(57)【要約】【課題】安価に作製可能な構成により、電磁特性の劣化を回避しながら、高周波回路への外気の影響を低減することを可能とする。【解決手段】高周波回路と外部との間の信号入出力の少なくとも一方を導波管モードの電磁波を介して行なうように構成された高周波デバイス１５と、高周波デバイスが内蔵されたデバイス内蔵空間を有し、デバイス内蔵空間を形成する筐体壁２１、２２を貫通して導波管路２４が形成されたパッケージとを備え、導波管路はパッケージに内蔵された高周波デバイスと接続されている。導波管路を遮断するように配置された誘電体材料からなる遮蔽板２５が設けられ、遮蔽板は、導波管路を通じて外気が高周波デバイス内に浸入することを制限するとともに、電磁波を通過させる材質および厚さにより形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波回路と外部との間の信号入出力の少なくとも一方を導波管モードの電磁波を介して行なうように構成された高周波デバイスと、
前記高周波デバイスが内蔵されたデバイス内蔵空間を有し、前記デバイス内蔵空間を形成する筐体壁を貫通して導波管路が形成されたパッケージとを備え、
前記導波管路は前記パッケージに内蔵された前記高周波デバイスと接続されている高周波デバイスモジュールにおいて、
前記導波管路を遮断するように配置された誘電体材料からなる遮蔽板が設けられ、前記遮蔽板は、前記導波管路を通じて外気が前記高周波デバイス内に浸入することを制限するとともに、電磁波を通過させる材質および厚さにより形成されていることを特徴とする高周波デバイスモジュール。
【請求項２】
前記遮蔽板は、誘電率が３．５以下の材料により形成されている請求項１に記載の高周波デバイスモジュール。
【請求項３】
前記遮蔽板は、誘電率が２．５以下の材料により形成されている請求項２に記載の高周波デバイスモジュール。
【請求項４】
前記遮蔽板は、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さに形成されている請求項２または３に記載の高周波デバイスモジュール。
【請求項５】
前記遮蔽板は、０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲の厚さに形成されている請求項４に記載の高周波デバイスモジュール。
【請求項６】
前記遮蔽板は、その表面に無機誘電体膜が形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波デバイスモジュール。
【請求項７】
前記筐体壁には、前記遮蔽板が配置された遮蔽板空間が設けられ、前記遮蔽板空間は、前記導波管路のサイズに対して、１．１倍から１．８倍の範囲の寸法に設定されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波デバイスモジュール。
【請求項８】
前記パッケージは、前記デバイス内蔵空間を形成するフレームと、前記フレームの側壁に気密性を保持して結合された導波路部材とを備え、
前記フレームの側壁と前記導波路部材の境界部に、前記遮蔽板が配置された遮蔽板空間が設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波デバイスモジュール。
【請求項９】
高周波回路と外部との間の信号入出力の少なくとも一方を導波管モードの電磁波を介して行なうように構成された高周波デバイスを用い、前記高周波デバイスをパッケージの内部空間に内蔵し、前記高周波デバイスに対して導波管路を接続して前記高周波デバイスに対する前記導波管モードの電磁波の入出力を行うときに、前記導波管路を通じて浸入する外気から前記高周波回路を封止するための封止方法であって、
前記導波管路を遮断するように誘電体材料からなる遮蔽板を配置し、前記遮蔽板の材質および厚さを、前記導波管路を通じて外気が前記高周波回路内に浸入することを制限するとともに、電磁波を通過させるように設定することを特徴とする外気からの高周波デバイスの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波デイバス、特にミリ波帯近傍で動作する高周波デバイスを収容したモジュールに関し、電磁特性に対する影響を十分に抑制しながら外気による影響から保護するための封止構造、及び外気からの高周波デバイスの封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線によるデータ通信は、携帯電話、ＰＤＡなどのモバイル機器の急速な市場拡大から大きな関心が集まっている。中でもミリ波帯を使用したデータ通信などはその広帯域性能、指向性能から、次世代無線通信の主要な位置を占めることが予想されている。当初は業務用用途が主なものであったが、Wireless-HD規格が纏まるに至り、民生への適用が始まりつつある。また技術的には、CMOSチップによるミリ波関連デバイスが、各企業で積極的に開発され始めている。
