JP2011142158A - 電子部品装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で半田付け時の熱拡散を防止すると共に高周波デバイスの高周波特性を改善することが可能な電子部品装置を提供する。
【解決手段】 グランド端子４ａを有する高周波電子部品４と、裏面に接地パターン５を有し、表面に高周波電子部品４を所定の位置に載置する誘電体基板１と、誘電体基板１に設置されたストリップ線路２と、ストリップ線路２に沿って設置した表面接地導体３と、所定の位置から表面接地導体３の方向に設けられ、グランド端子４ａを囲むように表面接地導体３の一部を除去して形成したスリット部と、スリット部で囲まれた領域に設置され、表面接地導体３と接地パターン５とを電気接続するスルーホール部６と、グランド端子４ａをスリット部で囲まれた領域で電気接続する電気接続手段７とを備えるようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は基板に電子部品を搭載して高周波回路を形成する電子部品装置に関するものである。

小さなスペースで高周波パッケージなどを搭載する高周波プリント配線板では、表面に実装する電子部品のグランド（ＧＮＤ）端子と幅広のグランドパターンとをスルーホール部などを介して裏面又は内層に設けた接地導体と短距離で接続する必要がある。また、表面側に実装する部品のグランド（ＧＮＤ）端子と幅広のグランドパターンとは熱溶融半田などで電気接続されるが、パッケージ部品のグランド端子やプリント配線板の部品面（Ｃ面）に設けた幅広パターンの熱容量は大きいため、はんだ付け時の熱拡散による影響で熱溶融温度の上昇不足による温度低下が発生する場合がある。このようなことから熱抵抗などを高めるために様々な工夫がなされている。

例えば、特開平５−３２７２２５号公報図１（特許文献１参照）には、部品実装時にパッド２表面の熱が非貫通スルーホール３を介して内層側に逃げることを抑制するために、パッド２内の非貫通スルーホール３とパッド２の接続をサーマルランドパターン６で接続した多層印刷配線板が開示されている。

特開２００８−１３１０１４号公報図１（特許文献２参照）には、ベタパターン１への放熱を抑制してはんだ上がり性を向上させるために、ベタパターン１上にスルーホール２を形成し、このスルーホール２周縁にランド３を設け、ランド３の外周の一部にサーマルランド４を設け、サーマルランド４とベタパターン１との継ぎ目に貫通孔５を形成したプリント基板が開示されている。

特開平５−３２７２２５号公報（第１図） 特開２００８−１３１０１４号公報（第１図）

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載のものは、サーマルランドパターンを設け、熱放散を防止しているものの高周波接地回路の位置などについての詳細な記載が無いので高周波に対する機能を必要とする高周波プリント配線板を用いた電子部品装置には適用が困難であるという課題がある。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、簡易な構成で半田付け時の熱拡散を防止すると共に高周波デバイスの高周波特性を改善することが可能な電子部品装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の電子部品装置は、パッケージの外部に延在する入力端子と出力端子、及び前記入力端子と前記出力端子とは異なる方向に延在するグランド端子を有する高周波電子部品と、裏面又は内部に接地パターンを有し、表面に前記高周波電子部品を所定の位置に載置する誘電体基板と、この誘電体基板の前記所定の位置に接近して前記誘電体基板の表面に設置された一方及び他方の線路を有するストリップ線路と、このストリップ線路と離間して前記ストリップ線路に沿って連続的に設置した幅広の表面接地導体と、前記所定の位置から前記表面接地導体の方向に設けられ、前記高周波電子部品のグランド端子を囲むように前記表面接地導体の一部を除去して形成したスリット部と、このスリット部で囲まれた領域に設置され、前記表面接地導体と前記接地パターンとを電気接続するスルーホール部と、前記高周波電子部品の入力端子及び出力端子を一方及び他方の前記ストリップ線路とそれぞれ電気接続すると共に前記高周波電子部品のグランド端子を前記スリット部で囲まれた領域で電気接続する熱による電気接続手段とを備えたものである。

