(57)【要約】【課題】  高周波伝送線路と導波管との電磁的結合を行うことのできる導波管変換器を具備する高周波パッケージにおいて、組み立て歩留まりを高くすること。【解決手段】  高周波パッケージ１は、高周波用電子部品２の搭載部３を有する誘電体基板５と、誘電体基板５の下側主面の搭載部３よりも外周側に位置する部位に形成された、下面側の開口に導波管13が接続される貫通孔９が形成された接地導体10と、搭載部３上に形成された搭載部接地導体７と、誘電体基板５の上面の貫通孔９の中心に位置する部位から搭載部３側の外周部にかけて形成された線路導体６と、誘電体基板５の上面の搭載部３側の外周部で線路導体６に一定間隔をもって形成されるとともに、誘電体基板５に形成された貫通導体12を介して接地導体10に電気的に接続された測定パッド11とを具備しており、線路導体６は、測定パッド11に沿った部位の特性インピーダンスが、残部の特性インピーダンスよりも小さい。【選択図】図１
2005244349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面に高周波用電子部品の搭載部が底面に形成された凹部を有する誘電体基板と、該誘電体基板の下側主面の前記搭載部よりも外周側に位置する部位に形成された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成された接地導体と、前記搭載部上に形成された、貫通導体を介して前記接地導体に電気的に接続されるとともに前記高周波用電子部品の接地電極が電気的に接続される搭載部接地導体と、前記誘電体基板の上面の前記貫通孔の中心に位置する部位から前記搭載部側の外周部にかけて形成された高周波信号伝送用の線路導体と、前記誘電体基板の上面の前記搭載部側の外周部で前記線路導体に一定間隔をもって形成されるとともに、前記誘電体基板に形成された貫通導体を介して前記接地導体に電気的に接続された測定パッドとを具備しており、前記線路導体は、前記測定パッドに沿った部位の特性インピーダンスが、残部の特性インピーダンスよりも小さいことを特徴とする高周波パッケージ。
【請求項２】
前記測定パッドは、前記搭載部側の端から前記貫通導体との接続部までの距離が、前記線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／４以下であることを特徴とする請求項１記載の高周波パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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導波管を用いた高周波モジュールにおいて、システムの実装を容易に行なうことが可能な高周波パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる周波数として、１〜30ＧＨｚのマイクロ波領域から30〜300ＧＨｚのミリ波領域までを活用することが検討されており、例えば26ＧＨｚを用いたＦＷＡ（Fixed Wireless Accese）応用システム等も提案されるようになってきている。
【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伝送線路における高周波信号の減衰が大きくなるという問題点があった。例えば、線路導体がマイクロストリップ線路である場合、誘電体基板における誘電体損は周波数に比例して大きくなり、高周波伝送線路における導体損は周波数の平方根に比例して大きくなるというものである。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倍に大きくなり、特に高周波モジュールとアンテナとの接続のように比較的接続距離が長い部分にマイクロストリップ線路を用いる場合、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用電子部品を多用することが必要になり、システムが高価になる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に比較して、導波管は高周波信号の伝送損失が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（ＥＩＡ規格，米国電子工業会で策定された規格）の損失は40ＧＨｚで約0.005ｄＢ／ｃｍであり、これはアルミナ質焼結体から成る基板を用いたマイクロストリップ線路の損失の約１ｄＢ／ｃｍよりも格段に小さい。これは導波管が誘電正接がほぼ０の空気を誘電体として用いており誘電体損が小さく、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】
図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ上記従来の高周波モジュールとアンテナとの接続に導波管を用いた構成を説明するための平面図および断面図である。図３によれば、高周波モジュールとアンテナとの接続構造30は、高周波パッケージ31とアンテナ32とが導波管33で接続されて構成されている。高周波パッケージ31は、導波管33が接続される貫通孔34を有する金属ベース35に、高周波用電子部品36の搭載部37と導波管変換器38と線路導体39とが形成された基板40を接合して構成されている。なお、導波管変換器38は、導波管33と線路導体39とを電磁的に結合させることによって高周波信号を導波管33と線路導体39との間で伝送させるためのものであり、線路導体39が基板40の上面の貫通孔34の中心付近まで延出されて成る構成である。
【０００６】
この高周波パッケージ31の搭載部37に高周波用電子部品36を搭載し、線路導体39に電気的に接続することによって、高周波用電子部品36をアンテナ32に導波管33を用いて低損失で接続することができる（例えば、下記の特許文献１）。
