(57)【要約】【課題】過大入力による破損を防止するとともに、高周波帯で性能が劣化しない、小型で安価な、そして簡素な構造のマイクロ波集積回路装置を提供すること。【解決手段】金属製のベース材１０１と、このベース材１０１の表面に接合される絶縁体基板１０２と、この絶縁体基板１０２の表面に形成されるマイクロ波集積回路１０３と、上記ベース材１０１の上記マイクロ波集積回路１０３周辺部に、誘電体１０４を介してそれぞれ接続される入力端子リード部１０５Ａ、及び出力端子リード部１０５Ｂと、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、上記ベース材１０１表面に上記裏面電極を向けて搭載されるリミッタダイオード１０６と、上記入力端子リード部１０５Ａと上記マイクロ波集積回路１０３とを接続するとともに、その中途部が上記リミッタダイオード１０６の表面電極に接続されたボンディングワイヤ１０７とを備えた。【選択図】　　図１
2004128705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のベース材と、
このベース材の表面に接合される絶縁体基板と、
この絶縁体基板の表面に形成される電気回路と、
上記ベース材の上記電気回路周辺部に、誘電体を介してそれぞれ接続される入力端子リード部、及び出力端子リード部と、
表面と裏面にそれぞれ電極を有し、上記ベース材表面に上記裏面電極を向けて搭載されるリミッタダイオードと、
上記入力端子リード部と上記電気回路とを接続するとともに、その中途部が上記リミッタダイオードの表面電極に接続されたボンディングワイヤとを有することを特徴とするマイクロ波集積回路装置。
【請求項２】
上記リミッタダイオードは、上記入力端子リード部と上記絶縁体基板との間のベース材表面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波集積回路装置。
【請求項３】
上記入力端子リード部と上記電気回路は、複数のボンディングワイヤによって接続されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波集積回路装置。
【請求項４】
上記ボンディングワイヤは、上記リミッタダイオードの表面電極に接続される上記中途部を交差部として襷掛け状に配設されていることを特徴とする請求項３記載のマイクロ波集積回路装置。
【請求項５】
上記ベース材には周方向に対して所定の間隔で４本のリードピンが接続されており、これらリードピンのうちの対角となる一組の一方が入力端子リード部、他方が出力端子リード部であることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波集積回路装置。
【請求項６】
上記ベース材には、上記入力端子リード部を中心導体とする同軸コネクタ、及び上記出力端子リード部を中心導体とする同軸コネクタの少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波集積回路装置。
【請求項７】
上記ベース材には、上記入力端子リード部が挿入された導波管、及び上記出力端子リード部が挿入された導波管の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波集積回路装置。
【請求項８】
上記ベース材には、上記入力端子リード部、若しくは出力端子リード部のいずれか一方を中心導体とする同軸コネクタと、上記入力端子リード部、及び出力端子リード部の他方が挿入された導波管とが設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダシステム等の受信部に用いられるマイクロ波集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、マイクロ波等の高い周波数帯に使用される、低雑音増幅器やミキサ等のマイクロ波集積回路装置を構成する場合、ガリウム砒素電界効果トランジスタ（ＦＥＴと呼ぶ）等の３端子半導体素子が用いられる。このような低雑音増幅器やミキサ等に用いられるガリウム砒素ＦＥＴは、そのゲート長が短いほど雑音指数が小さく、また得られる利得も大きい。このため、低雑音増幅器やミキサ等のマイクロ波集積回路装置には、通常、ゲート長が短いガリウム砒素ＦＥＴが用いられる。
【０００３】
しかし、ゲート長が短いガリウム砒素ＦＥＴは過大な入力信号に対して弱いという特性を有している。したがって、ゲート長が短いガリウム砒素ＦＥＴを用いて低雑音増幅器やミキサ等のマイクロ波集積回路装置を構成すると、マイクロ波集積回路装置自体も過大な入力信号に対し弱いため、通常、これらの入力部にはリミッタダイオードによるリミッタ回路が用いられる。
【０００４】
