專利名稱：高頻收納盒及高頻模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及構(gòu)成由搭載多個(gè)高頻電路的多層電介體基板和覆蓋該多層電介體基 板的屏蔽蓋件電磁屏蔽的空間即內(nèi)腔的高頻收納盒及高頻模塊。
背景技術(shù)：
對(duì)于搭載在微波段、毫米波段等高頻段動(dòng)作的高頻電路的高頻封裝，考慮到其 動(dòng)作穩(wěn)定性、EMI(放射性寄生)標(biāo)準(zhǔn)等，往往將其搭載到被金屬架等電屏蔽的內(nèi)腔內(nèi)。在專利文獻(xiàn)1中，為了避免功能不同的半導(dǎo)體芯片之間的空間干擾，利用密封 環(huán)或個(gè)別蓋件將封裝組件分割成多個(gè)分區(qū)(內(nèi)腔)，按照功能的不同，在分割的各分區(qū)中 搭載半導(dǎo)體芯片，利用饋通將分區(qū)之間的半導(dǎo)體芯片電連接。專利文獻(xiàn)1 日本特開平10-41421號(hào)公報(bào)可是，現(xiàn)有技術(shù)的這種封裝結(jié)構(gòu)在成本、可靠性方面存在著諸多問題，例如使 密封環(huán)、蓋等構(gòu)件數(shù)量增加、或?qū)Ψ庋b的軟釬焊、蓋的焊接等制造工序趨于復(fù)雜等。另 外，因?yàn)樵诤撩撞ǘ蔚雀哳l段中，芯片尺寸成為波長(zhǎng)級(jí)( Imm左右)，所以實(shí)質(zhì)上不 能夠用成為截止的內(nèi)腔物理尺寸進(jìn)行遮蔽、分區(qū)，從而不得不使用電阻體/磁性體等昂 貴的吸收材料。這樣，人們迫切需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的即使在微波段、毫米波段等高頻段中也 能夠確保隔離的封裝結(jié)構(gòu)、模塊結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而構(gòu)思，其目的在于提供通過使用單一內(nèi)腔的便宜而且簡(jiǎn) 單的結(jié)構(gòu)能夠確保多個(gè)高頻電路之間的空間隔離的高頻收納盒及高頻模塊。為了解決上述課題、達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種高頻收納盒，收納有被搭載 于多層電介體基板上的多個(gè)高頻電路，其特征在于，包括內(nèi)腔，該內(nèi)腔至少由通過 電連接接地導(dǎo)體和屏蔽蓋件而構(gòu)成的電磁屏蔽部形成，該接地導(dǎo)體形成在多層電介體基 板，朝著信號(hào)傳播方向排列搭載所述多個(gè)高頻電路，該屏蔽蓋件在空間上覆蓋所述多個(gè) 高頻電路，而且所述內(nèi)腔在與所述多個(gè)高頻電路的配置方向垂直的方向上的長(zhǎng)度，具有 比所述高頻電路產(chǎn)生的第1信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長(zhǎng)的1/2短的尺寸；波導(dǎo)管開口，該波 導(dǎo)管開口在搭載高頻電路的所述接地導(dǎo)體上形成，與所述內(nèi)腔電耦合；以及電介體波導(dǎo) 管，該電介體波導(dǎo)管與所述波導(dǎo)管開口連接，并且在多層電介體基板的層疊方向形成且 前端短路，具有第2信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長(zhǎng)的大約1/4的長(zhǎng)度，該第2信號(hào)波是所述高 頻電路產(chǎn)生的所述第1信號(hào)波的頻率的N倍(N^2)。依據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榫邆洳▽?dǎo)管開口及前端短路的電介體波導(dǎo)管，對(duì)于在內(nèi)腔中 傳播的信號(hào)而言，使該波導(dǎo)管開口及前端短路的電介體波導(dǎo)管作為反射電路動(dòng)作，所以 能夠通過使用單一內(nèi)腔的便宜而且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)確保多個(gè)高頻電路之間的空間隔離。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的高頻模塊的立體圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的高頻模塊的剖面圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的高頻模塊的俯視圖。