(57)【要約】  【課題】  ガンダイオードやマイクロストリップ線路等を密閉する遮蔽用容器を備えることにより、水蒸気等の浸入を防止することができると共に、小型のガンダイオード発振器を提供する。  【解決手段】  平板基板表面から裏面に貫通する第１のヴィアホールを通して表面信号電極と裏面信号電極が接続され、第２のヴィアホールを通して第１の表面バイアス電極と第１の裏面バイアス電極が接続され、第３のヴィアホールを通して表面接地電極と裏面接地電極が接続され、裏面信号電極と第１の裏面バイアス電極はバンプ電極で構成する。そして、平板基板表面は、遮蔽用容器で密閉されている。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性又は絶縁性の平板基板表面に、フリップチップ型のガンダイオードを搭載するガンダイオード発振器において、
前記ガンダイオードは、中央にアノード又はカソード電極のいずれか一方の第１の電極と、該第１の電極の両端にカソード又はアノード電極のいずれか一方の第２の電極とを備え、
前記平板基板は、表面に表面信号電極と、該表面信号電極に接続する第１の表面バイアス電極と、表面接地電極とを備え、裏面に裏面信号電極と、第１の裏面バイアス電極とを、あるいはさらに裏面接地電極とを備え、表面から裏面に貫通する第１のヴィアホールを通して前記表面信号電極と前記裏面信号電極が接続され、表面から裏面に貫通する第２のヴィアホールを通して前記第１の表面バイアス電極と前記第１の裏面バイアス電極が接続されて、あるいはさらに表面から裏面に貫通する第３のヴィアホールを通して前記表面接地電極と前記裏面接地電極が接続されると共に、前記裏面信号電極及び前記第１の裏面バイアス電極は、少なくともその近傍の前記平板基板表面より突出したバンプ電極で構成され、
前記第１の電極を前記表面信号電極に接続し、前記第２の電極を前記表面接地電極に接続して前記ガンダイオードを搭載した前記平板基板表面に、前記表面信号電極、前記第１の表面バイアス電極、前記表面接地電極及び前記ガンダイオードを密閉するように遮蔽用部材が接着していることを特徴とするガンダイオード発振器。
【請求項２】
請求項1記載のガンダイオード発振器において、
前記平板基板は、表面に表面オープンスタブ電極と、該表面オープンスタブ電極に接続する第２の表面バイアス電極とを備え、裏面に第２の裏面バイアス電極とを備え、表面から裏面に貫通する第４のヴィアホールを通して前記第２の表面バイアス電極と前記第２の裏面バイアス電極が接続されると共に、前記第２の裏面バイアス電極は、少なくともその近傍の前記平板基板表面より高いバンプ電極で構成され、
前記表面信号電極にアノード又はカソード電極の一方の電極を接続し、前記表面オープンスタブ電極に他方の電極を接続してバラクタダイオードを搭載した前記平板基板表面に、前記表面信号電極、前記第１の表面バイアス電極、前記表面接地電極、前記表面オープンスタブ電極、前記第２の表面バイアス電極、前記ガンダイオード及び前記バラクタダイオードを密閉するように前記遮蔽用部材が接着していることを特徴とするガンダイオード発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やミリ波用のガンダイオードを用いた発振器に関する。さらに詳しくは、ガンダイオード近傍を電磁波から遮断するとともに、密閉した構造にすることにより、発振器の信頼性を向上させることができる構造のガンダイオード発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガンダイオードを用いたガンダイオード発振器は、例えば図８に示されるような構造になっている。なお、図８（ａ）は遮蔽用容器を除去したガンダイオード発振器の斜視図であり、図８（ｂ）は遮蔽用容器が設けられ、筐体に組み込まれた状態のガンダイオード発振器の斜視図である。
【０００３】
図８（ａ）に示すように、ガンダイオード発振器は、半絶縁性又は絶縁性の平板基板１の表面に、信号電極２１、共振回路部２２、出力部２３、ガンダイオード用バイアス電極２４、共振回路用バイアス電極２５、表面接地電極２６が設けられ、平板基板１の裏面には裏面接地電極２７が設けられている。ガンダイオード１００は、そのアノード電極とカソード電極が信号電極２１及び表面接地電極２６にそれぞれ接続するように搭載されている。共振回路部２２は、信号電極２１の先端部にオープンスタブ（図には表れていない）が設けられ、このオープンスタブと共振回路用バイアス電極２５との間にバラクタダイオード２００が接続するように搭載されている。この種のガンダイオード発振器は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
