CN113273028B

CN113273028B - 传输线路构造体

Info

Publication number: CN113273028B
Application number: CN202080008520.0A
Authority: CN
Inventors: 角谷祐次; 青木一浩; 田井中佑介
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2040-01-08
Also published as: DE112020000377T5; JP2020113897A; JP7057292B2; CN113273028A; WO2020145303A1; US20210336320A1; US11936089B2

Abstract

本发明涉及传输线路构造体。传输线路构造体(1)具备多层基板(3)和层间线路(4)。在多层基板中位于最外侧的图案层亦即外层外层(L₁、L_N)的每个外层设置有外部电路部(10)。在两面被电介质层夹着的图案层亦即即内层(L₂～L_N－1)中，分别在层间线路的周围设置接地图案(GP)。在形成层间线路两端的开口部的内层亦即对象内层的接地图案设置使电介质层露出的带状的缝隙(6)。缝隙具有使层间线路侧凹陷的弯曲形状。

Description

传输线路构造体

相关申请的交叉引用

本国际申请主张基于在2019年1月11日向日本专利厅申请的日本专利申请第2019-003492号的优先权，并通过参照将日本专利申请第2019-003492号的所有内容引用到本国际申请中。

技术领域

本公开涉及在多层电介质基板中，在该基板的层叠方向上传输高频信号的技术。

背景技术

在下述专利文献1中记载有如下技术：在形成为在多层电介质基板的层叠方向上传输高频信号的波导管中抑制与形成于金属基板的其它波导管的连接部、即波导管的输入输出端处的信号泄漏。具体而言，通过在形成连接部的多层电介质基板的一个面(以下，连接面)形成扼流构造，从而抑制来自连接部的间隙的信号泄漏。但是，使用截面形状为方形的波导管，在连接面中波导管的周围形成接地图案。而且，扼流构造在连接面的接地图案中与波导管的E端面相距λ/4左右的位置具有形成为使电介质露出的直线带状的缝隙。此外，所谓E端面，是位于电场矢量所示的方向(以下，电场方向)的两端、即此处在长方形的截面形状中位于短边方向的两端的波导管的面。λ是在波导管中传播的信号的电长度。并且，在缝隙的两侧具有多个导通孔，该多个导通孔使从连接面远离λ/4的形成于多层电介质基板的内部的接地图案和连接面的接地图案导通。也就是说，扼流构造具有由接地图案和导通孔形成的具有λ/4的深度的槽状的构造。

专利文献1：日本专利第4833026号公报

然而，发明人详细的研究结果发现如下课题：在专利文献1所记载的现有技术中，不能够充分抑制特定方向的信号泄漏。

即，在现有技术中，对于从波导管中心向电场方向泄漏的主要的泄漏电场，扼流构造产生与泄漏电场相反相位的电场，从而得到抑制效果。但是，在除此以外的方向上，相对于电场方向的角度越大，则扼流构造产生的电场的相位从与泄漏电场的相反相位的偏离越大，不能够充分抑制信号泄漏。

发明内容

本公开的一个方面在于提供一种在多层电介质基板的层叠方向上传输高频信号的传输线路中，抑制输入输出端中的信号的泄漏的技术。

本公开的一个方式是传输线路构造体，具备多层基板和层间线路。多层基板具有N层的图案层，该N层的图案层分别夹着电介质层而设置，将N设为4以上的整数。层间线路是在多层基板的层叠方向上传输高频信号的传输线路。将N层的图案层中的位于最外侧的第一层和第N层的图案层设为外层，在每个外层设置外部电路部，该外部电路部具有输入输出经由层间线路传输的高频信号的电路。将从两面被电介质层夹着的第二层到第N－1层的图案层设为内层，在内层，分别在层间线路的周围设置接地图案。在对象内层的接地图案设置使电介质层露出的带状的缝隙，该对象内层是形成层间线路两端的开口部的内层。缝隙具有使层间线路侧凹陷的弯曲形状。

根据这样的结构，在对象内层中，位于比缝隙更靠层间线路侧的接地图案作为开路短截线发挥作用。也就是说，内侧接地图案将沿着对象内层的图案层传播的信号在与缝隙的边界反射而抵消。其结果，能够抑制经由处于对象内层和与其外层侧邻接的电介质层之间的电间隙的信号的泄漏。

