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JP3641710B2 - Method of connecting circuit function blocks using conversion line of high-frequency transmission line, high-frequency circuit board using the same, and mounting structure thereof - Google Patents

Method of connecting circuit function blocks using conversion line of high-frequency transmission line, high-frequency circuit board using the same, and mounting structure thereof Download PDF

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JP3641710B2
JP3641710B2 JP2000065751A JP2000065751A JP3641710B2 JP 3641710 B2 JP3641710 B2 JP 3641710B2 JP 2000065751 A JP2000065751 A JP 2000065751A JP 2000065751 A JP2000065751 A JP 2000065751A JP 3641710 B2 JP3641710 B2 JP 3641710B2
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line
frequency
conductor
circuit
coplanar
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正 神田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波伝送路の変換線路を用いた回路機能ブロックの接続方法と、それを用いた高周波回路基板およびその実装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
無線通信においては、使用する電磁波の周波数が高くなればなるほど伝送する情報の量を多くすることができるため、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波のような高周波領域での研究が盛んである。一方、電磁波は周波数が高くなればなるほど、その波長が短くなるため、それを取り扱う装置(回路)の構成においてはより高い物理的寸法精度が要求され、その実装方法や測定技術が難しくなる。
【0003】
従来、最も一般的に行われている高周波回路基板の実装構造は、図7に示すように、それぞれ機能ブロックとして形成された高周波半導体装置1とセラミック基板2を、たとえば、コバールで形成された台座3にAuーSn共晶はんだ5により固着し、高周波半導体装置1とセラミック基板2をAu等のワイヤ4で接続する構造になっている。
【0004】
そして、その接続部は、図8に示すように、コプレーナ線路で設計された高周波半導体装置1の入出力パッド10とセラミック基板2のマイクロストリップ線路14、高周波半導体装置1のGNDパッド11とセラミック基板2のGNDパターン12をそれぞれAuワイヤ4で接続している。なお、GNDパッド12は、スルーホール13を介して裏面に形成されたGND層(図示せず)に接続されている。
【0005】
なお、前記高周波半導体装置1およびセラミック基板2で構成される各機能ブロックは、伝送線路だけでなくパターンにより構成されたBPF、BEF等の受動素子ブロック、インピーダンスの整合回路ブロック等、1つの機能を持つブロックで構成される。
【0006】
図7に示すように、高周波回路モジュールとして構成する場合、一般的には、台座3の実装面に、エッチングなどの加工法により、高周波半導体装置1の厚さとセラミック基板2の厚さの差に相当する段差を形成し、実装後の高周波半導体装置1とセラミック基板2の接続面の高さを揃え、接続用のAuワイヤ4の長さをできるだけ短くして、高周波特性の劣化を少なくするようにしている。また、Auワイヤ4の長さを短くするためには、高周波半導体装置1とセラミック基板2の間隔をできるだけ小さくすることも必要であり、台座3の加工精度および実装時の位置精度が要求されている。
【0007】
また、「マイクロ波回路の基礎とその応用」P221、図4.97(小西良弘、1992年、総合電子出版社)に開示されているように、基板上でコプレーナ線路とマイクロストリップ線路を変換する変換基板を用いることが提案されている。
【0008】
この、変換基板は、図9および図10に示すように、変換基板となるセラミック基板2上に、線路幅Wcを持つ中心導体18とその両側に所定の幅Gを隔てて形成されたGNDパターン19で構成されるコプレーナ線路と、線路幅Wmを持つマイクロストリップ線路14および中心導体18とマイクロストリップ線路14を接続する台形状の導体が形成されている。
【0009】
なお、GNDパターン19のマイクロストリップ線路14側の端部は、前記台形状の導体の広がり角より広い広がり角を有している。また、GNDパターン19は、スルーホール13を通してセラミック基板2の裏面全面に形成されたGNDパターン15に接続されている。
【0010】
したがって、前記図8のセラミック基板2の代わりに、図9および図10の変換基板を用いることも可能である。
【0011】
図10において、同一基板上にコプレーナ線路とマイクロストリップ線路14を配置した場合、マイクロストリップ線路14の特性インピーダンスは、線路幅Wmとセラミック基板2の厚さHおよび誘電率εで決定されるため、セラミック基板2の厚さHおよび誘電率εが決まれば、マイクロストリップ線路2の線路幅Wmが一義的に決まる。
【0012】
一方、コプレーナ線路の中心導体18の特性インピーダンスは、Wc/(Wc+2×G)と誘電率εで決定されるため、基本的にはセラミック基板2の表面の設計条件に依存し、セラミック基板2の厚さHがある程度以上あればセラミック基板2の厚さHには依存しない。しかし、コプレーナ線路には、基本的にマイクロストリップ線路等の不要モードスプリアスの存在が知られているため、一般的には、セラミック基板2の厚さHは、(Wc+2×G)の数倍以上に設定される。
【0013】
