ミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法
【課題】高周波プローブの先端とコプレーナ線路のコンタクト部との間で発生するミスマッチを低減して精度高いコネクタレス測定を実現すること。
【解決手段】マイクロストリップ線路２に接続されたコプレーナ線路５を高周波プローブ用の測定ＩＦ回路１として用いるミリ波伝送線路であって、コプレーナ線路５は、信号伝送線路であるＳコンタクト部５Ｓと、Ｓコンタクト部５Ｓと同一面に所定距離ｄ２０を設けたグランド層であるＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂとを有し、コプレーナ線路５の信号伝送線路の一端側にはマイクロストリップ線路２の信号伝送線路が接続され、コプレーナ線路５の信号伝送線路の他端には、コプレーナ線路５に高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブ８が形成されている。
【解決手段】マイクロストリップ線路２に接続されたコプレーナ線路５を高周波プローブ用の測定ＩＦ回路１として用いるミリ波伝送線路であって、コプレーナ線路５は、信号伝送線路であるＳコンタクト部５Ｓと、Ｓコンタクト部５Ｓと同一面に所定距離ｄ２０を設けたグランド層であるＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂとを有し、コプレーナ線路５の信号伝送線路の一端側にはマイクロストリップ線路２の信号伝送線路が接続され、コプレーナ線路５の信号伝送線路の他端には、コプレーナ線路５に高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブ８が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として用いるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波半導体部品や、高周波基板の誘電率測定などは、測定コネクタを用いるのが一般的であった。しかし、ＵＷＢレーダ等で用いられるミリ波帯、準ミリ波帯における高周波半導体部品や高周波基板の評価を行う場合、測定コネクタの周波数特性や寄生容量が発生して精度の高い測定が困難であった。このため、高周波プローブを用いたコネクタレス測定を行う必要があり、このコネクタレスの測定のための測定インターフェース構造が提案されている。なお、この場合、高周波プローブは、ＧＳＧ（グランド−信号線−グランド）タイプを用いるため、一般的には、プローブインターフェースである測定インターフェース構造は、コプレーナ線路となる。コプレーナ線路は、信号伝送線路と、この信号伝送線路と同一面内に、ある間隔をもって形成されるグランド層とからなる。通常、コプレーナ線路とマイクロストリップ線路のグランド層とはスルーホールを介して接続される。
【０００３】
特許文献１には、ミリ波信号を小さい損失でグランド付きコプレーナ線路からマイクロストリップ線路に伝送することが可能な高周波用の変換線路が記載されている。この特許文献１では、第１グランド層と中心導体とからなるコプレーナ線路と、マイクロストリップ線路との接続部において、中心導体からマイクロストリップ線路に向かって徐々に拡がるテーパ導体部を接続するとともに、またコプレーナ線路の第１グランド層をマイクロストリップ線路に向かってテーパグランドを形成している。これによって、テーパグランドの起点をテーパ導体部より中心導体側にずらし、変換部における反射特性を改善している。
【０００４】
また、特許文献２には、マイクロストリップ線路をコプレーナ線路に変換するミリ波伝送線路において、この変換部位での伝送ロスを低減可能とするミリ波伝送線路の入出力端部構造が記載されている。この特許文献２では、コプレーナ線路のグランド層と、マイクロストリップ線路のグランド層とをスルーホールで接続し、コプレーナ線路構造には、マイクロストリップ線路の信号線路と同一導体幅で延長された信号接触電極と必要最小限の接地用電極とを有し、この接地用電極は、信号線路との等価容量が小さくなるように所定分、離れて配置されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、低反射で低損失な線路変換器が記載されている。この特許文献３では、コプレーナ線路のグランド層と、マイクロストリップ線路のブランド層とはスルーホールで接続されていない。テフロン（登録商標）基板上に第１コプレーナ線路とマイクロストリップ線路とを形成し、その接地導体を、半径λ／４の長さをもつ扇形状の接地導体を有する第２コプレーナ線路を形成し、この扇形状の中心部を仮想アースとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５８０６６７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９０１１５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４５６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＧＳＧタイプの高周波プローブを用いたコネクタレス測定では、高周波プローブの先端は低反射で接続可能な構造となっているが、少なからず高周波プローブの先端とコプレーナ線路のコンタクト部とではミスマッチが発生し、このミスマッチによって高周波プローブを用いたコネクタレス測定の精度が劣化するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高周波プローブの先端とコプレーナ線路のコンタクト部との間で発生するミスマッチを低減して精度高いコネクタレス測定を実現することができるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明にかかるミリ波伝送線路は、マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として用いるミリ波伝送線路であって、前記コプレーナ線路は、信号伝送線路と、該信号伝送線路と同一面に所定間隔を設けたグランド層とを有し、前記コプレーナ線路の信号伝送線路の一端側には前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路が接続され、前記コプレーナ線路の信号伝送線路の他端には、前記コプレーナ線路に前記高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路のグランド層は、スルーホールを介して前記マイクロストリップ線路のグランド層に接続されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路のグランド層は、前記高周波プローブのグランド端子が接続される領域からの距離が測定波長の１／４波長であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路のグランド層は、扇形状であり、その半径方向長さが１／４波長であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路の信号伝送線路と前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路との間にインピーダンス整合を行うインピーダンス変換回路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる回路基板は、回路基板の捨て部に設けられ、