【０００３】
従来は、上述のようなミリ波帯を中心とした高周波デバイスは、その周波数が高いが故の技術的困難さから、装置機器類は重厚長大傾向であった。しかし、今後更に広く民生用として活用されるためには、必要な性能は限られたもので十分であるが、安価で小型な装置への改良が望まれている。
【０００４】
一般的に高周波回路の難しさとしては、部品デバイス一つ一つの設計作製の難しさはもちろんのこと、トータル設計としての周辺部材を含めたパッケージ設計、電磁結合設計が挙げられる。またその結果としてのトータルの信頼性が、重要なファクターとなる。パッケージを例に挙げると、種々の設計項目がある中でも、空気中の水分及び酸素による影響は回路部品の劣化に繋がるため、設計の主たる設計検討項目となる。
【０００５】
高周波回路を外気の影響、特に湿度による影響から保護するために、種々の方法が提案されている。いずれも電磁波特性と気密性能の両立を目指した構成であるが、設計要件が増え、また構造や作製が難しくなるものが多い。これに対して、特許文献１に開示された方法は、導波管の口に実装回路基板を配置し、それをそのまま外気遮断としても利用するものであり、設計要件は少なくコストの面でもメリットがある。
【０００６】
特許文献１に開示されたミリ波モジュールは、基台の上に回路基板を配置し、その上部を蓋材により覆って回路基板を気密封止し、基台には上下に貫通する導波管ポートが設けられた構成を有する。この導波管ポートを通じた外気の浸入を防止するために、導波管ポートを、回路基板における導波管／マイクロストリップ変換部で塞ぐ状態で、回路基板が基台の上面に接着されている。これにより、特別な部材を用いることなく、低コストで導波管ポートを封止することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６１５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された、導波管ポートを回路基板自体で封止する構成は、低コストではあっても、必ずしも電磁特性を満足するものではない。すなわち、回路基板で外気を遮断することはできても、それにより、導波管ポートを通して入力される電磁波を、大きく減衰させることなく、回路基板上の回路で処理するために十分な程度に通過させることは困難である。すなわち、電磁波特性と気密性能の両立を、実用上十分に満足させることは困難である。
【０００９】
従って本発明は、上記のような状況に鑑み、安価に作製可能な構成により、電磁特性の劣化を回避しながら、高周波回路への外気の影響、特に湿度や酸素からの影響を低減することが可能な高周波デバイスモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高周波デバイスモジュールは、高周波回路と外部との間の信号入出力の少なくとも一方を導波管モードの電磁波を介して行なうように構成された高周波デバイスと、前記高周波デバイスが内蔵されたデバイス内蔵空間を有し、前記デバイス内蔵空間を形成する筐体壁を貫通して導波管路が形成されたパッケージとを備え、前記導波管路は前記パッケージに内蔵された前記高周波デバイスと接続されている。上記課題を解決するために、前記導波管路を遮断するように配置された誘電体材料からなる遮蔽板が設けられ、前記遮蔽板は、前記導波管路を通じて外気が前記高周波デバイス内に浸入することを制限するとともに、電磁波を通過させる材質および厚さにより形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の外気からの高周波デバイスの封止方法は、高周波回路と外部との間の信号入出力の少なくとも一方を導波管モードの電磁波を介して行なうように構成された高周波デバイスを用い、前記高周波デバイスをパッケージの内部空間に内蔵し、前記高周波デバイスに対して導波管路を接続して前記高周波デバイスに対する前記導波管モードの電磁波の入出力を行うときに、前記導波管路を通じて浸入する外気から前記高周波回路を封止するための封止方法であって、前記導波管路を遮断するように誘電体材料からなる遮蔽板を配置し、前記遮蔽板の材質および厚さを、前記導波管路を通じて外気が前記高周波回路内に浸入することを制限するとともに、電磁波を通過させるように設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、高周波デバイスと外部との間での電磁波の入出力路を構成する導波管路が、適切な遮蔽板で封止された構造を採用することにより、低コストで、電磁特性劣化を抑制しながら、高周波回路の外気湿度及び酸素からの影響を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の高周波デバイスモジュールの一実施の形態である周波数アップ・ダウンコンバーターの概略構成例を示す回路図