以上のことから同一厚さの基板上にコプレーナ線路とマイクロストリップ線路が存在する場合、通常Wc<Wmの関係で設計される。また、図10の変換部分をチップ状にした、いわゆる変換チップがあり、マイクロストリップ線路をコプレーナプローブで測定する場合や、コプレーナ線路をコネクタを用いて測定する場合などに用いられる。その場合、チップと基板間はAuワイヤで接続される。
【0014】
高周波回路においては、複数の機能ブロックを一度に実装してモジュールを作成し、そのモジュールの特性を測定した場合、各機能ブロック毎の特性が確認できないため、特定の機能ブロックが調整用回路を含む場合や、不良が発生した場合にその対応が難しくなる。そのため、各機能ブロック毎に専用の測定治具を作成し、実装前に各機能ブロック毎にその特性を測定した後、モジュールとして組み立てている。この時、前記変換チップが良く用いられる。
【0015】
また、特性の測定には、測定結果に誤差がでないように、セラミック基板2を機械的に確実に固定するとともに、電気的にも安定した接続が得られるように配慮する必要がある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
複数の機能ブロックで高周波回路モジュールを構成する場合、各機能ブロック毎にその特性を測定し台座に実装するため、台座の加工、実装精度に厳しい精度が要求されるだけでなく、実装点数に比例した大きな実装コストがかかる。
【0017】
また、各機能ブロックの測定において、測定結果のばらつきや誤差をなくすために高価な治具を使用しなければならない上、測定のために仮ワイヤで接続したり変換チップを用いるなど、実際の使用形態と異なる状態で測定することになり測定精度の向上が望めない。このため、モジュールとして組み込んだ後の機能ブロックの特性の再現性が低下する。
【0018】
さらに、測定のための仮配線の着脱、モジュールとしての配線など、作業が2度手間になり、作業コスト、材料コストが大幅に増加する。
【0019】
上記の事情に鑑み、本発明の目的は、複数の機能ブロックを一つの基板で構成し台座に組み立てた後、各機能ブロックの特性を個別に測定できるようにして、高価な測定治具を不要にするだけでなく、実装コスト、作業コスト、材料コストを低減し、測定のばらつきをなくし、特性の再現性を向上させることができる高周波伝送路の変換線路を用いた回路機能ブロックの接続方法と、それを用いた高周波回路基板および高周波回路基板の実装構造を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本出願の請求項1に記載の発明は、複数の回路機能ブロックを接続するためのコプレーナ線路とマイクロストリップ線路とを変換する高周波伝送路の変換線路を、基板の裏面全面にはGNDパターンが形成され、該基板の表面には、スリットで遮断された中心導体を備えたコプレーナ線路の中心導体及び該中心導体からその幅が徐々に広がる台形状の導体で接続されたマイクロストリップ線路の中心導体と、該台形状の導体の広がり角より大きな広がり角の開口部を備え、スルーホールを介して前記裏面のGNDパターンと接続され且つ該コプレーナ線路の中心導体の両側に形成されたGNDパターンとが形成される構成とし、複数の回路機能ブロックを台座に組み立て、前記コプレーナ線路の中心導体に設けたコプレーナ線路を遮断するスリットの前後に高周波コプレーナプローブを当てて前記回路機能ブロックの特性の測定をした後に、前記スリットで遮断されたコプレーナ線路の中心導体を接続用の導体で接続するようにした。
【0021】
また、請求項2に記載の発明は、複数の回路機能ブロックを接続するためのコプレーナ線路とマイクロストリップ線路とを変換する高周波伝送路の変換線路を、基板の裏面全面にGNDパターンが形成され、該基板の表面には、スリットで遮断された中心導体を備えたコプレーナ線路の中心導体及び該コプレーナ線路の中心導体の入出力方向の両側に該中心導体からその幅が徐々に広がる台形状の導体で接続されたマイクロストリップ線路の中心導体と、該台形状の導体の広がり角より大きな広がり角の開口部を備え、スルーホールを介して前記裏面のGNDパターンと接続され且つ該コプレーナ線路の中心導体の両側に形成されたGNDパターンとが形成される構成とし、複数の回路機能ブロックを台座に組み立て、前記コプレーナ線路の中心導体に設けたコプレーナ線路を遮断するスリットの前後に高周波コプレーナプローブを当てて前記回路機能ブロックの特性の測定をした後に、前記スリットで遮断されたコプレーナ線路の中心導体を接続用の導体で接続するようにした。
【0022】
また、請求項3に記載の発明は、基板上に複数の回路機能ブロックを搭載し、各機能ブロックの入出力部を導体で接続して構成される高周波回路基板において、前記各回路機能ブロックの入出力部が、前記請求項1もしくは請求項2に記載の接続方法により接続するようにした。
【0023】
さらに、請求項4に記載の発明は、基板上に複数の回路機能ブロックを搭載し、各機能ブロックの入出力部を導体で接続して高周波回路基板を構成する高周波回路基板の実装構造であって、前記複数の回路機能ブロックの内、少なくとも一つは高周波半導体装置で構成し、他の回路機能ブロックと前記高周波半導体装置で構成された回路機能ブロックの入出力部が前記請求項1もしくは請求項2に記載の接続方法で接続され、且つ前記他の回路機能ブロックと前記高周波半導体装置で構成された回路機能ブロックとがバンプで接続するようにした。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1ないし図5は、本発明の第1の実施の形態を示すもので、図1は、本発明による実装構造の要部を示す拡大断面図、図2は、図1における高周波伝送路の変換線路の構造を示す平面図、図3は、本発明による実装状態を示す正面図、図4および図5は、各機能ブロックの測定状態を示す正面図である。
【0025】
同図において、図7ないし図10と同じものは同じ符号を付けて示してある。32は台形状の導体で、マイクロストリップ線路14とコプレーナ線路の中心導体18を接続している。31はスリットで、コプレーナ線路の中心導体18に形成されている。
【0026】
20はバンプで、高周波半導体装置1の各入出力パッドに形成され、基板の各所定の接続位置に位置合わせされ、加熱、加圧されて接続されている。図では、高周波半導体装置1の入出力パッド10とコプレーナ線路の中心導体18、高周波半導体装置1のGNDパッド11とGDNパターン19とを接続している。また、実装後のバンプ高さは1個当たり数10μm程度であるが、必要に応じてバンプを多段に構成する場合もある。16は接続導体で、中心導体18の両側に形成されたGNDパターン19を接続している。
