JP2008263360A - High-frequency substrate device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、マイクロ波やミリ波帯の高周波帯域における伝送線路同士の接続を行う、高周波基板装置に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency board device for connecting transmission lines in a microwave or millimeter wave high-frequency band.
従来、誘電体基板の上面にスロットパターンおよび共振器パターンを有する電極を形成し、共振器パターンによる共振器を誘電体基板の端部で且つ伝送線路の端部に配置し、両者を電磁結合させることによって、スロット線路の接続を行う伝送線路の接続構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。この接続構造では、ワイヤやリボンを用いて2つの伝送線路の導体同士を接続する必要がなく、ワイヤやリボンによる寄生成分の影響を受けずに伝送線路同士の接続を行えるようになる。また、共振器同士が近接配置されて強く結合するので、広帯域に亘り低挿入損失特性が得られる。 Conventionally, an electrode having a slot pattern and a resonator pattern is formed on the top surface of a dielectric substrate, and the resonator based on the resonator pattern is disposed at the end of the dielectric substrate and at the end of the transmission line, and both are electromagnetically coupled. Thus, a transmission line connection structure for connecting slot lines is known (for example, see Patent Document 1). In this connection structure, it is not necessary to connect the conductors of two transmission lines using wires or ribbons, and the transmission lines can be connected without being affected by parasitic components due to the wires or ribbons. Further, since the resonators are arranged close to each other and strongly coupled, a low insertion loss characteristic can be obtained over a wide band.
しかしながら、従来の伝送線路の接続構造では、異なる誘電体基板間で、共振器同士を電磁結合することにより高周波信号を伝送していたため、その接続部では共振パターンで電磁結合できない一部の信号成分が空間へ放射されることになる。このため、空間へ放射された信号成分の電波が共振器の近傍に配置された半導体素子や配線回路に結合し、その高周波特性に影響を与えるという問題があった。 However, in the conventional transmission line connection structure, high frequency signals are transmitted by electromagnetically coupling the resonators between different dielectric substrates. Therefore, some signal components that cannot be electromagnetically coupled by the resonance pattern at the connection part. Will be radiated into space. For this reason, there has been a problem that the radio wave of the signal component radiated to the space is coupled to a semiconductor element or a wiring circuit disposed in the vicinity of the resonator and affects its high frequency characteristics.
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、ワイヤやリボンを用いて2つの伝送線路の導体同士を接続することなく、かつ周辺の半導体素子や配線回路などへの信号干渉を抑制することのできる、伝送線路同士の接続構造を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and does not connect the conductors of two transmission lines using wires or ribbons, and does not cause signal interference to peripheral semiconductor elements or wiring circuits. An object is to obtain a connection structure between transmission lines that can be suppressed.
この発明による高周波基板装置は、トリプレート線路と、トリプレート線路に電磁結合されるスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有した第1の伝送線路基板と、トリプレート線路と、トリプレート線路に電磁結合されるスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有し、当該側面グランドパターンが第1の伝送線路基板の側面グランドパターンに間隙を有して対向配置された第2の伝送線路基板と、トリプレート線路と、トリプレート線路の両端部にそれぞれ電磁結合される2つのスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有し、第1、第2の伝送線路基板を接続する接続用伝送線路基板と、を備え、
接続用伝送線路のそれぞれのスロット孔は、第1の伝送線路基板のスロット孔と第2の伝送線路基板のスロット孔に対し、それぞれ接するように接続されたものである。
The high-frequency board device according to the present invention includes a triplate line, a first transmission line board having a ground pattern in which a slot hole electromagnetically coupled to the triplate line is formed, and a side ground pattern covering the side surface of the board, A triplate line, a ground pattern in which a slot hole electromagnetically coupled to the triplate line is formed, and a side ground pattern that covers a side surface of the board, the side ground pattern being a side ground pattern of the first transmission line board A second transmission line substrate disposed oppositely with a gap therebetween, a triplate line, a ground pattern having two slot holes electromagnetically coupled to both ends of the triplate line, and a side surface of the substrate. A transmission line substrate for connection having a side ground pattern for covering and connecting the first and second transmission line substrates. ,
Each slot hole of the connection transmission line is connected so as to be in contact with the slot hole of the first transmission line substrate and the slot hole of the second transmission line substrate.
