-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
-
Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. September 2006
eingereichten
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2006-264806 , auf deren Offenbarung
hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1.
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenzplatine, die eine
Mikrostreifenleitung und eine koplanare Leitung aufweist. Die vorliegende
Erfindung betrifft ferner eine Hochfrequenzplatine, die eine Übertragung
von Signalen mit geringem Verlust und geringer Reflexion zu einer
Halbleitervorrichtung ermöglicht,
indem sie einen Übertragungsmodus
von der Mikrostreifenleitung zur koplanaren Leitung wirksam und
mit geringem Verlust verbunden wandelt.
-
2. Stand der Technik
-
Die
japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr.
S64-5102 , Nr.
2001-94012 und
Nr.
2001-102820 offenbaren
jeweils eine Hochfrequenzplatine, bei der ein Übertragungsmodus von einer
Mikrostreifenleitung zu einer koplanaren Leitung gewandelt wird.
-
Die
9 und
10 zeigen
den Aufbau einer in der
JP S64-5102 offenbarten
Hochfrequenzplatine.
9 zeigt eine übliche Methode
für eine imaginäre Erdung.
Die Wandlung eines Übertragungsmodus
zwischen der Mikrostreifenleitung und der koplanaren Leitung wird
realisiert, indem ein Verbindungspunkt zwischen der koplanaren Leitung
und der Mikrostreifenleitung unter Verwendung einer offenen Endes einer
viertel Wellenlänge
als imaginäre Masse
vorgesehen wird.
10 zeigt ein weiteres Beispiel
einer Wandlung, bei welcher die Wandlung eines Übertragungsmodus zwischen der
Mikrostreifenleitung und der koplanaren Leitung realisiert wird, indem
ein Endabschnitt einer Masseleitung der koplanaren Leitung auf der
Vorderseite der Platine unter Verwendung eines Durchgangslochs auf
der Seite, die näher
zur Platine mit der koplanaren Leitung liegt, mit einer Masseleitung
der Platine auf der Rückseite
der Platine verbunden wird.
-
Wenn
eine Halbleitervorrichtung auf der Platine mit der koplanaren Leitung
befestigt wird, ist eine Kombination der in den 9 und 10 gezeigten Methoden
denkbar. Insbesondere wird in einem Verbindungsbereich. der Mikrostreifenleitung
eine Masseleitung mit einem offenen Ende auf beiden Seiten der Leitung
angeordnet. Anschließend
wird das andere Ende der Masseleitung über einen Golddraht mit der
Masseleitung der Halbleitervorrichtung verbunden. Anschließend kann
eine imaginäre
Masse geschaffen werden, indem der Abstand zwischen dem Verbindungspunkt
und dem offenen Ende der Masseleitung auf eine Länge von λ/4 oder 3λ/4 gelegt wird. Auf diese Weise
kann die Moduswandlung ermöglicht
werden. Gleichermaßen
kann eine imaginäre
Erdung an dem Verbindungspunkt realisiert werden, indem ein offenes
Ende 72 der Masseleitung durch eine Verbindung mit der
Masseoberfläche
auf der Rückseite
auf Masse gelegt und der Abstand zwischen deren Endpunkt 70 und
einem Verbindungspunkt 71, wie in 11 gezeigt,
auf λ/2
gelegt wird. Auf diese Weise kann eine Wandlung für beide
Modi ermöglicht
werden. Der in 11 gezeigte Aufbau kann, wie
vorstehend beschrieben, leicht aus den 9 und 10 abgeleitet
werden.
-
Die
JP 2001-94012 offenbart
ein Beispiel, bei dem ein Übertragungsmodus
von der Mikrostreifenleitung zur koplanaren Leitung unter Verwendung
eines fächerförmigen Massemusters
der imaginären Masse
gewandelt wird. Die
JP 2001-102828 offenbart
in der dritten Ausführungsform
und der
9 ein Beispiel für eine Wandlung
eines Übertragungsmodus
zwischen einer koplanaren Leitung und einer Mikrostreifenleitung.
Ferner zeigt sie in der ersten Ausführungsform und
3A bis
3D auf,
wie eine Erhöhung
der Reflexion, die durch eine Schwankung der Impedanz bedingt durch
den Golddraht verursacht wird, verhindert werden kann. Insbesondere sind
eine Induktivität
bestehend aus einer Leitung hoher Breite und ein Kondensator be stehend
aus einer Leitung geringer Breite an dem Verbindungsabschnitt gebildet
und bilden diese Elemente und eine Induktivität aus einem Golddraht einen
Filter. Es wird beschrieben, dass hierdurch die Impedanz zwischen den
zu verbindenden Leitungen angepasst werden kann.