ここで、図８と図９を参照しながら、従来の低雑音増幅器やミキサ等のマイクロ波集積回路装置に搭載されるマイクロ波集積回路素子について説明する。マイクロ波集積回路素子は符号１１〜２１で示す要素を有し、１１は金属等の導体で形成されたベース材、１２はベース材１１に接続された入力端子リード部、１３はベース材１１表面に接合された絶縁帯基板、１４は絶縁体基板１３表面に薄膜回路で形成されたマイクロ波集積回路、１５は絶縁体基板１３表面のマイクロ波集積回路１４周辺部に搭載されリミッタ回路２２を構成するリミッタダイオード、１６はリミッタダイオード１５の接地を得るためのスルーホール、１７はベース材１１に接続された出力端子リード部、１８は入力端子リード部１２とマイクロ波集積回路１４とを接続するとともに、中途部がリミッタダイオード１５に接続された１本のボンディングワイヤ、１９はマイクロ波集積回路１４と出力端子リード部１７とを接続する１本のボンディングワイヤ、２０はベース材１１と入力端子リード部１２、及びベース材１１と出力端子リード部１７との間に介装された誘電体である。
【０００５】
上述した構成のマイクロ波集積回路装置によれば、入力端子リード部１２に入力された信号は、絶縁体基板１３表面に積載されたリミッタダイオード１５を経て、マイクロ波集積回路装置１４に入力され、このマイクロ波集積回路１４により所望の利得で増幅された後、出力端子リード部１７に出力される。
【０００６】
このとき、入力端子リード部１２に過大な信号が入力されると、絶縁体基板１３に積載されたリミッタダイオード１５のインピーダンスが低下し、マイクロ波集積回路１４に対する挿入損が増加する。これによってマイクロ波集積回路１４そのものに過大な信号が入力されるのを回避し、その破損を防止している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０５−０２７０１０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のマイクロ波集積回路装置では、リミッタダイオード１５は、絶縁体基板１３に設けられたスルーホール１６によって接地されている。そのため、リミッタダイオード１５の積載部位では、図９に２１で示すように、絶縁体基板１３の厚み分だけ高周波帯でインダクタンス成分が誘引され、高周波としての接地が劣化し、低雑音増幅器やミキサ等のマイクロ波集積回路装置全体としての高周波性能を劣化させるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するもので、過大な入力信号による破損を防止するとともに、高周波帯において性能が劣化しない、小型で安価な、そして簡素な構造のマイクロ波集積回路装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のマイクロ波集積回路装置は次のように構成されている。
【００１１】
（１）金属製のベース材と、このベース材の表面に接合される絶縁体基板と、この絶縁体基板の表面に形成される電気回路と、上記ベース材の上記電気回路周辺部に、誘電体を介してそれぞれ接続される入力端子リード部、及び出力端子リード部と、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、上記ベース材表面に上記裏面電極を向けて搭載されるリミッタダイオードと、上記入力端子リード部と上記電気回路とを接続するとともに、その中途部が上記リミッタダイオードの表面電極に接続されたボンディングワイヤとを有することを特徴とする。
【００１２】
（２）（１）に記載されたマイクロ波集積回路装置であって、上記リミッタダイオードは、上記入力端子リード部と上記絶縁体基板との間のベース材表面に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
（３）金属製のベース材と、このベース材の表面に接合される絶縁体基板と、この絶縁体基板の表面に形成される電気回路と、上記ベース材の上記電気回路周辺部に、誘電体を介してそれぞれ接続される入力端子リード部、及び出力端子リード部と、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、上記ベース材表面に上記裏面電極を向けて搭載されるリミッタダイオードと、上記入力端子リード部と上記電気回路とを接続するとともに、その中途部が上記リミッタダイオードの表面電極に接続された複数のボンディングワイヤとを有することを特徴とする。
【００１４】