【特許文献１】特許第３０６８５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような特許文献１に記載の構成では、導波管変換器38の変換特性は、高周波用電子部品36を搭載し、線路導体39に電気的に接続してから、モジュールとしての伝送テストをしてはじめて高周波伝送特性の良否を判定することができる。したがって導波管変換器38の変換特性が劣化していた場合、高周波パッケージ31と高周波用電子部品36の両方が無駄になり、組立て歩留まりが悪くなるという問題点があった。
【０００８】
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、高周波伝送線路と導波管との電磁的結合を行うことのできる導波管変換器を具備する高周波パッケージであって、高周波用電子部品を実装する前に導波管変換器の変換特性を測定して高周波伝送特性の良否を確認することによって組み立て歩留まりを高くすることのできる高周波パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の高周波パッケージは、上側主面に高周波用電子部品の搭載部が底面に形成された凹部を有する誘電体基板と、該誘電体基板の下側主面の前記搭載部よりも外周側に位置する部位に形成された、下面側の開口に導波管が接続される貫通孔が形成された接地導体と、前記搭載部上に形成された、貫通導体を介して前記接地導体に電気的に接続されるとともに前記高周波用電子部品の接地電極が電気的に接続される搭載部接地導体と、前記誘電体基板の上面の前記貫通孔の中心に位置する部位から前記搭載部側の外周部にかけて形成された高周波信号伝送用の線路導体と、前記誘電体基板の上面の前記搭載部側の外周部で前記線路導体に一定間隔をもって形成されるとともに、前記誘電体基板に形成された貫通導体を介して前記接地導体に電気的に接続された測定パッドとを具備しており、前記線路導体は、前記測定パッドに沿った部位の特性インピーダンスが、残部の特性インピーダンスよりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
本発明の高周波パッケージにおいて、好ましくは、前記測定パッドは、前記搭載部側の端から前記貫通導体との接続部までの距離が、前記線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／４以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高周波パッケージは、誘電体基板の上面の搭載部側の外周部で線路導体に一定間隔をもって形成されるとともに、誘電体基板に形成された貫通導体を介して接地導体に電気的に接続された測定パッドとを具備しており、線路導体は、測定パッドに沿った部位の特性インピーダンスが残部の特性インピーダンスよりも小さいことから、高周波パッケージに高周波用電子部品を搭載する前のウエハープローブによる高周波パッケージの測定において、測定パッドに隣接した線路導体の誘電体基板の凹部によって生じるウエハープローブの特性インピーダンスの増加をキャンセルさせることにより、高周波パッケージの高周波伝送特性を高周波用電子部品を搭載することなく容易かつ精度良く測定することができる。
【００１２】
即ち、ウエハープローブによる測定においては、一般的に、測定前に測定系の損失等をキャンセルするために校正基板を用いて校正する必要があるが、この校正基板は誘電体基板の表面に基準となる高周波伝送線路が形成されてなるものであり、校正時はウエハープローブの直下に誘電体がある状態である。これに対し、高周波パッケージに高周波用電子部品を搭載する前では、高周波用電子部品がないので測定パッドに隣接する凹部は誘電率が低い空気になっており、ウエハープローブの直下に誘電体がない状態となってウエハープローブの特性インピーダンスが増加することとなり、高周波パッケージの高周波伝送特性を精度良く測定できなくなる。しかし、本発明のように、線路導体の測定パッドに沿った部位の特性インピーダンスを残部の特性インピーダンスよりも小さくすることにより、ウエハープローブの特性インピーダンスの増加をキャンセルすることができ、高周波パッケージの高周波伝送特性を正確に測定できる。
【００１３】
従って、高周波パッケージに高周波用電子部品を搭載してから高周波パッケージの高周波伝送特性を測定する必要があった従来の構成では、高周波伝送特性が所望のものとならなかった場合に高周波パッケージおよび高周波用電子部品の両方が無駄になっていたのに対し、本発明では、高周波用電子部品を搭載しなくとも高周波パッケージの高周波伝送特性を正確に測定できるため、高周波用電子部品が無駄になることはなく、高周波モジュールの組み立て歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
また、高周波パッケージに高周波用電子部品を搭載しワイヤーボンドで接続したときには、測定パッドに沿った部位が残部より低インピーダンスになっているため、ワイヤー部の特性インピーダンスの増加をキャンセルして高周波パッケージと高周波用電子部品との間の高周波信号の伝送を良好に行うことができる。
【００１５】
本発明の高周波パッケージにおいて、好ましくは、測定パッドは、搭載部側の端から貫通導体との接続部までの距離が、線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／４以下であることにより、線路導体の測定パッドに沿った部位における高周波信号の共振を抑制することができ、高周波伝送特性の測定をより正確にすることができるとともに、高周波用電子部品を搭載して線路導体に電気的に接続した場合においても、線路導体の測定パッドに沿った部位に共振がない高周波特性が良好な高周波パッケージとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の高周波パッケージの実施の形態の一例を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）の高周波パッケージのＡ−ＡＡ線における断面図である。
【００１８】
