(57)【要約】      （修正有）【課題】きょう体が誘電体の多層構造で構成され、内部に少なくとも2つ以上のマイクロ波回路と制御回路等を有する高周波モジュールにおいて、実装面積を小さくした高周波モジュールを提供する。【解決手段】2つ以上のマイクロ波回路１３，１４を階層状に実装し、マイクロ波回路間を誘電体２、３、４、５、６、７、８、９、１０内に設けたスロット１９、２０を用いて電磁結合で接続することにより、マイクロ波回路数が増大しても、高周波モジュールの投影面積をふやさずに配置でき、高周波モジュールの小型化を実現できる。【選択図】図１
2008277838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体が積層されて形成された構造体に第一、第二の高周波回路を搭載して成る高周波モジュールにおいて、
第一の高周波回路に接続される第一の信号伝達線路が形成された第一の誘電体と、
第二の高周波回路に接続される第二、第三の信号伝達線路が形成された第二の誘電体と、
上記第一の信号伝達線路と第二の信号伝達線路の間で、積層方向に高周波信号を伝達する信号伝送路と、
上記第一の高周波回路に接続され、上記構造体の一方面との間で積層方向に高周波信号を伝達する第一の高周波伝送路と、
上記第二の高周波回路に接続された第三の信号伝送線路と上記構造体の他方面との間で高周波信号を伝達する第二の高周波伝送路とを備え、
上記第一の高周波回路と上記第二の高周波回路は、上記第一の誘電体と第二の誘電体の積層方向の投影面に互いに重なりを有するように、離間して接地面上に配置され、
上記第二の高周波伝送路は、上記構造体の他方面との間で積層方向に高周波信号を伝送する芯線と、その芯線の周囲を取り囲んで、馬蹄状に配置された複数のスルーホールとを有して構成された、
ことを特徴とする高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内部に２つ以上のマイクロ波回路などの高周波回路及びその制御回路を有し、そのきょう体を多層誘電体で構成したマイクロ波モジュールに代表される高周波モジュールに関し、特に内部にもつマイクロ波回路間及びマイクロ波回路とその制御回路の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第８図は従来の誘電体を積層したパッケージを使用した実装方法によるマイクロ波モジュールの一実施例を示すマイクロ波モジュールの断面図、第９図はその裏面視図、第１０図はその高周波コネクタと内部のマイクロ波回路との接続構造を示す図である。図において、1は最下部に位置する金属導体、2は第一の誘電体、3は第二の誘電体、4は第三の誘電体、5は第四の誘電体、6は第五の誘電体、12はマイクロ波回路の制御回路または制御用IC、13は第一のマイクロ波回路、15は高周波コネクタ、17は制御信号用ピン、18は誘電体内のスルーホール、21は上記高周波コネクタ15の芯線、24はシールリング、25は上フタである、27は接続用ワイヤであり、第一の誘電体2と第二の誘電体３の接続面及び第三の誘電体4と第四の誘電体5の接続面、第五の誘電体6面上に信号伝達線路面を設け、第二の誘電体3と第三の誘電体4との接続面  及び第四の誘電体5と第五の誘電体6との接合面には接地面が設けてある。なお、ここでのマイクロ波回路とは、半導体基板上にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、キャパシタ等の回路構成要素を一体形成したマイクロ波回路（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ＩＣ）や、誘電体基板上に半導体を除いた回路構成要素を形成し、半導体を後から搭載したマイクロ波回路（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ＩＣ）などを示し、一般に基板やその基板のパッケージの形状に応じて平たい長方形状を成す。
【０００３】
