(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の放射スロットが配列されたスロット板、当該スロット板に当接され、放射スロットの各配列方向をそれぞれの管軸方向とする複数列の板厚方向に貫通した導波管を構成する溝が形成された放射用導波管板、当該放射用導波管板に当接され、放射用導波管板の各導波管を構成する溝にそれぞれ結合する複数の給電スロットが形成された給電スロット板、当該給電スロット板に当接され、各給電スロットにそれぞれ結合する複数の板厚方向に貫通した導波管を構成する溝が形成された給電用導波管板、当該給電用導波管板に当接され、給電用導波管板の各導波管を構成する溝にそれぞれ結合する複数の給電口が形成された給電板、当該給電板に当接され、各給電口にそれぞれ結合する複数列の板厚方向に貫通した導波管を構成する溝が形成された第１の板、及び当該第１の板に当接され、第１の板の各導波管を構成する溝にそれぞれ結合する複数の導波管開口穴が形成された第２の板、を有し、当該各板が積層され、拡散接合にて一体的に接合されて放射スロットと第２の板の導波管開口穴との間を連通する導波管が形成されたスロットアンテナを構成するアンテナと、
上記アンテナにおける第２の板の表面に当接して取り付けられ、アンテナの各導波管開口穴にそれぞれ連通した複数の導波管開口穴を有し、導体端子、接地導体及び電子部品の載置された樹脂基板と、
高周波半導体素子を載置した誘電体基板、及び誘電体基板とともに高周波半導体素子を収容する蓋体を有し、複数の導電性接合部材を介して上記樹脂基板に接合された高周波パッケージと、
を備え、
上記高周波パッケージは、パッケージの外側に、接地導体に誘電体開口部が形成された導波管端子、導体端子及び接地導体とを有し、当該導波管端子と高周波半導体素子の高周波信号端子とが誘電体導波管を介して接続され、
上記複数の導電性接合部材は、上記高周波パッケージの導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材と、当該導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材とは異なる位置に配列された複数の導電性接合部材とを含み、
上記樹脂基板と上記高周波パッケージとは、上記樹脂基板の導波管開口穴と上記高周波パッケージの導波管端子とを互いに対向させて、上記導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材により上記樹脂基板の導波管端子と上記高周波パッケージの導波管端子とが接続されていると共に、上記導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材とは異なる位置に配列された複数の導電性接合部材により上記樹脂基板の導体端子と上記高周波パッケージの導体端子とが接合されている、
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
放射スロットが複数個配列されたスロット板、当該スロット板に当接され、放射スロットの各配列方向をそれぞれの管軸方向とする複数列の板厚方向に貫通した導波管を構成する溝が形成された放射用導波管板、当該放射用導波管板に当接され、放射用導波管板の各導波管を構成する溝にそれぞれ結合する複数の給電スロットが形成された給電スロット板、当該給電スロット板に積層され、複数の板厚方向に貫通した導波管を構成する溝が形成された１つもしくは複数枚の給電用導波管板、及び複数の給電口または導波管開口穴が形成された１つもしくは複数枚の給電板を、導波管を構成するように積層してなる導波管板、を有し、当該各板が積層され、拡散接合にて一体的に接合されて上記放射スロットと導波管板の導波管開口穴との間を連通する導波管が形成されたスロットアンテナを構成するアンテナと、
上記導波管板に当接して取り付けられ、導波管板の各導波管にそれぞれ連通した複数の導波管開口穴を有し、導体端子、接地導体及び電子部品の載置された樹脂基板と、
高周波半導体素子を載置した誘電体基板、及び誘電体基板とともに高周波半導体素子を収容する蓋体を有し、複数の導電性接合部材を介して上記樹脂基板に接合された高周波パッケージと、
を備え、
上記高周波パッケージは、パッケージの外側に、接地導体に誘電体開口部が形成された導波管端子、導体端子及び接地導体とを有し、当該導波管端子と高周波半導体素子の高周波信号端子とが誘電体導波管を介して接続され、
上記複数の導電性接合部材は、上記高周波パッケージの導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材と、当該導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材とは異なる位置に配列された複数の導電性接合部材とを含み、
上記樹脂基板と上記高周波パッケージとは、上記樹脂基板の導波管開口穴と上記高周波パッケージの導波管端子とを互いに対向させて、上記導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材により上記樹脂基板の導波管端子と上記高周波パッケージの導波管端子とが接続されていると共に、上記導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材とは異なる位置に配列された複数の導電性接合部材により上記樹脂基板の導体端子と上記高周波パッケージの導体端子とが接合されている、
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項３】
上記高周波パッケージの導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材とは異なる位置に配列された複数の導電性接合部材には、制御信号、電源、およびビデオ信号などの低周波信号が入出力されることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
上記アンテナの導波管開口穴と樹脂基板の導波管開口穴の接続部の周囲に、チョーク構造を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
上記アンテナと樹脂基板を、ねじにより締結したことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項６】
複数個の放射スロットが配列された第１の板、当該第１の板に当接され、上記放射スロットの各配列方向をそれぞれの管軸方向とする複数列の板厚方向に貫通した導波管を構成する溝が形成された第２の板、及び当該第２の板に当接され、第２の板の各導波管を構成する溝にそれぞれ結合する複数の開口穴が形成された第３の板、を有し、当該各板が積層され、拡散接合にて一体的に接合されて、表面に上記放射スロットを配し内部に当該放射スロットに連通する導波管路を形成するとともに、裏面に当該導波管路と連通する導波管開口穴を形成するスロットアンテナを構成するアンテナと、
