(57)【要約】発振器としてＭＭＩＣチップと電磁気的に結合する誘電体共振器とを同一キャリア上に設けると共に誘電体共振器の近傍に導体壁のＭＭＩＣ側の導体壁を取除いた発振装置において３方向の側面が各々分離した導体壁と上部導体板で囲んだ事を特徴とする発振装置。また、送受信装置として、この予め小型化された発振器をサブモジュールとして組立てそれを送受信装置全体のシールドケース内に組込む構造とした。
2002071594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と回路素子とを同一の半導体基板上に形成したＭＭＩＣチップと、該ＭＭＩＣチップと電磁気的に結合する誘電体共振器と、前記誘電体共振器の近傍に該誘電体共振器を囲むように設けたシールドケース部構造とを備えた発振装置において、
前記シールドケース部構造が、誘電体共振器の搭載された導電性キャリアと、該導電性キャリアにそれぞれ連続し３方向の側面が各々分離された導体壁と、上部導体板からなり、前記ＭＭＩＣチップがある側の側面は開口している事を特徴とする小型発振装置。
【請求項２】
請求項１において、前記シールドケース部構造の前記３方向の導体壁の板厚に対し、前記上部導体板の板厚が薄いことを特徴とする小型発振装置。
【請求項３】
請求項１において、前記導電性キャリアと前記３方向の導体壁及び前記上部導体板が同一の金属からなり、同一の金属表面処理がされていることを特徴とする小型発振装置。
【請求項４】
請求項１において、前記３方向の１つの導体壁と上部導体壁が連続していることを特徴とする小型発振装置。
【請求項５】
半導体素子と回路素子とを同一の半導体基板上に形成したＭＭＩＣチップと、該ＭＭＩＣチップに電磁気的に結合する誘電体共振器とを備え、該誘電体共振器の近傍に誘電体共振器を囲むように設けたシールドケース部構造とを有する小型発振装置の製造方法において、
前記シールドケース部構造用の基板として、導電性キャリアと、該導電性キャリアにそれぞれ連続し３方向の側面が各々分離された導体壁と、上部導体板とを設け、
前記導電性キャリアを中心にして前記３方向の側面の導体壁を曲げ加工し、
前記３方向の導体壁内に誘電体共振器を組立て、
前記上部導体板を曲げ加工してシールドケース部構造とすることを特徴とする小型発振装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、前記３方向の側面を構成する導体壁と上部導体板とが前記導電性キャリアに連続していることを特徴とする小型発振装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５において、前記３方向の側面を構成する導体壁が前記導電性キャリアに連続する部材とし、前記上部導体板を別部材としたことを特徴とする小型発振装置の製造方法。
【請求項８】
請求項５において、前記３方向の導体壁と連続した小舌片を前記上部導体板に設けた長穴に通し、曲げ加工によりかしめ固定することを特徴とする小型発振装置の製造方法。
【請求項９】
請求項５において、前記３方向の導体壁内に誘電体共振器を組立て、その後に前記上部導体板を曲げ加工してシールドケース部構造とし、前記上部導体板を変形させて周波数の調整を行うことを特徴とする小型発振装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項５において、前記上部導体板にスリット穴を設けたことを特徴とする小型発振装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、小型発振装置とその製造方法に係り、特に、自動車用レーダや無線ＬＡＮ等に用いるのに適した小型発振装置とその製造方法に関するものである。
背景技術
自動車用レーダや無線ＬＡＮ等では性能向上の観点から発振器の周波数安定性を良くすることが必要であると同時に、その構成として搭載性や可搬性の観点から装置の小型、簡素化が重要な要素となっている。発振器の周波数安定性を良くするための方法としては、発振周波数を決める共振回路のＱを上げるため誘電体共振器のような平面回路とは別個な共振器を使用することが知られている。
