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JP2014192842A - Waveguide microstrip line converter - Google Patents

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JP2014192842A JP2013069032A JP2013069032A JP2014192842A JP 2014192842 A JP2014192842 A JP 2014192842A JP 2013069032 A JP2013069032 A JP 2013069032A JP 2013069032 A JP2013069032 A JP 2013069032A JP 2014192842 A JP2014192842 A JP 2014192842A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waveguide microstrip line converter capable of dispensing with metal work and improving the positional accuracy of a constituent component.SOLUTION: The waveguide microstrip line converter comprises: a dielectric substrate 1 having an opening formed therein; a waveguide 4A disposed on one surface side of the dielectric substrate 1; a conductor line 1S formed on the other surface side of the dielectric substrate 1; a grounding conductor 2G disposed between the dielectric substrate 1 and the waveguide 4A; dielectric layers 3A-3C having openings continuous to the opening of the dielectric substrate 1 formed therein and layered on the other surface side of the dielectric substrate 1; conductor layers 3a-3c formed on the dielectric layers 3A-3C, respectively; a dielectric layer 3D layered on the dielectric layer 3C; as conductor layer 3d formed on the dielectric layer 3D; and vias 9 disposed around openings (20) in the dielectric layers 3A-3C.

Description

本発明は、導波管マイクロストリップ線路変換器に関するものである。   The present invention relates to a waveguide microstrip line converter.

図11は、従来の導波管マイクロストリップ線路変換器の断面図であり、図12は、図11のB−B矢視図である。図11は、図12のA−A断面図である。   FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional waveguide microstrip line converter, and FIG. 12 is a view taken along the line BB in FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管を伝搬する電磁波をマイクロストリップ線路へと導くものである。導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管101、接地導体102、誘電体基板103、導体線路104、空隙(ショートという)105で構成される。導波管101は、金属板100に形成され、その開口部は導体線路104に対向するように接地導体102に取り付けられる。導体線路104、誘電体基板103、および接地導体102は、マイクロストリップ線路を構成し、導体線路104の先端(プローブ104Aという)は、導波管101の中央と重なるように配置される。   The waveguide microstrip line converter guides an electromagnetic wave propagating through the waveguide to the microstrip line. The waveguide microstrip line converter includes a waveguide 101, a ground conductor 102, a dielectric substrate 103, a conductor line 104, and a gap (referred to as a short) 105. The waveguide 101 is formed in the metal plate 100, and its opening is attached to the ground conductor 102 so as to face the conductor line 104. The conductor line 104, the dielectric substrate 103, and the ground conductor 102 constitute a microstrip line, and the tip of the conductor line 104 (referred to as a probe 104A) is disposed so as to overlap the center of the waveguide 101.

導波管101をTE10モードで伝搬する電磁波は、プローブ104Aに到達するとプローブ104Aを取り囲む電磁界を発生させ、マイクロストリップ線路にはプローブ104Aから離れる方向に伝搬する疑似TEMモードが発生する。   When the electromagnetic wave propagating through the waveguide 101 in the TE10 mode reaches the probe 104A, an electromagnetic field surrounding the probe 104A is generated, and a pseudo TEM mode propagating in a direction away from the probe 104A is generated in the microstrip line.

このようにして、導波管101から入射された電磁波はプローブ104Aを介してマイクロストリップ線路へと低い伝搬損失で導かれる。プローブ104Aは、長さλ/4(λ:自由空間波長)且つ導波管101とショート105の間隔をλg/4(λg:導波管内波長)とする位置に挿入され、導波管101とプローブ104Aのインピーダンス整合がとられる(特許文献1、特許文献2参照)。   In this way, the electromagnetic wave incident from the waveguide 101 is guided to the microstrip line via the probe 104A with low propagation loss. The probe 104A is inserted at a position where the length is λ / 4 (λ: free space wavelength) and the interval between the waveguide 101 and the short 105 is λg / 4 (λg: wavelength in the waveguide). The impedance matching of the probe 104A is taken (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

ショート105は、導波管101とマイクロストリップ線路との間のインピーダンス整合をとるための構造である。   The short 105 is a structure for impedance matching between the waveguide 101 and the microstrip line.

特開2004−22589号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-22589 特開2007−318348号公報JP 2007-318348 A

従来の導波管マイクロストリップ線路変換器では、ショート105を金属切削で作製する。ショート105を、使用する中心周波数帯域で整合するように製造するためには、金属ブロック105Aから高精度に空隙を加工する切削工程が必要であり、生産性が低く高コストである。   In the conventional waveguide microstrip line converter, the short 105 is produced by metal cutting. In order to manufacture the short 105 so as to be matched in the center frequency band to be used, a cutting process for machining the gap from the metal block 105A with high accuracy is necessary, and productivity is low and cost is high.