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路である評価測定回路と、前記捨て部に設けられ、前記評価測定回路に接続された請求項１〜５のいずれか一つに記載されたミリ波伝送線路と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる回路基板は、上記の発明において、前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる回路基板の測定方法は、前記回路基板のうちの捨て部に、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路からなる評価測定回路と、一端が該評価測定回路に接続されたコプレーナ線路であって他端が該コプレーナ線路に高周波プローブが接続された場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成された測定インターフェース回路とを設けておき、該測定インターフェース回路を介して前記回路基板を測定し、その後前記捨て部を回路基板本体から切り離すことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる回路基板の測定方法は、上記の発明において、前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コプレーナ線路の信号伝送線路の他端に、前記コプレーナ線路に高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成されているので、高周波プローブの先端とコプレーナ線路のコンタクト部（信号伝送線路）との間で発生するミスマッチを低減して精度高いコネクタレス測定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示したミリ波伝送線路の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、λ／４変成部の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、マイクロストリップ線路と測定ＩＦ回路との配置関係を示す図である。
【図５】図５は、スタブを設けた場合と設けない場合とに対するＤＣ〜３０ＧＨｚでの反射特性を示す図である。
【図６】図６は、スタブを設けた場合と設けない場合とに対するＤＣ〜３０ＧＨｚでの通過特性を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。
【図８】図８は、グランド層の距離Ｌを変化させた場合の反射特性を示す図である。
【図９】図９は、グランド層の距離Ｌを変化させた場合の通過特性を示す図である。
【図１０】図１０は、スルーホールを設けた実施の形態１と扇形状のグランド層を設けた実施の形態２との通過特性を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３である基板と該基板の測定状態とを示す模式図である。
【図１２】図１２は、制御部による基板誘電率の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、オープンスタブを用いた評価測定回路を示す模式図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した評価測定回路に対して基板の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。
【図１５】図１５は、直列共振器を用いた評価測定回路を示す模式図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した評価測定回路に対して基板の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。
【図１７】図１７は、リング共振器を用いた評価測定回路を示す模式図である。
【図１８】図１８は、図１７に示した評価測定回路に対して基板の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法の実施の形態について説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示したミリ波伝送線路の構成を示す斜視図である。図１および図２において、このミリ波伝送線路の回路基板１１には、底面にグランド層１３が形成された誘電体層１２上に形成されたマイクロストリップ線路２と、コプレーナ線路構造で形成され、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０が接触する測定インターフェース（ＩＦ）回路１とが接続されている。なお、回路基板１１の誘電体層１３は誘電率の値が２〜３のテフロン（登録商標）で実現され、厚さは０．２５ｍｍである。
【００２２】
マイクロストリップ線路２は、幅ｄ１が約０．５ｍｍの５０Ω線路であり、インピーダンス変換回路としてのλ／４変成部３を介して、幅ｄ２が０．２ｍｍのコンタクトエリア信号線４に接続される。さらに、コンタクトエリア信号線４の先端は、長さ０．４ｍｍのスタブ８が形成され、このスタブ８のマイクロストリップ線路２側には、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０の信号線ヘッド１０Ｓがコンタクトされる長さ１００μｍ、幅０．２３ｍｍのＳコンタクト部５Ｓを有する。
【００２３】
Ｓコンタクト部５Ｓの幅方向両端には、それぞれ距離ｄ２０＝８５μｍ離れて、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０のグランドヘッド１０Ｇａ，１０Ｇｂがコンタクトされる１００μｍ×１００μｍの矩形のＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂがそれぞれ形成される。なお、距離ｄ２０＝８５μｍとしたのは基板パターン製造限界が８５μｍのためである。また、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０のヘッドピッチＷは、２５０μｍである。さらに、ＧＳＧコンタクトプローブ１０は、カスケードマイクロテック社のＡＣＰ５０−２５０（〜５０ＧＨｚ対応）を用いている。
【００２４】
Ｓコンタクト部５ＳおよびＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂは、コプレーナ線路５を形成し、Ｓコンタクト部５Ｓは、コプレーナ線路５の信号伝送線路であり、Ｇコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂは、コプレーナ線路５のグランド層６ａ，６ｂの一部を形成している。グランド層６ａ，６ｂは、それぞれスルーホール７ａ，７ｂを介してマイクロストリップ線路２のグランド層１３に接続される。
【００２５】
ここで、上述したように、回路基板１１の誘電体層１３の誘電率の値は２〜４のテフロン（登録商標）であり、厚さが０．２５ｍｍであるので、上述したマイクロストリップ線路２の５０Ω線路の幅は、約０．５ｍｍとなる。この場合、コプレーナ線路５の信号伝送線路（Ｓコンタクト部５Ｓ）の幅を０．５ｍｍとし、これに対応するＧＳＧ型コンタクトプローブ１０を選択すればよい。たとえば、ヘッドピッチＷが６００μｍのＧＳＧ型コンタクトプローブを用いればよい。しかし、ヘッドピッチＷを広げることは、高周波プローブ自体の高周波特性の劣化を引き起こすことになる。特に、ミリ波、準ミリ波帯の測定では、２５０μｍ以下のヘッドピッチとすることが好ましい。
