(57)【要約】【課題】高周波用パッケージの反りや割れを防ぎ、かつ変換基板と高周波用電子部品との接続部における高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供する。【解決手段】上面に高周波用電子部品１の搭載部２を有する金属基体３に、搭載部２に隣接して配置された、誘電体基板６の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体７と近接して配置された同一面接地導体８とから成る接続端子部９が形成され、誘電体基板６の下面に枠状接地導体１０が形成され、誘電体基板６の内部の高周波用線路導体７の中央部側の端部と枠状接地導体１０との間に、高周波用線路導体７の中央部側の端部と高周波的に結合するスロット１１が設けられた内部接地導体１２が形成され、同一面接地導体８が内部接地導体１２と第１の接続導体１３で接続され、枠状接地導体１０が内部接地導体１２と第２の接続導体１４で接続された変換基板１５を搭載したものである。【選択図】  図１
2004297465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に高周波用電子部品の搭載部を有する金属基体に、前記搭載部に隣接して配置された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成されるとともに、該貫通孔の上面側に、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体と該高周波用線路導体に近接して配置された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成され、前記誘電体基板の下面に前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と対向するように前記貫通孔の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体が形成され、前記誘電体基板の内部の前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と前記枠状接地導体との間に、前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と高周波的に結合するスロットが設けられた内部接地導体が形成され、前記同一面接地導体が前記内部接地導体と第１の接続導体で接続され、前記枠状接地導体が前期内部接地導体と第２の接続導体で接続された変換基板を、前記接続端子部を前記搭載部側に位置させるとともに前記枠状接地導体を前記貫通孔の上面側の開口に合わせて接合して成ることを特徴とする高周波用パッケージ。
【請求項２】
上面に高周波用電子部品の搭載部を有する金属基体に、前記搭載部に隣接して配置された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成されるとともに、該貫通孔の上面側に、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体と該高周波用線路導体の前記中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成され、前記誘電体基板の下面に前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と対向するように前記貫通孔の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体が形成され、前記同一面接地導体に、前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と直交するように形成されて前記高周波用線路導体と高周波的に結合するスロットが設けられ、前記同一面接地導体が前記枠状接地導体と接続導体で接続された変換基板を、前記接続端子部を前記搭載部側に位置させるとともに前記枠状接地導体を前記貫通孔の上面側の開口に合わせて接合して成ることを特徴とする高周波用パッケージ。
【請求項３】
上面に高周波用電子部品の搭載部を有する金属基体に、前記搭載部に隣接して配置された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成されるとともに、該貫通孔の上面側に、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体と該高周波用線路導体の前記中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成され、前記誘電体基板の下面に前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と対向するように前記貫通孔の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体が形成され、前記同一面接地導体に、前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と直交するように形成されて前記高周波用線路導体と高周波的に結合するスロットが設けられ、前記誘電体基板の内部の前記高周波用線路導体と前記枠状接地導体との間に、前記スロットに対向して該スロットよりも大きな透過開口が設けられた内部接地導体が形成され、前記同一面接地導体が前記内部接地導体と第１の接続導体で接続され、前記枠状接地導体が前記内部接地導体と第２の接続導体で接続された変換基板を、前記接続端子部を前記搭載部側に位置させるとともに前記枠状接地導体を前記貫通孔の上面側の開口に合わせて接合して成ることを特徴とする高周波用パッケージ。
【請求項４】
前記高周波用線路導体と前記同一面接地導体との間隔が前記高周波用線路導体により伝送される高周波信号の信号波長の１／４以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の高周波用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波の領域において使用される高周波用電子部品を導波管と容易に接続するための高周波用パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる高周波信号は、１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数までを活用することが検討されており、例えば、車間レーダーのようなミリ波の高周波信号を用いた応用システムも提案されるようになっている。