また、金属ブロック105Aを誘電体基板103に接着し、さらに、金属板100と嵌合させる必要があるため、導波管101に対する誘電体基板103やショート105の実装ズレが生じ、透過帯域や挿入損失が制御しにくいという課題があった。   Further, since it is necessary to bond the metal block 105A to the dielectric substrate 103 and to be fitted to the metal plate 100, the dielectric substrate 103 and the short 105 are mounted with respect to the waveguide 101. There was a problem that loss was difficult to control.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属加工が不要で且つ構成部品の位置精度を向上できる導波管マイクロストリップ線路変換器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a waveguide microstrip line converter that does not require metal processing and can improve the positional accuracy of components. is there.

上記の課題を解決するために、第1の本発明は、開口部が形成された誘電体基板と、前記誘電体基板の一方面の側に配置される導波管と、前記誘電体基板の他方面上に形成される導体線路と、前記誘電体基板と前記導波管の間に配置される接地導体と、前記開口部に連なる開口部が形成されて前記誘電体基板に前記他方面側で積層される1以上の第1誘電体層と、前記第1誘電体層上に形成される導体層と、前記第1誘電体層に積層される第2誘電体層と、前記第2誘電体層上に形成される導体層と、前記第1誘電体層の開口部の周囲に配置され且つ前記第1誘電体層と前記第2誘電体層とを貫通するビアとを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a dielectric substrate in which an opening is formed, a waveguide disposed on one side of the dielectric substrate, and the dielectric substrate. A conductor line formed on the other surface, a ground conductor disposed between the dielectric substrate and the waveguide, and an opening connected to the opening are formed on the other surface of the dielectric substrate. One or more first dielectric layers stacked on each other, a conductor layer formed on the first dielectric layer, a second dielectric layer stacked on the first dielectric layer, and the second dielectric A conductor layer formed on the body layer; and a via disposed around the opening of the first dielectric layer and penetrating the first dielectric layer and the second dielectric layer. And

例えば、前記ビアは、前記第1誘電体層の開口部の周囲に配置され且つ前記第1誘電体層を貫通する第1ビアと、前記第2誘電体層を貫通する第2ビアとで構成される。   For example, the via includes a first via that is disposed around the opening of the first dielectric layer and penetrates the first dielectric layer, and a second via that penetrates the second dielectric layer. Is done.

例えば、前記導波管は、開口部が形成された1以上の誘電体層と、当該開口部の周囲に配置され且つ当該誘電体層を貫通するビアとを備える。   For example, the waveguide includes one or more dielectric layers in which openings are formed, and vias that are disposed around the openings and penetrate the dielectric layers.

例えば、前記導体線路に対向する前記第1誘電体層の部分と前記導体線路に対向する前記第2誘電体層の部分の少なくとも一方に切り欠きを形成する。   For example, a notch is formed in at least one of the portion of the first dielectric layer facing the conductor line and the portion of the second dielectric layer facing the conductor line.

例えば、前記第1誘電体層の開口部は、前記導体線路の先端に対向する当該第1誘電体層の部分を挟んで2つ形成される。   For example, two openings of the first dielectric layer are formed with a portion of the first dielectric layer facing the tip of the conductor line.

本発明の導波管マイクロストリップ線路変換器によれば、金属加工が不要で且つ構成部品の位置精度を向上できる。   According to the waveguide microstrip line converter of the present invention, metal processing is unnecessary and the positional accuracy of the component parts can be improved.

第1の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器を含むMMIC集積モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the MMIC integrated module containing the waveguide microstrip line converter which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の断面図である。It is sectional drawing of the waveguide microstrip line converter which concerns on 1st Embodiment. 図2のB−B矢視図である。It is a BB arrow line view of FIG. 図2のC−C矢視図である。It is CC arrow line view of FIG. 図2のD−D矢視図である。FIG. 3 is a DD arrow view of FIG. 2. 第2の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の断面図である。It is sectional drawing of the waveguide microstrip line converter which concerns on 2nd Embodiment. 図6のB−B矢視図である。It is a BB arrow line view of FIG. 図6のC−C矢視図である。It is CC arrow line view of FIG. 図6のD−D矢視図である。It is the DD arrow line view of FIG. 第3の実施の形態における図7に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 7 in 3rd Embodiment. 従来の導波管マイクロストリップ線路変換器の断面図である。It is sectional drawing of the conventional waveguide microstrip line converter. 図11のB−B矢視図である。It is a BB arrow line view of FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器を含むMMIC集積モジュールの断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an MMIC integrated module including a waveguide microstrip line converter according to a first embodiment.

