JPH04330801A - マイクロ波集積回路のバイアス回路用のコンデンサモジュール及び該コンデンサモジュールを備えるマイクロ波モジュール - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波集積回路のバ
イアス回路用のコンデンサモジュール及び該コンデンサ
モジュールを備えるマイクロ波モジュールに関し、更に
詳しくはモノリシックマイクロ波集積回路等を含むマイ
クロ波集積回路に給電するバイアス回路用のコンデンサ
モジュール並びにモノリシックマイクロ波集積回路等を
含むマイクロ波集積回路と、バイアス回路と、バイアス
回路用のコンデンサモジュールと、これらを実装するパ
ッケージとから成るマイクロ波モジュールに関する。

【０００２】今日、マイクロ波における増幅、発振、変
調、混合等の機能をもった回路を小形に提供するために
、半導体素子や回路基板を一つの金属・セラミックパッ
ケージ内に実装して回路モジュール化した所謂マイクロ
波モジュールが提供されている。このマイクロ波モジュ
ールは、無線通信、衛星通信、防衛機器などさまざまな
分野のマイクロ波通信システムに用いられており、モノ
リシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ；Ｍｏｎｏｌｉ
ｔｈｉｃ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
　Ｃｉｒｃｕｉｔ　）技術を含むマイクロ波集積回路（
ＭＩＣ；Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　
Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術の発達により、回路部品も小形化
、軽量化、堅牢化が要求されている。

【０００３】

【従来の技術】図７は従来の一例のマイクロ波モジュー
ルの回路図で、図において５はモノリシックマイクロ波
集積回路等を含むマイクロ波集積回路、５１はＦＥＴ素
子、５２，５３はマイクロストリップラインによる整合
回路、５４，５５は同じくＦＥＴ素子のバイアス供給回
路、６ａ，６ｂはマイクロ波集積回路５に給電するバイ
アス回路、７はバイアス回路用のコンデンサモジュール
、７ａ，７ｂはコンデンサ、９ａ，９ｂはマイクロ波信
号の入出力端子、１０ａ，１１ａは外部からバイアス電
源を取り入れる入力端子、１０ｂ，１１ｂは取り入れた
電源を他のマイクロ波モジュール等に供給（中継）する
出力端子である。

【０００４】端子９ａに入力したマイクロ波帯の入力信
号ＩＮはＦＥＴ５１で増幅されて出力信号ＯＵＴになり
、端子９ｂに出力される。バイアス供給回路５４，５５
の各ストリップラインａ〜ｄの長さは夫々λ／４に選ば
れており、ストリップラインｃ，ｄは終端開放にされて
いる。このため、ＦＥＴ５１のゲートＧ及びドレインＤ
から見たバイアス供給回路５４，５５のインピーダンス
は極めて高く、マイクロ波信号はバイアス回路６ａ，６
ｂに影響を与えない。一方、端子１０ａ，１１ａには所
定の電源電圧ＶＡ　，ＶＢ　が加えられており、これら
はバイアス回路６ａ，６ｂを介してバイアス供給回路５
４，５５に加えられる。このバイアス回路６ａ，６ｂと
しては、ボンディングワイヤで直接接続する場合もあり
、分圧抵抗を介して接続する場合もある。

【０００５】コンデンサ７ａ，７ｂは、このような給電
路のインピーダンスを下げ、低周波による発振を防止す
るためのもので、その目的からして、バイアス供給回路
５４，５５のごく近傍に設けるのが好ましい。そこで、
従来は、このようなコンデンサ７ａ，７ｂをモジュール
化してコンデンサモジュール７と成し、マイクロ波集積
回路５の近傍に実装している。

【０００６】図８は従来のマイクロ波モジュールの構成
を説明する図で、図８の（Ａ）はマイクロ波モジュール
の構成を示す図、図８の（Ｂ）はバイアス回路用のコン
デンサモジュールの詳細を示す図である。なお、図７と
同一符号は同一又は相当部分を示し、図８の（Ａ）に示
すようなマイクロ波モジュールには図７と類似の回路が
実装される。