【0027】
このような構成で、図3に示すように、台座3上にAuーSu共晶はんだ5を介してセラミック基板2を実装し、さらに、セラミック基板2上にバンプ20を介して高周波半導体装置1を実装する。このとき、図2に示すAuワイヤ4は接続されておらず、コプレーナ線路の中心導体18は、スリット31により切断された状態になっている。
【0028】
したがって、スリット31で切断された中心導体18の接続導体16側に、図4に示すように、高周波コプレーナプローブ40を当てることにより、1個の回路機能ブロックとしての高周波半導体装置1の特性を測定することができる。
【0029】
また、スリット31で切断された中心導体18のマイクロストリップ線路14側に、図5に示すように、高周波コプレーナプローブ40を当てることにより、回路機能ブロックとしてのセラミック基板2の特性を測定することができる。
【0030】
各回路機能ブロックの測定(場合によっては調整)を行った後、図2に示すように、スリット31で切断した中心導体18をAuワイヤ4(図2では2本)で接続する。
【0031】
高周波半導体装置1とセラミック基板2の接続に関し、図7、図8の従来のワイヤ接続に比較し、上記のバンプ接続構成では格段にロスが少ないこと、およびワイヤ接続距離に関しては、従来の長さに比較し上記の構成では、コプレーナ線路の中心導体18に形成するスリット31の幅を大幅に短縮することができるので、特性の劣化を極めて小さくすることができる。
【0032】
すなわち、接続に使用するAuワイヤ4の長さを、従来の接続長さは最低でも600〜800μm程度必要なのに対し、本発明の上記構成では、スリット31の幅を数10μm〜長くても数100μm(図2のG〜Wc程度)に大幅に短縮することができるため、ワイヤによる特性劣化を小さく抑えることができる。
【0033】
また、前記のように構成することにより、セラミック基板2を従来のように分割して形成する必要がなく、高周波半導体装置1をセラミック基板2にバンプ20を介して接続することができるから、実装する部品の点数を減らし、しかも実装位置の精度を緩和することができる。また、台座3の表面に段差を設ける必要がなくなり、台座3の加工も容易になる。
【0034】
図6は本発明の第2の実施の形態を示すもので、高周波伝送路の変換線路の構造を示す平面図である。
同図において、図2と同じものは同じ符号を付けて示してある。
【0035】
この実施の形態は、複数の回路機能ブロックを実装した高周波回路基板において、それぞれの回路機能ブロックの特性を、高周波コプレーナプローブを用いて測定するためのものであり、コプレーナ線路の中心導体18の長さは、測定の際に高周波コプレーナプローブを接触させられる長さがあればよい。
【0036】
マイクロストリップ線路14の間にコプレーナ線路を挿入し、このコプレーナ線路の中心導体18にスリット31を形成している。このため、マイクロストリップ/コプレーナ変換、スリット間接続、コプレーナ/マイクロストリップ変換において伝送損失が発生するが、それぞれの損失量は極めて少ない上に、従来のように分割された各機能ブロックをワイヤで接続することに比べ、ワイヤ長を短くできるので、実用上の問題はない。
【0037】
なお、上記各実施の形態においては、セラミック基板2の裏面のGNDパターンと表面のGNDパターン19を接続するスルーホール13が1個しか示されていないが、スルーホール13は1個である必要はなく、必要に応じて複数個設けることができる。特に、コプレーナ線路においては、スルーホール13の個数、位置によりマイクロストリップ線路やスロット線路などの不要なスプリアス応答の現れ方が違ってくるので、事前に確認して設定すると良い。
【0038】
さらに、スリット31で切断した中心導体18を接続する導体は、Auワイヤに限らず、Auリボンなどを用いても良い。
【0039】
また、前記接続導体16は、コプレーナ線路の中心導体18の端部のエッジ効果による特性インピーダンスの乱れを極力なくす目的で設けたもので、中心導体18の端部とのギャップは、中心導体18とその両側に形成されたGNDパターン19のギャップGと同じにする。また、接続導体16の幅の規定はないが、できるだけ太い方が望ましいので、図2に破線で示すような形状にしても良い。また、パターンレイアウト上の制約がある場合には、接続導体16は設けなくても良い。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高周波信号を伝送するマイクロストリップ線路にコプレーナ線路を形成し、このコプレーナ線路の中心導体にスリットを形成して、高周波半導体装置を含む複数の回路機能ブロックを1枚の高周波回路基板に実装し、各回路機能ブロック毎にその特性を測定し、場合によっては調整をした後、コプレーナ線路の中心導体のスリット部をAuワイヤ等の接続導体で接続するようにしたので、高周波回路モジュールを構成する部品点数を減らすことができると同時に、従来のように複数の回路機能ブロック基板を精度良く実装する必要がない。
【0041】
また、各回路機能ブロックの特性を高周波回路基板に実装した後測定することができるので、各回路機能ブロック毎に特性を測定するための治具類を不要にすることができるだけでなく、その測定の手間を省くことができるので、実装作業のコストを大幅に低減することができる。
【0042】
また、高周波回路基板に実装した後各回路機能ブロック毎に特性を測定することができるので、各回路機能ブロックを個別に測定した後実装する場合に比べ、測定結果のばらつきを少なくして、高周波回路基板の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実装構造の要部を示す拡大断面図。
【図2】図1における高周波伝送路の変換線路の構造を示す平面図。
【図3】本発明による実装状態を示す正面図。
【図4】各機能ブロックの測定状態を示す正面図。
【図5】各機能ブロックの測定状態を示す正面図。
【図6】他の実施の形態を示す高周波伝送路の変換線路の構造を示す平面拡大図。
【図7】従来の高周波回路基板における実装形態を示す正面図。
【図8】図7における高周波半導体装置とマイクロストリップ線路の接続状態を示す平面拡大図。
【図9】従来のコプレーナ/マイクロストリップ変換線路基板の斜視図。
【図10】図9の平面拡大図。
【符号の説明】
3…台座、4…導体、14…マイクロストリップ線路、
15…GNDパターン、18…中心導体、19…GNDパターン、