MMIC集積モジュールは、誘電体基板1上に導体線路1Sを形成し、誘電体基板2上に接地導体2Gを形成し、誘電体層3A〜3Eの上に導体層を形成し、金属板4に導波管4Aを形成し、金属板4の上に誘電体基板1、2および誘電体層3A〜3Eを積層した積層誘電体基板を接着することにより形成される。誘電体基板2に誘電体基板1および誘電体層3A〜3Eが順に接着され、誘電体基板2の下面は金属板4に接着される。   In the MMIC integrated module, the conductor line 1S is formed on the dielectric substrate 1, the ground conductor 2G is formed on the dielectric substrate 2, the conductor layer is formed on the dielectric layers 3A to 3E, and the metal plate 4 is formed. The waveguide 4A is formed, and a laminated dielectric substrate in which the dielectric substrates 1 and 2 and the dielectric layers 3A to 3E are laminated on the metal plate 4 is bonded. The dielectric substrate 1 and the dielectric layers 3 </ b> A to 3 </ b> E are sequentially bonded to the dielectric substrate 2, and the lower surface of the dielectric substrate 2 is bonded to the metal plate 4.

誘電体基板1、2および誘電体層3A〜3Eの材料は、例えば,セラミックス材料の一種であるLTCC(Low Temperature Confired Ceramics)である。   The materials of the dielectric substrates 1 and 2 and the dielectric layers 3A to 3E are, for example, LTCC (Low Temperature Fired Ceramics) which is a kind of ceramic material.

導体線路1S、接地導体2Gおよび誘電体層上の導体層の材料は、金、銀、タングステン、銅などであり、厚さは数〜数十μm(ミクロン)であり、シルクスクリーン印刷やメッキ処理により形成される。   The conductor line 1S, the ground conductor 2G, and the conductor layer on the dielectric layer are made of gold, silver, tungsten, copper, etc., and have a thickness of several to several tens of micrometers (microns). Silk screen printing or plating It is formed by.

誘電体層3A〜3Eには、予め開口部が形成され、積層することにより長方形のキャビティ(空間)5を有するパッケージが形成される。MMIC6は化合物半導体基板による受信部を含み、キャビティ5の中に配置される。MMIC6は具体的には、例えば、バンプ7を介して、誘電体基板1にフリップチップボンディングで実装され、金属フタ8で封止される。   Openings are formed in advance in the dielectric layers 3A to 3E, and a package having a rectangular cavity (space) 5 is formed by stacking. The MMIC 6 includes a receiving unit made of a compound semiconductor substrate and is disposed in the cavity 5. Specifically, the MMIC 6 is mounted on the dielectric substrate 1 by flip chip bonding via bumps 7 and sealed with a metal lid 8, for example.

ビア9は金属の導体であり、誘電体基板1、2や誘電体層を貫通し、各誘電体層の導体層を導通する。誘電体基板1上には、ビア9を接続する配線パターンなどがあり、コネクタ10の信号線とMMIC6上のパッドが電気的に接続される。   The via 9 is a metal conductor, and penetrates the dielectric substrates 1 and 2 and the dielectric layer, and conducts the conductor layer of each dielectric layer. On the dielectric substrate 1, there is a wiring pattern for connecting the vias 9, and the signal lines of the connector 10 and the pads on the MMIC 6 are electrically connected.

誘電体基板1を導体線路1Sと接地導体2Gとで挟むことで、マイクロストリップ線路が形成される。また、導波管4Aとマイクロストリップ線路の間には、導波管4Aからマイクロストリップ線路へ電磁波を結合すべく、導体線路1Sの先端(プローブ1Pという)を介して、導波管マイクロストリップ線路変換器が形成される。   A microstrip line is formed by sandwiching the dielectric substrate 1 between the conductor line 1S and the ground conductor 2G. Further, between the waveguide 4A and the microstrip line, the waveguide microstrip line is connected via the tip of the conductor line 1S (referred to as the probe 1P) to couple electromagnetic waves from the waveguide 4A to the microstrip line. A transducer is formed.

導波管4Aの図における下方先端には、図示しないが、ホーンまたはレンズ等の放射器が接続され、これにより、導波管4Aは外部から電波を受信する。   Although not shown, a radiator such as a horn or a lens is connected to the lower end of the waveguide 4A in the drawing, and thereby the waveguide 4A receives radio waves from the outside.

なお、誘電体基板1、2や誘電体層3A〜3Eの材料は、LTCCの他に、セラミックス、セラミックスとガラスフィラーを混入したセラミックス混合材料、ポリイミド等のポリマー材料でもよく、誘電損失が小さい材料が望ましい。なお,セラミックス材料を使用する場合は、積層後に高温で焼成を行う。   In addition to the LTCC, the dielectric substrates 1 and 2 and the dielectric layers 3A to 3E may be ceramics, a ceramic mixed material in which ceramics and a glass filler are mixed, a polymer material such as polyimide, and a material with low dielectric loss. Is desirable. When using a ceramic material, firing is performed at a high temperature after lamination.

MMIC6の実装方法は、フリップチップボンディングでなく、ワイヤボンディングでもよい。   The mounting method of the MMIC 6 may be wire bonding instead of flip chip bonding.

図2は、第1の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の断面図であり、図3は、図2のB−B矢視図であり、図4は、図2のC−C矢視図であり、図5は、図2のD−D矢視図である。図2は、図3〜図5のA−A断面図である。なお、図2では、金属フタ8を図示省略する。   2 is a cross-sectional view of the waveguide microstrip line converter according to the first embodiment, FIG. 3 is a view taken along the line BB in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow C, and FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow DD in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIGS. In FIG. 2, the metal lid 8 is not shown.