次に動作について説明する。制御信号用ピン17から入力された制御信号は、誘電体内のスルーホール18ａ、18ｂ、18Ｃ、18ｄを通り接続用ワイヤ27ｄを通って制御回路12に入力される。制御回路12の出力信号は接続用ワイヤ27ｃを通り、誘電体内のスルーホール18ｅ、18ｆなどを通り第三の誘電体4の信号伝達線路面を通り、接続用ワイヤ27ａ、27bなどを通じて第一のマイクロ波回路13に入力される。また、マイクロ波信号は高周波コネクタ15ａから入力され、接続用ワイヤ27ｅを通してマイクロ波回路13に入力され、上記制御信号に基づいて第一のマイクロ波回路13で処理された出力信号は、高周波コネクタ15ａと同様に第一のマイクロ波回路13に接続された高周波コネクタ15ｂから出力される。
【０００４】
また、マイクロ波回路を複数搭載する場合は、第二の誘電体3の接地面に複数のマイクロ波回路を配置し、二次元的に回路を展開することで実現でき、その場合マイクロ波回路間の接続はマイクロストリップ線路及び接続用ワイヤにて行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べたように、従来の誘電体を積層したパッケージを使用したマイクロ波モジュールでは、2つ以上のマイクロ波回路を内部に搭載する場合、マイクロ波回路を搭載する面を1面しかもたない（例えば図８の場合、第二の誘電体3の接地面）ため、マイクロ波回路間の接続は平面内で実施する必要があった。また、2つ以上の高周波コネクタを必要とする場合は同一方向に設ける必要があった。
【０００６】
しかし、マイクロストリップ線路にて平面内に回路を増やしていくと、マイクロ波回路の投影面積（厚み方向に垂直な面の面積）が増大し、結果的にこのマイクロ波回路が実装されたマイクロ波モジュールを必要とするシステム内においてこのモジュールの占有面積が増大し、システムが大型化するという課題があった。また、2つ以上の高周波コネクタを同一方向に設けた場合、マイクロ波モジュールの小型化が制限されるという課題があった。例えば、マイクロ波モジュールによってアレイアンテナを構成する場合、マイクロ波回路へマイクロ波信号を分配・供給する給電回路とマイクロ波回路からのマイクロ波信号を放射するアレイアンテナ素子を、マイクロ波モジュールに対して同一方向に配置するため、給電回路にマイクロ波信号の出力に加えて入力を行うための穴も設ける必要があり、その結果給電回路の実装スペースが少なくなる。
【０００７】
この発明は、係る課題を解決するために為されたものであり、複数の高周波回路を搭載する場合の実装面積を小さくし、また２つ以上の高周波コネクタを設ける場合にも同一方向ではなく相対する方向に設けることを可能とした高周波モジュールを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による高周波モジュールは、複数の誘電体が積層されて形成された構造体に第一、第二の高周波回路を搭載して成る高周波モジュールにおいて、第一の高周波回路に接続される第一の信号伝達線路が形成された第一の誘電体と、第二の高周波回路に接続される第二、第三の信号伝達線路が形成された第二の誘電体と、上記第一の信号伝達線路と第二の信号伝達線路の間で、積層方向に高周波信号を伝達する信号伝送路と、上記第一の高周波回路に接続され、上記構造体の一方面との間で積層方向に高周波信号を伝達する第一の高周波伝送路と、上記第二の高周波回路に接続された第三の信号伝送線路と上記構造体の他方面との間で高周波信号を伝達する第二の高周波伝送路とを備え、上記第一の高周波回路と上記第二の高周波回路は、上記第一の誘電体と第二の誘電体の積層方向の投影面に互いに重なりを有するように、離間して接地面上に配置され、上記第二の高周波伝送路は、上記構造体の他方面との間で積層方向に高周波信号を伝送する芯線と、その芯線の周囲を取り囲んで、馬蹄状に配置された複数のスルーホールとを有して構成されたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は以上説明した通り、2つ以上の高周波回路を電磁結合を用いて接続することで、上下方向（積層方向）に配置でき、高周波モジュールの投影面積の増大を防ぐことを可能とし、高周波モジュールを小型化できる効果がある。また、2つ以上の高周波コネクタを設ける場合にも同一方向ではなく、相対する方向に設けることを可能とし、高周波モジュールの小型化の制限を緩和し、高周波モジュールをより小型化できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