31…スリット、32…導体、40…高周波コプレーナプローブ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit functional block connection method using a conversion line of a high-frequency transmission line, a high-frequency circuit board using the same, and a mounting structure thereof.
[0002]
[Prior art]
In wireless communication, since the amount of information to be transmitted can be increased as the frequency of electromagnetic waves used increases, research in high-frequency regions such as microwaves, quasi-millimeter waves, and millimeter waves is actively conducted. On the other hand, the higher the frequency, the shorter the wavelength of the electromagnetic wave, so that higher physical dimensional accuracy is required in the configuration of the device (circuit) that handles it, and the mounting method and measurement technique become difficult.
[0003]
Conventionally, the most commonly used high-frequency circuit board mounting structure is, as shown in FIG. 7, a high-frequency semiconductor device 1 and a ceramic substrate 2 each formed as a functional block, for example, a pedestal formed of Kovar. 3 is fixed by an Au-Sn eutectic solder 5, and the high-frequency semiconductor device 1 and the ceramic substrate 2 are connected by a wire 4 such as Au.
[0004]
As shown in FIG. 8, the connection portion includes an input / output pad 10 of the high-frequency semiconductor device 1 designed with a coplanar line, a microstrip line 14 of the ceramic substrate 2, a GND pad 11 of the high-frequency semiconductor device 1, and a ceramic substrate. Two GND patterns 12 are connected by Au wires 4 respectively. The GND pad 12 is connected to a GND layer (not shown) formed on the back surface through the through hole 13.
[0005]
Each functional block constituted by the high-frequency semiconductor device 1 and the ceramic substrate 2 has one function such as a passive element block such as BPF and BEF constituted by a pattern as well as a transmission line, and an impedance matching circuit block. Consists of blocks with.
[0006]
As shown in FIG. 7, when configured as a high-frequency circuit module, generally, the mounting surface of the pedestal 3 is subjected to a difference between the thickness of the high-frequency semiconductor device 1 and the thickness of the ceramic substrate 2 by a processing method such as etching. Corresponding steps are formed, the height of the connection surface between the high-frequency semiconductor device 1 and the ceramic substrate 2 after mounting is made uniform, and the length of the Au wire 4 for connection is made as short as possible to reduce the deterioration of the high-frequency characteristics. I have to. Further, in order to shorten the length of the Au wire 4, it is necessary to make the distance between the high-frequency semiconductor device 1 and the ceramic substrate 2 as small as possible, and the processing accuracy of the base 3 and the positional accuracy at the time of mounting are required. Yes.