【００２６】
この実施の形態１では、ヘッドピッチＷを２５０μｍとすることで、コプレーナ線路の信号伝送線路（Ｓコンタクト部５Ｓ）の幅を２３０μｍとし、基板パターン製造限界から、Ｓコンタクト部５ＳとＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂとの距離ｄ２０を８５μｍとしている。ここで、マイクロストリップ線路２の幅は、約０．５ｍｍであり、コプレーナ線路５を形成するコンタクトエリア信号線４の幅は、約０．２３ｍｍであるため、直接接続すると、インピーダンス不連続による反射特性の劣化を引き起こすことになる。このため、この実施の形態１では、マイクロストリップ線路２とコンタクトエリア信号線４との間に、インピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路として、長さがλ／４をもつλ／４変成部３を設けている。このλ／４変成部３のインピーダンスＺｔは、図３に示すように、マイクロストリップ線路２のインピーダンスＺ２、コンタクトエリア信号線４のインピーダンスＺ１とすると、Ｚｔ＝√（Ｚ１×Ｚ２）として設定される。
【００２７】
ここで、スタブ８は、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０がコプレーナ線路５にコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打消す容量成分をもたせ、コンタクトによるミスマッチを打ち消すようにしている。このスタブ８の長さは、高周波３次元電磁界シミュレータを用いて最適化した値を算出して設定している。このスタブ８の長さは、０．４ｍｍである。
【００２８】
そこで、図４に示すように、上述したマイクロストリップ線路２の両端に、測定ＩＦ回路１に対応する測定ＩＦ回路１ａ，１ｂを設けて、図５および図６に示すように、スタブ８を設けた場合と設けない場合とに対するＤＣ〜３０ＧＨｚでの反射特性（Ｓ１１）と通過特性（Ｓ２１）とを求めた。
【００２９】
図５に示すように、反射特性は、ＤＣ〜３０ＧＨｚにおいて、スタブ８を設けた場合、スタブ８を設けない場合に比して約５ｄＢの反射量低減を実現している。また、図６に示すように、通過特性は、ＤＣ〜３０ＧＨｚにおいて、スタブ８を設けた場合、スタブ８を設けない場合に比して改善される周波数領域を有する。
【００３０】
この実施の形態１では、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０がコプレーナ線路５にコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打消す容量成分をもたせ、コンタクトによるミスマッチを打ち消すようにしているので、一層精度の高い測定を行うことができる。
【００３１】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、スルーホール７ａ，７ｂを設けて、コプレーナ線路５のグランド層６ａ，６ｂとマイクロストリップ線路２のグランド層１３とをＤＣ的に接続して、比較的容易にＤＣ〜数１０ＧＨｚまで低反射かつ低損失な特性を実現していた。しかし、測定対象周波数帯が限定される場合には、ＤＣ〜数１０ＧＨｚの広帯域で低反射かつ低損失の特性は不必要であり、この実施の形態２では、スルーホール７ａ，７ｂを設けずに、簡易な構成で、測定対象周波数帯での低反射かつ低損失の特性をもった測定ＩＦ回路を実現している。
【００３２】
図７は、本発明の実施の形態２であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。図７に示すように、このミリ波伝送線路は、図１に示したスルーホール７ａ，７ｂの構成を削除し、グランド層６ａ，６ｂに替えてグランド層１６ａ，１６ｂを設けている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３３】
グランド層１６ａ，１６ｂは、扇形状（ラジアル型）であり、Ｇコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂを含み、Ｇコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂの端部からの距離Ｌを測定波長λのλ／４とする高周波グランドである。なお、グランド層１６ａ，１６ｂの形状は、扇形状に限らず、測定対象周波数帯での高周波グランド機能が得られればよい。
【００３４】
ここで、２６ＧＨｚ帯を測定対象周波数帯として、マイクロストリップ線路２に対する距離Ｌ（＝λ／４）を変化させて、高周波３次元電磁界シミュレータを用いて最適化した値を求めると、図８に示した反射特性および図９に示した通過特性が得られ、Ｌ＝１．５ｍｍが最適値として設定される。なお、この距離Ｌは、誘電体層１２の実効誘電率の値によって短くなる。この距離Ｌ＝１．５ｍｍのとき、図８および図９では、２６ＧＨｚにおける反射特性が−２０ｄＢ以下となり、図９では、２６ＧＨｚにおける通過特性が最も少ない損失になっている。
【００３５】
なお、図９は、スルーホールを形成した実施の形態１の場合における通過特性と２６ＧＨｚを測定対象周波数帯とする実施の形態２における通過特性とを示しており、１２〜３２ＧＨｚまで両者は、ほぼ同じ通過特性を有し、さらに１６〜３２ＧＨｚでは、実施の形態２の方が良い通過特性を得ている。
【００３６】
この実施の形態２では、測定対象周波数帯に対応したコプレーナ線路のグランド層をスルーホールを設けずに最適化して形成しているので、簡易な構成で、低反射かつ低損失の測定ＩＦ回路を得ることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、上述したミリ波伝送線路を適用し、基板測定を可能にした基板を実現している。
【００３８】
図１１は、本発明の実施の形態３である基板と該基板の測定状態とを示す模式図である。図１１に示すように、基板２０は、その製造過程において、最終的に残される回路本体部２１と捨て部２２とを有する。捨て部２２は、回路本体部２１の製造における搬送等に用いられる縁部分などであり、最終的に、カットされる部分である。
【００３９】
この実施の形態３では、この捨て部２２に、基板の誘電率を測定する回路のマイクロストリップ線路が形成された評価測定回路３０と、この評価測定回路３０の両端に上述した実施の形態１，２に示した測定ＩＦ回路である測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂとを形成しておく。この測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂにＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂをそれぞれコンタクトさせて基板２０の誘電率を測定することができる。なお、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂは、ベクトルネットワークアナライザ４０に接続され、評価測定回路３０反射特性や通過特性を得ることによって基板２０の誘電率を得ることができる。また、制御部４１は、ベクトルネットワークアナライザ４０による測定およびＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂのコンタクト動作を制御する。
【００４０】