（４）金属製のベース材と、このベース材の表面に接合される絶縁体基板と、この絶縁体基板の表面に形成される電気回路と、上記ベース材の上記電気回路周辺部に、誘電体を介してそれぞれ接続される入力端子リード部、及び出力端子リード部と、表面と裏面にそれぞれ電極を有し、ベース材表面の上記入力端子リード部と上記絶縁体基板との間に、上記裏面電極を上記ベース材表面に向けて搭載されるリミッタダイオードと、上記入力端子リード部と上記電気回路とを襷掛け状に接続するとともに、その交差部が共に上記リミッタダイオードの表面電極に接続された２本のボンディングワイヤとを有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るマイクロ波集積回路装置を示す断面図、図２は同マイクロ波集積回路素子１００をキャップ部材１０９を取り外して示す平面図、図３は同リミッタダイオード１０６を拡大して示す概略図、図４は同マイクロ波集積回路素子１００の回路を示す回路図である。
【００１６】
図１に示すマイクロ波集積回路装置は、マイクロ波集積回路素子１００を有する。図１と図２に示すように、マイクロ波集積回路素子１００は、金属等の導体からなる平面楕円状のベース材１０１を備えている。
【００１７】
ベース材１０１の周辺部には、ガラス等の誘電体１０４を介して、４本のリードピン１０５が周方向に対してほぼ等間隔で接続されている。これらリードピン１０５は、ベース材１０１の軸線上に互いに対向配設された入力端子リード部１０５Ａ及び出力端子リード部１０５Ｂと、ベース材１０１の軸線上に互いに対向配設されたバイアス供給リード部１０５Ｃ及び汎用リード部１０５Ｄとからなる。
【００１８】
ベース材１０１の表面ほぼ中央部には、裏面に金メッキが施された平面矩形状の絶縁体基板１０２が接合されている。この絶縁体基板１０２の表面にはマイクロ波集積回路１０３（電気回路）がほぼ全面にわたって薄膜状に形成されている。
【００１９】
マイクロ波集積回路１０３の長手方向両端部には、入力端子リード部１０５Ａと出力端子リード部１０６Ｂに対向位置して、それぞれ信号入力部１０３Ａと信号出力部１０３Ｂが設けられている。
【００２０】
また、ベース材１０１表面の入力端子リード部１０５Ａと絶縁体基板１０２の間の部分には、リミッタダイオード１０６が積載されている。図３に示すように、リミッタダイオード１０６は、表面と裏面にそれぞれ表面電極１０６Ａと裏面電極１０６Ｂを備え、裏面電極１０６Ｂをベース材１０１表面側に向けて直接接合されている。表面電極１０６Ａは、リミッタダイオード１０６の表面面積に比べて極めて小さい点状のものであり、裏面電極１０６Ｂは、リミッタダイオード１０６の裏面全体に形成されたものである。
【００２１】
図２に示すように、入力端子リード部１０５Ａとマイクロ波集積回路１０３の信号入力部１０３Ａは、２本のボンディングワイヤ１０７によって襷掛け状に接続されている。ボンディングワイヤ１０７は、入力端子リード部１０５Ａに比べて極細の外径を有し、その交差部１０７Ａは共にリミッタダイオード１０６の表面電極１０６Ａにボンディングされている。
【００２２】
それによって、図４に示すように、マイクロ波集積回路素子１００の入力側には、ベース材１０１、リミッタダイオード１０６、及びボンディングワイヤ１０７によってリミッタ回路１１０が構成されている。
【００２３】
ボンディングワイヤ１０７の一端部は、入力端子リード部１０５Ａ端面に、一端部同士が最も離間するようにボンディングされ、ボンディングワイヤ１０７の他端部は、マイクロ波集積回路１０３の信号入力部１０３Ａに、一端部側とほぼ同じ間隔だけ離間してボンディングされている。
【００２４】
また、出力端子リード部１０５Ｂとマイクロ波集積回路素子１０３の信号出力部１０３Ｂとは、一本のボンディングワイヤ１０８によって接続されている。
【００２５】
ベース材１０１の表面側には、キャップ部材１０９がマイクロ波集積回路１０３やリミッタダイオード１０６等を覆うように設けられている。キャップ部材１０９は、下端部がベース材１０１周縁部の鍔部１０１Ａ表面に溶接等により接合されており、それによって、ベース材１０１の表面側は気密封止されている。
【００２６】
このように構成されたマイクロ波集積回路素子１００は、有底筒体からなる取り付け部材１２１（取り付け手段）の内部に収容されている。マイクロ波集積回路素子１００の各リード部１０５Ａ〜１０５Ｄは、取り付け部材１２１の底壁１２１Ａに形成されたリード部挿入孔１２２Ａ〜１２２Ｄ内をそれぞれ挿通し、その先端部側は底板１２１Ａの取り付け面１２１Ｂ側に突出している。
【００２７】
底壁１２１Ａの取り付け面１２１Ｂには、２つの同軸コネクタ１２３Ａ、１２３Ｂが、その雌コンタクト１２４Ａ、１２４Ｂをそれぞれリード挿入孔１２２Ａとリード挿入孔１２２Ｂに対応させてネジ止め固定されている。
【００２８】
入力端子リード部１０５Ａ及び出力端子リード部１０５Ｂの底壁取り付け面１２１Ｂ側に突出した部分は、それぞれ同軸コネクタ１２３Ａ、１２３Ｂの雌コンタクト１２４Ａ、１２４Ｂ内に挿入され、各同軸コネクタ１２３Ａ、１２３Ｂの中心導体をなしている。
