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技術 高周波デバイス及び高周波モジュール

出願人 三菱電機株式会社
発明者 遠藤邦浩
出願日 2016年2月2日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2016-018032
公開日 2017年8月10日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2017-139561
状態 特許登録済
技術分野 アンテナの細部 半導体容器とその封止 電場又は磁場に対する装置又は部品の遮蔽 導波管型アンテナ
主要キーワード 縮小形状 アイソレーション量 外郭面 表面電流 導電性プレート 平板モード 電磁波吸収体 高アイソレーション
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月10日)のものです。
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図面 (9)

課題

解決手段

複数の素子を有する集積回路2と、集積回路2を囲むパッケージ3と、パッケージ3の外部に設置された電磁波吸収体5とを備え、パッケージ3は、集積回路2が実装されたパッケージベース1と、集積回路2を側方から囲む筒状を呈し、一端部3a1がパッケージベース1に固定されたシールリング3aと、板状を呈し、シールリング3aの他端部3a2を塞いだカバー3bと、を有し、パッケージベース1、シールリング3a及びカバー3bの少なくともいずれかは、集積回路2で発生した高周波信号をパッケージ3外へ放射するスロット6を備え、電磁波吸収体5は、少なくともスロット6と正対する箇所に設けられている。

概要

背景

高周波デバイス及び高周波モジュールでは、パッケージ又は筐体により構成される閉空間により電磁界共振が発生し、使用周波数付近でのパッケージ内アイソレーションが低下する。アイソレーション低下により、周波数リップルが発生し、状態によっては発振も起こる。

この問題を回避するために、従来は、特許文献1に開示されるように、パッケージ又は筐体に電磁波吸収体接着して対処していた。

概要

パッケージ内の高アイソレーション化をった高周波デバイスを得ること。複数の素子を有する集積回路2と、集積回路2を囲むパッケージ3と、パッケージ3の外部に設置された電磁波吸収体5とを備え、パッケージ3は、集積回路2が実装されたパッケージベース1と、集積回路2を側方から囲む筒状を呈し、一端部3a1がパッケージベース1に固定されたシールリング3aと、板状を呈し、シールリング3aの他端部3a2を塞いだカバー3bと、を有し、パッケージベース1、シールリング3a及びカバー3bの少なくともいずれかは、集積回路2で発生した高周波信号をパッケージ3外へ放射するスロット6を備え、電磁波吸収体5は、少なくともスロット6と正対する箇所に設けられている。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パッケージ内の高アイソレーション化を図った高周波デバイスを得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の素子を有する集積回路と、前記集積回路を囲むパッケージと、前記パッケージの外部に設置された電磁波吸収体とを備え、前記パッケージは、前記集積回路が実装されたパッケージベースと、前記集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部が前記パッケージベースに固定されたシールリングと、板状を呈し、前記シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有し、前記パッケージベース、前記シールリング及び前記カバーの少なくともいずれかは、前記集積回路で発生した高周波信号を前記パッケージ外放射するスロットを備え、前記電磁波吸収体は、少なくとも前記スロットと正対する箇所に設けられていることを特徴とする高周波デバイス

請求項2

前記スロットは、前記パッケージの表面を流れる表面電流と直交する向きで設けられていることを特徴とする請求項1に記載の高周波デバイス。

請求項3

複数の素子を有する集積回路と、前記集積回路を囲むパッケージとを備え、前記パッケージは、前記集積回路が実装されたパッケージベースと、前記集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部が前記パッケージベースに固定されたシールリングと、板状を呈し、前記シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有し、前記カバーは、前記シールリングの他端部に当接する蓋部と、該蓋部の内側面に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体の表面に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層に設けられたスロットとを有することを特徴とする高周波デバイス。

請求項4

複数の素子を有する集積回路と、前記集積回路を囲むパッケージとを備え、前記パッケージは、前記集積回路が実装されたパッケージベースと、前記集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部が前記パッケージベースに固定されたシールリングと、板状を呈し、前記シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有し、前記カバーは、前記シールリングの他端部に当接する蓋部と、該蓋部の内側面に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体を介して前記蓋部と平行に設置された導電性プレートとを有し、前記導電性プレートは、前記蓋部の外形形状の縮小形状であり、前記周縁部と前記シールリングとの間に隙間を備えて設置されていることを特徴とする高周波デバイス。

