(57)【要約】【課題】母基板に実装後でも電気特性のトリミングが可能で、低背化が可能な高周波回路モジュールを提供する。【解決手段】一方主面に外部回路と接続する端子電極３を有しており、基板内部に配線及びストリップラインが形成された回路網が構成された多層配線基板２を有する高周波回路モジュールであり、多層配線基板２の他方主面側にトリミング導体パターン６を露出するように配置し、他方主面にトリミング導体パターン６を囲むシールドパターン７が形成されている。【選択図】　図３
2004064600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面となる一方主面に外部回路と接続する端子電極を有するとともに、内部に配線及びストリップラインを用いた回路網が形成された多層配線基板を用いた高周波回路モジュールにおいて、
前記多層配線基板の他方主面には、前記回路網に接続されたトリミング導体パターンが配置されるとともに、該トリミング導体パターンを取り囲むようにシールドパターンが被着されていることを特徴とする高周波回路モジュール。
【請求項２】
実装面となる一方主面に外部回路と接続する端子電極を有するとともに、内部に配線とストリップラインを用いた回路網が形成された多層配線基板を用いた高周波回路モジュールにおいて、
前記多層配線基板の他方主面には、前記多層配線基板の内部に形成され且つ該回路網に接続されたトリミング導体パターンが露出する窓部が形成されているとともに、該窓部を取り囲むようにシールドパターンが被着されていることを特徴とする高周波回路モジュール。
【請求項３】
前記多層配線基板の前記一方主面には凹部が形成され、その内部の凹部底面に回路網と接続する回路素子が収容されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の高周波回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機などに用いられる表面実装タイプの高周波回路モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高周波回路モジュールは、図４に示すように、平板状の多層配線基板２の一面にチップ抵抗・チップコンデンサやチップトランジスタなどの回路素子４を搭載するとともに、回路素子を覆うように金属製のシールドケース９を多層配線基板２に取り付け、その多層配線基板２の端面に接続パッドを設けることによって構成されていた。
ところで近年、チップ部品や半導体の回路部品を小型化する技術は著しく進歩しており、それに伴ってより小型化された高周波回路モジュールが製造されるようになってきた。しかし、高周波回路モジュールの更なる小型化が市場の要求としてあり、従来の構成では、この要求に答えることは難しくなっている。
【０００３】
これら小型化された高周波回路モジュールの多くは組み立て後の特性の調整は欠かせない。この特性の調整のトリミング方法には、多層配線基板の表面に形成した導体パターン（ストリップライン、インダクタ、コンデンサ電極または素子間の接続パターン等）を、レーザートリミング、機械トリミング等によって導体パターンを切断あるいは切れ目などを入れるなどによって、導体パターンのもつインダクタンス、キャパシタンス、抵抗値またはそれらの結果としての共振周波数等の値を変化させる方法がある。このトリミングを行う導体パターンは多層配線基板の表面に露出している必要があり、多くの場合回路素子と同一面に配置される、そのため多層配線基板の面積を大きくとる必要がある。
【０００４】
また、従来のシールドケースを多層配線基板の上部にかぶせる構造では高周波回路モジュールの高さをシールドケースと多層配線基板を加えた厚み以下にすることは無理があった。そこでシールドケースなしの構造として特開２００１−３３９１３７の構造が提案されている。しかしこの構造を採用したとしても回路素子とトリミングパターンを底面凹部に収納するために多層配線基板の面積を大きくとる必要があるうえ、トリミングパターンと高周波回路モジュールを実装する母基板上の配線パターンとが結合し、高周波の特性を悪化させてしまうという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来から知られているトリミングによる特性の調整方法を取るとすると、多層配線基板の表面にトリミング用のパターン導体を回路配線パターンとともに形成する必要があるため、基板面積の拡大化を避けられないという問題がある。また、多層配線基板の表面をシールドケースで覆う前にトリミングすることになるため、トリミング後、多層配線基板にシールドケースを取り付けると、例えば電圧制御発振回路では発振周波数が微小量ずれてしまう等の問題があった。