従来の誘電体共振器を用いた発振器では、一般に、誘電体共振器とその上部に存在する導体との間隔を変化させると共振周波数が変化する事が知られている。特開２０００−１６５０５９号公報に従来例として記載されたものでは、誘電体共振器の上部に金属性のネジが設けられており、このネジを上下する事により共振周波数を変化させ、発振器の発振周波数を調整する構造としている。上記従来例では、筐体の一部に周波数調整用のネジを設けているため、半導体部品を収納したシールドケース全体を気密構造とする事が困難であった。この事は半導体素子としてＭＭＩＣをチップ状で用いる場合にシールドケースの気密化は信頼性の面から必須であり特に問題となる。
また、特開２０００−１６５０５９号公報に発明として記載されたものは、発振器の発振周波数を調整するために、金属性シールドケースを発振回路構成素子に近づけるように凹ませる構成となっている。金属性シールドケースには、回転部材により金属性シールドケースを変形させるのを容易にするために複数個の孔が設けられている。この例では、発振器を含めた送受信装置全体を構成する場合、発振器と他の高周波回路とを接続するためのコネクタが必要になるなど装置全体が大きな物となり、特に車載用の送受信装置等では部品点数が増えると共に構造が複雑となり、機械的な振動に対して弱くなると共に、装置の小型簡素化を図るには不適であった。
一方、金属性シールドケースとして、電子部品を収納する箱状のシールドケースが、例えば特開平９−２７６９１号公報、特開平１０−２０９６６２号公報、特開平１１−２２０２８４号公報、特開２０００−１８８４９４号公報に記載されている。これらの箱状シールドケースは、ＭＭＩＣチップと電磁気的に結合する誘電体共振器を有する発振器の収納を前提としたものではない。
発明の開示
本発明の目的は、発振器の周波数安定性を良くすると同時に、簡素な構造で半導体チップを含む送受信装置全体を気密にすることが可能であり、かつ、量産に適した小型発振装置とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、発振周波数の調整が容易で、かつ、機械的な振動にも強い小型発振装置とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、発振器と他の高周波回路との接続が容易な小型発振装置とその製造方法を提供することにある。。
本発明は、上で述べた課題を解決する為、発振器としてＭＭＩＣチップと電磁気的に結合する誘電体共振器とを同一キャリア上に設けると共に、誘電体共振器の近傍に前記誘電体共振器を囲む様にシールドケース部構造を設けた。そして、ＭＭＩＣチップと誘電体共振器を組付け後、上部導体壁を曲げ又は別体の導体壁を組立てる事によりシールドケース部構造とし、導体壁を変形させることにより発振周波数を設定可能な小型な構造とした。
本発明によれば、導電性キャリア上へのＭＭＩＣチップ及び誘電体共振器の搭載の後にシールドケース部構造の上部導体壁を曲げ加工してシールドケース部構造とするので、シールドケース部構造に誘電体共振器とＭＭＩＣチップを容易に組立む異ができる。また、誘電体共振器の上部に導体壁の設定をする事が出来ると共に、押込み量と塑性変形量が略比例直線の関係となり、発振周波数の調整が容易となる。
これにより、量産に適した小型で簡素な装置を実現できる。また、半導体チップを含む送受信装置全体を気密にすることが容易となり、機械的な振動にも強い装置が実現出来る。
また、送受信装置として、この予め小型化された発振器をサブモジュールとして組立てそれを送受信装置全体のシールドケース内に組込む構造とした。これにより送受信装置全体を構成する場合、発振器と他の高周波回路との接続が簡単となり装置全体を小型で簡素な物とする事が出来る。
発明を実施するための最良の形態
以下、図に従って、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は，本発明の実施例としての、サブモジュール化した発振装置の主要部を示す斜視図である。また、図２は、図１のサブモジュール化された発振装置を組み込んだ送受信装置の縦断面を示す図である。
誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２が、導電性のキャリア３の上に取り付けられて、サブモジュール化された発振装置１０を構成している。ＭＭＩＣチップ２は、半導体素子と回路素子とを同一の半導体基板上に形成して構成されている。ＭＭＩＣチップ２と電磁気的に結合する誘電体共振器１は、キャリア３と一体に設けたシールドケース部構造３０によって囲まれている。ただし、シールドケース部構造３０の誘電体共振器１と電磁気的に結合するＭＭＩＣがある側には壁がなく、開口している。すなわち、発振装置１０は、ＭＭＩＣチップ２と誘電体共振器１と、この誘電体共振器を囲むように設けたシールドケース部構造３０とを備え、シールドケース部構造３０はＭＭＩＣ側の壁部分が取除かれた構造になっている。
６は誘電体共振器１を導電性キャリア３上に支持固定するための別の誘電体支持体であり、一般的には誘電体共振器より低い誘電率の材料で出来ている。ＲＦ基板２８の上にマイクロストリップ線路からなる伝送線路１２が形成されており、伝送線路１２はボンディングワイヤ１３を介してＭＭＩＣチップ２に接続されている。２３は受信ミクサ、２９はＲＦ信号の送受信端子である。
誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２を有するサブモジュール化された発振装置１０を含む送受信回路は、下部ケース７とカバー８とからなる密閉容器内に設置されている。すなわち、下部ケース７とカバー８の接続面を溶接等で接着し、信号の入出力端子部分をガラスやセラミック等で封じをすれば、容易に気密構造が実現できる。
本発明では、シールドケース部構造３０の導電性キャリア３を囲む３方向の側面が、各々分離した導体壁と上部導体板で構成されていることが特徴の１つである。
次に、このサブモジュール化された発振装置１０の製造方法について、図３、図４で説明する。
まず、平板を打ち抜いて、図３に示すようなシールドケース部構造３０用の基板を形成する。３が底辺の導電性キャリア、３１、３２、３３、３４が壁となる。すなわち、導電性キャリア３を囲むシールドケース部構造３０となる３方向の側面３１、３２、３３、及び上部導体板３４が、各々分離した導体壁で構成されている。また、各導体板に所定の凸形状３５、３６やスリット穴３７、３８が形成されている。上部導体壁３４と導体壁３２には、後作業である曲げを容易にする為両側よりスリットを入れている。
なお、シールドケース部構造用の基板すなわち、導電性キャリア３及び３方向の導体壁と上部導体板は、同一の金属であり、同一の金属表面処理が施されている。
次に、基板の導電性キャリア３を中心にして、側面の導体壁３１、３２、３３をそれぞれ内側に折り曲げて、図４の（Ａ）の状態とする。そして、誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２をキャリア３の上に取付ける。これにより、各側面で分離された導体壁３１、３２、３３が誘電体共振器１を囲むように配置される。なお、上部導体壁３４は、誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２が取付けられるまでそれらの取付けを妨げないよう導体壁３２と同じく立ち上がっている。
キャリア３に誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２を取付けた後、次に、図４の（Ｂ）に示すように、上部導体壁３４を、両側よりスリットを入れた導体壁３２を余り変形させない様にして曲げ、シールドケース部構造を完成する。その時、上部導体壁３４に設けられたスリット穴３７、３８に導体壁３１、３３に設けられた凸形状３５、３６が入る様に、各々相関位置精度を維持しながら曲げ作業を行う。
次に、図４の（Ｃ）に示すように、上部導体壁３４のスリット穴３７、３８より凸形状３５、３６を出し、かしめ曲げ固定する。
これらの一連の作業により、導電性キャリア３上に誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２を容易に上部より組立て、サブモジュール化された発振装置１０を製造することができる。
また、誘電体共振器１の上部に導体壁３４の設定を容易にする事で共振周波数の調整を可能にしている。誘電体共振器１とその上部に存在する導体（導体壁３４）との間隙を変化させると共振周波数が変化する。なお、誘電体共振器と上部導体との間隙Ｌと共振周波数との関係は図５のようになる。