【０００７】図８の（Ａ）において、８ａはベース部材
で、金属基板８ｂと、その中央部に同じく金属で設けた
矩形の枠部８ｃとから成っている。８ｄはカバー部材で
、枠部８ｃに被せることにより内部を密封する。そして
、このカバー部材８ｄとベース部材８ａとによりパッケ
ージ８を構成している。さらに、枠部８ｃの対向二辺に
穴を設け、各穴を絶縁部材１２で密封すると共に、ここ
に端子９ａ，９ｂ〜１１ａ，１１ｂを気密に貫通させる
。

【０００８】枠部８ｃの内部には、図示の如くモノリシ
ックのマイクロ波集積回路５ａ，５ｂを直列に並べ、こ
れらに隣接してバイアス回路用のコンデンサモジュール
７、次にバイアス回路６を配置し、各基板をベース８に
鑞付けして固着すると同時に接地を行なう。更に、端子
９ａ，９ｂとマイクロ波集積回路５ａ，５ｂ間、及びマ
イクロ波集積回路５ａ，５ｂの入出力間をワイヤボンデ
ィングしてマイクロ波回路を構成している。

【０００９】一方、電源の入力端子１１ａをバイアス回
路６の入力に接続し、その出力をコンデンサモジュール
７の一方の電極３９ｂに供給する。また、この例では、
電源の入力端子１０ａをコンデンサモジュール７の他方
の電極３９ａに直接接続している。そして、これらの電
極３９ａ，３９ｂとマイクロ波集積回路５ａ，５ｂとの
間で給電のための必要な本数のワイヤボンディングを行
うことにより、マイクロ波モジュールが構成される。

【００１０】図８の（Ｂ）において、従来のコンデンサ
モジュール７は、略枠部幅一杯の長さを有する細長い高
誘電体基板１に、一面は全面を共通な接地側の電極２と
し、他面には長手方向の幅を一直線の領域４９で二等分
するように２個の電極３９ａ，３９ｂが全面に設けてあ
り、こうして高誘電体基板１の厚み方向に２個のコンデ
ンサ７ａ、７ｂを形成している。

【００１１】ところで、上記のようなコンデンサモジュ
ール７では、電極３９ａと３９ｂとの間が一直線の領域
４９により２分されているので、これに平行な側面Ｐ又
はＱに配置したマイクロ波集積回路５ａ，５ｂとの間で
は、一方の電極は近く、他方の電極は遠いという状態が
必ず生じてしまう。この状態で、マイクロ波集積回路５
ａ，５ｂにワイヤボンディングしようとすると、図示の
例では、ボンディングワイヤ１３ａは短くできるので特
に問題はないが、ボンディングワイヤ１３ｂはかなり長
くなるために、このマイクロ波モジュールを例えば航空
機搭載機器や射出機器のような振動・衝撃の環境条件の
大変厳しいものに使用する場合には、ボンディングワイ
ヤ１３ｂが破断しててしまい、マイクロ波モジュールが
機能しなくなる恐れがある。

【００１２】また、このよにボンディングワイヤが長い
と、自己湾曲固定する中途部が不安定となり、このため
に自動接続機による接続が困難になり、作業性が低下し
、製造歩留りが悪化する等の問題点もある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のマ
イクロ波モジュールでは、コンデンサモジュール７の電
極３９ａと３９ｂとの間が一直線の領域４９により２分
されているので、これらからマイクロ波集積回路等にワ
イヤボンディングしようとすると、一方のボンディング
ワイヤの長さがかなり長くなるという不都合があった。

【００１４】本発明の目的は、マイクロ波集積回路等に
給電するボンディングワイヤの長さを短くできるコンデ
ンサモジュール及び該コンデンサモジュールを備えるマ
イクロ波モジュールを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は図１の構成
により解決される。即ち、本発明のコンデンサモジュー
ルは、モノリシックマイクロ波集積回路等を含むマイク
ロ波集積回路に給電するバイアス回路用のコンデンサモ
ジュールにおいて、誘電体基板１の両面を挟み、一方の
面に設けた単一の共通電極２と、他方の面に各独立に設
けた複数の電極３ａ，３ｂであって相互間にジグザグの
境界４を有するものとを備える。