圖4是表示實(shí)施方式的高頻模塊的內(nèi)腔內(nèi)的傳播特性的圖。圖5是表示實(shí)施方式的高頻模塊的表層信號(hào)線路的傳播特性的圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1高頻模塊2多層電介體基板3屏蔽蓋件4接地導(dǎo)體5 內(nèi)腔6IC搭載凹部7表層接地導(dǎo)體8貫通孔10振蕩電路11放大電路12倍增/放大電路20金屬線21表層信號(hào)線路22導(dǎo)體焊盤30波導(dǎo)管開口40前端短路電介體波導(dǎo)管41內(nèi)層接地導(dǎo)體42貫通孔
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，詳細(xì)講述本發(fā)明涉及的高頻收納盒(或高頻封裝)及高頻模塊 的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明并不局限于該實(shí)施方式。圖1 圖3是表示本發(fā)明涉及的高頻收納盒的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。在高頻模塊 1中，搭載多個(gè)高頻電路，這些高頻電路在微波段、毫米波段等高頻段中動(dòng)作。該高頻模 塊1例如宜于在FM-CW雷達(dá)中使用。此外，還可以被通信用機(jī)器或微波雷達(dá)等利用。在該實(shí)施方式中，作為高頻電路，搭載產(chǎn)生頻率fO的高頻信號(hào)的振蕩電路10、 放大振蕩電路10的輸出的放大電路11、和將放大電路11的輸出N倍增(N》)并放大頻 率N · fO的倍增信號(hào)后輸出的倍增/放大電路12。高頻電路由場(chǎng)效應(yīng)晶體管或高電子 遷移率晶體管等半導(dǎo)體元件或由半導(dǎo)體元件及陶瓷基板等外部基板構(gòu)成的MIS(微波集成 電路)或MMIS (單片微波集成電路)組成。這些高頻電路被安裝在內(nèi)腔5內(nèi)，該內(nèi)腔5是被用由屏蔽蓋件3(圖中只繪出蓋 件的內(nèi)壁)、多層電介體基板2等形成的氣密而且電磁屏蔽的空間。屏蔽蓋件3是空間上覆蓋高頻電路的構(gòu)件，既可以用金屬構(gòu)成，也可以在內(nèi)壁面上形成金屬層。在多層電 介體基板2上，形成用于搭載多個(gè)高頻電路的多個(gè)凹部(以下稱作“IC搭載凹部”)6。 在多層電介體基板2的上位層(在圖示的例子中為第1層)2a形成掏空部而形成IC搭載 凹部6。在IC搭載凹部6的底面的表面，形成接地導(dǎo)體4。在該實(shí)施方式中，如圖2所 示，接地導(dǎo)體4是在多層電介體基板2中的上位層的電介體層2a和其下層的電介體層2b 之間形成的實(shí)體接地，在該接地導(dǎo)體4上搭載振蕩電路10、放大電路11、倍增/放大電 路12等高頻電路。在該實(shí)施方式中，因?yàn)樵贗C搭載凹部6的底面形成的接地導(dǎo)體4上搭載振蕩電 路10、放大電路11、倍增/放大電路12等高頻電路，所以為了將屏蔽蓋件3和接地導(dǎo) 體4電連接，至少在屏蔽蓋件3與多層電介體基板2的表面抵接的部位形成表層接地導(dǎo)體 7,利用多個(gè)貫通孔8連接該表層接地導(dǎo)體7和接地導(dǎo)體4。就是說(shuō)，在該實(shí)施方式中， 作為屏蔽空間，由屏蔽蓋件3、表層接地導(dǎo)體7、多個(gè)貫通孔8、接地導(dǎo)體4形成內(nèi)腔5。高頻電路之間被用金等構(gòu)成的金屬線20引線接合連接。也可以取代金屬線， 使用金帶或焊球等其它的導(dǎo)電性連接構(gòu)件。放大電路11和倍增/放大電路12之間不饋 通，如圖3所示，金屬線20進(jìn)而通過表層的電介體層2a上形成的微波傳輸帶線路或共面 線路等信號(hào)線路21，進(jìn)行電性輸入輸出連接。向多層電介體基板2的表層供給DC偏置 電壓，或者形成在高頻電路之間輸入/輸出控制信號(hào)的導(dǎo)體焊盤22。此外，導(dǎo)體焊盤22 和各高頻電路之間被金屬線連接，但是在圖1中沒有繪出。在這里，在頻率fO動(dòng)作的放大電路11和在頻率N · fO動(dòng)作的倍增/放大電路 12之間，形成作為搭載高頻電路的接地導(dǎo)體4的抽取圖案的波導(dǎo)管開口 30。