【０００６】
この問題を避けるため、シールドケースを用いない高周波回路モジュールがあるが、それとて回路素子とトリミングパターンを同一表面に収納するために多層配線基板の面積を大きくとる必要があるうえ、トリミングパターンと高周波回路モジュールを実装する母基板上の配線パターンとが結合し、高周波の特性を悪化させてしまうという問題があった。
【０００７】
更に、レーザートリミングされるトリミングパターンは高温になるため、導体材料が蒸発し細かな金属粒となって周囲に飛び散る。近年の小型化された回路モジュールでは回路素子間の距離が縮まっており、トリミングパターンと回路素子の距離も同様に狭くなっている。そのため、この金属粒が周囲の回路素子に付着しやすくなっており、一度付着すると回路素子のショートを起こし、動作不良を起こしたり、最悪の場合動作しないなどの悪影響を及ぼす。
【０００８】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、小型・低背化に好適であり、組み立て実装後でもトリミング調整可能で、調整による悪影響が少ない高周波回路モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、実装面となる一方主面に外部回路と接続する端子電極を有するとともに、内部に配線及びストリップラインを用いた回路網が形成された多層配線基板を用いた高周波回路モジュールにおいて、
前記多層配線基板の他方主面には、前記回路網に接続されたトリミング導体パターンが配置されるとともに、該トリミング導体パターンを取り囲むようにシールドパターンが被着されていることを特徴とする高周波回路モジュールである。
【００１０】
また、実装面となる一方主面に外部回路と接続する端子電極を有するとともに、内部に配線とストリップラインを用いた回路網が形成された多層配線基板を用いた高周波回路モジュールにおいて、
前記多層配線基板の他方主面には、前記多層配線基板の内部に形成され且つ該回路網に接続されたトリミング導体パターンが露出する窓部が形成されているとともに、該窓部を取り囲むようにシールドパターンが被着されていることを特徴とする高周波回路モジュールである。
【００１１】
また、上述の多層配線基板であって、前記一方主面には凹部が形成され、その内部の凹部底面に回路網と接続する回路素子が収容されている。
【作用】
本発明の高周波回路モジュールによれば、トリミング導体パターンが回路モジュールの露出面となる多層配線基板の他方主面側に形成され、回路網と接続し、回路の一部を形成する回路素子が被着された主面とは異なる面であるため、多層回路基板の面積を抑えることができる。そして、シールドケースを用いないため高周波回路モジュールの低背化が達成される。
【００１２】
また、トリミング導体パターンと一方主面側や基板の内部に設けられた回路網や回路素子との距離が大きくなるために、トリミング導体パターンに発生する浮遊容量を減少させることができ、高周波特性を悪化させることがない。そして、シールドケースを用いないため、トリミング導体パターンを所定量トリミングした後、多層配線基板にシールドケースを取り付けることにより、例えば電圧制御発振回路では発振周波数が微小量ずれてしまう等の問題がなくなるため、これによっても高周波特性が維持向上できるこれはトリミングの精度が向上するという効果にもなる。
【００１３】
更に、トリミング導体パターンが高周波回路モジュールを構成する多層配線基板の背面になるため、母基板に取り付けた状態でもトリミングが可能となり、高周波回路モジュール単体の特性の修正ばかりでなく、この高周波回路モジュールを組み込んだ状態の外部回路の特性を修正することができ、総合的な特性の向上にもつなげることができる。
【００１４】
また更に、トリミング導体パターンの周囲には、実質的にシールドパターンが形成されているだけなので、レーザートリミングにより飛散・蒸発する細かな金属粒となったトリミング導体が周囲に飛び散っても、回路網や回路素子に付着することがなく、高周波回路モジュールの動作に悪影響を与えない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波回路モジュールを図面に基づいて説明する。なお、実施例には高周波回路モジュールの１つである電圧制御発振器を用いて説明する。図１は、その電圧制御発振器を構成する多層配線基板の一方主面即ち、マザーボード（以下、母基板という）に実装する実装面側から見た斜視図であり、図３はその断面図である。なお、図２（ａ）は、多層配線基板の他方主面側から見た外観斜視図であり、図２（ｂ）は、別の多層配線基板の他方主面側から見た外観斜視図である。