【００１６】また、上記の課題は図２の構成により解決
される。即ち、本発明のマイクロ波モジュールは、モノ
リシックマイクロ波集積回路等を含むマイクロ波集積回
路５と、バイアス回路６と、バイアス回路用のコンデン
サモジュール７と、これらを実装するパッケージ８とか
ら成るマイクロ波モジュールにおいて、コンデンサモジ
ュール７は、誘電体基板１の両面を挟み、一方の面に設
けた単一の共通電極２と、他方の面に各独立に設けた複
数の電極３ａ，３ｂであって相互間にジグザグの境界４
を有するものとを備え、マイクロ波集積回路５の側面に
対し、複数の電極３ａ，３ｂのうちいずれか一方の電極
３ａ又は３ｂが近接するようにコンデンサモジュール７
を設けると共に、単一の共通電極２を接地し、マイクロ
波集積回路５に遠い側の電極３ｂ又は３ａにおいてはマ
イクロ波集積回路５に近い側の部分を経由してワイヤボ
ンディングして給電するように構成している。

【００１７】

【作用】本発明のコンデンサモジュールにおいては、誘
電体基板１の両面を挟み、一方の面に設けた単一の共通
電極２と、他方の面に各独立に設けた複数の電極３ａ，
３ｂであって相互間にジグザグの境界４を有するものと
を備えるので、その側面Ｐ又はＱに配置したマイクロ波
集積回路等との間では、一方の電極が近く、かつ他方の
電極も近いという状態が得られる。従って、２種類の給
電のための各ボンディングワイヤの長さを均一にできる
ばかりか、少なくともマイクロ波集積回路等から遠い方
となった電極からのボンディングワイヤの長さを従来の
ものに比べて十分に短くできる。

【００１８】また、本発明のマイクロ波モジュールにお
いては、モノリシックマイクロ波集積回路等を含むマイ
クロ波集積回路５の側面に対し、上記のようなコンデン
サモジュール７を複数の電極３ａ，３ｂのうちいずれか
一方の電極３ａ又は３ｂが近接するように設けると共に
、単一の共通電極２を接地し、マイクロ波集積回路５に
遠い側の電極３ｂ又は３ａにおいてはマイクロ波集積回
路５に近い側の部分を経由してワイヤボンディングして
給電するように構成しているので、これにより、いずれ
のボンディングワイヤも短くでき、パッケージ寸法や電
気的性能を維持しながら、振動等の耐環境性に優れ、製
作時のボンディング作業性の良いマイクロ波モジュール
を提供することが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明による実施例
を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一
又は相当部分を示すものとする。図３は実施例のマイク
ロ波モジュールの構成を説明する図で、図３の（Ａ）は
マイクロ波モジュールの構成を示す図、図３の（Ｂ）は
バイアス回路用のコンデンサモジュールの詳細を示す図
である。

【００２０】図３の（Ａ）では、図８の（Ａ）と同様に
カバー部材８ｄとベース部材８ａとによりパッケージ８
を構成している。さらに、枠部８ｃの対向二辺に穴を設
け、各穴を絶縁部材１２で密封すると共に、ここに端子
９ａ，９ｂ〜１１ａ，１１ｂを気密に貫通させている。 枠部８ｃの内部には、例えば１１ＧＨＺ　のモノリシッ
ク化したマイクロ波２段増幅器５ａ，５ｂと、これらに
隣接してバイアス回路用のコンデンサモジュール７、次
にバイアス回路６を配置し、各基板をベース８に鑞付け
して固着すると同時に接地を行なう。更に、端子９ａ，
９ｂとマイクロ波２段増幅器５ａ，５ｂ間、及びマイク
ロ波２段増幅器５ａ，５ｂの入出力間をワイヤボンディ
ングしてマイクロ波増幅回路を構成している。