-
Die
in der
JP 2001-94012 und
in der dritten Ausführungsform
(siehe
9) der
JP
2001-102820 offenbarten Methoden zur Wandlung des Übertragungsmodus
sind dazu ausgelegt, einen Schlitz zu bilden, welcher die Breite
der Masseleitung verringert, und die imaginäre Masse an der Position des Schlitzes
zu realisieren. Ferner wird vorgeschlagen, eine gewünschte Impedanzanpassung
und eine gewünschte
Wandlung zu ermöglichen,
indem ein Kondensator derart ausgelegt wird, dass der Schlitz in
einigen Bereichen einer Signalleitung eine höhere Breite aufweist, um den
Abstand von der Masseleitung zu verringern. Da der Abstand zwischen
der Signalleitung der koplanaren Leitung und der Masseleitung jedoch
auch am schmalsten Abschnitt nur ungefähr 20 μm beträgt, kann er schwer realisiert
werden, wenn ein organisches Substrat verwendet wird. Wenn der Abstand
an diesem Abschnitt demgegenüber
zunimmt, wird der Übertragungsmodus
für die koplanare
Leitung nicht dominant sein. Der erzeugbare Spalt nimmt insbesondere
dann zu, wenn ein organisches Substrat zur Verringerung der Fertigungskosten
verwendet wird. Dies führt
dazu, dass die Wandlung eines Übertragungsmodus
gemäß der in der
JP 2001-94012 und der
in der
JP 2001-102820 offenbarten
Methode nicht effizient vorgenommen werden kann und es schwierig
ist, den Draht mit der Leitung des Halbleiters zu verbinden und
dabei den Übertragungsmodus
für die
koplanare Leitung unverändert
zu halten.
-
Ferner
tritt eine Wandlung eines Übertragungsmodus
von der Mikrostreifenleitung zur koplanaren Leitung bei dem vorstehend
beschriebenen in
11 gezeigten Aufbau, der aus
dem in der
JP S64-5102 offenbarten
herkömmlichen
Beispiel ableitbar ist, schnell ein, was dazu führt, dass sich der Verlust
erhöht.
Da der erforderliche Abstand von dem Kurzschlussende
70 bezüglich der
Masseoberfläche auf
der Rückseite
zur Leitung der Halbleitervorrichtung sowie zum Verbindungspunkt
71 des
Drahtes bei λ/2
liegt, nimmt die Leitung an Länge
zu.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es
ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wandlung eines Übertragungsmodus von
einer Mikrostreifenleitung zu einer koplanaren Leitung wirksam und
mit geringem Verlust verbunden zu realisieren.
-
Hierdurch
kann eine Hochfrequenzplatine geschaffen werden, die bei geringen
Verlusten und geringer Reflexionsdämpfung Signale an eine Halbleitervorrichtung
geben und von einer Halbleitervorrichtung empfangen kann.
-
Die
erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Hochfrequenzplatine
mit: einer Mikrostreifenleitung, die einen dielektrischen Bereich,
eine Masseleitung, die in einer planaren Form auf einer Bodenoberfläche des
dielektrischen Bereichs gebildet ist, und eine erste Signalleiterbahn
aufweist, die linear geformt und auf einer oberen Oberfläche des dielektrischen
Bereichs gebildet ist; und einer koplanaren Leitung, die mit der
Mikrostreifenleitung verbunden ist, um eine mit der koplanaren Leitung
verbundene Halbleitervorrichtung zu befestigen, wobei die koplanare
Leitung aufweist: den dielektrischen Bereich, eine zweite Signalleiterbahn,
die linear geformt und auf einer oberen Oberfläche des dielektrischen Bereichs
gebildet und mit der ersten Signalleiterbahn verbunden ist, ein
Paar bestehend aus ersten Masseleiterbahnen, die auf der Bodenoberfläche des
dielektrischen Bereichs, jedoch nicht unter der zweiten Signalleiterbahn,
und derart in Bereichen entsprechend beiden Seiten der zweiten Signalleiterbahn
gebildet sind, dass sie von der Masseleitung fortgesetzt werden
bzw. fortführen,
und eine zweite Masseleiterbahn, die auf jeder Seite der zweiten
Signalleiterbahn auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Bereichs
gebildet und mit einem Endabschnitt des Paars bestehend aus den
ersten Masseleiterbahnen auf der Bodenoberfläche verbunden ist.