【００１６】
本発明では、図１に示すようにエポキシ樹脂またはセラミックの薄板を積層してなる多層配線基板２を凹状に整形して主面側に用いている。この基板２の実装面側には形成した凹部５に内部の回路網に接続された回路素子４を収容されている。なお、凹部５の溝の深さは回路素子４の高さよりも深く設定している。また、凹部５の開口周辺の主面側には母基板と接続するための端子電極３が複数周設けられており、端子電極３は図３に示すように多層配線基板２内の配線パターンや他方主面からバイアホールで構成される恋路網に接続されている。これら、端子電極３はＬＧＡの端子構造で示したが、多層配線基板２の側面にスルーホールを用いて形成しても良い。
【００１７】
図２は、電圧制御発振器を他方主面側から見た斜視図であり、図２（ａ）はトリミング導体パターン６が多層配線基板２内に形成されており、このトリミング導体膜が窓部８を介して外部に露出している。そして、窓部８を取り囲むように多層配線基板１の他方主面にはシールドパターン７が被着されている。
【００１８】
また、図２（ｂ）では他方主面にトリミング用のパターン６が形成してあり、そのパターンを取り囲むようにシールドパターン７で覆っている。
【００１９】
次に高周波電子部品の一例として取り上げた、電圧制御発振器の回路構成を図５に基づいて説明する。図５に示すように、電圧制御発振器は大きく分けて、負性抵抗回路部Ｙ・Ｚと発振回路部Ｘとから構成されていることがわかる。
【００２０】
負性抵抗回路部Ｙ・Ｚは、さらに緩衝増幅部Ｚと発振部Ｙとに分けられる。まず、緩衝増幅部Ｚは、トランジスタＴｒ２、コンデンサＣ９、Ｃ１１、Ｃ１０、抵抗Ｒ２、Ｒ３、チョークコイルＬ２等の回路素子から構成され、バッファアンプ用のトランジスタＴｒ２のベース端子に入力される発振出力を所定利得により増幅しコレクタ端子から結合コンデンサＣ１１等を介して出力端子ＯｕｔＰｕｔ　から出力する。この緩衝増幅部は発振部の後段に位置することによって出力端子ＯｕｔＰｕｔに接続される外部回路による負荷インピーダンスの変化を吸収し、負荷変動が発振部に与える影響を緩衝している。
【００２１】
他方、発振部の一部は、コルピッツ型発振回路の変形であるクラップ型発振回路により、トランジスタＴｒ１、コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４の回路素子から構成されている。つまり、発振用トランジスタＴｒ１とともにコンデンサＣ１５、Ｃ１６によって、所定の周波数において負性抵抗を構成する。なお、コンデンサＣ４は直流成分をカットするための結合コンデンサ、コンデンサＣ１１、Ｃ８は高周波的に接続するためのバイパスコンデンサ、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の動作電圧等を決定するためのバイアス抵抗等である。
【００２２】
次に、発振回路部Ｘは、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ストリップラインＳＬ、可変容量ダイオードＤＶ、チョークコイルＬ１の回路素子から構成されている。つまり、前述した発振部の残部を構成し、発振周波数を定め得るストリップラインＳＬ（分布定数回路による　（１／４）波長共振器）とともに共振回路を構成する可変容量ダイオードＤＶが、直流制御電圧源ＶＣ　の電圧値に従ってその静電容量を変化させる。これにより、トランジスタＴｒ１のエミッタ端子に現れる発振周波数が変動する。即ち、発振部の発振周波数は直流制御電圧源ＶＣ　の電圧値によって制御される。なお、ストリップラインＳＬは、後述するように、そのパターン形状をレーザートリミング等により変更することによって、発振中心周波数等を調整可能にしている。
【００２３】
この電圧制御発振器の回路を本発明の多層配線基板に応用する。多層配線基板２の主面側にある凹部５に回路素子４を搭載している。また、凹部５の主面側の開口周辺には母基板と接続するための端子電極３が設けられており、端子電極３には図５に示すＶｃやＯｕｔｕｔの端子並びに電源、グランドが割り当てられている。
【００２４】
発振回路部ＸのストリップラインＳＬは前述したように発振周波数を決定する重要な部分であり導体パターンで構成されている。この導体パターンの一部もしくは全部を図２で示した他方主面のトリミング導体パターン６の位置に配置する。このストリップラインＳＬは特に母基板の配線パターンと結合し特性変動を受けやすい、そのため母基板から最も離れた表面に形成されている。