而且，在波 導(dǎo)管開口 30的前面，形成電介體波導(dǎo)管40，該電介體波導(dǎo)管40的前端短路，朝著多層電 介體基板2的層疊方向延伸，具有信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長(zhǎng)Xg的大約1/4(的奇數(shù)倍) 的長(zhǎng)度。電介體波導(dǎo)管40包括內(nèi)層接地導(dǎo)體41，該內(nèi)層接地導(dǎo)體41在距波導(dǎo)管開口 30大約λ§/4(的奇數(shù)倍)的深度位置形成；貫通孔(接地通路孔)42，該貫通孔42連接 搭載有高頻電路的接地導(dǎo)體4和內(nèi)層接地導(dǎo)體41 ；以及電介體，該電介體配置在由這些 內(nèi)層接地導(dǎo)體41及多個(gè)貫通孔42圍住的部分。該電介體波導(dǎo)管40作為前端具有短接面 的電介體波導(dǎo)發(fā)揮作用。這樣，在本實(shí)施方式中，在利用多層電介體基板2和屏蔽蓋件3形成單一的內(nèi)腔 5的高頻收納盒內(nèi)，隔著波導(dǎo)管開口 30及電介體波導(dǎo)管40，朝著信號(hào)傳輸方向(縱列一 維地)配置振蕩電路10、放大電路11、倍增/放大電路12等在多個(gè)動(dòng)作頻帶中動(dòng)作的多 個(gè)高頻電路，形成高頻模塊。另外，還隔著波導(dǎo)管開口 30及電介體波導(dǎo)管40，分離配 置在倍增前的頻率fO動(dòng)作的振蕩器10、放大器11和在倍增后的頻率N · fO動(dòng)作的倍增 /放大電路12。此外，還可以在縱列排列的高頻電路的周圍(橫向)配置其它的高頻電 路，雖然是縱長(zhǎng)，但是也可以二維地配置高頻電路。這樣，在內(nèi)腔5內(nèi)朝著信號(hào)傳輸方向配置高頻電路時(shí)，如果使內(nèi)腔寬度L遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于與高頻電路的動(dòng)作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的大約1/2(截止尺寸)，信號(hào)就被空間傳播，在反 饋·耦合的作用下，引起高頻電路的誤動(dòng)作(不必要的振蕩、頻率變動(dòng))。特別是要處 理的高頻信號(hào)的頻率越高，上述截止尺寸就越接近于收納的高頻電路的物理尺寸，所以 容易引起空間反饋、耦合。此外，所謂“內(nèi)腔寬度L”，是內(nèi)腔5的沿著垂直于多個(gè)高
5頻電路的配置方向的方向的長(zhǎng)度。因此，在本實(shí)施方式中，將內(nèi)腔寬度L選定為比對(duì)于在倍增前的頻率fO動(dòng)作的 振蕩器10、放大器11等而言成為截止的尺寸小的尺寸、即小于頻率fO的信號(hào)波的基板 內(nèi)有效波長(zhǎng)λ的大約1/2的尺寸(例如波長(zhǎng)λ的1/2的70 80% )。這種尺寸選定， 與選擇對(duì)于在倍增后的N · K)的頻率動(dòng)作的倍增/放大電路12而言成為截止的尺寸時(shí)相 比，因?yàn)轭l率成為1/Ν以下，所以能夠很容易地物理性地實(shí)現(xiàn)截止尺寸。經(jīng)過這種內(nèi)腔寬度L的選定，頻率fO及低于頻率fO的頻帶的信號(hào)就不能夠在內(nèi) 腔5中傳播，從而能夠在空間上確保倍增前的振蕩器10、放大器11的隔離，能夠防止頻 率fO及低于頻率fO的頻帶的信號(hào)的反饋/耦合導(dǎo)致的誤動(dòng)作。接著，將波導(dǎo)管開口 30的開口尺寸選定為對(duì)于倍增/放大電路12輸出的倍增后 的頻率N · 的高頻信號(hào)而言與內(nèi)腔5電耦合的尺寸。另外，還對(duì)于倍增/放大電路12 輸出的倍增后的頻率N · fO的高頻信號(hào)而言，作為反射電抗電路發(fā)揮作用地設(shè)定電介體 波導(dǎo)管40的長(zhǎng)度λ g/4。就是說(shuō)，λ g是與頻率N · fO的高頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。經(jīng)過這種波導(dǎo)管開口 30及電介體波導(dǎo)管40的尺寸選擇，對(duì)于在內(nèi)腔中傳播的信 號(hào)而言，波導(dǎo)管開口 30及電介體波導(dǎo)管40就作為電介體的反射短截線(stub)發(fā)揮作用， 從內(nèi)腔5內(nèi)的倍增/放大電路12反饋空間，能夠抑制與倍增前的振蕩器10、放大器11耦 合的N倍波信號(hào)，能夠防止振蕩器、放大器的誤動(dòng)作。