また、トリプレート線路と、トリプレート線路に電磁結合されるスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有した第1の伝送線路基板と、トリプレート線路と、トリプレート線路の両端部にそれぞれ電磁結合されるスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有し第1の伝送線路基板に接続される第2の伝送線路基板と、を備え、
第1、第2の伝送線路基板のスロット孔が互いに接して貼り合わされ、当該スロット孔を介して第1、第2の伝送線路基板のトリプレート線路同士が結合されたものであっても良い。
A first transmission line substrate having a triplate line, a ground pattern in which slot holes are electromagnetically coupled to the triplate line, and a side ground pattern covering the side surface of the substrate; a triplate line; A second transmission line substrate connected to the first transmission line substrate having a ground pattern formed with slot holes electromagnetically coupled to both ends of the plate line and a side surface ground pattern covering the side surface of the substrate; With
The slot holes of the first and second transmission line substrates may be bonded in contact with each other, and the triplate lines of the first and second transmission line substrates may be coupled to each other through the slot holes.
この発明によれば、スロット孔を介在して接続される電磁結合部を、グランドパターンで囲まれる構造とすることで、接続部から周囲の空間への不要電波の放射を低減することができる。 According to the present invention, the electromagnetic coupling portion connected via the slot hole has a structure surrounded by the ground pattern, so that it is possible to reduce the emission of unnecessary radio waves from the connection portion to the surrounding space.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る高周波基板装置の接続構造を示す断面図である。図2は、この実施の形態1に係る高周波基板装置の構成を示す断面図である。図3は、この実施の形態1に係る高周波基板装置における伝送線路の結合構造を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing a connection structure of a high-frequency substrate device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the high-frequency substrate device according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a transmission line coupling structure in the high-frequency board device according to the first embodiment.
図において、この実施の形態1による高周波基板装置は、金属キャリア1と、金属キャリア1上に搭載された(第1の)伝送線路基板2および(第2の)伝送線路基板3と、伝送線路基板2および伝送線路基板3に跨って搭載された接続用伝送線路基板4とを備えて構成される。また、伝送線路基板2と伝送線路基板3は、両者の間に製造上必要とされるデバイス間の隙間(Gap)を開けて実装されている。接続用伝送線路基板4は、ねじ24を介在して伝送線路基板2および伝送線路基板3と共締めされ、各々金属キャリア1に締結される。伝送線路基板2および伝送線路基板3の上には、半導体素子23が搭載される。半導体素子23は増幅器や減衰器などのアクティブ素子、或いはキャパシタや抵抗素子などのパッシブ素子として機能する。
In the figure, the high-frequency substrate device according to the first embodiment includes a metal carrier 1, a (first)
半導体素子23はフリップチップ実装や、ワイヤボンディング接合によって伝送線路基板2および伝送線路基板3に電気的に接続される。また、導体パッド21に接続された配線パターン22が形成されている。金属キャリア1は、鉄ニッケルコバルト合金のように、伝送線路基板2および伝送線路基板3に対して線膨張係数差の小さい導電性金属から成る。伝送線路基板2および伝送線路基板3は、それぞれ誘電体多層セラミック基板により構成される。
The semiconductor element 23 is electrically connected to the
伝送線路基板2は上面および下面に、グランドパターン16および14が形成されている。伝送線路基板2は内層にストリップ線路から成るトリプレート線路5が形成され、その上下層がグランドパターン16および14によってそれぞれ電磁遮蔽されている。また、伝送線路基板2は側面に側面グランドパターン11が形成されている。グランドパターン14は金属キャリア1に接してグランドに接続される。トリプレート線路5の先端部には導体パッド19が形成され、アンテナプローブを構成している。この際、トリプレート線路5における先端部の導体パッド19の近傍は、高周波的に開放端となっている。グランドパターン16には、スロット孔8bが形成されている。このスロット孔8bは、トリプレート線路5によって伝送したい周波数に対応した結合スロットを構成する。スロット孔8bは導体パッド19に対向するように配置される。
