CN106415922B - 形成虚拟波导管的集成层叠基板 - Google Patents

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Abstract

集成层叠基板具备N(N为4以上的整数)层的图案层(L1～LN)、在上述图案层的层叠方向上贯通的虚拟波导管(4)、在上述图案层上形成的进行电信号与经由上述虚拟波导管被收发的电波之间的相互转换的转换部(5)、在上述图案层上形成的覆盖波导路形成部位(NP)的周围的接地图案(GP)、在上述图案层的上述波导路形成部位形成的天线(PT)、设置在上述波导路形成部位的周围的由使在上述图案层的第1层以及第2层上形成的接地图案相互导通的多个导孔和使在上述图案层的第N‑1层以及第N层上形成的接地图案相互导通的多个导孔构成的第1导孔组(7)以及设置在上述波导路形成部位的周围且比上述第1导孔组更靠外周侧的由使在上述图案层的第2层～上述第N‑1层上形成的接地图案相互导通的多个导孔构成的第2导孔组(8)。

Description

形成虚拟波导管的集成层叠基板
技术领域
本公开涉及使用集成层叠基板传输信号的技术，具体来说，涉及使用形成于集成层叠基板的虚拟波导管传输信号的技术。
背景技术
以往，公知有从基板的一个面向另一个面传输信号时使用损失小的中空管道的技术。例如，在国际专利第2010/125835号中，公开了通过将设置了中空管道的第1基板与设置了天线的第2基板接合而制成的天线装置。
专利文献1：国际公开第2010/125835号
然而，在以往的技术中，存在将两个基板粘合，因此制作工艺变得复杂，并且因制作时的组装误差而容易引起装置的特性偏差的问题。
此外，作为简化结构的技术，专利文献1还公开了使用集成层叠基板，代替中空管道而利用由导孔围成的虚拟波导管的技术。然而，虚拟波导管由于波导管内充满电介质，所以与中空管道相比，存在损失增大而使传输效率降低的问题。
发明内容
本公开是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种在使用形成于集成层叠基板的虚拟波导管传输信号时降低损失的技术。
本发明的集成层叠基板具有彼此间隔着电介质层而层叠的N(N为4以上的整数)层的图案层，并形成有在该图案层的层叠方向上贯通的虚拟波导管。在图案层中的位于最外侧的第1层以及第N层上形成有传输线路以及转换部，该转换部进行在该传输线路流动的电信号与经由虚拟波导管被收发的电波之间的相互转换。在图案层的第2层～第N-1层中，将用于形成虚拟波导管的电气方面的开口作为波导路形成部位，形成至少覆盖该波导路形成部位的周围的接地图案。在图案层的第2层以及第N-1层的波导路形成部位形成有天线。
而且，在波导路形成部位的周围设置第1导孔组，该导孔组由使在图案层的第1层以及第2层形成的接地图案相互导通的多个导孔和使在图案层的第N-1层以及第N层形成的接地图案相互导通的多个导孔构成。另外，在波导路形成部位的周围且比第1导孔组更靠外周侧的位置设置第2导孔组，该第2导孔组由使在图案层的第2层～第N-1层形成的接地图案相互导通的多个导孔构成。
换言之，形成虚拟波导管的导孔在从集成层叠基板的层叠方向(基板面的垂直方向)观察时，形成虚拟波导管的导孔在波导路形成部位的周围形成双层的环状结构。
根据这样的结构，能够抑制虚拟波导管中的传输损失。
此外，本公开除上述的集成层叠基板外，还能够以将该集成层叠基板作为结构要素的各种装置等的各种方式实现。
附图说明
图1是表示构成天线装置的集成层叠基板的结构的剖视图。
图2是表示外层的转换部周边的结构的说明图。
图3是表示与外层邻接的内层的波导路形成部位周边的结构的说明图。
图4是表示与外层不邻接的内层的波导路形成部位周边的结构的说明图。
图5是表示外层的整体结构的说明图。
图6A是表示通过模拟求得本实施失以及插入方式中的反射损损失的结果的图表。
图6B是表示通过模拟求得比较例中的反射损失以及插入损失的结果的图表。
图7是表示外层的其他的结构例的说明图。
图8是表示与外层邻接的内层的波导路形成部位周边的其他的结构的说明图。
具体实施方式
以下，利用附图对应用本公开的实施方式的天线装置进行说明。
<整体结构>
如图1所示，天线装置1使用集成层叠基板3而构成，该集成层叠基板3具有形成为间隔七层电介质层的八层图案层L1～L8。以下，在图案层L1～L8中，将位于基板的层叠方向的最外侧的图案层L1、L8设为外层，将其余的图案层L2～L7设为内层。
集成层叠基板3例如使用PALUP(Patterned Prepreg Lay Up Process：图形化的半固化片一次性多层化工艺)基板。PALUP基板是周知的多层基板，在由热塑性树脂构成的基材的表面上通过蚀刻处理形成由铜箔构成的配线图案，并且通过将规定张数的该图案形成后的基材层叠并进行热压而形成多层化，从而制作得出。在集成层叠基板3形成有以在外层L1、L8之间传输信号为目的的虚拟波导管4。另外，外层L1、L8和与外层L1、L8邻接的内层L2、L7通过第1导孔组7电连接，内层L2～L7通过第2导孔组8电连接。属于第1导孔组7的孔径的导孔以包围虚拟波导管4的周围的方式呈环状配置，属于第2导孔组8的孔径的导孔在比第1导孔组7更靠外侧以包围虚拟波导管4的周围的方式呈环状配置。换言之，第1导孔组7以及第2导孔组8形成双层的环状结构。