導波管マイクロストリップ線路変換器は、開口部1Kが形成された誘電体基板1と、誘電体基板1の一方面の側(図で下側)に配置される導波管4Aと、誘電体基板1の他方面上(図で上側の表面上)に形成される導体線路1Sと、誘電体基板1に導波管4Aの端部まで配置される接地導体2Gと、開口部1Kに連なる開口部3Kが形成されて誘電体基板1に他方面側で積層される誘電体層3A〜3Cと、各誘電体層3A〜3Cの上にそれぞれ形成される導体層3a〜3cと、誘電体層3Cに積層される誘電体層3Dと、誘電体層3Dの上に形成される導体層3dと、開口部3Kの周囲に配置され且つ誘電体層3A〜3Dを貫通するビア9とを備える。ビア9は例えば円柱状であり、その直径は100μm、ピッチは200μmである。   The waveguide microstrip line converter includes a dielectric substrate 1 having an opening 1K, a waveguide 4A disposed on one side (lower side in the figure) of the dielectric substrate 1, and a dielectric Conductor line 1S formed on the other surface of substrate 1 (on the upper surface in the figure), ground conductor 2G disposed on dielectric substrate 1 up to the end of waveguide 4A, and an opening continuous with opening 1K Dielectric layers 3A to 3C formed on the other side of the dielectric substrate 1 on which the portion 3K is formed, conductor layers 3a to 3c respectively formed on the dielectric layers 3A to 3C, and dielectric layers A dielectric layer 3D stacked on 3C, a conductor layer 3d formed on the dielectric layer 3D, and a via 9 disposed around the opening 3K and penetrating the dielectric layers 3A to 3D. The vias 9 are, for example, cylindrical, and have a diameter of 100 μm and a pitch of 200 μm.

誘電体層3Dには、誘電体層3Eが積層され、誘電体層3E上に導体層3eが形成される。誘電体基板2や誘電体層3Eは必ずしも必要ではないが、構造的な補強材の役割を果たし、基板の反りを低減する。   A dielectric layer 3E is laminated on the dielectric layer 3D, and a conductor layer 3e is formed on the dielectric layer 3E. The dielectric substrate 2 and the dielectric layer 3E are not necessarily required, but serve as a structural reinforcing material and reduce the warpage of the substrate.

導体線路1Sと接地導体2Gはマイクロストリップ線路を構成する。各開口部3Kとビア9により、導波管4Aとマイクロストリップ線路との間のインピーダンス整合をするための空隙(ショート20という)が形成される。ショート20は、導波管4Aに合わせて、例えば800μm×400μmのサイズを有し、その厚みは電磁界数値計算により求めることができ、例えば50μmである。   The conductor line 1S and the ground conductor 2G constitute a microstrip line. Each opening 3K and via 9 form an air gap (referred to as short 20) for impedance matching between the waveguide 4A and the microstrip line. The short 20 has a size of, for example, 800 μm × 400 μm in accordance with the waveguide 4A, and the thickness thereof can be obtained by electromagnetic field numerical calculation, for example, 50 μm.

図3に示すように、プローブ1Pは導波管4Aの中央に合わせて配置され、その両側に開口部1Kが形成される。誘電体基板1上には、導体線路1Sとともに、開口部1Kとプローブ1Pを囲むように、ビア9と導体層1dが形成される。   As shown in FIG. 3, the probe 1P is arranged in the center of the waveguide 4A, and openings 1K are formed on both sides thereof. A via 9 and a conductor layer 1d are formed on the dielectric substrate 1 so as to surround the opening 1K and the probe 1P together with the conductor line 1S.

開口部1Kの周囲にはビア9が配置され、ビア9と導体層1dによる疑似金属壁が形成される。各ビア9は導体層1dに接し、また、接地導体2Gに対しても電気的に接続される。   A via 9 is disposed around the opening 1K, and a pseudo metal wall is formed by the via 9 and the conductor layer 1d. Each via 9 is in contact with the conductor layer 1d and is also electrically connected to the ground conductor 2G.

ビア9の間隔は例えば波長の1/4以下である。すなわち、ビア9は、周波数300GHzでは少なくとも250μm以下の間隔で配置される。   The interval between the vias 9 is, for example, 1/4 or less of the wavelength. That is, the vias 9 are arranged at intervals of at least 250 μm or less at a frequency of 300 GHz.

図4に示すように、誘電体層3Bには開口部3Kが形成される。誘電体層3Bの上の導体層3bは、開口部3Kを除いた部分の全てに形成される。ビア9は開口部3Kの周囲に整列して配置され、導体層3bに接する。なお、誘電体層3A、3Cについても同様の構成である。   As shown in FIG. 4, an opening 3K is formed in the dielectric layer 3B. The conductor layer 3b on the dielectric layer 3B is formed on all portions except the opening 3K. The via 9 is arranged in alignment around the opening 3K and contacts the conductor layer 3b. The dielectric layers 3A and 3C have the same configuration.

