電磁結合構造を有する多層伝送線路板、該多層伝送線路板を有する電磁結合モジュール、アンテナモジュール
【課題】製造コスト及び伝送損失を抑えた多機能型の電磁結合構造モジュール等を提供する。
【解決手段】マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【解決手段】マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、広く電磁結合構造に関し、より詳細には、マイクロ波帯からミリ波帯の高い周波数帯域で使用される伝送線路における多層伝送線路板、並びに、該多層伝送線路板を有する電磁結合モジュール、アンテナモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ波帯からミリ波帯の高い周波数帯域において電磁結合構造として使用される伝送線路の電磁結合モジュール、あるいは、導波管や金属板等を用いて空気層を挟み込んだ複数のスロットが採用された回路基板が提案されている。(特許文献1)
【0003】
特許文献1に記載された発明は、高周波信号の導波管通過に伴う伝送損失を抑制して高速大容量の情報伝達が可能であると同時に低歩留まりと安価な量産に適した回路基板を提供すること目的として、一方の面に素子とこの素子に接続されるマイクロストリップ線路が配線され他方の面に第1のスロット孔を形成するグランドパターンを備える誘電体基板と、この誘電体基板の他の面に接続される導波管とを有する回路基板であって、第1のスロット孔と空洞を介して符合する位置に第2のスロット孔を形成する金属板を導波管の内部に設けたことを特徴とする。
【0004】
図2に、特許文献1に記載された回路基板の断面構成を示す。図2において、回路基板1Bは、誘電体基板94の上に半導体素子Dを実装し、半導体素子Dにはマイクロストリップ線路93が接続されている。誘電体基板94の下面にはグランドパターン95が設けられており、このグランドパターン95にはスロットS1が形成されており、マイクロストリップ線路93とスロットS1とは電磁結合されている。また、グランドパターン95には、導波管Fが接続されており、導波管Fの内部には追加スロットS2を形成した金属板98が収容されている。追加スロットS2は、導波管F内部に形成される空洞99を介してスロットS1と符合するように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第4236607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載された回路基板構造においては、導波管が必須の構成とされ、さらに、この導波管内に空気層となる空洞部を形成する必要があったために、特殊な加工を要するなど製造コストの点で改善の余地があった。また、比較的広い空間を有する導波管での伝送損失にも改善の余地があった。
【0007】
また、導波管があるために、導波管以外のアタッチメントを取り付けるなど、機能の発展性について改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで、本発明は、製造コストや伝送損失を抑え、多機能型の多層伝送線路板や電磁結合モジュール等を提供することを目的とする。
【0009】
本発明は、マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【0010】
この構造によれば、アンテナ内蔵半導体チップと誘電体層を挟んで形成された外側導体層とが、積層体を貫通するように設けた孔を介して電磁結合する。これにより導波管を用いる必要がなくなり軽量かつ安価な半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路との変換構造を有する電磁結合モジュールを実現できる。
【0011】
また、本発明は、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする。
【0012】
これによりアンテナ内蔵半導体チップと誘電体層を挟んで形成された外側導体層とが、積層体を貫通するように設けた孔を介して電磁結合する。これにより導波管を用いる必要がなくなり軽量かつ安価な半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路との変換構造を有した多層伝送線路板を実現できる。
【0013】
また、本発明は、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0014】
この構造によれば、誘電体層を挟んで形成された外側導体層同士が積層体を貫通するように設けた孔を介して電磁結合する。これにより導波管を用いる必要がなくなり簡便で安価な伝送線路の変換構造を有するアンテナモジュールを実現できる。
【発明の効果】
【0015】
以上述べたように、製造コストや伝送損失を抑え、多機能型の多層伝送線路板や電磁結合モジュール等を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】(a)本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板の斜視分解構成を説明する説明図である。(b)上記(a)におけるA−A線を通る垂直断面図である。
【図2】従来の実施形態にかかる回路基板の断面構成を説明する説明図である。
【図3】(a)本発明の一実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。(b)本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。(c)本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図4】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図5】本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の断面構成を説明する説明図である。
【図6】(a)本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例1及び実施例2に関わる測定用多層伝送線路板1Hを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるB−B線を通る垂直断面図である。
【図7】(a)本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例3に関わる測定用多層伝送線路板1Jを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるC−C線を通る垂直断面図である。
【図8】(a)本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例4に関わる測定用多層伝送線路板1Kを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるD−D線を通る垂直断面図である。
【図9】(a)比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例1に関わる測定用多層伝送線路板1Lを導体層12側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるE−E線を通る垂直断面図である。
【図10】(a)比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例2に関わる測定用多層伝送線路板1Mを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるF−F線を通る垂直断面図である。
【図11】(a)比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例3に関わる測定用多層伝送線路板1Nを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるG−G線を通る垂直断面図である。
【図12】(a)本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの分解斜視構造を説明する説明図である。(b)上記(a)におけるH−H線を通る垂直断面図である。
【図13】(a)従来の実施形態にかかるアンテナモジュールの分解斜視構造を説明する説明図である。(b)上記(a)におけるI−I線を通る垂直断面図である。
【図14】実施例1及び比較例1の測定結果を対比的に説明する説明図である。
【図15】実施例1、実施例2、及び比較例2の測定結果を対比的に説明する説明図である。
【図16】実施例3、実施例4、及び比較例3の測定結果を対比的に説明する説明図である。
【図17】本発明の一実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図18】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図19】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図20】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図21】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図22】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図23】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【図24】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【図25】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【図26】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明にかかる電磁結合構造を有する多層伝送線路、該多層伝送線路を有する電磁結合モジュール、アンテナモジュールを実施するための形態について、図面に沿って詳細に説明する。
【0018】
図1に、本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板1Aの斜視分解構成を示す。なお、図1(a)において、トリプレート線路ないし導波管の取り付け穴7が記されているが、以降の図面では省略する。本発明における多層伝送線路板、電磁結合モジュール、及びアンテナモジュールは、マイクロ波帯の高周波数帯域で使用されるものである。ここでいうマイクロ波帯の周波数帯域とは、具体的には、10GHz〜100GHzの周波数帯域をいう。
【0019】
図1に示したように、電磁結合モジュールやアンテナモジュールといった高周波帯域用モジュールに用いる多層伝送線路板1Aは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
【0020】
第1導体層11及び第2導体層12は、それぞれ地導体層である。第1導体層11と第2導体層12とを貫通するように孔3を設け、さらに孔3の内面には金属膜を形成し、第1導体層11と第2導体層12とが電気的に接続される構成になっている。
なお、この金属膜内に空気を充填することもできる。また、金属膜をめっきにより形成してもよい。
【0021】
ここで誘電体層21を挟みこんだ第1導体層11と第2導体層12とが、表面に導体層を有する積層体を構成する。
【0022】
また、第2誘電体層22は、第2導体層12と第3導体層13とを電気的に絶縁する絶縁層を構成する。
【0023】
第2導体層12と第3導体層13とを絶縁する第2誘電体層22には、低誘電損失の材料を用いることが好ましく、例えばセラミック、テフロン(登録商標)、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエーテルの変性物、液晶ポリマなどの絶縁材料などが用いられる。なお、第2誘電体層22はガラス繊維を含んでいてもよい。また、第1導体層11と第2導体層12とを絶縁する第1誘電体層21には、第2誘電体層22と同様の材料を用いることが好ましい。但し、コストを考慮し、第1誘電体層21にはFR−4レベルの通常のエポキシ基板等を用いてもできる。なお、第1誘電体層21は、ガラス繊維を含んでいてもよい。
【0024】
以上、本発明の一実施形態にかかる伝送線路電磁結合構造を有する多層伝送線路板1Aを説明したが、上記の伝送線路電磁結合構造を実施するための具体的構成としては、第1誘電体層21の厚みを0.02mm以上4mm以下に設計することが好ましく、より好ましくは0.02mm以上2mm以下に設計される。また、第2導体層12の第2誘電体層22側の表面の表面粗さは、表皮効果を考慮して小さい方が好ましく、具体的な表面粗さ(十点平均粗さ;Rz)は0.1μm以上9μm以下であることが好まし、さらに好ましくは、0.1μm以上6μm以下となるように、さらに好ましくは、0.1μm以上3μm未満となるように設計される。
【0025】
また、第1導体層11及び第2導体層12の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは12μm以上50μm以下となるように設計される。このような構造を得るための材料としては、一般的な多層配線板材料を用いることもでき、具体的には、セラミック系や有機系の配線板材料を用いることができる。安価な多層伝送線路板1Aを得るためには、汎用的な多層配線板材料を用いることができる。よって、第1導体層11、第1誘電体層21、及び第2導体層12として、例えば、両面銅張り積層板であるMCL−E−679(日立化成工業株式会社製、商品名)等を適用できる。また、伝送損失を抑制するためには、低損失な材料を適用することが可能である。このような材料として、例えば、両面銅張り積層板であるMCL−FX−2(日立化成工業株式会社製、商品名)等を採用することができる。
また、配線板材料として、低誘電率かつ低誘電正接の材料を用いると、高周波信号を流す伝送線路の伝送損失を抑制する効果がある。
【0026】
第2誘電体層22の厚みは、0.02mm以上0.8mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.07mm以上0.2mm以下となるように設計される。一例として、第2誘電体層22には、低誘電正接高耐熱多層材料である両面銅張り積層板MCL−FX−2(日立化成工業株式会社製、商品名)やプリプレグGFA−2(日立化成工業株式会社製、商品名)を採用することができる。
【0027】
また、第3伝送線路をなす導体層13を作製する際に用いられる銅箔に関しては、第3導体層13の第2誘電体層22側の表面の表面粗さは、表皮効果を考慮して小さい方が好ましく、表面粗さ(Rz)が0.1μm以上9μm以下であることが好ましい。より好ましくは0.1μm以上6μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上3μm未満となるように設計される。