また平板基板１の表面には、ガンダイオード用バイアス電極２４、共振回路用バイアス電極２５にそれぞれ外部からバイアス電圧を供給するため、電源用端子２８、２９が設けられ、それぞれ接続配線３０、３１によりガンダイオード用バイアス電極２４、共振回路用バイアス電極２５と接続している。そして、外部からの電磁波などと干渉してノイズとならないように、金属または樹脂の表面を金属で被覆した遮蔽用容器３２で覆われている（図８ｂ）。遮蔽用容器３２は、平板基板１の外周部に設けられた導電体膜３３によって平板基板１表面に接着されている。また遮蔽用容器３２の側壁には、接続配線３０、３１と接触してショートしないように、接続配線３０、３１が通過する部分に穴３４、３５が形成されている。
【０００５】
ガンダイオード発振器は図８（ｂ）に示されるように、例えばアルミニウムなどから形成された筐体３６に取り付けられ、出力部２３が位置する平板基板１の裏面には、裏面接地電極２７の一部が除去され、導波管（図示せず）が接続されている。一方、平板基板１上の出力部２３の上面側には、導波管終端部（図示せず）が設けられ、マイクロストリップ線路で構成された出力部と導波管との変換器が構成されている。図８（ａ）の３７はその導波管終端部の接着部を示している。
【特許文献１】特開２００１−１８５７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように従来のガンダイオード発振器は、遮蔽用容器３２でガンダイオードやマイクロストリップ線路を被覆しているため、外部の電磁波との干渉は防ぐことができる。しかし、遮蔽用容器３２の側壁には、接続配線３０、３１と接触してショートしないように、穴３４、３５が開けられている。そのため、遮蔽用容器３２内を密閉にすることはできず、水蒸気などが容易に内部に侵入してガンダイオードやマイクロストリップ線路等を腐食させることがあり、非常に信頼性に乏しいという問題がある。また、高周波出力部に導波管を用いた場合、小型化が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消し、ガンダイオードやマイクロストリップ線路等を密閉する遮蔽用容器を備えることにより、水蒸気等の浸入を防止することができると共に、小型のガンダイオード発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本願請求項１に係る発明は、半絶縁性又は絶縁性の平板基板表面に、フリップチップ型のガンダイオードを搭載するガンダイオード発振器において、前記ガンダイオードは、中央にアノード又はカソード電極のいずれか一方の第１の電極と、該第１の電極の両端にカソード又はアノード電極のいずれか一方の第２の電極とを備え、前記平板基板は、表面に表面信号電極と、該表面信号電極に接続する第１の表面バイアス電極と、表面接地電極とを備え、裏面に裏面信号電極と、第１の裏面バイアス電極とを、あるいはさらに裏面接地電極とを備え、表面から裏面に貫通する第１のヴィアホールを通して前記表面信号電極と前記裏面信号電極が接続され、表面から裏面に貫通する第２のヴィアホールを通して前記第１の表面バイアス電極と前記第１の裏面バイアス電極が接続されて、あるいはさらに表面から裏面に貫通する第３のヴィアホールを通して前記表面接地電極と前記裏面接地電極が接続されると共に、前記裏面信号電極及び前記第１の裏面バイアス電極は、少なくともその近傍の前記平板基板表面より突出したバンプ電極で構成され、前記第１の電極を前記表面信号電極に接続し、前記第２の電極を前記表面接地電極に接続して前記ガンダイオードを搭載した前記平板基板表面に、前記表面信号電極、前記第１の表面バイアス電極、前記表面接地電極及び前記ガンダイオードを密閉するように遮蔽用部材が接着していることを特徴とする。
【０００９】
