JPH07226627A - マイクロ波発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 表面層１０ａと内層１０ｂ及び接地導体層
１０ｃを形成する多層誘電体基板１０と、この多層誘電
体基板１０に形成された凹部１１と、この凹部１１内に
収納される半導体チップ２０と、前記凹部を塞ぐキャッ
プ２５と、このキャップ２５と前記凹部１１の接合部分
を密封する封止樹脂７０と、前記半導体チップ２０と電
磁界的に接続される誘電体共振器３０と、前記多層誘電
体基板１０の表面層を覆う金属製カバー４０と、前記誘
電体共振器３０の上方に位置するように金属製カバー４
０に取り付けてあり、半導体チップ２０の発振周波数の
調整を行なう周波数調整ねじ５０とを備えた構成として
ある。 【効果】 装置を容易に製作することができるととも
に、簡単な構成により半導体チップの気密封止が可能と
なり、また、周波数調整ねじによる発振周波数の調整が
容易に行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発振用素子にバイポー
ラトランジスタ又は電界効果トランジスタ等の半導体チ
ップを用いたマイクロ波、ミリ波発振器に関し、特に、
装置を容易に製作することができるとともに、簡単な構
成により半導体チップの気密封止を可能とし、また、周
波数調整ねじによる発振周波数の調整を容易に行なえる
ようにしたマイクロ波発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来のマイクロ波発振器につい
て、図面を参照しつつ説明する。図３は第一従来例に係
るマイクロ波発振器を示すものであり、同図（ａ）は内
部平面図，同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【０００３】これら図面において、本従来例のマイクロ
波発振器は、発振用の半導体チップ１２０と、この半導
体チップ１２０の発振周波数を安定化させる誘電体共振
器１３０とを実装した単層の誘電体基板１１０を、金属
製のシャーシ１４１とカバー１４２からなるパッケージ
内に収納した構成となっていた。前記半導体チップ１２
０は、誘電体基板１１０に形成した導体パターン１１１
上に取り付けられており、この導体パターン１１１は、
半導体チップ１２０を直流的に接地するため、金属製シ
ャーシ１４１とボンディング線により接続されていた。

【０００４】そして、前記半導体チップ１２０と誘電体
共振器１３０は、誘電体基板１１０上に形成した導体パ
ターン１１２により電磁界的に接続されていた。また、
前記誘電体共振器１３０の上方には、カバー１４２と螺
合する金属製の周波数調整ねじ１５０が設けてあり、こ
の周波数調整ねじ１５０により、誘電体共振器１３０の
寸法誤差及び比誘電率のばらつき、半導体チップ１２０
及び回路パターン等の回路部品のばらつきによる発振周
波数のずれを調整する構成となっていた。

【０００５】さらに、誘電体基板１１０上には、誘電体
共振器１３０と電磁界的に接続されている出力取り出し
用の導体パターン１１３が形成してあった。またさら
に、半導体チップ１２０には、発振出力を取り出すため
の出力端子１１６が接続してあり、また、導体パターン
１１２，１１３には、半導体チップ１２０に直流バイア
スを加えるためのバイアス供給端子１１４，１１５がそ
れぞれ接続してあった。

【０００６】ところが、上記構成からなる第一従来例の
マイクロ波発振器では、半導体チップ１２０を外気（特
に湿気）から保護するため、シャーシ１４１とカバー１
４２の接合部分を気密構造とするほかに、周波数調整ね
じ１５０の周りに封止樹脂を塗布して気密封止を行なう
必要があり、このように周波数調整ねじ１５０を固定し
てしまうと、マイクロ波発振器が経年変化、または、温
度変動等により周波数変動を起こした場合、周波数調整
が外部から行なえないという問題があった。

【０００７】このような問題点を解決するため、図４に
示すようなマイクロ波発振器が提案されている。図４は
第二従来例に係るマイクロ波発振器を示すものであり、
同図（ａ）は内部平面図，同図（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ
断面図である。