【０００３】
このような高周波用のシステムにおいては、高周波信号の周波数が高いことにより、回路を構成する高周波線路における高周波信号の減衰が大きくなってしまうという問題点がある。例えば、高周波線路がマイクロストリップ線路構造である場合、誘電体基板における誘電体損は周波数に比例（誘電正接が周波数に独立のとき）して大きくなり、線路導体における導体損は周波数の平方根に比例して大きくなってしまうというものである。このことから、同じマイクロストリップ線路でも、使用する周波数が１ＧＨｚから１０ＧＨｚに高くなると、誘電体損は１０倍に、導体損は約３．２倍に大きくなってしまい、この損失を補うために低雑音・高効率・高利得の高価な高周波部品を多用することが必要になり、システムが高価になってしまうという問題点があった。
【０００４】
このようなマイクロストリップ線路構造の高周波線路に比較して、導波管では高周波信号の伝送損失は小さいことが知られている。例えば、２６ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯に用いられる導波管ＷＲ−２８の損失は４０ＧＨｚで約０．００５ｄＢ／ｃｍであり、これはアルミナ基板を用いたマイクロストリップ線路の損失約１ｄＢ／ｃｍよりも格段に小さい。これは、マイクロストリップ線路等による通常の高周波線路（一般にインピーダンスは５０Ωで設計される）に比較して導波管のインピーダンスが大きく（周波数によって変化するが概略５００Ωのオーダーで設計される）、通常の高周波線路では伝送される信号エネルギーに対して誘電体中を伝送する電界エネルギーの寄与が大きいのに対して、導波管ではその誘電体として誘電正接がほぼ０の空気を用いていること、相対的に小さい磁気エネルギーのもととなる導波管の管壁を流れる電流が小さくて良いこと、かつその電流が導波管の管壁の比較的広い面積に流れるため電気抵抗が小さくなり導体損が小さくなる構造になっていることによるものである。
【０００５】
また、導波管同士は通常、ねじで接続される。そのため着脱を容易に行なうことができる。例えば、高周波回路モジュールとアンテナとの接続に導波管を用いれば、組み立て前にそれぞれの導波管ポートを用いてそれぞれの検査を行ない、良品同士を組み合わせて高周波フロントエンドを組み立てることができ、その製造の歩留まりを上げることができる。これらのことから従来、特に伝送距離が長くなることが多い高周波回路モジュールとアンテナとの間の伝送に導波管を用いたフロントエンドが多く採用されてきた。
【０００６】
図５は、そのような高周波線路−導波管変換器の構造を説明するための断面図である。図５によれば、フロントエンド６０は、高周波用パッケージ６１とアンテナ６２とが導波管６３で接続されて構成されている。高周波用パッケージ６１は、金属基体６４に導波管変換器６５を内蔵した変換基板６６を接合して構成されている。導波管変換器６５は高周波用パッケージ６１に搭載された高周波用電子部品６７で処理された高周波信号を伝送するための平面回路６８を変換基板６６内部のグランド層６９に形成したスロット７０を介して導波管形態７１に変換している。
【０００７】
この高周波用パッケージ６１は、基板６６内に導波管変換器６５とともに高周波用電子部品６７搭載用のエリアも設ける必要があり、高周波用電子部品６７の点数が増える場合寸法が大きくなって、変換基板６６と金属基体６４との熱膨張のミスマッチにより、パッケージ組み立て時に反りや割れが発生する場合があるという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
ＵＳＰ６，２３９，６６９
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するために、例えば導波管変換器６５のみを含む変換基板６６を作製し、それを金属基体６４に接合することが考えられる。このようにすれば変換基板６６を小さくすることが可能となり、変換基板６６と金属基体６４との熱膨張のミスマッチによる組立て後の残留応力が小さくなり、高周波用パッケージ６１の反りや割れを防ぐことができる。
【００１０】
しかし、この構成では変換基板６６の上面と高周波用電子部品６７の上面を同一面になるようにすれば、それぞれの信号線路同士はワイヤーボンディングやリボンボンディング等によって比較的短い距離で接続できるが、一般に導波管変換器６５を含む変換基板６６の厚さはマイクロ波やミリ波領域で使用される高周波用電子部品６７の厚さよりも圧倒的に厚いので、それぞれの下面にあるグランド同士の接続距離は、信号導体同士の接続よりも長くなってしまい、接続部において信号導体の電位の位相とグランド導体の電位の位相がずれてしまい、高周波信号を良好に伝送することができなくなってしまう場合があった。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、導波管変換器６５のみを含む変換基板６６を金属基体６４に接合して高周波用パッケージ６１の反りや割れを防ぎ、かつ変換基板６６と高周波用電子部品６７との接続部における高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波用パッケージは、上面に高周波用電子部品の搭載部を有する金属基体に、前記搭載部に隣接して配置された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成されるとともに、この貫通孔の上面側に、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体とこの高周波用線路導体に近接して配置された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成され、前記誘電体基板の下面に前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