(57)【要約】【課題】  高周波部品の間に高密度にシールド壁を実装することを目的とする。【解決手段】  複数の高周波部品が実装された第１のプリント基板と、上記第１のプリント基板に対向配置され、上記高周波部品の実装領域に対向する部分に、複数の導体ビアの埋設壁面および表層または内層の導体層によって周囲が囲まれる掘り込みが設けられた第２のプリント基板と、上記第１、第２のプリント基板における、上記導体ビアに接続された対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続されるとともに、上記第２のプリント基板における掘り込みを設けた空間内に上記高周波部品がそれぞれ収容され、上記高周波部品が当該掘り込みを設けたそれぞれの空間内に分離配置する。【選択図】      図１
2011165931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の高周波部品が実装された第１のプリント基板と、
上記第１のプリント基板に対向配置され、上記高周波部品の実装領域に対向する部分に、複数の導体ビアの埋設壁面および表層または内層の導体層によって周囲が囲まれる掘り込みが設けられた第２のプリント基板と、
上記第１、第２のプリント基板における、上記導体ビアに接続された対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続されるとともに、上記第２のプリント基板における掘り込みを設けた空間内に上記高周波部品がそれぞれ収容され、上記高周波部品が当該掘り込みを設けたそれぞれの空間内に分離配置された高周波回路モジュール。
【請求項２】
複数の導体ビアの埋設壁面および表層または内層の導体層によって周囲が囲まれる掘り込みが設けられ、複数の高周波部品が実装された第１のプリント基板と、
上記第１のプリント基板に対向配置された平面板形状の第２のプリント基板と、
上記第１、第２のプリント基板における上記導体ビアに接続された対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続され、上記高周波部品が、上記第１のプリント基板の掘り込みを設けたそれぞれの空間内に分離配置された高周波回路モジュール。
【請求項３】
上記第１のプリント基板と第２のプリント基板は、ボールグリットアレイ接続により電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波回路モジュール。
【請求項４】
上記第１のプリント基板と第２のプリント基板は、外周壁が全面半田接合により電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波回路モジュール。
【請求項５】
複数の高周波部品が実装された第１のプリント基板と、
上記第１のプリント基板に対向配置され、上記高周波部品の実装領域に対向する部分に、金属パターンによって表面の覆われる掘り込みが設けられた導電性樹脂と、
上記第１のプリント基板および導電性樹脂における、対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続されるとともに、上記導電性樹脂における掘り込みを設けた空間内に上記高周波部品がそれぞれ収容され、上記高周波部品が当該掘り込みを設けたそれぞれの空間内に分離配置された高周波回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波またはミリ波帯の高周波信号が入出力される高周波回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波回路モジュールのキャビティ内にマイクロ波部品を格納すると、キャビティ共振により部品間や端子間のアイソレーションが低下し、特性が悪化することがある。この端子間におけるアイソレーションの低下を抑えるモジュール構造として、導電性樹脂で形成されたシールド壁を、送信モジュールと受信モジュールの間に設けたシールドカバーを被せるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このモジュールでは、送信モジュールと受信モジュールがケースに載置され、シールドカバーは送信モジュールと受信モジュールを被うように、ケースに固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４１０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示す従来のモジュール構造では、導電性樹脂で形成されたシールド壁はねじを使用してケースに固定される。このため、ケースにおけるねじ固定部分の占有面積が大きくなりレイアウトの自由度が低く、送信モジュールまたは受信モジュールをそれぞれ構成する、マイクロ波部品間のアイソレーションを確保するように、マイクロ波部品間にシールド壁を配置することが難しい。このことから、マイクロ波やミリ波の高周波部品の間でのアイソレーションの低下を確実に抑えるまでには至っていないという課題があった。
