(57)【要約】【課題】高周波モジュールを、その機能を正常に維持しつつ低コストで実装可能にする高周波モジュール用ボードを提供する。【解決手段】２つの金属プレート４、５を接地電極として用いる５層構造の基板ブロック内に、デバイス８を実装するためのキャビティ２０を形成する。デバイス８はキャビティ２０を密封するためのカバー１１のキャビティ２０側の面に実装する。高周波信号の入出力はストリップライン２１、２２に接続された同軸コネクタ９、１０を介して行う。バイアス電圧等は、上位層のバイアス回路１４からバイアス線３４、バイアホール３６によりカバー１１を貫通して入力する。これにより、デバイス８のパッケージ化が不要になり、低コストを実現する。【選択図】      図２
2004335900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と第１金属プレート（４）とが導通し、
前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、
前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、
直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、
前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。
【請求項２】
前記カバー（１１）の前記デバイス（８）が実装される面には、前記第１ストリップライン（２２）と前記デバイス（８）とを接続するコプレーナ線路（１９）が形成されており、
前記コプレーナ線路（１９）の信号線には前記第１ストリップライン（２２）を介して前記第１コネクタ（９）が電気的に接続され、前記コプレーナ線路（１９）の接地線には前記第１金属プレート（４）が電気的に接続されていることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項３】
前記空間（２０）と接する基板ブロックの内面の全部又は一部がメタライズ処理されていることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項４】
前記第１金属プレート（４）の前記空間（２０）側に電波吸収体（１２）が取り付けられていることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項５】
前記第１誘電体基板（１）のストリップラインと前記第２コネクタ（１０）とが、前記第２誘電体基板（２）、前記第２金属プレート（５）および前記第３誘電体基板（３）を貫通する同軸線路を通じて電気的に接続されることを特徴とする、
請求項１記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項６】
接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と第１金属プレート（４）とが導通し、
前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、
前記第１金属プレート（４）の背面側には、当該第１金属プレート（４）の一部が前記第１誘電体基板（１）方向に刳り抜かれることにより形成された、信号入出力用の導波管口（２８）が存在し、
前記第２金属プレート（５）および第３誘電体基板（３）のうち前記導波管口（２８）に対応する部位の内部に形成された開口部（１６）が金属ブロック（１７）で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、
前記開口部（１６）をなす第２誘電体基板（２）および第３誘電体基板（３）の内面部はメタライズされており、
前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、
直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、
前記デバイス（８）と電気的に接続可能な第２ストリップライン（２１）が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。
【請求項７】
接地電極となる第１金属プレート（４）上に、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされた第１誘電体基板（１）が積層され、この第１誘電体基板（１）上に、第２誘電体基板（２）、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む直流電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート（４）の背面側に、第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板（２９）が積層された６層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板（３）および前記第４誘電体基板（２９）における各々の実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と前記第１誘電体基板（１）上の前記伝送線路および第１金属プレート（４）とが導通し、
前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、
前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、
直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、