請求項２に係る発明の電子部品装置は、前記スリット部は、直線状のスリットとＬ字状のスリットとを組み合わせて構成される請求項１に記載のものである。

請求項３に係る発明の電子部品装置は、パッケージの外部に延在する入力端子、出力端子、及び前記入力端子と前記出力端子とは異なる方向に延在するグランド端子を有する高周波電子部品と、裏面又は内部に接地パターンを有し、表面に前記高周波電子部品を所定の位置に載置する誘電体基板と、この誘電体基板の前記所定の位置に接近して前記誘電体基板の表面に設置された一方及び他方の線路を有するストリップ線路と、このストリップ線路と離間して前記ストリップ線路に沿って連続的に設置した幅広の表面接地導体と、前記所定の位置から前記表面接地導体の方向に設けられ、前記ストリップ線路側の端部を除き、前記高周波電子部品のグランド端子を囲むように前記表面接地導体の一部を除去して形成したスリット部と、このスリット部で囲まれた領域の前記ストリップ線路側の端部外側に設置され、前記表面接地導体と前記接地パターンとを電気接続するスルーホール部と、前記高周波電子部品の入力端子及び出力端子を一方及び他方の前記ストリップ線路とそれぞれ電気接続すると共に前記高周波電子部品のグランド端子を前記スリット部で囲まれた領域で電気接続する熱による電気接続手段とを備えたものである。

請求項４に係る発明の電子部品装置は、前記スリット部は、Ｌ字状のスリットを組み合わせて構成される請求項３に記載のものである。

請求項１〜２に係る発明によれば、高周波電子部品のグランド端子をスリット部で囲まれた領域で電気接続することにより、スリット部で熱遮断が行われ、熱溶融温度の放散が軽減されるので半田付け時の熱拡散を防止すると共に、スリット部で囲まれた領域に表面接地導体と接地パターンとを電気接続するスルーホール部を設けたので、高周波電子部品の高周波接地（ＲＦショート）が確実なものとなり、高周波特性を改善する効果がある。

請求項３〜４に係る発明によれば、高周波電子部品のグランド端子をスリット部で囲まれた領域で電気接続することにより、スリット部で熱遮断が行われ、熱溶融温度の放散が軽減されるので半田付け時の熱拡散を防止すると共に、スリット部で囲まれた領域のストリップ線路側の端部外側に設置されたスルーホール部で表面接地導体と接地パターンとを電気接続するので、高周波電子部品の高周波接地（ＲＦショート）が確実なものとなり、高周波特性を改善する効果がある。

この発明の実施の形態１による電子部品装置の斜視図である。 この発明の実施の形態１による電子部品装置の平面図である。 この発明の実施の形態１による電子部品装置のスリット部を説明する断面図である。 この発明の実施の形態２による電子部品装置の斜視図である。 この発明の実施の形態２による電子部品装置の平面図である。 この発明の実施の形態２による電子部品装置のスルーホール部を追加した場合の平面図である。 試供品１の平面図である。 試供品２の平面図である。 高周波特性を比較説明する図である。 この発明の実施の形態３による電子部品装置の平面図である。 電子部品装置の誘電体基板の内層に高周波接地パターンを設けた断面図である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電子部品装置の斜視図である。図１において、１はＢＴレジン材料などを用いた誘電体基板、２は誘電体基板１の表面に金属導体で構成されたストリップラインで構成したストリップ線路（高周波伝送線路）であり、２ａは入力線路、２ｂは出力線路を示す。

３は誘電体基板１の表面にストリップ線路２に沿って設けた金属導体で構成された幅広の表面接地導体、３ａは表面接地導体３に設けられたＬ字状のスリット部、３ｂは表面接地導体３に設けられた直線状のスリット部、４はストリップ線路２に接続されたパッケージに収納された半導体素子（能動素子）などの高周波電子部品であり、高周波入力端子や高周波出力端子を有する。４ａは高周波電子部品４のグランド（ＧＮＤ）端子（リード）、５は誘電体基板１の裏面に設けた接地パターン(裏面接地導体)、６は表面接地導体３と接地パターン５とを電気接続するスルーホール部（貫通スルーホール部）である。７は熱溶融半田材などで構成され、高周波電子部品４のＧＮＤ端子４ａや入出力端子をストリップ線路２や表面接地導体３と電気接続する電気接続手段である。図中、同一符号は、同一又は相当部分とする。

