(57)【要約】      （修正有）【課題】ガンダイオードを平板回路基板に実装した場合、発振周波数のばらつきがない平板回路基板およびそれを用いたガンダイオード発振器を提供する。【解決手段】表面に第１の信号伝送線路と表面接地電極７を、裏面に裏面接地電極８を、側面に表面接地電極７と裏面接地電極８を接続する導電性膜１８を備え、ガンダイオード１を実装した第１の平板回路基板２と、表面に第２の信号伝送線路を、裏面に裏面接地電極８を備えた１または２以上の第２の平板回路基板２とを組み合わせることによって、ガンダイオード発振器を構成する。【選択図】図１
2008098539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に第１の信号伝送線路と表面接地電極を、裏面に裏面接地電極を、側面に前記表面接地電極と前記裏面接地電極とを接続する導電性膜を備え、表面にガンダイオードを実装する第１の平板回路基板と、
表面に第２の信号伝送線路を、裏面に裏面接地電極を備えた１または２以上の第２の平板回路基板と、
前記第１の信号伝送線路と前記第２の信号伝送線路とを接続する接続手段とを備えたことを特徴とする平板回路基板。
【請求項２】
表面に第１の信号伝送線路と表面接地電極を、裏面に裏面接地電極を、側面に前記表面接地電極と前記裏面接地電極を接続する導電性膜を備え、前記第１の信号伝送線路にガンダイオードのカソード電極またはアノード電極のいずれか一方を、前記表面接地電極にアノード電極またはカソード電極のいずれか一方を接続した第１の平板回路基板と、
表面に第２の信号伝送線路を、裏面に裏面接地電極を備えた１または２以上の第２の平板回路基板と、
前記第１の信号伝送線路と前記第２の信号伝送線路とを接続する接続手段とを備えた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、平板回路基板およびそれを用いたガンダイオード発振器に関し、特に発振周波数のばらつきを低減させることができる高周波発振器に好適な平板回路基板およびそれを用いたガンダイオード発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波帯やミリ波帯といった高周波発振器では、高電力半導体装置を実装する平板回路基板は、熱伝導性の優れたアルミナ焼結体や窒化アルミニウム焼結体等からなる平板基板上に、マイクロストリップ線路によって信号伝送線路や接地電極等が形成されている。
【０００３】
この種の高周波発振器の一例である、ガンダイオード発振器について説明する。図３はガンダイオード発振器の一部断面図である。ガンダイオード１表面には導電性の突起電極で構成されたカソード電極３とアノード電極４が形成されている。ガンダイオード１を搭載する平板回路基板２は、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム等からなる平板基板５の表面に、高周波信号を伝送する信号伝送線路６と、表面接地電極７が形成され、裏面には裏面接地電極８が形成されている。図３に示すように、カソード電極３は信号伝送線路６と、アノード電極４は表面接地電極７と接続している。また、表面接地電極７と裏面接地電極８は平板基板５を貫通し、導電性物質を充填したビア電極９を介して接続している。
【０００４】
このようなガンダイオード発振器では、２つのビア電極９の間隔１０が変化することで発振周波数がばらつくことが知られている。この発振周波数のばらつきを低減するためには、ビア電極９を常に所定の位置に形成する必要がある。その方法として本願出願人は、焼結後の平板基板にマイクロブラスト加工方法により凹部を形成し、導電性物質を充填した後、所望の厚さとなるまで薄層化することによりビア電極を形成する方法を提案している。
【０００５】
図４は、本願出願人が提案した平板基板の製造方法の説明図である。まず、グリーンシートをＮ2雰囲気中で１８００℃、９時間焼結し、厚さ３００μｍ程度の平板基板１１を形成する。次に平板基板１１上にマスク材となる厚み１００μｍの感光性のドライフィルム１２をラミネートする（図４ａ）。通常のフォトリソグラフ法に従い、ビア電極形成予定領域の平板基板１１表面の一部を開口するようにドライフィルム１２をパターニングする（図４ｂ）。続いて、マイクロブラスト加工法により、微細砥粒１３をノズルから高速で噴射させ、平板基板１１の表面に凹部１４を形成する（図４ｃ）。その後、ドライフィルム１２を除去することにより表面に凹部１４が形成された平板基板１１が得られる（図４ｄ）。
【０００６】