并且，由于缝隙具有使层间线路侧凹陷的弯曲形状，因此与具有直线形状的缝隙的现有技术相比，能够缓和从层间线路的中心到观察到的缝隙的距离根据信号的传播方向而不同的情况。其结果，与距离相应的反射信号的相位偏离也被缓和，因此能够抑制信号的泄漏抑制效果根据信号的传播方向而产生偏差。

另外，缝隙与现有技术不同，并不是用于形成扼流构造的缝隙，因此能够简单地实现。

附图说明

图1是表示第一实施方式的传输线路构造体的结构的剖视图。

图2是表示第一实施方式中的层间线路的输入输出端所在的图案层的结构的图案图。

图3是表示缝隙的作用的说明图。

图4是表示对于具有弯曲的缝隙的实施例和具有直线的缝隙的比较例，通过模拟计算出层间线路的损失的结果的图表。

图5是表示第二实施方式中的层间线路的输入输出端所在的图案层的结构的图案图。

图6是表示第三实施方式的传输线路构造体的结构的剖视图。

图7是表示第三实施方式中的层间线路的输入输出端所在的图案层的结构的图案图。

图8是表示由缝隙的位置偏移产生的作用的说明图。

图9是表示导通孔的作用的说明图。

图10是表示对于有导通孔的实施例和没有导通孔的比较例，通过模拟计算出缝隙有位置偏移的情况和没有位置偏移的情况下的层间线路的损失的结果的图表。

图11是表示第三实施方式的变形例中的层间线路的输入输出端所在的图案层的结构的图案图。

图12是表示第三实施方式的变形例中的导通孔的结构的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图并对本公开的实施方式进行说明。

[1.第一实施方式]

[1-1.结构]

使用附图对以下应用本公开的实施方式的传输线路构造体1进行说明。

如图1所示，传输线路构造体1具有多层的电介质基板(以下，多层基板)3，该多层基板具有形成为夹着N－1层的电介质层的N层的图案层L₁～L_N。N是4以上的整数。在图1中示出N＝6的情况。在以下，在图案层L₁～L_N中，将位于最外侧的图案层L₁、L_N称为外层，将位于这些外层之间的图案层L₂～L_N－1称为内层。

多层基板3例如使用PALUP基板。PALUP基板通过在由热塑性树脂构成的基材的表面利用蚀刻形成由铜箔构成的布线图案，并且将形成该图案后的基材层叠规定张数并进行热冲压从而多层化。

在多层基板3的内部设置有波导管4作为用于在多层基板3的层叠方向上传输高频信号的传输线路(即、层间线路)。

波导管4是埋设在内层L₂与内层L_N－1之间并且具有大致长方形的截面形状的筒状的导体。也就是说，位于波导管4的两端的该波导管4的开口部设置于内层L₂和内层L_N－1。

波导管4例如如下那样构成，即、将多层基板3挖出波导管4的大小，在用导体镀覆该挖出后的部位的内周面后，在被导体覆盖的中空部分填充与多层基板3的电介质层相同的电介质。但是，波导管4的形成方法并不限定于上述的方法。波导管4形成为与形成于内层L₂～L_N－1的每一层的接地图案导通。

在以下，将多层基板3的层叠方向称为Z轴方向，将波导管4的截面形状、即长方形的短边方向称为X轴方向，将长边方向称为Y轴方向。

[1-1-1.外层]

在两个外层L₁、L_N分别安装有外部电路部10、10，该外部电路部是经由波导管4收发高频信号的电路。外部电路部10具备在两面具有图案层的电介质基板11。此处，在电介质基板11的两个面中，将与外层L₁、L_N接触的面称为第一面，将与第一面不同的面称为第二面。

电介质基板11的第一面整体被接地图案12覆盖，在相当于波导管4的中空部分的部位(以下，称为波导管开口部)41的X-Y平面观察的中心附近形成有缝隙12a。在电介质基板11的第二面至少设置微带线13。微带线13被布线在其一端与缝隙12a对置的位置。也就是说，缝隙12a形成将微带线13作为供电线的缝隙天线。

外部电路部10与传输线路构造体1分体构成，通过粘结等与传输线路构造体一体化。电介质基板11的材质既可以与传输线路构造体1的电介质基板3不同，也可以相同。另外，传输线路构造体1和外部电路部10也可以最初在N+2层的多层基板上一体地构成。