図２は、この発明の実施の形態１による電子部品装置の平面図である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。なお、図２において、破線部分は電気接続手段７の接続領域を示す。

次に動作について図１及び図２を用いて説明する。誘電体基板１の表面には、銅張板で構成したストリップ線路２と表面接地導体３がエッチングパターンとして設けられ、ストリップ線路２の入力線路２ａには、能動素子４のゲート電極が接続され、出力線路２ｂには能動素子４のドレイン電極が接続される。ストリップ線路２に沿って隙間をあけて幅広の表面接地導体３が配置され、コプレナ線路を形成する。

入力線路２ａにはバイアス電圧に重畳して高周波信号が伝送されてくる。高周波信号は能動素子４で増幅され、出力線路２ｂを経由して外部に伝送される。能動素子４はパッケージ内部に収納され、接続端子としてパッケージの外部に延在（突出）する入力端子、出力端子、グランド（ＧＮＤ）端子４ａを有する。ＧＮＤ端子４ａは入力端子と出力端子とは異なる方向に延在する。なお、能動素子４を載置する誘電体基板１の位置を所定の位置と呼ぶ。

実施の形態１では、ストリップ線路２と直交する方向にグランド端子４ａを表面接地導体３側に延在させている。能動素子４は、分離された入力線路２ａと出力線路２ｂとの間の所定の位置に設けられる。表面接地導体３はストリップ線路２に沿って連続的に配置される。所定の位置から表面接地導体３の方向に突出したＧＮＤ端子４ａは表面接地導体３に半田材７で電気接続される。ＧＮＤ端子４ａが接続される表面接地導体３の周囲には、直線状のスリットとＬ字状のスリットとを組み合わせてＧＮＤ端子４ａを囲むようにするため表面接地導体３の一部をエッチングやレーザなどによるパターン除去を行って形成した直線状のスリット部３ｂとＬ字状のスリット部３ａが設けられる。

実施の形態１では、ストリップ線路２側の表面接地導体３端部に切り欠きを設けてスリット部３ｂとし、ＧＮＤ端子４ａの先端部側にＬ字状のスリット部３ａを設けて、突出するＧＮＤ端子４ａに対して線対称でＧＮＤ端子４ａを不連続的に包囲しているが、スリット部３ａはスリット部３ａ同士を当接させてコの字状のスリット部３ａとしても良い。

なお、スルーホール部６は、スリット部３ａ、３ｂで囲まれた領域に設置され、表面接地導体３と接地パターン５とが電気接続される。

また、実施の形態１では、ストリップ線路２と離間してストリップ線路２に沿って連続的に設置した幅広の表面接地導体３とするコプレナ線路を用いて説明したが、連続的に設置する幅広の表面接地導体３は、能動素子４周辺であれば良く、ストリップ線路２に回路変換器を設けて、例えばマイクロストリップ線路の伝送線路やトリプレート型の伝送線路としても良い。

以上から実施の形態１による電子部品装置によれば、能動素子４などの高周波電子部品のグランド端子４ａをスリット部３ａ、３ｂで囲まれた領域で半田材７などの電気接続手段で電気接続することにより、スリット部３ａ、３ｂで熱遮断が行われ、熱溶融温度の放散が軽減され、スリット部３ａ、３ｂで囲まれた領域内で表面接地導体３と接地パターン５とを電気接続するスルーホール部６を設けたので、高周波電子部品４の高周波接地が確実なものとなり、高周波の位相ずれや反射損失などの高周波特性を広帯域に亘って改善できる効果がある。