請求項5

前記蓋部と前記導電性プレートとの隙間に、誘電体が設置されていることを特徴とする請求項4に記載の高周波デバイス。

請求項6

複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板と、該プリント回路基板を収容した箱状の筐体と、前記筐体の外部に設置された電磁波吸収体とを備え、前記筐体は、少なくとも一つの面に、前記高周波デバイスで発生した高周波信号を前記筐体外へ放射するスロットを備え、前記電磁波吸収体は、少なくとも前記スロットと正対する箇所に設けられていることを特徴とする高周波モジュール

請求項7

前記スロットは、前記筐体の表面を流れる表面電流と直交する向きで設けられていることを特徴とする請求項6に記載の高周波モジュール。

請求項8

複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板と、該プリント回路基板を収容した箱状の筐体とを備え、前記筐体の少なくとも一つの面は、内側面に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体の表面に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層に設けられたスロットとを有することを特徴とする高周波モジュール。

請求項9

複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板と、該プリント回路基板を収容した箱状の筐体とを備え、前記筐体は、外郭面内面側に設置された電磁波吸収体と、該電磁波吸収体を介して前記外郭面と平行に設置された導電性プレートとを有し、前記導電性プレートは、前記外郭面の外形形状の縮小形状であり、前記周縁部と前記筐体との間に隙間を備えて設置されていることを特徴とする高周波モジュール。

請求項10

前記外郭面の前記電磁波吸収体が設置された内面と前記導電性プレートとの隙間に、誘電体が設置されていることを特徴とする請求項9に記載の高周波モジュール。

技術分野

0001

本発明は、高周波信号発生源を複数備えた高周波デバイス及び高周波モジュールに関する。

背景技術

0002

高周波デバイス及び高周波モジュールでは、パッケージ又は筐体により構成される閉空間により電磁界共振が発生し、使用周波数付近でのパッケージ内アイソレーションが低下する。アイソレーション低下により、周波数リップルが発生し、状態によっては発振も起こる。

0003

この問題を回避するために、従来は、特許文献1に開示されるように、パッケージ又は筐体に電磁波吸収体接着して対処していた。

先行技術

0004

特許第4610134号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、電磁波吸収体だけでは必要なアイソレーションを確保できない場合があり、また、近年では、パッケージ内に実装するアンプ高利得化により、必要アイソレーション量が高まる傾向にあり、一層の高アイソレーション化の方策が求められている。

0006

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パッケージ内の高アイソレーション化を図った高周波デバイスを得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の素子を有する集積回路と、集積回路を囲むパッケージと、パッケージの外部に設置された電磁波吸収体とを備える。本発明においては、パッケージは、集積回路が実装されたパッケージベースと、集積回路を側方から囲む筒状を呈し、一端部がパッケージベースに固定されたシールリングと、板状を呈し、シールリングの他端部を塞いだカバーと、を有する。本発明においては、パッケージベース、シールリング及びカバーの少なくともいずれかは、集積回路で発生した高周波信号をパッケージ外放射するスロットを備え、電磁波吸収体は、少なくともスロットと正対する箇所に設けられている。

発明の効果

0008

本発明によれば、パッケージ内の高アイソレーション化を図った高周波デバイスを得ることができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施の形態1に係る高周波デバイスの構成を示す断面図
実施の形態1に係る高周波デバイスのパッケージの斜視図
本発明の実施の形態2に係る高周波デバイスの構成を示す断面図
実施の形態2に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図
本発明の実施の形態3に係る高周波デバイスの構成を示す断面図
実施の形態3に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図
実施の形態3に係る高周波デバイスのカバーの別の構造を示す三面図
本発明の実施の形態4に係る高周波モジュールの構成を示す断面図

実施例

0010

以下に、本発明の実施の形態に係る高周波デバイス及び高周波モジュール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。

0011

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る高周波デバイスの構成を示す断面図である。高周波デバイス10は、複数の素子が集積された集積回路2と、集積回路2を覆うパッケージ3とを備えている。集積回路2に集積される素子は、スイッチング素子、アンプ及びサーキュレータが例示されるがこれらに限定されない。集積回路2は、モノリシックマイクロ波集積回路が例示されるが、これに限定されない。パッケージ3は、集積回路2が実装されたパッケージベース1と、角筒状のシールリング3aと、板状のカバー3bとで構成されている。シールリング3aの一端側3a1はパッケージベース1に固定されており、他端側3a2はカバー3bで塞がれている。パッケージベース1は、シールリング3aの内外に跨がるフィードスルー1aを備えている。集積回路2とフィードスルー1aとは、ワイヤ4で接続されている。