また、第3伝送線路をなす導体層13の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは12μm以上50μm以下となるように設計される。導体層13には、一例として、3EC−VLP−12(三井金属鉱業株式会社製、商品名)等を採用することができる。
【0028】
また、第3伝送線路をなす導体層13の開放端にパッチパターンを配置してもよい。パッチパターンを配置することで、結合部のインピーダンスを調整することが可能であり伝送損失を抑制できる。
【0029】
前記孔3内面の金属膜の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましく、10μm以上50μm以下であることがより好ましい。金属膜の厚み5μm未満であると、管状の金属膜を均一に形成できなくなる恐れがある。金属膜はめっき以外に蒸着やスパッタリングによって形成することも可能であるが、上記厚みを効率よく均一に得るためにはめっきにより形成することが好ましい。なお、金属膜は、孔3内面の全面に亘って形成されることが好ましいが、使用される周波数に対応する実行波長λの1/4未満の大きさの穴があってもよい。
【0030】
また、孔3内には、10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体4を充填することが好ましい。伝送損失は、誘電正接に比例して大きくなるので、このように誘電正接が低い材料を充填することで伝送損失が抑制される。
【0031】
また、孔3内には、空気を充填してもよい。伝送損失は、誘電正接に比例して大きくなるので、誘電正接が低い空気を充填することで更に伝送損失が抑制される。
【0032】
また、外側導体層の延在方向と直交する方向の孔3の幅は、使用する周波数の波長以下とすることが好ましい。このように孔の幅を設計することで伝送損失を抑制しながら高密度化を達成できる。
【0033】
図1に示した、伝送線路電磁結合構造を有する多層伝送線路板において、この多層伝送線路板の孔に対応する位置にトリプレート線路、導波管の開口部、あるいはアンテナを内蔵する半導体チップ等を実装することができる。さらに、その他の受動部品を多層伝送線路板に実装することにより、アンテナモジュールとして実施することもできる(詳細は後述)。
【0034】
また、図1に示した、伝送線路電磁結合構造を有する多層伝送線路板において、導体層13は、孔3の開口部(図において略矩形状)の長辺と直交する方向に延在するよう設けられている。
さらに、図示していないが、導体層13の一方の端部にマイクロストリップアンテナを接続するよう構成することもできる。また、導体層13の両端にマイクロストップアンテナを接続することも可能である。また、マイクロストリップアンテナは、1つのパッチアンテナ、パッチパターンである場合に限らず、アレーアンテナとすることも可能である。
【0035】
図3(a)に、本発明の一実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を示す。図3(a)において、アンテナモジュール1Eは、アンテナ内蔵の半導体チップ−伝送線路電磁結合構造を有している。この電磁結合構造を有する多層伝送線路板の孔3に対応する位置(図において、孔3の下部を覆う位置)にアンテナを内蔵した半導体チップDが配置されている。半導体チップDから給電される電力は、孔3と多層伝送線路板表面の伝送線路をなす導体層13を介してマイクロストリップアンテナ(パッチパターン)5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信された電力は、伝送線路をなす導体層13及び孔3を介して半導体チップDに給電される。
【0036】
図3(b)に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を示す。図3(b)において、アンテナモジュール1Cは、トリプレート−伝送線路電磁結合構造を有している。この電磁結合構造を有する多層伝送線路板の孔3に対応する位置(図において、孔3の下部を覆う位置)にトリプレート線路Cが配置される。トリプレート線路Cから給電される電力は、孔3と多層伝送線路板表面の伝送線路をなす導体層13を介してマイクロストリップアンテナ5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信された電力は、伝送線路をなす導体層13及び孔3を介してトリプレート線路Cに給電される。
【0037】
図3(c)に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を示す。図3(c)において、アンテナモジュール1Dは、導波管−伝送線路電磁結合構造を有している。この電磁結合構造を有する多層伝送線路板の孔3に対応する位置(図において、孔3の下部を覆う位置)に導波管Fが配置される。このとき、孔3の中心と導波管Fの空洞部の中心とは略一致するように配置される。導波管Fから給電される電力は、孔3と多層伝送線路板表面の伝送線路をなす導体層13を介してマイクロストリップアンテナ5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信された電力は、伝送線路をなす導体層13及び孔3を介して導波管Fに給電される。
【0038】
なお、図3(a)〜(c)では、モジュールにおける積層体の片面側のみに誘電体層と導体層を積層する構成について説明したが、積層体の両面に誘電体層及び導体層をそれぞれ設けることもできる。図4に、積層体(第1導体層11と第1誘電体層21と第2導体層12とからなる)の両側を第2誘電体層22と第3誘電体層23とで挟み込み、さらにその両側を第3導体層13と第4導体層14とで挟み込むように積層構造を構成した他の実施形態にかかるアンテナモジュール1Fの断面構成を示す。
図4に示した構成により、マイクロ波回路を形成した半導体チップDから出力される電力は、半導体側の伝送線路と孔、そして、裏面の伝送線路を介してマイクロストリップアンテナ5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信した電力は、表裏の伝送線路と孔とを介して半導体チップDに給電される。
【0039】
なお、図4で用いたアンテナモジュール1Fにおける多層伝送線路板と、図1に示した多層伝送線路板との相違点は、図4に示したアンテナモジュール1Fにおける多層伝送線路板においては、第3誘電体層23が設けられ、さらにその外側に第4導体層14が設けられた点である。
【0040】
上記図4に示したような構成とする場合、第3誘電体層23には第2誘電体層と同じ絶縁材料を用いることが好ましく、また、第4導体層14には第3導体層と同様の銅箔を用いることが好ましい。また、導体の厚みも第3導体層と同程度とすることが好ましく、誘電体側の導体表面粗さについても、第3導体層と同程度にすることが好ましい。
【0041】
また、図3(a)〜(c)では、モジュールにおける導体層が、第1導体層11、第2導体層12、第3導体層13の計3層で構成された実施形態に基づいて説明したが、導体層は3層以上のものとしても構成することができる。例えば、図5に示すように、導体層を5層とすることができる。図5に示した多層伝送線路板1Gは、グランド層となる第1導体層11の外側に、第3の誘電体層23と第4導体層14、第4誘電体層24と第5導体層15が設けられている。以上の構成により、図5に示した多層伝送線路板1Gは、第1導体層11、第2導体層12、第3導体層13、第4導体層14、及び第5導体層15によって計5層の導体層が形成される。
【0042】
次に、本発明の実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための、いくつかの実施例について説明する。本発明にかかる電磁結合構造は、多層伝送線路板の表面側と裏面側とに配線(例えば、第1導体層11と第3導体層13)が分離しているために、この状態ではウェハプローバ等を用いて高周波測定をすることが困難である。従って、以下に説明する実施例1〜4では、1つの孔ではなく2つの孔を設けた多層伝送線路板を準備した。このような2つの孔を設けたことにより、一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となる。
【0043】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例1]
図6(a)に、本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例1(及び実施例2)に関わる測定用多層伝送線路板1Hを導体層13側から見た平面透視図を示す。図6(b)は、図6(a)におけるB−B線を通る垂直断面図である。図6(b)において、多層伝送線路板1Hは、導波管F、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
そして、上述したように、孔31、孔32のうち、いずれか一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となっている。
【0044】
また、第3導体層13の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心寄りの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、孔31及び孔32は設けられている。さらに、孔31及び孔32の水平断面は、長辺と短辺とを有する略矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路13の延在方向と直交する向きに形成されている。
また、孔31及び孔32の幅は、使用する周波数の波長以下に設計すると好適である。
【0045】
次に、多層伝送線路板1Hの製造方法について説明する。
まず、誘電体層の両面に銅箔が形成された積層板(日立化成工業株式会社製、商品名MCL−E−679)を準備する。この積層板の厚さは0.2mmであり、銅箔の厚さは12μm、誘電体側の導体表面粗さは、Rz:6.0μmである。次に、この積層体に直径0.45mmのドリルを用いて長さ2mmの穴開けを行う。この穴の内壁及び銅箔表面に銅めっきを10μm施した後、孔内に穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名DX−1、10GHzにおける誘電正接0.03、比誘電率3.5)を印刷し、表面を研磨し、内層回路板を作製する。
なお、図6(b)においては、銅箔11及び12表面上の銅めっき膜は省略してある。
【0046】
次に、厚さ12μmの銅箔(三井金属鉱業株式会社製、商品名3EC−VLP−12、粗化処理面表面粗さRz:3.0μm)と、プリプレグ(日立化成工業株式会社製、商品名GFA−2、厚さ100μm)と、上記内層回路板とをこの順に重ねて合わせ、温度180℃、圧力3MPa、時間80分の条件で積層一体化処理を施すことにより、多層伝送線路板1Hが作製される。
【0047】
最後に、この多層伝送線路板1Hに対し、銅箔をエッチングでパターニングすることにより、内層回路板で形成した導体パターンに対応する位置に、幅220μmの伝送線路13を配置した。
【0048】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例2]
実施例2では、実施例1で用いた多層伝送線路板1Hの孔31及び孔32に対し、比誘電率3.2、誘電正接0.003の樹脂等の誘電体を充填した。その他の諸条件は、実施例1と同様として多層伝送線路板(1H´)を製作した。
なお、充填する誘電体の10GHzにおける比誘電率は、2〜30、誘電正接は0〜0.03の少なくとも一方を満たす範囲が好ましい。
【0049】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例3]
図7(a)に、本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例3に関わる測定用多層伝送線路板1Jを導体層13側から見た平面透視図を示す。図7(b)は、図7(a)におけるC−C線を通る垂直断面図である。図7(b)において、多層伝送線路板1Jは、第4導体層14a及び14b、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。そして、上述したように、孔31、孔32のうち、いずれか一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となっている。
【0050】
また、第3導体層13の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心寄りの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、孔31及び孔32は設けられている。さらに、孔31及び孔32の水平断面は、長辺と短辺とを有する略矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路13の延在方向と直交する向きに形成されている。
また、孔31及び孔32の幅は、使用する周波数の波長以下に設計すると好適である。
【0051】
次に、多層伝送線路板1Jの製造方法について説明する。
実施例1では孔を開けた積層体の片面にのみ積層体及び導体層を設けたが、実施例3では、積層体を挟み込むように、さらに第3誘電体層23と第4導体層14とを積層したのち、表面の第4導体層14をエッチングによりパターニングして14a及び14bを形成し、多層伝送線路板1Jを製作している。
【0052】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例4]
図8(a)に、本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例4に関わる測定用多層伝送線路板1Kを導体層13側から見た平面透視図を示す。図8(b)は、図8(a)におけるD−D線を通る垂直断面図である。図8(b)において、多層伝送線路板1Kは、第4導体層14a及び14b、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。そして、上述したように、孔31、孔32のうち、いずれか一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となっている。
【0053】
次に、多層伝送線路板1Kの製造方法について説明する。
実施例3では第3導体層13及び第4導体層14に形成した伝送線路の幅を一定にしたが、多層伝送線路板1Kにおいては、図8に示すように、伝送線路の両先端にそれぞれパッチパターンを設けた。
【0054】
すわなち、図8(a)及び図8(b)において、第3導体層13の両端にはパッチパターン62及び63が設けられ、第4導体層14a及び14bの先端にもパッチパターン61及び64が設けられている。
そして、図8(a)に示されるように、第3導体層13の両端に設けられたパッチパターン62及び63は、孔31及び孔32のそれぞれの中心よりも外側に位置するように設けられ、第4導体層14a及び14bの先端に設けられたパッチパターン61及び64は、孔31及び孔32のそれぞれの中心よりも内側に位置するようにそれぞれ設けられている。
【0055】
その他の条件は、実施例3と同様にして多層伝送線路板1Kを作製した。