第１図にこの発明による高周波モジュールであるマイクロ波モジュールの一実施例を示す実装断面図、第２図に第１図の裏面視図、第３図に第１図の第五の誘電体6と第六の誘電体7の接合部で切った時の上面視図、第４図に第1図の第七の誘電体8と第八の誘電体9の接合部で切った時の上面視図、第５図に第1図の高周波回路である第一のマイクロ波回路13と高周波回路である第二のマイクロ波回路14とを接続するための電磁結合部の拡大図、第６図に第１図の第二の高周波コネクタと第八及び第九の誘電体との接続部の拡大図を示す。
【００１１】
図において、1は最下部に位置し一部に貫通穴をもつ金属導体、2は一方の面が金属導体1と接合し、かつ他方の面に信号伝達線路面をもつ第一の誘電体、3は一方の面が第一の誘電体2の信号伝達線路面に接合し、かつ他方の面に接地面をもつ第二の誘電体、4は一方の面が第二の誘電体3の接地面に接合し、かつ他方の面に第二の接地面をもつ第三の誘電体、5は一方の面が第三の誘電体4の第二の接地面に接合し、かつ他方の面に信号伝達線路面をもつ第四の誘電体、6は一方の面が第四の誘電体5の信号伝達線路面に接合し、かつ他方の面に接地面をもつ第五の誘電体、7は一方が第五の誘電体6の接地面に接合し、かつ他方の面に信号伝達線路面をもつ第六の誘電体、8は一方の面が第六の誘電体7の信号伝達線路面に接合し、かつ他方に接地面をもつ第七の誘電体、9は一方の面を接地面とし、かつ他方の面に信号伝達線路面をもつ第八の誘電体、10は一方の面が第八の誘電体9の信号伝達線路面に接合し、かつ他方の面に接地面をもつ第九の誘電体、11は金属導体1の制御回路を搭載するための貫通穴をカバーするためマイクロ波モジュール下部に設けられた金属カバー、12は制御回路、13は第一のマイクロ波回路、14は第二のマイクロ波回路、15は金属導体1に垂直に設けられかつ金属導体1及び第一の誘電体2から第三の誘電体4までを貫通する第一の高周波コネクタ、16は第九の誘電体10に垂直に設けられかつ第九の誘電体10の接地面に設けられた第二の高周波コネクタ、17は金属導体1の貫通穴を通り第一の誘電体の金属導体1との接合面に接合された制御信号ピン、18は第一から第九の誘電体内に設けられたスルーホール、19は第五の誘電体の接地面に設けられたスロット、20は第七の誘電体の接地面に設けられたスロット、21は第一の高周波コネクタ15の芯、22は第一の高周波コネクタ15の内部誘電体、23は第二の高周波コネクタ16の芯、27は金属ワイヤである。
【００１２】
金属導体1と第一の誘電体2から第七の誘電体8と第一の高周波コネクタ15及び制御信号ピン17でこの発明のマイクロ波モジュールのきょう体を構成しており、第八の誘電体9と第九の誘電体10と第二の高周波コネクタ16とで上記マイクロ波モジュールの上部カバーを構成している。
【００１３】
次に動作について説明する。まず、制御信号であるが、制御信号ピン17から入力された制御信号は第一の誘電体2に設けられたスルーホール18ａを通り第一の誘電体2の信号伝達線路を通りさらにスルーホール18ｂを通り金属ワイヤ27ｃを通り制御回路12に入力される。制御回路12で処理された信号は金属ワイヤ27ｄを通り、スルーホール18ｄ、18ｅ、18ｆを通り第四の誘電体5の信号伝達線路に接続され、第３図の金属ワイヤ27ｇから27ｈを通して第一のマイクロ波回路13に入力される。また、同様に制御回路12から出力された制御信号は第一の誘電体2から第六の誘電体7の内部のスルーホール18を通り第六の誘電体7上の線号伝達線路に接続され第４図の金属ワイヤ27ｉから27ｊを通して第二のマイクロ波回路14に入力される。上記制御信号に基づいて、第一のマイクロ波回路及び第二のマイクロ波回路は動作を行う。