【０００８】本従来例のマイクロ波発振器は、半導体チ
ップ１２０を単層の誘電体基板１１０の表面１１０ａに
取り付け、また、誘電体共振器１３０を誘電体基板１１
０の裏面１１０ｂに取り付けてあり、このような誘電体
基板１１０を、金属製シャーシ１４１の内周面に連続的
に形成した突出部１４１ａに密着接合させることによ
り、パッケージ内の空間を、半導体チップ１２０の実装
されている側の空間１６１と、誘電体共振器１３０の実
装されている側の空間１６２に分割し、さらに周波数調
整ねじ１５０を空間１６２側のカバー１４２に設けた構
成となっていた。

【０００９】このような構成からなる本従来例のマイク
ロ波発振器によれば、半導体チップ１２０の搭載されて
いる側の空間１６１から周波数調整ねじ１５０を除去す
ることができ、また、周波数調整ねじ１５０を空間１６
２側に設けたことにより、周波数調整ねじ１５０を気密
封止する必要がなくなり、半導体チップ１２０の気密性
を保持しつつ、周波数調整が可能となる。

【００１０】なお、誘電体基板１１０の両面にそれぞれ
半導体チップ１２０と誘電体共振器１３０を分けて設け
た構成のマイクロ波発振器としては、特開昭６１−２３
０４０９号で提案されているものがある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記第二従来例及び特
開昭６１−２３０４０９号のマイクロ波発振器では、誘
電体基板１１０の両面に部品を実装する構成となってお
り、基板両面の部品を両方ともろう付けすることが困難
なため、もっぱら誘電体共振器１３０を接着剤により固
定していた。ところが、誘電体共振器１３０とともに、
他の部品を基板裏面に実装する場合は、この他の部品を
ろう付けする必要があり、このような場合、基板両面の
部品を同時にろう付けすることができず、片側面の部品
を先にろう付けした後、基板を反転し、もう一方の面に
部品をろう付けしなければならなかった。この場合、両
面とも同じ溶融温度のろうを用いると、先にろう付けさ
れた部品のろうが、後の部品のろう付け時に再溶融して
しまうので、部品落下防止のため、先にろう付けされる
部品のろうの溶融温度を高くし、また、先にろう付けさ
れる部品を接着剤で仮止めする必要があり、部品をろう
付けするのに手間がかかるという問題があった。また、
誘電体基板１１０の両面に部品を実装することとする
と、基板両面にエッチングをしなければならず、この点
においても手間とコストがかかるという問題があった。

【００１２】また、第二従来例のマイクロ波発振器で
は、金属製のシャーシ１４１が誘電体基板１１０の支持
及び空間１６１，１６２の気密性の保持を兼ねているた
め、突出部１４１ａをシャーシ１４１と一体的に形成す
る必要があり、シャーシ１４１の切削加工が複雑で多大
の手数を要するという問題があった。

【００１３】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、装置を容易に製作することができるとと
もに、簡単な構成により半導体チップの気密封止を可能
とし、また、周波数調整ねじによる発振周波数の調整を
容易に行なえるようにしたマイクロ波発振器の提供を目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のマイクロ波発振器は、単層又は多層の誘電
体基板に、半導体チップ及びこの半導体チップと電磁界
的に接続される誘電体共振器と実装し、パッケージによ
り気密封止したマイクロ波発振器であって、前記誘電体
基板の表面側に前記半導体チップの収納部を形成すると
ともに、この収納部内に前記半導体チップを収納し、前
記収納部をキャップで塞ぎ、気密封止した構成としてあ
り、好ましくは、前記半導体チップの収納部を、誘電体
基板の表面側に形成した凹部とした構成としてある。

【００１５】

【作用】上記構成からなる本発明のマイクロ波発振器に
よれば、誘電体基板に形成した凹部に半導体チップを収
納し、キャップで気密封止することにより、前記半導体
チップを他の部材と同一基板面上で、かつ、別個独立に
気密封止することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明のマイクロ波発振器の実施例に
ついて、図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の第
一実施例に係るマイクロ波発振器について説明する。図
１は本実施例に係るマイクロ波発振器を示すものであ
り、同図（ａ）は平面図，同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
断面図である。なお、同図（ａ）では、本マイクロ波発
振器の構成を分かりやすく示すため、各部を覆う金属製
カバーと、半導体チップのキャップを図示していない。
また、以下に説明する本実施例のマイクロ波発振器で
は、多層誘電体基板の表面側に半導体チップの収納部と
しての凹部を形成した構成としてある。