以上述べたように、本発明の実施例によれば、発振装置１０は、（１）シールドケース部構造となる平板の打ち抜き加工、（２）シールドケース部構造となる側部導体壁の曲げ加工、（３）導電性キャリア上へのＭＭＩＣチップ搭載及び誘電体共振器搭載、（４）上部導体壁の曲げ加工によるシールドケース部構造の完成、（５）上部導体壁３４と誘電体共振器の間隙調整による共振周波数調整、の各行程を経て製造される。
図６は、本発明のサブモジュール化した発振装置１０を用いた送受信装置の回路ブロック図である。発信装置１０からのＲＦ信号は分配器２５により２つに分離され、一方は増幅器２４を経て送信用アンテナ２２−１から送信される。もう一方は受信ミクサ２３の局発入力となり、受信用アンテナ２２−２からの受信信号とからのＩＦ信号はＩＦ信号端２６から取り出される。
図７は、上記図５に示した送受信装置のＲＦ回路基板の構成を示す。図において２７はマイクロストリップ線路からなる伝送線路、２８はＲＦ基板、２９−１、２９−２はＲＦ信号の送受信端子、３０−１，３０−２は直流パイアス端子及びＩＦ信号出力端子である。
以上述べたように、本発明によれば、導電性キャリア上へのＭＭＩＣチップ搭載及び誘電体共振器搭載の後に上部導体壁を曲げ加工してシールドケース部構造を製造するので、キャリア上に誘電体共振器とＭＭＩＣチップを容易に組立てることができる。
また、誘電体共振器の上部から導体壁高さの設定をする事が出来ると共に、押込み量と塑性変形量を略比例直線の関係とすることができる。そのため周波数の調整が容易となる。以上のことから、シールドケース部構造を含む発振装置をサブモジュール化でき、送受信装置全体の筐体内に組込む事ができる。これにより送受信装置全体の構成が簡単なものとなり、量産に適し、且つ機械的な振動にも強い小型で簡素な装置が実現でき、半導体チップを含む送受信回路部を容易に気密構造とすることができる。
次に、図８に、本発明のサブモジュール化された発振装置の製法の他の実施例を示す。この実施例では、シールドケース部構造３０の一部を構成する上部導体壁が、別体のシールドケースとなっている。この実施例でも、まず平板を打ち抜いて、シールドケース部構造３０用の基板を形成する。図３に示した例と異なるのは、上部導体壁４が他の導体壁３１、３２、３３とは別部品の板として形成されることである。
図８の（Ａ）では、誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２が導電性のキャリア３の上に取付けられ、前記誘電体共振器１を囲むように側面で分離されたシールドケース部構造３０の導体壁３１、３２、３３が設けられている。また、誘電体共振器１とＭＭＩＣチップ２を取付けた後に、上部導体壁４に設けられたスリット穴４１、４２、４３に導体壁３１、３３、３７に設けられた凸形状３５、３６、３９が入る様各々相関位置精度を維持しながら、挿入を行う。導体壁３７は、誘電体共振器１やＭＭＩＣチップ２の取付けを妨げないように、上がっている。
図８の（Ｂ）では、上部導体壁４のスリット穴４１、４２、４３より凸形状３５、３６、３９を出し、かしめ曲げ固定する。このようにして、キャリア３に搭載されたＭＭＩＣチップとこれに電磁気的に結合する誘電体共振器とを備え、３方向の側面が各々分離された導体壁と上部導体板とを有するシールドケース部構造３０で誘電体共振器を囲んだ小型発振装置を形成することができる。本実施例では、シールドケース部構造３０の上部導体壁４の別体構造化により、上部導体壁４の板厚をキャリア本体（キャリア３及び導体壁３１、３３、３７）より薄くすることで共振周波数の調整を容易にする事ができる。すなわち、上部導体壁４が薄いと小さな力で変形可能となり、３方向の側面の導体壁を介して基板に加わる力も小さくなり、半田接合部などに与えるダメージを軽減できる。
なお、本発明の発振装置１０は予め発振周波数が所望の値に設定されているものであれば、共振器として誘電体共振器を用いた物に限定されるものではなく、例えば空洞共振器を用いいたものでも良い。
図９は、サブモジュール化された発振装置について、共振周波数の調整により発振周波数を設定する作業を示した図である。シールドケース部構造３０の上部導体壁３４のスリット穴から凸形状３５、３６を出し、かしめ曲げ固定したシールドケース部構造３０で上部導体壁を設定した距離を上下動可能な調整ピン５にて変形させ、一定の発振周波数に設定できる。