ここで、図１２に示すフローチャートを参照して、制御部４１による基板誘電率の測定処理手順について説明する。まず、制御部４１は、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂをそれぞれ測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂにコンタクトさせる（ステップＳ１０１）。その後、ベクトルネットワークアナライザ４０を介して、測定ＩＦ回路３１ａ側から自由空間波長λ０の高周波信号を所定周波数範囲で掃引する（ステップＳ１０２）。そして、ベクトルネットワークアナライザ４０を介して、通過特性（Ｓ２１）が最小となる波長λｇと、そのときの自由空間波長λ０とを取得する（ステップＳ１０３）。なお、通過特性が最小となる波長λｇを求めるのは、評価測定回路３０が後述するオープンスタブを用いた場合であり、評価測定回路３０がその他のマイクロストリップ線路である場合、最大のときの波長λｇを求める場合がある。その後、制御部４１は、ステップＳ１０３で取得した波長λｇと自由空間波長λ０とをもとに、実効誘電率εeff（＝（λ０／λｇ）２）を算出し（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。
【００４１】
さらに、具体的な評価測定回路３０とこれを用いたときの通過特性結果について説明する。図１３は、オープンスタブを用いた評価測定回路３０ａを示す模式図である。この評価測定回路３０ａは、オープンスタブ４１が形成されている。また、図１４は、図１３に示した評価測定回路３０ａに対して、厚さ０．１ｍｍのアルミナの基板２０の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。図１４に示すように、基板２０の比誘電率を変化させた場合、その通過特性の最小値がシフトする。なお、各最小値のときの波長はλｇである。
【００４２】
すなわち、３８〜４３ＧＨｚで周波数を掃引することによって、自由空間波長λ０を掃引し、そのときの通過特性が最小となった周波数、すなわち波長λｇを取得し、λｇ＝λ０／√（εeff）から実効誘電率εeffを求めることができる。実効誘電率εeffは、比誘電率εｒに依存し、図１４では、λｇ＝λ０／√（εeff）に従った結果となっている。
【００４３】
図１５は、直列共振器を用いた評価測定回路３０ｂを示す模式図である。また、図１６は、図１５に示した評価測定回路３０ａに対して、厚さ０．１ｍｍのアルミナの基板２０の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。図１６に示すように、基板２０の比誘電率を変化させた場合、その通過特性の最大値がシフトする。なお、各最大値のときの波長はλｇである。
【００４４】
すなわち、３８〜４３ＧＨｚで周波数を掃引することによって、自由空間波長λ０を掃引し、そのときの通過特性が最大となった周波数、すなわち波長λｇを取得し、λｇ＝λ０／√（εeff）から実効誘電率εeffを求めることができる。実効誘電率εeffは、比誘電率εｒに依存し、図１６では、λｇ＝λ０／√（εeff）に従った結果となっている。
【００４５】
図１７は、リング共振器を用いた評価測定回路３０ｃを示す模式図である。また、図１８は、図１７に示した評価測定回路３０ｃに対して、厚さ０．１ｍｍのアルミナの基板２０の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。図１８に示すように、基板２０の比誘電率を変化させた場合、その通過特性の最大値がシフトする。なお、各最大値のときの波長はλｇである。
【００４６】
すなわち、３８〜４３ＧＨｚで周波数を掃引することによって、自由空間波長λ０を掃引し、そのときの通過特性が最大となった周波数、すなわち波長λｇを取得し、λｇ＝λ０／√（εeff）から実効誘電率εeffを求めることができる。実効誘電率εeffは、比誘電率εｒに依存し、図１８では、λｇ＝λ０／√（εeff）に従った結果となっている。
【００４７】
この実施の形態３では、高周波半導体デバイスに測定ＩＦ回路を組み込む態様のみならず、基板２０内の捨て部２２に評価測定回路３０と測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂとを設けるのみで、基板２０の誘電率を簡易かつ精度高く測定することができる。また、製造される回路本体部２１に無駄な回路が残存することがなく、コンパクトな回路本体部２１を実現することができる。なお、評価測定回路３０は、誘電率に限らず、基板の特性を示す任意の物理量を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法は、マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として有用であり、特に、ミリ波レーダに使用される高周波半導体デバイス、およびテフロン（登録商標）基板などの高周波基板の評価に適する。
【符号の説明】
【００４９】
１，３１ａ，３１ｂ 測定ＩＦ回路
２ マイクロストリップ線路
３ λ／４変成部
４ コンタクトエリア信号線
５ コプレーナ線路
５Ｓ Ｓコンタクト部
５Ｇａ，５Ｇｂ Ｇコンタクト部
６ａ，６ｂ，１３，１６ａ，１６ｂ グランド層
７ａ，７ｂ スルーホール
８ スタブ
１０，１０ａ，１０ｂ ＧＳＧ型コンタクトプローブ
１０Ｓ 信号線ヘッド
１０Ｇａ，１９Ｇｂ グランドヘッド
１１ 回路基板
１２ 誘電体層
２０ 基板
２１ 回路本体部
２２ 捨て部
３０ 評価測定回路
４０ ベクトルネットワークアナライザ
４１ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として用いるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波半導体部品や、高周波基板の誘電率測定などは、測定コネクタを用いるのが一般的であった。しかし、ＵＷＢレーダ等で用いられるミリ波帯、準ミリ波帯における高周波半導体部品や高周波基板の評価を行う場合、測定コネクタの周波数特性や寄生容量が発生して精度の高い測定が困難であった。このため、高周波プローブを用いたコネクタレス測定を行う必要があり、このコネクタレスの測定のための測定インターフェース構造が提案されている。なお、この場合、高周波プローブは、ＧＳＧ（グランド−信号線−グランド）タイプを用いるため、一般的には、プローブインターフェースである測定インターフェース構造は、コプレーナ線路となる。コプレーナ線路は、信号伝送線路と、この信号伝送線路と同一面内に、ある間隔をもって形成されるグランド層とからなる。通常、コプレーナ線路とマイクロストリップ線路のグランド層とはスルーホールを介して接続される。
【０００３】
特許文献１には、ミリ波信号を小さい損失でグランド付きコプレーナ線路からマイクロストリップ線路に伝送することが可能な高周波用の変換線路が記載されている。この特許文献１では、第１グランド層と中心導体とからなるコプレーナ線路と、マイクロストリップ線路との接続部において、中心導体からマイクロストリップ線路に向かって徐々に拡がるテーパ導体部を接続するとともに、またコプレーナ線路の第１グランド層をマイクロストリップ線路に向かってテーパグランドを形成している。これによって、テーパグランドの起点をテーパ導体部より中心導体側にずらし、変換部における反射特性を改善している。
【０００４】