[0007]
Further, as disclosed in “Basics of Microwave Circuits and Their Applications” P221, FIG. 4.97 (Yoshihiro Konishi, 1992, General Electronic Publishing Co., Ltd.), coplanar lines and microstrip lines are converted on a substrate. It has been proposed to use a conversion substrate.
[0008]
As shown in FIGS. 9 and 10, the conversion substrate is formed on a ceramic substrate 2 serving as a conversion substrate, with a center conductor 18 having a line width Wc and a GND pattern formed on both sides thereof with a predetermined width G therebetween. A coplanar line composed of 19, a microstrip line 14 having a line width Wm, and a trapezoidal conductor connecting the central conductor 18 and the microstrip line 14 are formed.
[0009]
Note that the end of the GND pattern 19 on the microstrip line 14 side has a wider spread angle than the spread angle of the trapezoidal conductor. The GND pattern 19 is connected to the GND pattern 15 formed on the entire back surface of the ceramic substrate 2 through the through hole 13.
[0010]
Therefore, instead of the ceramic substrate 2 of FIG. 8, the conversion substrate of FIGS. 9 and 10 can be used.
[0011]
In FIG. 10, when the coplanar line and the microstrip line 14 are arranged on the same substrate, the characteristic impedance of the microstrip line 14 is determined by the line width Wm, the thickness H of the ceramic substrate 2, and the dielectric constant ε. If the thickness H and the dielectric constant ε of the ceramic substrate 2 are determined, the line width Wm of the microstrip line 2 is uniquely determined.
[0012]
On the other hand, since the characteristic impedance of the central conductor 18 of the coplanar line is determined by Wc / (Wc + 2 × G) and the dielectric constant ε, the characteristic impedance basically depends on the design conditions of the surface of the ceramic substrate 2. If the thickness H exceeds a certain level, it does not depend on the thickness H of the ceramic substrate 2. However, since the existence of unnecessary mode spurs such as a microstrip line is basically known in the coplanar line, the thickness H of the ceramic substrate 2 is generally several times or more than (Wc + 2 × G). Set to
[0013]
From the above, when the coplanar line and the microstrip line exist on the same thickness substrate, the design is usually made in the relationship of Wc <Wm. Further, there is a so-called conversion chip in which the conversion portion of FIG. 10 is formed into a chip shape, which is used when a microstrip line is measured with a coplanar probe or when a coplanar line is measured using a connector. In that case, the chip and the substrate are connected by an Au wire.
[0014]
In a high-frequency circuit, when a module is created by mounting a plurality of functional blocks at the same time and the characteristics of the module are measured, the characteristics of each functional block cannot be confirmed, so a specific functional block includes an adjustment circuit. It becomes difficult to deal with cases and defects. For this reason, a dedicated measuring jig is created for each functional block, its characteristics are measured for each functional block before mounting, and then assembled as a module. At this time, the conversion chip is often used.
[0015]
Further, in measuring the characteristics, it is necessary to consider that the ceramic substrate 2 is mechanically fixed securely and an electrically stable connection is obtained so that there is no error in the measurement result.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
When configuring a high-frequency circuit module with multiple functional blocks, the characteristics of each functional block are measured and mounted on the pedestal, which requires not only strict precision in processing and mounting accuracy of the pedestal, but also in proportion to the number of mounting points. Large implementation costs.
[0017]
In addition, in measuring each functional block, an expensive jig must be used to eliminate variations and errors in the measurement results, and the actual use such as connecting with a temporary wire or using a conversion chip for measurement. Measurement is performed in a state different from the shape, and improvement in measurement accuracy cannot be expected. For this reason, the reproducibility of the characteristic of the functional block after incorporating it as a module falls.
[0018]
Furthermore, the work such as attachment / detachment of temporary wiring for measurement and wiring as a module is troublesome twice, and the work cost and material cost are greatly increased.
[0019]
In view of the above circumstances, the object of the present invention is to make it possible to measure the characteristics of each functional block individually after assembling a plurality of functional blocks on a single board and assembling them into a pedestal, eliminating the need for expensive measurement jigs Circuit function block connection method using a high-frequency transmission line conversion line, which can reduce the mounting cost, work cost, material cost, eliminate measurement variations, and improve the reproducibility of characteristics to provide a mounting structure of a high-frequency circuit board and the high-frequency circuit board using the same.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application provides a high-frequency transmission line conversion line for converting a coplanar line and a microstrip line for connecting a plurality of circuit functional blocks. A GND pattern is formed on the entire back surface, and the surface of the substrate is connected by a central conductor of a coplanar line having a central conductor blocked by a slit and a trapezoidal conductor whose width gradually increases from the central conductor. A center conductor of the microstrip line and an opening having a spread angle larger than the spread angle of the trapezoidal conductor, connected to the GND pattern on the back surface through a through hole, and on both sides of the center conductor of the coplanar line The formed GND pattern is formed, and a plurality of circuit function blocks are assembled on a pedestal and provided on the central conductor of the coplanar line. By applying a high-frequency coplanar probe before and after the slit to block the planar line after the measurement of the characteristics of the circuit function blocks, and to connect the center conductor of the blocked coplanar line with the slit in the conductor for connection.