【００２１】一方、電源の入力端子１１ａをバイアス回
路６の入力に接続し、その出力をコンデンサモジュール
７の一方の電極３ｂに供給している。また、この例では
、電源の入力端子１０ａをコンデンサモジュール７の他
方の電極３ａに直接接続している。そして、これら電極
３ａ，３ｂとマイクロ波２段増幅器５ａ，５ｂとの間で
給電のための必要な本数のワイヤボンディングを行うが
、その際に、少なくともマイクロ波２段増幅器５ａ，５
ｂに遠い側の電極３ｂにおいては、マイクロ波２段増幅
器５ａ，５ｂに近い側の部分を経由してワイヤボンディ
ングし、こうしてボンディングワイヤの長さを短くした
機械的にも堅牢なマイクロ波モジュールが構成される。

【００２２】図３の（Ｂ）において、実施例のコンデン
サモジュール７は、略枠部幅一杯の長さを有する細長い
高誘電体基板１に、一面は全面を共通な接地側の電極２
とし、他面には長手方向の幅を矩形状のジグザグの境界
４で２分するように２個の電極３ａ，３ｂが全面に設け
てあり、こうして高誘電体基板１の厚み方向に２個のコ
ンデンサ７ａ、７ｂを形成している。なお、ジグザグの
境界４の幅は所要周波数で容量結合を起こさないような
幅とする。このような形状の電極３ａ，３ｂは、通常の
マイクロストリップ線路を形成する場合と同様にして、
フォトエッチングにより容易に形成できる。

【００２３】図４は他の実施例のコンデンサモジュール
の構成を示す図で、図４の（Ａ）は平面図、図４の（Ｂ
）は左右側面図、図４の（Ｃ）は正面図である。この実
施例のコンデンサモジュール７は、高誘電体基板１に、
一面は全面を共通な接地側の電極２とし、他面には長手
方向の幅を正弦波状のジグザグの境界４１で２分するよ
うに２個の電極３１ａ，３１ｂが全面に設けてあり、こ
うして高誘電体基板１の厚み方向に２個のコンデンサ７
ａ、７ｂを形成している。

【００２４】このように長手方向の幅を正弦波状のジグ
ザグの境界４１で２分するように２個の電極３１ａ，３
１ｂを設けると、前記の矩形状の場合と異なり、境界４
１上には角部が無いので、剥がれ等が生じ憎く、機械的
強度に優れている。また、ジグザグの境界４１の幅は全
体を通して一様であり、所要周波数における容量結合の
解析も容易になり、設計がし易い。

【００２５】図５は他の実施例のコンデンサモジュール
の構成を示す図で、図５の（Ａ）は平面図、図５の（Ｂ
）は左右側面図、図５の（Ｃ）は正面図である。この実
施例のコンデンサモジュール７は、高誘電体基板１に、
一面は全面を共通な接地側の電極２とし、他面には長手
方向の幅を円状又は楕円状のジグザグの境界４２で略２
分するように２個の電極３２ａ，３２ｂが全面に設けて
あり、こうして高誘電体基板１の厚み方向に２個のコン
デンサ７ａ、７ｂを形成している。

【００２６】このように長手方向の幅を円状又は楕円状
のジグザグの境界４２で略２分するように２個の電極３
２ａ，３２ｂを設けると、例えば電極３２ｂの側がマイ
クロ波集積回路から遠い方に置かれる場合でも、電極３
２ｂの突部は対向する電極３２ａの側に広い面積で迫り
出し、もって、この部分におけるワイヤボンディングが
し易くなる。

【００２７】なお、この例では円状又は楕円状の部分の
面積が電極３２ａと電極３２ｂとで異なっており、電極
３２ｂの方が広い。従って、この例のコンデンサモジュ
ール７は、電極３２ｂの側がマイクロ波集積回路から遠
い方に置かれる場合に適している。また、これによるコ
ンデンサ容量の相違が生じないように夫々の電極の面積
は等しくされている。