此外，波導(dǎo)管開口 30的尺寸及前端短路的電介體波導(dǎo)管40的長(zhǎng)度(圖3所示的 尺寸W)，最好選擇在電介體波導(dǎo)管40內(nèi)不產(chǎn)生N倍波信號(hào)的高階模諧振的尺寸(例如 小于N倍波信號(hào)的管內(nèi)有效波長(zhǎng)的λ/4)。另外，最好將波導(dǎo)管開口 30配置在不會(huì)和內(nèi) 腔壁之間在對(duì)象(倍增)信號(hào)頻帶產(chǎn)生諧振的位置。圖4是表示圖1 圖3所示的高頻模塊的內(nèi)腔5內(nèi)的傳播特性的圖，X表示反 射特性，〇表示通過特性。使N = 2。由圖4可知因?yàn)閷?nèi)腔寬度L設(shè)定為對(duì)于倍增 前的頻率fO而言成為截止的尺寸，所以頻率K)及低于頻率fO的頻帶的信號(hào)就不能夠在內(nèi) 腔5中傳播，另外因?yàn)閷?duì)于倍增后的頻率2 · K)的高頻信號(hào)而言，作為反射電抗電路發(fā) 揮作用地設(shè)定波導(dǎo)管開口 30及電介體波導(dǎo)管40，所以對(duì)頻率2 · fO的高頻信號(hào)而言是全 反射，通過特性衰減25dB以上。圖5是表示圖1 圖3所示的高頻模塊中的表層信號(hào)線路21的傳播特性的圖，X 表示反射特性，〇表示通過特性。因?yàn)楸对?放大電路12是通過表層信號(hào)線路21而輸 入放大電路11輸出的頻率:TO的信號(hào)，將它N倍增后放大的電路，所以表層信號(hào)線路21 需要至少對(duì)于頻率fO的信號(hào)而言，具有良好的通過特性。如圖5所示，作為表層信號(hào)線 路21的傳播特性，可以遍及各頻段地獲得良好的通過特性。這樣，依據(jù)本實(shí)施方式涉及的高頻收納盒，因?yàn)榫邆洳▽?dǎo)管開口 30及前端短路 的電介體波導(dǎo)管40，對(duì)于在內(nèi)腔中傳播的信號(hào)而言，該波導(dǎo)管開口 30及前端短路的電介 體波導(dǎo)管40作為反射電路動(dòng)作，所以能夠不使用昂貴的密封環(huán)、蓋件及饋通，通過使用 單一內(nèi)腔的便宜而且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，確保多個(gè)高頻電路之間的空間隔離。另外，依據(jù)本實(shí)施方式涉及的高頻模塊，因?yàn)楦糁刹▽?dǎo)管開口 30及前端短路 的電介體波導(dǎo)管40構(gòu)成的反射電路，分割布局基準(zhǔn)芯片和倍增芯片，從而能夠確保各芯 片之間的隔離，所以能夠抑制發(fā)送波(倍增波)對(duì)于基準(zhǔn)芯片的空間反饋。就是說(shuō)，由于振蕩器等本身的基波被截止，倍增波被反射電路截?cái)?，所以能夠期待不受空間負(fù)載的 影響的穩(wěn)定動(dòng)作。此外，在上述實(shí)施方式中，作為單一的內(nèi)腔5內(nèi)收納的多個(gè)高頻電路，采用振 蕩電路和倍增電路。但是各高頻電路之間的動(dòng)作頻率并不局限于自然數(shù)倍，可以構(gòu)成為 隔著由波導(dǎo)管開口 30及前端短路的電介體波導(dǎo)管40構(gòu)成的反射電路，分離配置動(dòng)作頻帶 不同的第1、第2高頻電路。另外，在上述實(shí)施方式中，在多層電介體基板2內(nèi)形成的IC搭載凹部6內(nèi)收容 高頻電路的結(jié)構(gòu)的高頻模塊中采用本發(fā)明。但是，本發(fā)明還可以在不具備IC搭載凹部6 的平坦的多層電介體基板2的表層搭載高頻電路這樣的結(jié)構(gòu)的高頻模塊中采用。具有這 種平坦的表層的多層電介體基板2的高頻模塊時(shí)，可以利用在多層電介體基板2的表層形 成而搭載高頻電路的接地導(dǎo)體和屏蔽蓋件3，形成內(nèi)腔5。另外，本實(shí)施方式的高頻收納盒在采用級(jí)聯(lián)連接的方式確?？臻g反饋成為問題 的多級(jí)放大器芯片的級(jí)間的隔離時(shí)，較為有效。就是說(shuō)，這時(shí)在單一內(nèi)腔5內(nèi)，分別隔 著由波導(dǎo)管開口 30及前端短路的電介體波導(dǎo)管40構(gòu)成的反射電路，分離配置在相同的頻 帶動(dòng)作的兩個(gè)以上的放大電路，從而能夠采用級(jí)聯(lián)連接的方式，輕易地確?？臻g反饋成 為問題的各放大電路之間的隔離，能夠期待防止振蕩。產(chǎn)業(yè)上的可利用性綜上所述，本發(fā)明涉及的高頻收納盒及高頻模塊，在搭載在不同的頻帶動(dòng)作的 多個(gè)高頻電路時(shí)有用。