【００２９】
取り付け部材１２１の上面開口部は、上板１２５によって閉塞されている。この上板１２５は、複数のネジ１２６により取り付け部材１２１の上端部に固定されており、取り付け部材１２１内部に収容したマイクロ波集積回路素子１００を底壁１２１Ａ側に押し付けている。それによって、マイクロ波集積回路素子１００は、取り付け部材１２１内部の所定の位置に固定されている。
【００３０】
次に、上述した構成のマイクロ波集積回路装置を使用する際の作用について説明する。入力側の同軸コネクタ１２３Ａに接続された同軸ケーブル（図示しない）から入力端子リード部１０５Ａに入力された信号は、絶縁体基板１０２表面に積載されたリミッタダイオード１０６を経て、マイクロ波集積回路１０３の信号入力部１０３Ａに入力される。
【００３１】
信号入力部１０３Ａに入力された信号は、マイクロ波集積回路１０３により増幅やミキシング等の処理がなされ、信号出力部１０３Ｂから出力端子リード部１０５Ｂに出力される。そして、この信号は、出力側の同軸コネクタ１２３Ｂに接続された同軸ケーブル（図示しない）によって外部に出力される。
【００３２】
このとき、入力端子リード部１０５Ａに過大な信号が入力されると、リミッタダイオード１０６のインピーダンスが低下し、マイクロ波集積回路１０３に対するリミッタダイオード１０６の挿入損が増加する。それによって、マイクロ波集積回路１０３そのものに過大な信号が入力されるのを回避し、その破損を防止している。
【００３３】
このようなマイクロ波集積回路装置によれば、リミッタダイオード１０６をベース材１０１表面に直接搭載した。
【００３４】
そのため、リミッタダイオード１０６とベース材１０１の間に、これらを接続するための導体が不要となる。それによって、リミッタダイオード１０６とベース材１０１の間にインダクタンスが発生し難くなるから、高周波帯におけるマイクロ波集積回路装置の性能劣化を防止することができる。
【００３５】
また、入力端子リード部１０５Ａとマイクロ波集積回路１０３とを２本のボンディングワイヤ１０７により接続した。
【００３６】
そのため、ボンディングワイヤ１０７の断面積を擬似的に入力端子リード部１０５Ａの断面積に近づけることができるから、入力端子リード部１０５Ａのインピーダンスとボンディングワイヤ１０７のインピーダンスとの差を小さくすることができる。そのことによっても、高周波帯におけるマイクロ波集積回路装置の性能劣化を防止することができる。
【００３７】
さらに、マイクロ波集積回路１０３の信号入力部１０３Ａを入力端子リード部１０５Ａと対向させるとともに、信号入力部１０３Ａと入力端子リード部１０５Ａとの間にリミッタダイオード１０６を配置した。
【００３８】
そのため、ボンディングワイヤ１０７の寸法を短くすることができるから、ボンディングワイヤ１０７に生じるインダクタンスを小さくすることができる。そのことによっても、高周波帯におけるマイクロ波集積回路装置の性能劣化を防止することができる。
【００３９】
また、入力端子リード部１０５Ａとマイクロ波集積回路１０３とを２本のボンディングワイヤ１０７を用いて襷掛け状に接続した。
【００４０】
そのため、本実施の形態のように、リミッタダイオード１０６の表面電極１０６Ａが極めて小さい場合であっても、ボンディングワイヤ１０７の端部同士を離間させることができるから、ボンディング作業を行い易くなっている。
【００４１】
さらに、入力端子リード部１０５Ａと出力端子リード部１０５Ｂとをベース材１０１の長軸線上の互いに対向する位置に配設した。
【００４２】
そのため、信号を入力端子リード部１０５Ａから出力端子リード部１０５Ｂにほぼインライン状に流すことができるから、入力側と出力側が互いに干渉し合うのを抑制することができる。
【００４３】
図５は本発明の第１の実施の形態に係るマイクロ波集積回路素子１００の変形例をキャップ部材１０９を取り外して示す断面図である。同図に示すように、この変形例では、ベース材１０１のマイクロ波集積回路１０３周辺部にリミッタダイオード１０６を積載する代わりに、絶縁体基板１０２を第１絶縁体基板１０２Ａと第２絶縁体基板１０２Ｂとに分離し、これら第１、第２絶縁体基板材１０２Ａ、１０２Ｂの間から露出するベース材１０１表面部分にリミッタダイオード１０６を積載したものである。
【００４４】
このような構成にしても、上述した第１の実施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４５】
図６は本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ波集積回路装置を示す部分断面図、図７は同マイクロ波集積回路装置を示す側面図である。ここでは、上述した第１の実施の形態と異なる構成についてのみ説明し、同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
