(57)【要約】【課題】  組立が原因となる発振周波数のバラツキの少ないガンダイオード発振器を提供する。【解決手段】  半絶縁性又は絶縁性の平板基板表面に、フリップチップ型のガンダイオードを接続搭載するガンダイオード発振器において、ガンダイオードは、中央にアノード電極を配置し、その両側にカソード電極を配置する。アノード電極が表面接地電極に接続し、カソード電極の一方の電極が信号電極に接続し、他方のカソード電極がオープンスタブに接続する構造とすることで、表面接地電極がオープンスタブとして機能せず、発振周波数のバラツキが少なくなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性又は絶縁性の平板基板表面に、フリップチップ型のガンダイオードを接続搭載するガンダイオード発振器において、
前記ガンダイオードは、中央にアノード又はカソード電極のいずれか一方の第１電極を配置し、該第１電極の両側にカソード又はアノード電極のいずれか一方の第２電極を配置し、
前記平板基板は、表面に信号電極と、該信号電極に接続したガンダイオード用バイアス電極と、表面接地電極と、第１オープンスタブとを備え、裏面に裏面接地電極を備え、表面から裏面に貫通するヴィアホールを通して前記表面接地電極と前記裏面接地電極を接続しており、
前記第１電極が前記表面接地電極に接続し、前記第２電極の一方の電極が前記信号電極に接続し、前記第２電極の他方の電極が前記第１オープンスタブに接続していることを特徴とするガンダイオード発振器。
【請求項２】
請求項１に記載のガンダイオード発振器において、
前記平板基板は、さらに第２オーブンスタブと該第２オープンスタブに接続したバラクタダイオード用バイアス電極とを備え、
前記ガンダイオードの前記第２電極の他方の電極が接続している前記第１オープンスタブにバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第２オープンスタブに前記バラクタダイオードの他方の電極を接続したことを特徴とするガンダイオード発振器。
【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用のガンダイオードを用いた発振器に係り、特に発振出力の向上、さらに温度特性の改善が容易となった表面実装型のガンダイオード発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４にマイクロ波やミリ波発振器用に用いられるフリップチップ型のガンダイオード２０を示す。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線の断面図を示している。高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板２１上に、ＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法により、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第１の半導体層２２、低濃度ｎ型ＧａＡｓからなる活性層２３、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２４が順次積層され、電子の走行空間の面積を小さくするため、メサ型構造となっている。２５は絶縁領域、２６はカソード電極、２７はアノード電極、２８は導電性突起によるカソードバンプ、２９は導電性突起によるアノードバンプである。絶縁領域２５は、コンタクト層２４表面から活性層２３と第１の半導体層２２の境までボロンイオンを注入することにより筒形状に形成され、カソード電極２６をアノード電極２７から分離し、絶縁領域２５により囲まれた内側の第１の半導体層２２、活性層２３及びコンタクト層２４によりガンダイオードの機能部が形成されている。図４では絶縁領域２５による筒状の部分が６個形成され、６個のカソード電極２６の下層に各々ガンダイオード機能部が形成されている。また、カソードバンプ２８は６個のカソード電極２６の上面に各々形成されているが、アノードバンプ２９は、アノード電極２７上面の一部に、カソードバンプ２８の一群を両側から挟むように片側に３個ずつ合計６個形成されている。
【０００３】
図５は、図４のガンダイオード２０をマイクロストリップ線路で構成された発振回路３０に搭載して構成したガンダイオード発振器のガンダイオードの接続部を拡大した断面図である。図６はガンダイオード発振器１０の説明図で、図６（ａ）はガンダイオード発振器１０の全体斜視図、図６（ｂ）はその陰線を表示した斜視図である。図５及び図６に示すように、発振回路３０は、半絶縁性の平板基板３１の表面には信号電極３２とその信号電極３２を両側から挟むように２個の表面接地電極３３が形成されており、裏面には裏面接地電極３４が形成されている。表面接地電極３３と裏面接地電極３４は、柱状のヴィアホール３５により導通している。信号電極３２には、ガンダイオード２０に電源を供給するためのバイアス電極３２Ａ、共振器を構成するオープンスタブ３２Ｂ、発振出力取出用の出力部３２Ｃが形成されている。ガンダイオード２０は、中央のカソードバンプ２８が信号電極３２に、両側のアノードバンプ２９が両側の表面接地電極３３に接着するように実装される。ガンダイオード２０の機能部の熱は、放熱基台３６を通して放熱される。