【図２】同周波数アップ・ダウンコンバーターをパッケージ内に収容したモジュールを示す斜視図
【図３】同モジュールの正面図
【図４】同モジュールにおける導波管路の空洞部分を示す斜視図
【図５】同モジュールについて、第１フレームを取り除き、右側の導波路部材を断面で示した斜視図
【図６】同モジュールについて、図５の状態から更に右側の導波路部材を取り除いて示した斜視図
【図７】同モジュールの第２フレーム及び右側の導波路部材を、分解した状態で一部断面で示した正面図
【図８】同モジュールの図７における要部を示す図であり、（ａ）は第２フレームの右側面図、（ｂ）は導波路部材の右側面図
【図９】同モジュールの図７における要部を示す図であり、（ａ）は導波路部材の左側面図、（ｂ）は同側面図から遮蔽板を取り除いた状態を示す図
【図１０】同モジュールの導波路部材における遮蔽板の設置構造を示す断面図
【図１１Ａ】同モジュールについて遮蔽板の挿入によるＳ１１（反射係数）への影響を調べた結果を示す図
【図１１Ｂ】同モジュールについて遮蔽板の挿入によるＳ２１（透過係数）への影響を調べた結果を示す図
【図１２】同モジュールについて遮蔽板の挿入による外気遮断の効果を調べた結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の高周波デバイスモジュール及び高周波デバイスの封止方法は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１５】
すなわち、前記遮蔽板は、誘電率が３．５以下の材料により形成されることが好ましい。より好ましくは、前記遮蔽板は、誘電率が２．５以下の材料により形成される。
【００１６】
また、前記遮蔽板は、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さに形成されることが好ましい。より好ましくは、前記遮蔽板は、０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲の厚さに形成される。
【００１７】
また、前記遮蔽板は、その表面に無機誘電体膜が形成されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記筐体壁、あるいは前記導波管路を設けるための導波路部材には、前記遮蔽板が配置された遮蔽板空間が設けられ、前記遮蔽板空間は、前記導波管路のサイズに対して、１．１倍から１．８倍の寸法に設定されることが好ましい。
【００１９】
また、前記パッケージは、前記デバイス内蔵空間を形成するフレームと、前記フレームの側壁に気密性を保持して結合された導波路部材とを備え、前記フレームの側壁と前記導波路部材の境界部に、前記遮蔽板が配置された遮蔽板空間が設けられている構成とすることができる。
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における高周波デバイスモジュールについて、高周波デバイスが周波数アップ・ダウンコンバーターである場合を例として説明する。図１は、周波数アップ・ダウンコンバーターの概略構成例を示す回路図である。
【００２２】
この周波数アップ・ダウンコンバーターは、電気信号端子としてＩＦ入力端子１及びＩＦ出力端子２を備え、ミリ波帯の電磁波の伝送ポートとして出力用導波管ポート３及び入力用導波管ポート４を備えている。なお、出力用導波管ポート３及び入力用導波管ポート４は管路のように図示されているが、単なる開口であってもよい。
【００２３】
アップコンバーターの構成部分では、ＩＦ入力端子１から供給されたＩＦ信号がミキサー５に入力され、局部発信器６の信号を逓倍器７により逓倍した信号と混合されて、その出力信号がバンドパスフィルター（ＢＰＦ）８を通された後、パワーアンプ（ＰＡ）９により増幅される。パワーアンプ９の出力信号は、モード変換器１０により電気信号から導波管モードの電磁波に変換され、出力用導波管ポート３から外部に出力されて送信アンテナ（図示せず）に供給される。モード変換器１０としては、例えば、マイクロストリップライン−導波管変換器を用いることができる。
