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Title:
HIGH FREQUENCY PACKAGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/111391
Kind Code:
A1
Abstract:
A high frequency package is provided with a high frequency device (2); a multilayer dielectric substrate (20) having the high frequency device (2) mounted on a surface layer; and a seal ring (3) and a cover (4), which are provided as electromagnetic shield members for covering a part of the surface layer of the multilayer dielectric substrate and the high frequency device (2). In the high frequency package, a leading end opened line (50) having a length of substantially 1/4 of the wavelength of a spurious wave is arranged on an inner conductor pad (5). Since spurious radiation propagating in a cavity space is coupled to the wire and radiated to the external through a bias line on a layer in the multilayer dielectric substrate, a coupling quantity to the wire can be reduced and a spurious radiation quantity to the external can be reduced.

Inventors:
YASOOKA KOUSUKE (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/053292
Publication Date:
September 18, 2008
Filing Date:
February 26, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORP (JP)
YASOOKA KOUSUKE (JP)
International Classes:
H01L21/60; H01L23/02; H01L23/12; H01P1/00; H01P5/02
Foreign References:
JPH04363901A1992-12-16
JP2005101856A2005-04-14
JPH10224119A1998-08-21
JPH04186645A1992-07-03
Other References:
See also references of EP 2124253A4
Attorney, Agent or Firm:
SAKAI, Hiroaki (Kasumigaseki Building2-5, Kasumigaseki 3-chom, Chiyoda-ku Tokyo 20, JP)
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Claims:
 高周波デバイスと、表層上に前記高周波デバイスが搭載される多層誘電体基板と、この多層誘電体基板の表層の一部および前記高周波デバイスを覆う電磁シールド部材とを備える高周波パッケージにおいて、
 前記多層誘電体基板に、
 電磁シールド部材の内側における多層誘電体基板の表層に配設され、前記高周波デバイスとワイヤ接続されるバイアス/制御信号用の内部導体パッドと、
 前記内部導体パッドに接続され、前記電磁シールド部材の内側に配設される第1の信号ビアと、
 前記電磁シールド部材の外側に配設されるバイアス/制御信号用の外部導体パッドと、
 該外部導体パッドに接続され、前記電磁シールド部材の外側に配設される第2の信号ビアと、
 第1の信号ビアと第2の信号ビアを接続する内層信号線路と、
 を備えるとともに、
 前記内部導体パッドに、前記高周波デバイスで使用する高周波信号の波長の略1/4の長さを有する先端開放線路を設けるようにしたことを特徴とする高周波パッケージ。
 前記先端開放線路は、第1の信号ビアから前記高周波信号の波長の略1/4の長さを有することを特徴とする請求項1に記載の高周波パッケージ。
Description:
高周波パッケージ

 この発明は、マイクロ波帯またはミリ波 などの高周波帯で動作する高周波デバイス 搭載する高周波パッケージに関し、さらに しくは高周波デバイスから発生される高周 信号(不要波)の外部への漏洩を抑止するこ が可能な高周波パッケージに関するもので る。

 車載ミリ波レーダは、ミリ波帯の電磁波 使用し、前方の車両との距離、相対速度の 知によって、クルーズコントロールや衝突 可避時のドライバーへの被害軽減などの安 性対策に適用されている。このような車載 リ波レーダでは、送信信号を得るために、 い周波数から逓倍する方式が多いが、この 合、多くの周波数成分がモジュール内に存 するため、海外のEMI規格(FCC等)を満足する が非常に困難となっている。

 車載ミリ波レーダにおいて、レーダモジ ールは、通常、レーダ装置用の高周波デバ スが搭載された高周波パッケージ、この高 波パッケージにバイアス信号および制御信 を供給する制御/インタフェース基板、およ び導波管プレートなどを備えて構成されるが 、上記のEMI規格を満足させるために、従来は 、レーダモジュール全体を金属カバーで覆う よう構成することが多い。

 しかしながら、レーダモジュール全体を 属カバーで覆うように構成した場合、高価 筐体等が必要となるため、低コスト化のた にも、高周波パッケージ内で、上記のEMI規 を満足するような対策が望まれている。