図１０に示す方法では、上部導体壁３４のスリット穴より凸形状３５、３６を出し、かしめ曲げ固定したシールドケース部構造で上部導体壁３４の設定した距離を調整する。さらに微調整で、上部導体壁３４と誘電体共振器１の距離を大きくして発振周波数を小さくする場合に導体壁３１、３３の側面を方向６Ａ、６Ｂより押込むことで、微調整が容易になる。このように、本発明のシールドケース部構造３０によれば、上部導体壁３４の微調整を容易にする事ができる。
また、他の調整方法として、図１１の（Ａ）では、上部導体壁３４のスリット穴より凸形状３５、３６を出し、かしめ曲げ固定したシールドケース部構造３０で上部導体壁に一部の幅を残して半円弧状に少し直径寸法変え二重にスリット７Ａ、７Ｂを入れる。さらに、図１１の（Ｂ）では、図９の如く、かしめ曲げ固定したシールドケース部構造３０で導体壁を設定した距離を上下動可能な調整ピンにて変形させ、一定の発振周波数に設定する。このように、二重にスリット７Ａ、７Ｂを入れた構造により、上部導体壁３４の変形し易く出来、微調整を容易にする事ができる。
図１２は、上部導体壁のスリット穴より凸形状を出し、かしめ曲げ固定したシールドケースで上部導体壁を設定した距離を上下動可能な調整ピンにて変形させた時の、押込み量と塑性変形量の関係を示した。
図１２の（Ａ）は、図４に示したかしめ曲げ固定したシールドケースの場合であり、（Ｂ）は図１１の上部導体壁に一部の幅を残して半円弧状に少し直径寸法変え二重にスリットを入れた場合の、各押込み量と塑性変形量の関係を示した。
本発明の構造では、押込み量と塑性変形量は直線性となり、調整が容易となる。すなわち、夫々の押込み量Ｘと塑性変形量Ｙ１、Ｙ２の差がスプリングバック量Ｓ１、Ｓ２である。
Ｓ１＝Ｘ−Ｙ１、            Ｓ２＝Ｘ−Ｙ２
図１２の各押込み量と塑性変形量の関係を示す図において、一点鎖線で示す線が理想形であり、実線で示すものは図１２の（Ａ）、破線で示すものは図１２の（Ｂ）である。図１２の（Ｂ）即ち図１１のように上部導体壁に一部の幅を残して半円弧状に少し直径寸法変え二重にスリットを入れた構造のほうが、スプリングバック量をより小さく出来る。
以上述べたように、本発明によれば、シールドケース上に誘電体共振器とＭＭＩＣチップを容易に上部より組立てられる。また、誘電体共振器の上部に導体壁の設定をする事が出来ると共に、押込み量と塑性変形量が略比例直線の関係となり、調整が容易となる。以上の実現によりシールドケース部構造の発振装置をサブモジュール化でき、送受信装置全体の筐体内に組込む事ができる。これにより送受信装置全体の構成が簡単なものとなり、量産に適し、且つ機械的な振動にも強い小型で簡素な装置が実現でき、半導体チップを含む送受信回路部を容易に気密構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施例である発振装置の主要部の斜視図である。
図２は、サブモジュール化した図１の発振装置を組み込んだ送受信装置の縦断面を示す図である。
図３は、図１の発振装置におけるシールドケース部構造の製造方法を説明する図である。
図４は、図１の発振装置の製造方法を説明する図である。
図５は、誘電体共振器と上部導体との間隙Ｌと共振周波数との関係を説明する図である。
図６は、本発明のサブモジュール化した発振装置を用いた送受信装置の回路ブロック図である。
図７は、本発明を適用した送受信装置の断面図である。
図８は、本発明のシールドケース部構造の他の製造方法を示す図である。
図９は、本発明による周波数設定作業の例を示す図である。
図１０は、本発明による周波数設定作業の他の例を示す図である。
図１１は、本発明による周波数設定作業の他の例を示す図である。
図１２は、本発明における上部導体壁の押込み量と塑性変形量の関係を示す図である。
【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１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2002071594.tif 000015
2002071594.tif 000016
2002071594.tif 000017
2002071594.tif 000018