此外，也可以在构成两个外部电路部10中的一个外部电路部10(以下，第一外部电路部)的电介质基板11的第二面例如设置经由微带线13接受供电的多个天线元件。另外，也可以在构成另一个外部电路部10(以下，第二外部电路部)的电介质基板11的第二面例如设置对天线元件经由微带线13收发的信号进行处理的收发电路。也就是说，从设置于第一外部电路部的收发电路输出的发送信号经由波导管4被供给到设置于第二外部电路部的天线元件，从天线元件输出的接收信号经由波导管4被供给到收发电路。

[1-1-2.内层]

内层L₂～L_N－1分别具有接地图案GP。各接地图案GP形成为覆盖整个波导管4的周围。特别是，如图2所示，在位于波导管4的输入输出端的两个内层L₂、L_N－1的接地图案GP形成圆环状的缝隙6，该圆环状的缝隙6包围波导管4，并由以波导管4的中心、即波导管中心为中心的两个同心圆定义。波导管中心相当于层间线路的线路中心。由此，所有内层L₂～L_N－1的接地图案GP在波导管开口部41露出电介质层。另外，两个内层L₂、L_N－1的接地图案GP也在形成有缝隙6的部位露出电介质层。

以下，在由缝隙6分割的接地图案GP的两个部位中，将位于波导管4与缝隙6之间的部位称为内侧接地图案G1，将夹着缝隙6位于与内侧接地图案G1相反侧的部位称为外侧接地图案G2。

将在波导管4中传播的高频信号的波长(即，电长度)设为λ，规定内侧接地图案G1的外周的缝隙6的内侧圆的半径R被设定为λ/2。以下，将该半径R称为内侧半径。另外，通过实验决定缝隙6的宽度或者缝隙6的外侧圆的半径，使得从波导管中心沿着内侧接地图案G1向各方向传播的信号在内侧接地图案G1的外周缘高效地被反射。

[1-2.效果]

根据以上详述的第一实施方式，起到以下的效果。

(1a)在传输线路构造体1中，内侧接地图案G1作为在距波导管4的中心λ/2的位置具有开放端的开路短截线发挥作用。也就是说，如图3所示，沿着内侧接地图案G1在外层L₁与内层L₂之间以及外层L_N与内层L_N－1之间(以下，特定层间)传播的信号在与缝隙6的边界被反射，其反射波与从波导管4传播来的信号抵消。其结果，能够抑制信号经由特定层间而泄漏的情况。

此处，图4表示对于实施例1和比较例1，通过模拟计算出经由波导管4在设置于外层L₁、L_N的外部电路部10、10之间传输信号时的损失的结果。但是，实施例1具有在内层L₂、L_N－1的接地图案GP形成有弯曲的缝隙6的本实施方式的构造。比较例1具有形成有直线状的缝隙6的现有技术的构造。

如图4所示，在比较例1中，效率最好的频率下的损失为－1.7dB，在实施例1中为－1.3dB。也就是说，在实施例1中，相对于比较例1，可以看到0.4dB的改善效果。另外，可知即使与假定泄漏电场为零的理想的情况时的损失－1.2dB相比，实施例1也仅降低0.1dB，充分抑制损失。

(1b)在传输线路构造体1中，由于缝隙6具有以波导管中心为中心的圆环状的形状，因此内侧接地图案G1作为从波导管4的中心观察任何方向都具有λ/2的长度的短截线发挥作用。因此，沿着内侧接地图案G1向任何方向传播的信号都以相同的相位到达内侧接地图案G1的周缘，所以不管信号的传播方向如何，都能够均等地得到抑制信号的泄漏的效果。

(1c)由于传输线路构造体1并不形成扼流构造，因此与现有技术不同，不需要在缝隙6的两侧形成导通孔，或者将内层间的宽度设为λ/4，能够简单地实现。

[2.第二实施方式]

[2-1.与第一实施方式的不同点]

第二实施方式的基本结构与第一实施方式同样，因此以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照之前的说明。

在上述的第一实施方式中，在位于波导管4的输入输出端的两个内层L₂、L_N－1的接地图案GP上遍及波导管4的整周形成有缝隙6。与此相对，在第二实施方式中，与第一实施方式不同的点在于，从波导管4的中心观察，在预先设定的角度范围内形成缝隙。

在本实施方式中，如图5所示，在两个内层L₂、L_N－1的接地图案GP形成有两个缝隙16、16。缝隙16、16具有在两个地方除去包围波导管4并由以波导管中心为中心的两个同心圆定义的圆环的一部分而成的形状。