【００２４】
ダウンコンバーターの構成部分では、受信アンテナ（図示せず）から入力用導波管ポート４を介して供給された導波管モードの電磁波が、モード変換器１１により電気信号に変換される。変換された電気信号は、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１２を通してミキサー１３に入力され、逓倍器７の出力信号と混合されて、その出力信号がバンドパスフィルター（ＢＰＦ）１４を通された後、ＩＦ出力端子２から外部に出力される。
【００２５】
図２は、上記回路構成の周波数アップ・ダウンコンバーターが搭載された高周波デバイス１５が、パッケージに収納された高周波デバイスモジュールの構成を示す斜視図である。同モジュールの正面図を図３に示す。
【００２６】
パッケージは、アルミ材からなり、筐体を形成する第１フレーム２０及び第２フレーム２１、その両側部に結合された一対の導波路部材２２から構成されている。第１フレーム２０及び第２フレーム２１により、高周波デバイス１５を内蔵する内部空間が形成されている。基本的な気密を保つために、第１フレーム２０、第２フレーム２１及び導波路部材２２は、気密用ねじ２３により結合されている。但し、図示の煩雑さを回避するために、気密用ねじ２３は表面に露出した部分のみが記載されている。また、他の図面では、気密用ねじ２３の図示は省略されている。第１フレーム２０及び第２フレーム２１の接合面には、Ａｇペーストが塗布されている。
【００２７】
第２フレーム２１の側壁及び導波路部材２２を貫通して、標準導波管路２４が設けられている。標準導波管路２４は、第２フレーム２１の側壁に形成された連結部管路２４ａと、導波路部材２２に形成された外端部管路２４ｂからなる。連結部管路２４ａは、図１に示した周波数アップ・ダウンコンバーターの出力用導波管ポート３（または入力用導波管ポート４）と連結されている。連結部管路２４ａと外端部管路２４ｂの間には、遮蔽板２５が配置されている。すなわち、標準導波管路２４はその管路途中で遮蔽板２５により遮断された構造になっている。なお、図１におけるＩＦ入力端子１及びＩＦ出力端子２については、本発明の特徴に寄与するものではないため、図２、図３、及び以下に説明する図面では図示が省略されている。
【００２８】
標準導波管路２４の構造を、図４に拡大して示す。同図は、連結部管路２４ａと外端部管路２４ｂの空洞部を示したものである。それらの管路端の対向部、すなわち境界部に遮蔽板２５が挿入され、管路を遮断している。遮蔽板２５は、標準導波管路２４を通じて外気が高周波デバイス１５内に浸入することを制限するとともに、電磁波を通過させる材質および厚さで構成されている。このように、遮蔽板２５により遮断された標準導波管路２４の構造は、第２フレーム２１及び導波路部材２２の内部に形成されている。
【００２９】
遮蔽板２５により遮断された標準導波管路２４を形成する第２フレーム２１、及び導波路部材２２の構造の詳細について、図５〜図１０を参照して説明する。
【００３０】
図５は、上記構成の高周波デバイスモジュールについて、第１フレーム２０を取り除き、右側の導波路部材２２の前側部分を取り除いて断面で示した斜視図である。この図に示されるように、高周波デバイス１５は、第２フレーム２１に形成された凹部２１ａに収容されている。第２フレーム２１と第１フレーム２０を結合させることにより、凹部２１ａは連結部管路２４ａでのみ開口した密閉空間を形成する。標準導波管路２４は、第２フレーム２１及び導波路部材２２の内部を貫通して形成されている。
【００３１】
図６は、図５の状態から更に、右側の導波路部材２２を取り除いて示した斜視図である。図７には、第２フレーム２１及び右側の導波路部材２２を分解した状態の正面図を、一部断面で示す。図７における要部を、図８及び図９に示す。図８（ａ）は、第２フレーム２１の右側面図、すなわち、図７の矢印Ｘ１の方向に見た図である。図８（ｂ）は導波路部材２２の右側面図、すなわち、図７の矢印Ｘ２の方向に見た図である。これらの図から判るように、第２フレーム２１には連結部管路２４ａが形成されているだけであり、従って、遮蔽板２５は導波路部材２２の側の端面に配置されている。
【００３２】
