(57)【要約】【課題】パッケージ内に半導体スイッチと終端抵抗器とを一体的に収納したマイクロ波パッケージを得ること。【解決手段】半導体スイッチ７が終端側ＯＮ状態である場合に、半導体スイッチ７の入力端７ａに入力されたマイクロ波信号は終端出力端７ｃから、マイクロストリップ線路３、擬似同軸線路４を通して擬似導波管５に導かれる。擬似導波管５に導かれたマイクロ波信号は、下面を構成する金属パターンに配置された膜抵抗器１にて熱へ変換され終端される。膜抵抗器１は、放熱面である金属板に近い位置に配置されている、横幅を擬似導波管５の横幅と同じにできるので、耐電力性が高められる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層基板に、入力端に入力されるマイクロ波信号を終端側出力端と低雑音増幅器側出力端とのいずれか一方の出力端へ切替出力するように制御される半導体スイッチがマイクロ波デバイスの一つとして実装されるマイクロ波パッケージであって、
前記多層基板内に、
最上層の上面に形成される金属パターンと最下層の下面に形成される金属パターンとの間を接続するビアまたはスルーホールを中心導体とし、その周囲に２以上の層間を接続して環状に配置される層間ビアまたは層間スルーホールを外導体とする擬似同軸線路と、
前記半導体スイッチの終端側出力端と前記擬似同軸線路の中心導体とを接続するマイクロストリップ線路と、
２以上の層間を接続する層間ビアまたは層間スルーホールの列を側壁とし前記側壁の上下端の層に形成される金属パターンを上下壁とし前記擬似同軸線路と変換部を介して結合する擬似導波管と、
前記擬似導波管を構成する前記金属パターンと同一層面上に配置される膜抵抗器と
を設けたことを特徴とするマイクロ波パッケージ。
【請求項２】
前記膜抵抗器は、
前記擬似導波管の放熱面に近い面に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波パッケージ。
【請求項３】
前記膜抵抗器の横幅は、
前記擬似導波管の横幅と等しい
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波パッケージ。
【請求項４】
前記膜抵抗器の抵抗値は、
ａを前記擬似導波管の横幅、ｂを前記擬似導波管の高さ、ｆｃを前記擬似導波管のカットオフ周波数、ｆをマイクロ波パッケージの中心周波数としたとき、
６００ｂ／［ａ×√｛１−（ｆｃ／ｆ）２｝］程度である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のマイクロ波パッケージ。
【請求項５】
前記マイクロストリップ線路に代えてストリップ線路が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のマイクロ波パッケージ。
【請求項６】
前記マイクロストリップ線路に代えてコプレーナ線路が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のマイクロ波パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波送受信モジュールで使用されるマイクロ波パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波送受信モジュールは、送信系ブロックと、受信系ブロックとが切り替えて使用される構成であるから、送信時に大電力の送信信号が受信系に漏れ込むことが起こる。そのような漏れ込みが起こると、受信系ブロック内の低雑音増幅器の破損や焼損を招来する。
【０００３】
そのため、マイクロ波送受信モジュールでは、従来から、低雑音増幅器が、漏洩してきた大電力の送信信号により破損や焼損するのを防止するため、高耐電力マイクロ波スイッチ（以降「半導体スイッチ」と記す）を低雑音増幅器に前置し、送信時は、受信系に入力される送信信号を半導体スイッチにより終端抵抗器に導く回路方式が採用されている。
【０００４】
なお、終端抵抗器の構成方法として、例えば特許文献１では、小型化のため基板上に構成された膜抵抗器に先端開放スタブおよび整合回路を設ける構成が提案されている。また特許文献２では、広帯域化のため基板上に構成された膜抵抗器と導体パターンとの接続部をテーパー状に接続する構成が提案されている。
【０００５】
但し、これらの提案されている終端抵抗器は、放熱性の良い素材上に実装されることを想定している。しかし、マイクロ波デバイスを格納したマイクロ波パッケージを構成する多層基板は、一般に放熱性が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−７３０７号公報
【特許文献２】特開２００５−２６０５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、従来では、半導体スイッチは、多層基板にマイクロ波デバイスの一つとして実装しているが、終端抵抗器は、放熱性改善のため、半導体スイッチを格納するマイクロ波パッケージ内に装荷できず、マイクロ波パッケージに外付けする構成となっている。