-
Eine
Verbindung zwischen der Mikrostreifenleitung und der koplanaren
Leitung weist gemäß der ersten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist drei Konfigurationen
auf: die Mikrostreifenleitung; einen koplanaren Leitungsabschnitt,
welcher die zweite Signalleiterbahn bzw. den zweiten Signalstreifenleiter
und die erste Masseleiterbahn bzw. den ersten Massestreifenleiter
aufweist (nachstehend als erster koplanarer Leitungsabschnitt bezeichnet);
und einen koplanaren Leitungsabschnitt, welcher die zweite Signalleiterbahn
und die erste und die zweite Masseleiterbahn aufweist (nachstehend
als zweiter koplanarer Leitungsabschnitt bezeichnet) aufweist, wobei
diese drei Konfigurationen in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge
miteinander verbunden sind.
-
Die
erste Masseleiterbahn des ersten koplanaren Leitungsabschnitts wird
von der Masseleitung fortgesetzt und liegt folglich auf der gleichen
Ebene wie die Masseleitung. Folglich kann die Konfiguration des
ersten koplanaren Leitungsabschnitts als Mikrostreifenleitung betrachtet
werden, in der eine Masseleitung nicht unterhalb der Signalleiterbahn
gebildet ist. Folglich gleicht der Übertragungsmodus für den ersten
koplanaren Leitungsabschnitt einem Übertragungsmodus einer Qualität zwischen
dem Übertragungsmodus
für die
Mikrostreifenleitung und dem Übertragungsmodus
für die
koplanare Leitung.
-
Der Übertragungsmodus
wandelt sich in den drei Stufen: Mikrostreifenleitung, erster koplanarer Leitungsabschnitt
und zweiter koplanarer Leitungsabschnitt, so dass ein Übertragungsmodus
wirksam und mit geringem Verlust verbunden von der Mikrostreifenleitung
zur koplanaren Leitung gewandelt werden kann, und zwar ohne irgendeine
deutliche Änderung
im Übertragungsmodus
von der Mikrostreifenleitung zur koplanaren Leitung.
-
Die
erste und die zweite Signalleiterbahn können zur Impedanzanpassung
mit einem Draht oder dergleichen miteinander verbunden werden. Bei angepasster
Impedanz können
die erste und die zweite Signalleiterbahn kontinuierlich aufgebaut
sein. Da die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß obiger
Beschreibung die Wandlung eines Übertragungsmodus
mit einem zweischichtigen Aufbau realisiert, kann ferner ein Abstand
zwischen der Signalleitung und der Masseleitung auf beispielsweise
ungefähr
100 μm erhöht werden.
Folglich kann ein mit geringeren Fertigungskosten verbundenes organisches
Substrat für
eine Platine verwendet werden.
-
Die
zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Hochfrequenzplatine
nach der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wobei die
zweite Masseleiterbahn über
einen Draht mit einer Masseschicht der Halbleitervorrichtung verbunden
ist und die Leitungslängen
der ersten und der zweiten Masseleiterbahn derart eingestellt sind,
dass ein Verbindungspunkt zwischen dem Draht und der Masseschicht
bei einer bestimmten Frequenz kurzgeschlossen ist.
-
Eine
Verbindung der koplanaren Leitung und der Halbleitervorrichtung
gemäß obiger
Beschreibung ermöglicht
eine imaginäre
Erdung der Masse der Halbleitervorrichtung und eine Stabilisierung
der Masse bei einer gewünschten
Frequenz. Insbesondere dann, wenn die Halbleitervorrichtung, wie
bei der dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, eine Masseschicht
auf einer Oberfläche
oder im Nahbereich einer Oberfläche
aufweist, kann das Auftreten einer Parallelplattenmode unterdrückt werden.
Der Begriff Parallelplattenmode bezieht sich auf eine Übertragungsmode
zur Übertragung
von Signalen zwischen der Masseschicht eines Halbleiterchips und
einer Masse der Platine unterhalb des Halbleiterchips.
-
Die
vierte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Hochfrequenzplatine
nach der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung oder nach
der dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei welcher
die erste Masseleiterbahn derart ausgebildet ist, dass sich eine
Breite des Leiters mit einem Verlauf der ersten Masseleiterbahn
in Richtung der Halbleitervorrichtung graduell verringert.
-
Die
fünfte
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Hochfrequenzplatine
nach der zweiten bis vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung,
bei welcher die zweite Masseleiterbahn derart ausgebildet ist, dass
sich eine Breite des Leiters mit einem Verlauf der zweiten Masseleiterbahn
in Richtung der Halbleitervorrichtung graduell erhöht.