と対向するように前記貫通孔の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体が形成され、前記誘電体基板の内部の前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と前記枠状接地導体との間に、前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と高周波的に結合するスロットが設けられた内部接地導体が形成され、前記同一面接地導体が前記内部接地導体と第１の接続導体で接続され、前記枠状接地導体が前期内部接地導体と第２の接続導体で接続された変換基板を、前記接続端子部を前記搭載部側に位置させるとともに前記枠状接地導体を前記貫通孔の上面側の開口に合わせて接合して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の高周波用パッケージによれば、高周波用電子部品の搭載部に隣接して配置され、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体とこの高周波用線路導体に近接して配置された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成されるので、変換基板と高周波用電子部品の高周波用線路導体同士および同一面接地導体同士をそれぞれワイヤーボンディングで接続すれば、高周波用線路導体同士の接続距離と同一面接地導体同士の接続距離を概略同程度にすることが可能になり、変換基板と高周波用電子部品との接続部における高周波信号と接地電位の位相が遅延することなく、信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００１４】
また、本発明の高周波用パッケージは、上面に高周波用電子部品の搭載部を有する金属基体に、前記搭載部に隣接して配置された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成されるとともに、この貫通孔の上面側に、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体とこの高周波用線路導体の前記中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成され、前記誘電体基板の下面に前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と対向するように前記貫通孔の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体が形成され、前記同一面接地導体に、前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と直交するように形成されて前記高周波用線路導体と高周波的に結合するスロットが設けられ、前記同一面接地導体が前記枠状接地導体と接続導体で接続された変換基板を、前記接続端子部を前記搭載部側に位置させるとともに前記枠状接地導体を前記貫通孔の上面側の開口に合わせて接合して成ることを特徴とするものである。
【００１５】
本高周波用パッケージによれば、高周波用電子部品の搭載部に隣接して配置され、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体とこの高周波用線路導体の前記中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成されるので、前記変換基板と前記高周波用電子部品の高周波用線路導体同士および同一面接地導体同士をそれぞれワイヤーボンディングで接続すれば、高周波用線路導体同士の接続距離と同一面接地導体同士の接続距離を概略同程度にすることが可能になり、前記変換基板と前記高周波用電子部品との接続部における高周波信号と接地電位の位相が遅延することなく、信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００１６】
また、本発明の高周波用パッケージは、上面に高周波用電子部品の搭載部を有する金属基体に、前記搭載部に隣接して配置された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成されるとともに、この貫通孔の上面側に、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体とこの高周波用線路導体の前記中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成され、前記誘電体基板の下面に前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と対向するように前記貫通孔の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体が形成され、前記同一面接地導体に、前記高周波用線路導体の前記中央部側の端部と直交するように形成されて前記高周波用線路導体と高周波的に結合するスロットが設けられ、前記誘電体基板の内部の前記高周波用線路導体と前記枠状接地導体との間に、前記スロットに対向してこのスロットよりも大きな透過開口が設けられた内部接地導体が形成され、前記同一面接地導体が前記内部接地導体と第１の接続導体で接続され、前記枠状接地導体が前記内部接地導体と第２の接続導体で接続された変換基板を、前記接続端子部を前記搭載部側に位置させるとともに前記枠状接地導体を前記貫通孔の上面側の開口に合わせて接合して成ることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の高周波用パッケージによれば、高周波用電子部品の搭載部に隣接して配置され、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体とこの高周波用線路導体の前記中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成されるので、前記変換基板と前記高周波用電子部品の高周波用線路導体同士および同一面接地導体同士をそれぞれワイヤーボンディングで接続すれば、高周波用線路導体同士の接続距離と同一面接地導体同士の接続距離を概略同程度にすることが可能になり、前記変換基板と前記高周波用電子部品との接続部における高周波信号と接地電位の位相が遅延することなく、信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００１８】