図６と図７に示すマイクロ波集積回路装置は断面矩形筒状の導波管部材２０１を有する。導波管部材２０１は壁部２０１Ａによって２つの空間部に隔てられ、各空間部はそれぞれ入力側導波管２０２及び出力側導波管２０３をなしている。
【００４７】
これら導波管２０２、２０３の壁部２０１Ａと対向する端部には、それぞれフランジ部２０２Ｂ、２０３Ｂが形成され、これらフランジ部２０２Ｂ、２０３Ｂを介して、図示しない信号入力用導波管、及び信号出力用導波管がそれぞれ接続されるようになっている。
【００４８】
導波管部材２０１表面には、マイクロ波集積回路素子１００が壁部２０１Ａを跨ぐように固定されている。マイクロ波集積回路素子１００の入力端子リード部１０５Ａと出力端子リード部１０５Ｂは、入力側導波管２０２及び出力側導波管２０３に形成されたリード部挿入孔２０４Ａ、２０４Ｂにそれぞれ挿入され、その先端部側は各導波管２０２、２０３内に突出している。
【００４９】
次に、上述した構成のマイクロ波集積回路装置を使用する際の作用について説明する。入力側導波管２０２に接続された信号入力用導波管（図示しない）内を伝播する入力信号としての電磁波は、入力側導波管２０２内に突出した入力端子リード部１０５Ａにより電気信号に変換され、マイクロ波集積回路素子１００に入力される。
【００５０】
マイクロ波集積回路素子１００に入力された電気信号は、マイクロ波集積回路素子１００内で増幅やミキシング等の処理がなされ、出力端子リード部１０５Ｂに出力される。この出力された電気信号は、出力端子リード部１０５Ｂで電磁波に変換され、出力側導波管２０３を介して図示しない出力用導波管（図示しない）に出力される。
【００５１】
このようなマイクロ波集積回路装置によれば、マイクロ波集積回路素子１００に入力側導波管２０２及び出力側導波管２０３を固定するとともに、入力端子リード部１０５Ａ及び出力端子リード部１０５Ｂをそれぞれ入力側導波管２０２、及び出力側導波管２０２内に直接挿入した。
【００５２】
そのため、入力端子リード部１０５Ａで変換された電気信号を、信号伝達用のケーブルを介在させることなく、直接マイクロ波集積回路素子１００に入力することができるから、マイクロ波集積回路装置の特性が介在損失によって劣化するのを防止することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同じ効果が得られることは言うまでもない。
【００５４】
また、本発明は、実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形実施可能である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波帯における性能の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロ波集積回路装置を示す断面図。
【図２】同マイクロ波集積回路素子をキャップ部材を取り外して示す平面図。
【図３】同リミッタダイオードを拡大して示す概略図。
【図４】同マイクロ波集積回路素子の回路を示す回路図。
【図５】同マイクロ波集積回路素子の変形例をキャップ部材を取り外して示す断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ波集積回路装置を示す部分断面図。
【図７】同マイクロ波集積回路装置を示す側面図。
【図８】従来のマイクロ波集積回路素子をキャップ部材を取り外して示す断面図。
【図９】同マイクロ波集積回路素子の回路を示す回路図。
【符号の説明】
１０１…ベース材
１０２…絶縁体基板
１０３…マイクロ波集積回路（電気回路）
１０４…誘電体
１０５…リードピン
１０５Ａ…入力端子リード部
１０５Ｂ…出力端子リード部
１０６Ａ、１０６Ｂ…電極
１０６…リミッタダイオード
１０７Ａ…交差部
１０７、１０８…ボンディングワイヤ
１２３Ａ、１２３Ｂ…同軸コネクタ
１２１…取り付け部材
２０２…入力側導波管（導波管）
２０３…出力側導波管（導波管）
【図１】
2004128705.tif 000003
【図２】
2004128705.tif 000004
【図３】
2004128705.tif 000005
【図４】
2004128705.tif 000006
【図５】
2004128705.tif 000007
【図６】
2004128705.tif 000008
【図７】
2004128705.tif 000009
【図８】
2004128705.tif 000010
【図９】
2004128705.tif 000011