次に、平板基板の１１表面に電子ビーム蒸着装置等を用いて金属薄膜１５を形成し（図４ｅ）、通常のフォトリソグラフ法により凹部１４が形成された領域を開口するようにフォトレジスト１６をパターニングする（図４ｆ）。続いて、メッキ法により凹部１４内に露出する金属薄膜１５上に導電性金属、例えば金からなるメッキ層１７を形成し、凹部１４の内部をメッキ層１７で充填する（図４ｇ）。フォトレジスト１６を除去した後、平板基板１１の表面を研磨し、フォトレジスト１６上に広がったメッキ層１７と平板基板１１上に形成した金属薄膜１５を除去し、平板基板１１の表面とほぼ同一な表面を有するメッキ層１７（金属薄膜１５の１部を含む）を露出させる。一方、平板基板１１の裏面も研磨し、メッキ層１７を露出させる。この平板基板１１の表面および裏面の研磨により、ビア電極９を備えた平板基板５を形成することができる（図４ｈ）。このような製造方法によれば、凹部１４は、グリーンシートを焼結した後にビア電極形成予定領域に形成するため、焼結に伴い生じる位置ずれを少なくすることができる構成となっている（特許文献１）。
【０００７】
その後、通常の方法に従い、平板基板５の表面に信号伝送線路、表面接地用電極等をパターン形成し、裏面に裏面接地電極を形成することにより、平板回路基板を形成することができる。また、平板回路基板上にガンダイオードを実装することにより、ガンダイオード発振器を形成することができる。
【特許文献１】特開２００５−２５９９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願出願人が先に提案した平板基板の製造方法では、焼結後の平板基板に凹部を形成するため、焼結によるグリーンシートの収縮に伴うビア電極の間隔のばらつきは少なくなった。しかしながら、マイクロブラスト法による加工は砥粒の大きさ、砥粒噴射時の圧力のばらつき等により、凹部の大きさが±３０μｍ程度ばらつき、さらにビア電極の断面形状が台形状になったり、すり鉢状になったりしてしまう。その結果、依然としてビア電極の間隔のばらつきが残り、ガンダイオード発振器の発振周波数のばらつきを無くすことはできないという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解消し、ガンダイオードを平板回路基板に実装した場合、発振周波数のばらつきがない平板回路基板およびそれを用いた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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る平板回路基板は、表面に第１の信号伝送線路と表面接地電極を、裏面に裏面接地電極を、側面に前記表面接地電極と前記裏面接地電極とを接続する導電性膜を備え、表面にガンダイオードを実装する第１の平板回路基板と、表面に第２の信号伝送線路を、裏面に裏面接地電極を備えた１または２以上の第２の平板回路基板と、前記第１の信号伝送線路と前記第２の信号伝送線路とを接続する接続手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本願請求項２に係る発明のガンダイオード発振器は、表面に第１の信号伝送線路と表面接地電極を、裏面に裏面接地電極を、側面に前記表面接地電極と前記裏面接地電極を接続する導電性膜を備え、前記第１の信号伝送線路にガンダイオードのカソード電極またはアノード電極のいずれか一方を、前記表面接地電極にアノード電極またはカソード電極のいずれか一方を接続した第１の平板回路基板と、表面に第２の信号伝送線路を、裏面に裏面接地電極を備えた１または２以上の第２の平板回路基板と、前記第１の信号伝送線路と前記第２の信号伝送線路とを接続する接続手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の平板回路基板は、ガンダイオードを実装する平板回路基板の表面接地電極と裏面接地電極とを、ビア電極を用いず、平板回路基板の側面に設けた導電性膜によって導通させる構造としている。平板回路基板の対向する側面間の寸法は、通常の切断方法によって精度良く所望の寸法に加工することができるため、従来のビア電極の間隔に相当する間隔のばらつきが小さくなる。
【００１３】
本発明の平板回路基板にガンダイオードを実装してガンダイオード発振器を形成する場合、発振周波数のばらつきの小さいガンダイオード発振器を形成することができる。
【００１４】
本発明では、平板回路基板が、ガンダイオードを実装する第１の平板回路基板とバイアス回路や共振回路等を形成する第２の平板回路基板とからなり、それぞれ別の材料で形成することができる。その結果、特性向上のために放熱性の優れた平板基板を用いることが望ましい第１の平板回路基板と、通常のセラミック基板で良い第２の平板回路基板とを組み合わせて構成することができ、比較的高価な第１の平板回路基板の使用量が少なくなり、安価に平板回路基板およびガンダイオード発振器を形成できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の平板回路基板は、ガンダイオードを実装する平板回路基板の側面に、表面接地電極と裏面接地電極を接続する導電性膜を形成することによって、側面の間隔（従来のビア電極の間隔に相当）のばらつきを小さくしている。