また、本発明の高周波用パッケージは、上記構成において、前記高周波用線路導体と前記同一面接地導体との間隔が前記高周波用線路導体により伝送される高周波信号の信号波長の１／４以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の高周波用パッケージによれば、上記構成において、高周波用線路導体と同一面接地導体との間隔が高周波用線路導体により伝送される高周波信号の信号波長の１／４以下であるときには、前記変換基板と前記高周波用電子部品の高周波用線路導体同士および同一面接地導体同士をそれぞれワイヤーボンディングで接続した際、高周波用線路導体同士を接続するワイヤーと同一面接地導体同士を接続するワイヤーとの距離を高周波信号の信号波長の１／４程度以下にすることが可能になり、それぞれのワイヤーはお互いに結合して高周波伝送路を形成し、高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の高周波用パッケージの実施の形態の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−ＡＡ線断面図である。図１において、１は高周波用電子部品、２は搭載部、３は金属基体、４は導波管、５は貫通孔、６は誘電体基板、７は高周波用線路導体、８は同一面接地導体、９は接続端子部、１０は枠状接地導体、１１はスロット、１２は内部接地導体、１３は第１の接続導体、１４は第２の接続導体、１５は変換基板である。
【００２２】
この本発明の高周波用パッケージの例においては、上面に高周波用電子部品１の搭載部２を有する金属基体３に、搭載部２に隣接して配置された、下面側の開口に導波管４が接続される貫通孔５が形成されるとともに、貫通孔５の上面側に、誘電体基板６の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体７と高周波用線路導体７に近接して配置された同一面接地導体８とから成る接続端子部９が形成され、誘電体基板６の下面に高周波用線路導体７の中央部側の端部と対向するように貫通孔５の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体１０が形成され、誘電体基板６の内部の高周波用線路導体７の中央部側の端部と枠状接地導体１０との間に、高周波用線路導体７の中央部側の端部と高周波的に結合するスロット１１が設けられた内部接地導体１２が形成され、同一面接地導体８が内部接地導体１２と第１の接続導体１３で接続され、枠状接地導体１０が内部接地導体１２と第２の接続導体１４で接続された変換基板１５を、接続端子部９を搭載部２側に位置させるとともに枠状接地導体１０を貫通孔５の上面側の開口に合わせて接合されている。
【００２３】
このような構造とすることにより、変換基板１５と高周波用電子部品１を別々に作製し、後で変換基板１５の接地と高周波用電子部品１の接地同士を、外部からワイヤーボンディングで接続することが可能となり、従来のように変換基板１５の内部接地導体１２を延設し、表面に露出させて形成した高周波用電子部品１の搭載部を設けて、変換基板１５の接地と高周波用電子部品１の接地を内部接地導体１２で予め内部接続する必要がなく、変換基板１５を小型化することが可能になり、高周波用パッケージの製造工程における変換基板１５と金属基体３との熱膨張ミスマッチを小さくすることができるので、パッケージの反り、割れを防ぐことができる。
【００２４】
また、変換基板１５の高周波用線路導体７と高周波用電子部品１の高周波用線路導体同士とを、および変換基板１５の同一面接地導体９と高周波用電子部品１の接地導体同士とをそれぞれワイヤーボンディングで接続すれば、高周波用線路導体同士の接続距離と同一面接地導体同士の接続距離とをほぼ等しい距離とすることができ、両者の接続部における高周波信号の信号電位の位相と接地電位の位相に差を生じることなく伝送することが可能となって、高周波信号の良好な伝送ができるようになる。
【００２５】
これに対し、変換基板１５に同一面接地導体８がない場合には、変換基板１５の高周波用線路導体７と高周波用電子部品１の高周波用線路導体同士はワイヤーによって比較的短い距離で接続されるが、変換基板１５の高周波用線路導体７を伝送する高周波信号の接地電位を与える内部接地導体１２へは、高周波用電子部品１の接地部である搭載部２から金属基体３、枠状導体１０、第２の接続導体１４を経由して到達することになり、高周波用線路導体同士の接続距離に対して非常に長くなってしまい、高周波用電子部品１における接地電位の位相は、信号電位の位相よりも接続距離が長くなる分だけ遅れてしまい、高周波信号が良好に伝送できない場合がある。
【００２６】
従来の高周波線路−導波管変換器による構造では、高周波線路−導波管変換器の内部接地導体１２が延設され表面に露出された部分に、高周波用電子部品１が搭載され、高周波用電子部品１の接地電位は内部接地導体１２によって直接高周波線路−導波管変換器に伝送されるので、信号電位に対する遅延がほとんど生じることがなく、同一面接地導体９を変換基板１５の上面に設けて接続する必要がなかった。しかしこの場合、誘電体基板６の内部接地導体１２を延設し表面に露出させて、高周波用電子部品１を搭載するための搭載部を高周波線路−導波管変換器とともに一体に形成する必要があり、誘電体基板６が大型化して、金属基体３との接合において反りや割れが発生する場合があった。本発明の高周波パッケージでは、変換基板１５に同一面接地導体８を形成することにより、変換基板１５と高周波用電子部品１との接地の接続もワイヤーボンディングで可能とし、変換基板１５の内部接地導体１２を延設し表面に露出させて形成する、高周波用電子部品１の搭載部を不要として、変換基板１５を小型化し金属基体３との接合における反りや割れを抑制することができる。
