JPH03201701A - Microwave device - Google Patents

Microwave device

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JPH03201701A
JPH03201701A JP1340958A JP34095889A JPH03201701A JP H03201701 A JPH03201701 A JP H03201701A JP 1340958 A JP1340958 A JP 1340958A JP 34095889 A JP34095889 A JP 34095889A JP H03201701 A JPH03201701 A JP H03201701A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mmic
opening
chip
dielectric substrate
microwave
Prior art date
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Pending
Application number
JP1340958A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Yoshimasu
敏彦 吉増
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH03201701A publication Critical patent/JPH03201701A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は衛星放送受信機に釦いて使用されるマイクロ波
コンバータなどのマイクロ波装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a microwave device such as a microwave converter used in a satellite broadcast receiver.

〈従来の技術〉 近年、マイクロ波集積回路を用いて小型のマイクロ波装
置が作製されている。マイクロ波集積回路にはハイブリ
ッドマイクロ波集積回路(HMIC)とモノリシックマ
イクロ波集積回路(MMI C)があり、MMICはH
MICに比べて小型で無調整、高信頼という特徴を有し
てかり、最近、特に開発が盛んである。このMMICを
コンバータ等のマイクロ波装置に搭載するには、たとえ
ば、MMICをパッケージ化した後、誘電体基板にハン
ダ等で装着する方法がとられる。筐た最近では、第3図
に示すように、誘電体基板34と接続されタコバール等
の金属製キャリア31に、MMICチップ12をダイボ
ンドした後、誘電体基板34上のマイクロストリップ線
32とワイヤ33で接続するという方法も提案されてい
る。
<Prior Art> In recent years, small-sized microwave devices have been manufactured using microwave integrated circuits. There are two types of microwave integrated circuits: hybrid microwave integrated circuits (HMIC) and monolithic microwave integrated circuits (MMI C).
Compared to MICs, they are smaller, require no adjustment, and are highly reliable, and have been particularly actively developed recently. In order to mount this MMIC in a microwave device such as a converter, for example, the MMIC is packaged and then attached to a dielectric substrate using solder or the like. Recently, as shown in FIG. 3, after the MMIC chip 12 is die-bonded to a metal carrier 31 such as Tacovar, which is connected to a dielectric substrate 34, microstrip lines 32 and wires 33 on the dielectric substrate 34 are bonded. A method of connecting with .

〈発明が解決しようとする課題〉 従来のMMICの搭載方法では、以下のような問題があ
る。
<Problems to be Solved by the Invention> The conventional MMIC mounting method has the following problems.

(1)パッケージを用いると、パッケージの容量とパッ
ケージ内のボンディングワイヤのインダクタンヌの影響
を受け、MMICは本来の特性を不さなくなる。
(1) When a package is used, the MMIC will not lose its original characteristics due to the influence of the capacitance of the package and the inductance of the bonding wire within the package.

(2)パッケージを用いることによりMMICの設置の
面積が大きくなり、またコストアップにつながる。
(2) The use of a package increases the installation area of the MMIC, which also leads to an increase in cost.

(3)パッケージの入出力容量やワイヤのインダクタン
スのバラツキによるインピーダンスミスマツチがマイク
ロ波装置の性能を低下させる。
(3) Impedance mismatch due to variations in package input/output capacitance and wire inductance degrades the performance of microwave devices.

(4)第3図に示したような場合には、パッケージは不
必要であるが、代わりにMMICチップの表面の保護が
必要であり、筐たボンディングワイヤのインダクタンス
の影響ハ解消されない。
(4) In the case shown in FIG. 3, the package is not necessary, but instead the surface of the MMIC chip needs to be protected, and the influence of the inductance of the bonding wire in the casing cannot be eliminated.

以上のような問題があるために、MMICを用いたマイ
クロ波装置はHMICを用いたものと比べてそれほど高
性能化、小型化が達成されていないのが現状である。
Due to the above-mentioned problems, the current situation is that microwave devices using MMICs have not achieved much higher performance and smaller size than those using HMICs.

また、HMICは、主にGaAsを材料とした電界効果
トランジヌタやダイオードのチップをパッケージに実装
した後、誘電体基板上にハンダのりフローなどにより搭
載して作製されるため、やはりMMICの搭載の場合と
同様の問題を有している。
In addition, HMICs are manufactured by mounting field-effect transistor or diode chips mainly made of GaAs in a package, and then mounting them on a dielectric substrate using solder flow. I have a similar problem.

本発明は、これらの問題の原因となっているパッケージ
やワイヤを使用しないで素子チップを搭載することを目
的とする。
The present invention aims to mount element chips without using packages or wires that cause these problems.