【0056】
なお、伝送線路としての第3導体層13及び第4導体層14は、それぞれ特性インピーダンス50Ωとしたマイクロストリップラインである。
【0057】
[比較例1]
図9(a)に、比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例1に関わる測定用多層伝送線路板1Lを導体層12側から見た平面透視図を示す。図9(b)は、図9(a)におけるE−E線を通る垂直断面図である。図9(b)において、多層伝送線路板1Lは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12がこの順に積層されている。第1導体層11の下部には、導波管Fが接続されている。
そして、多層伝送線路板1Lにおいては、図9(b)に示すように、第1導体層11のみを貫通するスロットS2及びS4と、導波管F内に設置した金属板M1、M2によりそれぞれ形成された追加スロットS1、S3を有する。
【0058】
また、第2導体層12の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心寄りの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、スロットS2及びS4は設けられている。さらに、スロットS2及びS4は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路12の延在方向と直交する向きに形成されている。
【0059】
次に、多層伝送線路板1Lの作製方法を説明する。まず、誘電体層の両面に銅箔が形成された積層板(日立化成工業株式会社製、商品名MCL−FX−2)を準備する。第1導体層をエッチングによりパターンニングすることにより幅0.2mm、長さ2.2mmのスロットS2、S4を導体層11となる銅箔のみを貫通するように形成するとともに、第2導体層もパターニングして幅220μmの伝送線路12を形成する。
【0060】
次に、金属板に追加スロットを穴あけ加工するとともに、導波管の開口寸法に合わせて外形を加工し、この金属板を導波管に取り付ける。最後に、スロットS1とS2、S3とS4の中心とを合わせて伝送線路板にネジ留めして固定した。
【0061】
[比較例2]
図10(a)に、比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例2に関わる測定用多層伝送線路板1Mを導体層13側から見た平面透視図を示す。図10(b)は、図10(a)におけるF−F線を通る垂直断面図である。図10(b)において、多層伝送線路板1Mは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。第1導体層11の下部には、導波管Fが接続されている。
そして、多層伝送線路板1Mにおいては、図10(b)に示すように、第1導体層11のみを貫通するスロットS1及びS3と、第2導体層のみを貫通すルスロットS2及びS4とを有する。なお、スロットとは、導体に設けられた孔のことである。
【0062】
また、第3導体層13の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心よりの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、スロットS2及びS4は設けられている。さらに、スロットS2及びS4は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路13の延在方向と直交する向きに形成されている。
【0063】
次に、多層伝送線路板1Mの作製方法を説明する。
まず、誘電体層の両面に銅箔が形成された積層板(日立化成工業株式会社製、商品名MCL−E−679)を準備する。エッチングによりパターンニングすることにより幅0.4mm、長さ2.2mmのスロットS2、S4を導体層12となる銅箔のみを貫通するように形成し、内層回路板を作製する。
【0064】
次に、厚さ12μmの銅箔(三井金属鉱業株式会社製、商品名3EC−VLP−12、粗化処理面表面粗さRz:3.0μm)と、プリプレグ(日立化成工業株式会社製、商品名GFA−2、厚さ100μm)と、上記内層回路板とをこの順にこれらを重ねて合わせ、温度180℃、圧力3MPa、時間80分の条件で積層一体化処理を施すことにより、多層伝送線路板1Mが作製される。
【0065】
最後に、この多層伝送線路板1Mに対し、上下の銅箔をエッチングでパターニングすることにより、内層回路板で形成した導体パターンに対応する位置に、幅220μmの伝送線路13を配置するとともに、導波管を接続する面にスロットS1、S3を配置した多層伝送線路板1Mを製作した。スロットS1、S3のサイズはS2、S4と略同じとした。
【0066】
[比較例3]
図11(a)に、比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例3に関わる測定用多層伝送線路板1Nを導体層13側から見た平面透視図を示す。図11(b)は、図11(a)におけるG−G線を通る垂直断面図である。図11(b)において、多層伝送線路板1Nは、第4導体層14a及び14b、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
そして、多層伝送線路板1Nにおいては、積層体(12、21、11)の両面をエッチングし、スロットS1〜S4をパターニングした。さらに、この積層体(12、21、11)を挟み込み誘電体(22、23)と導体層(13、14)を積層した後、表面の導体層13、14a、14bをエッチングによりパターニングし、多層伝送線路板1Nを製作した。
【0067】
[測定結果]
以上のように実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2で作製した多層伝送線路板の孔及びスロットに対応した位置に導波管を接続させ、同軸ケーブル(アジレントテクノロジーズ社製、商品名E7342)を介して接続されたネットワークアナライザ(アジレントテクノロジーズ社製、商品名HP8510C)から電力を供給して、多層伝送線路板を通過する際の伝送損失を測定した。また、実施例3、実施例4及び比較例3では、導波管の変わりに高周波プローブを用いて測定した。
【0068】
測定すべき特性を伝送損失として測定した結果を図14〜図16に示す。これらのグラフに示す特性は、伝送線路及び伝送線路電磁結合構造を介した入力側(一方の孔)と出力側(他方の孔)との間の伝送損失である。
【0069】
図14は、実施例1及び比較例1の高周波特性の測定結果を対比的に示すグラフである。図14において、G1は、実施例1における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。R1は、比較例1における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。
【0070】
図15は、実施例1、実施例2、及び比較例2の高周波特性の測定結果を対比的に示すグラフである。図15において、G1は、実施例1における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。G2は、実施例2における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。R2は、比較例2における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。
また、導波管を接続して測定した実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2の71GHz時の特性をそれぞれ下表1に示す。
【表1】
【0071】
図16は、実施例及び比較例の高周波特性の測定結果を示すグラフである。図16において、G3は実施例3における入力側と出力側との間の伝送損失を示し、G4は実施例4における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。R3は、比較例3における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。また、プローブを用いて測定した実施例3、実施例4、及び比較例3の71GHz時の特性をそれぞれ下表2に示す。
【表2】
【0072】
[考察]
図14に示したG1、あるいは表1に示した通り、実施例1の伝送損失は−7.12dBあり、図14に示したR1、あるいは表1に示した比較例1と同程度の伝送損失である。
【0073】
図15に示したG1、あるいは表1に示した通り、実施例1の伝送損失は−7.12dBあり、図15に示したR2、あるいは表1に示した比較例2よりも伝送損失が小さい。また、図15のG2あるいは表1の実施例2の測定結果は、−6.10dBであり、実施例1よりもさらに小さい。
【0074】
図16に示したG3、あるいは表2に示した通り、実施例3の伝送損失は−2.59dBあり、図16に示したR3、あるいは表2に示した比較例3よりも伝送損失が小さい。また、表2の実施例4の測定結果は、−2.70dBであり、実施例3と同程度である。
【0075】
上述した測定結果から、特殊な加工をした導波管を用いなくても一般的な多層伝送線路板の製造工程で製作が可能であり、簡便な伝送線路電磁結合構造を得られる。また、多層伝送線路板に形成したスロットを用いた構造よりも変換ロスを小さくすることができる。
【0076】
また、実施例3及び比較例3に示した構造において、それぞれ同一のマイクロストリップアンテナ5を接続した場合の特性を比較した。図12に、実施例3の変形構造を示す。図12(a)は、実施例3に示した伝送線路板1Jの変形構造の分解斜視図である。図12(b)は、図12(a)におけるH−H線を通る垂直断面図である。図12(b)において、多層伝送線路板1Jの変形構造は、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層され、第3導体層13の端部にマイクロストリップアンテナ5が接続されている。
また、図13に、比較例3の変形構造を示す。図13(a)は、比較例3に示した多層伝送線路板1Nの変形構造の分解斜視図である。図13(b)は、図13(a)におけるG−G線を通る垂直断面図である。図13(b)において、多層伝送線路板1Nの変形構造は、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
【0077】
そして、図12、図13に示したそれぞれの変形例において電力を供給し、供給された電力が伝送線路14、電磁結合構造、及び伝送線路15を介して伝播し、伝送線路15の端部に接続された一辺1mmの方形のマイクロストリップアンテナ5から放出される際の放出電力を計算し比較した。電力放射計算に関しては、電磁界シミュレータ(有限要素法)を用いた。
【0078】
71GHzにおけるマイクロストリップアンテナ5の利得を計算した結果を下表3に示す。
【表3】
【0079】
表3の結果から、同じ特性のマイクロストリップアンテナ5を接続した場合においても、スロット構造を用いた従来構造の場合よりも良好な特性を得られることが分かる。すなわち、一般的な多層伝送線路板の製造工程で製作が可能あり簡便な構造を有する伝送線路電磁結合構造、この電磁結合構造を有する多層伝送線路板、及びアンテナ一体型の高周波モジュール等を得ることができる。
【0080】
[実施形態の変形例]
本発明の実施形態にかかる電磁結合構造を有する多層伝送線路板、該多層伝送線路板を有する電磁結合モジュール、アンテナモジュールには、上述した実施形態の他にも多くの変形例がある。以下、上述した実施形態も含めて体系的に例示する。
【0081】
[c1]
図17に、本発明の一実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図17において、電磁結合モジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、パターニングされた第5導体層15の下部に半導体チップDが接続部材89を介して接続されている。
【0082】
すなわち、図17に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【0083】
[c2]
図18に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図18において、電磁結合モジュールは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、パターニングされた第1導体層11の下部に半導体チップDが接続部材89を介して接続されている。
【0084】
すなわち、図18に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【0085】
[c3]
図19に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図19において、電磁結合モジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第5導体層15の下部にトリプレート線路Cが接続されている。
【0086】
すなわち、図19に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする。
【0087】
[c4]
図20に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図20において、電磁結合モジュールは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第1導体層11の下部にトリプレート線路Cが接続されている。
【0088】
すなわち、図20に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする。
【0089】
[c5]
図21に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図21において、電磁結合モジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第5導体層15の下部に導波管Fが接続されている。
【0090】
すなわち、図21に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする。
【0091】
[c6]
図22に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図22において、電磁結合モジュールは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第1導体層11の下部に導波管Fが接続されている。
【0092】
すなわち、図22に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層とを、備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする。
【0093】
[c7]
他の変形例は、図17に示した電磁結合モジュールのうち、半導体チップDを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする。