前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。
【請求項８】
前記カバー（１１）の前記デバイス（８）が実装される面には、前記第１ストリップライン（２２）と前記デバイス（８）とを接続するコプレーナ線路（１９）が形成されており、
前記コプレーナ線路（１９）の信号線には前記第１ストリップライン（２２）を介して前記第１コネクタ（９）が電気的に接続され、前記コプレーナ線路（１９）の接地線には前記第１金属プレート（４）が電気的に接続されていることを特徴とする、
請求項７記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項９】
前記空間（２０）と接する基板ブロックの内面の全部又は一部がメタライズ処理されていることを特徴とする、
請求項７記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項１０】
前記第４誘電体基板（２９）に、前記第１コネクタ（９）に代えて、前記第１ストリップライン（２２）と電気的に接続される信号入出力用のコネクタが配置されており、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート（４）および第４誘電体基板（２９）を貫通するように形成されていることを特徴とする、
請求項７記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項１１】
前記第４誘電体基板（２９）に、前記第２コネクタ（１０）に代えて、前記第２ストリップライン（２１）と電気的に接続される信号入出力用のコネクタが配置されており、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート（４）および第４誘電体基板（２９）を貫通するように形成されていることを特徴とする、
請求項７記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項１２】
前記第１金属プレート（４）の前記空間（２０）側に電波吸収体（１２）が取り付けられていることを特徴とする、
請求項７記載の高周波モジュール用ボード。
【請求項１３】
接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、バイアス用の伝送線路と信号伝送用のストリップラインとがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と前記第１誘電体基板（１）上の前記伝送線路および第１金属プレート（４）とが導通し、
前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、カバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成され、前記カバー（１１）は、金属プレート（４３）と誘電性の基板（４４）との２層で構成されて、金属プレート（４３）上にデバイス（８）が実装されており、
前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、
直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが、前記第２誘電体基板（２）、前記第２金属プレート（５）および前記第３誘電体基板（３）を貫通する線路（４０）と前記バイアス用の伝送線路（４１）とにより導通可能に構成されており、
前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。
【請求項１４】
接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、
前記第２誘電体基板（２）上に前記第２金属プレート（５）とは非接触で、信号線が前記第２誘電体基板（２）を貫通する線路（４２）により前記ストリップラインに接続され、接地線が前記第１誘電体基板（１）および前記第２誘電体基板（２）を貫通する線路（２６）により前記第１金属プレート（４）に接続されたコプレーナ線路（４６）がパターンニングされており、
前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と第１金属プレート（４）とが導通し、
前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、
前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）にはコプレーナ線路（４６）、線路（４２）および第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、
直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、
前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）、線路（４２）およびコプレーナ線路（４６）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする、
高周波モジュール用ボード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波、ミリ波帯で使用される、高周波モジュールを、その機能を正常に維持しつつ低コストで実装可能にする高周波モジュール用ボードに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
マイクロ波、ミリ波帯のような高周波帯で一般的に使用される従来の高周波モジュール用ボードの構造例を図１６に示す。