上記アンテナの裏面に当接して取り付けられ、上記アンテナの各導波管路にそれぞれ連通した複数の導波管開口穴を有した樹脂基板と、
高周波半導体素子を載置し、複数の導電性接合部材を介して上記樹脂基板に接合された高周波パッケージと、
を備え、
上記高周波パッケージは、接地導体に誘電体開口部が形成された導波管端子を有し、当該導波管端子と上記高周波半導体素子とが誘電体導波管を介して接続され、
上記複数の導電性接合部材の一部は上記高周波パッケージの導波管端子の周囲を環状に取り囲み、上記複数の導電性接合部材の他の一部は上記樹脂基板及び上記高周波パッケージの導体端子にそれぞれ接続され、
上記樹脂基板と上記高周波パッケージとは、上記樹脂基板の導波管開口穴と上記高周波パッケージの導波管端子とを互いに対向させて、上記導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材により上記樹脂基板の導波管端子と上記高周波パッケージの導波管端子とが接続された、
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項７】
複数個の放射スロットが配列された第１の板と、上記放射スロットの各配列方向をそれぞれの管軸方向とする複数列の板厚方向に貫通した導波管を構成する溝が形成された第２の板と、上記第２の板の各導波管を構成する溝にそれぞれ結合する複数の開口穴が形成された第３の板を積層する工程、
上記積層した各板を拡散接合にて一体的に接合し、表面に上記放射スロットを配し内部に当該放射スロットに連通する導波管路を形成するとともに、裏面に当該導波管路と連通する導波管開口穴を形成するスロットアンテナを構成する工程、
上記高周波半導体素子及び当該高周波半導体素子に接続される誘電体導波管を有した高周波パッケージと上記樹脂基板とを複数の導電性接合部材を介して接合することにより、当該誘電体導波管の導波管端子を上記樹脂基板の導波管開口穴に対向させ、当該導波管端子の周囲を環状に取り囲む当該複数の導電性接合部材の一部を介して上記樹脂基板の導波管端子と上記高周波パッケージの導波管端子を接続し、上記樹脂基板の導体端子と上記高周波パッケージの導体端子を当該複数の導電性接合部材の他の一部を介して接続する工程、
複数の導波管開口穴を有した上記樹脂基板を上記アンテナの裏面に当接させて取り付け、上記スロットアンテナの導波管開口穴を当該樹脂基板の導波管開口穴に連通させる工程、
により一体的に構成する高周波モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ミリ波帯の高周波信号を入出力する導波管端子を有した高周波パッケージを、スロットアンテナに接続した高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の導波管サブアレイを組み合わせて構成される、導波管スロットアレイアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の導波管スロットアレイアンテナは、その構造上、個別に成型された複数の導波管サブアレイを接着して組み立てるため、生産性が著しく悪かった。
【０００３】
一方、スロットアンテナの製造方法として、スロット板と、導波管溝が形成された基板とを、拡散接合によって一体的に接合する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３６２１３号公報
【特許文献２】特開平１０−３１３２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
拡散接合の製造技術を応用してスロットアレイアンテナを構成することにより、高周波モジュールを低価格に生産することが期待できる。
【０００６】
しかしながら、スロットアンテナを、アンテナ開口面よりもサイズの小さいミリ波帯で動作する高周波パッケージに接続する場合、高周波パッケージの送信用もしくは受信用の各導波管端子の間隔が、スロットアンテナの各給電スロットの間隔よりも短く、配置が異なることから、その接続寸法に不整合が生じる。
【０００７】
特許文献２のスロットアンテナは、放射スロットの設けられたスロット板を溝の設けられた側壁に接合するだけの単純な構造であり、基板に設けられた複数の給電スロットは、アンテナ開口長と同等の長さで配列される。このため、特許文献２の構造では、高周波パッケージの送信用もしくは受信用導波管端子とスロットアンテナの給電スロットとを接続することが困難であった。
【０００８】
なお、高周波パッケージの導波管端子をスロットアンテナの給電スロットに接続する際、その接続経路の信号伝搬損失を低く抑える必要がある。特許文献２には、その具体的な接続構造も開示されていない。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、スロットアンテナを低価格に構成するとともに、スロットアンテナの放射スロットと高周波パッケージの導波管端子を低損失に接続することが可能な高周波モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による高周波モジュールは、複数個の放射スロットが配列されたスロット板、スロット板に当接され、放射スロットの各配列方向をそれぞれの管軸方向とする複数列の導波管溝が形成された放射用導波管板、放射用導波管板に当接され、各導波管溝にそれぞれ結合する複数の給電スロットが形成された給電スロット板、給電スロット板に当接され、各給電スロットに接続された複数の導波管が形成された給電用導波管板、及び給電用導波管板に当接され、各導波管に接続された複数の導波管開口穴が形成された給電板を有し、各板が拡散接合にて一体的に接合されてスロットアンテナを構成するアンテナと、アンテナの給電板表面に接して固着され、アンテナの各導波管開口穴にそれぞれ連通した複数の導波管開口穴を有し、導体端子、接地導体及び電子部品の載置された樹脂基板と、高周波半導体素子を載置した誘電体基板、及び誘電体基板とともに高周波半導体素子を収容する蓋体を有し、複数の導電性接合部材を介して樹脂基板に接合された高周波パッケージとを備え、高周波パッケージは、パッケージの外側に、接地導体に誘電体開口部が形成された導波管端子、導体端子及び接地導体とを有し、導波管端子と高周波半導体素子の高周波信号端子とが誘電体導波管を介して接続され、複数の導電性接合部材は、高周波パッケージの導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材と、高周波パッケージの外周に沿って環状に配置された複数の導電性接合部材とを含み、樹脂基板と高周波パッケージとは、樹脂基板の導波管開口穴と高周波パッケージの導波管端子とを互いに対向させて、導波管端子の周囲を環状に取り囲む複数の導電性接合部材により樹脂基板の接地導体と高周波パッケージの接地導体とが接合されていると共に、高周波パッケージの外周に沿って環状に配置された複数の導電性接合部材により樹脂基板の導体端子と高周波パッケージの導体端子とが接合されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、スロットアンテナの放射スロットと高周波パッケージの導波管端子とを導波管で接続する高周波モジュールを、より低価格に生産することができる。また、スロットアンテナの放射スロットと高周波パッケージの導波管端子との接続損失を、より低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる高周波モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