導波路部材２２における遮蔽板２５を配置するための構造について、図９、図１０を参照して説明する。図９（ａ）は導波路部材２２の左側面図、すなわち、図７の矢印Ｐの方向に見た図である。図９（ｂ）は同側面図から遮蔽板２５を取り除いた状態を示す図である。外端部管路２４ｂの周縁部に沿って、遮蔽板２５を配置するための窪み２６が形成されている。図１０は、窪み２６の部分及びそこに配置された遮蔽板２５を分解して示した断面図である。導波路部材２２が第２フレーム２１と結合された状態では、窪み２６が密閉された遮蔽板空間を形成する。
【００３３】
以上のとおり、本実施の形態における高周波デバイスモジュールは、高周波デバイス１５として、高周波回路と外部との間の信号入出力の少なくとも一方を導波管モードの電磁波を介して行なうように構成されたものを用い、パッケージに内蔵したものである。パッケージは、高周波デバイス１５が内蔵されるデバイス内蔵空間を形成し、その筐体壁（第２フレーム２１及び導波路部材２２）を貫通して、導波管路２４が形成されている。遮蔽板２５は、電磁特性の劣化を回避しながら、高周波回路への外気の影響、特に湿度及び酸素からの影響を低減するために、導波管路２４を遮断するように配置されている。
【００３４】
以上のようなパッケージを形成するために、導波路部材２２には、外端部管路２４ｂが形成されるとともに、その表面に凹加工を施して窪み２６が形成される。窪み２６の深さは、挿入される遮蔽板２５の厚さに対応する深さであって、第２フレーム２１と導波路部材２２がねじ止めにより結合されたとき、遮蔽板２５が適当に押圧され収縮する深さにしておく。また縦横寸法は、遮蔽板が設置できる程度の大きさとするが、図９（ｂ）における長さＬ１，Ｌ２は、外端部管路２４ｂの寸法に対して１．１倍か〜１．８倍の範囲に設定することが望ましい。
【００３５】
窪み２６の大きさが小さ過ぎると設置面積が不足し気密漏れが生じるが、大き過ぎると電波特性が悪化した。小さ過ぎる場合は構造上の問題であり、長さＬ１，Ｌ２を外端部管路２４ｂの寸法に対して１．１倍以下にすると、通常の方法では気密を十分に確保した状態でのアセンブリが困難となる。大き過ぎる場合は電磁波の損失の問題であり、導波管内の電磁波が遮蔽板外側まで浸み出すことにより、損失が発生するからである。特に長さＬ１，Ｌ２が外端部管路２４ｂの寸法に対して１．８倍以上になると損失が大きくなることが、電磁界シミュレーションの結果分かっている。また、電磁界解析シミュレーションの結果、長軸よりも短軸側に対しての寸法精度が厳しいことが分かっているが、これは導波管内での電界ベクトルの方向に起因すると考えられる。
【００３６】
遮蔽板２５としては、誘電率と誘電損失が小さくかつ適切な厚さのものを用いる。遮蔽板２５は、例えばテフロン（登録商標）基板とし、窪み２６の大きさに適切に合うような寸法に加工しておく。以下に、遮蔽板２５の材料、及び厚さ、また遮蔽板２５の準備、およびパッケージへの設置に関して記載する。
【００３７】
遮蔽板２５として必要な基本条件は、（１）電磁波に対する影響が少ないこと、及び（２）空気中の水分透過量及び酸素透過量を抑制することである。条件（１）のためには、誘電率或いは誘電損失が低いこと、更には薄い遮蔽板を用いることが必要である。条件（２）のためには、水分透過度及び酸素透過度が小さい材料を用い、更には厚い遮蔽板を用いることが必要となる。即ち厚みに関しては相反する条件となる。
【００３８】
厚さに関して付け加える留意すべき点としては、標準導波管路２４を通過させるべき電磁波の波長、及び遮蔽板２５として用いる材料の誘電率によって、遮蔽板２５が電磁波に与える影響度は異なることが挙げられる。波長が短くまた誘電率が大きければ遮蔽板２５の厚さをより薄くする必要があり、波長が長くまた誘電率が小さければ遮蔽板２５の厚さは比較的厚くすることができる。即ち遮蔽板２５の厚さをｔ、誘電率をε、波長をλとすると、遮蔽板２５が電磁波に与える影響度は、（ｔε）／λで規定される。
【００３９】
電磁解析シミュレーションにより上記パラ―メーターに関して調べた結果、遮蔽板２５の誘電率に関しては、損失が極端に大きくなるのを防ぐため３．５以下であることが望ましく、２．５以下にすることがより望ましいことが分かった。また遮蔽板２５の厚さに関しては、マイクロ波帯以上の高周波領域では、５ｍｍ以下であることが望ましく、更に、ミリ波帯以上の高周波領域においては、１ｍｍ以下であることがより好ましいということが分かった。また、水分透過量及び酸素透過量を考慮すると、０．０５ｍｍ以上の厚さの遮蔽板２５を用いることが望ましいことが分かった。但し、遮蔽板２５の剛性を考慮すると、０．１ｍｍ以上とすることがより望ましい。
【００４０】