-
Die
Form, bei der sich die Breite des Leiters graduell verringert oder
erhöht,
kann eine Form sein, bei der sich die Breite des Leiters von sowohl
der ersten als auch der zweiten gesamten Masseleiterbahn graduell
verringert oder erhöht,
oder eine Form sein, bei der sich nur ein Endabschnitt graduell
verringert oder erhöht
und andere Abschnitte eine konstante Leiterbreite aufweisen.
-
Die
Form mit der sich graduell verringernden oder sich graduell erhöhenden Breite
des Leiters erzeugt eine abklingende Welle, die als Kapazität dient, die
bewirkt, dass die Phasenverschiebung zunimmt. Die Form der zweiten
Masseleiterbahn bewirkt ferner, dass Strom umgehend auf den Draht
geführt wird,
wodurch eine abklingende Welle erzeugt wird. Die abklingende Welle
dient als Induktivität,
die bewirkt, dass eine Phasenverschiebung zunimmt. Durch den Effekt
der zwei vorstehend beschriebenen Phasenverschiebungen kann die
Leitungslänge
der koplanaren Leitung verkürzt
werden. Gemäß der sechsten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Form mit der sich
graduell verringernden oder sich graduell erhöhenden Breite des Leiters wenigstens
in einem Endabschnittsbereich eine Fächerform, durch welche die
Kapazität
und die Induktivität bedingt
durch die abklingende Welle weiter erhöht werden können, so dass die Leitungslänge weiter verkürzt werden
kann.
-
Die
siebte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Hochfrequenzplatine
nach der ersten bis sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung,
bei welcher die Halbleitervorrichtung eine Millimeterwellen-Halbleitervorrichtung
ist.
-
Bei
der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der dielektrische
Bereich zwischen der zweiten Signalleiterbahn und der ersten Masseleiterbahn
angeordnet. Die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung schafft
einen Übertragungsmodus,
der einem Übertragungsmodus
einer Qualität zwischen
dem Übertragungsmodus
für die
Mikrostreifenleitung und dem Übertragungsmodus
für die koplanare
Leitung ist, indem sie einen zweischichtigen Aufbau aufweist, und
wandelt den Übertragungsmodus
von der Mikrostreifenleitung schrittweise zur koplanaren Leitung.
Folglich ermöglicht
die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Wandlung
eines Übertragungsmodus
bei geringem Verlust. Gemäß der zweiten
und der dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die
Masse, die näher
an der Halbleitervorrichtung liegt, dann, wenn die koplanare Leitung
und die Halbleitervorrichtung miteinander verbunden sind, als imaginäre Masse
vorgesehen werden, wodurch die Erzeugung der Parallelplattenmode
unterdrückt
werden kann. Die zweite und dritte Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung ermöglichen
ferner eine verbesserte Isolation zwischen weiteren Anschlüssen. Gemäß der vierten bis
sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ermöglicht die
Verwendung einer Form mit einer sich graduell verringernden oder
sich graduell erhöhenden
Breite des Leiters eine Verkürzung
der Wandlungslänge
von der Mikrostreifenleitung zur koplanaren Leitung, durch welche
eine Miniaturisierung ermöglicht
wird. Die Hochfrequenzplatine nach der siebten Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung kann ebenso in einem Millimeterwellenband
verwendet werden. Die vorliegende Erfindung erfordert ferner keine
Mikrofertigung und ermöglicht
eine Vergrößerung des
Spalts zwischen der Signalleitung und der Masseleitung auf beispielsweise
ungefähr
100 μm,
was dazu führt,
dass ein organisches Substrat verwendet werden kann, wodurch sich
die Kosten reduzieren.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
In
der beigefügten
Zeichnung zeigt/zeigen:
-
1 eine
Draufsicht auf eine Hochfrequenzplatine gemäß einer ersten Ausführungsform;
-
2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Hauptabschnitts der ersten Ausführungsform;
-
3A bis 3D Schnittansichten
einzelner Abschnitte in der 2;
-
4 eine
Schnittansicht eines Aufbaus eines Chips;
-
5 ein
Ersatzschaltbild eines Verbindungsabschnitts zwischen der koplanaren
Leitung 20 und einem Chip 100;
-
6 ein
Diagramm eines Simulationsergebnisses der Reflexionscharakteristik
und der Übertragungscharakteristik
der Hochfrequenzplatine der ersten Ausführungsform;
-
7 eine
Draufsicht einer Hochfrequenzplatine gemäß der zweiten Ausführungsform;
-
8 ein
Diagramm eines Simulationsergebnisses der Isoliercharakteristik
der Hochfrequenzplatine der zweiten Ausführungsform;
-
9 eine
herkömmliche
Hochfrequenzplatine;
-
10 eine
herkömmliche
Hochfrequenzplatine; und
-
11 eine
aus den 9 und 10 realisierte
Hochfrequenzplatine.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Nachstehend
werden beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
näher beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Zunächst wird
der Aufbau einer Hochfrequenzplatine gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
-
1 zeigt
eine Draufsicht einer Hochfrequenzplatine der vorliegenden Erfindung
diagonal von oben aus betrachtet. Die Hochfrequenzplatine weist
eine Mikrostreifenleitung 10, ein koplanare Leitung 20 und
Anschlüsse
1 und 2 auf und ist seitlich und vertikal symmetrisch aufgebaut.