0012

パッケージ3の外側には、電磁波吸収体5が設置されている。

0013

図2は、実施の形態1に係る高周波デバイスのパッケージの斜視図である。図2には、TE(Transverse Electric)101モードにおいてパッケージ3に流れる表面電流を矢印で示している。シールリング3a及びカバー3bは、スロット6を備えている。スロット6は、シールリング3a及びカバー3bに、スリットを形成することによって設けられている。スロット6は、TE101モードにおいてパッケージ3に流れる表面電流と直交している。したがって、高周波デバイス10で発生した高周波信号は、スロット6からパッケージ3外に効率良く放射される。

0014

スロット6からパッケージ3の外へ放射された高周波信号は、電磁波吸収体5によって吸収される。

0015

パッケージ3に流れる表面電流の分布は、パッケージ3の寸法及びパッケージ内部の実装部品の寸法と材質に基づいて算出できる。したがって、高周波デバイス10の設計時にパッケージ3に流れる表面電流と直交するようにスロットを形成できる。

0016

なお、電磁波吸収体5は、少なくともスロット6と正対して配置されていれば良い。また、電磁波吸収体5は、スロット6との間に隙間を有する状態で設置されていても良い。

0017

上記の説明において、スロット6は、シールリング3a及びカバー3bに設けられていたが、パッケージベース1にスロット6を設けてもよい。すなわち、パッケージベース1、シールリング3a及びカバー3bの少なくともいずれかが、集積回路2で発生した高周波信号をパッケージ3外へ放射するスロット6を備えていれば良い。

0018

また、上記の説明においては、TE101モードにおいてパッケージ3に流れる表面電流と直交する向きでスロット6を設けた構成を例としたが、表面電流とスロット6とは必ずしも直交しなくても良い。すなわち、パッケージ3に流れる表面電流と非直角で交差する向きでスロット6を設けても良い。また、TE101モード以外のモードにおいてパッケージ3に流れる表面電流と直交又は非直交で交差する向きでスロット6を設けても良い。

0019

実施の形態1に係る高周波デバイス10においては、パッケージ3内を伝播する高周波信号は、スロット6によってパッケージ3の外へ放射され、電磁波吸収体5によって吸収される。したがって、パッケージ3内での高周波信号の電磁界共振は抑制されるとともに、パッケージ3内の高アイソレーション化を実現することができる。

0020

実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係る高周波デバイスの構成を示す断面図である。実施の形態2に係る高周波デバイス10は、実施の形態1と同様に、パッケージベース1に実装された集積回路2と、集積回路2を覆うパッケージ3とを備えているが、パッケージ3の構造が異なる。

0021

実施の形態2に係る高周波デバイス10のパッケージ3のカバー3bは、シールリング3aの他端部に当接する蓋部36と、蓋部36の内側面に設置された電磁波吸収体32と、電磁波吸収体32の表面全体に設けられたメタライズ層31とを有する。

0022

図4は、実施の形態2に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図である。実施の形態2に係るパッケージ3のカバー3bでは、メタライズ層31にスロット31aが形成されることにより、集積回路2上の素子で発生した高周波信号は、スロット31aから蓋部36側に放射され、電磁波吸収体32によって吸収される。

0023

実施の形態2に係る高周波デバイス10は、シールリング3a及び蓋部36にスロットを設けないため、気密性の確保が可能であり、また、パッケージ3内に電磁波吸収体32が収まる構造であるため、デバイスの大型化を抑制できる。

0024

実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3に係る高周波デバイスの構成を示す断面図である。図6は、実施の形態3に係る高周波デバイスのパッケージのカバーの三面図である。実施の形態3に係るパッケージ3のカバー3bは、シールリング3aの他端部に当接する蓋部36と、蓋部36の内側面に設置された電磁波吸収体33と、電磁波吸収体33を介して蓋部36と平行に設置された導電性プレート34とを有する。導電性プレート34は、蓋部36の外形形状の縮小形状を有し、シールリング3aとの間に隙間を備えて設置されている。すなわち、図5に示すように、導電性プレート34とシールリング3aとの間には隙間によりスロット37を構成している。集積回路2上の素子で発生した高周波信号は、スロット37から蓋部36側に放射され、カバー3bと導電性プレート34との間の平行平板モード導波路を通って電磁波吸収体33に到達し、吸収される。図5には、導電性プレート34の周縁部が電磁波吸収体33よりも張り出している構成を図示したが、導電性プレート34の周縁部は電磁波吸収体33よりも張り出していなくても良い。