【００２８】図６は他の複数の実施例のコンデンサモジ
ュールの構成を示す図で、図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ
）は夫々平面図である。なお、これらの図では裏面の高
誘電体基板１及びその裏面全面に設けた共通の接地電極
２は図示されていない。図６の（Ａ）のコンデンサモジ
ュール７は、高誘電体基板の表面長手方向の幅を三角状
のジグザグの境界４３で２分するように２個の電極３３
ａ，３３ｂが全面に設けてあり、こうして高誘電体基板
の厚み方向に２個のコンデンサ７ａ、７ｂを形成してい
る。

【００２９】このような三角状のジグザグの境界４３は
比較的製造容易である上に、機械的強度を損なわずにジ
グザグの周期を短くすることができ、両電極３３ａ，３
３ｂ上に沢山のボンディング点を確保できる。図６の（
Ｂ）のコンデンサモジュール７は、高誘電体基板の表面
長手方向の幅をくさび状のジグザグの境界４４で略２分
するように２個の電極３４ａ，３４ｂが全面に設けてあ
り、こうして高誘電体基板の厚み方向に２個のコンデン
サ７ａ、７ｂを形成している。

【００３０】このようなくさび状のジグザグの境界４４
は、相手側電極に食い込んだ部分で広い面積が取れるの
みならず、マイクロ波集積回路への給電の種類に応じて
くさび状パターンを任意に設計でき、設計の自由度が高
い。図６の（Ｃ）のコンデンサモジュール７は、高誘電
体基板の表面長手方向の幅を単一のジグザグの境界４５
で２分するように２個の電極３５ａ，３５ｂが全面に設
けてあり、こうして高誘電体基板の厚み方向に２個のコ
ンデンサ７ａ、７ｂを形成している。

【００３１】なお、このような境界４５の幅は一様であ
る必要はなく、この例では、電極３５ｂの突部では、図
面上部のマイクロ波集積回路の側にできるだけ近づける
ように境界４５の幅は狭くなっているが、電極３５ａの
突部ではそうする必要がないので、境界４５の幅を広く
取り、両電極間の容量結合を減少させている。なお、上
記以外にも様々なジグザグの境界パターンが考えられる
。

【００３２】また、各部の構造、形状、寸法、材料等は
上記実施例のものに限定するものではない。また、上記
実施例では１１ＧＨＺ　のマイクロ波２段増幅器を使用
したが、他の周波数や他の回路モジュールにおいても、
本発明が適用できることは明らかである。

【００３３】図９はマイクロ波集積回路（ＭＩＣ；　Ｍ
ｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕ
ｉｔ　）とモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ
；Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔ
ｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ　）との関係を説明する
図で、図９の（Ａ）はマイクロ波集積回路の構成を示す
図、図９の（Ｂ）はモノリシックマイクロ波集積回路の
構成を示す図である。

【００３４】図９の（Ａ）において、一般にＭＩＣはセ
ラミック基板１０１、ＧａＡｓＦＥＴ１０２等の半導体
素子（必ずしも必要ではない）及びコンデンサ１０３等
からな成るマイクロ波回路を例えば略Ｗ＝１５ｍｍ、Ｄ
＝１０ｍｍの金属ベース１００上に形成したもので、こ
れはハイブリッドＩＣと同じイメージである。図９の（
Ｂ）において、一般にＭＭＩＣはＭＩＣと同等の機能を
例えば略ｗ＝２．５ｍｍ、ｄ＝２ｍｍの半導体基板２０
０上に一体的に形成したものであり、ＬＳＩと同じイメ
ージである。なお、２０１はＭＭＩＣの拡大図である。