この種の高周波モジュール用ボードは、実装する高周波モジュールの用途に応じて、その形や構造などが決められる。図１６の例では、主に高周波帯で動作する高周波回路用誘電体基板部（以下、「高周波部」）１０６と、主に直流バイアス回路や制御回路を組み込んでいる制御・バイアス回路用誘電体基板部（以下、「バイアス部」）１０９とからなる。
【０００３】
図１６の左側の高周波部１０６は、高周波入力端１０１、高周波パッケージングデバイス（以下、「パッケージ品」）１０２、１０４、伝送線路１０７−１〜１０７−３、及び高周波出力端１０５から構成されている。高周波入力端１０１と高周波出力端１０５は、同軸線路とストリップライン（マイクロストリップ線路、以下同じ）との変換機能を有しており、図示しない外部装置と接続できるようになっている。
【０００４】
ここで、パッケージ品１０２について、図１７を用いて説明する。
高周波モジュールにおいてパッケージ化が必要となるのは、回路部品として使用するベア・チップ・デバイス、たとえばＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）などを湿気や微細な埃などの悪影響から保護するためで、高周波パッケージ１１９に対しては、良好な密封性や高周波性能および実装性などが必要不可欠な要求事項となる。この高周波パッケージ１１９は、セラミックまたは金属を主材料とし、その内部に、ベア・チップ・デバイス１１７や高周波バイパス用コンデンサ１１８などを組み込み、セラミック又は金属を主材料とするカバー１２０によって封止されている。
【０００５】
高周波部１０６は、これらのパッケージ品を、他の回路要素、たとえばフィルタ１１６やバイアス入力線路１１５−１〜１１５−３と共に、誘電体基板上に配置し、これらを電気的に接続することにより構成されている。
バイアス部１０９は、直流用多ピンコネクタ１１０、バイアス配線１１２、接地用バイアホール１１３、および、回路素子１１１などにより構成されている。
これらの高周波部１０６とバイアス部１０９は、リボンまたはワイヤのような配線材１０８により接続され、これによって、実装された高周波モジュールが、正常に動作できるようになっている。
高周波モジュールの機能としては、増幅機能や周波数変換機能など、その組み合わせも含めて非常に多い。そこで、以下の説明では、機能に関する部分は、単純な増幅回路（アンプ）を例に挙げる。
【０００６】
図１６の高周波入力端１０１に注入された高周波信号は、ストリップライン１０７−１上の信号に変換され、パッケージ品（アンプ）１０２に導かれて所定の増幅度で増幅された後、フィルタ１１６で不要波が除去され、パッケージ品１０４で所定の増幅度で増幅される。増幅された信号は、ストリップライン１０７−３から高周波出力端１０５を経て外部回路に送出される。
一方、バイアス部１０９では、直流用多ピンコネクタ１１０に印加された直流電圧や制御信号がバイアス配線１１２によって所定の回路に導かれ、トランジスタや抵抗などの回路素子１１１によって所定値のバイアス電圧にされた後、バイアス出力線路１１４−１〜１１４−３に導かれる。
【０００７】
バイアス部１０９のバイアス出力線路１１４−１〜１１４−３と高周波部１０６のバイアス入力線路１１５−１〜１１５−３とを配線材１０８で接続することにより、パッケージ品１０２、１０４に直流バイアス電圧が印加される。これによって高周波モジュールが動作可能になる。
以上が、従来の高周波モジュール用ボードの構成と動作である。
【０００８】
次に、従来の高周波モジュール用ボードの課題について述べる。
第１の課題は、この高周波モジュール用ボードを使用した場合、半導体デバイスとしてパッケージ品を使わなければならず、パッケージ品のパッケージ自体が高価であるため、コスト高になるという点である。
第２の課題は、パッケージにデバイスを実装するための作業を要すること、およびパッケージ品を高周波ボードに実装する作業が伴うので、この点からもコスト高になるという点である。
第３の課題は、パッケージ品の接続部の寄生リアクタンスによって、そのパッケージ品の電気的特性が劣化する場合があるという点である。
第４の課題は、高周波部１０６とバイアス部１０９とが別基板で構成されている場合に、実装効率が低下するだけでなく、これらを収納する金属ケースが大型になり、製品としての上位装置への組み込みが制限されるという点である。
第５の課題は、非対称モードであるストリップラインを伝送線路としている場合には、発生した放射波による悪影響を防止するために、電磁遮蔽用の精密な金属ケースが必要となり、コスト高のみならず、大型化を招き、上位装置への実装性が制限されるという点である。
第６の課題は、パッケージ品の内部には、ベア・チップ・デバイス１１７近傍に発振防止用の高周波バイパス用コンデンサ１１８を配置しなければならないが、高周波バイパス用コンデンサ１１８はマイクロチップコンデンサであるために、それ自体が高価であり、コスト高になるという点である。
【０００９】
本発明は、このような課題を一挙に解決し得る、新規な高周波モジュール用ボードを提供することを、その主たる課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数形態の高周波モジュール用ボードを提供する。
ある形態の高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と第１金属プレート（４）とが導通し、前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート（４）が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート（５）が高周波回路の他方の接地電極として作用する。また、電子回路の接地電位と同電位となるので、高周波回路と直流ないし低周波回路（例えば、バイアス回路）とが分離される。接地電極は第１誘電体基板（１）の高周波回路内および第３誘電体基板（３）の実装面にも配置されるが、これらの接地電極もすべて同電位となる。