【０００８】
したがって、従来の構成では、部品点数の削減やパッケージの小型化が困難であった。また、半導体スイッチと外付けの終端抵抗器との接続部において伝達特性の低下を招来していた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、パッケージ内に半導体スイッチと終端抵抗器とを一体的に収納したマイクロ波パッケージを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、多層基板に、入力端に入力されるマイクロ波信号を終端側出力端と低雑音増幅器側出力端とのいずれか一方の出力端へ切替出力するように制御される半導体スイッチがマイクロ波デバイスの一つとして実装されるマイクロ波パッケージであって、前記多層基板内に、最上層の上面に形成される金属パターンと最下層の下面に形成される金属パターンとの間を接続するビアまたはスルーホールを中心導体とし、その周囲に２以上の層間を接続して環状に配置される層間ビアまたは層間スルーホールを外導体とする擬似同軸線路と、前記半導体スイッチの終端側出力端と前記擬似同軸線路の中心導体とを接続するマイクロストリップ線路と、２以上の層間を接続する層間ビアまたは層間スルーホールの列を左右の側壁とし前記側壁の上下端の層に形成される金属パターンを上下壁とし前記擬似同軸線路と変換部を介して結合する擬似導波管と、前記擬似導波管を構成する前記金属パターンと同一層面上に配置される膜抵抗器とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、終端抵抗器を半導体スイッチと一体的に多層基板内に配置することができるので、部品点数の削減や、パッケージの小型化が可能で、かつ従来技術と同等の耐電力性が図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１によるマイクロ波パッケージの構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示すＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図３は、比較例マイクロ波パッケージの構成を示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示すＡ−Ａ’線断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２によるマイクロ波パッケージの構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３によるマイクロ波パッケージの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるマイクロ波パッケージ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。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるマイクロ波パッケージの構成を示す平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ’線断面図である。
【００１５】
図において、本実施の形態１によるマイクロ波パッケージは、多層基板６により構成されている。多層基板６は、放熱面となる金属板１８上に載置されている。多層基板６は、金属パターン１７ａ〜１７ｈおよびキャビティ８が形成されている。金属パターン１７ａ〜１７ｈの層間は、層間ビア（またはスルーホール：以降、単に「ビア」と記す）２により電気的に接続されている。
【００１６】
キャビティ８内に実装された半導体スイッチ（高耐電力マイクロ波スイッチ）７の入力端７ａは、マイクロ波信号の入力端であり、金属パターン１７ａに形成されたパッド１５とボンディングワイヤ９ａにより接続されている。パッド１５は、ビア２，ストリップ線路１１ａおよびビア２を通して外部端子１２と接続されている。
【００１７】
また、半導体スイッチ７の一方の切替出力端７ｂは、低雑音増幅器に接続される出力端（低雑音増幅器側出力端）であり、金属パターン１７ａに形成されたパッド１４とボンディングワイヤ９ｂにより接続されている。パッド１４は、ビア２，ストリップ線路１１ｂおよびビア２を通して外部端子１３と接続されている。
【００１８】
また、半導体スイッチ７の他方の切替出力端７ｃは、終端側出力端であり、金属パターン１７ａに形成されたマイクロストリップ線路３の一端とボンディングワイヤ９ｃにより接続されている。マイクロストリップ線路３の他端は、擬似同軸線路４の中心導体に接続されている。多層基板６の上面には、それらを囲むように金属製の壁であるシールリング１０が実装されている。シールリング１０の上部開口は、金属製のカバー１６により塞がれている。