0025

実施の形態3に係る高周波デバイス10は、シールリング3a及び蓋部36にスロットを設けないため、気密性の確保が可能であり、また、パッケージ3内に電磁波吸収体33が収まる構造であるため、デバイスの大型化を抑制できる。

0026

図7は、実施の形態3に係る高周波デバイスのカバーの別の構造を示す三面図である。図7に示すカバー3bは、蓋部36の内側面に設置された電磁波吸収体33と、電磁波吸収体33を介して蓋部36と平行に設置された導電性プレート34とを有し、蓋部36と導電性プレート34との隙間に設置された誘電体35を備えている。ここで言う蓋部36と導電性プレート34との隙間とは、電磁波吸収体33の周囲の部分である。蓋部36と導電性プレート34の間に誘電体35を設置することにより、高周波信号の波長が短くなるため、小型化の効果がある。

0027

実施の形態4.
図8は、本発明の実施の形態4に係る高周波モジュールの構成を示す断面図である。複数の高周波デバイスが実装されたプリント回路基板21と、プリント回路基板21を収容する筐体22とを備えている。筐体22は、プリント回路基板21を側方から覆う側壁部22aと、プリント回路基板21を上方から覆う天面部22bと、プリント回路基板21を下方から覆う底面部22cとを備えている。すなわち、筐体22は、天面部22b、側壁部22a及び底面部22cによって外郭面が構成されている。天面部22bの内側面は、電磁波吸収体23を介して導電性プレート24が設置されている。

0028

導電性プレート24は、天面部22bの外形形状の縮小形状である。従って、図8に示すように、導電性プレート24と側壁部22aとの間には隙間が形成されている。導電性プレート24と側壁部22aとの間の隙間は、スロット25を構成している。複数の高周波デバイス10で発生した高周波信号は、スロット25によって天面部22b側に放射され、天面部22bと導電性プレート24との間の平行平板モードの導波路を通って電磁波吸収体23に到達し、吸収される。図8には、導電性プレート24の周縁部が電磁波吸収体23よりも張り出している構成を図示したが、導電性プレート24の周縁部は電磁波吸収体32よりも張り出していなくても良い。

0029

実施の形態4に係る高周波モジュール20は、実施の形態3に係る高周波デバイス10の構造を応用したものであり、筐体22内の高アイソレーション化を実現することができる。上記の説明においては、プリント回路基板21には、複数の高周波デバイスが実装されているとしたが、高周波デバイスに限定されることはない。また、電磁波吸収体23及び導電性プレート24は、天面部22b以外に設置してもよい。すなわち、筐体22の外郭面の少なくともいずれかに、電磁波吸収体23及び導電性プレート24を設置すれば良い。

0030

なお、ここでは、実施の形態3に係る高周波デバイスの構造を応用した高周波モジュールについて説明したが、実施の形態1,2に係る高周波デバイスの構造を高周波モジュールに応用することもできる。すなわち、筐体22の少なくとも一つの面に、高周波デバイスで発生した高周波信号を筐体22外へ放射するスロットを設け、少なくともスロットと正対する箇所に電磁波吸収体を設けても良い。また、表面にメタライズ層を形成するとともにメタライズ層にスロットを形成した電磁波吸収体を筐体22の少なくとも一つの面の内側面に設置しても良い。

0031

実施の形態4に係る高周波モジュール20は、筐体22にスリットを設けないため、気密性の確保が可能であり、また、筐体22内に電磁波吸収体23が収まる構造であるため、モジュールの大型化を抑制できる。

0032

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

0033

1パッケージベース、2集積回路、3パッケージ、3aシールリング、3bカバー、4ワイヤ、5,23,32,33電磁波吸収体、6,25,31a,37スロット、10高周波デバイス、21プリント回路基板、22筐体、22a側壁部、22b 天面部、22c 底面部、24,34導電性プレート、31メタライズ層、35誘電体、36 蓋部。

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