【0094】
[c8]
他の変形例は、図18に示した電磁結合モジュールのうち、半導体チップDを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする。
【0095】
[c9]
他の変形例は、図19に示した電磁結合モジュールのうち、トリプレート線路Cを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0096】
[c10]
他の変形例は、図20に示した電磁結合モジュールのうち、トリプレート線路Cを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0097】
[c11]
他の変形例は、図21に示した電磁結合モジュールのうち、導波管Fを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0098】
[c12]
他の変形例は、図22に示した電磁結合モジュールのうち、導波管Fを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0099】
[c13]
図23に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図23において、アンテナモジュールは、第6導体層16、第5誘電体層25、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層の上部には受動部品Eが実装され、パターニングされた第6導体層16の下部には接続部材89を介して半導体チップDが接続されている。
【0100】
すなわち、図23に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0101】
[c14]
他の変形例は、図4に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【0102】
[c15]
図24に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図24において、アンテナモジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層の上部には受動部品Eが実装され、パターニングされた第5導体層15の下部には接続部材89を介して半導体チップD及び受動部品Eが接続されている。
【0103】
すなわち、図24に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップを実装することにより、前記孔を介して前記外側導体層とアンテナ内蔵の半導体チップが電磁結合され、これによりアンテナ内蔵半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0104】
[c16]
他の変形例は、図3(a)に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【0105】
[c17]
図25に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図25において、アンテナモジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層13の上部には受動部品Eが接続され、第5導体層15の下部にはトリプレート線路Cが接続されている。
【0106】
すなわち、図25に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にトリプレート線路の開口部を配置することにより、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合し、これによりトリプレート線路とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0107】
[c18]
他の変形例は、図3(b)に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【0108】
[c19]
図26に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図26において、アンテナモジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層13の上部には受動部品Eが接続され、第5導体層15の下部には導波管Fが接続されている。
【0109】
すなわち、図26に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に導波管の開口部を配置することにより、外側導体層と導波管とが電磁結合し、これにより導波管とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0110】
[c20]
他の変形例は、図3(c)に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【符号の説明】
【0111】
1 多層伝送線路板
11 第1導体層
12 第2導体層
13 第3導体層
14 第4導体層
15 第5導体層
16 第6導体層
21 第1誘電体層
22 第2誘電体層
23 第3誘電体層
24 第4誘電体層
25 第5誘電体層
3 管状の金属膜
4 誘電体
5 マイクロストリップアンテナ(パッチパターン)
6 導体パッチ
7 取り付け穴
C トリプレート線路
D 半導体チップ
E 受動部品
F 導波管
S スロット
【技術分野】
【0001】
本発明は、広く電磁結合構造に関し、より詳細には、マイクロ波帯からミリ波帯の高い周波数帯域で使用される伝送線路における多層伝送線路板、並びに、該多層伝送線路板を有する電磁結合モジュール、アンテナモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ波帯からミリ波帯の高い周波数帯域において電磁結合構造として使用される伝送線路の電磁結合モジュール、あるいは、導波管や金属板等を用いて空気層を挟み込んだ複数のスロットが採用された回路基板が提案されている。(特許文献1)
【0003】
特許文献1に記載された発明は、高周波信号の導波管通過に伴う伝送損失を抑制して高速大容量の情報伝達が可能であると同時に低歩留まりと安価な量産に適した回路基板を提供すること目的として、一方の面に素子とこの素子に接続されるマイクロストリップ線路が配線され他方の面に第1のスロット孔を形成するグランドパターンを備える誘電体基板と、この誘電体基板の他の面に接続される導波管とを有する回路基板であって、第1のスロット孔と空洞を介して符合する位置に第2のスロット孔を形成する金属板を導波管の内部に設けたことを特徴とする。
【0004】
図2に、特許文献1に記載された回路基板の断面構成を示す。図2において、回路基板1Bは、誘電体基板94の上に半導体素子Dを実装し、半導体素子Dにはマイクロストリップ線路93が接続されている。誘電体基板94の下面にはグランドパターン95が設けられており、このグランドパターン95にはスロットS1が形成されており、マイクロストリップ線路93とスロットS1とは電磁結合されている。また、グランドパターン95には、導波管Fが接続されており、導波管Fの内部には追加スロットS2を形成した金属板98が収容されている。追加スロットS2は、導波管F内部に形成される空洞99を介してスロットS1と符合するように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第4236607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載された回路基板構造においては、導波管が必須の構成とされ、さらに、この導波管内に空気層となる空洞部を形成する必要があったために、特殊な加工を要するなど製造コストの点で改善の余地があった。また、比較的広い空間を有する導波管での伝送損失にも改善の余地があった。
【0007】
また、導波管があるために、導波管以外のアタッチメントを取り付けるなど、機能の発展性について改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで、本発明は、製造コストや伝送損失を抑え、多機能型の多層伝送線路板や電磁結合モジュール等を提供することを目的とする。
【0009】
本発明は、マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【0010】
この構造によれば、アンテナ内蔵半導体チップと誘電体層を挟んで形成された外側導体層とが、積層体を貫通するように設けた孔を介して電磁結合する。これにより導波管を用いる必要がなくなり軽量かつ安価な半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路との変換構造を有する電磁結合モジュールを実現できる。
【0011】
また、本発明は、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする。
【0012】
これによりアンテナ内蔵半導体チップと誘電体層を挟んで形成された外側導体層とが、積層体を貫通するように設けた孔を介して電磁結合する。これにより導波管を用いる必要がなくなり軽量かつ安価な半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路との変換構造を有した多層伝送線路板を実現できる。
【0013】
また、本発明は、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0014】
この構造によれば、誘電体層を挟んで形成された外側導体層同士が積層体を貫通するように設けた孔を介して電磁結合する。これにより導波管を用いる必要がなくなり簡便で安価な伝送線路の変換構造を有するアンテナモジュールを実現できる。
【発明の効果】
【0015】
以上述べたように、製造コストや伝送損失を抑え、多機能型の多層伝送線路板や電磁結合モジュール等を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】(a)本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板の斜視分解構成を説明する説明図である。(b)上記(a)におけるA−A線を通る垂直断面図である。
【図2】従来の実施形態にかかる回路基板の断面構成を説明する説明図である。
【図3】(a)本発明の一実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。(b)本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。(c)本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図4】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図5】本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の断面構成を説明する説明図である。
【図6】(a)本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例1及び実施例2に関わる測定用多層伝送線路板1Hを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるB−B線を通る垂直断面図である。
【図7】(a)本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例3に関わる測定用多層伝送線路板1Jを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるC−C線を通る垂直断面図である。
【図8】(a)本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例4に関わる測定用多層伝送線路板1Kを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるD−D線を通る垂直断面図である。
【図9】(a)比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例1に関わる測定用多層伝送線路板1Lを導体層12側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるE−E線を通る垂直断面図である。
【図10】(a)比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例2に関わる測定用多層伝送線路板1Mを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるF−F線を通る垂直断面図である。
【図11】(a)比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例3に関わる測定用多層伝送線路板1Nを導体層13側から見た平面透視図である。(b)上記(a)におけるG−G線を通る垂直断面図である。
【図12】(a)本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの分解斜視構造を説明する説明図である。(b)上記(a)におけるH−H線を通る垂直断面図である。
【図13】(a)従来の実施形態にかかるアンテナモジュールの分解斜視構造を説明する説明図である。(b)上記(a)におけるI−I線を通る垂直断面図である。
【図14】実施例1及び比較例1の測定結果を対比的に説明する説明図である。
【図15】実施例1、実施例2、及び比較例2の測定結果を対比的に説明する説明図である。
【図16】実施例3、実施例4、及び比較例3の測定結果を対比的に説明する説明図である。
【図17】本発明の一実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図18】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図19】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図20】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図21】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図22】本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を説明する説明図である。
【図23】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【図24】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【図25】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【図26】本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明にかかる電磁結合構造を有する多層伝送線路、該多層伝送線路を有する電磁結合モジュール、アンテナモジュールを実施するための形態について、図面に沿って詳細に説明する。