その結果、本発明の平板回路基板にガンダイオードを実装し、ガンダイオード発振器を形成する場合、発振周波数のばらつきの小さいガンダイオード発振器を形成することができる。以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の第１の実施例の説明図である。ガンダイオード１を実装した平板回路基板（第１の平板回路基板に相当）２ａは、図１（ａ）に示すように、その表面に信号伝送線路（第１の信号伝送線路に相当）６ａと表面接地電極７ａが形成されており、その裏面には裏面接地電極８ａが形成されている。従来の平板回路基板と異なり、ビア電極はなく、表面接地電極７ａと裏面接地電極８ａが平板基板５ａの側面に形成されている金属膜等からなる導電性膜１８によって導通する構造となっている。
【００１７】
ガンダイオード１を実装した平板回路基板２ａは、次のように形成する。まず、放熱特性の良いダイヤモンドや、ＡｌＮ、ＳｉＣまたはＢｅＯ等のセラミックスの中から適宜選択した材料を用意し、例えばエキシマレーザー光を照射して切断することで、一辺が１ｍｍ程度の平板基板５ａを形成する。ここで、レーザー光を照射して切断する加工方法は、一般的に±５μｍ程度の加工精度があり、平板基板５ａの対向する側面の間隔のばらつきも、±５μｍ程度となる。従来のマイクロブラスト法による加工精度±３０μｍ程度と比較して、大幅にばらつきを抑えられることがわかる。
【００１８】
次に、平板基板５ａの対向する１対の側面に、例えば蒸着法によって、チタン、白金、金などの導電性膜１８を被着形成する。
【００１９】
次に、平板基板５ａ表面に、チタン、白金、金などの導電性薄膜を形成し、通常のフォトリソグラフ法によって、導電性膜１８が被着した側面側の表面に１対の表面接地電極７ａを、その間に信号伝送線路６ａを形成する。また平板基板５ａの裏面には、裏面接地電極８ａを形成する。このように形成することにより、表面接地電極７ａと裏面接地電極８ａが、平板基板５ａの側面に被着した導電性膜１８によって導通する構造の平板回路基板２ａが形成される。なお、平板基板５ａを切断する方法は、上述のレーザー光を照射して切断する方法に限らず、加工精度の高い方法を採用することができる。平板回路基板２ａの１辺の寸法、厚さを所望の寸法に形成することで、従来のビア電極の間隔１０に相当する寸法のばらつきを非常に小さくすることができる。その後、通常のフリップチップボンディング装置を用いて、ガンダイオード１を平板回路基板２ａ上に搭載する（図１ａ）。ガンダイオード１は、図４で説明した構造とし、図示しないカソード電極を信号伝送線路６ａに、アノード電極を表面接地電極７ａに接続する。
【００２０】
一方、図１（ｂ）に示すように、通常の平板基板に用いられるセラミックスからなる平板基板５ｂを用意し、平板回路基板２ａが挿入される部分を、エキシマレーザーを照射して切断除去し、貫通穴１９を形成する。このときの加工精度は・５μｍ程度である。続いて信号伝送線路６ｂ（第２の信号伝送線路に相当）、バイアス端子２０を平板基板５ｂ上にパターン形成し、貫通穴１９のある平板回路基板２ｂを形成する。平板回路基板２ｂ表面にはバイアス回路、共振回路、整合回路など、発振回路として必要な回路構造を形成する。また平板回路基板２ｂの裏面には、裏面接地電極８が形成されている。
【００２１】
また図１（ｃ）に示すように、通常の平板基板に用いられるセラミックスからなる平板基板５ｃを用意し、平板基板５ｃ表面に金属薄膜を形成し、金属薄膜の両端にバンプ２１を配置した伝送線路接続素子２２を形成する。
【００２２】
次に、平板回路基板２ｂの貫通穴１９内に、図１（ａ）に示すガンダイオード１を搭載した平板回路基板２ａを配置し、信号伝送線路６ａと６ｂを伝送線路接続素子２２によって接続することで、ガンダイオード発振器を形成することができる（図１ｄ）。なお図１（ｄ）は、接地筐体２３上に、平板回路基板２ａおよび２ｂを載置した構造を示しており、図示するようにバイアス端子２０にバイアス電位を印加することによって、ガンダイオード発振器となる。
【００２３】
このような構造とすることで、間隔２４は平板基板５ａの対向する側面の寸法によって決まることになる。ここで側面の寸法は、平板基板５ａの加工精度により決まるので、レーザー光を照射して切断加工する方法では、±５μｍ程度のばらつきに留まる。
【実施例２】
【００２４】
図２は本発明の第２の実施例の説明図である。本実施例では、ガンダイオード１を実装した平板回路基板（第１の平板回路基板に相当）２ｃは、図２（ａ）に示すように、その表面に信号伝送線路（第１の信号伝送線路に相当）６ｃと表面接地電極７ｃが形成されており、その裏面には裏面接地電極８ｃが形成されている。従来の平板回路基板と異なり、ビア電極がない構造となっている。また実施例１で説明した平板回路基板２ａと異なり、表面接地電極７ｃと裏面接地電極８ｃを導通させるための導電性膜１８を備えていない構造となっている。