図３は、実施の形態１による電子部品装置の図２に示すＡ−Ａ断面図である。図中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示す。図３では、スリット部３ｂは、誘電体基板１の内部に切り込みを入れスリット部３ａ、３ｂを深くすることにより、熱拡散をさらに軽減させる効果を有する。また、有効照射スポット径が３０μｍ程度の炭酸ガスレーザなどの連続照射による溝を形成することで、フッ酸などを用いた化学処理法によるスリット形成と比較して細幅のスリット３ａ、３ｂが形成でき、その場合には超小型のＧＮＤ端子４ａに対する適用が可能である。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図４を用いて説明する。図４は、この発明の実施の形態２による電子部品装置の斜視図である。図４において、３０は誘電体基板１の表面にストリップ線路２に沿って設けた金属導体で構成された幅広の表面接地導体、３０ａは表面接地導体３０に設けられたＬ字状のスリット部、３０ｂは表面接地導体３０のストリップ線路２側端部に設けられ、スリット部３０ａの端部延長線上に設けられた表面接地導体３０のジョイント部（連結部）、６０は表面接地導体３０のストリップ線路２側端部のスリット部３０ａ外側に設けられ、ジョイント部３０ｂの終端部に位置し、表面接地導体３０と接地パターン５とを電気接続するスルーホール部である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。なお、ジョイント部３０ｂはＧＮＤ端子４ａとスルーホール部６０との間の長さであり、使用周波数波長（λｇ）の１／４波長以下である。

図５は、この発明の実施の形態２による電子部品装置の平面図である。図中、図４と同一符号は、同一又は相当部分を示す。なお、図５において、波線部分は電気接続手段７の接続領域を示す。

次に動作について図４及び図５を用いて説明する。誘電体基板１の表面には、銅張板で構成したストリップ線路２と表面接地導体３がエッチングパターンとして設けられ、ストリップ線路２の入力線路２ａには、能動素子４のゲート電極が接続され、出力線路２ｂには能動素子４のドレイン電極が接続される。ストリップ線路２に沿って隙間をあけて幅広の表面接地導体３０が配置され、コプレナ線路を形成する。

入力線路２ａにはバイアス電圧に重畳して高周波信号が伝送されてくる。高周波信号は能動素子４で増幅され、出力線路２ｂを経由して外部に伝送される。能動素子４はパッケージ内部に収納され、接続端子としてパッケージの外部に延在（突出）する入力端子、出力端子、グランド（ＧＮＤ）端子４ａを有する。ＧＮＤ端子４ａは入力端子と出力端子とは異なる方向に延在する。

実施の形態２では、ストリップ線路２と直交する方向にグランド端子４ａを表面接地導体３０側に延在させている。能動素子４は、入力線路２ａと出力線路２ｂとの間の所定の位置に設けられる。表面接地導体３０はストリップ線路２に沿って連続的に配置されている。所定の位置から表面接地導体３０の方向に突出したＧＮＤ端子４ａは表面接地導体３０に半田材７で電気接続される。ＧＮＤ端子４ａが接続される表面接地導体の周囲には、ストリップ線路２側の端部を除き、Ｌ字状のスリットを組み合わせてＧＮＤ端子４ａを囲むようにするため表面接地導体３０の一部をエッチングやレーザなどによるパターン除去を行って形成したＬ字状のスリット部３０ａが設けられている。

実施の形態２では、ストリップ線路２側の端部に表面接地導体３０のパターンを残したジョイント領域を設けてジョイント部３０ｂとし、ＧＮＤ端子４ａの先端部側はＬ字状のスリット部３０ａを設けて、突出するＧＮＤ端子４ａに対して線対称でＧＮＤ端子４ａを不連続的に包囲しているが、スリット部３０ａはスリット部３０ａ同士を当接させてコの字状のスリット部３０ａとしても良い。

なお、スルーホール部６０は、スリット部３０ａで囲まれた表面接地導体３０領域のストリップ線路２側の端部外側に設置され、表面接地導体３０と接地パターン５とが電気接続され、能動素子４がソース接地される場合にはソース（グランド）電流が流れる。

以上から実施の形態２による電子部品装置によれば、能動素子４などの高周波電子部品４のグランド端子４ａをスリット部３０ａで囲まれた領域で半田材７などの電気接続手段で電気接続することにより、スリット部３０ａで熱遮断が行われ、熱溶融温度の放散が軽減され、スリット部３０ａで囲まれた領域のストリップ線路２側の端部外側に設置されたスルーホール部６０で表面接地導体３０と接地パターン５とを電気接続するので高周波電子部品の高周波接地が確実なものとなり、高周波の位相ずれや反射損失などの高周波特性を広帯域に亘って改善できる効果がある。