[0021]
According to the second aspect of the present invention, the GND pattern is formed on the entire back surface of the substrate, the conversion line of the high-frequency transmission line for converting the coplanar line and the microstrip line for connecting a plurality of circuit functional blocks, On the surface of the substrate, a central conductor of a coplanar line provided with a central conductor cut off by a slit, and a trapezoidal conductor whose width gradually spreads from the central conductor to both sides in the input / output direction of the central conductor of the coplanar line And a central conductor of the coplanar line that is connected to the GND pattern on the back surface through a through hole, and has a central conductor of the microstrip line connected by And a GND pattern formed on both sides of the circuit board, and a plurality of circuit function blocks are assembled on a pedestal. After measuring the characteristics of the circuit functional block by applying a high-frequency coplanar probe before and after the slit that cuts off the coplanar line provided in the core conductor, connect the central conductor of the coplanar line blocked by the slit with a connecting conductor I tried to do it.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a high frequency circuit board configured by mounting a plurality of circuit function blocks on a substrate and connecting input / output portions of the function blocks with a conductor. The input / output unit is connected by the connection method according to claim 1 or claim 2.
[0023]
Furthermore, the invention described in claim 4 is a mounting structure of a high frequency circuit board in which a plurality of circuit functional blocks are mounted on a board and the input / output portions of each functional block are connected by a conductor to constitute the high frequency circuit board. Thus, at least one of the plurality of circuit function blocks is configured by a high-frequency semiconductor device, and an input / output unit of the circuit function block configured by another circuit function block and the high-frequency semiconductor device is the claim 1 or claim. The connection method described in Item 2, and the other circuit function block and the circuit function block configured by the high-frequency semiconductor device are connected by a bump.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a mounting structure according to the present invention. FIG. 2 is a diagram of a high-frequency transmission line in FIG. FIG. 3 is a front view showing a mounting state according to the present invention, and FIGS. 4 and 5 are front views showing measurement states of each functional block.
[0025]
In the figure, the same components as those in FIGS. 7 to 10 are denoted by the same reference numerals. A trapezoidal conductor 32 connects the microstrip line 14 and the central conductor 18 of the coplanar line. A slit 31 is formed on the central conductor 18 of the coplanar line.
[0026]
A bump 20 is formed on each input / output pad of the high-frequency semiconductor device 1, aligned with each predetermined connection position of the substrate, and connected by being heated and pressurized. In the figure, the input / output pad 10 of the high-frequency semiconductor device 1 is connected to the central conductor 18 of the coplanar line, and the GND pad 11 and the GDN pattern 19 of the high-frequency semiconductor device 1 are connected. Moreover, although the bump height after mounting is about several tens of μm per piece, bumps may be formed in multiple stages as required. Reference numeral 16 denotes a connection conductor, which connects GND patterns 19 formed on both sides of the center conductor 18.
[0027]
With such a configuration, as shown in FIG. 3, the ceramic substrate 2 is mounted on the pedestal 3 via the Au—Su eutectic solder 5, and the high-frequency semiconductor device 1 is further mounted on the ceramic substrate 2 via the bumps 20. Is implemented. At this time, the Au wire 4 shown in FIG. 2 is not connected, and the central conductor 18 of the coplanar line is cut by the slit 31.
[0028]
Therefore, the characteristics of the high-frequency semiconductor device 1 as one circuit functional block are measured by applying a high-frequency coplanar probe 40 to the connecting conductor 16 side of the central conductor 18 cut by the slit 31 as shown in FIG. can do.
[0029]
In addition, as shown in FIG. 5, a high-frequency coplanar probe 40 is applied to the microstrip line 14 side of the central conductor 18 cut by the slit 31 to measure the characteristics of the ceramic substrate 2 as a circuit functional block. it can.
[0030]
After each circuit function block is measured (adjusted in some cases), as shown in FIG. 2, the central conductor 18 cut by the slit 31 is connected by the Au wire 4 (two wires in FIG. 2).
[0031]
Regarding the connection between the high-frequency semiconductor device 1 and the ceramic substrate 2, the above-described bump connection configuration has much less loss than the conventional wire connection of FIGS. 7 and 8, and the wire connection distance is the conventional length. In contrast, in the above configuration, the width of the slit 31 formed in the central conductor 18 of the coplanar line can be greatly shortened, so that the deterioration of characteristics can be extremely reduced.
[0032]
That is, the length of the Au wire 4 used for the connection is required to be about 600 to 800 μm at the minimum in the conventional connection length, whereas in the above configuration of the present invention, the width of the slit 31 is several tens to several hundred μm even if it is long. Since it can be significantly shortened (about G to Wc in FIG. 2), deterioration in characteristics due to the wire can be suppressed to a small level.