An der Hochfrequenzplatine ist ferner ein Chip 100 befestigt.
In diesem Fall wird zur leichteren Simulation ein mit einer Mikrostreifenleitung 105 gebildeter
Dummychip 100 anstelle einer Halbleitervorrichtung verwendet.
-
2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Hauptabschnitts 1 der vorliegenden Erfindung, und die 3A bis 3D zeigen
Schnittansichten entlang der Linien A-A', B-B', C-C' bzw. D-D'. In den 3A bis 3D zeigen
Pfeile eine Richtung des elektrischen Feldes bei einer Signalübertragung
an. Nachstehend wird der Aufbau der Platine gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 2 und 3A bis 3D näher beschrieben. Zunächst wird
der Aufbau der Mikrostreifenleitung 10 unter Bezugnahme
auf 3A beschrieben, die eine Schnittansicht entlang
der Linie A-A' zeigt.
In der Mikrostreifenleitung 10 ist eine Masseleitung 15 über einen
dielektrischen Bereich 41 auf einer geerdeten Metallplatte 30 gebildet
und sind die geerdete Metallplatte 30 und die Masseleitung 15 über Durchgangslöcher 12 miteinander
ver bunden. Auf der Masseleitung 15 ist ein dielektrischer
Bereich 40 (entspricht einem dielektrischen Bereich der
vorliegenden Erfindung) gebildet, auf dem eine Signalleiterbahn 11 (entspricht
einer ersten Signalleiterbahn der vorliegenden Erfindung) gebildet
ist. Es sollte beachtet werden, dass die dielektrischen Bereiche 40 und 41 aus
dem gleichen dielektrischen Körper
gebildet sind. Sie können
einteilig aufgebaut oder alternativ durch Verbinden getrennter Körper gebildet
werden.
-
Nachstehend
wird der Aufbau der koplanaren Leitung 20 unter Bezugnahme
auf die 2, die einen Querschnitt entlang
der Linie B-B' zeigenden 3B und
die einen Querschnitt entlang der Linie C-C' zeigenden 3B beschrieben.
In der koplanaren Leitung 20 sind von der Masseleitung 15 fortführende Masseleiterbahnen 22 (entsprechen
ersten Masseleiterbahnen der vorliegenden Erfindung) auf dem dielektrischen
Bereich 41 gebildet und ist eine Signalleiterbahn 21 (entspricht
einer zweiten Signalleiterbahn der vorliegenden Erfindung) auf dem
dielektrischen Bereich 40 gebildet. Die Masseleitung 15 und
die Masseleiterbahnen 22 sind in der gleichen Ebene angeordnet.
Das Paar bestehend aus den zwei Masseleiterbahnen 22 ist
derart angeordnet, dass es die Signalleiterbahn 21 zwischen
sich angeordnet aufweist, wobei der Abstand zwischen der linken
und der rechten Masseleiterbahn 22 konstant ist. Die Signalleiterbahn 11 und
die Signalleiterbahn 21 sind über einen Draht 24 miteinander
verbunden. Der Grund für
diese Verbindung ist eine Impedanzanpassung zwischen den Leitungen.
Ist keine Impedanzanpassung erforderlich, so können die Signalleiterbahn 11 und
die Signalleiterbahn 21 einteilig ausgebildet sein.