さらに、デバイス実装用の空間（２０）にパッケージ機能を持たせることができ、パッケージを使用しない高周波モジュールを実現することができる。これにより、パッケージ品を高周波ボードに取り付けて配線する作業が不要となり、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。収納ケースを使わない構造であり、しかも、コネクタ（９，１０）を取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
コンデンサ（３５）（例えば、チップコンデンサ）をカバー（１１）上に設けることで、従来のようにデバイス（８）の直近にコンデンサを設ける必要がなくなる。そのために、安価なコンデンサを用いることができ、取り付けも容易になる。
なお、例えば、前記カバー（１１）の前記デバイス（８）が実装される面に、前記第１ストリップライン（２２）と前記デバイス（８）とを接続するコプレーナ線路（１９）を形成することにより、高周波信号の入出力も可能となる。この場合、前記コプレーナ線路（１９）の信号線には前記第１ストリップライン（２２）を介して前記第１コネクタ（９）が電気的に接続され、前記コプレーナ線路（１９）の接地線には前記第１金属プレート（４）が電気的に接続される。
【００１２】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と第１金属プレート（４）とが導通し、前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、前記第１金属プレート（４）の背面側には、当該第１金属プレート（４）の一部が前記第１誘電体基板（１）方向に刳り抜かれることにより形成された、信号入出力用の導波管口（２８）が存在し、前記第２金属プレート（５）および第３誘電体基板（３）のうち前記導波管口（２８）に対応する部位の内部に形成された開口部（１６）が金属ブロック（１７）で封止されることによって導波管バックショートが構成されており、前記開口部（１６）をなす第２誘電体基板（２）および第３誘電体基板（３）の内面部はメタライズされており、前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、前記デバイス（８）と電気的に接続可能な第２ストリップライン（２１）が前記導波管バックショートと共に導波管−ストリップライン変換器の一部をなすことを特徴とする。
【００１３】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート（４）上に、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされた第１誘電体基板（１）が積層され、この第１誘電体基板（１）上に、第２誘電体基板（２）、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む直流電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層され、さらに、前記第１金属プレート（４）の背面側に、第２電子回路の実装面が形成された第４誘電体基板（２９）が積層された６層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板（３）および前記第４誘電体基板（２９）における各々の実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と前記第１誘電体基板（１）上の前記伝送線路および第１金属プレート（４）とが導通し、前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
前記第４誘電体基板（２９）に、前記第１コネクタ（９）に代えて、第１ストリップライン（２２）と電気的に接続される信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート（４）および第４誘電体基板（２９）を貫通するように形成するようにしてもよい。あるいは、前記第４誘電体基板（２９）に、前記第２コネクタ（１０）に代えて、第２ストリップライン（２１）と電気的に接続される高周波信号入出力用のコネクタと電気的に接続される信号入出力用のコネクタを配置し、このコネクタと電気的に接続させるための同軸線路が、前記第１金属プレート（４）および第４誘電体基板（２９）を貫通するように形成するようにしてもよい。
【００１５】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、バイアス用の伝送線路と信号伝送用のストリップラインとがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と前記第１誘電体基板（１）上の前記伝送線路および第１金属プレート（４）とが導通し、前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、カバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成され、前記カバー（１１）は、金属プレート（４３）と誘電性の基板（４４）との２層で構成されて、金属プレート（４３）上にデバイス（８）が実装されており、前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）には第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが、前記第２誘電体基板（２）、前記第２金属プレート（５）および前記第３誘電体基板（３）を貫通する線路（４０）と前記バイアス用の伝送線路（４１）とにより導通可能に構成されており、前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