第1の実施の形態では、プローブ1Pと誘電体層3Dの導体層3dの間で、4層の誘電体層3A〜3Dを挟んでおり、4層の誘電体層の厚さの合計が、ショート20の高さとなる。層数や層厚を変えることで、ショート20のインピーダンスを調整できる。なお、誘電体層3Dの下面に導体層を形成してもよく、この場合は3層の誘電体層の厚さの合計が、ショート20の高さとなる。   In the first embodiment, the four dielectric layers 3A to 3D are sandwiched between the probe 1P and the conductor layer 3d of the dielectric layer 3D, and the total thickness of the four dielectric layers is It becomes the height of the short 20. The impedance of the short 20 can be adjusted by changing the number of layers and the layer thickness. A conductor layer may be formed on the lower surface of the dielectric layer 3D. In this case, the total thickness of the three dielectric layers is the height of the short circuit 20.

図5に示すように、誘電体層3Dには開口部が形成されず、その上の導体層3dは全面に形成される。ビア9は誘電体層3Dの上の導体層3dにも接する。   As shown in FIG. 5, no opening is formed in the dielectric layer 3D, and the conductor layer 3d thereon is formed on the entire surface. The via 9 also contacts the conductor layer 3d on the dielectric layer 3D.

以上のように、第1の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器は、開口部1Kが形成された誘電体基板1と、誘電体基板1の一方面の側に配置される導波管4Aと、誘電体基板1の他方面上に形成される導体線路1Sと、誘電体基板1と導波管4Aの間に配置される接地導体2Gと、開口部1Kに連なる開口部3Kが形成されて誘電体基板1に他方面側で積層される1以上の第1誘電体層(3A〜3C)と、第1誘電体層上に形成される導体層3a〜3cと、第1誘電体層に積層される第2誘電体層(3D)と、第2誘電体層上に形成される導体層1dと、第1誘電体層の開口部の周囲に配置され且つ第1誘電体層と第2誘電体層を貫通するビア9とを備える。かかる構成によりショート20が形成されるので、図11、図12のようなショート105を形成するための金属加工を不要とすることができる。また、基板や層形成のプロセスを利用でき、構成部品の位置精度を向上できる。   As described above, the waveguide microstrip line converter according to the first embodiment includes the dielectric substrate 1 in which the opening 1K is formed and the conductor disposed on the one surface side of the dielectric substrate 1. A wave tube 4A, a conductor line 1S formed on the other surface of the dielectric substrate 1, a ground conductor 2G disposed between the dielectric substrate 1 and the waveguide 4A, and an opening 3K connected to the opening 1K. And one or more first dielectric layers (3A to 3C) stacked on the other side of the dielectric substrate 1, conductor layers 3a to 3c formed on the first dielectric layer, and first A second dielectric layer (3D) laminated on the dielectric layer; a conductor layer 1d formed on the second dielectric layer; and a first dielectric disposed around the opening of the first dielectric layer And a via 9 penetrating the second dielectric layer. Since the short 20 is formed by such a configuration, metal processing for forming the short 105 as shown in FIGS. 11 and 12 can be made unnecessary. In addition, the substrate and layer formation process can be used, and the positional accuracy of the components can be improved.

なお、第1の実施の形態では、第1誘電体層を3層としたが、1層、2層または4層以上としてもよい。後述の実施の形態でも同様である。   In the first embodiment, the first dielectric layer is three layers, but may be one layer, two layers, or four layers or more. The same applies to the embodiments described later.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器について説明する。第2の実施の形態では、第1の実施の形態に同一または類似の構成を用い、同一または類似のものについては第1の実施の形態で使用した符号を使用して重複説明を略し、第1の実施の形態とは異なる事項を中心に説明を行う。
[Second Embodiment]
Next, a waveguide microstrip line converter according to a second embodiment will be described. In the second embodiment, the same or similar configuration is used in the first embodiment, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals used in the first embodiment, and redundant description is omitted. The description will focus on matters different from those of the first embodiment.

図6は、第2の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の断面図であり、図7は、図6のB−B矢視図であり、図8は、図6のC−C矢視図であり、図9は、図6のD−D矢視図である。図6は、図7〜図9のA−A断面図である。なお、図6では、金属フタ8を省略する。   6 is a cross-sectional view of the waveguide microstrip line converter according to the second embodiment, FIG. 7 is a view taken along the line BB of FIG. 6, and FIG. FIG. 9 is a view taken in the direction of arrow C, and FIG. 9 is a view taken in the direction of arrow D-D in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIGS. In FIG. 6, the metal lid 8 is omitted.