図１はこの発明に係る実施の形態の高周波モジュールを示す構成図であり、図１（ａ）は表面、図１（ｂ）は裏面を示す斜視図である。
【００１４】
図において、高周波モジュール１は、高周波パッケージ２と、電子部品３と、樹脂基板４と、板状のアンテナ５を備えて構成される。高周波パッケージ２及び電子部品３は樹脂基板４に載置され、樹脂基板４はねじ６、７を用いてアンテナ５に密接して固定される。アンテナ５には送信用の複数の放射スロット１０、受信用の複数の放射スロット１１が設けられており、これら放射スロット１０，１１によってスロットアンテナを構成している。電子部品３は、半導体集積回路や、電源回路、コンデンサー等から構成される。なお、Ｌ１は最も近接した送信用放射スロット１０と受信用放射スロット１１の距離を示している。
【００１５】
図２−１は、高周波モジュール１を示す断面図であり、図２−１（ａ）は図１のＡ−Ａ断面、図２−１（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面を示す。また、図３（ａ）〜（ｄ）はアンテナ５を構成する各板５４〜５７を示す分解斜視図であり、図４（ａ）〜（ｄ）は、アンテナ５を構成する各板５１〜５３を示す分解斜視図である。なお、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｃ）は各板の上面斜視図であり、図４（ｄ）は板５１の下面（裏面）斜視図である。
【００１６】
これらの図において、高周波パッケージ２においては、誘電体多層基板２０の上面に設けられたキャビティ１１０内に半導体チップ２１（２１ａ、２１ｂ）が収納され載置されている（図２−１（ａ）参照）。半導体チップ２１は、高周波特性に優れるガリウム砒素（ＧａＡｓ）半導体等を用いたトランジスタやダイオード等の半導体素子や、半導体素子やキャパシタ、インダクタ、フィルタ回路等の受動素子が集積化されたＭＭＩＣ（Monolithic  Microwave  Integrated  Circuit）、チップコンデンサ等で構成される。半導体チップ２１を収納した誘電体多層基板２０のキャビティの上部側は、金属板や表面が導体で覆われたセラミック焼結体等の導電体から成る蓋体２２で覆い被されている。蓋体２２は誘電体多層基板２０の上面に接合された金属枠（シールリング）５００に、シーム溶接や銀ろう付等で気密接合される。
【００１７】
誘電体多層基板２０は、表層に導体端子やストリップ導体線路２３が設けられ、内層に導体ビア（ＶＩＡ）２４やストリップ導体線路２５が配設されて、信号伝送線路が構成されている。また、表層や内層に接地導体２６や接地導体ビア２８が設けられ、内層に設けられた接地導体ビア２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）によって誘電体導波管３０が構成されている。
【００１８】
誘電体多層基板２０の下面の接地導体には誘電体の露出した開口穴が設けられ、誘電体導波管３０の入出力端子である導波管端子３３を構成している。誘電体導波管３０は、誘電体多層基板２０の上面でミリ波帯の高周波信号を伝送するマイクロストリップ線路（高周波伝送線路）２７に接続されて、マイクロストリップ線路−導波管変換器が構成されている。マイクロストリップ線路２７は導電性ワイヤ１１１を介して半導体チップ２１上の導体端子に接続される。
【００１９】
誘電体多層基板２０は、導電性ペーストを塗布してパターン形成し、導電性ペーストをスルーホール内に充填したセラミックグリーンシートを多層に積層した後、焼結されてなる、または薄膜セラミック基板を積層し接着されて構成される、多層セラミック基板で構成される。
【００２０】
誘電体多層基板２０の下面（裏面）には、球状や樽型の半田バンプ（半田ボール）、金バンプ等の導電性接合部材３１、３２が接合され、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を構成している。導電性接合部材３１は、誘電体多層基板２０の下面の周縁部に沿って複数個環状に配列され、導体ビア２４に接続される。導電性接合部材３２は、誘電体導波管３０の導波管端子３３の周囲を取り囲むように環状に複数個配列されている（図５−１（ｂ）参照）。
【００２１】
高周波パッケージ２を構成する誘電体多層基板２０は、導電性接合部材３２を介して樹脂基板４上面の接地導体３５に接合される。また、誘電体多層基板２０は、導電性接合部材３１を介して樹脂基板４上面の導体端子３６に接合される。導体端子３６は樹脂基板４上に配置された電子部品３に電気的に接続されている。誘電体多層基板２０の下面と樹脂基板４の上面の間に間隙δが形成される。なお、この間隙δに非導電性の樹脂接着剤を充填して樹脂アンダーフィルを構成しても良い。ただし、この場合、樹脂アンダーフィルが導電性接合部材３２の環状配列の内側にはみ出さないように、誘電体多層基板２０の外周縁に充填すると良い。これによって、誘電体多層基板２０と樹脂基板４との接合部における、機械強度を補強することができる。
【００２２】
なお、ボールグリッドアレイを構成する導電性接合部材３１、３２に半田バンプを用いて、高周波パッケージ２を樹脂基板４に接合する場合、半田バンプのセルフアライメント効果によって、高周波パッケージ２を高精度に樹脂基板４に位置合わせすることができる。このため、高周波パッケージ２の誘電体導波管３０と樹脂基板４の導波管３９は精度良く位置決めされる。
【００２３】
樹脂基板４は矩形状もしくは楕円形状の開口穴が設けられ、開口穴の内周及び穴の縁周辺に導体層が形成されて導波管３９を構成する。なお、導波管３９の開口穴の内周に導体層を設ける代わりに、穴の周辺に所定の間隔で複数の導電性スルーホールを配列して電磁シールド壁を構成しても良い。誘電体多層基板２０の導波管端子３３は樹脂基板４の導波管３９に電気的に接続される。樹脂基板４はガラスエポキシ基板等によって構成される。
【００２４】
樹脂基板４の下面（裏面）はアンテナ５の上面に直接接合され、導波管３９がアンテナ５の内部に設けられた導波管４１に接続されて、導波管３９と導波管４１が相互に連通する。また、樹脂基板４に設けられた貫通穴を介してねじ６、７が挿入され、ねじ６、７がアンテナ５に設けられたねじ穴（雌ねじ）７４、７５に係合して、樹脂基板４がアンテナ５に締結される。アンテナ５は、金属導体から成る導波管インタフェース部（導波管板）４２とアンテナ部４３から構成される。
【００２５】