在从波导管中心观察时，缝隙16、16形成在除去非形成区域8得到的角度范围，该非形成区域8被设定为以Y轴方向为中心的规定的角度范围θ。此外，Y轴方向是来自截面形状为长方形的波导管4的泄漏电场为零的零方位。规定非形成区域8的角度范围θ被设定为来自波导管4的泄漏电场足够小的范围，例如以Y轴方向为中心±30°。但是，角度范围θ的设定并不限定于此。

[2-2.效果]

根据以上详述的第二实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，还起到以下的效果。

(2a)在本实施方式中，存在未形成缝隙16、16的非形成区域8。因此，当需要在同一多层基板3配置多个波导管4时，在Y轴方向上排列的情况下，与在X轴方向排列的情况相比，能够使配置间隔变窄，并能够提高电路的集成度。

另外，在非形成区域8中，来自波导管4的泄漏电场足够小，因此尽管没有局部形成缝隙16、16，也能够使经由波导管4在设置于外层L₁、L_N的外部电路部10、10之间传输信号时的损失成为与第一实施方式的情况相同程度。

[3.第三实施方式]

[3-1.与第一实施方式的不同点]

第三实施方式的基本结构与第一实施方式同样，因此以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照之前的说明。

第三实施方式的传输线路构造体1a与第一实施方式不同的点在于，新设置沿缝隙6配置的多个导通孔。

如图6和图7所示，传输线路构造体1a沿着缝隙6的外周具有将内层L₂、L₃的接地图案GP彼此和内层L_N－1、L_N－2的接地图案GP彼此连接的多个导通孔7。导通孔7相当于贯通导体。贯通导体不限于导通孔，只要是使图案层间导通的构造即可。

导通孔7配置于相对于缝隙6在外侧接地图案G2侧且与缝隙6和外侧接地图案G2的边界相距λ/4的位置。另外，导通孔7的配置间隔例如设定为小于λ/2。

[3-2.作用]

在内侧半径R与λ/2一致的情况下，缝隙6最大限度地得到抑制信号的泄漏的效果。然而，在由于制造偏差等而内侧半径R偏离λ/2的情况下，无法充分抵消在内侧接地图案G1中传播的信号，信号的泄漏增大。

也就是说，该情况下，如图8所示，超过缝隙6传播信号。此时不仅是特定层间，信号也经由缝隙6浸入内层L₂与内层L₃之间和内层L_N－1与内层L_N－2之间的电介质层(以下，特定邻接层)，信号也从特定邻接层泄漏。

在本实施方式中，设置有导通孔7，以便遮挡特定邻接层，因此，如图9所示，在特定邻接层传播的信号被导通孔7反射。并且，从缝隙6到导通孔7的距离被设定为λ/4，因此被导通孔7反射的反射波的相位在缝隙6的部分与直接波的相位反转，具有抵消信号的作用。也就是说，缝隙6与导通孔7之间的特定邻接层与扼流构造同样地发挥功能。

[3-3.效果]

根据以上详述的第三实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，还起到以下的效果。

(3a)缝隙6与导通孔7之间的特定邻接层与扼流构造同样地发挥功能，从而即使在内侧半径R偏离λ/2的情况下，也能够抑制因其偏离而产生的信号的泄漏。其结果，即使放宽制造时的尺寸精度，对于信号的泄漏也能够得到充分的抑制效果，并能够简单且低成本地制造。

图10表示对于实施例2、比较例2以及比较例3，通过模拟计算出经由波导管4在设置于外层L₁、L_N的外部电路部10、10之间传输信号时的损失的结果。但是，实施例2是在设置了导通孔7的本实施方式的构造中，缝隙6的内侧半径R偏离λ/2的情况。比较例2是在没有导通孔7的第一实施方式的构造中，缝隙6的内侧半形R偏离λ/2的情况。比较例3是缝隙6的内侧半径R与λ/2一致的情况，无论是本实施方式的构造还是第一实施方式的构造均相同。从图10可知，通过设置导通孔7，即使缝隙6的内侧半径R偏离λ/2，也能够缓和该偏离的影响引起的泄漏。

[3-4.变形例]

如图11所示，在第三实施方式中，也可以与第二实施方式同样地仅在非形成区域8以外的区域形成缝隙16、16。

在传输线路构造体1a中，将内层L₂、L₃的接地图案GP彼此连接的导通孔7和将内层L_N－1、L_N－2的接地图案GP彼此连接的导通孔7分体设置。与此相对，也可以如图12所示的传输线路构造体1b那样使用将从内层L₂到内层L_N－1的所有接地图案连接的导通孔17。