<外层>
在外层L1、L8分别设置有经由虚拟波导管4收发信号的转换部5、5。转换部5具备微带线SL和背向短路器(backshort)BS。如图2所示，微带线SL以一端位于相当于虚拟波导管4的端部的开口的部位(以下，称为虚拟波导管开口部)的中心附近的方式进行布线。背向短路器BS由形成为塞住整个虚拟波导管开口部的大小的矩形的图案构成。不过，背向短路器BS具有除去微带线周围的图案的形状，以避免与微带线接触。而且，属于第1导孔组7的导孔的一端与背向短路器BS连接。
另外，如图1以及图5所示，在外层L1上设置由贴片天线构成的多个天线元件11。这些天线元件11以经由构成转换部5的微带线SL接受供电的方式进行布线。另一方面，在外层L8上安装构成收发电路的电路元件12，该电路元件12以经由构成转换部5的微带线SL收发信号的方式进行配线。换言之，从收发电路输出的高频信号经由外层L8侧的转换部5、虚拟波导管4、外层L1侧的转换部5被供给至天线元件11。而且，天线元件11接收的信号经由外层L1侧的转换部5、虚拟波导管4、外层L8侧的转换部5被供给至收发电路。
<内层>
如图1所示，在内层L2～L7上形成有接地图案GP，特别地，在与外层L1、L8邻接的内层L2、L7上形成有共振贴片PT。如图3、图4所示，接地图案GP形成为覆盖用于形成虚拟波导管4的作为电气开口的矩形的波导路形成部位NP的周围整体。如图3所示，共振贴片PT由以不接触接地图案GP的方式形成于波导路形成部位NP内的与波导路形成部位NP的形状相似形的图案构成。
在所有的接地图案GP上设置形成属于第2导孔组8的导孔的孔(没有形成图案的部位)，在内层L2、L7的接地图案上进一步设置形成属于第1导孔组7的导孔的孔(没有形成图案的部位)。
此外，在将在虚拟波导管4传播的电波的波长(基板内波长)设为λg的情况下，属于第1导孔组7的导孔将孔径的孔以0.175λg的间隔配置在除了微带线SL的配线位置以外的区域，且配置在从波导路形成部位NP的边界离开0.135λg的位置。另一方面，属于第2导孔组8的导孔将孔径的孔以0.35λg的间隔配置在从波导路形成部位NP的边界离开0.4λg的位置。换言之，属于第2导孔组8的导孔被设定为与属于第1导孔组的导孔相比，孔径更大并且配置间隔更宽。
另外，第1导孔组7以及第2导孔组8均配置为有导孔位于通过波导路形成部位NP的中心且沿着波导路形成部位NP的边的中心线上(参照图3中以X标志所示的导孔)。另外，在无法在符合该条件的位置上配置导孔的情况下，也可以在相距波导路形成部位NP的边界的距离比其他的导孔远的位置，在符合该条件的位置配置导孔(参照图3的第2导孔组8中的以双层圆所示的导孔)。此外，也可以在通过实验验明能够有效抑制电波的泄漏的位置上配置导孔(参照图3的第1导孔组7中的以双层圆所示的导孔)。
<实验>
如图6A所示，通过模拟获得从外层L8侧的转换部5到外层L1侧的转换部5的通过损失S21、反射损失S11。其结果，确认在81GHz以下时，能够将通过损失抑制在2.5dB以下，将反射量抑制在-10dB以下。此外，图6B是省略第2导孔组8的情况下的通过模拟所得的比较例。具体来说，就以具有一重的环状结构的方式形成导孔来说，同样地通过模拟获得通过损失S21、反射损失S11。不过，共振贴片PT的形状为了尽可能提高共振频率可实施适当调整。在该比较例中，能够确认通过损失明显变大。
<效果>
如以上说明的那样，根据本实施方式，使集成层叠基板3的各图案层L1～L8相互导通的导孔配置为形成双层环状结构。由此，能够抑制形成于集成层叠基板3的虚拟波导管4中的传输损失。
<其他的实施方式>
以上，虽就本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，也可以采用多种方式。
(1)在上述实施方式中，虽在内层L2、L7上形成共振贴片PT，但如图8所示，也可以取代共振贴片PT而形成槽缝天线SA。槽缝天线SA与共振贴片PT相比，虽然损失会多少变大，但是能够获得宽频的特性。
(2)在上述实施方式中，关于导孔的孔径、导孔的配置间隔、与波导路形成部位的距离，虽然示出了具体的数值，但是并不限定于此，也可以根据所需的特性适当调整。
(3)在上述实施方式中，虽然转换部5构成为通过一根微带线SL输入输出信号，但是例如，如图7所示，也可以构成为通过两根微带线SL输入输出信号。在该情况下，优选连同天线元件11在内将微带线SL的配置形成为相对于虚拟波导管4的开口的中心呈对称的形状。
(4)本发明的各结构要素为示意性的要素，并不限定于上述实施方式。例如，也可以使一个结构要素拥有的功能分散于多个结构要素，或者使多个结构要素拥有的功能整合于一个结构要素。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分替换为具有同样的功能的众所周知的结构。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分添加至其他的上述实施方式的结构，或进行替换等。
符号说明
1…天线装置；3…集成层叠基板；4…虚拟波导管；5…转换部；7…第1导孔组；8…第2导孔组；11…天线元件；12…电路元件；BS…背向短路器；GP…接地图案；L1～L8…图案层；NP…波导路形成部位；PT…共振贴片；SL…微带线。