図６は、実施の形態２による電子部品装置のスルーホール部を追加した場合の平面図である。図中、図５と同一符号は、同一又は相当部分を示す。図５では、ストリップ線路２側の端部を除き、Ｌ字状のスリット部３０ａでグランド端子４ａを囲み、囲まれた領域のストリップ線路２側の端部外側にスルーホール部６０を設けたが、図６では、グランド端子４ａの先端部にジョイント部３０ｂを介してスルーホール部６０を追加し、矩形状のスリットを組み合わせてＬ字状としたスリット部３０ａ１、３０ａ２で熱遮断を行い、Ｌ字状のスリット部３０ａと同等の熱溶融温度の放散を軽減したものについて説明する。

以上のような構成では、スリット部３０ａ１、３０ａ２で囲まれた領域のストリップ線路２側の端部外側に設置されたスルーホール部６０で表面接地導体３０と接地パターン５とを電気接続することに加えて、グランド端子４ａの先端部からジョイント部３０ｂを介してスルーホール部６０を追加することでジョイント部３０ｂが幅細であっても大電力のグランド電流を処理することが可能となる。

次に高周波特性について説明する。図７はスリット部を設けないでグランド端子４ａに近接させて、表面接地導体３からスルーホールを裏面接地パターンなどにスルーホール部６０を介して電気接続した電子部品装置（試供品１と呼ぶ）の一例である。

図８は、スリット部３ａ、３ｂで囲まれた領域の表面接地導体３の外側に設置されたスルーホール部６０で表面接地導体３と接地パターンとを電気接続した電子部品装置（試供品２と呼ぶ）の一例である。供試品２では、スリット部３ａで囲まれた領域のストリップ線路２側の表面接地導体３端部には、スルーホール部６０が設けられていない。

図９は、試供品１、試供品２、及び最も比較しやすい実施の形態２の図６で説明した電子部品装置（試供品３と呼ぶ）における高周波特性の差異を説明する図である。試供品１では、スリット部がないので良好な位相特性を示すものの、はんだ付け時の熱放散を軽減できないのでこの発明の主旨と異なる。試供品２は、スリット部を設けるもののスルーホール部の位置がストリップ線路側のグランド端子から離れ、高周波接地が不十分になり、特にマイクロ波周波数領域における位相特性で大きなずれを生じる。

対して試供品３では、スリット部より外側にスルーホール部６０があるものの、ストリップ線路２側の表面接地導体３端部にスルーホール部６０を設けてグランド端子４ａに接近させているので試供品２と比べて良好な位相特性を示す。また、実施の形態１で示す電子部品装置は、グランド端子４ａの直下のスリット部３ａ、３ｂに囲まれた領域にスルーホール部６があるので試供品１又は３と同等の位相特性を得る。

実施の形態３．
実施の形態１〜２では、ストリップ線路２は、一方から他方に向かって直線状に設置したが、実施の形態３ではストリップ線路２が曲がった場合について説明する。図１０は、この発明の実施の形態３による電子部品装置の平面図である。図１０において、能動素子４０は、一方の入力線路２０ａに対して他方の出力線路２０ｂは能動素子４０の端子構成により異なる方向に曲がっている。表面接地導体３０は出力線路２０ｂと離間して出力線路２０ｂに沿って連続的に設置するので本実施の形態３では、一部のスルーホール部６１が他のスルホール部６０よりグランド端子４０ａの先端側にシフトするため、一部のスリット部３０ｃを他のスリット部３０ａよりも短くなるので、対向するスリット部３０ａとスリット部３０ｃとは突出するＧＮＤ端子４０ａに対して線対称でなくなる。

実施の形態３では、スリット部３０ｃを対向するスリット部３０ａよりも幅広もしくはＧＮＤ端子４０ａに接近させて配置することにより、半田付け時の溶融温度の低下を軽減する。

以上からストリップ線路が直線状でなくてもそれぞれの曲がりにより、スリット部の位置や幅を変更することにより、スルーホール部を形成することで溶融温度の低下を軽減することができる。なお、その他の機能については、実施の形態１〜２と同一であるので説明を省略する。