導波管インタフェース部４２は、樹脂基板４を固定するねじ穴７４、７５の設けられた２〜５ｍｍ程度（ねじ穴を設けられる厚さ）の厚さの第１の導波管板５１と、第１の導波管板５１に当接する厚さ０．５〜１ｍｍ程度（導波管やスロット孔を形成できる厚さ）の薄板の第２の導波管板５２とから構成される。第１の導波管板５１は、板厚方向に矩形状の開口穴が設けられて複数の導波管６１が構成される。第２の導波管板５２は複数の導波管溝６２を形成する開口穴が設けられる。導波管６１は導波管溝６２に連通して導波管４１を構成する。なお、導波管６１は導波管３９に直接接続される。第１の導波管板５１、第２の導波管板５２は、各板に設けられた２つの基準穴７０が、各板相互に同一位置で重なるように位置合わせして積層され、接合される。
【００２６】
なお、第１、第２の導波管板５１、５２は、それぞれ複数枚の薄板が積層されて構成されても良く、１枚の板に限ることはない。また、第１、第２の導波管板５１、５２の接合部では、導波管６１と導波管溝６２の連結部のコーナー部（角部）において、穴の大きさが僅かにステップ的に異なる複数枚の板を積層することによって、導波管のコーナー部にステップ面を構成しても良い。図２−２は、導波管のコーナー部にステップ面を設けた例を示す断面図である。図２−２に示すように、導波管６１から導波管６２に連結される部分のコーナー部において、導波管を形成する穴の長さを順次変化させた複数の板を積層して第２の導波管板５２を構成し、導波管コーナー部に穴の長さを順次変化させたステップ面を設けることにより、導波管コーナー部での反射が減少し、導波管の伝送損失を低減させることができる。また、コーナー部においてステップ面を設ける代わりに、コーナーの近傍にアイリスを設け整合を取っても良く、こうした場合はステップ面を設けるために板を複数積層する必要がないので第２の導波管板５２を更に薄くすることができ、伝送損失の低減効果を維持したまま生産性を向上させることができる。
【００２７】
アンテナ部４３は、給電板５３と、給電板５３に当接する給電用導波管板５４と、給電用導波管板５４に当接する給電スロット板５５と、給電スロット板５５に当接する放射用導波管板５６と、放射用導波管板５６に当接するスロット板５７から構成される。給電板５３、給電用導波管板５４、給電スロット板５５、放射用導波管板５６、及びスロット板５７は、各板にそれぞれ設けられた２つの基準穴７０が、各板相互に同一位置で重なるように位置合わせして積層され、接合される。各板は、開口穴の設けられた厚さ０．１〜１ｍｍ程度（導波管やスロット孔を形成できる厚さ）の薄板から成る。
【００２８】
給電板５３は複数の矩形状の開口穴を有した給電口６３（６３ａ、６３ｂ）が設けられる。給電用導波管板５４は複数の給電用導波管溝６４（６４ａ、６４ｂ）が形成される。給電スロット板５５は複数の矩形状の開口穴を有した給電スロット（孔）６５（６５ａ、６５ｂ）が設けられる。放射用導波管板５６は放射用導波管溝６６（６６ａ、６６ｂ）が形成される。スロット板５７は、複数個の矩形状の開口穴を有した放射スロット１０および放射スロット１１が、複数個配列される。
【００２９】
給電口６３、給電用導波管溝６４、給電スロット６５、及び放射用導波管溝６６は、それぞれ連通して給電導波管を構成し、導波管４１に接続される。放射用導波管溝６６（６６ａ）は放射スロット１０に接続される。また、放射用導波管溝６６（６６ｂ）は放射スロット１１に接続される。なお、各導波管の連結部のコーナー部（角部）において、図２−２の例示と同様にして、穴の大きさが僅かにステップ的に異なる複数枚の板を積層することによって、導波管のコーナ部にステップ面を構成しても良い。
【００３０】
ここで、図３、４を用いて、各放射スロット、給電口、導波管溝、導波管等の機能、接続形態の一例について、更に説明する。図の例では、送信チャンネル（送信ポート）が１チャンネル、受信チャンネル（受信ポート）が３チャンネルの場合を示すが、これは一例であって、チャンネル数についてはこれに限られるものではない。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、放射スロット１０は管軸方向Ｃに対し、各放射スロットの開口方向（長手方向）が適当な角度傾斜した状態で、複数個（２個以上）直列に配列されてスロット列を構成している。また、各スロット列（スロットアレイ）を１列もしくは複数列（２列以上）配置して、平面アレイを構成する。放射スロット１０は送信電波を放射する送信用放射スロットとして機能する。図の例では、一対（２列）のスロット列で送信チャンネルの１チャンネル分に相当し、スロット列が２列であるので、１チャンネル分の送信チャンネルを構成している。なお、直列に並んだ複数個の放射スロットで１つのサブアレイを構成し、複数のサブアレイを直列に配列して、１組のスロット列を構成しても良い。
【００３２】
また、放射スロット１１は管軸方向Ｃに対し、各放射スロットの開口方向（長手方向）が適当な角度傾斜した状態で、複数個（２以上）直列に配列されてスロット列を構成している。また、各スロット列を複数列（２以上）配置して、平面アレイを構成する。放射スロット１０から送信された後、電波を反射する反射体で反射して戻ってくる電波は、放射スロット１１で受信されるので、放射スロット１１は受信用放射スロットとして機能する。図の例では、一対（２列）のスロット列で受信チャンネルの１チャンネル分に相当し、スロット列が６列であるので、３チャンネル分の受信チャンネルを構成している。なお、直列に並んだ複数個の放射スロットで１つのサブアレイを構成し、複数のサブアレイを直列に配列して、１組のスロット列を構成しても良い。
【００３３】
同一スロット列内の各放射スロット１０は、１つの放射用導波管溝６６ａに電気的に接続される。放射用導波管溝６６ａは放射用導波管板５６を刳り貫くように溝が形成されている。放射用導波管溝６６ａの管軸方向（溝の長手方向）は図３（ｂ）中の管軸方向Ｃに一致し、同一スロット列内の各放射スロット１０と放射用導波管溝６６ａとが対向配置される。放射用導波管溝６６ａは、管軸方向Ｃの直交方向に複数列配置され、放射スロット１０の各スロット列がそれぞれ対向配置された放射用導波管溝６６ａに電気的に結合する。
【００３４】
また、同一スロット列内の各放射スロット１１は、１つの放射用導波管溝６６ｂに電気的に接続される。放射用導波管溝６６ｂは放射用導波管板５６を刳り貫くように溝が形成されている。放射用導波管溝６６ｂの管軸方向（溝の長手方向）は図３（ｂ）中の管軸方向Ｃに一致し、同一スロット列内の各放射スロット１１と放射用導波管溝６６ｂとが対向配置される。放射用導波管溝６６ｂは、管軸方向Ｃの直交方向に複数列配置され、放射スロット１１の各スロット列がそれぞれ対向配置された放射用導波管溝６６ｂに電気的に結合する。
【００３５】
各給電スロット６５ａは各放射用導波管溝６６ａに対して対向配置され、電気的に結合される。図３（ｃ）の例では、各給電スロット６５ａの開口方向（長手方向）が管軸方向Ｃに対し適当な角度傾斜して配置され、隣接する１対の放射用導波管溝６６ａに対応して、１対の給電スロット６５ａがハの字型に配置されている。この傾斜配置は送信電波の所望の結合度と極性に応じて決まるものであり、図の配置例に限定されるものではない。各給電スロット６５ｂは各放射用導波管溝６６ｂに対して対向配置され、電気的に結合される。図３（ｃ）の例では、各給電スロット６５ｂの開口方向（長手方向）が管軸方向Ｃに直交して配置される。この配置は受信される電波の所望の結合度に応じて決まるものであり、図の配置例に限定されるものではない。