【0018】
図1に、本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板1Aの斜視分解構成を示す。なお、図1(a)において、トリプレート線路ないし導波管の取り付け穴7が記されているが、以降の図面では省略する。本発明における多層伝送線路板、電磁結合モジュール、及びアンテナモジュールは、マイクロ波帯の高周波数帯域で使用されるものである。ここでいうマイクロ波帯の周波数帯域とは、具体的には、10GHz〜100GHzの周波数帯域をいう。
【0019】
図1に示したように、電磁結合モジュールやアンテナモジュールといった高周波帯域用モジュールに用いる多層伝送線路板1Aは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
【0020】
第1導体層11及び第2導体層12は、それぞれ地導体層である。第1導体層11と第2導体層12とを貫通するように孔3を設け、さらに孔3の内面には金属膜を形成し、第1導体層11と第2導体層12とが電気的に接続される構成になっている。
なお、この金属膜内に空気を充填することもできる。また、金属膜をめっきにより形成してもよい。
【0021】
ここで誘電体層21を挟みこんだ第1導体層11と第2導体層12とが、表面に導体層を有する積層体を構成する。
【0022】
また、第2誘電体層22は、第2導体層12と第3導体層13とを電気的に絶縁する絶縁層を構成する。
【0023】
第2導体層12と第3導体層13とを絶縁する第2誘電体層22には、低誘電損失の材料を用いることが好ましく、例えばセラミック、テフロン(登録商標)、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエーテルの変性物、液晶ポリマなどの絶縁材料などが用いられる。なお、第2誘電体層22はガラス繊維を含んでいてもよい。また、第1導体層11と第2導体層12とを絶縁する第1誘電体層21には、第2誘電体層22と同様の材料を用いることが好ましい。但し、コストを考慮し、第1誘電体層21にはFR−4レベルの通常のエポキシ基板等を用いてもできる。なお、第1誘電体層21は、ガラス繊維を含んでいてもよい。
【0024】
以上、本発明の一実施形態にかかる伝送線路電磁結合構造を有する多層伝送線路板1Aを説明したが、上記の伝送線路電磁結合構造を実施するための具体的構成としては、第1誘電体層21の厚みを0.02mm以上4mm以下に設計することが好ましく、より好ましくは0.02mm以上2mm以下に設計される。また、第2導体層12の第2誘電体層22側の表面の表面粗さは、表皮効果を考慮して小さい方が好ましく、具体的な表面粗さ(十点平均粗さ;Rz)は0.1μm以上9μm以下であることが好まし、さらに好ましくは、0.1μm以上6μm以下となるように、さらに好ましくは、0.1μm以上3μm未満となるように設計される。
【0025】
また、第1導体層11及び第2導体層12の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは12μm以上50μm以下となるように設計される。このような構造を得るための材料としては、一般的な多層配線板材料を用いることもでき、具体的には、セラミック系や有機系の配線板材料を用いることができる。安価な多層伝送線路板1Aを得るためには、汎用的な多層配線板材料を用いることができる。よって、第1導体層11、第1誘電体層21、及び第2導体層12として、例えば、両面銅張り積層板であるMCL−E−679(日立化成工業株式会社製、商品名)等を適用できる。また、伝送損失を抑制するためには、低損失な材料を適用することが可能である。このような材料として、例えば、両面銅張り積層板であるMCL−FX−2(日立化成工業株式会社製、商品名)等を採用することができる。
また、配線板材料として、低誘電率かつ低誘電正接の材料を用いると、高周波信号を流す伝送線路の伝送損失を抑制する効果がある。
【0026】
第2誘電体層22の厚みは、0.02mm以上0.8mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.07mm以上0.2mm以下となるように設計される。一例として、第2誘電体層22には、低誘電正接高耐熱多層材料である両面銅張り積層板MCL−FX−2(日立化成工業株式会社製、商品名)やプリプレグGFA−2(日立化成工業株式会社製、商品名)を採用することができる。
【0027】
また、第3伝送線路をなす導体層13を作製する際に用いられる銅箔に関しては、第3導体層13の第2誘電体層22側の表面の表面粗さは、表皮効果を考慮して小さい方が好ましく、表面粗さ(Rz)が0.1μm以上9μm以下であることが好ましい。より好ましくは0.1μm以上6μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上3μm未満となるように設計される。
また、第3伝送線路をなす導体層13の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは12μm以上50μm以下となるように設計される。導体層13には、一例として、3EC−VLP−12(三井金属鉱業株式会社製、商品名)等を採用することができる。
【0028】
また、第3伝送線路をなす導体層13の開放端にパッチパターンを配置してもよい。パッチパターンを配置することで、結合部のインピーダンスを調整することが可能であり伝送損失を抑制できる。
【0029】
前記孔3内面の金属膜の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましく、10μm以上50μm以下であることがより好ましい。金属膜の厚み5μm未満であると、管状の金属膜を均一に形成できなくなる恐れがある。金属膜はめっき以外に蒸着やスパッタリングによって形成することも可能であるが、上記厚みを効率よく均一に得るためにはめっきにより形成することが好ましい。なお、金属膜は、孔3内面の全面に亘って形成されることが好ましいが、使用される周波数に対応する実行波長λの1/4未満の大きさの穴があってもよい。
【0030】
また、孔3内には、10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体4を充填することが好ましい。伝送損失は、誘電正接に比例して大きくなるので、このように誘電正接が低い材料を充填することで伝送損失が抑制される。
【0031】
また、孔3内には、空気を充填してもよい。伝送損失は、誘電正接に比例して大きくなるので、誘電正接が低い空気を充填することで更に伝送損失が抑制される。
【0032】
また、外側導体層の延在方向と直交する方向の孔3の幅は、使用する周波数の波長以下とすることが好ましい。このように孔の幅を設計することで伝送損失を抑制しながら高密度化を達成できる。
【0033】
図1に示した、伝送線路電磁結合構造を有する多層伝送線路板において、この多層伝送線路板の孔に対応する位置にトリプレート線路、導波管の開口部、あるいはアンテナを内蔵する半導体チップ等を実装することができる。さらに、その他の受動部品を多層伝送線路板に実装することにより、アンテナモジュールとして実施することもできる(詳細は後述)。
【0034】
また、図1に示した、伝送線路電磁結合構造を有する多層伝送線路板において、導体層13は、孔3の開口部(図において略矩形状)の長辺と直交する方向に延在するよう設けられている。
さらに、図示していないが、導体層13の一方の端部にマイクロストリップアンテナを接続するよう構成することもできる。また、導体層13の両端にマイクロストップアンテナを接続することも可能である。また、マイクロストリップアンテナは、1つのパッチアンテナ、パッチパターンである場合に限らず、アレーアンテナとすることも可能である。
【0035】
図3(a)に、本発明の一実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を示す。図3(a)において、アンテナモジュール1Eは、アンテナ内蔵の半導体チップ−伝送線路電磁結合構造を有している。この電磁結合構造を有する多層伝送線路板の孔3に対応する位置(図において、孔3の下部を覆う位置)にアンテナを内蔵した半導体チップDが配置されている。半導体チップDから給電される電力は、孔3と多層伝送線路板表面の伝送線路をなす導体層13を介してマイクロストリップアンテナ(パッチパターン)5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信された電力は、伝送線路をなす導体層13及び孔3を介して半導体チップDに給電される。
【0036】
図3(b)に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を示す。図3(b)において、アンテナモジュール1Cは、トリプレート−伝送線路電磁結合構造を有している。この電磁結合構造を有する多層伝送線路板の孔3に対応する位置(図において、孔3の下部を覆う位置)にトリプレート線路Cが配置される。トリプレート線路Cから給電される電力は、孔3と多層伝送線路板表面の伝送線路をなす導体層13を介してマイクロストリップアンテナ5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信された電力は、伝送線路をなす導体層13及び孔3を介してトリプレート線路Cに給電される。
【0037】
図3(c)に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールの断面構成を示す。図3(c)において、アンテナモジュール1Dは、導波管−伝送線路電磁結合構造を有している。この電磁結合構造を有する多層伝送線路板の孔3に対応する位置(図において、孔3の下部を覆う位置)に導波管Fが配置される。このとき、孔3の中心と導波管Fの空洞部の中心とは略一致するように配置される。導波管Fから給電される電力は、孔3と多層伝送線路板表面の伝送線路をなす導体層13を介してマイクロストリップアンテナ5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信された電力は、伝送線路をなす導体層13及び孔3を介して導波管Fに給電される。
【0038】
なお、図3(a)〜(c)では、モジュールにおける積層体の片面側のみに誘電体層と導体層を積層する構成について説明したが、積層体の両面に誘電体層及び導体層をそれぞれ設けることもできる。図4に、積層体(第1導体層11と第1誘電体層21と第2導体層12とからなる)の両側を第2誘電体層22と第3誘電体層23とで挟み込み、さらにその両側を第3導体層13と第4導体層14とで挟み込むように積層構造を構成した他の実施形態にかかるアンテナモジュール1Fの断面構成を示す。
図4に示した構成により、マイクロ波回路を形成した半導体チップDから出力される電力は、半導体側の伝送線路と孔、そして、裏面の伝送線路を介してマイクロストリップアンテナ5に給電される。あるいは、マイクロストリップアンテナ5で受信した電力は、表裏の伝送線路と孔とを介して半導体チップDに給電される。
【0039】
なお、図4で用いたアンテナモジュール1Fにおける多層伝送線路板と、図1に示した多層伝送線路板との相違点は、図4に示したアンテナモジュール1Fにおける多層伝送線路板においては、第3誘電体層23が設けられ、さらにその外側に第4導体層14が設けられた点である。
【0040】
上記図4に示したような構成とする場合、第3誘電体層23には第2誘電体層と同じ絶縁材料を用いることが好ましく、また、第4導体層14には第3導体層と同様の銅箔を用いることが好ましい。また、導体の厚みも第3導体層と同程度とすることが好ましく、誘電体側の導体表面粗さについても、第3導体層と同程度にすることが好ましい。
【0041】
また、図3(a)〜(c)では、モジュールにおける導体層が、第1導体層11、第2導体層12、第3導体層13の計3層で構成された実施形態に基づいて説明したが、導体層は3層以上のものとしても構成することができる。例えば、図5に示すように、導体層を5層とすることができる。図5に示した多層伝送線路板1Gは、グランド層となる第1導体層11の外側に、第3の誘電体層23と第4導体層14、第4誘電体層24と第5導体層15が設けられている。以上の構成により、図5に示した多層伝送線路板1Gは、第1導体層11、第2導体層12、第3導体層13、第4導体層14、及び第5導体層15によって計5層の導体層が形成される。
【0042】
次に、本発明の実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための、いくつかの実施例について説明する。本発明にかかる電磁結合構造は、多層伝送線路板の表面側と裏面側とに配線(例えば、第1導体層11と第3導体層13)が分離しているために、この状態ではウェハプローバ等を用いて高周波測定をすることが困難である。従って、以下に説明する実施例1〜4では、1つの孔ではなく2つの孔を設けた多層伝送線路板を準備した。このような2つの孔を設けたことにより、一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となる。
【0043】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例1]
図6(a)に、本発明の一実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例1(及び実施例2)に関わる測定用多層伝送線路板1Hを導体層13側から見た平面透視図を示す。図6(b)は、図6(a)におけるB−B線を通る垂直断面図である。図6(b)において、多層伝送線路板1Hは、導波管F、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
そして、上述したように、孔31、孔32のうち、いずれか一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となっている。
【0044】
また、第3導体層13の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心寄りの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、孔31及び孔32は設けられている。さらに、孔31及び孔32の水平断面は、長辺と短辺とを有する略矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路13の延在方向と直交する向きに形成されている。
また、孔31及び孔32の幅は、使用する周波数の波長以下に設計すると好適である。
【0045】
次に、多層伝送線路板1Hの製造方法について説明する。
まず、誘電体層の両面に銅箔が形成された積層板(日立化成工業株式会社製、商品名MCL−E−679)を準備する。この積層板の厚さは0.2mmであり、銅箔の厚さは12μm、誘電体側の導体表面粗さは、Rz:6.0μmである。次に、この積層体に直径0.45mmのドリルを用いて長さ2mmの穴開けを行う。この穴の内壁及び銅箔表面に銅めっきを10μm施した後、孔内に穴埋め樹脂(太陽インキ製造株式会社製、商品名DX−1、10GHzにおける誘電正接0.03、比誘電率3.5)を印刷し、表面を研磨し、内層回路板を作製する。