【００１７】同図において、１０は多層誘電体基板であ
り、表面層１０ａを形成する誘電体基板と、段差部１１
ａを形成する誘電体基板と、内層１０ｂ及び接地導体層
１０ｃを形成する誘電体基板の計三枚の誘電体基板を上
下方向に重ね合せた構成としてある。表面層１０ａに
は、内層１０ｂに通じる凹部１１が設けてあり、この凹
部１１の内部には、発振用の半導体チップ２０が収納さ
れている。また、凹部１１の入口には、キャップ２５取
付用の前記段差部１１ａが形成してある。この段差部１
１ａに取り付けられたキャップ２５と凹部の接合部分に
は、封止樹脂７０塗布されており、これによって半導体
チップ２０を凹部１１内に樹脂封止している。このよう
にキャップ２５を樹脂封止することにより半導体チップ
２０の気密性を高めることができる。また、段差部１１
ａには、接地導体層１０ｃに通じる複数の直流接地導通
孔１２が形成してあり、キャップ２５を直流的に接地し
てある。このように複数の直流接地導通孔１２で半導体
チップ２０を包囲することにより、基板高さ方向に高周
波の壁が形成され、電磁気的遮蔽効果が生ずる。なお、
キャップ２５としては、金属製のものが好ましいが、金
属以外の材質のキャップを用いることも可能である。ま
た、本発明は半導体チップ２０の気密封止を目的とする
ものであり、上記直流接地導通孔１２を設けなくとも、
気密性を保持することが可能であり、マイクロ波発振器
としても従来と同様、十分に動作する。

【００１８】表面層１０ａの中央付近には、半導体チッ
プ２０の発振周波数を安定化させる誘電体共振器３０が
実装してある。そして、表面層１０ａの誘電体共振器３
０近傍には、一端が凹部１１近傍に位置する表面層導体
パターン１３が形成してある。また、内層１０ｂには、
凹部１１内に連続する内層導体パターン１４が形成して
ある。これら表面層導体パターン１３と内層導体パター
ン１４は、表面層１０ａ及び段差部１１ａを形成する二
枚の誘電体基板に垂直に設けた導通孔１５により電気的
に接続されている。そして、前記半導体チップ２０を内
層導体パターン１４にボンディング線で接続することに
より、半導体チップ２０と誘電体共振器３０は、表面層
導体パターン１３，導通孔１５及び内層パターン１４を
介して電磁界的に接続される。

【００１９】１６は内層１０ｂに形成された発振出力取
出パターンであり、一端が半導体チップ２０と接続され
ており、他端が外部に露出している。そして、前記内層
導体パターン１４及びこの発振出力取出パターン１６の
半導体チップ２０側の端部からは、半導体チップ２０に
直流バイアスを加えるための直流バイアス供給パターン
１４ａ，１６ａが延設されている（図１（ａ））。ま
た、１７は半導体チップ２０を接地する直流接地パター
ンである（図１（ａ））。さらに、１８は後述する金属
製カバー４０を直流的に接地するための複数の直流接地
導通孔であり、金属製カバー４０の開口部壁端部と接触
するように多層誘電体基板１０の周縁部近傍に配置され
ており、表面層１０ａから直流接地導体層１０ｃに通じ
ている。このような直流接地導通孔１８で多層誘電体基
板１０内周を包囲することにより、基板高さ方向に高周
波の壁が形成され、電磁気的遮蔽効果が生じる。このよ
うな効果により、多層誘電体基板１０全体を金属製カバ
ー４０で覆う必要がなくなり、金属製カバーの簡素化、
及び、基板面積を大きくしてアンプ等の部品をまとめて
実装することが可能となる。