【００３６】
給電スロット６５ａは給電用導波管溝６４ａに接続される。給電用導波管溝６４ａは給電用導波管板５４を刳り貫くように溝が形成されている。図３（ｄ）の例では、給電用導波管溝６４ａはＴ字型に２方向に分岐した１対の分岐溝６４１を有し、１対の給電スロット６５ａのそれぞれが一対の分岐溝６４１のそれぞれに接続される。分岐溝６４１の長手方向は放射用導波管溝６６ａと直交させ結合させている。溝６４２は、分岐部６４３から分岐溝６４１に分岐するように接続されている。すなわち、溝６４２を伝搬する送信電波は分岐溝６４１で２分配される。
【００３７】
給電スロット６５ｂは給電用導波管溝６４ｂに接続される。給電用導波管溝６４ｂは給電用導波管板５４を刳り貫くように溝が形成されている。図３（ｄ）の例では、給電用導波管溝６４ｂは１対の枝溝６４５を有してＵ字型を成しており、隣接した１対の給電スロット６５ｂのそれぞれが一対の枝溝６４５のそれぞれに接続される。枝溝６４５の長手方向は給電スロット６５ｂの開口方向（長手方向）に対し直交するように配置される。枝溝６４５は、合流部６４７から溝６４６に合流するように接続されている。すなわち、枝溝６４５をそれぞれ伝搬する受信電波は溝６４６に合流されて合成される。
【００３８】
給電用導波管溝６４ａの溝６４２の端部は給電スロット６３ａに接続される。図４（ａ）の例では、給電スロット６３ａは開口方向（長手方向）が管軸方向Ｃに平行となるように、１つ（送信１チャンネル分）配置される。また、給電用導波管溝６４ｂの溝６４６の端部は給電スロット６３ｂに接続される。図４（ａ）の例では、給電スロット６３ｂは開口方向（長手方向）が管軸方向Ｃに直交するように、３つ（受信３チャンネル分）配置される。
【００３９】
給電スロット６３ａは導波管溝６２ａの一端に接続される。給電スロット６３ｂは導波管溝６２ｂの一端に接続される。導波管溝６２ａ、６２ｂは導波管板５２を刳り貫くように溝が形成されている。給電スロット６３ｂは複数あり、各給電スロット６３ｂは各導波管溝６２ｂに接続されている。図４（ｂ）の例では、導波管溝６２ａが１本、導波管溝６２ｂが３本設けられ、滑らかな曲線形状に溝が走向している。導波管溝６２ａ、６２ｂの一端は、導波管板の外周縁に配置され、各溝の他端は板中央に集まるがごとく配置されている。導波管溝６２ａ、６２ｂの隣接する各溝との間で、干渉を生じないように、各溝の間には一定以上の間隔が設けられてアイソレーションが取られる。
【００４０】
図４（ｃ）は第２の導波管板５２と当接する第１の導波管板５１の表面、図４（ｄ）は樹脂基板４と当接する第１の導波管板５１の裏面を示す。導波管溝６２ａの他端は、矩形状の開口穴を有した導波管６１ａに接続される。導波管溝６２ｂの他端は、矩形状の開口穴を有した導波管６１ｂに接続される。第１の導波管板５１の裏面には、各導波管６１ａ、６１ｂの周囲にそれぞれ配置されたチョーク溝７３と、ねじ穴（雌ねじ）７４、７５が設けられる。なお、Ｌ２は導波管６１ａと導波管６１ｂの間隔を示している。
【００４１】
図４（ｄ）の例では、ねじ穴７４は各導波管６１ａ、６１ｂの周囲に３つ配置される。ねじ穴７５は第１の導波管板５１の四隅にそれぞれ、全部で４つ配置される。各導波管６１ａ、６１ｂの周囲に設けられた接合面８０は、表面粗さ精度が良くなるように、機械加工（表面研磨）が成されている。このように、ねじ穴７４を各導波管６１ａ、６１ｂの周囲に設けているので、ねじ６の締結力によって、樹脂基板４の導波管３９とアンテナ５の導波管６１との接合面がより密接に接合される。なお、ねじ穴の数や配置はこの例に限られないことは謂うまでもない。
【００４２】
また、各ねじ穴７５の周囲に取り付け面８１が設けられている。接合面８０と取り付け面８１は同一高さの面である。第１の導波管板５１の裏面における他の面８２は、接合面８０及び取り付け面８１に対して平面の高さが僅かに低くなっている。なお、各導波管６１ａ、６１ｂのチョーク溝７３により所望のアイソレーション特性が得られれば、第１の導波管板５１の裏面全面を同一高さの面にしても良いことは言うまでもなく、この場合は、機械加工（切削加工、研削加工等による接合面８０と取り付け面８１の成型が不要となる。
【００４３】
アンテナ５は以上のように構成されるので、アンテナ５の導波管６１から入出力される高周波信号は、アンテナ５の内部に構成される導波管４１、及び給電導波管を介して放射スロット１０、１１に結合する。放射スロット１０、１１に結合した高周波信号は、放射スロット１０から電波が送信され、放射スロット１１にて電波が受信される。
【００４４】
ここで、アンテナ５の接合方法について説明する。第１の導波管板５１、第２の導波管板５２、給電板５３、給電用導波管板５４、給電スロット板５５、放射用導波管板５６、及びスロット板５７は、ステンレス鋼の薄板を素材とする。
【００４５】
まず、第１の導波管板５１、第２の導波管板５２、給電板５３、給電用導波管板５４、給電スロット板５５、放射用導波管板５６、及びスロット板５７は、薄板を所望の形状に加工して、それぞれ導波管、導波管溝や開口穴（導波管６１、導波管溝６２、給電口６３、給電用導波管溝６４、給電スロット６５、放射用導波管溝６６、放射スロット１０、１１、接合面８２、取り付け面８１、チョーク溝７３、ねじ穴７４、７５等）が形成された後、同順に下から上に積層される。積層する際、各板に設けられた２つの基準穴７０にそれぞれ位置決めピンを挿入しておく。これによって、各板の導波管、導波管溝や開口穴について、相互に正確な位置合わせがなされる。また、各板毎の所望の加工形状は板厚方向にそれぞれ同一形状を成して加工できるので、各板は板面に対し垂直に金型をプレスする打ち抜き加工や、板面に対し垂直に加圧水流を噴射するウオータージェット加工や、ワイヤカット放電加工等によって、所望形状に加工される。このため、各板を大量にかつ安価に加工することができる。勿論、この加工方法はこれに限られるものではないことは謂うまでもない。
【００４６】
次に、各板を積層した後、板上方から重りを載せたり、加圧工具や加圧機械で加圧する等して、各板の接合面を均等に加圧する。次いで、各板が加圧された状態で、積層したアンテナを加熱炉内に入れ、アンテナ全体を、固相拡散接合のできる所定の温度で加熱する。これによって、当接した各板の接合面を拡散接合によって接合し、アンテナ５を一体的に接合することができる。
【００４７】
例えば、適宜加圧した状態でアンテナを１０００℃で１０時間程度加熱することによって、第１の導波管板５１、第２の導波管板５２、給電板５３、給電用導波管板５４、給電スロット板５５、放射用導波管板５６、及びスロット板５７が固着され、一体化される。各板の接合面は拡散接合によってほぼ均等に接着されるので、当接した各板間の隙間をなくすことができる。このため、隣接する各導波管同士の相互干渉を抑えることができ、送信もしくは受信チャンネル間のアイソレーション特性を向上させることができる。