実施の形態１〜３では、誘電体基板１の裏面に接地パターン５を設けたが、図１１に示すように、誘電体基板１の内層に接地パターン５０を設け、表面接地導体と接地パターン５０とをスルーホール部６２で電気接続しても良い。また、スルーホール部は表面接地導体と接地パターンとを接続することが目的であるので適宜ＢＶＨを用いても良い。

また、誘電体基板１は銅張積層板を用いたが、上部にめっき材などが積層されても良く、基板材料としてセラミックなどの無機誘電体材料を用いても同様な効果がある。

１・・誘電体基板 ２・・ストリップ線路 ２ａ・・入力線路 ２ｂ・・出力線路
３・・表面接地導体 ３ａ・・スリット部（コの字状のスリット）
３ｂ・・スリット部（直線状のスリット）
４・・電子部品（高周波電子部品） ４ａ・・グランド端子（リード）
５・・裏面接地導体（接地パターン）
６・・スルーホール部
７・・電気接続手段（熱溶融半田材）
２０・・ストリップ線路 ２０ａ・・入力線路 ２０ｂ・・出力線路
３０・・表面接地導体 ３０ａ・・スリット部（コの字状のスリット）
３０ａ１・・スリット部 ３０ａ２・・スリット部
３０ｂ・・ジョイント部（連結部） ３０ｃ・・スリット部（コの字状のスリット）
５０・・内層接地導体（接地パターン）
６０・・スルーホール部 ６１・・スルーホール部 ６２・・スルーホール部

Claims (4)

1. パッケージの外部に延在する入力端子と出力端子、及び前記入力端子と前記出力端子とは異なる方向に延在するグランド端子を有する高周波電子部品と、裏面又は内部に接地パターンを有し、表面に前記高周波電子部品を所定の位置に載置する誘電体基板と、この誘電体基板の前記所定の位置に接近して前記誘電体基板の表面に設置された一方及び他方の線路を有するストリップ線路と、このストリップ線路と離間して前記ストリップ線路に沿って連続的に設置した幅広の表面接地導体と、前記所定の位置から前記表面接地導体の方向に設けられ、前記高周波電子部品のグランド端子を囲むように前記表面接地導体の一部を除去して形成したスリット部と、このスリット部で囲まれた領域に設置され、前記表面接地導体と前記接地パターンとを電気接続するスルーホール部と、前記高周波電子部品の入力端子及び出力端子を一方及び他方の前記ストリップ線路とそれぞれ電気接続すると共に前記高周波電子部品のグランド端子を前記スリット部で囲まれた領域で電気接続する熱による電気接続手段とを備えた電子部品装置。
2. 前記スリット部は、直線状のスリットとＬ字状のスリットとを組み合わせて構成される請求項１に記載の電子部品装置。
3. パッケージの外部に延在する入力端子、出力端子、及び前記入力端子と前記出力端子とは異なる方向に延在するグランド端子を有する高周波電子部品と、裏面又は内部に接地パターンを有し、表面に前記高周波電子部品を所定の位置に載置する誘電体基板と、この誘電体基板の前記所定の位置に接近して前記誘電体基板の表面に設置された一方及び他方の線路を有するストリップ線路と、このストリップ線路と離間して前記ストリップ線路に沿って連続的に設置した幅広の表面接地導体と、前記所定の位置から前記表面接地導体の方向に設けられ、前記ストリップ線路側の端部を除き、前記高周波電子部品のグランド端子を囲むように前記表面接地導体の一部を除去して形成したスリット部と、このスリット部で囲まれた領域の前記ストリップ線路側の端部外側に設置され、前記表面接地導体と前記接地パターンとを電気接続するスルーホール部と、前記高周波電子部品の入力端子及び出力端子を一方及び他方の前記ストリップ線路とそれぞれ電気接続すると共に前記高周波電子部品のグランド端子を前記スリット部で囲まれた領域で電気接続する熱による電気接続手段とを備えた電子部品装置。
4. 前記スリット部は、Ｌ字状のスリットを組み合わせて構成される請求項３に記載の電子部品装置。

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