【０００５】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、高周波部品の間に高密度にシールド壁を実装することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による高周波回路モジュールは、複数の高周波部品が実装された第１のプリント基板と、上記第１のプリント基板に対向配置され、上記高周波部品の実装領域に対向する部分に、複数の導体ビアの埋設された壁面および表層または内層の導体層によって周囲が囲まれる掘り込みが設けられた第２のプリント基板と、上記第１、第２のプリント基板における、上記導体ビアに接続された対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続されるとともに、上記第２のプリント基板における掘り込みを設けた空間内に上記高周波部品がそれぞれ収容され、上記高周波部品が当該掘り込みを設けたそれぞれの空間内に分離配置されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電磁シールド壁を得るための部品にプリント基板を用いて半田により接合するため、高密度でかつ高い自由度で電磁シールド壁を得ることが可能である。また、高周波回路モジュールの低コスト化および軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明に係る実施の形態１による高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】この発明に係る実施の形態１による高周波回路モジュールにおいて、プリント基板に高周波部品および制御回路部品が実装された状態の上面図である。
【図３】この発明に係る実施の形態１による高周波回路モジュールにおいて、プリント基板に半田ボールを配置した状態の上面図である。
【図４】この発明に係る実施の形態２による高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。
【図５】この発明に係る実施の形態３による高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。
【図６】この発明に係る実施の形態４による高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による高周波回路モジュールの構成を示す断面図であり、図２はプリント基板に高周波部品および制御回路部品が実装された状態の上面図を示し、図３はプリント基板に半田ボールを配置した状態の上面図を示す。
図において、実施の形態１の高周波回路モジュールは、第１のプリント基板であるプリント基板１と、プリント基板１に対して導電性接合部材によって接合される第２のプリント基板であるプリント基板２と、プリント基板１を載置する平板状の金属ブロック１１によって構成される。プリント基板１はねじまたは接着により金属ブロック１１に設置されている。また、導電性接合部材として複数の半田ボール９が用いられる。
【００１０】
プリント基板１は、金属パターン層３ａ〜３ｅが形成された多層基板であり、基板の厚み方向に貫通する貫通穴５０が形成されている。金属パターン層３ａはＲＦ（Radio Frequency）信号層またはＧＮＤ（グランド）層または制御信号層が形成されている。金属パターン層３ｂはＲＦ信号層または制御信号層が形成されている。金属パターン層３ｃ、３ｅはＧＮＤ層が形成されている。金属パターン層３ｄはＧＮＤ層または制御信号層または電源層が形成されている。それぞれの層間は導通ビア５で電気的に接続されており、ＲＦ信号または制御信号または電源が導通ビア５を介して層間を垂直に伝送される。金属パターン層３ａのグランド層の一部は、プリント基板２の半田ボール９が接合される半田接合層になっている。
【００１１】
プリント基板１には、制御回路部品６と、気密パッケージ部品７が実装されている。気密パッケージ部品７には増幅器、減衰器、移相器等のマイクロ波部品が内蔵されている。金属パッケージ部品８は、下部がプリント基板１の貫通穴５０に収容され、ねじ１２を用いて金属ブロック１１に固定される。金属パッケージ部品８は高出力増幅器であり、金属ケースの内部空間にセラミック基板およびトランジスタ等の能動素子を収容する。金属パッケージ部品８は、上部がプリント基板１の貫通穴５０から突き出し、上部に設けられたＲＦ信号端子が、ボンディングワイヤ１０を介してプリント基板１の金属パターン層３ａのＲＦ信号端子に接続されている。気密パッケージ部品７は、半田ボール９によってプリント基板１の金属パターン層３ａに接合されるが、金属パッケージ部品８と同じようにボンディングワイヤでプリント基板１と接続する構成としても良い。
【００１２】