Claims (7)

1.一种集成层叠基板，其特征在于，具备：
N层的图案层(L1～LN)，其在相互间间隔着电介质层而层叠在一起，其中，N为4以上的整数；
虚拟波导管(4)，其沿所述图案层所层叠的层叠方向贯通形成；
传输线路(SL)以及转换部(5)，它们形成于所述图案层中的位于所述层叠方向最外侧的第1层以及第N层，其中，所述转换部(5)进行在该传输线路流动的电信号与经由所述虚拟波导管收发的电波之间的相互转换；
接地图案(GP)，其形成于所述图案层的第2层～第N-1层，并至少覆盖用于形成所述虚拟波导管的作为电气开口的波导路形成部位(NP)的周围；
天线(PT)，其形成于所述图案层的第2层以及第N-1层的所述波导路形成部位；
第1导孔组(7)，其设置在所述波导路形成部位的周围，并由使形成于所述图案层的第1层以及第2层的接地图案相互导通的多个导孔和使形成于所述图案层的第N-1层以及第N层的接地图案相互导通的多个导孔构成；以及
第2导孔组(8)，其设置在所述波导路形成部位的周围且比所述第1导孔组靠外周侧的位置，并由使形成于所述图案层的第2层～所述第N-1层的接地图案相互导通的多个导孔构成。
2.根据权利要求1所述的集成层叠基板，其特征在于，
所述天线为共振贴片或槽缝天线。
3.根据权利要求1或2所述的集成层叠基板，其特征在于，
构成所述第1导孔组的导孔的孔径比构成所述第2导孔组的导孔的孔径小。
4.根据权利要求1或2所述的集成层叠基板，其特征在于，
构成所述第1导孔组的导孔的配置间隔比构成所述第2导孔组的导孔的配置间隔窄。
5.根据权利要求1或2所述的集成层叠基板，其特征在于，
所述波导路形成部位形成为长方形状，
构成所述第1导孔组的导孔以及构成所述第2导孔组的导孔中的至少一个被配置为位于通过所述波导路形成部位的中心且沿着该波导路形成部位的边的中心线上。
6.根据权利要求1或2所述的集成层叠基板，其特征在于，
在所述图案层的第1层和第N层中的一方形成天线元件，
所述传输线路作为向所述天线元件输电的输电线而使用。
7.根据权利要求6所述的集成层叠基板，其特征在于，
具备两条作为所述输电线而使用的所述传输线路，该两条传输线路配置在相对于与所述波导路形成部位对置的部位的中心呈对称的位置。
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