-
In
einem Bereich 20a der koplanaren Leitung 20, der
näher zu
der Mikrostreifenleitung 10 liegt, weist die Masseleiterbahn 22 eine
konstante Leiterbreite auf. In einem Bereich 20b der koplanaren
Leitung 20, der näher
zu dem Chip 100 liegt, ist die Masseleiterbahn 22 demgegenüber, wie
in 2 gezeigt, derart ausgebildet, dass sich die Leiterbreite
in Richtung des Chips verringert, so dass die Masseleiterbahn an
ihrem Endabschnitt fächerförmig ausgebildet
ist. In dem Bereich 20b ist, wie in 3C gezeigt, ein
Paar bestehend aus zwei Masseleiterbahnen 23 (entsprechen
den zweiten Masseleiterbahnen der vorliegenden Erfindung) derart
auf der Masseleiterbahn 22 sowie dem dielektrischen Bereich 40 gebildet,
dass es die Signalleiterbahn 21 zwischen sich angeordnet
aufweisen. Ferner sind eine jeweilige der Masseleiterbahnen 22 und
eine jeweilige der Masseleiterbahnen 23 über ein
Durchgangs loch 25 miteinander verbunden. Die Masseleiterbahnen 23 sind, wie
in 2 gezeigt, derart ausgebildet, dass sich die Leitungsbreite
in Richtung des Chips erhöht,
so dass sie die Form eine Fächers
aufweisen, die in vertikaler Richtung symmetrisch zur Fächerform
der Masseleiterbahnen 22 ist. Die Signalleiterbahn 21 und
die Masseleiterbahnen 23 sind auf der gleichen Ebene angeordnet,
wobei der Abstand zwischen beiden konstant bei 100 μm liegt.
-
Der
Chip 100 weist, wie in der Schnittansicht der 4 gezeigt,
eine SiC-Platine 101, darauf angeordnet eine Chipmasseschicht 102,
darauf angeordnet eine Si02-Schicht 103 und
darauf angeordnet eine Signalleiterbahn 104 auf. Die Mikrostreifenleitung 105 weist
die Chipmasseschicht 102 und die Signalleiterbahn 104 auf.
Der Chip 100 ist, wie in 1 gezeigt,
auf der geerdeten Metallplatte 30 befestigt.
-
Die
koplanare Leitung 20 und der Chip 100 sind über einen
Draht 26 miteinander verbunden. 3D zeigt
eine Querschnittsansicht des Drahts 26 entlang der Linie
D-D'. Die Signalleiterbahn 21 ist über einen
Draht 26a mit der Signalleiterbahn 104 verbunden.
Die Masseleiterbahnen 23 sind über einen Draht 26b mit
der Chipmasseschicht 102 verbunden. Zur Realisierung dieser
Verbindung ist ein Loch zum Freilegen der Chipmasseschicht 102 in
der SiO2-Schicht gebildet.
-
Die
Leitungslängen
der Masseleiterbahnen 22 und der Masseleiterbahnen 23 sind
derart abgestimmt, dass ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Draht 26b und
der Chipmasseschicht 102 bei einer bestimmten Frequenz
elektrisch kurzgeschlossen ist. Die Leitungslängen sind insbesondere auf
ein Viertel der Wellenlänge
im Wellenleiter oder auf ein ungerades Vielfaches von diesem festgelegt.
Hierdurch kann die Seite, die näher
zum Chip 100 liegt, imaginär auf Masse gelegt werden.
Die imaginäre Masse
legt die Chipmasseschicht 102 und die geerdete Metallplatte 30 auf
das gleiche elektrische Potential und bewirkt, dass die Parallelplattenmode
mit geringerer Wahrscheinlichkeit im Nahbereich des Verbindungsabschnitts
zwischen dem Draht 26b und der Chipmasseschicht 102 auftritt.
-
Der
Aufbau des Bereichs 20a der koplanaren Leitung 20 gemäß der ersten
Ausführungsform
kann als Mikrostreifenleitung, bei welcher die Masseleiterbahnen 22 als
Masseleitung dienen und keine Masseleitung unterhalb der Signalleiterbahn 21 vor gesehen
ist, oder als koplanare Leitung betrachtet werden, bei welcher die
Position der Masseleiterbahn unterhalb der Position der Signalleiterbahn 21 gelegen
ist. Durch diesen Aufbau bedingt entspricht die Richtung des elektrischen
Feldes bei einer Signalübertragung
in dem Bereich 20a einer Richtung von der Signalleiterbahn 21 zu
den Masseleiterbahnen 22, die, wie in 3B gezeigt,
in diagonaler Richtung unterhalb der Signalleiterbahn 21 angeordnet
sind. Folglich entspricht ein Übertragungsmodus
für den Bereich 20a einem Übertragungsmodus
einer Qualität
zwischen dem Übertragungsmodus
für die
Mikrostreifenleitung und dem Übertragungsmodus
für die koplanare
Leitung. Es ist ferner möglich,
den Aufbau des Bereichs 20b der koplanaren Leitung 20 als
koplanare Leitung zu betrachten, bei welcher die Dicke der Masseleiterbahn
größer als
die Dicke der Signalleiterbahn 21 ist, wenn die Masseleiterbahn 22 und die
Masseleiterbahnen 23 einteilig ausgebildet und als eine
einzige Masseleiterbahn betrachtet werden. Die Richtung des elektrischen
Feldes im Bereich 20b bei einer Signalübertragung entspricht, wie
durch die Pfeile in der 3C gezeigt,
der Richtung von der Signalleiterbahn 21 zu den Masseleiterbahnen 22 und 23.