プリント基板２は金属パターン層４ａ〜４ｆが形成された多層基板であり、それぞれの層間は導通ビア５で電気的に接続されている。プリント基板２は、プリント基板１の部品実装された領域に対向する部分において、掘り込み１３が設けられている。掘り込み１３の内部空間を包む外側壁７０および中側壁４０に設けられた導通ビア５は、波長の２分の１以下の間隔で配列されており、掘り込み１３の内部空間を電磁的に遮蔽する近似シールド壁面を構成する。プリント基板２の金属パターン層４ｆには半田ボール９が配置されている。プリント基板１とプリント基板２は、それぞれを対向させて上記半田ボール９を介してＢＧＡ（Ball Grid Array）接続される。これによって、プリント基板２の掘り込み１３が設けられた面と、プリント基板２の気密パッケージ部品７、金属パッケージ部品８および制御回路部品６の実装される面とが向き合うこととなり、気密パッケージ部品７、金属パッケージ部品８および制御回路部品６が掘り込み１３の形成する空間に収容されることとなる。また、気密パッケージ部品７が収容される掘り込み１３による形成空間と、金属パッケージ部品８が収容される掘り込み１３による形成空間と、制御回路部品６が収容される掘り込み１３により形成空間は、それぞれ異なる空間となるように、外側壁７０および中側壁４０によって隔成される。プリント基板２の掘り込み１３により隔成されたそれぞれ空間は、外側壁７０、中側壁４０、半田ボール９および金属パターン層４ｆによって電磁的に遮蔽された電磁シールド空間を形成することとなり、同空間に収容される高周波部品間のアイソレーションを取ることができる。
【００１３】
次に、実施の形態１による高周波回路モジュールの動作について説明する。
マイクロ波入力端子１６から入力されたマイクロ波信号は、プリント基板１の金属パターン層３ａのＲＦ信号層と、内層配線である導体ビア５および金属パターン層３ｂのＲＦ信号層を通り、半田ボール９を介して気密パッケージ部品７に入力される。気密パッケージ部品７に入力されるマイクロ波信号は、増幅器、減衰器、移相器等で振幅および位相を制御された後、半田ボール９および金属パターン層３ａのＲＦ信号層を介して再びプリント基板１の内層配線である導体ビア５および金属パターン層３ｂのＲＦ信号層を通り、ボンディングワイヤ１０および金属パターン層３ａのＲＦ信号層を介して金属パッケージ部品８に入力される。金属パッケージ部品８ではマイクロ波信号は増幅され、ボンディングワイヤ１０を介してプリント基板１の金属パターン層３ａのＲＦ信号層に伝送され、金属パターン層３ａのＲＦ信号層からプリント基板１の内層配線である導体ビア５および金属パターン層３ｂのＲＦ信号層を通り、金属パターン層３ａのＲＦ信号層を構成するマイクロ波出力端子１７から、信号出力される。制御回路部品６は、金属パターン層３ａの制御信号層、導体ビア５および金属パターン層３ｂの制御信号層を介して気密パッケージ部品７および金属パッケージ部品８にバイアス信号や電源、制御信号を供給する。制御回路部品６は、気密パッケージ部品７および金属パッケージ部品８に収容されたマイクロ波回路について、バイアスおよびタイミング制御を行う。
【００１４】
このように、実施の形態１による高周波回路モジュールは、プリント基板２は、複数の導体ビアの埋設された外側壁７０および中側壁４０の下端面において、半田ボール９を介してプリント基板１に接合され、対向する表層のグランドパターン（金属パターン層３ａと金属パターン層４ｆ）同士を電気的に接続するＢＧＡ接続が行われる。プリント基板１とプリント基板２のＢＧＡ接続によって、掘り込み１３空間の内部をグランドされた仮想的な電磁シールド壁によって電磁シールドすることができるので、特許文献１に示すような従来のシールド壁に比べて、高密度でかつ自由度の高い電磁シールド空間を配置することが可能である。
【００１５】
以上説明したとおり、実施の形態１による高周波回路モジュールは、複数の高周波部品（マイクロ波部品７および金属パッケージ部品８）が実装されたプリント基板１と、プリント基板１に対向配置され、高周波部品の実装領域に対向する部分に、複数の導体ビア５の埋設壁面および表層または内層の導体層によって周囲が囲まれる掘り込み１３が設けられたプリント基板２と、プリント基板１、２における、導体ビア５に接続された対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続されるとともに、プリント基板２における掘り込み１３を設けた空間内に高周波部品がそれぞれ収容され、高周波部品が当該掘り込み１３を設けたそれぞれの空間内に分離配置したものである。
【００１６】
これによって、制御回路部品６や気密パッケージ部品７、金属パッケージ部品８といった機能ブロックを、プリント基板１とプリント基板２のＢＧＡ接続によって完全に電磁シールドすることができる。また、電磁シールドを構成する部品はプリント基板であるため、モジュールの低コスト化、および軽量化が可能である。
【００１７】
実施の形態２．
図４は、この発明に係る実施の形態２による高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。図において、実施の形態２による高周波回路モジュールは、プリント基板１のマイクロ波部品７、金属パッケージ部品８および制御回路部品６が実装される領域に掘り込み３０を設け、掘り込み３０の空洞空間（キャビティ）内に部品（マイクロ波部品７、金属パッケージ部品８および制御回路部品６）を実装する構成としている。また、プリント基板２は、掘り込みの設けられていない平面板形状の単層基板が用いられる。なお、その他の構成については、実施の形態１の図１に示した構成と同じである。