【００１９】
擬似同軸線路４は、最上層の上面に形成される金属パターン１７ａと最下層の下面に形成される金属パターン１７ｈとの間を接続するビア２ａを中心導体とし、その周囲に２以上の層間を接続して環状に配置される層間ビア２を外導体とする。外導体を形成する層間ビア２は、入力されるマイクロ波信号の波長に比べて十分に小さい間隔で配置してあるので、等価的に同軸線路として動作する。
【００２０】
擬似同軸線路４は、同軸線路／導波管変換器を介して擬似導波管５と結合している。すなわち、擬似導波管５は、金属パターン１７ｄを上金属壁とし、金属パターン１７ｇを下金属壁とし、左右の金属壁が層間ビア２で形成されている。左右の金属壁を形成する層間ビア２は、入力されるマイクロ波信号の波長に比べて十分に小さい間隔で配置してあるので、等価的に導波管として動作する。そして、放熱面である金属板１８に近い金属パターン１７ｇの形成層に膜抵抗器１が配置されている。
【００２１】
同軸線路／導波管変換部は、擬似同軸線路４の中心導体を形成する層間ビア２ａが擬似導波管５の下面金属壁を形成する金属パターン１７ｇにて短絡され（図２（ａ））、または、擬似導波管５内で開放され（図２（ｂ））、その短絡点または開放点からおよそ４分の１波長離れた位置に擬似導波管５の短絡面を配置することにより形成される。
【００２２】
以下、動作について説明する。半導体スイッチ７は、送信系が送信動作をするタイミングないしは期間では終端側ＯＮ状態に制御され、受信系の動作時では終端側ＯＦＦ状態に制御される。半導体スイッチ７が終端側ＯＮ状態に制御されている場合、外部端子１２から入力されたマイクロ波信号は、層間ビア２、ストリップ線路１１ａ、層間ビア２、パッド１５、ボンディングワイヤ９ａを介して半導体スイッチ７の入力端７ａに導かれる。
【００２３】
半導体スイッチ７は、終端側ＯＮ状態となっているから、入力端７ａに導かれたマイクロ波信号は終端側出力端７ｃからマイクロストリップ線路３へ出力される。マイクロストリップ線路３に入力されたマイクロ波信号は、マイクロストリップ線路／同軸線路変換部を介して擬似同軸線路４に導かれ、同軸線路／導波管変換部を介して擬似導波管５に導かれる。
【００２４】
擬似導波管５に導かれたマイクロ波信号は、擬似導波管５の下面金属壁を形成する金属パターン１７ｇと同じ層に配置された膜抵抗器１で熱に変換されることで終端される。ここで、膜抵抗器１の抵抗値を式（１）で表す同軸／導波管変換部のインピーダンスＺｉｎと同程度にすることで、インピーダンス不整合を抑制することができる。
【００２５】
Ｚｉｎ＝６００ｂ／［ａ×√｛１−（ｆｃ／ｆ）２｝］    …（１）
なお、式（１）において、ａは擬似導波管５の横幅、ｂは擬似導波管５の高さ、ｆｃを擬似導波管５のカットオフ周波数、ｆはマイクロ波パッケージの中心周波数である。
【００２６】
次に、導体スイッチ７が終端側ＯＦＦ状態となっている場合、外部端子１２から入力されたマイクロ波信号は、間ビア２、ストリップ線路１１ｂ、層間ビア２、パッド１５、ボンディングワイヤ９ａを介して半導体スイッチ７の入力端７ａに導かれる。
【００２７】
半導体スイッチ７は、終端側ＯＦＦ状態となっているから、入力端７ａに導かれたマイクロ波信号は低雑音増幅器側出力端７ｂから、ボンディングワイヤ９、パッド１４、層間ビア２、ストリップ線路１１ｂ、層間ビア２を介して外部端子１３に出力される。
【００２８】
ここで、理解を容易にするため、図３、図４を参照して、終端抵抗器を外付けする構成である比較例マイクロ波パッケージについて説明する。図３は、比較例マイクロ波パッケージの構成を示す平面図である。図４は、図３に示すＡ−Ａ’線断面図である。
【００２９】
図において、比較例マイクロ波パッケージは、金属板１８上に、多層基板１９と誘電体基板２３とが配置されている。多層基板１９は、金属パターン１７ａ〜１７ｈおよびキャビティ８が形成される点は多層基板６と同じであるが、図１，図２に示した擬似同軸線路４および擬似導波管５は形成されていない。
【００３０】
そして、キャビティ８内に実装される半導体スイッチ７の終端側出力端７ｃは、ボンディングワイヤ９ｃ、パッド２４、層間ビア２、ストリップ線路２５、層間ビア２を通して外部端子２０に接続されている。
【００３１】
誘電体基板２３の上面には、金属パターンで構成されたマイクロストリップ線路２１および膜抵抗器１が形成され、膜抵抗器１の一端は側面金属パターン２２を介して金属板１８に接地されている。マイクロストリップ線路２１はボンディングワイヤ２６を介して外部端子２０に接続されている。
【００３２】
半導体スイッチ７が終端側ＯＮ状態となっている場合の動作について説明する。外部端子１２から入力されたマイクロ波信号は、層間ビア２、ストリップ線路１１ａ、層間ビア２、パッド１５、ボンディングワイヤ９ａを介して半導体スイッチ７の入力端７ａに導かれる。半導体スイッチ７は、終端側ＯＮ状態となっているから、入力端７ａに導かれたマイクロ波信号は、終端側出力端７ｃからボンディングワイヤ９ｃ、パッド２４、層間ビア２、ストリップ線路２５、層間ビア２を介して外部端子２０に導かれる。