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）では、放熱基台３６を図示していない。この種のガンダイオード発振器は、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１５２２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように発振回路にフリップチップ型のガンダイオードを搭載し、ガンダイオード発振器を構成する場合、各表面接地電極３３と裏面接地電極３４をヴィアホール３５により導通させているため、表面接地電極３３の一部がショートスタブとして機能してしまう。つまり、２つのヴィアホール３５の間隔が発振周波数決定に寄与してしまい、ヴィアホール間隔のバラツキが、発振周波数のバラツキの原因になるという問題があった。またバラクタダイオードを用いて、発振周波数を制御する電圧制御型のガンダイオード発振器の場合においても、同様の問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解消し、組立が原因となる発振周波数のバラツキの少ないガンダイオード発振器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、半絶縁性又は絶縁性の平板基板表面に、フリップチップ型のガンダイオードを接続搭載するガンダイオード発振器において、前記ガンダイオードは、中央にアノード又はカソード電極のいずれか一方の第１電極を配置し、該第１電極の両側にカソード又はアノード電極のいずれか一方の第２電極を配置し、前記平板基板は、表面に信号電極と、該信号電極に接続したガンダイオード用バイアス電極と、表面接地電極と、第１オープンスタブとを備え、裏面に裏面接地電極を備え、表面から裏面に貫通するヴィアホールを通して前記表面接地電極と前記裏面接地電極を接続しており、前記第１電極が前記表面接地電極に接続し、前記第２電極の一方の電極が前記信号電極に接続し、前記第２電極の他方の電極が前記第１オープンスタブに接続していることを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガンダイオード発振器において、前記平板基板は、さらに第２オーブンスタブと該第２オープンスタブに接続したバラクタダイオード用バイアス電極とを備え、前記ガンダイオードの前記第２電極の他方の電極が接続している前記第１オープンスタブにバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第２オープンスタブに前記バラクタダイオードの他方の電極を接続したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヴィアホールの直上に設けた表面接地電極にガンダイオードの第１電極を接続する構造となっているので、表面接地電極がショートスタブとして機能することがなく、発振周波数のバラツキの少ないガンダイオード発振器、あるいは電圧制御型ガンダイオード発振器を得ることができる。
【０００９】
またヴィアホールの直上にガンダイオードの発熱部である機能部が配置する構造となるため、機能部で発生した熱は、ヴィアホールを経由して放熱基台へ放射され、高い放熱効果が得られる。それに伴い、ガンダイオード発振器の発振効率も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明について、実施例に従い、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず第１の実施例について説明する。本実施例に用いられるフリップチップ型のガンダイオード２０Ａは、図４で説明したガンダイオード２０同様、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板２１上に、ＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法により、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第１の半導体層２２、低濃度ｎ型ＧａＡｓからなる活性層２３、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２４が順次積層され、電子の走行空間の面積を小さくするため、コンタクト層２４表面から活性層２３と第１の半導体層２２の境までボロンイオンを注入することにより筒形状に形成された絶縁領域２５によって分離された構造となっている。
【００１２】
ここで、本実施例のガンダイオード２０Ａは、図４に示すガンダイオード２０と比較して、カソード電極２６およびカソードバンプ２８を、アノード電極２７およびアノードバンプ２９と置き換えた構造となっている。すなわち、アノードバンプ２９は６個のアノード電極２７の上面に各々形成されており、カソードバンプ２８は、カソード電極２６上面の一部に、アノードバンプ２９の一群を両側から挟むように片側に３個ずつ合計で６個形成されている。
【００１３】
図１は、ガンダイオード２０Ａをマイクロストリップ線路で構成された発振回路３０Ａに搭載して構成した本発明のガンダイオード発振器１０Ａのガンダイオード２０Ａの接続部を拡大した断面図である。また図２はガンダイオード発振器の説明図で、図２（ａ）はガンダイオード発振器１０Ａの全体斜視図、図２（ｂ）はその陰線を表示した斜視図である。図４におけるものと同一のものには同一符号を付している。