 特許文献1では、金属製のベース部材上に 、高周波信号用集積回路部品および誘電体基 板を実装し、誘電体基板上にマイクロスリッ プラインを形成し、これらを金属製のフレー ム部材および蓋部材で覆うようにしており、 ベース部材に実装される高周波信号用集積回 路部品は、バイアス端子を介してバイアスが 供給される。

特開2000-31712号公報

 上記従来技術では、高周波パッケージを 属ベース、金属製フレーム部材、金属の蓋 材で囲むようにしているので、外部への高 波成分の漏洩はある程度は抑制されるが、 イアス端子を介して漏れる高周波成分に関 ては、何の対策もされていない。このため 高周波パッケージ内のバイアス端子に電磁 合した不要波である高周波成分がバイアス 子を介してそのまま外部に放射されてしま という問題がある。

 すなわち、この種の高周波パッケージに いては、多層誘電体の表層に高周波デバイ を搭載し、この多層誘電体基板の表層の一 および高周波デバイスを電磁シールド部材 覆うようにしており、該電磁シールド部材 覆われた高周波デバイスに対し外部からバ アス電圧や制御信号を供給するために、電 シールド部材の外側に配置された外部端子 多層誘電体基板内の信号ビア、内層信号線 、信号ビアを介して電磁シールド部材の内 の内部端子に接続し、この内部端子をさら ワイヤを介して高周波デバイスに電気接続 ている。このため、従来の高周波パッケー においては、電磁シールド部材の内部空間 伝搬している不要放射がワイヤに結合して 誘電体基板内層のバイアスラインを介して 部へ放射してしまう問題があった。

 本発明は、上記に鑑みてなされたもので って、ワイヤへの結合量を減らし、外部へ 不要放射量を高周波パッケージ内で抑止す ようにして、低コストで高周波シールド性 の高い高周波パッケージを得ることを目的 する。

 上述した課題を解決し、目的を達成する めに、本発明は、高周波デバイスと、表層 に前記高周波デバイスが搭載される多層誘 体基板と、この多層誘電体基板の表層の一 および前記高周波デバイスを覆う電磁シー ド部材とを備える高周波パッケージにおい 、前記多層誘電体基板に、電磁シールド部 の内側における多層誘電体基板の表層に配 され、前記高周波デバイスとワイヤ接続さ るバイアス/制御信号用の内部導体パッドと 、前記内部導体パッドに接続され、前記電磁 シールド部材の内側に配設される第1の信号 アと、前記電磁シールド部材の外側に配設 れるバイアス/制御信号用の外部導体パッド 、該外部導体パッドに接続され、前記電磁 ールド部材の外側に配設される第2の信号ビ アと、第1の信号ビアと第2の信号ビアを接続 る内層信号線路とを備えるとともに、前記 部導体パッドに、前記高周波デバイスで使 する高周波信号の波長の略1/4の長さを有す 先端開放線路を設けるようにしたことを特 とする。

 この発明によれば、バイアス/制御信号用 の内部導体パッドに、高周波デバイスで使用 する高周波信号(不要波)の波長の略1/4の長さ 有する先端開放線路を設けるようにしてお 、ワイヤに結合した不要波は内部導体パッ の先端開放線路の箇所で反射されることに るので、ワイヤへの結合量を減らすことが き、これにより外部への漏出量を減らすこ ができる。したがって、不要波成分の高周 パッケージ外部への漏洩を確実に抑止する とができる。このように、高周波パッケー 内部で、高周波成分の高周波パッケージ外 への漏洩を抑止することができるので、製 コストを低減することができる。

図1は、本発明の実施の形態にかかる高 周波パッケージが搭載される送受信モジュー ルの構成を示す断面図である。 図2は、本発明の実施の形態にかかる高 周波パッケージの構成例を示す断面図である 。 図3は、高周波パッケージにおける多層 誘電体基板の表層を示す平面図である。 図4は、高周波パッケージにおける多層 誘電体基板の表層の他の例を示す平面図であ る。 図5は、外部への不要波の漏洩量のシュ ミレーション特性を示す図であり、先端開放 線路を設けない場合の特性を示す図である。 図6は、外部への不要波の漏洩量のシュ ミレーション特性を示す図であり、先端開放 線路を設けた場合の特性を示す図である。