[0033]
Further, since the ceramic substrate 2 does not need to be divided and formed as in the prior art, the high-frequency semiconductor device 1 can be connected to the ceramic substrate 2 via the bumps 20. The number of parts to be reduced can be reduced, and the accuracy of the mounting position can be relaxed. Moreover, it becomes unnecessary to provide a level | step difference in the surface of the base 3, and the process of the base 3 becomes easy.
[0034]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention and is a plan view showing a structure of a conversion line of a high-frequency transmission line.
In the figure, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
[0035]
This embodiment is for measuring characteristics of each circuit functional block using a high-frequency coplanar probe in a high-frequency circuit board on which a plurality of circuit functional blocks are mounted. The length of the central conductor 18 of the coplanar line is as follows. It is sufficient that the length allows the high-frequency coplanar probe to be brought into contact with the measurement.
[0036]
A coplanar line is inserted between the microstrip lines 14, and a slit 31 is formed in the central conductor 18 of the coplanar line. For this reason, transmission loss occurs in microstrip / coplanar conversion, slit-to-slit connection, and coplanar / microstrip conversion, but each loss is very small, and each functional block divided as before is connected with wires. Compared to this, there is no practical problem because the wire length can be shortened.
[0037]
In each of the above embodiments, only one through hole 13 for connecting the GND pattern on the back surface of the ceramic substrate 2 and the GND pattern 19 on the front surface is shown, but it is necessary that the number of through holes 13 is one. However, a plurality of them can be provided as necessary. In particular, in a coplanar line, an appearance of an unnecessary spurious response such as a microstrip line or a slot line differs depending on the number and position of the through holes 13, and it is preferable to confirm and set in advance.
[0038]
Furthermore, the conductor connecting the central conductor 18 cut by the slit 31 is not limited to the Au wire, and an Au ribbon or the like may be used.
[0039]
The connection conductor 16 is provided for the purpose of minimizing the disturbance of characteristic impedance due to the edge effect at the end of the center conductor 18 of the coplanar line. The gap between the end of the center conductor 18 and the center conductor 18 The gap G of the GND pattern 19 formed on both sides thereof is the same. Although the width of the connection conductor 16 is not specified, it is desirable that the connection conductor 16 be as thick as possible. Further, when there is a restriction on the pattern layout, the connection conductor 16 may not be provided.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of circuit functional blocks including a high-frequency semiconductor device are formed by forming a coplanar line in a microstrip line that transmits a high-frequency signal and forming a slit in the central conductor of the coplanar line. Is mounted on a single high-frequency circuit board, its characteristics are measured for each circuit functional block, and after adjustment is made in some cases, the slit portion of the central conductor of the coplanar line is connected with a connecting conductor such as an Au wire. As a result, the number of components constituting the high-frequency circuit module can be reduced, and at the same time, it is not necessary to mount a plurality of circuit function block substrates with high accuracy as in the prior art.
[0041]
In addition, since the characteristics of each circuit functional block can be measured after being mounted on a high-frequency circuit board, not only jigs for measuring the characteristics for each circuit functional block can be eliminated, but also the measurement. Therefore, the cost of the mounting work can be greatly reduced.
[0042]
In addition, since it is possible to measure the characteristics of each circuit functional block after mounting on a high-frequency circuit board, the variation in measurement results is reduced compared to the case of mounting after measuring each circuit functional block individually. The reliability of the circuit board can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a main part of a mounting structure according to the present invention.
2 is a plan view showing the structure of a conversion line of the high-frequency transmission line in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a front view showing a mounting state according to the present invention.
FIG. 4 is a front view showing a measurement state of each functional block.
FIG. 5 is a front view showing a measurement state of each functional block.
FIG. 6 is an enlarged plan view showing a structure of a conversion line of a high-frequency transmission line according to another embodiment.
FIG. 7 is a front view showing a mounting form on a conventional high-frequency circuit board.
8 is an enlarged plan view showing a connection state between the high-frequency semiconductor device and the microstrip line in FIG. 7;
FIG. 9 is a perspective view of a conventional coplanar / microstrip conversion line substrate.
10 is an enlarged plan view of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
3 ... pedestal, 4 ... conductor, 14 ... microstrip line,
15 ... GND pattern, 18 ... center conductor, 19 ... GND pattern,
31 ... slit, 32 ... conductor, 40 ... high frequency coplanar probe.