なお、図6(b)においては、銅箔11及び12表面上の銅めっき膜は省略してある。
【0046】
次に、厚さ12μmの銅箔(三井金属鉱業株式会社製、商品名3EC−VLP−12、粗化処理面表面粗さRz:3.0μm)と、プリプレグ(日立化成工業株式会社製、商品名GFA−2、厚さ100μm)と、上記内層回路板とをこの順に重ねて合わせ、温度180℃、圧力3MPa、時間80分の条件で積層一体化処理を施すことにより、多層伝送線路板1Hが作製される。
【0047】
最後に、この多層伝送線路板1Hに対し、銅箔をエッチングでパターニングすることにより、内層回路板で形成した導体パターンに対応する位置に、幅220μmの伝送線路13を配置した。
【0048】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例2]
実施例2では、実施例1で用いた多層伝送線路板1Hの孔31及び孔32に対し、比誘電率3.2、誘電正接0.003の樹脂等の誘電体を充填した。その他の諸条件は、実施例1と同様として多層伝送線路板(1H´)を製作した。
なお、充填する誘電体の10GHzにおける比誘電率は、2〜30、誘電正接は0〜0.03の少なくとも一方を満たす範囲が好ましい。
【0049】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例3]
図7(a)に、本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例3に関わる測定用多層伝送線路板1Jを導体層13側から見た平面透視図を示す。図7(b)は、図7(a)におけるC−C線を通る垂直断面図である。図7(b)において、多層伝送線路板1Jは、第4導体層14a及び14b、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。そして、上述したように、孔31、孔32のうち、いずれか一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となっている。
【0050】
また、第3導体層13の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心寄りの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、孔31及び孔32は設けられている。さらに、孔31及び孔32の水平断面は、長辺と短辺とを有する略矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路13の延在方向と直交する向きに形成されている。
また、孔31及び孔32の幅は、使用する周波数の波長以下に設計すると好適である。
【0051】
次に、多層伝送線路板1Jの製造方法について説明する。
実施例1では孔を開けた積層体の片面にのみ積層体及び導体層を設けたが、実施例3では、積層体を挟み込むように、さらに第3誘電体層23と第4導体層14とを積層したのち、表面の第4導体層14をエッチングによりパターニングして14a及び14bを形成し、多層伝送線路板1Jを製作している。
【0052】
[本発明の一実施形態にかかるデイバスの特性を測定するための実施例4]
図8(a)に、本発明の他の実施形態にかかる多層伝送線路板の特性を測定するための実施例4に関わる測定用多層伝送線路板1Kを導体層13側から見た平面透視図を示す。図8(b)は、図8(a)におけるD−D線を通る垂直断面図である。図8(b)において、多層伝送線路板1Kは、第4導体層14a及び14b、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。そして、上述したように、孔31、孔32のうち、いずれか一方を入力側、他方を出力側とする直列的なスロット結合が実現され、プロービングによる測定が可能となっている。
【0053】
次に、多層伝送線路板1Kの製造方法について説明する。
実施例3では第3導体層13及び第4導体層14に形成した伝送線路の幅を一定にしたが、多層伝送線路板1Kにおいては、図8に示すように、伝送線路の両先端にそれぞれパッチパターンを設けた。
【0054】
すわなち、図8(a)及び図8(b)において、第3導体層13の両端にはパッチパターン62及び63が設けられ、第4導体層14a及び14bの先端にもパッチパターン61及び64が設けられている。
そして、図8(a)に示されるように、第3導体層13の両端に設けられたパッチパターン62及び63は、孔31及び孔32のそれぞれの中心よりも外側に位置するように設けられ、第4導体層14a及び14bの先端に設けられたパッチパターン61及び64は、孔31及び孔32のそれぞれの中心よりも内側に位置するようにそれぞれ設けられている。
【0055】
その他の条件は、実施例3と同様にして多層伝送線路板1Kを作製した。
【0056】
なお、伝送線路としての第3導体層13及び第4導体層14は、それぞれ特性インピーダンス50Ωとしたマイクロストリップラインである。
【0057】
[比較例1]
図9(a)に、比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例1に関わる測定用多層伝送線路板1Lを導体層12側から見た平面透視図を示す。図9(b)は、図9(a)におけるE−E線を通る垂直断面図である。図9(b)において、多層伝送線路板1Lは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12がこの順に積層されている。第1導体層11の下部には、導波管Fが接続されている。
そして、多層伝送線路板1Lにおいては、図9(b)に示すように、第1導体層11のみを貫通するスロットS2及びS4と、導波管F内に設置した金属板M1、M2によりそれぞれ形成された追加スロットS1、S3を有する。
【0058】
また、第2導体層12の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心寄りの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、スロットS2及びS4は設けられている。さらに、スロットS2及びS4は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路12の延在方向と直交する向きに形成されている。
【0059】
次に、多層伝送線路板1Lの作製方法を説明する。まず、誘電体層の両面に銅箔が形成された積層板(日立化成工業株式会社製、商品名MCL−FX−2)を準備する。第1導体層をエッチングによりパターンニングすることにより幅0.2mm、長さ2.2mmのスロットS2、S4を導体層11となる銅箔のみを貫通するように形成するとともに、第2導体層もパターニングして幅220μmの伝送線路12を形成する。
【0060】
次に、金属板に追加スロットを穴あけ加工するとともに、導波管の開口寸法に合わせて外形を加工し、この金属板を導波管に取り付ける。最後に、スロットS1とS2、S3とS4の中心とを合わせて伝送線路板にネジ留めして固定した。
【0061】
[比較例2]
図10(a)に、比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例2に関わる測定用多層伝送線路板1Mを導体層13側から見た平面透視図を示す。図10(b)は、図10(a)におけるF−F線を通る垂直断面図である。図10(b)において、多層伝送線路板1Mは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。第1導体層11の下部には、導波管Fが接続されている。
そして、多層伝送線路板1Mにおいては、図10(b)に示すように、第1導体層11のみを貫通するスロットS1及びS3と、第2導体層のみを貫通すルスロットS2及びS4とを有する。なお、スロットとは、導体に設けられた孔のことである。
【0062】
また、第3導体層13の両端部は開放端となっており、これら両方の開放端からそれぞれ使用実効波長λの1/4の長さだけ中心よりの位置と、それぞれの孔の中心とが一致する位置に、スロットS2及びS4は設けられている。さらに、スロットS2及びS4は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、それぞれの長辺が伝送線路13の延在方向と直交する向きに形成されている。
【0063】
次に、多層伝送線路板1Mの作製方法を説明する。
まず、誘電体層の両面に銅箔が形成された積層板(日立化成工業株式会社製、商品名MCL−E−679)を準備する。エッチングによりパターンニングすることにより幅0.4mm、長さ2.2mmのスロットS2、S4を導体層12となる銅箔のみを貫通するように形成し、内層回路板を作製する。
【0064】
次に、厚さ12μmの銅箔(三井金属鉱業株式会社製、商品名3EC−VLP−12、粗化処理面表面粗さRz:3.0μm)と、プリプレグ(日立化成工業株式会社製、商品名GFA−2、厚さ100μm)と、上記内層回路板とをこの順にこれらを重ねて合わせ、温度180℃、圧力3MPa、時間80分の条件で積層一体化処理を施すことにより、多層伝送線路板1Mが作製される。
【0065】
最後に、この多層伝送線路板1Mに対し、上下の銅箔をエッチングでパターニングすることにより、内層回路板で形成した導体パターンに対応する位置に、幅220μmの伝送線路13を配置するとともに、導波管を接続する面にスロットS1、S3を配置した多層伝送線路板1Mを製作した。スロットS1、S3のサイズはS2、S4と略同じとした。
【0066】
[比較例3]
図11(a)に、比較対象となる多層伝送線路板の特性を測定するための比較例3に関わる測定用多層伝送線路板1Nを導体層13側から見た平面透視図を示す。図11(b)は、図11(a)におけるG−G線を通る垂直断面図である。図11(b)において、多層伝送線路板1Nは、第4導体層14a及び14b、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
そして、多層伝送線路板1Nにおいては、積層体(12、21、11)の両面をエッチングし、スロットS1〜S4をパターニングした。さらに、この積層体(12、21、11)を挟み込み誘電体(22、23)と導体層(13、14)を積層した後、表面の導体層13、14a、14bをエッチングによりパターニングし、多層伝送線路板1Nを製作した。
【0067】
[測定結果]
以上のように実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2で作製した多層伝送線路板の孔及びスロットに対応した位置に導波管を接続させ、同軸ケーブル(アジレントテクノロジーズ社製、商品名E7342)を介して接続されたネットワークアナライザ(アジレントテクノロジーズ社製、商品名HP8510C)から電力を供給して、多層伝送線路板を通過する際の伝送損失を測定した。また、実施例3、実施例4及び比較例3では、導波管の変わりに高周波プローブを用いて測定した。
【0068】
測定すべき特性を伝送損失として測定した結果を図14〜図16に示す。これらのグラフに示す特性は、伝送線路及び伝送線路電磁結合構造を介した入力側(一方の孔)と出力側(他方の孔)との間の伝送損失である。
【0069】
図14は、実施例1及び比較例1の高周波特性の測定結果を対比的に示すグラフである。図14において、G1は、実施例1における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。R1は、比較例1における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。
【0070】
図15は、実施例1、実施例2、及び比較例2の高周波特性の測定結果を対比的に示すグラフである。図15において、G1は、実施例1における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。G2は、実施例2における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。R2は、比較例2における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。
また、導波管を接続して測定した実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2の71GHz時の特性をそれぞれ下表1に示す。
【表1】
【0071】
図16は、実施例及び比較例の高周波特性の測定結果を示すグラフである。図16において、G3は実施例3における入力側と出力側との間の伝送損失を示し、G4は実施例4における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。R3は、比較例3における入力側と出力側との間の伝送損失を示す。また、プローブを用いて測定した実施例3、実施例4、及び比較例3の71GHz時の特性をそれぞれ下表2に示す。
【表2】
【0072】
[考察]
図14に示したG1、あるいは表1に示した通り、実施例1の伝送損失は−7.12dBあり、図14に示したR1、あるいは表1に示した比較例1と同程度の伝送損失である。
【0073】
図15に示したG1、あるいは表1に示した通り、実施例1の伝送損失は−7.12dBあり、図15に示したR2、あるいは表1に示した比較例2よりも伝送損失が小さい。また、図15のG2あるいは表1の実施例2の測定結果は、−6.10dBであり、実施例1よりもさらに小さい。
【0074】
図16に示したG3、あるいは表2に示した通り、実施例3の伝送損失は−2.59dBあり、図16に示したR3、あるいは表2に示した比較例3よりも伝送損失が小さい。また、表2の実施例4の測定結果は、−2.70dBであり、実施例3と同程度である。
【0075】
上述した測定結果から、特殊な加工をした導波管を用いなくても一般的な多層伝送線路板の製造工程で製作が可能であり、簡便な伝送線路電磁結合構造を得られる。また、多層伝送線路板に形成したスロットを用いた構造よりも変換ロスを小さくすることができる。
【0076】
また、実施例3及び比較例3に示した構造において、それぞれ同一のマイクロストリップアンテナ5を接続した場合の特性を比較した。図12に、実施例3の変形構造を示す。図12(a)は、実施例3に示した伝送線路板1Jの変形構造の分解斜視図である。図12(b)は、図12(a)におけるH−H線を通る垂直断面図である。図12(b)において、多層伝送線路板1Jの変形構造は、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層され、第3導体層13の端部にマイクロストリップアンテナ5が接続されている。
また、図13に、比較例3の変形構造を示す。図13(a)は、比較例3に示した多層伝送線路板1Nの変形構造の分解斜視図である。図13(b)は、図13(a)におけるG−G線を通る垂直断面図である。図13(b)において、多層伝送線路板1Nの変形構造は、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層されている。