図6に示すように、金属板4(導波管4A)に代えて、開口部4Kと表面に導体層が形成された誘電体層41、42を積層し、ビア43と導体層を開口部4Kの周囲に配置することにより、疑似的な導波管4Bを形成する。これにより、導波管4Aを形成するための金属板4の加工を不要にできる。なお、層数は、1層または3層以上としてもよい。後述の第3の実施の形態でも同様である。   As shown in FIG. 6, instead of the metal plate 4 (waveguide 4A), the opening 4K and dielectric layers 41 and 42 having a conductor layer formed on the surface are laminated, and the via 43 and the conductor layer are opened. The pseudo waveguide 4B is formed by disposing it around 4K. Thereby, the process of the metal plate 4 for forming the waveguide 4A can be made unnecessary. Note that the number of layers may be one or three or more. The same applies to a third embodiment described later.

また、図2のビア9に代えて、誘電体層3A〜3Cの開口部3Kの周囲に配置され且つ誘電体層3A〜3Cを貫通するビア9A(第1ビアに相当)と、誘電体層3Dを貫通するビア9B(第2ビアに相当)とを設ける。これにより、ビア9Bは、ビア9Aの位置に限定されずに自由に配置でき、したがって、ショート20のインピーダンスを自由に調整できる。   Further, in place of the via 9 of FIG. 2, a via 9A (corresponding to the first via) disposed around the opening 3K of the dielectric layers 3A to 3C and penetrating the dielectric layers 3A to 3C, and the dielectric layer A via 9B (corresponding to a second via) penetrating 3D is provided. Thereby, the via 9B can be freely arranged without being limited to the position of the via 9A, and thus the impedance of the short 20 can be freely adjusted.

ショート20のインピーダンスは、誘電体層3A〜3Cなどの層数とその開口部3Kからビアまでの距離により調整できる。しかし、距離が短いと誘電体層が破れる可能性がある。そのため、所定の距離以上が必要であり、所望のインピーダンスが得られない場合がある。また、層数による調整ではインピーダンスを段階的にしか変えられず、細かい調整が困難である。   The impedance of the short 20 can be adjusted by the number of layers such as the dielectric layers 3A to 3C and the distance from the opening 3K to the via. However, if the distance is short, the dielectric layer may be broken. Therefore, a predetermined distance or more is necessary, and a desired impedance may not be obtained. Further, the adjustment by the number of layers can change the impedance only in a stepwise manner, and fine adjustment is difficult.

この課題に対して、ショート20の上の層、つまり、誘電体層3Dには開口部がなく、ビアの配置が限定されないため、誘電体層3Dとそれより下層の誘電体層3A〜3Cとでビアの配置を異ならせて調整することで、インピーダンスを整合させることができる。   In order to solve this problem, the layer above the short circuit 20, that is, the dielectric layer 3D has no opening and the arrangement of the vias is not limited. Therefore, the dielectric layer 3D and the lower dielectric layers 3A to 3C The impedance can be matched by adjusting the arrangement of vias differently.

また、ビア43も、ビア9Aの位置に限定されずに自由に配置でき、もって、導波管4Bとショート20とのインピーダンス整合を調整することができる。   In addition, the via 43 can be freely arranged without being limited to the position of the via 9A, and the impedance matching between the waveguide 4B and the short 20 can be adjusted.

また、図7に示すように、プローブ1Pとマイクロストリップ線路の間にインピーダンス整合部1Tが挿入され、すなわちプローブ1Pとマイクロストリップ線路のインピーダンス整合を行うことで、反射損失を低減できる。ここでは、例えば、線路の幅を異ならせたλ/4整合線路を用いる。   Further, as shown in FIG. 7, the impedance matching unit 1T is inserted between the probe 1P and the microstrip line, that is, the impedance loss between the probe 1P and the microstrip line is performed, so that the reflection loss can be reduced. Here, for example, a λ / 4 matching line with different line widths is used.

また、導体線路1Sに対向する誘電体層3Bの部分に切り欠きが形成され、これにより、図8に示すように、導体層3bにも切り欠き31bが形成される。また、誘電体層3A、3Cにも同じ位置に同様の切り欠きが形成される。   Further, a notch is formed in the portion of the dielectric layer 3B facing the conductor line 1S, and as a result, a notch 31b is also formed in the conductor layer 3b as shown in FIG. In addition, similar notches are formed in the same positions in the dielectric layers 3A and 3C.

また、導体線路1Sに対向する誘電体層3Dの部分に切り欠きが形成され、これにより、図9に示すように、導体層3dにも切り欠き31dが形成される。また、誘電体層3Eにも同じ位置に同様の切り欠きが形成される。   Further, a notch is formed in the portion of the dielectric layer 3D facing the conductor line 1S, and as a result, a notch 31d is also formed in the conductor layer 3d as shown in FIG. In addition, a similar notch is formed at the same position in the dielectric layer 3E.