【００２７】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、高周波用線路導体７と同一面接地導体８との間隔を高周波用線路導体７により伝送される高周波信号の信号波長の１／４以下にすれば、変換基板１５の高周波用線路導体７と高周波用電子部品１の高周波用線路導体同士とを、および変換基板１５の同一面接地導体８と高周波用電子部品１の同一面接地導体同士とをそれぞれワイヤーボンディングで接続した際、高周波用線路導体同士を接続するワイヤーと同一面接地導体同士を接続するワイヤーとの距離を高周波信号の信号波長の１／４程度以下にすることが可能になり、それぞれのワイヤーはお互いに電磁界結合して高周波伝送路を形成し、高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００２８】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、同一面接地導体８が高周波用線路導体７の両側に配置された場合、変換基板１５と高周波用電子部品１の高周波用線路導体同士を接続するワイヤーと接地導体同士を接続するワイヤーとが、お互いに結合してコプレーナ線路と同様の信号伝送原理の高周波伝送路として高周波信号を伝送し、高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００２９】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、変換基板１５を高周波用電子部品１の搭載部２を有する金属基体３に接合しているので、高周波用電子部品１は金属基体３に直接接合されることとなり、高周波用電子部品１の動作による発熱を金属基体３を通して放散することが可能になって、熱放散が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００３０】
そして同一面接地導体８は内部接地導体１２と第１の接続導体１３で接続されているので、高周波信号は、高周波用線路導体７の外周部から誘電体基板６の中央部に向かって内部接地導体１２との間を伝送し、誘電体基板６の中央部側の高周波用線路導体７の端部に高周波的に結合するように設けられたスロット１１を通して下面側の導波管４が接続される貫通孔５へ伝送する。そしてスロット１１が設けられた内部接地導体１２が枠状接地導体１０と第２の接続導体１４で接続されており、高周波信号は導波管４の方へ向かって伝送する。
【００３１】
ここでスロット１１は、通常、高周波用線路導体７と高周波的に結合するように高周波用線路導体７と直交する方向への長さ（スロット長さ）を高周波信号波長の概略１／２にすると、スロット１１にスロット１１中心部の磁界強度が最大になる定在波が発生し、高周波用線路導体７との磁界による結合効率が向上する。また、内部接地導体１２と枠状接地導体１０との距離は、誘電体基板６中の高周波信号波長の約１／４またはその奇数倍の距離にすると、スロット１１から放射され誘電体基板６から導波管４に直接伝送する直接波と、誘電体基板６と導波管４との境界で反射し、内部接地導体１２で再び反射して誘電体基板６と導波管４との境界へ到達した反射波の位相が同じになり、互いに強め合うのでスロット１１と導波管４との結合効率が向上する。
【００３２】
図２は本発明の高周波用パッケージの実施の形態の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−ＢＢ線断面図である。図２において、２０は高周波用電子部品、２１は搭載部、２２は金属基体、２３は導波管、２４は貫通孔、２５は誘電体基板、２６は高周波用線路導体、２７は同一面接地導体、２８は接続端子部、２９は枠状接地導体、３０はスロット、３１は接続導体、３２は変換基板である。
【００３３】
この本発明の高周波用パッケージの例においては、上面に高周波用電子部品２０の搭載部２１を有する金属基体２２に、搭載部２１に隣接して配置された、下面側の開口に導波管２３が接続される貫通孔２４が形成されるとともに、貫通孔２４の上面側に、誘電体基板２５の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体２６と高周波用線路導体２６の中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体２７とから成る接続端子部２８が形成され、誘電体基板２５の下面に高周波用線路導体２６の中央部側の端部と対向するように貫通孔２４の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体２９が形成され、同一面接地導体２７に、高周波用線路導体２６の中央部側の端部と直交するように形成されて高周波用線路導体２６と高周波的に結合するスロット３０が設けられ、同一面接地導体２７が枠状接地導体２９と接続導体３１で接続された変換基板３２を、接続端子部２８を搭載部２１側に位置させるとともに枠状接地導体２９を貫通孔２４の上面側の開口に合わせて接合されている。
【００３４】
このような構造とすることにより、変換基板３２の接地と高周波用電子部品２０の接地を、ワイヤーボンディングで接続することが可能となり、従来のように誘電体基板２５を延設して形成した高周波用電子部品２０の搭載部を設ける必要がなく、変換基板３２を小型化することが可能になり、高周波用パッケージの製造工程における変換基板３２と金属基体２２との熱膨張ミスマッチを小さくすることができるので、パッケージの反り、割れを防ぐことができる。
【００３５】
また、変換基板３２の高周波用線路導体２６と高周波用電子部品２０の高周波用線路導体同士とを、および変換基板３２の同一面接地導体２７と高周波用電子部品２０の接地導体同士とをそれぞれワイヤーボンディングで接続すれば、高周波用線路導体同士の接続距離と同一面接地導体同士の接続距離をほぼ等しい距離とすることができ、両者の接続部における高周波信号の信号電位の位相と接地電位の位相に差を生じることなく伝送することが可能となって、高周波信号の良好な伝送ができるようになる。