【0077】
そして、図12、図13に示したそれぞれの変形例において電力を供給し、供給された電力が伝送線路14、電磁結合構造、及び伝送線路15を介して伝播し、伝送線路15の端部に接続された一辺1mmの方形のマイクロストリップアンテナ5から放出される際の放出電力を計算し比較した。電力放射計算に関しては、電磁界シミュレータ(有限要素法)を用いた。
【0078】
71GHzにおけるマイクロストリップアンテナ5の利得を計算した結果を下表3に示す。
【表3】
【0079】
表3の結果から、同じ特性のマイクロストリップアンテナ5を接続した場合においても、スロット構造を用いた従来構造の場合よりも良好な特性を得られることが分かる。すなわち、一般的な多層伝送線路板の製造工程で製作が可能あり簡便な構造を有する伝送線路電磁結合構造、この電磁結合構造を有する多層伝送線路板、及びアンテナ一体型の高周波モジュール等を得ることができる。
【0080】
[実施形態の変形例]
本発明の実施形態にかかる電磁結合構造を有する多層伝送線路板、該多層伝送線路板を有する電磁結合モジュール、アンテナモジュールには、上述した実施形態の他にも多くの変形例がある。以下、上述した実施形態も含めて体系的に例示する。
【0081】
[c1]
図17に、本発明の一実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図17において、電磁結合モジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、パターニングされた第5導体層15の下部に半導体チップDが接続部材89を介して接続されている。
【0082】
すなわち、図17に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【0083】
[c2]
図18に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図18において、電磁結合モジュールは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、パターニングされた第1導体層11の下部に半導体チップDが接続部材89を介して接続されている。
【0084】
すなわち、図18に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする。
【0085】
[c3]
図19に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図19において、電磁結合モジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第5導体層15の下部にトリプレート線路Cが接続されている。
【0086】
すなわち、図19に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする。
【0087】
[c4]
図20に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図20において、電磁結合モジュールは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第1導体層11の下部にトリプレート線路Cが接続されている。
【0088】
すなわち、図20に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする。
【0089】
[c5]
図21に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図21において、電磁結合モジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第5導体層15の下部に導波管Fが接続されている。
【0090】
すなわち、図21に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする。
【0091】
[c6]
図22に、本発明の他の実施形態にかかる電磁結合モジュールの断面構成を示す。図22において、電磁結合モジュールは、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第1導体層11の下部に導波管Fが接続されている。
【0092】
すなわち、図22に示した電磁結合モジュールは、マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層とを、備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする。
【0093】
[c7]
他の変形例は、図17に示した電磁結合モジュールのうち、半導体チップDを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする。
【0094】
[c8]
他の変形例は、図18に示した電磁結合モジュールのうち、半導体チップDを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする。
【0095】
[c9]
他の変形例は、図19に示した電磁結合モジュールのうち、トリプレート線路Cを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0096】
[c10]
他の変形例は、図20に示した電磁結合モジュールのうち、トリプレート線路Cを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0097】
[c11]
他の変形例は、図21に示した電磁結合モジュールのうち、導波管Fを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0098】
[c12]
他の変形例は、図22に示した電磁結合モジュールのうち、導波管Fを除いた多層伝送線路板である。
すなわち、マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする。
【0099】
[c13]
図23に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図23において、アンテナモジュールは、第6導体層16、第5誘電体層25、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13がこの順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層の上部には受動部品Eが実装され、パターニングされた第6導体層16の下部には接続部材89を介して半導体チップDが接続されている。
【0100】
すなわち、図23に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0101】
[c14]
他の変形例は、図4に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【0102】
[c15]
図24に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図24において、アンテナモジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層の上部には受動部品Eが実装され、パターニングされた第5導体層15の下部には接続部材89を介して半導体チップD及び受動部品Eが接続されている。
【0103】
すなわち、図24に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップを実装することにより、前記孔を介して前記外側導体層とアンテナ内蔵の半導体チップが電磁結合され、これによりアンテナ内蔵半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0104】
[c16]
他の変形例は、図3(a)に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【0105】
[c17]
図25に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図25において、アンテナモジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層13の上部には受動部品Eが接続され、第5導体層15の下部にはトリプレート線路Cが接続されている。
【0106】
すなわち、図25に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にトリプレート線路の開口部を配置することにより、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合し、これによりトリプレート線路とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0107】
[c18]
他の変形例は、図3(b)に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【0108】
[c19]
図26に、本発明の他の実施形態にかかるアンテナモジュールを示す。図26において、アンテナモジュールは、第5導体層15、第4誘電体層24、第4導体層14、第3誘電体層23、第1導体層11、第1誘電体層21、第2導体層12、第2誘電体層22、第3導体層13が、この順に積層され、第3導体層13の先端にはマイクロストリップアンテナ5が接続され、パターニングされた第3導体層13の上部には受動部品Eが接続され、第5導体層15の下部には導波管Fが接続されている。
【0109】
すなわち、図26に示したアンテナモジュールは、マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に導波管の開口部を配置することにより、外側導体層と導波管とが電磁結合し、これにより導波管とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とする。
【0110】
[c20]
他の変形例は、図3(c)に示したアンテナモジュールであり、すでに説明した通りである。
【符号の説明】
【0111】
1 多層伝送線路板
11 第1導体層
12 第2導体層
13 第3導体層
14 第4導体層
15 第5導体層
16 第6導体層
21 第1誘電体層
22 第2誘電体層
23 第3誘電体層
24 第4誘電体層
25 第5誘電体層
3 管状の金属膜
4 誘電体
5 マイクロストリップアンテナ(パッチパターン)
6 導体パッチ
7 取り付け穴
C トリプレート線路
D 半導体チップ
E 受動部品
F 導波管
S スロット
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項2】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項3】
マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項4】
マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項5】
マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項6】
マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層とを、備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項7】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項8】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項9】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項10】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項11】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項12】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項13】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項14】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側誘電体層と外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項15】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップを実装することにより、前記孔を介して前記外側導体層とアンテナ内蔵の半導体チップが電磁結合され、これによりアンテナ内蔵半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項16】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップを実装することにより、前記孔を介して前記外側導体層とアンテナ内蔵の半導体チップが電磁結合され、これによりアンテナ内蔵半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項17】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にトリプレート線路の開口部を配置することにより、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合し、これによりトリプレート線路とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項18】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にトリプレート線路の開口部を配置することにより、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合し、これによりトリプレート線路とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項19】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に導波管の開口部を配置することにより、外側導体層と導波管とが電磁結合し、これにより導波管とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項20】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に導波管の開口部を配置することにより、外側導体層と導波管とが電磁結合し、これにより導波管とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項21】