また、特許文献２には、マイクロストリップ線路をコプレーナ線路に変換するミリ波伝送線路において、この変換部位での伝送ロスを低減可能とするミリ波伝送線路の入出力端部構造が記載されている。この特許文献２では、コプレーナ線路のグランド層と、マイクロストリップ線路のグランド層とをスルーホールで接続し、コプレーナ線路構造には、マイクロストリップ線路の信号線路と同一導体幅で延長された信号接触電極と必要最小限の接地用電極とを有し、この接地用電極は、信号線路との等価容量が小さくなるように所定分、離れて配置されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、低反射で低損失な線路変換器が記載されている。この特許文献３では、コプレーナ線路のグランド層と、マイクロストリップ線路のブランド層とはスルーホールで接続されていない。テフロン（登録商標）基板上に第１コプレーナ線路とマイクロストリップ線路とを形成し、その接地導体を、半径λ／４の長さをもつ扇形状の接地導体を有する第２コプレーナ線路を形成し、この扇形状の中心部を仮想アースとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５８０６６７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９０１１５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４５６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＧＳＧタイプの高周波プローブを用いたコネクタレス測定では、高周波プローブの先端は低反射で接続可能な構造となっているが、少なからず高周波プローブの先端とコプレーナ線路のコンタクト部とではミスマッチが発生し、このミスマッチによって高周波プローブを用いたコネクタレス測定の精度が劣化するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高周波プローブの先端とコプレーナ線路のコンタクト部との間で発生するミスマッチを低減して精度高いコネクタレス測定を実現することができるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明にかかるミリ波伝送線路は、マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として用いるミリ波伝送線路であって、前記コプレーナ線路は、信号伝送線路と、該信号伝送線路と同一面に所定間隔を設けたグランド層とを有し、前記コプレーナ線路の信号伝送線路の一端側には前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路が接続され、前記コプレーナ線路の信号伝送線路の他端には、前記コプレーナ線路に前記高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路のグランド層は、スルーホールを介して前記マイクロストリップ線路のグランド層に接続されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路のグランド層は、前記高周波プローブのグランド端子が接続される領域からの距離が測定波長の１／４波長であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路のグランド層は、扇形状であり、その半径方向長さが１／４波長であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるミリ波伝送線路は、上記の発明において、前記コプレーナ線路の信号伝送線路と前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路との間にインピーダンス整合を行うインピーダンス変換回路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる回路基板は、回路基板の捨て部に設けられ、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路である評価測定回路と、前記捨て部に設けられ、前記評価測定回路に接続された請求項１〜５のいずれか一つに記載されたミリ波伝送線路と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる回路基板は、上記の発明において、前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる回路基板の測定方法は、前記回路基板のうちの捨て部に、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路からなる評価測定回路と、一端が該評価測定回路に接続されたコプレーナ線路であって他端が該コプレーナ線路に高周波プローブが接続された場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成された測定インターフェース回路とを設けておき、該測定インターフェース回路を介して前記回路基板を測定し、その後前記捨て部を回路基板本体から切り離すことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる回路基板の測定方法は、上記の発明において、前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コプレーナ線路の信号伝送線路の他端に、前記コプレーナ線路に高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成されているので、高周波プローブの先端とコプレーナ線路のコンタクト部（信号伝送線路）との間で発生するミスマッチを低減して精度高いコネクタレス測定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示したミリ波伝送線路の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、λ／４変成部の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、マイクロストリップ線路と測定ＩＦ回路との配置関係を示す図である。
【図５】図５は、スタブを設けた場合と設けない場合とに対するＤＣ〜３０ＧＨｚでの反射特性を示す図である。
【図６】図６は、スタブを設けた場合と設けない場合とに対するＤＣ〜３０ＧＨｚでの通過特性を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。
【図８】図８は、グランド層の距離Ｌを変化させた場合の反射特性を示す図である。
【図９】図９は、グランド層の距離Ｌを変化させた場合の通過特性を示す図である。
【図１０】図１０は、スルーホールを設けた実施の形態１と扇形状のグランド層を設けた実施の形態２との通過特性を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３である基板と該基板の測定状態とを示す模式図である。
【図１２】図１２は、制御部による基板誘電率の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、オープンスタブを用いた評価測定回路を示す模式図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した評価測定回路に対して基板の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。
【図１５】図１５は、直列共振器を用いた評価測定回路を示す模式図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した評価測定回路に対して基板の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。