【００３５】本発明は、モノリシックマイクロ波集積回
路等を含むマイクロ波集積回路に適用可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のコンデンサモ
ジュールにおいては、誘電体基板１の両面を挟み、一方
の面に設けた単一の共通電極２と、他方の面に各独立に
設けた複数の電極３ａ，３ｂであって相互間にジグザグ
の境界４を有するものとを備えるので、その側面Ｐ又は
Ｑに配置したマイクロ波集積回路等との間では、一方の
電極が近く、かつ他方の電極も近いという状態が得られ
、従って、２種類の給電のための各ボンディングワイヤ
の長さを均一にできるばかりか、少なくともマイクロ波
集積回路等から遠い方となった電極からのボンディング
ワイヤの長さを従来のものに比べて十分に短くできる。

【００３７】また、本発明のマイクロ波モジュールにお
いては、モノリシックマイクロ波集積回路等を含むマイ
クロ波集積回路５の側面に対し、上記のようなコンデン
サモジュール７を複数の電極３ａ，３ｂのうちいずれか
一方の電極３ａ又は３ｂが近接するように設けると共に
、単一の共通電極２を接地し、マイクロ波集積回路５に
遠い側の電極３ｂ又は３ａにおいてはマイクロ波集積回
路５に近い側の部分を経由してワイヤボンディングして
給電するように構成しているので、これにより、いずれ
のボンディングワイヤも短くでき、パッケージ寸法や電
気的性能を維持しながら、振動等の耐環境性に優れ、製
作時のボンディング作業性の良いマイクロ波モジュール
を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の原理的構成図である。

【図２】図２は本発明の原理的構成図である。

【図３】図３は実施例のマイクロ波モジュールの構成を
説明する図である。

【図４】図４は他の実施例のコンデンサモジュールの構
成を示す図である。

【図５】図５は他の実施例のコンデンサモジュールの構
成を示す図である。

【図６】図６は他の複数の実施例のコンデンサモジュー
ルの構成を示す図である。

【図７】図７は従来の一例のマイクロ波モジュールの回
路図である。

【図８】図８は従来のマイクロ波モジュールの構成を説
明する図である。

【図９】図９はマイクロ波集積回路とモノリシックマイ
クロ波集積回路との関係を説明する図である。

【符号の説明】

１　　誘電体基板 ２　　共通電極 ３ａ，３ｂ　　電極 ４　　ジグザグの境界 ５　　マイクロ波集積回路 ６　　バイアス回路 ７　　コンデンサモジュール ７ａ，７ｂ　　コンデンサ ８　　パッケージ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　モノリシックマイクロ波集積回路等を
   含むマイクロ波集積回路に給電するバイアス回路用のコ
   ンデンサモジュールにおいて、誘電体基板（１）の両面
   を挟み、一方の面に設けた単一の共通電極（２）と、他
   方の面に各独立に設けた複数の電極（３ａ，３ｂ）であ
   って相互間にジグザグの境界（４）を有するものとを備
   えることを特徴とするマイクロ波集積回路のバイアス回
   路用のコンデンサモジュール。
2. 【請求項２】　　モノリシックマイクロ波集積回路等を
   含むマイクロ波集積回路（５）と、バイアス回路（６）
   と、バイアス回路用のコンデンサモジュール（７）と、
   これらを実装するパッケージ（８）とから成るマイクロ
   波モジュールにおいて、コンデンサモジュール（７）は
   、誘電体基板（１）の両面を挟み、一方の面に設けた単
   一の共通電極（２）と、他方の面に各独立に設けた複数
   の電極（３ａ，３ｂ）であって相互間にジグザグの境界
   （４）を有するものとを備え、マイクロ波集積回路（５
   ）の側面に対し、複数の電極（３ａ，３ｂ）のうちいず
   れか一方の電極（３ａ又は３ｂ）が近接するようにコン
   デンサモジュール（７）を設けると共に、単一の共通電
   極（２）を接地し、マイクロ波集積回路（５）に遠い側
   の電極（３ｂ又は３ａ）においてはマイクロ波集積回路
   （５）に近い側の部分を経由してワイヤボンディングし
   て給電するように構成されていることを特徴とするマイ
   クロ波モジュール。