【００２０】前記金属製カバー４０は多層誘電体基板１
０の表面層１０ａをほぼ覆い、電磁界的エネルギーをカ
バー内部に閉じ込める。そして、この金属製カバー４０
と多層誘電体基板１０の接合部分には、封止樹脂７０が
塗布してある。また、金属製カバー４０の誘電体共振器
３０上方と対応する位置には、半導体チップ２０の発振
周波数を調整するための金属製の周波数調整ねじ５０が
設けてある。なお、金属製カバー４０と多層誘電体基板
１０の封止は、封止樹脂７０の代わりにろう付けによっ
て行なうこともできる。

【００２１】このような構成によれば、多層誘電体基板
１０に凹部１１を形成し、この凹部１１内に収納した半
導体チップ２０をキャップ２５で気密封止するといった
簡単な構成により、半導体チップ２０を他の部材と別個
独立に気密封止することができ、周波数調整ねじ５０に
よる発振周波数の調整も常時容易に行なえる。また、半
導体チップ２０を他の部品と同一基板面上に実装する構
成としたことにより、各部品のろう付けが一工程で行な
えるようになり、さらに、半導体チップ２０がキャップ
２５によって封止されているので、金属製カバー４０の
構成が簡単となり、容易に切削加工することができる。
したがって、これら効果により、装置の製作が容易に行
なえるようになる。

【００２２】次に、本発明の第二実施例に係るマイクロ
波発振器について、図面を参照しつつ説明する。図２
は、本実施例に係るマイクロ波発振器を示す側面断面図
である。本実施例のマイクロ波発振器は、誘電体基板１
０を薄型に形成するとともに、凹部６０を突出させ、こ
の凹部６０内に半導体チップ２０を収納してキャップ２
５で塞ぎ、封止樹脂を塗布して樹脂封止した構成として
ある。このような構成によれば、上記第一実施例と同様
の効果を奏するとともに、装置の軽量化が図れる。

【００２３】なお、本発明のマイクロ波発振器は、上記
第一及び第二実施例に限定されるものではない。例え
ば、上記実施例では、キャップ２５を封止樹脂７０によ
って樹脂封止する構成としたが、これは特に限定される
ものではなく、キャップ２５及び凹部１１（６０）の形
状を円形とし、キャップ２５にねじを設けるとともに、
凹部１１（６０）の内周にねじ溝を設け、Ｏリングを介
して、これらキャップ２５と凹部１１（６０）を螺合さ
せることにより、半導体チップ２０を凹部１１（６０）
内に嵌合封止する構成としてもよい。このような構成と
することにより開蓋が容易に行なえ、保守に効果的であ
る。また、封止樹脂の代わりに、キャップ２５周縁をろ
う付けしてもよい。このような構成とすると、キャップ
２５の封止作業を半導体チップ２０等のろう付けと同時
に行なえるので、組み立て工程の減縮化が図れる。さら
に、嵌合封止と樹脂封止（又はろう封止）の両方を併用
する構成としてもよい。この場合、嵌合封止と樹脂封止
（又はろう封止）の両方の効果が得られる。またさら
に、本実施例では、三層からなる多層誘電体基板１０を
用いる構成としたが、一層又は三層以上からなる誘電体
基板に凹部等の半導体チップ２０を形成して、本発明を
実施することも可能である。また、上記実施例では、多
層誘電体基板１０の表面層１０ａのみを金属製カバー４
０からなるパッケージで覆うようにしたが、多層誘電体
基板１０全体を金属製のカバー及びシャーシからなるパ
ッケージで覆う構成としてもよい。この場合、直流接地
導通孔１８を設けなくてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のマイク
ロ波発振器によれば、装置を容易に製作することができ
るとともに、簡単な構成により半導体チップの気密封止
が可能となり、また、周波数調整ねじによる発振周波数
の調整が容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例にかかわるマイクロ波発振
器を示すものであり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図２】本発明の第二実施例に係るマイクロ波発振器を
示す側面断面図である。