符号の説明

 1 高周波パッケージ
 2 高周波デバイス
 3 シールリング
 4 カバー
 5 内部導体パッド
 6 ワイヤ
 7 導体パッド
 10 送受信モジュール
 11 導波管
 12 導波管プレート
 13 キャリア基板
 14 モジュール制御基板
 15 導波管
 16 電子回路
 17 外部端子
 20 多層誘電体基板
 21 外部導体パッド
 22,23 信号ビア
 23 内層信号線路
 27 ワイヤ
 28 グランドビア
 40 凹部
 50 先端開放線路

 以下に、本発明にかかる高周波パッケー の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明 る。なお、この実施の形態によりこの発明 限定されるものではない。

 図1は、高周波パッケージ1が搭載される 受信モジュール10の構成を示す断面図である 。図2は高周波パッケージ1の構成を示す断面 である。この送受信モジュール10は、例え 、ミリ波帯の電磁波を使用し、前方の目標 (車両など)との距離および相対速度を検知す る機能を有するFM-CWレーダに適用される。FM-C Wレーダは、周波数変調された高周波信号(送 信号)を目標に照射し、目標から反射した信 号(受信信号)と送信信号の周波数の差を検出 、その周波数を使って目標までの距離およ 相対速度を算出するものである。

 この送受信モジュール10は、導波管11が形 成された導波管プレート12と、導波管プレー 12上に搭載される金属製のキャリア基板13と 、キャリア基板13上に搭載される高周波パッ ージ1と、導波管プレート12上に搭載される ジュール制御基板(制御/インタフェース基 ともいう)14とを備える。導波管プレート12下 面側には、アンテナ基板(図示せず)が接続さ る。キャリア基板13は接地されており、キ リア基板13にも導波管15が形成されている。 ジュール制御基板14には、制御回路、電源 路などを構成する電子回路16、外部端子17な が搭載されている。キャリア基板13上には 高周波パッケージ1の構成要素である多層誘 体基板20が搭載されており、この多層誘電 基板20の表層側の中央部には、高周波デバイ ス2を搭載するための凹部40が形成されている 。

 多層誘電体基板20に形成された凹部40の底 面上には、高周波デバイス(MMIC)2が収容され いる。多層誘電体基板20上には、高周波デバ イス2から外部への不要放射をシールドする 属製の枠形状のシールリング3が搭載され、 らにシールリング3上には金属製のカバー4 設けられている。シールリング3およびカバ 4によって、多層誘電体基板20の表層の一部 よび高周波デバイス2を覆う電磁シールド部 材を構成している。すなわち、多層誘電体基 板20と、シールリング3と、カバー4によって まれて外部と遮断されているキャビティ内 、高周波デバイス2が収容されている。この うに、高周波パッケージ1は、多層誘電体基 板20、高周波デバイス2、シールリング3およ カバー4などで構成されている。

 また、電磁シールド部材の内部側の多層 電体基板20の表層には、高周波デバイス2に イアス電圧を供給したり、あるいは高周波 バイス2との間で制御信号を入出力するため の内部導体パッド(バイアス/制御信号用パッ という)5が設けられている。高周波デバイ 2側にも、導体パッド7が設けられている。内 部導体パッド5と高周波デバイス2の導体パッ 7との間は、金などで構成されるワイヤ6に ってワイヤボンディング接続されている。

 シールリング3の外側の多層誘電体基板20 には、外部導体パッド(外部端子)21が設けら れている。外部導体パッド21は、シールリン 3の外側の多層誘電体基板20内に形成された 号ビア22、内層信号線路23、シールリング3 内側の多層誘電体基板20内に形成された信号 ビア24を介して内部導体パッド5と電気的に接 続されている。外部導体パッド21は、図1に示 すように、ワイヤ27を介してモジュール制御 板14上に形成された外部端子17に接続されて いる。このような接続構成により、シールリ ング3の外側に配置されたモジュール制御基 14からシールリング3の内側に配置された高 波デバイス2に対してバイアス電圧あるいは 御信号を供給することができる。

 なお、シールリング3の内側においては、 多層誘電体基板20の表層は、内部導体パッド5 の周囲の誘電体が露出された部分以外は、基 本的に、表層接地導体としてのグランドパタ ーンが形成されており、表層を介して多層誘 電体基板20の内部に不要波としての高周波信 が進入することを防止している。この表層 地導体は、グランドビア28などを介してキ リア基板13あるいは多層誘電体基板20の内層 形成された内層接地導体(図示せず)に適宜 続されている。また、信号ビア24の周囲には 、誘電体を挟んで複数のグランドビア(図示 ず)が配されており、これら複数のグランド アによって他の信号ビアからの電界をシー ドしている。