他の形態による高周波モジュール用ボードは、接地電極となる第１金属プレート（４）上に、第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）とが積層され、この第１誘電体基板（１）と第２誘電体基板（２）との間には、信号伝送用のストリップラインがパターンニングされており、前記第２誘電体基板（２）上には、接地電極となる第２金属プレート（５）、および、電極を含む電子回路の実装面が形成された第３誘電体基板（３）がこの順に積層された５層構造の基板ブロックを有し、前記第２誘電体基板（２）上に前記第２金属プレート（５）とは非接触で、信号線が前記第２誘電体基板（２）を貫通する線路（４２）により前記ストリップラインに接続され、接地線が前記第１誘電体基板（１）および前記第２誘電体基板（２）を貫通する線路（２６）により前記第１金属プレート（４）に接続されたコプレーナ線路（４６）がパターンニングされており、前記第３誘電体基板（３）における前記実装面の電極部分と前記第２金属プレート（５）とが導通し、さらに、前記第２金属プレート（５）と第１金属プレート（４）とが導通し、前記第３誘電体基板（３）から前記第１金属プレート（４）に至る基板ブロック内部には、誘電性のカバー（１１）で密封されるデバイス実装用の空間（２０）が形成されて、前記カバー（１１）は、前記空間（２０）側の面にデバイス（８）が実装され、その反対側の面に前記デバイス（８）の所定の端子に電気的に接続されるコンデンサ（３５）が実装されるとともに前記電子回路に接続されたバイアス線（３４）が形成されており、前記カバー（１１）に実装されるデバイス（８）にはコプレーナ線路（４６）、線路（４２）および第１ストリップライン（２２）を介して信号入出力用の第１コネクタ（９）が電気的に接続可能であり、直流信号が入出力される前記デバイス（８）の所定の端子と前記実装面の電極部分とが前記バイアス線（３４）および前記カバー（１１）を貫通する線路（３６）により導通可能に構成されており、前記第３誘電体基板（３）の所定部位には、第２ストリップライン（２１）、線路（４２）およびコプレーナ線路（４６）を介して前記デバイス（８）と電気的に接続可能な信号入出力用の第２コネクタ（１０）が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図、図３は、高周波モジュール用ボードに用いられるカバー１１の下面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この実施形態の高周波モジュール用ボードは、５層構造の基板ブロックを有している。第１層目には第１金属プレート４が配置される。この第１金属プレート４の上面には、第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第２金属プレート５がこの順に積層される。第１金属プレート４と第２金属プレート５とを接地電位とするために、この実施形態では、バイアホール１５で両金属プレート４、５が電気的に接続されている。これにより、第１誘電体基板１にパターン化されたストリップライン２１、２２が、高周波信号用の伝送線路として機能する。ストリップライン２１、２２の構造自体は公知なので、その詳細説明は省略する。
【００１８】
第２金属プレート５の上面には、第３誘電体基板３が積層され、さらに第３誘電体基板３には、バイアス回路１４が実装されている。このバイアス回路１４の接地電位をストリップライン２１、２２の接地電位と一致させるために、バイアホール１５を使ってバイアス回路１４の接地端子と高周波用の接地端子とを共通化している。
【００１９】
このような５層構造の基板ブロックの内部に、デバイス実装用の空間（以下、「デバイス実装キャビティ」）２０を形成する。デバイス実装キャビティ２０は、第１金属プレート４を底として、第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第２金属プレート５、及び第３誘電体基板３を貫通して形成されている。第１誘電体基板１は、第２誘電体基板２、第２金属プレート５、及び第３誘電体基板３よりもデバイス実装キャビティ２０の内側に突出するように形成される。突出部分には、ストリップライン２１、２２が露出するように形成する。第１金属プレート４上には、放射波の悪影響を低減させるための電波吸収体１２が設けられる。
【００２０】
デバイス実装キャビティ２０には、密封性を持たせるために材質が誘電体のカバー１１が取り付けられる。このカバー１１により、第１誘電体基板１、電波吸収体１２、及びカバー１１によるデバイス実装キャビティ２０が形成される。カバー１１のデバイス実装キャビティ２０側の面には、ベア・チップ・デバイス８、例えばＭＭＩＣアンプが実装される。カバー１１のベア・チップ・デバイス８が実装される面（下面）には、図３に示すように、バイアス線２５の他にパターンニングされたコプレーナ線路１９が高周波伝送線路として形成される。
【００２１】
コプレーナ線路１９は、信号線と接地線とからなり、信号線は、同軸コネクタ９に接続されたストリップライン２２または同軸コネクタ１０に同軸線路２３を介して接続されたストリップライン２１に当接して信号を伝送する。コプレーナ線路１９の接地線は、第１金属プレート４とバイアホール２６で接続されたストリップライン２２に当接して接地電位とされる。これによりコプレーナ線路１９は高周波伝送線路として動作する。コプレーナ線路１９の信号線を配線材２７でベア・チップ・デバイス８に接続することにより、ベア・チップ・デバイス８への信号の入力、出力が可能となる。