【００１４】
発振回路３０Ａは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド等のように比抵抗が１０6Ω・ｃｍ以上、熱電導率が１４０Ｗ／ｍＫ以上で良好な半絶縁性又は絶縁性基板を平板基板３１とし、その平板基板３１の表面には、信号電極３２、信号電極３２に接続したガンダイオード２０Ａに電源を供給するためのバイアス電極３２Ａ、発振出力取出用の出力部３２Ｃ、信号電極３２とは独立したオープンスタブ３２Ｄ（第１のオープンスタブに相当）、表面接地電極３３Ａが形成されている。また裏面には、裏面接地電極３４が形成されている。表面接地電極３３Ａと裏面接地電極３４は、柱状のヴィアホール３５Ａにより導通している。図１及び図２に示すように、本実施例では、信号線路３２、オープンスタブ３２Ｄ、表面接地電極３３Ａの構造が、図４に示した従来例の構造と異なっている。なお、図２（ａ）、（ｂ）では、放熱基台３６を図示していない。
【００１５】
ガンダイオード２０Ａは、その中央に配置しているアノードバンプ２９（第１電極に相当）を表面接地電極３３Ａに接続し、カソードバンプ２８（第２電極に相当）の一方を信号電極３２に接続し、カソードバンプ２８の他方をオープンスタブ３２Ｄに接続している。
【００１６】
このような構造とすることで、裏面接地電極３４を固定電位とし、バイアス電極３２Ａに直流電圧を印加すると、ガンダイオード２０Ａによる発振がおこなわれる。
【００１７】
本実施例のガンダイオード発振器１０Ａは、ガンダイオード２０Ａのアノードバンプ２９を表面接地電極３３Ａに接続することで、表面接地電極３３Ａがショートスタブとして機能することがないので、そのバラツキが原因となる発振周波数のバラツキが無くなり、良好な特性が得られる。
【００１８】
また、ガンダイオード２０Ａ内の熱の発生部である絶縁領域２５で区画された機能部がヴィアホール３５Ａの直上に配置するため、発生した熱がアノードバンプ２９及びヴィアホール３５Ａを通して、裏面接地電極３４が接着するヒートシンクとして機能する放熱基台３６に効果的に放射される。このように放熱効果が高くなることで、ガンダイオード発振器の発振効率も向上することになる。
【実施例２】
【００１９】
図３は、第２の実施例の電圧制御型ガンダイオード発振器の説明図であり、図３（ａ）はマイクロストリップ線路で構成された発振回路１１の全体斜視図、図３（ｂ）はその陰線を表示した斜視図である。図２及び図４におけるものと同一のものには同一符号を付している。
【００２０】
本実施例は、オープンスタブ３２Ｄ（第１オープンスタブ）の延長線上の離れた位置にオープンスタブ３２Ｅ（第２オープンスタブ）を設け、オープンスタブ３２Ｄとオープンスタブ３２Ｅに、バラクタダイオード４０の電極をそれぞれ接続して搭載している。
【００２１】
本実施例では、バイアス電極３２Ａを介してガンダイオード２０Ａに電源電圧（直流電圧）を印加し、オープンスタブ３２Ｅに接続したバイアス電極３２Ｆ（バラクタダイオード用バイアス電極に相当）を介して、バラクタダイオード４０にバイアスを印加することにより、出力部３２Ｃから出力されるガンダイオード発振器１１の発振周波数を変調することができ、電圧制御発振器として利用できる。
【００２２】
このように電圧制御ガンダイオード発振器であっても、図２に示した第１の実施例のガンダイオード発振器と同様に、発振周波数のバラツキが少なく、放熱効率、発振効率の優れたガンダイオード発振器を得ることができる。
【００２３】
なお上記説明において、カソード電極２６とカソードバンプ２８、アノード電極２７とアノードバンプ２９は、印加するバイアス電圧の極性によって逆になる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のガンダイオード発振器の一部拡大図である。
【図２】本発明のガンダイオード発振器の説明図である。
【図３】本発明の電圧制御ガンダイオード発振器の一部拡大図である。
【図４】ガンダイオードの説明図である。
【図５】ガンダイオード発振器の一部拡大図である。
【図６】ガンダイオード発振器の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０、１０Ａ：ガンダイオード発振器、１１：電圧制御ガンダイオード発振器、２０：ガンダイオード、２１：半導体基板、２２：第１の半導体層、２３：活性層、２４：コンタクト層、２５：絶縁領域、２６：カソード電極、２７：アノード電極、２８：カソードバンプ、２９：アノードバンプ、３０：発振回路、３１：平板基板、３２：信号電極、３２Ａ：バイアス電極、３２Ｂ：オープンスタブ、３２Ｃ：出力部、３２Ｄ：オープンスタブ、３２Ｅ：オープンスタブ、３２Ｆ：バイアス電極、３３：表面接地電極、３４：裏面接地電極、３５：ヴィアホール、３６：放熱基台、４０：バラクタダイオード、
【図１】
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【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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