次に高周波信号であるが、第一の高周波コネクタ15から入力された高周波信号は第１図の金属ワイヤ27ｅを通して第一のマイクロ波回路13に入力される。上記制御信号に基づいて処理された高周波信号はマイクロ波回路13から出力され第１図の金属ワイヤ27ａを通り第四の誘電体5の信号伝達線路に接続される。第四の誘電体5に接続された高周波信号は第５図に示す構造をしたスロット19を介し第六の誘電体7の信号伝達線路に電磁結合される。電磁結合された高周波信号は第１図の金属ワイヤ27ｆを通り第二のマイクロ波回路14に入力される。上記制御信号にて処理された高周波信号はマイクロ波回路14から出力され第１図の金属ワイヤ27ｋを通り第六の誘電体7の信号伝達線路に接続される。第六の誘電体7に入力された高周波信号はスロット19を用いた電磁結合と同様にスロット20を用いて第八の誘電体9の信号伝達線路に伝達され、第八の誘電体9の信号伝達線路に伝達された高周波信号は第６図に示すスルーホール18ｇを介し第九の誘電体10の接地面に設けた第二の高周波コネクタ16の芯23に接続される。このとき、第八の誘電体9及び第九の誘電体10の内部に、互いに平行な複数のスルーホール18hを芯23を囲むように馬蹄形に配置することで同軸コネクタと同様な高周波信号の接続が実現できる。スルーホール18hにおける各ホールの間隔および芯23との距離、ホールの径などは、使用するマイクロ波の周波数に応じた電磁遮蔽の性能とコネクタに要求されるインピーダンスに基づいて適宜設定される。このスルーホール18h、第二の同軸コネクタ23およびスロット20を用いて第六の誘電体7の信号伝達線路に対して垂直方向にマイクロ波信号を伝達することにより、２つの同軸コネクタを同一方向に設けて金属導体１側に配置した場合と比べて実装場所の制限がなくなる。また、第二の高周波コネクタ16は芯23を第八の誘電体9の信号伝達線路に接続し、芯23の周囲にスルーホール18ｈを設けることによって形成されるため、同軸コネクタと信号伝達線路を接続するための金属ワイヤとその接続のためのスペースを設ける必要がなく、多層誘電体への実装に適している。以上の構成により、スロット19を介して第四の誘電体5の信号伝達線路と第六の誘電体7の信号伝達線路を電磁結合で接続することによって、第一、第二のマイクロ波回路13、14を上下方向（積層方向）に配置でき、マイクロ波モジュールの投影面積の増大を防ぐことが可能となり、マイ���ロ波モジュールを小型化できる。なお、上記マイクロ波モジュールの構成は、マイクロ波以外の周波数帯域を扱う高周波回路、例えばミリ波帯域の高周波回路などにも適用できることは言うまでもない。
【００１４】
実施の形態２．
この発明における他の実施例を第７図に示す。第７図において、1から23は第１図と同じ、26は制御回路12と第二の誘電体3  及び第一のマイクロ波回路13と第四の誘電体5及び第二のマイクロ波回路14と第六の誘電体7とを接続する例えば金のボールで形成したバンプである。
【００１５】
次に動作について説明する。まず、制御信号であるが、制御信号ピン17から入力された制御信号は第一の誘電体2に設けられたスルーホール18ａを通り第二の誘電体3の信号伝達線路を通りバンプ26ｂを通り制御回路12に入力される。制御回路12で処理された信号はバンプ26ａを通りスルーホール18ｄ、18ｅ、18ｆを通り第四の誘電体5の信号伝達線路に接続されバンプ26にて第一のマイクロ波回路13に入力される。また、同様に制御回路から出力された制御信号は第一の誘電体2から第六の誘電体7の内部のスルーホール18を通り第六の誘電体7上の信号伝達線路に接続され第二のマイクロ波回路14に入力される。上記制御信号にのっとり、第一のマイクロ波回路  及び第二のマイクロ波回路は動作を行う。次に高周波信号であるが、第一の高周波コネクタ15から入力された高周波信号は第１図の金属ワイヤ27ｌを通り第四の誘電体5の信号伝達線路に接続され、バンプ26ｄを通り第一のマイクロ波回路13に入力される。上記制御信号にのっとり処理された高周波信号はマイクロ波回路13から出力されバンプ26ａを通り第四の誘電体5の信号伝達線路に接続される。