前記孔内の管状の金属膜をめっきにより形成した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項22】
前記管状の金属膜内に10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体を充填した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項23】
前記管状の金属膜内に空気を充填した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項24】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の延在方向と直交する方向の孔の幅を使用する周波数の波長以下とした請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項25】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の端部にパッチパターンを配置した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項26】
前記孔内の管状の金属膜をめっきにより形成した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項27】
前記管状の金属膜内に10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体を充填した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項28】
前記管状の金属膜内に空気を充填した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項29】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の延在方向と直交する方向の孔の幅を使用する周波数の波長以下とした請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項30】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の端部にパッチパターンを配置した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項31】
前記孔内の管状の金属膜をめっきにより形成した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項32】
前記管状の金属膜内に10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体を充填した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項33】
前記管状の金属膜内に空気を充填した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項34】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の延在方向と直交する方向の孔の幅を使用する周波数の波長以下とした請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項35】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の端部にパッチパターンを配置した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項1】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項2】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナ内蔵半導体チップ−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に半導体チップのアンテナを配置することで、外側導体層と半導体チップとが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項3】
マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項4】
マイクロ波帯域で使用されるトリプレート線路−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心とトリプレート線路の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項5】
マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項6】
マイクロ波帯域で使用される導波管−多層伝送線路板の伝送線路間の電磁結合構造を有する電磁結合モジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層とを、備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔の中心と導波管の開口部の中心とを一致させて配置することで、外側導体層と導波管とが電磁結合することを特徴とする伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項7】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項8】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップ実装パターンを配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項9】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項10】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔とトリプレート線路開口部との中心が一致するようにトリプレート線路取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項11】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項12】
マイクロ波帯域で使用される多層伝送線路板であって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と導波管の開口部との中心が一致するように導波管取り付け孔を配置可能に構成したことを特徴とする多層伝送線路板。
【請求項13】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項14】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上下にさらに誘電体を挟み込んで積層した外側誘電体層と外側導体層を有し、一方の外側導体層には伝送線路とマイクロストリップアンテナを有し、もう一方の外側導体層には伝送線路と半導体チップを実装するパターンと、これに実装されるマイクロ波回路を形成した半導体チップと、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続することで、外側導体層同士が電磁結合され、前記半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項15】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップを実装することにより、前記孔を介して前記外側導体層とアンテナ内蔵の半導体チップが電磁結合され、これによりアンテナ内蔵半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項16】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層を挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にアンテナを内蔵した半導体チップを実装することにより、前記孔を介して前記外側導体層とアンテナ内蔵の半導体チップが電磁結合され、これによりアンテナ内蔵半導体チップとマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項17】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にトリプレート線路の開口部を配置することにより、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合し、これによりトリプレート線路とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項18】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置にトリプレート線路の開口部を配置することにより、外側導体層とトリプレート線路とが電磁結合し、これによりトリプレート線路とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項19】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層と導体層とを交互に挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に導波管の開口部を配置することにより、外側導体層と導波管とが電磁結合し、これにより導波管とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項20】
マイクロ波帯域で使用されるアンテナモジュールであって、導体層の間に誘電体層挟んで積層された積層体と、前記積層体上にさらに誘電体を挟み込んで積層された伝送線路とマイクロストリップアンテナを有する外側導体層と、を備え、前記積層体を貫通するように孔が設けられ、前記孔内に管状の金属膜を形成することにより、前記積層体表面の導体層同士を電気的に接続し、前記孔と対応する位置に導波管の開口部を配置することにより、外側導体層と導波管とが電磁結合し、これにより導波管とマイクロストリップアンテナとを接続したことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項21】
前記孔内の管状の金属膜をめっきにより形成した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項22】
前記管状の金属膜内に10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体を充填した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項23】
前記管状の金属膜内に空気を充填した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項24】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の延在方向と直交する方向の孔の幅を使用する周波数の波長以下とした請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項25】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の端部にパッチパターンを配置した請求項1〜6のいずれか1項に記載の伝送線路の電磁結合モジュール。
【請求項26】
前記孔内の管状の金属膜をめっきにより形成した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項27】
前記管状の金属膜内に10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体を充填した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項28】
前記管状の金属膜内に空気を充填した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項29】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の延在方向と直交する方向の孔の幅を使用する周波数の波長以下とした請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項30】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の端部にパッチパターンを配置した請求項7〜12のいずれか1項に記載の多層伝送線路板。
【請求項31】
前記孔内の管状の金属膜をめっきにより形成した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項32】
前記管状の金属膜内に10GHzにおける比誘電率が2〜30、誘電正接が0〜0.03の少なくとも一方を満たす誘電体を充填した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項33】
前記管状の金属膜内に空気を充填した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項34】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の延在方向と直交する方向の孔の幅を使用する周波数の波長以下とした請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【請求項35】
前記積層体上に誘電体を挟んで積層された導体層の端部にパッチパターンを配置した請求項13〜20のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
【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19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【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19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【公開番号】特開2013−58887(P2013−58887A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−195625(P2011−195625)
【出願日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【出願人】(000004455)日立化成株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【出願人】(000004455)日立化成株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]