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために本発明は、表面と裏面に接地
′FL極、内部に伝送線路導体が形成された誘電体基板
に素子チップが搭載されてなるマイクロ波装置であって
、上記基板が開口部を有し、該開口部に素子チップが納
められ、該素子チップの電極端子がバンプ電極を用いて
上記伝送線路導体に接続され、上記開口部が封目されて
いることを特徴とするマイクロ波装置を提供する。
Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention provides a microelectronic microelectronic substrate in which an element chip is mounted on a dielectric substrate having grounded 'FL' poles on the front and back surfaces and a transmission line conductor formed inside. In the wave device, the substrate has an opening, an element chip is housed in the opening, an electrode terminal of the element chip is connected to the transmission line conductor using a bump electrode, and the opening is sealed. To provide a microwave device characterized by:

本発明の誘電体基板は例えば平衡形スl−1,Jツブ線
路の構造を有したものであり、素子チップはMMI C
,FET、MODFET (変調ドープ電界効果トラン
ジスタ)、ダイオード等のチップである。素子チップを
納める開口部は、誘電体基板を貫通していても良いし、
貫通していなくても良い。貫通しない場合には、開口部
の底面を伝送線路導体の形成されている面と同じ位置と
して、底面に伝送線路導体を露出させるのが好ましい。
The dielectric substrate of the present invention has a structure of, for example, a balanced line, a J-tube line, and the element chip is an MMI C.
, FET, MODFET (modulation doped field effect transistor), diode, etc. The opening for housing the element chip may penetrate through the dielectric substrate, or
It doesn't have to be through. When not penetrating, it is preferable that the bottom surface of the opening be located at the same position as the surface on which the transmission line conductor is formed, so that the transmission line conductor is exposed on the bottom surface.

開口部の封口には、導電性の封口体を用いて開口部に蓋
をするのが良く、より好筐しくば、金属薄板を用いて開
口部に蓋をするのが良い。素子チップの接地をするには
、素子チップ裏面に接地電極を設け、該接地電極と上記
導電性封口体を接続して誘電体基板の一方の接地電極と
接続するのが良く、素子チップ表面の接地電極を接地す
るには、誘電体基板の他の接地電極から伝送線路導体の
位置に接続部を導き、これに接地電極をバンプ電極を用
いて接続するのが良い。
For sealing the opening, it is preferable to cover the opening using a conductive sealing body, and for a more preferable case, it is preferable to cover the opening using a thin metal plate. To ground the element chip, it is best to provide a ground electrode on the back surface of the element chip, connect the ground electrode to the conductive sealing body, and connect it to one of the ground electrodes on the dielectric substrate. In order to ground the ground electrode, it is preferable to lead a connection part from another ground electrode on the dielectric substrate to the position of the transmission line conductor, and connect the ground electrode to this using a bump electrode.

〈作 用〉 本発明では、誘電体基板に設けられた開口部に素子チッ
プを納め、この開口部を封口することで、誘電体基板が
パッケージの役割を兼ねる。また。
<Function> In the present invention, the dielectric substrate also serves as a package by placing the element chip in an opening provided in the dielectric substrate and sealing the opening. Also.

封口に導電性の封口体を用い、誘電体基板の接地電極と
電気的に接続すると、素子チップは誘電体基板の接地電
極と上記封口体とで電気的にシールドされる。さらに、
素子チップをバンプ電極により接続すると、従来のポン
ディングワイヤが不要となり、ボンディングワイヤに比
べ接続部の電極長も非常に短くなる。
When a conductive sealing body is used for the sealing and is electrically connected to the ground electrode of the dielectric substrate, the element chip is electrically shielded by the ground electrode of the dielectric substrate and the sealing body. moreover,
Connecting element chips using bump electrodes eliminates the need for conventional bonding wires, and the length of the electrodes at the connection portion is also much shorter than with bonding wires.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について、第1図、第2図を参照
しながら詳細に説明する。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図は本実施例のマイクロ波ダウンコンバタの部分断
面図、第2図はその回路構成図である。
FIG. 1 is a partial sectional view of the microwave down converter of this embodiment, and FIG. 2 is a circuit configuration diagram thereof.