【００３６】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、高周波用線路導体２６と同一面接地導体２７との間隔を高周波用線路導体２６により伝送される高周波信号の信号波長の１／４以下にすれば、変換基板３２の高周波用線路導体７と高周波用電子部品２０の高周波用線路導体同士とを、および変換基板３２の同一面接地導体２７と高周波用電子部品２０の同一面接地導体同士とをそれぞれワイヤーボンディングで接続した際、高周波用線路導体同士を接続するワイヤーと同一面接地導体同士を接続するワイヤーとの距離を高周波信号の信号波長の１／４程度以下にすることが可能になり、それぞれのワイヤーはお互いに電磁界結合して高周波伝送路を形成し、高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００３７】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、変換基板３２の上面の高周波線路として高周波用線路導体２６と同一面接地導体２７とからなるコプレーナ線路を用いているので、変換基板３２の高周波用線路導体２６と高周波用電子部品２０の高周波用線路導体同士とを、および同一面接地導体２７と高周波用電子部品２０の同一面接地導体同士とをそれぞれワイヤーボンディングで接続した際、高周波用電子部品２０の同一面接地導体の接地電位は変換基板３２のコプレーナ線路の同一面接地導体２７にワイヤーによって直接伝送されるので、高周波用電子部品２０の高周波用線路導体の信号電位の伝送に対して全く遅延がなく、高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００３８】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、変換基板３２の上面の高周波線路を導波管２３に変換する際に重要な役割を果たすスロット３０が変換基板３２の上面に形成されている。このスロット３０の長さと幅は、高周波線路を導波管２３に変換する変換効率に影響し、スロット３０の長さを高周波信号波長の概略１／２とすれば、スロット３０にスロット３０中心部の磁界強度が最大になる定在波が発生し、高周波線路との磁界による結合効率が向上する。スロット３０の幅を高周波線路のインピーダンスと同じになるように形成すれば、高周波線路とスロット３０とのインピーダンスミスマッチがなく、信号周波数において高周波線路との結合効率が向上する。
【００３９】
また、スロット３０の幅を高周波線路のインピーダンスよりも大きくなるように形成すれば、信号周波数においてインピーダンスマッチング状態からずれ、高周波線路との結合効率が若干減少するが、信号周波数近傍において周波数が変化してもインピーダンスミスマッチの位相が変化するだけで、インピーダンスミスマッチの大きさはあまり変化せず、高周波線路との結合効率が高い状態が維持されて結合するので周波数帯域が広くなる。
【００４０】
また、この構成のパッケージとすることにより、スロットの寸法を外観検査することが可能となり、高周波線路−導波管変換効率が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００４１】
そして、スロット３０で高周波線路より変換された高周波信号は、本発明の実施の形態の一例におけると同様に導波管２３へと伝送する。同一面接地導体２７と高周波用線路導体２６と枠状接地導体２９との距離は、誘電体基板２５中における高周波信号波長の約１／４またはその奇数倍に設定すれば、スロット３０から放射され誘電体基板２５から導波管２３に直接伝送する直接波と、誘電体基板２５と導波管２３との境界で反射し、同一面接地導体２７で再び反射して誘電体基板２５と導波管２３との境界へ到達した反射波の位相が同じになり、互いに強め合うので、高周波信号は、効率良く変換されて導波管に伝送される。
【００４２】
図３は本発明の高周波用パッケージの実施の形態のさらに他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−ＣＣ線断面図である。図３において、４０は高周波用電子部品、４１は第２の高周波用電子部品、４２は搭載部、４３は金属基体、４４は導波管、４５は貫通孔、４６は誘電体基板、４７は高周波用線路導体、４８は同一面接地導体、４９は接続端子部、５０は枠状接地導体、５１はスロット、５２は透過開口、５３は内部接地導体、５４は第１の接続導体、５５は第２の接続導体、５６は変換基板である。
【００４３】
この本発明の高周波用パッケージの例においては、上面に高周波用電子部品４０・４１の搭載部４２を有する金属基体４３に、搭載部４２に隣接して配置された、下面側の開口に導波管４４が接続される貫通孔４５が形成されるとともに、貫通孔４５の上面側に、誘電体基板４６の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体４７と高周波用線路導体４７の中央部側の端部を取り囲むように同一面に配された同一面接地導体４８とから成る接続端子部４９が形成され、誘電体基板４６の下面に高周波用線路導体４７の中央部側の端部と対向するように貫通孔４５の上面側の開口に合った形状の枠状接地導体５０が形成され、同一面接地導体４８に、高周波用線路導体４７の中央部側の端部と直交するように形成されて高周波用線路導体４７と高周波的に結合するスロット５１が設けられ、誘電体基板４６の内部の高周波用線路導体４７と枠状接地導体５０との間に、スロット５１に対向してスロット５１よりも大きな透過開口５２が設けられた内部接地導体５３が形成され、同一面接地導体４８が内部接地導体５３と第１の接続導体５４で接続され、枠状接地導体５０が内部接地導体５３と第２の接続導体５５で接続された変換基板５６を、接続端子部４９を搭載部４２側に位置させるとともに枠状接地導体５０を貫通孔４５の上面側の開口に合わせて接合されている。
【００４４】
このような構造とすることにより、変換基板５６の接地と高周波用電子部品４０・４１の接地を、ワイヤーボンディングで接続することが可能となり、従来のように変換基板５６の内部接地導体５３を延設し、表面に露出させて形成した高周波用電子部品４０・４１の搭載部を設ける必要がなく、変換基板５６を小型化することが可能になり、高周波用パッケージの製造工程における変換基板５６と金属基体４３との熱膨張ミスマッチを小さくすることができるので、パッケージの反り、割れを防ぐことができる。