本願請求項２に係る発明は、請求項1記載のガンダイオード発振器において、前記平板基板は、表面に表面オープンスタブ電極と、該表面オープンスタブ電極に接続する第２の表面バイアス電極とを備え、裏面に第２の裏面バイアス電極とを備え、表面から裏面に貫通する第４のヴィアホールを通して前記第２の表面バイアス電極と前記第２の裏面バイアス電極が接続されると共に、前記第２の裏面バイアス電極は、少なくともその近傍の前記平板基板表面より高いバンプ電極で構成され、前記表面信号電極にアノード又はカソード電極の一方の電極を接続し、前記表面オープンスタブ電極に他方の電極を接続してバラクタダイオードを搭載した前記平板基板表面に、前記表面信号電極、前記第１の表面バイアス電極、前記表面接地電極、前記表面オープンスタブ電極、前記第２の表面バイアス電極、前記ガンダイオード及び前記バラクタダイオードを密閉するように前記遮蔽用部材が接着していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガンダイオード発振器によれば、信号電極やバイアス電極を、ビアホールを介して平板基板の裏面側に取り出す構成とすることにより、遮蔽用容器と平板基板とを密着させることができ、ガンダイオードを含む発振回路部分を密閉することが可能となる。その結果、ローコストで、水蒸気などの浸入を完全に阻止することができ、腐食および動作に対する信頼性を大幅に向上させることができる。また、発振回路部分を密閉することができるため、遮蔽用容器内に不活性ガスを充填することができ、さらに、信頼性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、遮蔽用容器を接着した平板基板を、裏面に形成されるバンプ電極によって別の実装基板に表面実装することができるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のガンダイオードについて、実施例に従い、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、第１の実施例について説明する。図１は、第１の実施例のガンダイオード発振器の平板基板表面の説明図、図２はガンダイオード発振器の平板基板裏面の説明図を示す。半絶縁性又は絶縁性の平板基板１の表面には、表面信号電極２、表面信号電極２に接続するガンダイオード１００に電源を供給するための第１の表面バイアス電極３、表面接地電極４が形成されている。また、平板基板１の裏面には、ほぼ基板全面に裏面接地電極５が形成されており、平板基板１の表面の周囲には、後述する遮蔽用容器１１を接着するための導電体膜１２が形成されている。
【００１４】
平板基板１表面に形成された表面信号電極２は、平板基板１の表面から裏面に貫通する第１のヴィアホール６を通して平板基板１裏面に形成された裏面信号電極７に接続している。同様に、第１の表面バイアス電極３は第２のヴィアホール８を通して第１の裏面バイアス電極９に接続し、表面接地電極４はそれぞれ第３のヴィアホール１０を通して裏面接地電極５に接続している。図２に示すように、平板基板１裏面のほぼ全面に形成されている裏面接地電極５の一部が切り欠かれ、裏面信号電極７と第１の裏面バイアス電極９が形成されている。そして、裏面信号電極７と第１の裏面バイアス電極９はバンプ電極となっている。なお図２では、後述する実装回路基板上に形成される高周波信号線路、電源線路に、それぞれ裏面信号電極７と第１の裏面バイアス電極９のバンプ電極を接続するため、四角形の平板基板１の四隅に、四角形のスペーサ用の突起部を形成している。この突起部は、実装回路基板に搭載する際に、平板基板１を水平に保持するため、あるいは位置合わせ精度を上げるために用いられるものである。
【００１５】
ガンダイオード１００は、中央にアノード又はカソードのいずれか一方の電極（第１の電極に相当）と、この一方の電極の両端にカソード又はアノードのいずれか一方の電極（第２の電極に相当）とが同一面に配置している。そして、第１の電極が表面信号電極２と接続し、第２の電極のそれぞれが表面接地電極４と接続するように配置され、実装されている。
【００１６】
そして図３に示すように、遮蔽用容器１１（遮蔽用部材に相当）が、平板基板１の周囲に形成された導電体膜１２によって接着される。遮蔽用容器１１は、電磁波を遮蔽する必要があるので、金属又は樹脂の表面を金属で被覆して形成される。その結果、ガンダイオードを搭載した平板基板１の表面は、密閉される構造となる。
【００１７】
このように形成したガンダイオード発振器は、平板基板１裏面の第１の裏面バイアス電極９からガンダイオード１００のバイアス電圧を印加すると、ガンダイオード１００が発振し、その発振出力は、裏面信号電極９から出力されることになる。
【００１８】