【図１７】図１７は、リング共振器を用いた評価測定回路を示す模式図である。
【図１８】図１８は、図１７に示した評価測定回路に対して基板の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法の実施の形態について説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示したミリ波伝送線路の構成を示す斜視図である。図１および図２において、このミリ波伝送線路の回路基板１１には、底面にグランド層１３が形成された誘電体層１２上に形成されたマイクロストリップ線路２と、コプレーナ線路構造で形成され、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０が接触する測定インターフェース（ＩＦ）回路１とが接続されている。なお、回路基板１１の誘電体層１３は誘電率の値が２〜３のテフロン（登録商標）で実現され、厚さは０．２５ｍｍである。
【００２２】
マイクロストリップ線路２は、幅ｄ１が約０．５ｍｍの５０Ω線路であり、インピーダンス変換回路としてのλ／４変成部３を介して、幅ｄ２が０．２ｍｍのコンタクトエリア信号線４に接続される。さらに、コンタクトエリア信号線４の先端は、長さ０．４ｍｍのスタブ８が形成され、このスタブ８のマイクロストリップ線路２側には、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０の信号線ヘッド１０Ｓがコンタクトされる長さ１００μｍ、幅０．２３ｍｍのＳコンタクト部５Ｓを有する。
【００２３】
Ｓコンタクト部５Ｓの幅方向両端には、それぞれ距離ｄ２０＝８５μｍ離れて、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０のグランドヘッド１０Ｇａ，１０Ｇｂがコンタクトされる１００μｍ×１００μｍの矩形のＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂがそれぞれ形成される。なお、距離ｄ２０＝８５μｍとしたのは基板パターン製造限界が８５μｍのためである。また、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０のヘッドピッチＷは、２５０μｍである。さらに、ＧＳＧコンタクトプローブ１０は、カスケードマイクロテック社のＡＣＰ５０−２５０（〜５０ＧＨｚ対応）を用いている。
【００２４】
Ｓコンタクト部５ＳおよびＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂは、コプレーナ線路５を形成し、Ｓコンタクト部５Ｓは、コプレーナ線路５の信号伝送線路であり、Ｇコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂは、コプレーナ線路５のグランド層６ａ，６ｂの一部を形成している。グランド層６ａ，６ｂは、それぞれスルーホール７ａ，７ｂを介してマイクロストリップ線路２のグランド層１３に接続される。
【００２５】
ここで、上述したように、回路基板１１の誘電体層１３の誘電率の値は２〜４のテフロン（登録商標）であり、厚さが０．２５ｍｍであるので、上述したマイクロストリップ線路２の５０Ω線路の幅は、約０．５ｍｍとなる。この場合、コプレーナ線路５の信号伝送線路（Ｓコンタクト部５Ｓ）の幅を０．５ｍｍとし、これに対応するＧＳＧ型コンタクトプローブ１０を選択すればよい。たとえば、ヘッドピッチＷが６００μｍのＧＳＧ型コンタクトプローブを用いればよい。しかし、ヘッドピッチＷを広げることは、高周波プローブ自体の高周波特性の劣化を引き起こすことになる。特に、ミリ波、準ミリ波帯の測定では、２５０μｍ以下のヘッドピッチとすることが好ましい。
【００２６】
この実施の形態１では、ヘッドピッチＷを２５０μｍとすることで、コプレーナ線路の信号伝送線路（Ｓコンタクト部５Ｓ）の幅を２３０μｍとし、基板パターン製造限界から、Ｓコンタクト部５ＳとＧコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂとの距離ｄ２０を８５μｍとしている。ここで、マイクロストリップ線路２の幅は、約０．５ｍｍであり、コプレーナ線路５を形成するコンタクトエリア信号線４の幅は、約０．２３ｍｍであるため、直接接続すると、インピーダンス不連続による反射特性の劣化を引き起こすことになる。このため、この実施の形態１では、マイクロストリップ線路２とコンタクトエリア信号線４との間に、インピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路として、長さがλ／４をもつλ／４変成部３を設けている。このλ／４変成部３のインピーダンスＺｔは、図３に示すように、マイクロストリップ線路２のインピーダンスＺ２、コンタクトエリア信号線４のインピーダンスＺ１とすると、Ｚｔ＝√（Ｚ１×Ｚ２）として設定される。
【００２７】
ここで、スタブ８は、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０がコプレーナ線路５にコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打消す容量成分をもたせ、コンタクトによるミスマッチを打ち消すようにしている。このスタブ８の長さは、高周波３次元電磁界シミュレータを用いて最適化した値を算出して設定している。このスタブ８の長さは、０．４ｍｍである。
【００２８】
そこで、図４に示すように、上述したマイクロストリップ線路２の両端に、測定ＩＦ回路１に対応する測定ＩＦ回路１ａ，１ｂを設けて、図５および図６に示すように、スタブ８を設けた場合と設けない場合とに対するＤＣ〜３０ＧＨｚでの反射特性（Ｓ１１）と通過特性（Ｓ２１）とを求めた。
【００２９】
図５に示すように、反射特性は、ＤＣ〜３０ＧＨｚにおいて、スタブ８を設けた場合、スタブ８を設けない場合に比して約５ｄＢの反射量低減を実現している。また、図６に示すように、通過特性は、ＤＣ〜３０ＧＨｚにおいて、スタブ８を設けた場合、スタブ８を設けない場合に比して改善される周波数領域を有する。
【００３０】
この実施の形態１では、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０がコプレーナ線路５にコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打消す容量成分をもたせ、コンタクトによるミスマッチを打ち消すようにしているので、一層精度の高い測定を行うことができる。
【００３１】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、スルーホール７ａ，７ｂを設けて、コプレーナ線路５のグランド層６ａ，６ｂとマイクロストリップ線路２のグランド層１３とをＤＣ的に接続して、比較的容易にＤＣ〜数１０ＧＨｚまで低反射かつ低損失な特性を実現していた。しかし、測定対象周波数帯が限定される場合には、ＤＣ〜数１０ＧＨｚの広帯域で低反射かつ低損失の特性は不必要であり、この実施の形態２では、スルーホール７ａ，７ｂを設けずに、簡易な構成で、測定対象周波数帯での低反射かつ低損失の特性をもった測定ＩＦ回路を実現している。
【００３２】
図７は、本発明の実施の形態２であるミリ波伝送線路の構成を示す平面図である。図７に示すように、このミリ波伝送線路は、図１に示したスルーホール７ａ，７ｂの構成を削除し、グランド層６ａ，６ｂに替えてグランド層１６ａ，１６ｂを設けている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３３】