遮蔽板２５に適した材料を選択するための検討の対象とした材料ごとの、誘電率、誘電正接、温度性能、透水度、損失量、及び遮蔽板としての機能に関する本発明者らの総合判断の結果を、（表１）に示す。温度性能は、ガラス転移温度Ｔｇの室温に対する大小で判断し、室温以下を×、室温以上１００度未満を△、１００度以上を○とした。損失量は、ミリ波帯における信号損失量が１ｄＢ以上のものを×、１ｄＢ以内のものを○とした。
【００４１】
但し表中の値は、文献「プラスチックフィルム」沖山著などから抜粋した参考値であり、代表例を挙げた。従って表中に記載が無い材料でも、誘電率、誘電損失が低くかつ透水度が低い材料であれば、本発明の遮蔽板として用いることは可能である。ここで、表中の総合判断の◎は、材料の温度性能、透水度、及び損失量とのバランスが取れて特に良好なものと判断したものを示し、○は使用に十分耐えるものを、△は使用に耐えるものの取り扱いに注意が必要なものと判断したものを示す。
【００４２】
なお（表１）中、誘電率と誘電正接については１ＧＨｚの値を示した。また、透水度については、厚さ０．０２５ｍｍ、面積６５４．１６×１０-4ｍ2（１００ｉｎ2）の試料を２４時間に通過する水蒸気のグラム数を示した。また（−）は計測データが無いことを示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
（表１）に示したように、本発明者らの総合的な検討により、ＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））が、適切と判断された。後述する実験では、そのうち、誘電率が約２で、透水度が非常に小さいＰＴＦＥ（テフロン）を材料にして、厚さ０．１２７ｍｍとした遮蔽板２５を、本実施の形態による標準的な遮蔽板の例として用いた。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における高周波デバイスモジュールの構成は、概ね実施の形態１における高周波デバイスモジュールと同様である。本実施の形態は、遮蔽板２５の表面に無機誘電体膜が形成されていることが特徴であり、その点のみが実施の形態１とは異なる。遮蔽板２５の表面に薄い誘電体膜、例えば窒化シリコンなどをスパッタリングを用いて形成して用いると、更に外気遮断性能が向上する。
【００４６】
上述した遮蔽板２５に求められる性質、即ち電磁波に対する影響が少ないことと空気中の水分透過を少なくなる性質を両立させるためには、遮蔽板２５に対して非常に薄いガスバリア膜を付加することが有効な手段である。発明者らの検討によると、そのようなガスバリア薄膜としては、非金属薄膜、特に無機窒化物、無機酸化物、無機フッ化物などが有効であることが分かった。金属或いはその酸化物を含む薄膜、例えばアルミナなどはガスバリア性能は非常に有効であるが、信号損失を考慮して十分薄い膜とすることが必要である。発明者らの検討によると、特に材料の入手し易さ、成膜のし易さから、窒化シリコン、あるいは酸化シリコンを用いることが好ましい。無機誘電体膜の厚さは、膜がアイランド状にならない１ｎｍから、スパッタ成膜中に薄い遮蔽板２５が変形しない１μｍ以下とすると適切である。
【００４７】
本実施の形態に基づく実施例の遮蔽板２５を作製するために、遮蔽板２５への成膜を、スパッタリング装置を用いて行った。成膜に際しては、プロセスガスを変更することにより成膜する反応性スパッタリングを行なった。プロセスガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス及び酸素の高純度ガス（９９．９９％以上）を用いた。例えば窒化シリコンを形成する場合には、シリコンターゲットを用いるとともに、アルゴンガスと窒素ガスをプロセスガスとして用いた。成膜に際しては熱ストレスを抑えるとともに、タクトのバランスから０．１〜０．５ｎｍ／ｋＷｓ程度の成膜条件とし、遮蔽板２５の両面に成膜した。
【００４８】
また、一定厚さ毎にワークの成膜面を変更し、数回に分けて成膜することにより、誘電体膜をワーク両面に形成し、遮蔽板２５の熱ひずみをなるべく抑えるようにした。本実施例では上記条件にて、一例として、５ｎｍの窒化シリコン膜をテフロン基板両面に成膜した。
【００４９】
以下に、上述の実施の形態の高周波デバイスモジュールの構成により得られる効果について調べた結果について説明する。
【００５０】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、導波管路への遮蔽板２５の挿入による電波特性への影響を調べた結果を示す図である。図１１Ａは、Ｓパラメーターの内、Ｓ１１（反射係数）について、図１１ＢはＳ２１（透過係数）についての実験結果を示す。いずれも、遮蔽板２５が有る場合（曲線Ａで示す）と、無い場合（曲線Ｂで示す）とが比較して示されている。測定はミリ波帯を注目して行い、導波管としてはＷＲ１５（開口部大きさ３．７５９×１．８８０ｍｍ）を用い、遮蔽板２５は、一例として上記導波管の大きさに対して１．５倍、０．１２７ｍｍ厚のテフロン基板を５ｎｍの窒化シリコンでコートしたものを用いた。なお、電波特性を明らかにするため、パッケージ内の回路部品はあらかじめ取り除いておいた。