【００４８】
なお、上述の説明では、アンテナ５を構成する導波管インタフェース部４２とアンテナ部４３とを、一体的に接合した例について説明した。他の形態として、導波管インタフェース部４２とアンテナ部４３とを、それぞれ個別に拡散接合にて一体化した後、接着やねじを用いて締結によって両者を固定しても良い。ただし、この場合は、導波管インタフェース部４２とアンテナ部４３との張り合わせ面に隙間が生じてしまうので、各導波管が相互干渉しないように、近接した異なる導波管の間に余計にチョーク溝を設ける必要があり、なおかつ接合面の表面を精度良く加工する必要が生じる。
【００４９】
したがって、拡散接合を用いて導波管インタフェース部４２とアンテナ部４３を一体化する方が、導波管インタフェース部４２とアンテナ部４３を別体として接合する場合に比べて、より簡単な構造とすることができ、生産コストを低減することができるとともに、導波管同士のアイソレーション特性も向上する。
【００５０】
次に、高周波パッケージ２における、導波管端子３３と半導体チップ２１との接続構造について詳述する。図５−１（ａ）は高周波パッケージ２のおもて面を示す上面斜視図（蓋体２２を外した状態）、図５−１（ｂ）は高周波パッケージ２の裏面を示す下面斜視図、図５−２（ｃ）は高周波パッケージ２のマイクロストリップ線路−導波管変換器の構造を示す部分斜視図、図５−２（ｄ）は高周波パッケージ２の内部構造を示す部分断面図である。また、図６は樹脂基板４の構成を例示する裏面側（アンテナ５と接合される接合面側）の斜視図である。
【００５１】
図５−１（ａ）〜図５−２（ｃ）において、半導体チップ２１は、誘電体多層基板２０に設けられたキャビティ１１０内に収納される。誘電体多層基板２０は、少なくとも、誘電体多層基板２０１、誘電体多層基板２０２、及び誘電体多層基板２０３が積層されて構成される。また、誘電体多層基板２０の上層の表面には、シーム溶接等で上面に図示しない蓋体（２２）が接合される日の字型（中枠の周囲に外枠が接続された形状）のシールリング５００が、銀ろう付けや半田等で接合される。また、図６に示すように、樹脂基板４には、複数の導波管３９（３９ａ、３９ｂ）と、ねじ穴７９が形成されている。樹脂基板４の表層には、導波管３９の周囲を取り囲むように形成された接地導体層１４０が設けられ、導波管３９は接地導体層１４０に接地されている。樹脂基板４の裏面側の接地導体層１４０はアンテナ５の取り付け面８１に密着される。
【００５２】
誘電体多層基板２０３の表層（上面）には、上述したマイクロストリップ線路２７と、接地導体１０２が配設される。マイクロストリップ線路２７は、周囲に接地導体を配置してコプレーナ線路を構成したり、複数の接地導体ビアが配列され接続される接地導体を周囲に配置して、グランデットコプレーナ線路を構成しても良い。マイクロストリップ線路２７の一端は、導電性ワイヤ１１１を介して、半導体チップ２１に設けられた導体端子（パッド）２１１に接続される。マイクロストリップ線路２７の他端は、接地導体１０２に一体的に接続される。
【００５３】
誘電体多層基板２０３の下面には、接地導体１０３が設けられる。接地導体１０３は矩形状の開口穴１０５が設けられている。また、接地導体１０２と接地導体１０３は所定の間隔（誘電体多層基板内の信号伝搬波長λ／４以下の間隔）で複数配列された接地導体ビア２８ａを介して接続される。また、接地導体ビア２８ａは、開口穴１０５を囲むように、マイクロストリップ線路２７側の一辺を除く他の３辺の周囲に沿って、コの字型に配置される。
【００５４】
誘電体多層基板２０２の下面には、接地導体１０４が設けられる。接地導体１０４は矩形状の開口穴１０６が設けられている。また、接地導体１０３と接地導体１０４は所定の間隔（誘電体多層基板内の信号伝搬波長λ／４以下の間隔）で複数配列された接地導体ビア２８ｂを介して接続される。また、接地導体ビア２８ｂは開口穴１０６を囲むようにその周囲に沿って矩形状に環状配置される。開口穴１０６は開口穴１０５よりも大きく、接地導体ビア２８ａと接地導体ビア２８ｂは接地導体１０３を挟んで段違いに接続される。
【００５５】
誘電体多層基板２０１の下面には、接地導体１４２が設けられる。接地導体１４２は矩形状の開口穴１０７が設けられている。また、接地導体１０４と接地導体１４２は所定の間隔（誘電体多層基板内の信号伝搬波長λ／４以下の間隔）で複数配列された接地導体ビア２８ｃを介して接続される。また、接地導体ビア２８ｃは開口穴１０７を囲むようにその周囲に沿って矩形状に環状配置される。開口穴１０７は開口穴１０６よりも大きく、接地導体ビア２８ｂと接地導体ビア２８ｃは接地導体１０４を挟んで段違いに接続される。誘電体多層基板２０１の開口穴１０７は、導波管端子３３を構成する。
【００５６】
図５−１（ｂ）の例では、高周波パッケージ２の裏面の接地導体１４２に設けられた開口部に、導波管端子３３が構成されている。導波管端子３３としては、受信用の導波管端子３３ｂが３つ、送信用の導波管端子３３ａが１つ設けられている。図３と比較すれば分かるように、各導波管端子３３の配置は、アンテナ５の内部における給電スロット６５の配置や間隔と、全く異なる位置に配置できる。この際、導波管端子３３ａと導波管端子３３ｂの間隔は、導波管６１ａと導波管６１ｂの間隔Ｌ２と概ね同じ間隔にすることができる。なお、この導波管端子３３の数や配置は、この例に限られたことではない。
【００５７】
図５−２（ｃ）に示すように、接地導体ビア２８ａ、接地導体ビア２８ｂ、及び接地導体ビア２８ｃに囲まれた誘電体部分と、開口穴１０５、１０６、１０７とは、誘電体導波管３２を構成する。誘電体導波管３２とマイクロストリップ線路２７との間でインピーダンス変換が行われて、マイクロストリップ線路−導波管変換器が、マイクロストリップモードと導波管モードとの変換動作を行う。
【００５８】
これによって、半導体チップ２１（２１ａ）から出力されるミリ波帯の高周波信号（送信信号）は、マイクロストリップ線路２７を通じて誘電体導波管３０に伝送され、導波管端子３３（３３ａ）から出力される。導波管端子３３（３３ａ）から出力された高周波信号は、樹脂基板４の導波管３９を通じて、アンテナ５の導波管６１に入力される。さらに、アンテナ５の導波管６１に入力された高周波信号は、アンテナ５内部の各導波管（導波管６１ａ、導波管溝６２ａ、給電用導波管溝６４ａ、放射用導波管溝６６ａ）や給電スロット（給電スロット６３ａ、給電スロット６５ａ）を介して、アンテナ５の放射スロット１０に対し電気的に結合され、放射スロット１０から送信電波が放射（出力）される。放射スロット１０から出力された送信電波は外部の電波を反射する反射体で反射され、アンテナ５に返ってくる。
【００５９】
また、アンテナ５に返って来た受信電波は、放射スロット１１で受信される。この放射スロット１１で受信した受信信号は、アンテナ５の導波管溝６６ｂを介して給電スロット６５ｂに結合される。給電スロット６５ｂに結合された受信信号は、アンテナ５内部の各導波管（給電用導波管溝６４ｂ、導波管溝６２ｂ、導波管６１ｂ）や給電スロット６３ｂを介して、導波管６１に入力される。導波管６１に入力された受信信号は、樹脂基板４の導波管３９を通じて、導波管端子３３に入力される。こうして、導波管端子３３に入力された受信信号（高周波信号）は、誘電体導波管３０によってストリップ線路２７に伝送され、半導体チップ２１（２１ｂ）に入力される。