【００２５】
ガンダイオード１を実装した平板回路基板２ｃは、次のように形成する。まず、放熱特性の良いダイヤモンドや、ＡｌＮ、ＳｉＣまたはＢｅＯ等のセラミックスの中から適宜選択した材料を用意し、例えばエキシマレーザー光を照射して切断することで、一辺が１ｍｍ程度の平板基板５ａを形成する。ここで、レーザー光を照射して切断する加工方法は、一般的に±５μｍ程度の加工精度があり、平板基板５ｃの対向する側面の間隔のばらつきも、±５μｍ程度となる。従来のマイクロブラスト法による加工精度±３０μｍ程度と比較して、大幅にばらつきを抑えられることがわかる。
【００２６】
次に平板基板５ｃ表面に、導電性薄膜を被着させ、通常のフォトリソグラフ法によって、１対の表面接地電極７ｃと、その間に信号伝送線路６ｃを形成する。また平板基板５ｃの裏面には、裏面接地電極８ｃを形成する。この段階では、表面接地電極７ｃと裏面接地電極８ｃは電気的に分離されている。なお、平板基板５ｃを切断する方法は、上述のレーザー光を照射して切断する方法に限らず、加工精度の高い方法を採用することができる。平板回路基板２ｃの１辺の寸法、厚さを所望の寸法に形成することで、従来のビア電極の間隔１０に相当する寸法のばらつきを非常に小さくすることができる。その後、通常のフリップチップボンディング装置を用いて、ガンダイオード１を平板回路基板２ｃ上に搭載する（図２ａ）。ガンダイオード１は、図４で説明した構造とし、図示しないカソード電極を信号伝送線路６ｃに、アノード電極を表面接地電極７ｃに接続する。
【００２７】
次に、通常の平板基板に用いられるセラミックスからなる平板基板５ｄおよび５ｅを用意し、信号伝送線路６ｄおよび信号伝送線路６ｅを平板基板５ｄおよび５ｅ上にパターン形成する。平板基板５ｄには、バイアス端子２０も形成する。このように形成した平板回路基板２ｄおよび２ｅ表面には、バイアス回路、共振回路、整合回路など、発振回路として必要な回路構造を形成する。また平板回路基板２ｄおよび２ｅの裏面には、それぞれ裏面接地電極８ｄおよび８ｅが形成されている。
【００２８】
接地筐体２３上に、平板回路基板２ｃ、２ｄおよび２ｅを図２（ｂ）のように載置する。その後、平板回路基板２ｃの側面に銀ペーストなどの導電性物質を塗布、加熱硬化することによって、表面接地電極７ｃと裏面接地電極８ｃを電気的に接続する導電性膜１８ａを形成する。
【００２９】
信号伝送線路６ｃと６ｄ、６ｃと６ｅを金線２５で接続することで、図２（ｂ）に示すようなガンダイオード発振器を形成することができる。
【００３０】
このような構造とすることで、間隔２４は平板基板５ｃの対向する側面の寸法によって決まることになる。ここで側面の寸法は、平板基板５ｃの加工精度により決まるので、レーザー光を照射して切断加工する方法では、±５μｍ程度のばらつきに留まる。
【００３１】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらに実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、平板回路基板（２ａ、２ｃ）は、ガンダイオード１が実装されている状態で、別の平板回路基板（２ｂ、２ｄおよび２ｅ）と組み合わせて配置するように説明したが、平板回路基板を配置した後、ガンダイオードを実装することも可能である。また第１の実施例において、伝送線路接続素子２２の代わりに金線や金リボンで接続することができるし、第２の実施においても、金線の代わりに金リボンや伝送線路接続素子で接続することができる。さらにまた第２の実施例において、第２の平板回路基板に相当する平板回路基板が２個の場合について説明したが、平板回路基板の数は、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施例の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施例の説明図である。
【図３】従来のガンダイオード発振器の一部断面図である。
【図４】従来の平板基板の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１；ガンダイオード、２；平板回路基板、３；カソード電極、４；アノード電極、５；平板基板、６；信号伝送線路、７；表面接地電極、８；裏面接地電極、９；ビア電極、１０；間隔、１１；平板基板、１２；ドライフィルム、１３；微細砥粒、１４；凹部、１５；金属薄膜、１６；フォトレジスト、１７；めっき層、１８；導電性膜、１９；貫通穴、２０；バイアス端子、２１；バンプ電極、２２；伝送線路接続素子、２３；接地筐体、２４；間隔、２５：金線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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