その結果、第2の実施の形態では、導体線路1Sに対向する誘電体層3A〜3Eの部分の体積が少なく、よって、誘電体層の誘電損失に起因する伝搬損失を低減できる。   As a result, in the second embodiment, the volume of the portion of the dielectric layers 3A to 3E facing the conductor line 1S is small, and therefore the propagation loss due to the dielectric loss of the dielectric layer can be reduced.

なお、切り欠きは、誘電体層3A〜3Eの全てに形成せず、いずれか1以上の層に形成してもよい。好ましくは導体線路1Sと接する誘電体3Aに形成すると良い。   Note that the cutouts may not be formed in all of the dielectric layers 3A to 3E, but may be formed in any one or more layers. It is preferable to form the dielectric 3A in contact with the conductor line 1S.

また、図8に示すように、誘電体層3Bの開口部3Kは、プローブ1Pに対向する誘電体層3Bの部分を挟んで2つ形成される。誘電体層3A、3Cも同様の構成である。   Further, as shown in FIG. 8, two openings 3K of the dielectric layer 3B are formed with a portion of the dielectric layer 3B facing the probe 1P interposed therebetween. The dielectric layers 3A and 3C have the same configuration.

誘電体基板1におけるプローブ1Pの部分の厚さは、マイクロストリップ線路のインピーダンス設計によって決まる。厚さを薄くした方が挿入損失を小さくできるが、薄い場合は応力により破断する可能性がある。   The thickness of the portion of the probe 1P on the dielectric substrate 1 is determined by the impedance design of the microstrip line. If the thickness is reduced, the insertion loss can be reduced, but if it is thin, there is a possibility of breaking due to stress.

そこで、誘電体層3A〜3Cにおいては、プローブ1Pに対向する部分を開口部とはせず、誘電体層を残すこととする。これにより、プローブ1Pの部分の強度を高めることができる。なお、かかる構成は誘電体層3Aのみ、または、誘電体層3Aおよび3Bのみとしてもよい。   Therefore, in the dielectric layers 3A to 3C, the portion facing the probe 1P is not used as an opening, and the dielectric layer is left. Thereby, the intensity | strength of the part of the probe 1P can be raised. Such a configuration may include only the dielectric layer 3A or only the dielectric layers 3A and 3B.

また、第2の実施の形態では、疑似的な導波管4Bに代えて、金属板4を加工した導波管4Aを用いてもよい。後述の第3の実施の形態でも同様である。   In the second embodiment, a waveguide 4A obtained by processing the metal plate 4 may be used instead of the pseudo waveguide 4B. The same applies to a third embodiment described later.

[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態に係る導波管マイクロストリップ線路変換器について説明する。第3の実施の形態では、第1、2の実施の形態に同一または類似の構成を用い、同一または類似のものについては第1、2の実施の形態で使用した符号を使用して重複説明を略し、第1、2の実施の形態とは異なる事項を中心に説明を行う。
[Third Embodiment]
Next, a waveguide microstrip line converter according to a third embodiment will be described. In the third embodiment, the same or similar configuration is used in the first and second embodiments, and the same or similar components are redundantly described by using the reference numerals used in the first and second embodiments. The description will focus on matters different from the first and second embodiments.

図10は、図7に対応する図であり、第3の実施の形態における同じ箇所を示している。   FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 7 and shows the same part in the third embodiment.

前述のように、ショート20のインピーダンスは、誘電体層の層数とその開口部からビアまでの距離によって調整できない場合がある。すなわち、ショート20のインピーダンスは、誘電体層3A〜3Cなどの層数とその開口部3Kからビアまでの距離により調整できる。しかし、距離が短いと誘電体層が破れる可能性がある。   As described above, the impedance of the short 20 may not be adjusted depending on the number of dielectric layers and the distance from the opening to the via. That is, the impedance of the short 20 can be adjusted by the number of dielectric layers 3A to 3C and the distance from the opening 3K to the via. However, if the distance is short, the dielectric layer may be broken.

そこで、第3の実施の形態では、開口部3Kのサイズを調整することで、開口部1Kからビア9Aまでの距離は変えず、ビア9Aの配置を調整し、これにより、インピーダンスを整合させることができる。   Therefore, in the third embodiment, by adjusting the size of the opening 3K, the distance from the opening 1K to the via 9A is not changed, and the arrangement of the via 9A is adjusted, thereby matching the impedance. Can do.

なお、第3の実施の形態に限らず、第1、第2の実施の形態でも開口部3Kのサイズを調整することができる。   The size of the opening 3K can be adjusted not only in the third embodiment but also in the first and second embodiments.