【００６０】
なお、図５−１（ａ）に記載するように、送信信号を出力する送信用の半導体チップ２１ａと受信信号の入力される受信用の半導体チップ２１ｂは、異なるキャビティ空間８００ａ、８００ｂに別々に収容される。キャビティ空間８００ａ、８００ｂの間には、シールリング５００の中枠が立設し、相互に電波干渉しないように設置されるので、半導体チップ２１ａと２１ｂのアイソレーションが確保される。
【００６１】
図５−２（ｄ）に示すように、導波管端子３３は環状配置された複数の導電性接合部材３２を間に介して、上述したように樹脂基板４の導波管３９に接続される。樹脂基板４はアンテナ５に当接して、上述したように導波管３９が導波管６１に接続される。樹脂基板４の導波管３９は、上述したようにその開口穴の内周に接地導体層１４０が設けられる。接地導体層１４０は、導波管３９の開口穴の周縁で、樹脂基板１４０の上下表面に設けられた接地導体層１４１に接続される。接地導体層１４１は、上述したように導電性接合部材３２を介在して、誘電体多層基板２０１下面の接地導体層１４２に接続される。
【００６２】
樹脂基板４とアンテナ５とは互いに当接し、上述したようにねじによって締結されて密着する。この場合、締結部周辺を除く樹脂基板４とアンテナ５の接合面において、樹脂基板４とアンテナ５の間に隙間が発生する。この隙間が大きい場合、導波管３９と導波管６１の接続部で信号漏れが発生する。しかしながら、アンテナ５の上面（裏面）にチョーク溝７３が設けられているので、電気的にショート面が形成され、導波管３９と導波管６１の間の信号漏れが抑制される。なお、チョーク溝７３は、導波管６１との間に、自由空間内の信号伝搬波長λ／４の距離を隔てており、その深さは自由空間内の信号伝搬波長λ／４となっている。
【００６３】
また、図５−２（ｄ）に示すように、高周波パッケージ２０は、樹脂基板４との間で電気信号を伝送する信号伝送経路を備えている。高周波パッケージ２０の誘電体多層基板の内層に、導体ビア２４ａや基板内層の導体ストリップ線路（信号線路）２５に接続される。
【００６４】
また、導体ビア２４ａは基板内層の導体ストリップ線路２５を通じて、基板内層の導体ビア２４ｂに接続される。各導体ビア２４ｂは、高周波パッケージ２０下面の外周縁に設けられた導体端子１７１に接続される。図５−１（ｂ）にも示されるように、導体端子１７１は、高周波パッケージ２０の外周に複列（図の例では２列）配列された導電性接続部材３１に、それぞれ並列接続される。すなわち、１つの導体端子１７１に接続される２つの導電性接続部材３１は、並列接続されて同じ信号を流す。
【００６５】
また、導電性接続部材３１は、樹脂基板４の表面に設けられた導体端子１７２に接続される。これによって、高周波パッケージ２０の外周に接続された複列の導電性接続部材３１が、互いに並列に接続される。したがって、高周波パッケージ２０の最外側に設けられた導電性接続部材３１が断線しても、その内側に並列に接続された導電性接続部材３１が断線しなければ、樹脂基板４と高周波パッケージ２０間の信号接続の断線を防止することができる。
【００６６】
導体端子１７２は、樹脂基板内層の導体ビア１５１に接続され、基板内層の導体線路１５０に接続される。導体線路１５０は基板内層の導体ビア１６０を介して樹脂基板４表層の導体端子１７３に接続される。導体端子１７３は導電性部材（リード）１２２を介して電子部品３の導体端子に接続される。すなわち、高周波パッケージ２０の最外側に接続された複列の導電性接合部材３１を介して、樹脂基板４と高周波パッケージ２０とが電気的に接続される。
【００６７】
これによって、高周波パッケージ２内の半導体チップ２１と樹脂基板４上の電子部品３との間で、制御信号、モニタ信号、ビデオ信号や電源バイアス等の、低周波の電気信号を伝送することができる。
【００６８】
以上説明したように、この実施の形態では、傾斜配置された複数個の放射スロットが配列されたスロット板、スロット板に当接され、放射スロットの各配列方向をそれぞれの管軸方向とする複数列の導波管溝が形成された放射用導波管板、放射用導波管板に当接され、各導波管溝にそれぞれ結合する複数の給電スロットが形成された給電スロット板、給電スロット板に当接され、各給電スロットに接続された複数の導波管が形成された給電用導波管板、及び給電用導波管板に当接され、各導波管に接続された複数の導波管開口穴が形成された給電板、とを有し、各板が拡散接合にて一体的に接合されたアンテナ（スロットアンテナ）を構成する。また、アンテナの給電板表面に接して固着され、アンテナの各導波管開口穴にそれぞれ連通した複数の導波管開口穴を有して、導体端子、接地導体及び電子部品の載置された樹脂基板と、高周波半導体素子を載置した誘電体基板、及び誘電体基板とともに高周波半導体素子を収容する蓋体を有し、複数の導電性接合部材を介して樹脂基板に接合された高周波パッケージとを備えている。さらに、高周波パッケージは、パッケージの外側に、接地導体に誘電体開口部が形成された導波管端子、導体端子及び接地導体とを有し、当該導波管端子と高周波半導体素子の高周波信号端子とが誘電体導波管を介して接続され、高周波パッケージの導波管端子と樹脂基板の導波管開口穴とが対向配置され、複数の導電性接合部材は、高周波パッケージの導波管端子及び樹脂基板の導波管開口穴の周囲を囲むように配置されるとともに、高周波パッケージの導体端子及び接地導体と樹脂基板の導体端子及び接地導体とを接合して構成される。
【００６９】
すなわち、拡散接合によって開口穴を有する複数の薄板を一体的に接合して、アンテナ内を這い回る導波管を構成することにより、スロットアンテナの放射スロットと高周波パッケージの導波管端子との間を、低損失に接続することができるので、以下のような効果を奏する。
【００７０】
拡散接合により複数の板を接合して、スロットアンテナを構成するアンテナ５を一体的に構成することにより、放射スロットに接続され複雑な形状を成した複数の導波管４１及び給電導波管を、アンテナ５の内部に低価格に構成することができる。また、このように構成したアンテナ５を、基板サイズの小さいミリ波帯の高周波パッケージ２の導波管端子３３に接続することにより、放射スロット側で互いに隣接した導波管の間隔を、互いに隣接した導波管端子３３の間隔よりも長く取ることができ、導波管を所望の任意形状及び自由な位置に這い回すことができる。例えば、図１の間隔Ｌ１よりも、図４の間隔Ｌ２の方が小さくできる。また、図３の給電スロット６５と図５の導波管端子とで、基板の面内方向の異なる位置に配置できる。このため、アンテナ５の放射スロットと高周波パッケージ２内の誘電体導波管３０とを、樹脂基板４を間に挟んで導波管４１で容易に接続することが可能となり、高周波モジュール１を低価格化に生産することができる。
【００７１】