【００５１】
図１１Ａに示すＳ１１に関しては、遮蔽板有り（曲線Ａ）の場合は反射係数が大きくなるものの、ミリ波帯の６０ＧＨｚ付近では−２０ｄＢ以下になっており、使用に十分耐えることが分かった。また、図１１Ｂに示すＳ２１に関しては、遮蔽板有り（曲線Ａ）でもコンマ数ｄＢ程度の劣化でほとんど差が無いことが分かった。
【００５２】
図１２は、導波管路への遮蔽板２５の挿入による外気遮断の効果について調べた結果を示す。上記構成のモジュールを、４０℃、８５％ＲＨの恒温恒湿炉に１６０時間収容したときの、パッケージ内の相対湿度の経時変化を測定した結果である。用いた恒温恒湿炉は温度が±０．５℃、湿度が±３％以内に制御されている。また、狭いパッケージ内の温度・湿度を時系列にかつ定量的に測定するために、コイン電池サイズのデータロガーを用いて、温度を±１℃、湿度を±５％程度まで測定できるようにした。なお、遮蔽板２５は、一例として、導波管の大きさに対して１．５倍、０．１２７ｍｍ厚のテフロン基板を５ｎｍの窒化シリコンでコートしたものを用いた。
【００５３】
図１２には比較のために、遮蔽板２５が設置されている場合（曲線Ａ：遮蔽板には上記窒化シリコンをコートしたもの、曲線Ｂ：遮蔽板にはコートがされていないもの）とともに、遮蔽板２５が無い場合（曲線Ｃ）のデータも示した。なお、図中には示さなかったが、パッケージ内の温度は、遮蔽板２５無し、及び遮蔽板２５付きのいずれの場合も、３０分以内に４０℃に達した。
【００５４】
図１２から容易に分かるように、遮蔽板２５が無い場合には、恒温恒湿炉内に入れた直後に高い湿度に上昇し、３０分以内に恒温恒湿炉と同じ程度まで湿度の上昇が見られた。一方、遮蔽板２５付きの場合には、パッケージ内部の湿度は恒温恒湿炉内の湿度（８５％ＲＨ）に対して鈍感な反応を示し、１５０時間後でも６８％ＲＨ（コートしていないもの）から５２％ＲＨ程度（窒化シリコンがコートしたもの）であった。即ちパッケージに対してテフロン基板を付加したもの、更にはテフロンに窒化シリコンがコートしてあるものは、外部湿度に対して有効な抑制手段として働くことが分かった。
【００５５】
なお水分透過度と酸素透過度の大小関係に関しては、一般的に相関関係が薄いが、水分透過度の十分小さいものを選択すれば必然的に酸素透過度も小さくなる。但し、遮蔽板の基体となる材料だけでは十分低い酸素透過度を持たせることは期待できない場合もあるため、本実施の形態のように、ガスバリア性能が高くかつ電磁波の損失が少ない薄膜を付加することが非常に有効となる。
【００５６】
以上のとおり、標準導波管路２４の途中に適切な遮蔽板２５を挿入するという簡単な構成により、電波特性にほとんど影響の無い範囲で、湿度や酸素など外部環境からの影響を低減することが可能であることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、低コストで、電磁特性劣化を抑制しながら高周波回路の外気湿度及び酸素からの影響を低減することができ、携帯電話、ＰＤＡなどのモバイル機器等、無線によるデータ通信を行なう機器に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＩＦ入力端子
２  ＩＦ出力端子
３  出力用導波管ポート
４  入力用導波管ポート
５、１３  ミキサー
６  局部発信器
７  逓倍器
８、１４  バンドパスフィルター
９  パワーアンプ
１０、１１  モード変換器
１２  低ノイズアンプ
１５  高周波デバイス
２０  第１フレーム
２１  第２フレーム
２１ａ  凹部
２２  導波路部材
２３  気密用ねじ
２４  標準導波管路
２４ａ  連結部管路
２４ｂ  外端部管路
２５  遮蔽板
２６  窪み
【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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【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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