1、2…誘電体基板
1K、3K、4K…開口部
1P…プローブ
1S…導体線路
1T…インピーダンス整合部
1d、3a、3b、3c、3d…導体層
2G…接地導体
3A、3A,3C、3D、3E、41、42…誘電体層
4…金属板
4A、4B…導波管
5…キャビティ
6…MMIC
7…バンプ
8…金属フタ
9、9A、9B、43…ビア
10…コネクタ
20…ショート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Dielectric board | substrate 1K, 3K, 4K ... Opening 1P ... Probe 1S ... Conductor line 1T ... Impedance matching part 1d, 3a, 3b, 3c, 3d ... Conductor layer 2G ... Grounding conductor 3A, 3A, 3C, 3D 3E, 41, 42 ... Dielectric layer 4 ... Metal plate 4A, 4B ... Waveguide 5 ... Cavity 6 ... MMIC
7 ... Bump 8 ... Metal lid 9, 9A, 9B, 43 ... Via 10 ... Connector 20 ... Short

上記の課題を解決するために、第1の本発明は、開口部が形成された誘電体基板と、前記誘電体基板の一方面の側に配置される導波管と、前記誘電体基板の他方面上に形成される導体線路と、前記誘電体基板と前記導波管の間に配置される接地導体と、前記開口部に連なる開口部が形成されて前記誘電体基板に前記他方面側で積層される1以上の第1誘電体層と、前記第1誘電体層上に形成される導体層と、前記第1誘電体層に積層される第2誘電体層と、前記第2誘電体層上に形成される導体層と、前記第1誘電体層の開口部の周囲に配置され且つ前記第1誘電体層と前記第2誘電体層とを貫通するビアとを備え、前記ビアは、前記第1誘電体層の開口部の周囲に配置され且つ前記第1誘電体層を貫通する第1ビアと、前記第2誘電体層を貫通する第2ビアとで構成されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a dielectric substrate in which an opening is formed, a waveguide disposed on one side of the dielectric substrate, and the dielectric substrate. A conductor line formed on the other surface, a ground conductor disposed between the dielectric substrate and the waveguide, and an opening connected to the opening are formed on the other surface of the dielectric substrate. One or more first dielectric layers stacked on each other, a conductor layer formed on the first dielectric layer, a second dielectric layer stacked on the first dielectric layer, and the second dielectric comprising a conductor layer formed on the body layer, and a via penetrating the first arranged around the opening of the dielectric layer and the first dielectric layer and a second dielectric layer, said via Includes a first via disposed around the opening of the first dielectric layer and penetrating through the first dielectric layer, and the second dielectric layer. It is composed of a second via for passing to said Rukoto.

Claims (5)

開口部が形成された誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方面の側に配置される導波管と、
前記誘電体基板の他方面上に形成される導体線路と、
前記誘電体基板と前記導波管の間に配置される接地導体と、
前記開口部に連なる開口部が形成されて前記誘電体基板に前記他方面側で積層される1以上の第1誘電体層と、
前記第1誘電体層上に形成される導体層と、
前記第1誘電体層に積層される第2誘電体層と、
前記第2誘電体層上に形成される導体層と、
前記第1誘電体層の開口部の周囲に配置され且つ前記第1誘電体層と前記第2誘電体層とを貫通するビアと
を備えることを特徴とする導波管マイクロストリップ線路変換器。
A dielectric substrate having an opening formed thereon;
A waveguide disposed on one side of the dielectric substrate;
A conductor line formed on the other surface of the dielectric substrate;
A ground conductor disposed between the dielectric substrate and the waveguide;
One or more first dielectric layers formed on the other side of the dielectric substrate by forming an opening continuous with the opening; and
A conductor layer formed on the first dielectric layer;
A second dielectric layer stacked on the first dielectric layer;
A conductor layer formed on the second dielectric layer;
A waveguide microstrip line converter, comprising: a via disposed around an opening of the first dielectric layer and penetrating the first dielectric layer and the second dielectric layer.
前記ビアは、前記第1誘電体層の開口部の周囲に配置され且つ前記第1誘電体層を貫通する第1ビアと、前記第2誘電体層を貫通する第2ビアとで構成されることを特徴とする請求項1記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。   The via is composed of a first via disposed around the opening of the first dielectric layer and penetrating the first dielectric layer, and a second via penetrating the second dielectric layer. The waveguide microstrip line converter according to claim 1. 前記導波管は、
開口部が形成された1以上の誘電体層と、
当該開口部の周囲に配置され且つ当該誘電体層を貫通するビアと
を備えることを特徴とする請求項1または2記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。
The waveguide is
One or more dielectric layers having openings formed therein;
The waveguide microstrip line converter according to claim 1, further comprising: a via disposed around the opening and penetrating the dielectric layer.
前記導体線路に対向する前記第1誘電体層の部分と前記導体線路に対向する前記第2誘電体層の部分の少なくとも一方に切り欠きを形成したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。   4. A notch is formed in at least one of the portion of the first dielectric layer facing the conductor line and the portion of the second dielectric layer facing the conductor line. A waveguide microstrip line converter according to claim 1. 前記第1誘電体層の開口部は、前記導体線路の先端に対向する当該第1誘電体層の部分を挟んで2つ形成されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。   5. The opening portion of the first dielectric layer is formed with two portions sandwiching a portion of the first dielectric layer facing the tip of the conductor line. 6. Waveguide microstrip line converter.
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