なお、平板基板１は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンドなどのように、比抵抗が１０6Ω・ｃｍ以上で、熱伝導率が１４０Ｗ／（ｍＫ）以上の材料を用いると、ガンダイオードから放射される熱を効果的に放射することができ、発振効率の優れたガンダイオードを形成することができる。表面信号電極２、第１の表面バイアス電極３、表面接地電極４は、銅などの電気伝導性の良好な導電体膜をパターンニングすることにより、所望の形状に形成し、平板基板１の裏面にも銅などからなる裏面接地電極５を形成することにより、所望のインピーダンスとなる電送線路を形成することができる。
【実施例２】
【００１９】
次に第２の実施例について説明する。図４は第２の実施例である周波数可変型ガンダイオード発振器の平板基板表面の説明図、図５は周波数可変型ガンダイオード発振器の平板基板裏面の説明図を示す。上述の第１の実施例同様、半絶縁性又は絶縁性の平板基板１表面には、表面信号電極、表面信号電極に接続するガンダイオードに電源を供給するための第１の表面バイアス電極３、表面接地電極４が形成されている。そして本実施例ではさらに、表面信号電極と表面オープンスタブ電極１３に接続するバラクタダイオード２００にバイアス電圧を供給するための第２の表面バイアス電極１４が形成されている。また、平板基板１の裏面には、ほぼ基板全面に裏面接地電極５が形成されており、平板基板１の周囲には、遮蔽用容器１１を接着するための導電体膜１２が形成されている。
【００２０】
平板基板１表面に形成された表面信号電極２は、平板基板１の表面から裏面に貫通する第１のヴィアホール６を通して平板基板１裏面に形成された裏面信号電極７に接続している。同様に、第１の表面バイアス電極３は第２のヴィアホール８を通して第１の裏面バイアス電極９に接続し、表面接地電極４はそれぞれ第３のヴィアホール１０を通して裏面接地電極９に接続している。本実施例ではさらに、第２の表面バイアス電極１４が第４のヴィアホール１５を通して第２の裏面バイアス電極１６に接続している。図５に示すように、平板基板１裏面のほぼ全面に形成されている裏面接地電極５の一部が切り欠かれ、裏面信号電極７、第１の裏面バイアス電極９及び第２の裏面バイアス電極１６が形成されている。そして、裏面信号電極７、第１の裏面バイアス電極９及び第２の裏面バイアス電極１６はバンプ電極となっている。なお図５では、後述する実装回路基板上に形成される高周波信号線路、電源線路に、それぞれ裏面信号電極７、第１の裏面バイアス電極９、第２の裏面バイアス電極１６のバンプ電極を接続するため、四角形の平板基板１の四隅に、四角形のスペーサ用の突起部を形成している。この突起部は、実装回路基板に搭載する際に、平板基板１を水平に保持するため、あるいは位置合わせ精度を上げるために用いられるものである。
【００２１】
ガンダイオード１００は、中央にアノード又はカソードのいずれか一方の電極（第１の電極に相当）と、この一方の電極の両端にカソード又はアノードのいずれか一方の電極（第２の電極に相当）とが同一面に配置している。そして、第１の電極が表面信号電極２と接続し、第２の電極のそれぞれが表面接地電極と接続するように配置され、実装されている。
【００２２】
そして図６に示すように、遮蔽用容器１１（遮蔽用部材の相当）が平板基板１の周囲に形成された導電体膜１２によって接着される。遮蔽用容器１１は、電磁波を遮蔽する必要があるので、金属又は樹脂の表面を金属で被覆して形成される。その結果、ガンダイオード及びバラクタダイオードを搭載した平板基板１の表面は、密閉される構造となる。
【００２３】
このように形成したガンダイオードは、平板基板１裏面から第１の裏面バイアス電極にガンダイオード１００のバイアス電圧を印加すると共に、第２の裏面バイアス電極１６にバラクタダイオード２００のバイアス電圧を印加すると、所望の周波数でガンダイオード１００が発振し、その発振出力は、裏面信号電極９から出力されることになる。
【００２４】
なお実施例１同様、平板基板１は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンドなどのように、比抵抗が１０6Ω・ｃｍ以上で、熱伝導率が１４０Ｗ／（ｍＫ）以上の材料を用いると、ガンダイオードから放射される熱を効果的に放射することができ、発振効率の優れたガンダイオードを形成することができる。表面信号電極２、第１の表面バイアス電極３、表面接地電極４は、銅などの電気伝導性の良好な導電体膜をパターンニングすることにより、所望の形状に形成し、平板基板１の裏面にも銅などからなる裏面接地電極５を形成することにより、所望のインピーダンスとなる電送線路を形成することができる。
【００２５】