Folglich entspricht der Übertragungsmodus
für den
Bereich 20b im Wesentlichen dem Übertragungsmodus für die koplanare
Leitung.
-
Ferner
entspricht die Richtung des elektrischen Feldes in dem Draht 26 der
Richtung vom Draht 26a zum Draht 26b, wie durch
die Pfeile in 3D gezeigt. Folglich entspricht
der Übertragungsmodus
für den
Draht 26 dem Übertragungsmodus
für die
koplanare Leitung.
-
Der Übertragungsmodus ändert sich
zum Übertragungsmodus
für die
Mikrostreifenleitung 10, zum Übertragungsmodus für den Bereich 20a der
koplanaren Leitung 20, zum Übertragungsmodus für den Bereich 20b der
koplanaren Leitung 20 und zum Übertragungsmodus für den Draht 26.
Der Übertragungsmodus
für den
Draht 26 ist mit dem Chip 100 verbunden. In diesem
Fall entspricht der Übertragungsmodus
für den
Bereich 20a der koplanaren Leitung 20, wie vorstehend
beschrieben, einem Übertragungsmodus
einer Qualität
zwischen dem Übertragungsmodus
für die
Mikrostreifenleitung und dem Übertragungsmodus
für die
koplanare Leitung. Folglich ändert
sich der Übertragungsmodus
vom Übertragungsmodus
für die
Mikrostreifenleitung schrittweise zum Übertragungsmodus für die koplanare Leitung.
Obgleich eine Unstetigkeit des Übertragungsmodus
Reflexionen oder Streuun gen hervorruft, kann eine derart schrittweise
erfolgende Modusänderung
durch die Unstetigkeit verursachte Reflexions- und Streuverluste
unterdrücken.
-
5 zeigt
ein Ersatzschaltbild des Verbindungsabschnitts zwischen der koplanaren
Leitung 20 und dem Chip 100. Ein Abschnitt, der
eine Kapazitätskomponente
C1 und eine Induktivitätskomponente
L1 enthält,
dient als Ersatzschaltbild für
die Leitungen. Eine Kapazitätskomponente
C2 und eine Induktivitätskomponente 12 werden
durch die Erzeugung einer abklingenden Welle erzeugt. Eine Induktivitätskomponente 13 wird
durch den Draht 26 erzeugt. Da die Masseleiterbahn 22 einteilig
mit der Masseleitung 15 ausgebildet ist, ist das Ende der
Masseleiterbahn 22, das näher zur Mikrostreifenleitung 10 liegt,
kurzgeschlossen. Die Masseleiterbahn 22 ist im Bereich 20b der
koplanaren Leitung 20 fächerförmig ausgebildet.
Folglich wird im Nahbereich der Schnittstelle ein OFL-(Overfilled-Launch)-Zustand
in einer Richtung erzeugt, die nicht senkrecht zur Verlaufsrichtung eines
Signals verläuft,
und können
sich die Signale nicht fortpflanzen, so dass eine abklingende Welle
erzeugt wird. In ähnlicher
Weise wird eine abklingende Welle im fächerförmig ausgebildeten Abschnitt
der Masseleiterbahnen 23 erzeugt. Die abklingende Welle
dient als Kapazitätskomponente
C2. Die Fächerform
der Masseleiterbahn 22 bewirkt ferner, dass sich Strom
im Durchgangsloch 25 sammelt. Die Masseleiterbahnen 23 führen den
Strom von einer breiten Leitung umgehend auf den schmalen Draht 26b.
Die Induktivitätskomponente
L2 wird durch die Stromzusammenführung
erzeugt. Die Kapazitätskomponente C2
und die Induktivitätskomponente 12 ermöglichen eine
größere Phasenverschiebung
eines Signals. Die Phasenverschiebung ermöglicht eine Verkürzung der Leitungslänge der
koplanaren Leitung 20, was für das Kurzschließen eines
Verbindungspunkts p zwischen dem Draht 26b und der Chipmasseschicht 102 erforderlich
ist. Bei der Hochfrequenzplatine der ersten Ausführungsform ist die Leitungslänge der
koplanaren Leitung derart ausgelegt, dass der Verbindungspunkt p
für ein
Signal mit einer Frequenz von 77 GHz kurzgeschlossen ist.