根据这样的结构，除了上述的第一、第三实施方式的效果(1a)～(1c)(3a)之外，还起到第二实施方式的效果(2a)。

[4.其它实施方式]

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变形并实施。

(4a)在上述实施方式中，使用波导管4作为层间线路，但本公开并不限定于此。例如，也可以使用具有用导通孔包围波导路的周围的构造的伪波导管、或者同轴线路等作为层间线路。

(4b)在上述实施方式中，将缝隙6形成为以波导管中心为中心的圆环状，但本公开并不限定于此。例如，缝隙的波导管侧的边界的所有部位也可以具有使层间线路侧凹陷的弯曲形状，使得距波导管中心的距离在从λ/2预先设定的允许范围内。该情况下，与直线的形状的缝隙相比，能够抑制从波导管中心到缝隙的距离根据从波导管中心观察的方位而变化较大的情况，能够抑制由相位偏移引起的信号的泄漏抑制效果劣化的情况。

(4c)在上述实施方式中，对于波导管4的两端的开口部，内层L₂和内层L_N－1被设为形成波导管4的两端的开口部的对象内层，但本公开并不限定于此，也可以将任意的内层设为对象内层。该情况下，缝隙6只要形成于对象内层的接地图案即可。

(4d)可以通过多个构成要素实现上述实施方式中的一个构成要素所具有的多个功能，或者通过多个构成要素来实现一个构成要素所具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素来实现多个构成要素所具有的多个功能，或者通过一个构成要素来实现由多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外，也可以对其它上述实施方式的结构附加或者置换上述实施方式的结构的至少一部分。

(4e)除了上述的传输线路构造体1、1a之外，也能够以将该传输线路构造体1、1a作为构成要素的系统、传输线路构造体中的信号泄漏的抑制方法等各种方式来实现本公开。

Claims

1.一种传输线路构造体(1、1a)，具备：

多层基板(3)，具有N层的图案层(L₁～L_N)，所述N层的图案层分别夹着电介质层而设置，将N设为4以上的整数；以及

层间线路(4)，是在所述多层基板的层叠方向上传输高频信号的传输线路，

将所述N层的图案层中的位于最外侧的第一层以及第N层的图案层设为外层(L₁、L_N)，在每个所述外层设置外部电路部(10)，所述外部电路部具有输入输出经由所述层间线路传输的高频信号的电路，

将从两面被所述电介质层夹着的第二层到第N－1层的图案层设为内层(L₂～L_N－1)，在所述内层，分别在所述层间线路的周围设置接地图案(GP)，

在对象内层的接地图案设置使所述电介质层露出的带状的缝隙(6、61)，所述对象内层是形成所述层间线路两端的开口部的所述内层，

所述缝隙具有使所述层间线路侧凹陷的弯曲形状，

通过所述带状的缝隙，位于该带状的缝隙的层间线路侧的对象内层的接地图案作为开路短截线发挥作用，在该对象内层与其外侧的层之间传播来的信号在所述缝隙的边界被反射，反射波与从所述层间线路传播来的信号抵消。

2.根据权利要求1所述的传输线路构造体，其中，

还具备多个贯通导体(7)，所述多个贯通导体在夹着所述缝隙与所述层间线路相反侧的位置至少将所述对象内层的接地图案和与比该对象内层更靠布线所述层间线路的一侧邻接的所述内层的接地图案连接。

3.根据权利要求2所述的传输线路构造体，其中，

将通过所述层间线路传输的信号的电长度设为λ，在与所述缝隙相距λ/4的位置以包围所述层间线路的方式配置所述多个贯通导体。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的传输线路构造体，其中，

沿着以所述层间线路的线路中心为中心的圆来形成所述缝隙。

5.根据权利要求4所述的传输线路构造体，其中，

将通过所述层间线路传输的信号的电长度设为λ，所述缝隙形成在距所述线路中心λ/2的位置。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的传输线路构造体，其中，

所述层间线路是具有存在零方位的截面形状的波导管，所述零方位是电场的泄漏为零的方位，

从所述层间线路的线路中心观察，所述缝隙形成在除去以所述零方位为中心的预先设定的角度范围的位置。

7.根据权利要求6所述的传输线路构造体，其中，

所述层间线路的截面形状是长方形，将沿着该长方形的长边方向的方向设为所述零方位。