本実施例のマイクロ波ダウンコンバータは、本装置を構
成するMMICチップが誘電体基板の開口部に納められ
て構成されている。この部分の構造を第1図により作製
方法と共に説明する。誘電体基板2は以下のようにして
作製する。誘電体5゜接地電極3、伝送線路金属7の3
層から成る基板に貫通孔13を設け、この基板の厚さと
略同−の高さの凸部10を有する金属板1を接地電極3
に凸部10が貫通孔13に挿入されるようにして接続す
る。これに、接地電極4、誘電体6の2層がら戊り、開
口部14となるば通孔を設けた基板を接着して誘電体基
板2とする。開口部14は貫通孔13より大キく、開口
部14内に凸部10、伝送線路金属7が露出し、開口部
14の大きさはMMICチップ12が納する大きさとな
っている。
The microwave downconverter of this embodiment is configured such that the MMIC chip constituting the device is housed in an opening in a dielectric substrate. The structure of this portion will be explained with reference to FIG. 1 along with the manufacturing method. The dielectric substrate 2 is manufactured as follows. Dielectric 5゜ground electrode 3, transmission line metal 7-3
A through hole 13 is provided in a substrate made of layers, and a metal plate 1 having a convex portion 10 with a height approximately equal to the thickness of the substrate is connected to a ground electrode 3.
The convex portion 10 is inserted into the through hole 13 for connection. To this, the two layers of the ground electrode 4 and the dielectric 6 are cut out, and a substrate with a through hole provided therein to form the opening 14 is bonded to form the dielectric substrate 2. The opening 14 is larger than the through hole 13, the protrusion 10 and the transmission line metal 7 are exposed within the opening 14, and the size of the opening 14 is large enough to accommodate the MMIC chip 12.

MMICチップは、MMICチップ12の表面の接地電
極端子と入出力電極端子にAuバンプ或極9a、9bを
電解メツキ等で形成し、裏面にAuを主金属とする電極
を蒸着して薄膜メタ/L’llを形成したものを用いる
。そして、このMMICチンプ12表面のバンプ電極9
a、と凸部10.バンブ電極9bと伝送線路金属7を接
続して、R/IMICチップ12を誘電体基板2に搭載
し、金属薄板8を薄膜メタ/l/llと接地電極4に接
続して開口部14を封口する。以上のようにして、表層
と裏面に接地電極4.3、内部に伝送線路金属7が形成
された誘電体基板2の開口部14KMMICチップ12
が納められる。本構造では、MM/rcチップ12は誘
電体堰板2、金属板l、金属薄板8によって封止されて
釦り、MMICチア7’12表面の電極端子はバンブ電
極により接続され、MMICチップ12裏面は金属薄板
8によって接地電極4に接地されている。
The MMIC chip is manufactured by forming Au bumps or electrodes 9a and 9b on the ground electrode terminal and input/output electrode terminal on the front surface of the MMIC chip 12 by electrolytic plating, etc., and depositing the electrodes containing Au as the main metal on the back surface to form a thin film metallization layer. The one in which L'll is formed is used. Then, the bump electrode 9 on the surface of this MMIC chimp 12
a, and the convex portion 10. The bump electrode 9b and the transmission line metal 7 are connected, the R/IMIC chip 12 is mounted on the dielectric substrate 2, the thin metal plate 8 is connected to the thin film metal/l/ll and the ground electrode 4, and the opening 14 is sealed. do. As described above, the opening 14K MMIC chip 12 of the dielectric substrate 2 has the ground electrode 4.3 formed on the front and back surfaces and the transmission line metal 7 formed inside.
can be paid. In this structure, the MM/rc chip 12 is sealed by the dielectric weir plate 2, the metal plate 1, and the metal thin plate 8, and the electrode terminals on the surface of the MMIC chia 7'12 are connected by bump electrodes. The back surface is grounded to the ground electrode 4 by a thin metal plate 8.

従来のワイヤによるMMICチップの接続では、ワイヤ
によるインダクタンスが0.5nH以上であったが、本
実施例のバンブ電極による接続ではバンプ電4i9a、
9bの高さが100μm程度と小さく、インダクタンス
も約0.1nHと小さくなる。
In the conventional connection of MMIC chips using wires, the inductance due to the wire was 0.5 nH or more, but in the connection using the bump electrodes of this embodiment, the bump electrodes 4i9a,
The height of 9b is small, about 100 μm, and the inductance is also small, about 0.1 nH.

本実施例のマイクロ波ダウンコンバータは第2図に示す
ように、マイクロ波信号の入力端子20、マイクロ波低
雑音増幅器2+、フィルり22、ミキサ23、局部発振
器24、中間周波数増幅器25、中間周波数26からな
り、上記MM I Cチップは上記各部または複数部の
機能を備えたものである。
As shown in FIG. 2, the microwave downconverter of this embodiment includes a microwave signal input terminal 20, a microwave low noise amplifier 2+, a filler 22, a mixer 23, a local oscillator 24, an intermediate frequency amplifier 25, an intermediate frequency 26, and the MMIC chip has the functions of each or more of the above parts.