The
伝送線路基板3は上面および下面に、グランドパターン15および13が形成されている。伝送線路基板3は内層にストリップ線路から成るトリプレート線路6が形成され、その上下層がグランドパターン15および13によってそれぞれ電磁遮蔽されている。また、伝送線路基板3は側面に側面グランドパターン12が形成されている。グランドパターン13は金属キャリア1に接してグランドに接続される。トリプレート線路6の先端部には導体パッド20が形成され、アンテナプローブを構成している。この際、トリプレート線路6における先端部の導体パッド20の近傍は、高周波的に開放端となっている。グランドパターン15には、スロット孔9bが形成されている。このスロット孔9bは、トリプレート線路6によって伝送したい周波数に対応した結合スロットを構成する。スロット孔9bは導体パッド20に対向するように配置される。なお、伝送線路基板3は、伝送線路基板2と基本的に同様の構造を成している。
The transmission line substrate 3 has
また、図1の例では、伝送線路基板3の上面には導体パッド21および配線パターン22が設けられている。これらの周囲は、部分的に露出した誘電体表面を間に介して、グランドパターン15に囲まれており、導体パッド21および配線パターン22はグランドパターン15に対して非接触に配されている。
In the example of FIG. 1,
接続用伝送線路基板4は上面および下面に、グランドパターン17および30が形成されている。接続用伝送線路基板4は内層にストリップ線路から成るトリプレート線路7が形成され、その上下層がグランドパターン17および30によってそれぞれ電磁遮蔽されている。グランドパターン17は接続用伝送線路基板4上面の全面を覆う。また、接続用伝送線路基板4は側面に側面グランドパターン10が形成されている。トリプレート線路7の両端部には導体パッド18が形成され、アンテナプローブを構成している。この際、トリプレート線路7における両端部の導体パッド18の近傍は、高周波的に開放端となっている。グランドパターン30には、スロット孔8および9が形成されている。このスロット孔8および9は、トリプレート線路6によって伝送したい周波数に対応した結合スロットを構成する。スロット孔8および9は、トリプレート線路6両端の導体パッド8に、それぞれ対向するように配置される。
The connection
接続用伝送線路基板4は、スロット孔8がスロット孔8bに一致し、かつスロット孔9がスロット孔9bに一致するように、伝送線路基板2および伝送線路基板3の上面に載置される。また、トリプレート線路7における一方の導体パッド18は基板水平方向の位置が導体パッド19に重なり、他方の導体パッド18は基板水平方向の位置が導体パッド20に重なる。この構成により、伝送線路基板2と伝送線路基板3の間で高周波信号の伝送を行う場合、各々の基板に形成されているスロット孔8b、9bが、接続用伝送線路基板4のスロット孔8、9にそれぞれ一致するように実装されるので、電磁結合によって伝送線路基板2および3と接続用伝送線路基板4の間で、それぞれ垂直方向の高周波信号の伝送が為される。すなわち、伝送線路基板2のトリプレート線路5がスロット孔8、8bを介して接続用伝送線路基板4のトリプレート線路7に電磁結合される。また、伝送線路基板3のトリプレート線路6がスロット孔9、9bを介して接続用伝送線路基板4のトリプレート線路7に電磁結合される。かくして、接続用伝送線路基板4を介在して、伝送線路基板2のトリプレート線路5と、伝送線路基板3のトリプレート線路6とが、電磁結合によって相互に接続される。
The connection
また、伝送線路基板2、伝送線路基板3、および接続用伝送線路基板4は、配線パターンや電気端子や半導体素子の実装部を除く外周全面を覆うように、グランドパターンが形成されている。これにより、基板間の接続部周辺における空間への不要電波の放射が低減されるので、他の高周波回路への影響を抑圧することが可能となる。
The
以上説明した通り、この実施の形態では、多層セラミック基板で構成されストリップ線路を伝送線路とする2つの伝送線路基板の間を跨るように、両基板上に、多層セラミック基板で構成されストリップ線路を伝送線路とする接続用伝送線路基板を搭載し、両基板を接続する。この際、各々の伝送線路基板のグランドパターン面に形成しているスロット孔を介して、内層のトリプレート線路に伝送される高周波信号を電磁結合させる。これにより、接続用伝送線路基板を介在して、2つの伝送線路基板の間で高周波信号の伝送を行うとともに、グランドパターンで伝送線路基板の周囲を囲むことにより、接続部での空間への不要放射を抑圧することができる。 As described above, in this embodiment, a strip line composed of a multilayer ceramic substrate is formed on both substrates so as to straddle between two transmission line substrates composed of a multilayer ceramic substrate and having the strip line as a transmission line. A transmission line substrate for connection as a transmission line is mounted, and both substrates are connected. At this time, a high frequency signal transmitted to the inner triplate line is electromagnetically coupled through a slot hole formed in the ground pattern surface of each transmission line substrate. As a result, a high-frequency signal is transmitted between two transmission line substrates via a connection transmission line substrate, and surrounding the transmission line substrate with a ground pattern eliminates the need for space at the connection part. Radiation can be suppressed.
