の移動体端末装置に用いられる高周波集積回路装置も対象にするものであり、更には、非移動型装置に用いられる高周波集積回路装置も対象にするものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、金属キャップに孔或いはスリットを設けているので、整合素子や機能素子等の高周波回路素子が金属キャップに近接しても高周波特性があまり変化することがないので、高周波集積回路装置を小型化・軽量化することができ、且つ、高周波特性の調整が容易になるので量産時におけるバラツキを小さくすることができ、それによって携帯電話等の移動体端末装置のさらなる普及化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態及び変形例の部分透視斜視図である。
【図３】  本発明の第２の実施の形態の部分透視斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における原理の説明図である。
【図５】従来の高周波集積回路装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
１  高周波集積回路基板
２  導電性キャップ
３  整合素子
４  能動素子
５  回路パターン
６  回路パターン
７  アースパターン
８  アースパターン
９  孔
１０  孔
１１  ＭＩＣ基板
１２  金属キャップ
１３  整合素子
１４  能動素子
１５  電極パターン
１６  電極パターン
１７  アースパターン
１８  アースパターン
１９  孔
２０  孔
２１  絶縁性樹脂
２２  絶縁性樹脂
２３  スリット
２４  絶縁性樹脂
２５  ストリップ線路
２６  アース
２７  電極パターン
【図１】
0003684524.tif 000002
【図２】
0003684524.tif 000003
【図３】
0003684524.tif 000004
【図４】
0003684524.tif 000005
【図５】
0003684524.tif 000006