【００２２】
カバー１１のベア・チップ・デバイス８が実装される下面と反対の上面には、パターンニングされたバイアス線３４、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）チップコンデンサ３５が設けられる。バイアス線３４には、バイアス回路１４からバイアス電圧及び制御信号が供給される。
バイアス線２５は、バイアホール３６によりバイアス線３４に接続されており、バイアス線３４を介して供給されるバイアス電圧及び制御信号をベア・チップ・デバイス８に配線材２７を介して提供する。
このようにして、高周波モジュール用ボードが構成される。
【００２３】
デバイス実装キャビティ２０と接する基板ブロック及びカバー１１の内壁のうち、ストリップライン２１、２２、コプレーナ線路１９及びバイアス線２５に干渉しない部分をメタライズし、シールド効果を高めている。
なお、デバイス実装キャビティ２０の底となる第１金属プレート４上には、電波吸収体１２が取り付けられる。これにより、放射波の悪影響が低減される。
【００２４】
高周波モジュールを外部装置と接続するために、この実施形態では、高周波入力端に同軸コネクタ９を、高周波出力端に同軸コネクタ１０をそれぞれ取り付ける。同軸コネクタ１０は、第３誘電体基板３上に取り付ける。そのために、基板ブロックの積層部分の内部に同軸線路２３を形成する。
【００２５】
高周波モジュールを動作させるときは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を直流用多ピンコネクタ１３から受け取り、これをバイアス回路１４に供給する。バイアス回路１４では、バイアス電圧と制御信号とをそれぞれ所定値にし、これが、カバー１１に形成されたバイアス線３４、バイアホール３６、バイアス線２５及び配線材２７を介してベア・チップ・デバイス（ＭＭＩＣアンプ）８のバイアス端に印加される。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００２６】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、従来のすべての課題を解決することができる。すなわち、第１の課題は、基板ブロック内に形成したデバイス実装キャビティ２０にパッケージ機能を持たせたことによって解決される。パッケージ機能を持つためには、デバイス実装キャビティ２０が密封され、且つ高周波入出力端子と直流バイアス端子とを有していなければならないが、密封性については、誘電体のカバー１１によって実現されており、各端子については、カバー１１に接合されたベア・チップ・デバイス８の高周波電極が配線材２７及びコプレーナ線路１９によって第１誘電体基板１のストリップライン２１、２２に接続されることによって高周波端子が形成されるし、ベア・チップ・デバイス８のバイアス電極については、配線材２７がカバー１１に形成されたバイアス線２５、バイアホール３６及びバイアス線３４に接続されるので、直流バイアス端子が形成される。
【００２７】
第２の課題に対しては、デバイス実装キャビティ２０内にベア・チップ・デバイス８を実装することがパッケージ品を作り込むことと等価であるが、従来は、パッケージ品をボードに取り付けて他の部品等との間の配線作業が不可欠であったが、この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、その作業が不要となる。
【００２８】
第３の課題に対しては、パッケージ品と高周波ボード間の接続配線が不要となるため、寄生リアクタンスの悪影響を低減することができる。カバー１１のコプレーナ線路１９、バイアス線２５に接続する際に用いる配線材（ワイヤ又はリボン）２７の等価回路は、図１４に示すようにインダクタンスと抵抗の直列接続となる。これらの素子値は配線材２７の寸法に依存し、その周波数特性は図１５に代表される。図１５ではリボン接続の際の電気特性（通過損失特性と反射特性）の周波数依存性を示している。周波数が高い領域では、リボンのインダクタンスの影響で反射特性が劣化し、機種によっては使用できないこともあった。この実施形態の構造によれば、このような事態を回避することができる。
【００２９】
第４の課題に対しては、従来技術のバイアス部１０９を第３誘電体基板３とし、高周波部１０６をカバー１１、第１誘電体基板１及び第２誘電体基板２として、これらを積層することにより解決される。第１金属プレート４が高周波回路の一方の接地電極、第２金属プレート５が高周波回路の他方の接地電極として作用し、さらに、バイアス回路１４の接地電位と同電位となるので、高周波回路とバイアス回路とが分離され、しかも、第１誘電体基板１の高周波回路内および第３誘電体基板３の実装面の電極（接地電極）が同電位となるので、実装効率を格段に向上させつつ、高周波モジュールを確実に動作させることができるのである。
【００３０】
第５の課題は、ケースを使わない構造によって解決される。外部装置への接続のために、従来は同軸コネクタなどの高周波インターフェースを配備しなければならず、必然的に金属ケースを用いざるを得なかったが、この実施形態では、同軸コネクタを取り付けても機械的強度および電気特性が保証される。
【００３１】
第６の課題は、ＳＭＤチップコンデンサ３５をカバー１１の上面に設けることにより解決される。カバー１１の上面にＳＭＤチップコンデンサ３５を搭載することにより、従来、パッケージ内に実装していた高周波バイパス用コンデンサ１１８と同様に、ベア・チップ・デバイス８の近傍にＳＭＤチップコンデンサ３５を配置することができる。これにより、高価なマイクロチップコンデンサに替えて安価なＳＭＤチップコンデンサ３５を用いることができ、生産コストを抑えることができる。