【００３３】
外部端子２０に導かれたマイクロ波信号は、ボンディングワイヤ２６を介して誘電体基板２３上のマイクロストリップ線路２１に導かれ、先端が側面金属パターン２２により短絡された膜抵抗器１に入力され、膜抵抗器１で熱に変換されることにより終端される。
【００３４】
半導体スイッチ７が終端側ＯＦＦ状態となっている場合についての動作は、上述の本実施の形態１による高耐電力終端抵抗器を用いてスイッチデバイスを構成した一例で説明したものと同様となる。
【００３５】
このように、比較例マイクロ波パッケージによれば、本実施の形態１と同様に、半導体スイッチ７の状態により、終端状態と通過状態とを切り替えることが可能なスイッチデバイスを内蔵したマイクロ波パッケージを実現することができる。しかし、図３に示すように構成されたスイッチデバイスでは、半導体スイッチのみを格納したマイクロ波パッケージとその外部に接続される終端抵抗器の二つの部品が必要となり部品点数が多い。また、スイッチのみを格納したマイクロ波パッケージと終端抵抗器との間はボンディングワイヤで接続する必要があり、接続部分での反射特性劣化を招いてしまう。
【００３６】
これに対し本実施の形態１による、半導体スイッチ７の状態により終端状態と通過状態とを切替えることが可能なスイッチデバイスにおいては、半導体スイッチ７と膜抵抗器（終端抵抗器）１とをマイクロ波パッケージの中に一体的に形成することができるため、部品点数の削減、装置の小型化、接続部削減による高性能化を実現することができる。
【００３７】
また、放熱面となる金属板１８に近い位置に熱が発生する膜抵抗器１を配置することができ、膜抵抗器１に近い位置に熱伝導経路となるサーマルビアを配置できるため、熱を効率的に放出可能である。加えて、膜抵抗器１は擬似導波管５の横幅と同じ大きさで形成することが可能なため、膜抵抗器１で発生する熱密度を低減することができることから、終端抵抗器の高耐電力化を実現することができる。
【００３８】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２によるマイクロ波パッケージの構成を示す断面図である。なお、図５では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一乃至同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００３９】
図５に示すように、実施の形態１で使用するマイクロストリップ線路３に代えて、ストリップ線路３１を使用した構成としてもよい。また、図示を省略したが、マイクロストリップ線路３に代えて、コプレーナ線路を使用してもよい。
【００４０】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３によるマイクロ波パッケージの構成を示す断面図である。なお、図６では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一乃至同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００４１】
図６に示すように、膜抵抗器１を擬似導波管５の下面を構成する金属パターン１７ｇに配置するだけでなく、膜抵抗器３３を擬似導波管５の上面を構成する金属パターン１７ｄにも配置する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかるマイクロ波パッケージは、部品点数の削減や、パッケージの小型化が可能で、漏れ込んできた送信マイクロ波信号の終端処理の高性能化が図れるマイクロ波パッケージとして有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１，３３  膜抵抗器（終端抵抗器）
２  層間ビア（スルーホール）
２ａ  擬似同軸線路の中心導体を構成する層間ビア
３  マイクロストリップ線路
４  擬似同軸線路
５  擬似導波管
６  多層基板
７  高耐電力マイクロ波スイッチ（半導体スイッチ）
７ａ  入力端
７ｂ  低雑音増幅器側出力端
７ｃ  終端側出力端
８  キャビティ
９ａ，９ｂ，９ｃ  ボンディングワイヤ
１０  シールリング
１１，３１  ストリップ線路
１２，１３  外部端子
１４，１５  パッド
１６  カバー
１７ａ〜１７ｈ  金属パターン
１８  金属板
【図１】
2012231292.tif 000003
【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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