【図３】第一従来例に係るマイクロ波発振器を示すもの
であり、同図（ａ）は内部平面図、同図（ｂ）は（ａ）
のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】第二従来例に係るマイクロ波発振器を示すもの
であり、同図（ａ）は内部平面図、同図（ｂ）は（ａ）
のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１０ 多層誘電体基板 １０ａ 表面層 １０ｂ 内層 １０ｃ 接地導体層 １１ 凹部 １１ａ 段差部 １２ 直流接地導通孔 １３ 表面層導体パターン １４ 内層導体パターン １５ 導通孔 １４ａ，１６ａ 直流バイアス供給パターン １６ 発振出力取出パターン １７ 直流接地パターン １８ 直流接地導通孔 ２０ 半導体チップ ２５ キャップ ３０ 誘電体共振器 ４０ 金属製カバー ５０ 周波数調整ねじ ６０ 凹部 ６１ 段差部 ７０ 封止樹脂

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単層又は多層の誘電体基板に、半導体チ
   ップ及びこの半導体チップと電磁界的に接続される誘電
   体共振器を実装し、金属製のパッケージにより気密封止
   したマイクロ波発振器であって、 前記誘電体基板の表面側に前記半導体チップの収納部を
   形成するとともに、この収納部内に前記半導体チップを
   収納し、前記収納部をキャップで塞ぎ、気密封止したこ
   とを特徴とするマイクロ波発振器。
2. 【請求項２】 前記半導体チップの収納部が、誘電体基
   板の表面側に形成した凹部である請求項１記載のマイク
   ロ波発振器。
3. 【請求項３】 前記凹部が、入口にキャップ取付用の段
   差部を有する請求項２記載のマイクロ波発振器。
4. 【請求項４】 一面に開口部を形成し、前記誘電体基板
   の表面を覆う金属製カバーと、 前記誘電体基板の前記金属製カバーの開口部壁端部と接
   触する位置に形成され、前記誘電体基板の表面から裏面
   に通じる複数の直流接地導通孔とを備えた請求項１，２
   又は３記載のマイクロ波発振器。
5. 【請求項５】 前記誘電体基板の前記キャップと対応す
   る位置に形成されるとともに、前記誘電体基板の表面か
   ら裏面に通じる複数の直流接地導通孔を備えた請求項
   １，２，３，又は４記載のマイクロ波発振器。
6. 【請求項６】 表面層と内層及び接地導体層を形成する
   複数枚の誘電体基板からなり、前記表面層から内層に通
   じる凹部と、前記表面層に形成してあり、一端が前記凹
   部に近傍に位置する表面層導体パターンと、前記凹部の
   入口に形成した段差部と、この段差部から前記接地導体
   層に通じる複数の直流接地導通孔と、前記内層に形成し
   てあり、前記凹部内に連続する内層導体パターンと、前
   記表面層導体パターンと内層導体パターンを接続する導
   通孔と、前記誘電体基板の周縁部に形成してあり、表面
   層から接地導体層に通じる複数の直流接地導通孔とを有
   する多層誘電体基板と、 この多層誘電体基板の凹部内に収納され、前記内層導体
   パターンに接続された半導体チップと、 前記段差部上に載置され、前記凹部を塞ぐキャップと、 このキャップと前記凹部の接合部分を密封する封止部材
   と、 前記多層誘電体基板の前記表面層導体パターン近傍に実
   装された誘電体共振器と、 一面に開口部を形成し、この開口部の壁端部が、前記表
   面層から接地導体層に通じる複数の直流接地導通孔と接
   触する状態で前記多層誘電体基板の表面層を覆う金属製
   カバーと、 前記誘電体共振器の上方に位置するように前記金属製カ
   バーに取り付けてあり、前記半導体チップの発振周波数
   の調整を行なう金属製の周波数調整ねじとを備えた請求
   項１，２，３，４又は５記載のマイクロ波発振器。
7. 【請求項７】 前記キャップと凹部の接合部分に封止樹
   脂を塗布して前記半導体チップを凹部内に密封した請求
   項１，２，３，４，５又は６記載のマイクロ波発振器。
8. 【請求項８】 前記キャップと凹部の接合部分をろう付
   けして前記半導体チップを凹部内に密封した請求項１，
   ２，３，４，５又は６記載のマイクロ波発振器。
9. 【請求項９】 前記キャップにねじを設けるとともに、
   前記凹部の内周にねじ溝を設け、これらキャップと凹部
   を螺合させることにより前記半導体チップを凹部内に密
   封した請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の
   マイクロ波発振器。