Claims (4)

複数の回路機能ブロックを接続するためのコプレーナ線路とマイクロストリップ線路とを変換する高周波伝送路の変換線路を、基板の裏面全面にはGNDパターンが形成され、該基板の表面には、スリットで遮断された中心導体を備えたコプレーナ線路の中心導体及び該中心導体からその幅が徐々に広がる台形状の導体で接続されたマイクロストリップ線路の中心導体と、該台形状の導体の広がり角より大きな広がり角の開口部を備え、スルーホールを介して前記裏面のGNDパターンと接続され且つ該コプレーナ線路の中心導体の両側に形成されたGNDパターンとが形成される構成とし、
複数の回路機能ブロックを台座に組み立て、前記コプレーナ線路の中心導体に設けたコプレーナ線路を遮断するスリットの前後に高周波コプレーナプローブを当てて前記回路機能ブロックの特性の測定をした後に、前記スリットで遮断されたコプレーナ線路の中心導体を接続用の導体で接続することを特徴とする高周波伝送路の変換線路を用いた回路機能ブロックの接続方法。
A conversion line of a high-frequency transmission line for converting a coplanar line and a microstrip line for connecting a plurality of circuit function blocks is formed on the entire back surface of the substrate with a GND pattern cut off by a slit on the surface of the substrate. A central conductor of a coplanar line having a central conductor formed therein, a central conductor of a microstrip line connected by a trapezoidal conductor whose width gradually increases from the central conductor, and a spread larger than the spread angle of the trapezoidal conductor A structure having a corner opening, connected to the GND pattern on the back surface through a through hole, and formed on both sides of the central conductor of the coplanar line;
After assembling a plurality of circuit function blocks on the pedestal, measuring the characteristics of the circuit function blocks by applying a high-frequency coplanar probe before and after the slit for blocking the coplanar line provided on the central conductor of the coplanar line, and then blocking with the slit A circuit functional block connection method using a conversion line of a high-frequency transmission line, wherein a center conductor of a coplanar line is connected by a connection conductor.
複数の回路機能ブロックを接続するためのコプレーナ線路とマイクロストリップ線路とを変換する高周波伝送路の変換線路を、基板の裏面全面にGNDパターンが形成され、該基板の表面には、スリットで遮断された中心導体を備えたコプレーナ線路の中心導体及び該コプレーナ線路の中心導体の入出力方向の両側に該中心導体からその幅が徐々に広がる台形状の導体で接続されたマイクロストリップ線路の中心導体と、該台形状の導体の広がり角より大きな広がり角の開口部を備え、スルーホールを介して前記裏面のGNDパターンと接続され且つ該コプレーナ線路の中心導体の両側に形成されたGNDパターンとが形成される構成とし、
複数の回路機能ブロックを台座に組み立て、前記コプレーナ線路の中心導体に設けたコプレーナ線路を遮断するスリットの前後に高周波コプレーナプローブを当てて前記回路機能ブロックの特性の測定をした後に、前記スリットで遮断されたコプレーナ線路の中心導体を接続用の導体で接続することを特徴とする高周波伝送路の変換線路を用いた回路機能ブロックの接続方法。
A GND pattern is formed on the entire back surface of the substrate, and a high-frequency transmission line conversion line for converting a coplanar line and a microstrip line for connecting a plurality of circuit functional blocks is cut off by a slit on the surface of the substrate. A central conductor of a microstrip line connected by a trapezoidal conductor whose width gradually increases from the central conductor on both sides in the input / output direction of the central conductor of the coplanar line with the central conductor An opening having a spread angle larger than the spread angle of the trapezoidal conductor, connected to the GND pattern on the back surface through a through hole, and formed on both sides of the central conductor of the coplanar line And the configuration
After assembling a plurality of circuit function blocks on the pedestal, measuring the characteristics of the circuit function blocks by applying a high-frequency coplanar probe before and after the slit for blocking the coplanar line provided on the central conductor of the coplanar line, and then blocking with the slit A circuit functional block connection method using a conversion line of a high-frequency transmission line, wherein a center conductor of a coplanar line is connected by a connection conductor.
基板上に複数の回路機能ブロックを搭載し、各機能ブロックの入出力部を導体で接続して構成される高周波回路基板において、
前記各回路機能ブロックの入出力部が、前記請求項1もしくは請求項2に記載の接続方法により接続されていることを特徴とする高周波回路基板。
In a high-frequency circuit board configured by mounting a plurality of circuit function blocks on a board and connecting the input / output parts of each function block with a conductor,
The high-frequency circuit board according to claim 1, wherein input / output portions of the respective circuit functional blocks are connected by the connection method according to claim 1.
基板上に複数の回路機能ブロックを搭載し、各機能ブロックの入出力部を導体で接続して高周波回路基板を構成する高周波回路基板の実装構造であって、
前記複数の回路機能ブロックの内、少なくとも一つは高周波半導体装置で構成し、他の回路機能ブロックと前記高周波半導体装置で構成された回路機能ブロックの入出力部が前記請求項1もしくは請求項2に記載の接続方法で接続され、且つ前記他の回路機能ブロックと前記高周波半導体装置で構成された回路機能ブロックとがバンプで接続されたことを特徴とする高周波回路基板の実装構造。
A mounting structure of a high-frequency circuit board, in which a plurality of circuit functional blocks are mounted on a board, and the input / output parts of each functional block are connected by a conductor to constitute a high-frequency circuit board,
3. At least one of the plurality of circuit function blocks is configured by a high frequency semiconductor device, and an input / output unit of a circuit function block configured by another circuit function block and the high frequency semiconductor device is the claim 1 or 2. A mounting structure for a high-frequency circuit board, wherein the other circuit function block and the circuit function block configured by the high-frequency semiconductor device are connected by a bump.
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