グランド層１６ａ，１６ｂは、扇形状（ラジアル型）であり、Ｇコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂを含み、Ｇコンタクト部５Ｇａ，５Ｇｂの端部からの距離Ｌを測定波長λのλ／４とする高周波グランドである。なお、グランド層１６ａ，１６ｂの形状は、扇形状に限らず、測定対象周波数帯での高周波グランド機能が得られればよい。
【００３４】
ここで、２６ＧＨｚ帯を測定対象周波数帯として、マイクロストリップ線路２に対する距離Ｌ（＝λ／４）を変化させて、高周波３次元電磁界シミュレータを用いて最適化した値を求めると、図８に示した反射特性および図９に示した通過特性が得られ、Ｌ＝１．５ｍｍが最適値として設定される。なお、この距離Ｌは、誘電体層１２の実効誘電率の値によって短くなる。この距離Ｌ＝１．５ｍｍのとき、図８および図９では、２６ＧＨｚにおける反射特性が−２０ｄＢ以下となり、図９では、２６ＧＨｚにおける通過特性が最も少ない損失になっている。
【００３５】
なお、図９は、スルーホールを形成した実施の形態１の場合における通過特性と２６ＧＨｚを測定対象周波数帯とする実施の形態２における通過特性とを示しており、１２〜３２ＧＨｚまで両者は、ほぼ同じ通過特性を有し、さらに１６〜３２ＧＨｚでは、実施の形態２の方が良い通過特性を得ている。
【００３６】
この実施の形態２では、測定対象周波数帯に対応したコプレーナ線路のグランド層をスルーホールを設けずに最適化して形成しているので、簡易な構成で、低反射かつ低損失の測定ＩＦ回路を得ることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、上述したミリ波伝送線路を適用し、基板測定を可能にした基板を実現している。
【００３８】
図１１は、本発明の実施の形態３である基板と該基板の測定状態とを示す模式図である。図１１に示すように、基板２０は、その製造過程において、最終的に残される回路本体部２１と捨て部２２とを有する。捨て部２２は、回路本体部２１の製造における搬送等に用いられる縁部分などであり、最終的に、カットされる部分である。
【００３９】
この実施の形態３では、この捨て部２２に、基板の誘電率を測定する回路のマイクロストリップ線路が形成された評価測定回路３０と、この評価測定回路３０の両端に上述した実施の形態１，２に示した測定ＩＦ回路である測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂとを形成しておく。この測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂにＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂをそれぞれコンタクトさせて基板２０の誘電率を測定することができる。なお、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂは、ベクトルネットワークアナライザ４０に接続され、評価測定回路３０反射特性や通過特性を得ることによって基板２０の誘電率を得ることができる。また、制御部４１は、ベクトルネットワークアナライザ４０による測定およびＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂのコンタクト動作を制御する。
【００４０】
ここで、図１２に示すフローチャートを参照して、制御部４１による基板誘電率の測定処理手順について説明する。まず、制御部４１は、ＧＳＧ型コンタクトプローブ１０ａ，１０ｂをそれぞれ測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂにコンタクトさせる（ステップＳ１０１）。その後、ベクトルネットワークアナライザ４０を介して、測定ＩＦ回路３１ａ側から自由空間波長λ０の高周波信号を所定周波数範囲で掃引する（ステップＳ１０２）。そして、ベクトルネットワークアナライザ４０を介して、通過特性（Ｓ２１）が最小となる波長λｇと、そのときの自由空間波長λ０とを取得する（ステップＳ１０３）。なお、通過特性が最小となる波長λｇを求めるのは、評価測定回路３０が後述するオープンスタブを用いた場合であり、評価測定回路３０がその他のマイクロストリップ線路である場合、最大のときの波長λｇを求める場合がある。その後、制御部４１は、ステップＳ１０３で取得した波長λｇと自由空間波長λ０とをもとに、実効誘電率εeff（＝（λ０／λｇ）２）を算出し（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。
【００４１】
さらに、具体的な評価測定回路３０とこれを用いたときの通過特性結果について説明する。図１３は、オープンスタブを用いた評価測定回路３０ａを示す模式図である。この評価測定回路３０ａは、オープンスタブ４１が形成されている。また、図１４は、図１３に示した評価測定回路３０ａに対して、厚さ０．１ｍｍのアルミナの基板２０の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。図１４に示すように、基板２０の比誘電率を変化させた場合、その通過特性の最小値がシフトする。なお、各最小値のときの波長はλｇである。
【００４２】
すなわち、３８〜４３ＧＨｚで周波数を掃引することによって、自由空間波長λ０を掃引し、そのときの通過特性が最小となった周波数、すなわち波長λｇを取得し、λｇ＝λ０／√（εeff）から実効誘電率εeffを求めることができる。実効誘電率εeffは、比誘電率εｒに依存し、図１４では、λｇ＝λ０／√（εeff）に従った結果となっている。
【００４３】
図１５は、直列共振器を用いた評価測定回路３０ｂを示す模式図である。また、図１６は、図１５に示した評価測定回路３０ａに対して、厚さ０．１ｍｍのアルミナの基板２０の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。図１６に示すように、基板２０の比誘電率を変化させた場合、その通過特性の最大値がシフトする。なお、各最大値のときの波長はλｇである。
【００４４】
すなわち、３８〜４３ＧＨｚで周波数を掃引することによって、自由空間波長λ０を掃引し、そのときの通過特性が最大となった周波数、すなわち波長λｇを取得し、λｇ＝λ０／√（εeff）から実効誘電率εeffを求めることができる。実効誘電率εeffは、比誘電率εｒに依存し、図１６では、λｇ＝λ０／√（εeff）に従った結果となっている。
【００４５】
図１７は、リング共振器を用いた評価測定回路３０ｃを示す模式図である。また、図１８は、図１７に示した評価測定回路３０ｃに対して、厚さ０．１ｍｍのアルミナの基板２０の被誘電率を変化させた場合の通過特性を示す図である。図１８に示すように、基板２０の比誘電率を変化させた場合、その通過特性の最大値がシフトする。なお、各最大値のときの波長はλｇである。
【００４６】
すなわち、３８〜４３ＧＨｚで周波数を掃引することによって、自由空間波長λ０を掃引し、そのときの通過特性が最大となった周波数、すなわち波長λｇを取得し、λｇ＝λ０／√（εeff）から実効誘電率εeffを求めることができる。実効誘電率εeffは、比誘電率εｒに依存し、図１８では、λｇ＝λ０／√（εeff）に従った結果となっている。
【００４７】