【００３２】
この他に、カバー１１にベア・チップ・デバイス８を実装することで、以下のような効果が得られる。
ベア・チップ・デバイス８とバイアス回路１４とを異なる部材に実装することになるので、同じ部材に実装していた従来の高周波モジュール用ボードよりも歩留まりが向上する。また、デバイス実装キャビティ２０内部の第１金属プレート４よりもカバー１１の方が面積が小さいために、実装性が向上する。
【００３３】
以上の説明ではバイアス回路１４を第３誘電体基板３上に実装するようにしたが、その一部をカバー１１の上面に設けるようにしてもよい。これにより実装効率を向上させることができる。カバー１１の上面に設けられたバイアス回路は、バイアホール３７によりコプレーナ線路１９の接地線と接続されて、カバー１１の下面と接地電極が共通化される。
【００３４】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。図４（ａ）は、第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図４（ｂ）はその底面図である。図５は、図４（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
この高周波モジュール用ボードが第１実施形態のものと異なるのは、第３誘電体基板３に配置された同軸コネクタ１０に代えて、導波管構造を採用した点である。他の構造については同一のため、その説明を省略する。
【００３５】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、第１金属プレート４の背面側には、当該第１金属プレート４の一部が第１誘電体基板１の方向に刳り抜かれることにより形成された、高周波信号入出力用の導波管口２８が存在する。導波管口２８の周りには、外部導波管のフランジを取り付けるためのネジ穴２８ｎも形成されている。
【００３６】
また、第２金属プレート５および第３誘電体基板３のうち導波管口２８に対応する部位の内部に開口部１６が形成されており、この開口部１６が金属ブロック１７で封止されている。開口部１６と接するブロック内壁の全部又は一部、好ましくは全部がメタライズされており、これによって導波管バックショートが構成される。
【００３７】
導波管バックショートは、その内端面がストリップライン２１の先端部（アンテナ部分）に対して平行の短絡面になっており、導波管−ストリップライン変換器、すなわち導波管のＴＥ１０モードとストリップラインの準ＴＥＭモードとの変換を行う変換器のインピーダンス整合部品として動作するものである。
ストリップライン２１を伝送してきた高周波信号は、基板ブロックの内部に形成された導波管に導かれ、さらに、第１金属プレート４の内部に上記の構造に成形された導波管口２８を伝送して、相手側装置に接続される。
【００３８】
この実施形態の高周波モジュール用ボードによっても、第１実施形態のものと同様、従来の課題を一挙に解決することができる。
【００３９】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。図６（ａ）は、第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、図６（ｂ）はその底面図である。図７は、図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
第１実施形態の高周波モジュール用ボードとの違いは、第１金属プレート４の背面側に第４誘電体基板２９を積層し、第３誘電体基板３のバイアス回路１４のみならず、第１金属プレート４の反対面にも直流ないし低周波の電子回路３０を実装できるようにした点である。他の構造は、第１実施形態による高周波モジュール用ボードと同一のため、その説明を省略する。
【００４０】
この実施形態の高周波モジュール用ボードでは、外部からの直流バイアスあるいは制御信号を、第３誘電体基板３の直流用多ピンコネクタ１３だけでなく、第４誘電体基板２９の直流用多ピンコネクタ３１でも受けとって電子回路３０に供給し、所定のバイアス電圧と制御信号を生成することができ、生成されたバイアス電圧および制御信号を基板ブロック内に配線されたバイアス線（バイアホール）３８を介してベア・チップ・デバイス８（ＭＭＩＣアンプ）のバイアス端に印加している。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００４１】
このように、高周波モジュールを動作させるための電子回路３０を高周波モジュール用ボードの一方の面だけでなく、他方の面にも配備できるようにしたので、第１実施形態の高周波モジュール用ボードと同様、従来の課題をすべて解決できるほか、実装効率をさらに向上させることができる。
【００４２】
なお、以上の説明では、同軸コネクタ９が基板ブロックの端部、同軸コネクタ１０が第３誘電体基板３上にそれぞれ配置されていることを前提としたが、第４誘電体基板２９を積層することにより、この第４誘電体基板２９に、電子回路３０のほかに、同軸コネクタ９、１０の少なくとも一方に代わるコネクタを配置するようにしてもよい。この場合は、そのコネクタと、そのコネクタに対応するストリップライン（２１、２２）とを電気的に接続させるための同軸線路を、第１金属プレート４および第４誘電体基板２９を貫通するように形成すればよい。