図１において、１は高周波パッケージ、２は高周波用電子部品、３は搭載部、４は高周波伝送線路、５は誘電体基板、６は線路導体、７は搭載部用接地導体、８は導波管変換器、９は貫通孔、10は接地導体、11は測定パッド、12は貫通導体、13は導波管である。
【００１９】
高周波パッケージ１は、上側主面に高周波用電子部品２の搭載部３が底面に形成された凹部を有する誘電体基板５と、誘電体基板５の下側主面の搭載部３よりも外周側に位置する部位に形成された、下面側の開口に導波管13が接続される貫通孔９が形成された接地導体10と、搭載部３上に形成された、貫通導体を介して接地導体10に電気的に接続されるとともに高周波用電子部品２の接地電極が電気的に接続される搭載部接地導体７と、誘電体基板５の上面の貫通孔９の中心に位置する部位から搭載部３側の外周部にかけて形成された高周波信号伝送用の線路導体６と、誘電体基板５の上面の搭載部３側の外周部で線路導体６に一定間隔をもって形成されるとともに、誘電体基板５に形成された貫通導体12を介して接地導体10に電気的に接続された測定パッド11とを具備している。
【００２０】
そして図１では、線路導体６は誘電体基板５および搭載部接地導体７とともに高周波信号を伝送する高周波伝送線路４を構成している。
【００２１】
線路導体６の先端には導波管13からの高周波信号を線路導体６に伝送（変換）するための導波管変換器８が接続されている。導波管変換器８は、線路導体６が誘電体基板５の上面の貫通孔９の中心に位置する部位まで延出されて成る構成であり、例えば、線路導体６の先端をＴ字型にして、導波管13から伝送してきた高周波信号を受信するアンテナとして機能するようになっている。
【００２２】
また、本発明の高周波パッケージ１は、誘電体基板５の上面の搭載部３側の外周部で線路導体６に一定間隔をもって測定パッド11が形成されている。そして、測定パッド11は、貫通導体12によって接地導体10と電気的に接続されている。
【００２３】
誘電体基板５は、例えば、酸化アルミニウムを主成分とするセラミック材料からなる。また、線路導体６、搭載部接地導体７、導波管変換器８、接地導体10、測定パッド11、貫通導体12は、例えば、タングステンを主成分とするメタライズで形成され、それらの露出した表面にはさらにニッケル、金等を主成分とするメッキが施されているのがよい。
【００２４】
この高周波パッケージ１は、線路導体６の搭載部３側に測定パッド11が形成されているので、接地導体10の貫通孔９の開口に市販の導波管型無反射終端器を接続し、測定パッド11および線路導体６に市販のウエハープローブを接触させることにより、導波管変換器８の変換特性を測定パッド11側から反射特性として測定することができる。よって、変換特性が悪い場合には次の組立工程に使わないようにすることにより、組立工程での歩留まりを向上させることができる。
【００２５】
測定パッドとしては線路導体６の片側だけに測定パッド11がある構造でも良いが、より精密な測定のためには測定パッド部における高周波信号の伝送モードがより線路導体６における伝送モードに近くなるように、線路導体６の両側に測定パッド11を設けた構造の方が望ましい。
【００２６】
高周波伝送線路４としてはコプレーナ線路でも良いが、線路導体６の近傍に他の配線や部品搭載が可能なマイクロストリップ線路の方が、回路の小型化の観点から有利である。
【００２７】
また、図２は本発明の高周波パッケージの実施の形態の他の一例を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）の高周波パッケージのＢ−ＢＢ線における断面図である。各部の符号は図１と同じ部分には同じ符号を用いている。
【００２８】
図２において、高周波パッケ−ジ20は、図1の高周波パッケージ１の接地導体10の下面に導波管13の開口と同じ開口形状の貫通孔21を有する金属基体22が接合された構成であり、さらに、誘電体基板５の上面に金属製のシールリング23が接合されている。このように金属基体22を接合すれば、導波管13と金属基体22との接合をねじ止めで行うことが可能になり、高周波パッケージ20と導波管13との接続および封止の信頼性を向上させることができる。また、金属製のシールリング23を接合すれば、高周波用電子部品２を封止するために蓋体をシームウェルド法で接合することが可能になり、高周波パッケージ20と蓋体との接続、封止の信頼性を向上させることができる。
【００２９】
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種々の変更を加えることは何ら差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、特に、比較的周波数が高い車間レーダー（76GHｚ）用の高周波パッケージに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は本発明の高周波パッケージの実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の高周波パッケージのＡ−ＡＡ線における断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の高周波パッケージの実施の形態の他の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の高周波パッケージのＢ−ＢＢ線における断面図である。
【図３】従来の高周波パッケージの断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・・・高周波パッケージ
２・・・・・高周波用電子部品
３・・・・・搭載部
４・・・・・高周波伝送線路
５・・・・・誘電体基板
６・・・・・線路導体
７・・・・・搭載部接地導体
８・・・・・導波管変換器
９・・・・・貫通孔
10・・・・・接地導体
11・・・・・測定パッド
12・・・・・貫通導体
13・・・・・導波管
【図１】
2005244349.tif 000003
【図２】
2005244349.tif 000004
【図３】
2005244349.tif 000005