以上のように遮蔽用容器１１で密閉されたガンダイオード発振器あるいは周波数可変型ガンダイオード発振器は、平板基板１の裏面に裏面信号電極７と第１の裏面バイアス電極９が、あるいはさらに第２の裏面バイアス電極１６が形成されている。従って例えば周波数可変型ガンダイオード発振器を実装する場合は、図７（ｂ）に示すように、実装回路基板１７を用意し、その表面に高周波信号線路１８、ガンダイオード用電源線路１９及びバラクタダイオード用電源線路２０を形成する。そして、図６に示す周波数可変型ガンダイオード発振器の裏面信号電極７を高周波信号線路１８に、第１の裏面バイアス電極９をガンダイオード用電源線路１９に、第２の裏面バイアス電極１６をバラクタダイオード用電源線路２０にそれぞれ接続することで、実装回路基板１７上に実装することができる（図７ａ）。なお、図７では、スペーサ用の突起部に対応する位置に、所定のパターンを形成することにより、裏面信号電極７を高周波信号線路１８に、第１の裏面バイアス電極９をガンダイオード用電源線路１９に、第２の裏面バイアス電極１６をバラクタダイオード用電源線路２０に、位置合わせ精度良くそれぞれ接続することができる。
【００２６】
なお、図３に示すガンダイオード発振器を実装回路基板１７に実装する場合は、実装回路基板１７上に、高周波信号線路１８及びガンダイオード用電源線路１９を形成すればよい。
【００２７】
以上説明したように、本発明のガンダイオード発振器あるいは周波数可変型ガンダイオード発振器は、遮蔽用容器１２によって気密封止される構造となっている。従って、外部からの電子波の影響を受けないと共に、水分等の侵入を防止することができる。さらに遮蔽用容器１２内を窒素などの不活性ガスで充填、保持することもでき、マイクロストリップ線路などで形成した電極等の腐食に対する信頼性をさらに向上させることができる。
【００２８】
なお、平板基板１あるいは実装回路基板１７上に形成する電極、線路等は、コプレーナ構造とすることができることはいうまでもない。コプレーナ構造とする場合には、裏面接地電極５及び第３のヴィアホール１０がない構造とすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施例であるガンダイオード発振器の平板基板表面の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例であるガンダイオード発振器の平板基板裏面の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例のガンダイオード発振器の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例の周波数可変型ガンダイオード発振器の平板基板表面の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例の周波数可変型ガンダイオード発振器の平板基板裏面の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施例の周波数可変型のガンダイオード発振器の説明図である。
【図７】実装回路基板に本発明の第２の実施例の周波数可変型ガンダイオードを実装した状態の説明図である。
【図８】従来のガンダイオード発振器の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１；平板基板、２；表面信号電極、３；第１の表面バイアス電極、４；表面接地電極、５；裏面接地電極、６；第１のヴィアホール、７；裏面信号電極、８；第２のヴィアホール、９；第１の裏面バイアス電極、１０；第３のヴィアホール、１１；遮蔽用容器、１２；導電体膜、１３；表面オープンスタブ電極、１４；第２の表面バイアス電極、１５；第４のヴィアホール、１６；第２の裏面バイアス電極、１７；実装回路基板、１８；高周波信号線路、１９；ガンダイオード用電源線路、２０；バラクタダイオード用電源線路、２１；信号電極、２２；共振回路部、２３；出力部、２４；ガンダイオード用バイアス電極、２５；共振回路用バイアス電極、２６；表面接地電極、２７；裏面接地電極、２８，２９；電源用端子、３０，３１；線路配線、３２；遮蔽用容器、３３；導電体膜、３４，３５；穴、３６；筐体、３７；導波管終端部の接続部、１００；ガンダイオード、２００；バラクタダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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