この実施の形態３では、高周波半導体デバイスに測定ＩＦ回路を組み込む態様のみならず、基板２０内の捨て部２２に評価測定回路３０と測定ＩＦ回路３１ａ，３１ｂとを設けるのみで、基板２０の誘電率を簡易かつ精度高く測定することができる。また、製造される回路本体部２１に無駄な回路が残存することがなく、コンパクトな回路本体部２１を実現することができる。なお、評価測定回路３０は、誘電率に限らず、基板の特性を示す任意の物理量を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかるミリ波伝送線路、これを用いた回路基板、および回路基板の測定方法は、マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として有用であり、特に、ミリ波レーダに使用される高周波半導体デバイス、およびテフロン（登録商標）基板などの高周波基板の評価に適する。
【符号の説明】
【００４９】
１，３１ａ，３１ｂ 測定ＩＦ回路
２ マイクロストリップ線路
３ λ／４変成部
４ コンタクトエリア信号線
５ コプレーナ線路
５Ｓ Ｓコンタクト部
５Ｇａ，５Ｇｂ Ｇコンタクト部
６ａ，６ｂ，１３，１６ａ，１６ｂ グランド層
７ａ，７ｂ スルーホール
８ スタブ
１０，１０ａ，１０ｂ ＧＳＧ型コンタクトプローブ
１０Ｓ 信号線ヘッド
１０Ｇａ，１９Ｇｂ グランドヘッド
１１ 回路基板
１２ 誘電体層
２０ 基板
２１ 回路本体部
２２ 捨て部
３０ 評価測定回路
４０ ベクトルネットワークアナライザ
４１ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として用いるミリ波伝送線路であって、
前記コプレーナ線路は、信号伝送線路と、該信号伝送線路と同一面に所定間隔を設けたグランド層とを有し、
前記コプレーナ線路の信号伝送線路の一端側には前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路が接続され、前記コプレーナ線路の信号伝送線路の他端には、前記コプレーナ線路に前記高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成されたことを特徴とするミリ波伝送線路。
【請求項２】
前記コプレーナ線路のグランド層は、スルーホールを介して前記マイクロストリップ線路のグランド層に接続されることを特徴とする請求項１に記載のミリ波伝送線路。
【請求項３】
前記コプレーナ線路のグランド層は、前記高周波プローブのグランド端子が接続される領域からの距離が測定波長の１／４波長であることを特徴とする請求項１に記載のミリ波伝送線路。
【請求項４】
前記コプレーナ線路のグランド層は、扇形状であり、その半径方向長さが１／４波長であることを特徴とする請求項３に記載のミリ波伝送線路。
【請求項５】
前記コプレーナ線路の信号伝送線路と前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路との間にインピーダンス整合を行うインピーダンス変換回路を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のミリ波伝送線路。
【請求項６】
回路基板の捨て部に設けられ、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路である評価測定回路と、
前記捨て部に設けられ、前記評価測定回路に接続された請求項１〜５のいずれか一つに記載されたミリ波伝送線路と、
を備えたことを特徴とする回路基板。
【請求項７】
前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項６に記載の回路基板。
【請求項８】
前記回路基板のうちの捨て部に、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路からなる評価測定回路と、一端が該評価測定回路に接続されたコプレーナ線路であって他端が該コプレーナ線路に高周波プローブが接続された場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成された測定インターフェース回路とを設けておき、該測定インターフェース回路を介して前記回路基板を測定し、その後前記捨て部を回路基板本体から切り離すことを特徴とする回路基板の測定方法。
【請求項９】
前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項８に記載の回路基板の測定方法。
【請求項１】
マイクロストリップ線路に接続されたコプレーナ線路を高周波プローブ用の測定インターフェース回路として用いるミリ波伝送線路であって、
前記コプレーナ線路は、信号伝送線路と、該信号伝送線路と同一面に所定間隔を設けたグランド層とを有し、
前記コプレーナ線路の信号伝送線路の一端側には前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路が接続され、前記コプレーナ線路の信号伝送線路の他端には、前記コプレーナ線路に前記高周波プローブがコンタクトされた場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成されたことを特徴とするミリ波伝送線路。
【請求項２】
前記コプレーナ線路のグランド層は、スルーホールを介して前記マイクロストリップ線路のグランド層に接続されることを特徴とする請求項１に記載のミリ波伝送線路。
【請求項３】
前記コプレーナ線路のグランド層は、前記高周波プローブのグランド端子が接続される領域からの距離が測定波長の１／４波長であることを特徴とする請求項１に記載のミリ波伝送線路。
【請求項４】
前記コプレーナ線路のグランド層は、扇形状であり、その半径方向長さが１／４波長であることを特徴とする請求項３に記載のミリ波伝送線路。
【請求項５】
前記コプレーナ線路の信号伝送線路と前記マイクロストリップ線路の信号伝送線路との間にインピーダンス整合を行うインピーダンス変換回路を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のミリ波伝送線路。
【請求項６】
回路基板の捨て部に設けられ、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路である評価測定回路と、
前記捨て部に設けられ、前記評価測定回路に接続された請求項１〜５のいずれか一つに記載されたミリ波伝送線路と、
を備えたことを特徴とする回路基板。
【請求項７】
前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項６に記載の回路基板。
【請求項８】
前記回路基板のうちの捨て部に、該回路基板を測定するためのマイクロストリップ線路からなる評価測定回路と、一端が該評価測定回路に接続されたコプレーナ線路であって他端が該コプレーナ線路に高周波プローブが接続された場合に発生する誘導成分を打ち消す容量成分をもったスタブが形成された測定インターフェース回路とを設けておき、該測定インターフェース回路を介して前記回路基板を測定し、その後前記捨て部を回路基板本体から切り離すことを特徴とする回路基板の測定方法。
【請求項９】
前記評価測定回路は、前記回路基板の誘電体層の誘電率を測定するマイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項８に記載の回路基板の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−２０５５８８（Ｐ２０１１−２０５５８８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３４８０（Ｐ２０１０−７３４８０）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]