【００４５】
また、変換基板５６の高周波用線路導体４７と高周波用電子部品４０の高周波用線路導体との接続距離と、変換基板５６の同一面接地導体４８と高周波用電子部品４０の同一面接地導体との接続距離をほぼ等しい距離とすることができ、両者の接続部における高周波信号の信号電位と接地電位の位相を乱すことなく伝送することが可能となって、高周波信号の良好な伝送ができるようになる。
【００４６】
この場合、高周波用線路導体４７と同一面接地導体４８とからなるコプレーナ線路型の高周波伝送路から、内部接地導体５３と第２の接続導体５５とに囲まれた誘電体導波管部が内部接地導体５３によってシールドされて、誘電体導波管部における電磁界共振モードが、高周波伝送路に生じる電磁界伝送モードと分離されることとなり、高周波用線路導体４７と同一面接地導体４８とからなるコプレーナ線路型の高周波伝送路を伝送する高周波信号が、内部接地導体５３と第２の接続導体５５とに囲まれた誘電体導波管部に不要な共振を引き起こす可能性がなくなり、コプレーナ線路型の高周波伝送路から導波管への良好な変換ができるようになる。
【００４７】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、高周波用電子部品４０の上面に、高周波用電子部品４０の高周波用線路導体に対応する部分に信号周波数における電磁波が通ることができない小さな開口（遮断周波数が信号周波数より高い開口）を有するシールド板を載置すれば、変換基板５６の搭載領域と、高周波用電子部品４１の搭載領域が高周波的にシールドされ、不要信号に対するアイソレーション特性が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００４８】
また、同一面接地導体を有しない第２の高周波用電子部品４１を搭載する場合であっても、変換基板５６と第２の高周波用部品４１との間に高周波用電子部品４０のような同一面接地導体を有する部品を配して、それぞれをワイヤーボンディング接続することにより、変換基板５６と第２の高周波用部品４１との間の高周波信号の良好な伝送ができるようになる。
【００４９】
また、本発明の高周波用パッケージにおいては、高周波用線路導体４７と同一面接地導体４８との間隔を高周波用線路導体４７により伝送される高周波信号の信号波長の１／４以下にすれば、変換基板５６と高周波用電子部品４０とをワイヤーボンディングで接続した際、高周波用線路導体同士を接続するワイヤーと接地導体同士を接続するワイヤーとの距離を高周波信号の信号波長の１／４程度以下にすることが可能になり、お互いに電磁界結合して高周波伝送路を形成し、高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００５０】
誘電体基板６・２５・４６を形成する誘電体材料としては、酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・窒化珪素・ムライト等を主成分とするセラミック材料・ガラス・あるいはガラスとセラミックフィラーとの混合物を焼成して形成されたガラスセラミック材料・エポキシ樹脂・ポリイミド樹脂・四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等の有機樹脂系材料・有機樹脂−セラミック（ガラスも含む）複合系材料等が用いられる。
【００５１】
高周波用線路導体７・２６・４７と同一面接地導体８・２７・４８と枠状接地導体１０・２９・５０と内部接地導体１２・５３と第１の接続導体１３・５４と第２の接続導体１４・５５ならびに接続導体３１を形成する導体材料としては、タングステン・モリブデン・金・銀・銅等を主成分とするメタライズ、あるいは金・銀・銅・アルミニウム等を主成分とする金属箔等が用いられる。
【００５２】
特に、高周波用パッケージを、電子部品を収納、封止する場合は、誘電体基板６・２５・４６を形成する誘電体材料としては、誘電正接が小さく、かつ気密封止が可能であることが望ましい。特に望ましい誘電体材料としては、酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・ガラスセラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種の無機材料が挙げられる。このような硬質系材料で構成すれば、誘電正接が小さく、かつ搭載した高周波部品を気密封止することができるので、搭載した高周波部品の信頼性を高める上で好ましい。この場合、導体材料としては、誘電体材料との同時焼成が可能なメタライズ導体を用いることが、気密封止性と生産性の上で望ましい。
【００５３】
金属基体３・２２・４３を形成する金属材料としては、鉄・コバルト・ニッケル・タングステン・モリブデン・銅等を主成分とする合金・化合物・複合材料等が用いられる。
【００５４】
本発明の高周波用パッケージは以下のようにして作製される。例えば誘電体基板材料に酸化アルミニウム質焼結体を用いる場合であれば、まず酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合してスラリー状にし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。また、タングステンやモリブデン等の高融点金属・酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合してメタライズペーストを作製する。次に、セラミックグリーンシートに、例えば打ち抜き法によりビアホール導体としての第１の接続導体１３・５４、第２の接続導体１４・５５、接続導体３１を形成するための貫通孔を形成し、例えば印刷法により、その貫通孔にメタライズペーストを埋め込み、続いて高周波用線路導体７・２６・４７、同一面接地導体８・２７・４８、枠状接地導体１０・２９・５０、内部接地導体１２・５３の形状にメタライズペーストを印刷する。誘電体基板６・２５・４６が複数の誘電体層の積層構造からなる場合には、これら導体が埋め込み・印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、加圧して圧着し、高温（約１６００℃）で焼成する。さらに、高周波用線路導体７・２６・４７や同一面接地導体８・２７・４８や枠状接地導体１０・２９・５０等の表面に露出する導体の表面には、その後の組立てに応じてニッケルや金めっきを被着させて変換基板１５・３２・５６とする。