【００２５】
続いて、ストリップラインＳＬを形成する導体パターン１１〜１３の一部は、窓部８や多層配線基板２の他方主面に露出してトリミングの対象となるトリミング導体パターン６となる。レーザートリミングを図６（ａ）、図６（ｂ）および図６（ｃ）に基づいて説明する。導体パターン１１のレーザートリミングは、電圧制御発振器の発振周波数を周波数カウンタ等で測定しながら、レーザビームを導体パターン１１の所定箇所に照射し、導体パターン１１にスリット（図６（ａ）の導体パターン１１上に表した３本の破線矢印１４）を切り込むことによって行われる。図６（ａ）では、スリット１４を互い違いに切り込むことにより、伝送線路を蛇行させて導体パターン１１の線路長を長くしている。そのため、スリット１４の切り込み箇所を増やすことによって、導体パターン１１により共振周波数が下がり、電圧制御発振器の発振周波数が低くなる。電圧制御発振器の発振周波数が所望の周波数になったときにトリミング作業を中止しトリミングが完了する。このとき、前述したように、多層配線基板の他方主面側に導体パターン１１が位置しているため、母基板に電圧制御発振器を取り付けた後であっても、導体パターン１１のレーザートリミングを行うことができる。本発明では金属のシールドケースを取り付けない、これは導体パターン１１を取り囲むように配置したシールドパターンが金属のシールドケースの代わりを果たしているからである。なお、図６（ａ）に示す符号２５はそれぞれ回路パターンに接続するバイアホール、グランドに接続するバイアホールを示す。また符号２６に示す一点鎖線枠は、絶縁体層に形成される窓部８の輪郭または、シールドパターン７の境界線である。
【００２６】
また、ストリップラインＳＬを形成する導体パターン１２は、図６（ｂ）に示すような切り込み範囲に格子状パターンのショートスタブ導体群（トリミング対象のトリミング導体パターン）を設けてもよい。このような導体パターン１２に形成される格子状ショートスタブ導体群に、格子毎にスリット１５，１６を切り込むことによって、各スリット１５、１６の長さでショートスタブが段階的に切断されることとなるため、導体パターン１２のインダクタンスを規定することができる。これにより、電圧制御発振器の発振周波数の調整をさらに容易にし得る効果がある。なお、図６（ｂ）に示す符号１７は回路側に接続するバイアホールを示し、符号１８はグランドに接続するバイアホールを示す。また符号１９に示す一点鎖線枠は、絶縁体層に形成される窓部８の輪郭または、シールドパターン７の境界線を示す。
【００２７】
さらに、ストリップラインＳＬを形成する導体パターン１３は、図６（ｃ）に示すような下部導体２０と並列コンデンサを形成する導体パターンであっても良い。このような導体パターン１３にスリット２１、２２を順次切り込むことによって、絶縁体層２３を介して下部パターン２０に対向するコンデンサ電極板として作用し、スリット２１、２２を形成することにより、キャパシタンス成分を発生させる容量面積が減少する。これにより、電圧制御発振器の発振周波数を非連続的に高く設定し得る効果がある。また符号２４に示す点線枠は、絶縁体層に形成される窓部８の輪郭または、シールドパターン７の境界線を示す。
【００２８】
或いは、別の方法として多層配線基板の裏面に形成した接地導体層に切れ目を入れて、この接地導体層の一部を共振主導体の一部に換えて、ストリップライン共振器の電気長を変化させるといった方法もある（特開平５−２３５６３７号）。
【００２９】
これら、ストリップラインＳＬを形成する導体パターン１１〜１３の一部または全部は、その表面を絶縁体層が覆うことなく、外部空間の空気に晒されている。つまり、ストリップラインＳＬの導体パターン１１〜１３の一部は、その他の部分を覆う絶縁体層よりも誘電率の小さい空気層（比誘電率＝１）に覆われている。そのため、ストリップラインＳＬが他の電界や近接パターンと結合する可能性や自ら不要輻射する可能性は極めて低く、さらに空気層はｔａｎ艪ェほぼ零であるからストリップラインＳＬのＱ値（ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）の低下も殆ど生じない、即ちＣ／Ｎ比（搬送波に対する雑音比（ｄＢｃ／Ｈｚ））を低下させないという電気的関係にあると考えられる。
【００３０】