-
Wenn
die Leitungslänge
derart ausgelegt ist, dass der Verbindungspunkt p für das Eingangssignal mit
einer Frequenz von 77 GHz kurzgeschlossen ist, liegen die Längen der
Masseleiterbahnen 22 bei 850 μm und die der Masseleiterbahnen 23 bei
300 μm. Wenn
die Masseleiterbahnen 23 nicht fächerförmig, sondern lediglich rechteckig
ausgebildet sind, liegt die erforderliche Länge bei 1050 μm, so dass
die Lei tungslänge
durch die Anwendung der Fächerform
um 200 μm
verkürzt
werden kann. Wenn die Fächerform nicht
angewandt wird oder der Leiter nicht mehrschichtig ausgebildet ist,
d.h., wenn keine Masseleiterbahn 22 vorgesehen ist, müssen die
Masseleiterbahnen 23 eine Länge von ungefähr 1050 μm aufweisen.
Durch einen mehrschichtigen Aufbau, so wie er bei der vorliegenden
Erfindung angewandt wird, müssen
die Masseleiterbahnen 23 jedoch nur eine Länge von
300 μm aufweisen.
-
6 zeigt
ein Simulationsergebnis einer Reflexionscharakteristik S11 und einer Übertragungscharakteristik
S21 von einem Anschluss 1 zu einem Anschluss 2, wenn die Frequenz
eines an den Anschluss 1 der Hochfrequenzplatine der ersten Ausführungsform
gegebenen Signals geändert
wird. Die Reflexionscharakteristik S11 liegt in einem Bandbreitenbereich
zwischen 75,5 und 80 GHz bei kleiner oder gleich –20 dB.
Folglich weist die erste Ausführungsform
geringe Verluste auf. Die Übertragungscharakteristik
S21 liegt in einem Bandbreitenbereich zwischen 60 und 90 GHz zwischen
ungefähr –3 und –6 dB. Folglich
zeigt auch die Übertragungscharakteristik
S21 gute Ergebnisse auf.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
7 zeigt
eine Draufsicht auf eine Hochfrequenzplatine gemäß der zweiten Ausführungsform diagonal
von oben aus betrachtet. Die Hochfrequenzplatine weist eine Mikrostreifenleitung 300 und eine
koplanare Leitung 400 mit jeweils dem gleichen Aufbau wie
bei der ersten Ausführungsform
und Anschlüsse
1 bis 4 auf und ist in lateraler und in vertikaler Richtung symmetrisch
aufgebaut. Ebenso ist an der Hochfrequenzplatine ein Chip 200 befestig.
Der Chip 200 weist zwei Mikrostreifenleitungen auf, die dazu
ausgelegt sind, den Anschluss 1 mit dem Anschluss 2 und den Anschluss
3 mit dem Anschluss 4 zu verbinden. Der Chip 200 unterscheidet
sich einzig dahingehend von dem Chip 100, dass er zwei
Mikrostreifenleitungen aufweist.
-
8 zeigt
ein Simulationsergebnis einer Übertragungscharakteristik,
wenn die Frequenz eines an den Anschluss 1 der Hochfrequenzplatine
der zweiten Ausführungsform
gegebenen Signals geändert
wird.
-
Diese
Charakteristika umfassen: die Übertragungscharakteristik
S21 vom Anschluss 1 zum Anschluss 2, die Übertragungscharakteristik S31 vom
Anschluss 1 zum Anschluss 3 und die Übertragungscharakteristik S41
vom Anschluss 1 zum Anschluss 4. Die Übertragungscharakteristik S31
liegt in einem Bandbreitenbereich zwischen 76 und 78,5 GHz bei kleiner
oder gleich –40
dB. Die Übertragungscharakteristik
S41 liegt in einem Bandbreitenbereich zwischen 75,5 und 77 GHz bei
kleiner oder gleich –40
dB. Beide Übertragungscharakteristika S31
und S41 liegen in einem Bandbreitenbereich von größer oder
gleich 74 GHz bei kleiner oder gleich –30 dB. Die Übertragungscharakteristik
S21 liegt in einem Bandbreitenbereich zwischen 60 und 90 GHz in einem
Bereich zwischen ungefähr –4 und –7 dB. Folglich
können
positive bzw. wünschenswerte
Ergebnisse aufgezeigt werden. Es wurde herausgefunden, dass die
Hochfrequenzplatine der zweiten Ausführungsform, wie vorstehend
beschrieben, gute Isoliereigenschaften zwischen den Anschlüssen aufweist,
da die Erzeugung einer Parallelplattenmode durch die imaginäre Masse
unterdrückt
werden kann.