このダウンコンバータをl0GHzで使用する場合には
、接続電極各部で生じるインピーダンスヌが小さくなり
、また、接続によるバラツキの影響も減少する。筐た、
パッケージを用いていないため、パッケージの容量等の
影響もなく、MMICチップの高周波特性をその1まコ
ンバータの特性に反映する。さらに、MMICチップの
裏面と接地電極とを金属板でショートしてかり、筐た、
信号線路がストリップ線路となっているため、MMIC
チップは電気的にシールドされた構造で動作し、MMI
Cにはサージが入りにくい。筐たMMICを特別に表面
保護剤によって保護する必要もない。
When this down converter is used at 10 GHz, the impedance generated at each part of the connection electrode is reduced, and the influence of variations due to connection is also reduced. Cabinet,
Since no package is used, the high frequency characteristics of the MMIC chip are reflected in the characteristics of the converter without being affected by the capacitance of the package. Furthermore, the back side of the MMIC chip and the ground electrode were short-circuited with a metal plate, and the casing
Since the signal line is a strip line, MMIC
The chip operates in an electrically shielded structure and MMI
Surge is difficult to enter in C. There is no need to specifically protect the cased MMIC with a surface protective agent.

以上のように、本発明により作製されるダウンコンバー
タはMMICチップの特性を最大限に弓き出せるもので
あり、高性能化、小型化、高信頼化がはかれる。
As described above, the down converter manufactured according to the present invention can maximize the characteristics of the MMIC chip, and can achieve higher performance, smaller size, and higher reliability.

尚、本実施例に用いた基板は、MMICチップの上層V
こ電源回路を接続するなど、さらに多層化することも可
能である。捷た誘電体5の厚さを数百/1m 程度とし
て接地金属3とMMICチップ表面接地電極とをヌル−
ホールにより接続することも可能であり、この場合には
金属板lは必要ない。
The substrate used in this example is the upper layer V of the MMIC chip.
It is also possible to further increase the number of layers by connecting power supply circuits. The ground metal 3 and the MMIC chip surface ground electrode are nulled by making the thickness of the cut dielectric 5 about several hundred/1 m.
It is also possible to connect by holes, in which case the metal plate l is not required.

〈発明の効果〉 本発明によれば、パッケージもワイヤも用いずにマイク
ロ波装置を作製できるため、素子チップの本来の特性を
最大限に引き出す事が出来、接続に伴うインダクタンス
のバラツキも減少してインピーダンスミスマツチや伝送
ロスを招くこともない。また、装置のいっそうの小型化
、及び低価格化を可能とする。さらに、導電性の封口体
を用いることによりサージ性に優れたマイクロ波装置が
作製できる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, a microwave device can be manufactured without using a package or wires, so the original characteristics of the element chip can be maximized, and variations in inductance due to connections can be reduced. This will not cause impedance mismatch or transmission loss. Furthermore, it is possible to further reduce the size and cost of the device. Furthermore, by using a conductive sealing body, a microwave device with excellent surge properties can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例であるダウンコンバタの部分断
面図、 第2図は上記ダウンコンバータの回路構成図、第3図は
従来のMMICの実装構造図である。 1・・・金属板 2・・・誘電体基板 3.4・・・接地電極 7・・・伝送線路金属 8・・・金属薄板 9a、9b・・・バンブ電極 12・・・MMICチップ 14・・・開口部
FIG. 1 is a partial sectional view of a down converter according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of the down converter, and FIG. 3 is a diagram of a conventional MMIC mounting structure. 1... Metal plate 2... Dielectric substrate 3.4... Ground electrode 7... Transmission line metal 8... Metal thin plates 9a, 9b... Bump electrode 12... MMIC chip 14. ··Aperture

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.表面と裏面に接地電極、内部に伝送線路導体が形成
された誘電体基板に素子チップが搭載されてなるマイク
ロ波装置であって、上記基板が開口部を有し、該開口部
に素子チップが納められ、該素子チップの電極端子がバ
ンプ電極を用いて上記伝送線路導体に接続され、上記開
口部が封口されていることを特徴とするマイクロ波装置
1. A microwave device in which an element chip is mounted on a dielectric substrate having ground electrodes on the front and back sides and a transmission line conductor formed inside, the substrate having an opening, and the element chip being mounted in the opening. What is claimed is: 1. A microwave device, characterized in that the device chip is housed in a device, electrode terminals of the element chip are connected to the transmission line conductor using bump electrodes, and the opening is sealed.
JP1340958A 1989-12-28 1989-12-28 Microwave device Pending JPH03201701A (en)

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JP1340958A JPH03201701A (en) 1989-12-28 1989-12-28 Microwave device

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JP1340958A JPH03201701A (en) 1989-12-28 1989-12-28 Microwave device

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JP (1) JPH03201701A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426319A (en) * 1992-07-07 1995-06-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha High-frequency semiconductor device including microstrip transmission line
EP0708481A3 (en) * 1994-10-20 1997-04-02 Hughes Aircraft Co Improved thermal bumps for high power monolithic integrated circuits of the flip chip type and manufacturing process
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