さらに、スロット板、導波管板、および給電板が一体的に接合されてアンテナが形成されるので、高周波パッケージをろう付け（ＢＧＡ接合）した樹脂基板（有機基板）とアンテナとを、両導波管端子を介して直接接続することでができ、その接続構造を、より薄型に構成することができる。例えば、従来は、アンテナと樹脂基板とを接続に際して、アンテナと樹脂基板の間に、導波管が内部に配設された導波管板（導波管アダプタ）を挟んで接続し、アンテナ、導波管板、および樹脂基板をねじ固定して、アンテナと樹脂基板の間の導波管インタフェースをとる必要があった。この場合、機械加工によって導波管溝を構成した板材Ａと、導波管開口穴を構成した板材Ｂとを重ねて、導波管アダプタを構成する必要があり、板材Ａの溝を切削加工で形成するとともに、導波管コーナ部の整合をとるために、導波管コーナ部にキャビティを設けていた（例えば、特開２００４−１７２６８８号公報参照）。このため、導波管アダプタの厚さを薄くすることが難しかった。
【００７２】
しかし、本実施の形態では、導波管がアンテナに一体的に内蔵できるので、導波管アダプタが不要になる。また、薄板に穴加工を施し、複数の薄板を拡散接合で一体的に接合して導波管コーナ部にステップ面を構成できるので、導波管コーナ部にキャビティが要らず、導波管の配置に要する厚さを薄くすることができる。また、拡散接合によって薄い板からアンテナを形成することにより、切削加工に基づく導波管溝深さの制約がなく、導波管断面のＥ面：Ｈ面高さ比を、通常の１：２よりも扁平させたサイズ（例えば、Ｅ面：Ｈ面高さ比＝１：２．５〜１：１６）とした導波管を構成することができるので、導波管アダプタを用いる場合に比してアンテナをさらに薄型にすることが可能となる。例えば、導波管アダプタを用いた場合の、半分程度の厚さに、導波管インタフェース付きの薄型アンテナを構成することが可能となる。
【００７３】
また、樹脂基板４と高周波パッケージ２とを、複数の導電性接合部材３１、３２（ボールグリッドアレイ）を用いて接合することにより、高周波パッケージ２の導波管端子を樹脂基板４の導波管に容易に接続できるとともに、高周波パッケージ２の導体端子を樹脂基板４の導体端子に容易に接続することができる。これによって、高周波パッケージ２から樹脂基板４の導波管３９に対して高周波信号を伝送しながら、なおかつ同時に高周波パッケージ２と樹脂基板４との間で、制御信号、モニタ信号、ビデオ信号や電源バイアス等の低周波の電気信号を伝送することができる。
【００７４】
また、樹脂基板４の導波管と高周波パッケージ２の導波管端子が複数の導電性接合部材３２で一体的に接合され、アンテナ５が一体的に導波管を構成しているので、高周波パッケージ２の導波管端子から放射スロットまでの間で、導波管の分離される部位は、樹脂基板４の導波管とアンテナ５の導波管の接合面のみとなる。このため、導波管の接合部で信号漏れを生じる可能性のある箇所は、樹脂基板４の導波管とアンテナ５の導波管の接合面にのみ帰着されるので、同接合面にのみ、導波管の周囲にチョーク溝を設ければ良い。このため、チョーク溝が必要最小限になり、その加工費用を抑制することができるとともに、漏れ信号を少なくすることができる。
【００７５】
また、アンテナ５の内部は、比誘電率１の空気が流通するように導波管４１を構成しているので、その誘電体損失が極めて小さくなる。このため、高周波パッケージ２の導波管端子３３から入出力されるミリ波帯の高周波信号を、放射スロット１０、１１との間で、導波管４１を介して極めて高効率に、かつ低損失に入出力することができる。
【００７６】
さらに、ステンレス素材のアンテナ５とセラミック素材の高周波パッケージ２との間に樹脂基板４を介在させた上で、導電性接合部材３１、３２を用いて高周波パッケージ２を樹脂基板４上に接合することによって、各素材の熱膨張係数の相違によって発生する熱応力を緩和することができる。これによって、高周波パッケージ２の機械的強度を向上させることができ、例えば高周波パッケージ２に発生する接合面の割れや剥離を抑制することができる。
【００７７】
さらに、環状配置された複数の導電性接合部材を用いて、高周波パッケージ２の最外周の導体端子を樹脂基板の導体端子に接続することにより、導電性接合部材と高周波パッケーの導体端子の接続が断線しても、断線した状態を目視検査によって容易に確認することが可能となる。このため、樹脂基板と高周波パッケージの接続導通検査が容易になり、製品の接続信頼性をより向上させることができる。
【００７８】
さらにまた、高周波パッケージ２の外周の導体端子を、環状配置された複列の導電性接合部材を用いて並列接続することにより、高周波パッケージ２の外周の接合面において、最外側の導電性接合部材が剥離した場合であっても、並列接続された内側の導電性接合部材が剥離しなければ、高周波パッケージ２の導体端子と樹脂基板の導体端子との導通が維持されるので、導電性接合部材の接続信頼性をより向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
この実施の形態によるアンテナを備えた高周波モジュールは、ミリ波帯の高周波信号を入出力するミリ波無線通信装置やミリ波レーダに適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の実施の形態による高周波モジュールを示す斜視図である。
【図２−１】この発明の実施の形態による高周波モジュールの構造を示す断面図である。
【図２−２】第１、第２の導波管板の接合部の他の例を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態による高周波モジュールのアンテナを構成する各板の構造を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態による高周波モジュールのアンテナを構成する各板の構造を示す斜視図である。
【図５−１】この発明の実施の形態による高周波パッケージの各部構造を示す図である。
【図５−２】この発明の実施の形態による高周波パッケージなどの各部構造を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態による樹脂基板の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  高周波モジュール
２  高周波パッケージ
３  電子部品
４  樹脂基板
５  アンテナ
６、７  ねじ
１０  送信用放射スロット
１１  受信用放射スロット
２０  誘電体多層基板
２３  ストリップ導体線路
３０  誘電体導波管
３１、３２  導電性接合部材
３３  導波管端子
３９  導波管
５３  給電板
５４  給電用導波管板
５５  給電スロット板
５６  放射用導波管板
５７  スロット板
６１  導波管
６２  導波管溝
６３  給電スロット
６４  給電用導波管溝
６５  給電スロット
６６  放射用導波管溝
７３  チョーク溝
７４、７５  ねじ穴 
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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