1 金属キャリア、2 (第1の)伝送線路基板、3 (第2の)伝送線路基板、4 接続用伝送線路基板、5 トリプレート線路、6 トリプレート線路、7 トリプレート線路、8 スロット孔、9 スロット孔、10 側面グランドパターン、11 側面グランドパターン、12 側面グランドパターン、13 グランドパターン、14 グランドパターン、15 グランドパターン、16 グランドパターン、17 グランドパターン、18 導体パッド、19 導体パッド、20 導体パッド、21 導体パッド、22 配線パターン、23 半導体チップ、24 ねじ、25 スルーホール、30 グランドパターン。 1 metal carrier, 2 (first) transmission line substrate, 3 (second) transmission line substrate, 4 connection transmission line substrate, 5 triplate line, 6 triplate line, 7 triplate line, 8 slot hole, 9 slot hole, 10 side ground pattern, 11 side ground pattern, 12 side ground pattern, 13 ground pattern, 14 ground pattern, 15 ground pattern, 16 ground pattern, 17 ground pattern, 18 conductor pad, 19 conductor pad, 20 conductor pad , 21 Conductor pad, 22 Wiring pattern, 23 Semiconductor chip, 24 Screw, 25 Through hole, 30 Ground pattern.
Claims (2)
トリプレート線路と、トリプレート線路に電磁結合されるスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有し、当該側面グランドパターンが第1の伝送線路基板の側面グランドパターンに間隙を有して対向配置された第2の伝送線路基板と、
トリプレート線路と、トリプレート線路の両端部にそれぞれ電磁結合される2つのスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有し、第1、第2の伝送線路基板を接続する接続用伝送線路基板と、
を備え、
接続用伝送線路のそれぞれのスロット孔は、第1の伝送線路基板のスロット孔と第2の伝送線路基板のスロット孔に対し、それぞれ接するように接続された、
ことを特徴とする高周波基板装置。 A first transmission line substrate having a triplate line, a ground pattern in which slot holes are electromagnetically coupled to the triplate line, and a side ground pattern covering the side surface of the substrate;
A triplate line, a ground pattern in which a slot hole electromagnetically coupled to the triplate line is formed, and a side ground pattern that covers a side surface of the board, the side ground pattern being a side ground pattern of the first transmission line board A second transmission line substrate disposed oppositely with a gap therebetween,
A first transmission line substrate having a triplate line, a ground pattern having two slot holes electromagnetically coupled to both ends of the triplate line, and a side ground pattern covering the side surface of the substrate; A transmission line substrate for connection,
With
Each slot hole of the connection transmission line is connected so as to be in contact with the slot hole of the first transmission line substrate and the slot hole of the second transmission line substrate, respectively.
A high-frequency substrate device characterized by that.
トリプレート線路と、トリプレート線路の両端部にそれぞれ電磁結合されるスロット孔の形成されたグランドパターンと、基板側面を覆う側面グランドパターンとを有し第1の伝送線路基板に接続される第2の伝送線路基板と、
を備え、
第1、第2の伝送線路基板のスロット孔が互いに接して貼り合わされ、当該スロット孔を介して第1、第2の伝送線路基板のトリプレート線路同士が結合された、
ことを特徴とする高周波基板装置。 A first transmission line substrate having a triplate line, a ground pattern in which slot holes are electromagnetically coupled to the triplate line, and a side ground pattern covering the side surface of the substrate;
A second plate connected to the first transmission line substrate having a triplate line, a ground pattern in which slot holes are electromagnetically coupled to both ends of the triplate line, and a side ground pattern covering the side surface of the substrate. A transmission line substrate of
With
The slot holes of the first and second transmission line substrates are bonded in contact with each other, and the triplate lines of the first and second transmission line substrates are coupled to each other through the slot holes.
A high-frequency substrate device characterized by that.
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JP2013058887A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Hitachi Chemical Co Ltd | Multilayer transmission line board having electromagnetic coupling structure, electromagnetic coupling module having the same and antenna module |
WO2018193844A1 (en) | 2017-04-17 | 2018-10-25 | 株式会社フジクラ | Multilayer substrate, multilayer substrate array, and transmission/reception module |
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2007
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