この場合、誘電体５の信号伝達線路にコプレナー線路を用いると、バンプ接続構造上有利である。第四の誘電体に接続された高周波信号は第５図に示す構造をしたスロット19を介し第六の誘電体7の信号伝達線路に電磁結合される。電磁結合された高周波信号は第７図のバンプ26ｃを通り第二のマイクロ波回路14に入力される。上記制御信号にて処理された高周波信号はマイクロ波回路14から出力され第7図のバンプ26ｄを通り第六の誘電体7の信号伝達線路に接続される。第六の誘電体7に入力された高周波信号はスロット19を用いた電磁結合と同様にスロット20を用いて第八の誘電体9の信号伝達線路に伝達され、第九の信号伝達線路に伝達された高周波信号は第６図に示すスルーホール18ｇを介し第九の誘電体10の接地面に設けた第二の高周波コネクタ16の芯23に接続される。このとき、実施の形態１と同様に第八の誘電体9及び第九の誘電体10の内部に馬蹄形にスルーホール18を配置することで同軸コネクタと同様な高周波信号の接続が実現できる。また、バンプ接続を用いることにより、第一、第二のマイクロ波回路13、14の周辺にワイヤ接続のためのスペースをなくすことで、マイクロ波モジュールを一層小型化できる。
【００１６】
以上説明した通り、2つ以上の高周波回路を電磁結合を用いて接続することで、上下方向（積層方向）に配置でき、高周波モジュールの投影面積の増大を防ぐことを可能とし、高周波モジュールを小型化できる効果がある。
【００１７】
また、2つ以上の高周波コネクタを設ける場合にも同一方向ではなく、相対する方向に設けることを可能とし、高周波モジュールの小型化の制限を緩和し、高周波モジュールをより小型化できる効果がある。
【００１８】
さらにまた、高周波回路と誘電体の接続をバンプ構造を用いて実施することで、高周波回路周辺にワイヤ接続のためのスペースをなくすことで、高周波モジュールをさらに一層小型化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１の横断面図である。
【図２】図１の裏面視図である。
【図３】図１の第五の誘電体6と第六の誘電体7の接合部で切り離した時の断面の上視図である。
【図４】図１の第七の誘電体8と第八の誘電体9との接合部で切り離した時の断面の上視図である。
【図５】図１の第一のマイクロ波回路13と第二のマイクロ波回路14とを接続するための電磁結合部の拡大図である。
【図６】図１の第二の高周波コネクタと第八及び第九の誘電体との接続部の拡大図を示す。
【図７】この発明による実施の形態２の横断面図である。
【図８】従来の実施例の横断面図である。
【図９】図８の裏面視図である。
【図１０】従来の実施例の高周波コネクタと第一のマイクロ波回路との接続部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２０】
1  金属導体、2  第一の誘電体、3  第二の誘電体、4  第三の誘電体、5  第四の誘電体、6  第五の誘電体、7  第六の誘電体、8  第七の誘電体、9  第八の誘電体、10  第九の誘電体、11  下部金属カバー、12  マイクロ波回路の制御回路、13  第一マイクロ波回路、14  第二のマイクロh回路、15  第一の高周波コネクタ、16  第二の高周波コネクタ
17  制御信号ピン、18  誘電体内のスルーホール、19  スロット、20  スロット、21  第一の高周波コネクタの芯、22  第一の高周波コネクタの内部誘電体、23  第二の高周波コネクタの芯、24  シールリング、25  上部金属カバー、26  バンプ、27  金属ワイヤ。
【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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【図９】
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【図１０】
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