【００４３】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態を説明する。図８は、第４実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図である。図９は、図８のＡ−Ａ’断面図である。図１０は、第４実施形態によるカバー１１の下面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
第１実施形態の高周波モジュール用ボードとの違いは、カバー１１の材質に金属を用いている点である。他の構造は、第１実施形態による高周波モジュール用ボードと同一のため、その説明を省略する。
【００４４】
カバー１１は、金属のメタルプレート４３と誘電体基板４４の積層構造になっており、コプレーナ線路１９及びバイアス線２５が誘電体基板４４上にパターンニングされている。
この実施形態では、カバー１１の上面から、バイアス回路１４からのバイアス電圧と制御信号を供給できないので、バイアホール４０によりバイアス線４１に供給して、これをカバー１１下面のバイアス線２５に供給するようにする。これにより、ベア・チップ・デバイス８が動作可能になる。
【００４５】
このようなカバー１１により、第１実施形態の高周波モジュール用ボードと同様、従来の課題をすべて解決できるほか、ベア・チップ・デバイス８の放熱性を向上させることができ、デバイス実装キャビティ２０が完全に密封されている場合でも、ベア・チップ・デバイス８が熱暴走を起こす可能性が低くなる。
【００４６】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態を説明する。図１１は、第５実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図である。図１２は、図１１のＡ−Ａ’断面図である。図１３は、第５実施形態によるカバー１１の下面図である。以下、これらの図を参照して、高周波モジュール用ボードの構造を説明する。
第１実施形態の高周波モジュール用ボードとの違いは、第１誘電体基板１上に形成されたストリップライン２１、２２と、第２誘電体基板２上に第２金属プレート５とは非接触に形成されたコプレーナ線路４６とをバイアホール４２で接続して高周波伝送線路を形成した点である。他の構造は、第１実施形態による高周波モジュール用ボードと同一のため、その説明を省略する。
【００４７】
このような構造により、第１実施形態の高周波モジュール用ボードと同様、従来の課題をすべて解決できるほか、デバイス実装キャビティ２０内の透湿性を減少させることができ、ベア・チップ・デバイス８を湿気から保護して信頼性を高めることが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来品のようなパッケージ化が不要となり、大幅なコスト低減が実現できる。パッケージを実装する作業が不要となるので、この観点からも、コスト低減が実現できる。また、パッケージと高周波ボード間の配線材が不要となるので、電気性能が大幅に改善される。また、従来品では分離していたバイアス部と高周波部とを一つの基板ブロックに積層できるので、実装効率を大幅に向上できる。さらに、高周波回路の入出力端を配備する際に、金属ケースを必要としないため、小型化が実現できる。
このように、従来の課題をすべて解決し得る高周波モジュール用ボードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図。
【図３】第１実施形態によるカバーの下面図。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図５】図４（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図６】（ａ）は本発明の第３実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図、（ｂ）はその底面図。
【図７】図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図８】本発明の第４実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図。
【図９】図８のＡ−Ａ’断面図。
【図１０】第４実施形態によるカバーの下面図。
【図１１】本発明の第５実施形態による高周波モジュール用ボードの正面図。
【図１２】図１１のＡ−Ａ’断面図。
【図１３】第５実施形態によるカバーの下面図。
【図１４】パッケージ品と高周波モジュールとの接続配線の等価回路。
【図１５】パッケージ品と高周波モジュールの接続配線の周波数特性図。
【図１６】従来の高周波モジュール用ボードの構造説明図。
【図１７】従来の代表的なパッケージングデバイスの構造説明図。
【符号の説明】
１  第１誘電体基板
２  第２誘電体基板
３  第３誘電体基板
４  第１金属プレート
５  第２金属プレート
８  ベア・チップ・デバイス
９、１０  同軸コネクタ
１１  カバー
１２  電波吸収体
１３、３１  直流用多ピンコネクタ
１４  バイアス回路
１５、２６、３６、３７、３８、４０、４２  バイアホール
１６  開口部
１７  金属ブロック
２０  デバイス実装キャビティ
２１、２２  ストリップライン
２３  同軸線路
２５、３４、４１  バイアス線
２７  配線材
２８  導波管口
２８ｎ  ネジ穴
２９  第４誘電体基板
３０  電子回路
３５  ＳＭＤチップコンデンサ
４３  メタルプレート
４４  誘電体基板
【図１】
2004335900.tif 000003
【図２】
2004335900.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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