【００１８】
実施の形態２の高周波回路モジュールは、プリント基板１の掘り込み３０が設けられた面に、気密パッケージ部品７、金属パッケージ部品８および制御回路部品６が実装される。また、プリント基板２の掘り込み３０が設けられた面と、プリント基板１の上面とが向き合うこととなり、気密パッケージ部品７、金属パッケージ部品８および制御回路部品６が掘り込み３０の形成する空間に収容されることとなる。また、気密パッケージ部品７が収容される掘り込み３０による形成空間と、金属パッケージ部品８が収容される掘り込み３０による形成空間と、制御回路部品６が収容される掘り込み３０により形成空間は、それぞれ異なる空間となるように、側壁６０によって隔成される。プリント基板１の掘り込み３０により隔成されたそれぞれ空間は、側壁６０、半田ボール９および金属パターン層４ｆによって電磁的に遮蔽された空間を形成することとなり、同空間に収容される高周波部品間のアイソレーションを取ることができる。プリント基板２は、側壁６０の下端面の半田ボール９を介してプリント基板１に接合されることで、ＢＧＡ接続が行われる。
【００１９】
かくして、実施の形態２による高周波回路モジュールは、複数の導体ビア５の埋設壁面および表層または内層の導体層によって周囲が囲まれる掘り込み３０が設けられ、複数の高周波部品が実装されたプリント基板１と、プリント基板１に対向配置された平面板形状のプリント基板２と、プリント基板１、２における導体ビア５に接続された対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続され、上記高周波部品が、プリント基板１の掘り込みを設けたそれぞれの空間内に分離配置されることを特徴とする。  このように、プリント基板１とプリント基板２のＢＧＡ接続によって掘り込み３０空間の内部を電磁シールドすることができるので、実施の形態１による高周波回路モジュールと同様、高密度でかつ自由度の高い電磁シールド空間を配置することが可能である。
【００２０】
実施の形態３．
図５は、この発明に係る実施の形態３による高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。実施の形態３による高周波回路モジュールは、実施の形態１の図１に示した半田ボール９によるＢＧＡ接続の代わりに、図５に示す全面半田接合１４を導電性接続部材として用いて、プリント基板１の外側壁７０とプリント基板２を接続する構成としたものである。なお、その他の構成については、実施の形態１の図１に示した構成と同じである。
【００２１】
実施の形態４．
図６は、この発明に係る実施の形態４による高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。実施の形態４による高周波回路モジュールは、実施の形態１の図１に示したプリント基板２の代わりに、図６に示す導電性樹脂１５を用いたものである。なお、その他の構成については、実施の形態１の図１に示した構成と同じである。
【００２２】
導電性樹脂１５は、プリント基板１と接続する部分の表面に金属パターンが形成された樹脂である。導電性樹脂１５は、プリント基板２と同様、掘り込み１３によって隔成された空間が形成されている。導電性樹脂１５は、外側壁７０および中側壁４０の下端部が半田ボール９によってプリント基板１に接合されることで、ＢＧＡ接続が行われる。
【００２３】
かくして、実施の形態４による高周波回路モジュールは、複数の高周波部品が実装されたプリント基板１と、プリント基板１に対向配置され、高周波部品の実装領域に対向する部分に、金属パターンによって表面の覆われる掘り込み１３が設けられた導電性樹脂１５と、プリント基板１および導電性樹脂１５における、対向する表層パターン同士が、半田によって電気的に接続されるとともに、導電性樹脂１５における掘り込み１３を設けた空間内に上記高周波部品がそれぞれ収容され、上記高周波部品が当該掘り込み１３を設けたそれぞれの空間内に分離配置されたことを特徴とする。
【００２４】
このように、プリント基板１と導電性樹脂１５のＢＧＡ接続によって掘り込み１３空間の内部を電磁シールドすることができるので、実施の形態１による高周波回路モジュールと同様、高密度でかつ自由度の高い電磁シールド空間を配置することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  プリント基板、２  プリント基板、３ａ〜３ｅ  金属パターン層、４ａ〜４ｆ  金属パターン層、５  導通ビア、６  制御回路部品、７  気密パッケージ部品、８  金属パッケージ部品、９  半田ボール、１０  ボンディングワイヤ、１１  金属ブロック、１３  掘り込み、１４  全周半田接合、１５  導電性樹脂。
【図１】
2011165931.tif 000003
【図２】
2011165931.tif 000004
【図３】
2011165931.tif 000005
【図４】
2011165931.tif 000006
【図５】
2011165931.tif 000007
【図６】
2011165931.tif 000008