この様なストリップラインＳＬを形成する導体パターン１１〜１３の一部をなすトリミング導体パターン６は、図２（ａ）に示したように、多層配線基板２の内部側に形成して、多層配線基板２の露出面側の１層または複数層の絶縁体層の一部を除去した窓部８を設ける。これにより、トリミング導体パターン６は、表面から一段落ち込んだ位置に存在するため、レーザートリミングが最適である。図２（ａ）、（ｂ）のどちらの場合でもレーザーによるトリミングで回りに影響を及ぼさない。この後、トリミング部に樹脂を充填しても良い。これはレーザーによるトリミングで多層配線基板の絶縁体が高熱で炭化し、湿気を吸って導通しノイズや特性悪化の原因となるからである。そのため、樹脂剤を充填することによって、水分やその他の異物からトリミング導体を保護することによって電気的特性が変動することを未然に防止する効果がある。また、樹脂剤によってトリミング導体周りの誘電率が変わったとしてもシールド電極と対向しているわけではないので樹脂充填による特性の変化は極僅かである。
【００３１】
以上説明したように実施のでは、電圧制御型発振器を構成する回路素子を外部回路と接続する端子電極を形成した多層配線基板の一方主面に設けた凹部に収容して、発振回路を構成するストリップライン１１〜１３を多層配線基板２の内部に配置し、シールドパターン７で覆った最上層に窓部８を設けトリミング導体パターン６を露出させる、もしくは多層配線基板２の外層である表面に配置し、その周囲にシールドパターン７で囲った。これによって多層配線基板２を母基板に実装してからもレーザートリミングをすることができる。つまり、レーザートリミングによって導体パターンを容易に加工できることによって、容易に周波数や特性を調整し得る効果がある。
【００３２】
なお、本実施例では、高周波回路モジュールとして、電圧制御発振器を例に説明したが、たとえばＰＬＬ回路等でも良く、また、トリミング処理によって回路の特性を調整可能するトリミング導体パターンを有する高周波回路モジュールに広く応用できる。また、トリミング方法にはレーザーを用いたが微細に加工しうる手段があればこれに限ることなく他の手段を用いればよく、その場合でも上述した実施形態と同様の効果を得られる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の高周波回路モジュールによれば、トリミング導体パターンが、多層配線基板の他方主面（実装した時に露出する露出面）側に形成され、回路素子と同一面上に存在しないため、多層回路基板の面積が抑えられ小型化することができる。また、シールドケースを用いないため、高周波回路モジュール全体を低背化することができる。また、トリミング導体パターンと一方主面側や多層配線基板の内部に形成した回路網や回路素子との距離が大きくなるために浮遊容量が減少し、高周波特性が悪化することがなく、トリミング精度が向上する。しかも、母基板に実装した後でも、トリミングが可能となる。これによって回路モジュール単体の特性ばかりでなくセットの総合的な特性の向上にもつながるという効果になる。また、トリミング導体パターンの周囲には、実質的にシールドパターンのみが形成されているので、トリミングによる細かな金属粒が飛散・蒸発しても回路特性に影響をあたえることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波回路モジュールの一方主面、即ち実装面側の外観斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の高周波回路モジュールの他方主面、即ち露出面側の外観斜視図である。
【図３】本発明の高周波回路モジュールの断面図である。
【図４】従来の高周波回路モジュールの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例に用いた電圧制御発振器の回路図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態で用いた電圧制御発振回路におけるトリミング導体パターン及びトリミング方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
１…高周波回路モジュール
２…多層配線基板
３…端子電極
４…回路素子
５…凹部
６…トリミング導体パターン
７…シールドパターン
８…窓部
９…シールドケース
Ｘ…発振回路部
Ｙ…発振部
Ｚ…増幅部
【図１】
2004064600.tif 000003
【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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