權(quán)利要求
1.一種高頻收納盒，收納有被搭載于多層電介體基板上的多個(gè)高頻電路，其特征在 于，包括內(nèi)腔，該內(nèi)腔至少由通過電連接接地導(dǎo)體和屏蔽蓋件而構(gòu)成的電磁屏蔽部形成，該 接地導(dǎo)體形成在多層電介體基板，朝著信號(hào)傳播方向排列搭載所述多個(gè)高頻電路，該屏 蔽蓋件在空間上覆蓋所述多個(gè)高頻電路，而且所述內(nèi)腔在與所述多個(gè)高頻電路的配置方 向垂直的方向上的長(zhǎng)度，具有比所述高頻電路產(chǎn)生的第1信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長(zhǎng)的1/2 短的尺寸；波導(dǎo)管開口，該波導(dǎo)管開口在搭載高頻電路的所述接地導(dǎo)體上形成，與所述內(nèi)腔電 耦合；以及電介體波導(dǎo)管，該電介體波導(dǎo)管與所述波導(dǎo)管開口連接，并且在多層電介體基板的 層疊方向形成且前端短路，具有第2信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長(zhǎng)的大約1/4的長(zhǎng)度，該第2 信號(hào)波是所述高頻電路產(chǎn)生的所述第1信號(hào)波的頻率的N倍(N》)。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻收納盒，其中將所述接地導(dǎo)體、所述屏蔽蓋件、在所述多 層電介體基板的表面的所述屏蔽蓋件的抵接面形成的表層接地導(dǎo)體、連接表層接地導(dǎo)體 和搭載所述多個(gè)高頻電路的接地導(dǎo)體的貫通孔電連接，從而構(gòu)成所述內(nèi)腔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高頻收納盒，其中所述電介體波導(dǎo)管包括內(nèi)層接地導(dǎo)體 和被所述接地導(dǎo)體及內(nèi)層接地導(dǎo)體連接的多個(gè)貫通孔。
4.一種高頻模塊，其特征在于，包括權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的高頻收納盒；振蕩電路，其作為產(chǎn)生所述第1信號(hào)波的所述高頻電路；以及倍增電路，其作為將所述振蕩電路產(chǎn)生的第1信號(hào)波N倍增、產(chǎn)生所述第2信號(hào)波的 所述高頻電路，隔著所述波導(dǎo)管開口，在所述內(nèi)腔內(nèi)分離配置所述振蕩電路和倍增電路。
5.—種高頻模塊，其特征在于，包括權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的高頻收納盒；以及作為所述高頻電路的兩個(gè)以上的放大電路，其放大所述波導(dǎo)管開口及前端短路的電 介體波導(dǎo)管作為反射電路工作的信號(hào)頻帶，隔著所述波導(dǎo)管開口，在所述內(nèi)腔內(nèi)分離配置所述各放大電路。
全文摘要
包括內(nèi)腔(5)，該內(nèi)腔(5)通過電連接形成在多層電介體基板(2)形成并搭載多個(gè)高頻電路(10、11、12)的接地導(dǎo)體(4)和屏蔽蓋件(3)而構(gòu)成；波導(dǎo)管開口(30)，該波導(dǎo)管開口(30)在搭載有高頻電路(10、11、12)的接地導(dǎo)體(4)上形成，與內(nèi)腔(5)電耦合；電介體波導(dǎo)管(40)該電介體波導(dǎo)管(40)朝著多層電介體基板(2)的層疊方向形成，并且與波導(dǎo)管開口(30)連接且前端短路，具有信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長(zhǎng)的大約1/4的長(zhǎng)度，能夠通過使用單一內(nèi)腔的便宜而且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，確保多個(gè)高頻電路之間的空間隔離。
文檔編號(hào)H01L23/12GK102027590SQ20098011835
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者鈴木拓也 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社