【００５５】
変換基板１５・３２・５６は金属基体３・２２・４３の導波管４・２３・４４が接続される貫通孔５・２４・４５の上面側の開口に銀銅ろうや金錫ろう等のろう材で接合される。ろう材が銀銅ろうの場合、変換基板１５・３２・５５と金属基体３・２２・４３はニッケルめっき仕上げの状態で接合するため、接合後にニッケル、金めっきを被着させて仕上げる。ろう材が金錫ろうの場合、変換基板１５・３２・５６と金属基体３・２２・４３はニッケル、金めっき仕上げの状態で接合するため、金属基体接合後は特別なめっきは施さない。
【００５６】
この本発明の高周波用パッケージの例においては、導波管４・２３・４４として方形導波管の場合を示したが、導波管４・２３・４４の形状は特に制約はなく、例えば円形導波管を用いてもよい。
【００５７】
なお、本発明は以上の実施の形態の例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あれば、種々の変更を行なっても差し支えない。
【００５８】
例えば、図１では高周波用線路導体７とスロット１１とを電磁結合させるために、高周波用線路導体７の誘電体基板６の中央側の端部を開放した例を示したが、高周波用線路導体７の誘電体基板６の中央側の端部を、スロット１１近傍においてビアホール導体等で内部接地導体１２に短絡して、電磁結合させても良い。
【００５９】
また、図２では高周波用線路導体２６とスロット３０とを電磁結合させるために、高周波用線路導体２６の誘電体基板２５の中央側の端部をスロット３０に短絡した例を示したが、高周波用線路導体２６の誘電体基板２５の中央側の端部を、図４に示すように開放して、電磁結合させても良い。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の高周波用パッケージによれば、高周波用電子部品の搭載部に隣接して配置され、誘電体基板の上面に外周部から中央部に向かう高周波用線路導体とこの高周波用線路導体に近接して配置された同一面接地導体とから成る接続端子部が形成されるので、変換基板と高周波用電子部品の高周波用線路導体同士および同一面接地導体同士をそれぞれワイヤーボンディングで接続すれば、高周波用線路導体同士の接続距離と同一面接地導体同士の接続距離を概略同程度にすることが可能になり、変換基板と高周波用電子部品との接続部における高周波信号と接地電位の位相が遅延することなく、信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【００６１】
また、本発明の高周波パッケージによれば、高周波電子部品搭載部と変換基板を分割することができるので、変換基板を小型化することが可能になり、基板と金属基体との熱膨張率の差による応力を減らすことができてパッケージの反り、割れを防ぐことができる。
【００６２】
また、本発明の高周波用パッケージによれば、内部接地導体と第２の接続導体とに囲まれた誘電体導波管部が、内部接地導体によって上面の高周波用線路導体部に生じる高周波電磁界よりシールドされる。たとえば高周波用線路導体部では高周波用線路導体を周回する磁界が発生するが、この磁界の一部は、誘電体導波管部における共振モードの１つであるＴＭモードの磁界と一致しており、これら２つの磁界を内部接地導体でシールドすることにより、誘電体導波管部に不要な共振を引き起こす可能性が減って導波管への良好な変換ができるようになる。
【００６３】
また、本発明の高周波用パッケージによれば、高周波用線路導体と同一面接地導体との間隔が高周波用線路導体により伝送される高周波信号の信号波長の１／４以下であるときには、前記変換基板と前記高周波用電子部品の高周波用線路導体同士および同一面接地導体同士をそれぞれワイヤーボンディングで接続した際、高周波用線路導体同士を接続するワイヤーと同一面接地導体同士を接続するワイヤーとの距離を高周波信号の信号波長の１／４程度以下にすることが可能になり、それぞれのワイヤーはお互いに電磁界結合して高周波伝送路を形成し、高周波信号の伝送が良好な高周波用パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用パッケージの実施の形態の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−ＡＡ線断面図である。
【図２】本発明の高周波用パッケージの実施の形態の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−ＢＢ線断面図である。
【図３】本発明の高周波用パッケージの実施の形態の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−ＣＣ線断面図である。
【図４】本発明の高周波用配線パッケージの変換基板の高周波線路導体の形態の他の例を示す平面図である。
【図５】従来の高周波線路−導波管変換器の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・２０・４０・４１・・高周波用電子部品
２・２１・４２・・・・搭載部
３・２２・４３・・・・金属基体
４・２３・４４・・・・導波管
５・２４・４５・・・・貫通孔
６・２５・４６・・・・誘電体基板
７・２６・４７・・・・高周波用線路導体
８・２７・４８・・・・同一面接地導体
９・２８・４９・・・・接続端子部
１０・２９・５０・・・・枠状接地導体
１１・３０・５１・・・・スロット
１２・５３・・・・・・内部接地導体
１３・５４・・・・・・第１の接続導体
１４・５５・・・・・・第２の接地導体
１５・３２・５６・・・・変換基板
３１・・・・・・・・接続導体
５２・・・・・・・・透過開口
【図１】
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【図２】
2004297465.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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