 つぎに、図3及び図4を用いて本実施形態 おける要部について説明する。図3及び図4は 、カバー4を除去した状態での多層誘電体基 20の表層を示す平面図である。図3及び図4に すように、高周波デバイス2に対しワイヤ6 接続された内部導体パッド5には、高周波デ イス2で使用する高周波信号の波長λの略1/4 長さを有する、別言すればキャビティ内の 要放射の波長λの略1/4の長さを有する先端 放線路50を多層誘電体基板20の表層に設ける すなわち、内部導体パッド5に接続される信 号ビア24が短絡点になるように、信号ビア24 らの長さが不要波の波長λの略1/4の長さを有 する先端開放線路50を内部導体パッド5に対し 接続するようにする。先端開放線路50の延在 向は、図3および図4に示すように任意であ 。

 キャビティ内部には高周波デバイス2によ る不要放射が空間伝搬しており、従来は、こ の不要放射が内部導体パッド5と高周波デバ ス2間のワイヤ6に結合して、図1、図2の破線 示すように、内部導体パッド5及び信号ビア 24を経由して内層信号線路23、信号ビア22、外 部導体パッド21からなる例えばバイアスライ に伝搬して、外部へ放射してしまうという 題があった。

 そこで、本実施の形態においては、内部 体パッド5にλ/4長の先端開放線路50を接続す るようにしているので、ワイヤ6に結合した 要放射を先端開放線路50の箇所で反射するこ とができ、これにより不要放射が内層信号線 路23、信号ビア22、外部導体パッド21を介して 外部に漏洩することを抑止することができる 。すなわち、先端開放線路50を設けることに り、キャビティ内に空間伝搬している不要 射がワイヤ6に結合する量を少なくすること ができ、電波法で規定されるEMI特性を満足さ せることができる。

 図5および図6は、ワイヤ6の長さをλ/4にし たときの外部への不要波の漏洩量のシュミレ ーション特性、すなわちワイヤ6と外部導体 ッド21との間における高周波成分の通過シュ ミレーション特性を示しており、図5が先端 放線路50を設けない場合を、図6がλ/4長の先 開放線路50を設ける場合を示している。図5 よび図6において、f0が不要放射の周波数で る。

 これらのシュミレーション結果からも分 るように、図5に示すように、先端開放線路 50を設けない場合は、不要放射周波数f0が外 へ漏れ出す量は-50dBであるのに対し、図6に すように、先端開放線路50を設けた場合は、 不要放射周波数f0が外部へ漏れ出す量は-64dB あることが判る。すなわち、先端開放線路50 を設けた場合は、バンドストップフィルタの 機能が働き、不要波周波数λに対応する周波 f0の近傍帯域において、通過量を極端に減 すことができる。このため、ワイヤ6に結合 た不要波成分が先端開放線路50より先まで 過することを抑止することができ、これに り外部への高周波成分の漏洩を抑圧する事 可能となる。

 なお、上記では、キャビティ構成するた の電磁シールド部材としては、別体のシー リング3およびカバー4を採用するようにし が、電磁シールド部材として、これらが一 的に構成されているキャップ部材を採用す ようにしてもよい。

 このように実施の形態によれば、バイア /制御信号用の内部導体パッド5に、ワイヤ6 結合する不要波の波長の略1/4の長さを有す 先端開放線路を設けるようにしているので ワイヤ6に結合した不要波は内部導体パッド の先端開放線路の箇所で反射されることにな るので、ワイヤ6への結合量を減らすことが き、これにより外部への漏出量を減らすこ ができる。したがって、不要波成分の高周 パッケージ外部への漏洩を確実に抑止する とができる。このように、高周波パッケー 内部で、高周波成分の高周波パッケージ外 への漏洩を抑止することができるので、製 コストを低減することができる。

 以上のように、本発明にかかる高周波パ ケージは、マイクロ波、ミリ波帯で動作す 高周波デバイスを電磁シールド空間に搭載 た高周波パッケージに有用である。