DE112017002142T5

DE112017002142T5 - Millimeterwellenband-kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE112017002142T5
Application number: DE112017002142.1T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Nagaishi; Akira Kuriyama; Takafumi Matsumura
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2019-01-10
Also published as: JP2017224904A; JP6687469B2; US20190190142A1; CN109075419A; US10756426B2; CN109075419B; WO2017217098A1

Abstract

Es wird ein Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät vorgeschlagen, das in einer Abdeckung zur Abschirmung unerwünschter Radiowellen von außen keine Raumresonanz erzeugt.
Es wird ein Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät offenbart, umfassend: ein Substrat; ein auf dem Substrat vorgesehenes Hochfrequenzschaltelement für ein Millimeterwellenband; und eine Abdeckung aus einem massiven Material, die mindestens einen Teil des Hochfrequenzschaltelements und einer Oberfläche des Substrats bedeckt, wobei die Abdeckung durch Mischen eines dielektrischen Verlustmaterials in ein Grundmaterial gebildet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationsgerät und einen Sensor, die als elektromagnetische Welle eine Millimeterwelle verwenden.
Stand der Technik
Geräte, die Millimeterwellenbandfrequenzen verwenden, werden aufgrund ihrer Breitbandigkeit auf eine Backbone-Leitung zwischen Funkbasisstationen angewandt und aufgrund ihrer scharfen Geradlinigkeit auf eine Abtastvorrichtung wie z.B. ein Radar angewandt. Neuere Millimeterwellen-Halbleiterbauelemente werden mit oberflächenmontierten Anschlüssen wie z.B. Kugelgitteranordnungen (Ball Grid Array) in einem Zustand auf den Markt gebracht, in welchem eine Sendeschaltung oder eine Empfangsschaltung oder beide Funktionen in einem Gehäuse integriert sind. Dementsprechend stützen sich diese Geräte auf die Verwendung eines Komponentenbestückers und eines Reflow-Ofens, und eine kostengünstige Montage wird auch bei Produkten realisiert, die für ein Millimeterwellenband vorgesehen sind.
Ein Millimeterwellen-Halbleiterbauelement, das in einem Millimeterwellenradar verwendet wird, ist eine Vorrichtung mit einem weiten Signal-Dynamikbereich und einer hohen Empfindlichkeit. Zu den Hauptursachen einer Fehlfunktion der Halbleiterbauelements gehört die Störung durch unerwünschte Radiowellen von außen, und als Maßnahme zur Unterdrückung unerwünschter Radiowellen wird ein Abschirmgehäuse mit einer metallischen Abdeckung verwendet, wie in PTL 1 bis 4 offenbart.
Liste der Bezugsliteratur
Patentliteratur

PTL 1: JP 2015-119295 A
PTL 2: JP 2000-307305 A
PTL 3: JP 2002-134987 A
PTL 4: JP 2002-124592 B2

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräte, die im Stand der Technik beschrieben werden, verwenden eine metallene Abdeckung (Abschirmgehäuse) als Maßnahme zur Unterdrückung unerwünschter Radiowellen von außen. Das Abschirmgehäuse reflektiert Radiowellen unter Ausnutzung eines Radiowellen-Strahlungseffekts (Sekundärstrahlung), der auf die hohe Leitfähigkeit von Metall zurückzuführen ist. Die hohe Reflexionsgrad von Metall deutet darauf hin, dass im Gehäuse mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Raumresonanz von Radiowellen auftritt, und es besteht die Möglichkeit, dass eine Empfangsschaltung oder ein Oszillator durch Radiowellen beeinträchtigt wird, die aus einer Millimeterwellenband-Schaltung selbst lecken.
In PTL 1 ist eine Raumgröße des Abschirmgehäuses so eingestellt, dass eine Resonanzfrequenz eine Nutzungsfrequenz vermeidet. PTL 2 verwendet ein Bandsperrfilter in einer periodischen Struktur metallischer Vorsprünge, die in einem Raum vorgesehen sind. PTL 3 kann die Raumresonanz mit einem thermoplastischen Material unterdrücken, das elektromagnetische Wellen absorbiert (nachstehend als Radiowellenabsorber abgekürzt). Da es jedoch schwierig ist, eine gewünschte Radiowellen-Durchlässigkeit allein mit dem Radiowellenabsorber zu erreichen, ist eine separate Metallabdeckung oder eine Trennwand im Inneren eines Gehäuses erforderlich, um unerwünschte Radiowellen von außen zu unterdrücken und eine Isolation zwischen mehreren Millimeterwellen-Bandhochfrequenzschaltungen zu erreichen.
In PTL 4 wird auf einem dielektrischen Substrat in einem Bereich, der für den Betrieb der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung nicht benötigt wird, eine Widerstandsschicht gebildet, um einen Q-Wert des Abschirmgehäuses zu senken, wodurch unerwünschte Resonanzen und Schwingungen reduziert werden. Der Radiowellenabsorber und eine Widerstandsschicht sind so konzipiert, dass Radiowellen ein verlustbehaftetes Material in einem Medium erreichen, das ein Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante verwendet, das eine kleine charakteristische Impedanzdifferenz zur Luft aufweist, um eine Reflexion auf einer Oberfläche des Mediums zu vermeiden.
In diesen Fällen ist es unerlässlich, bei der Metallabdeckung Maßnahmen zur Unterdrückung der Raumresonanz zu ergreifen, und es bleibt das Problem, dass die Materialkosten hoch sind. Wenn eine Abschirmstruktur unter Verwendung der Metallabdeckung ein Loch oder einen Spalt aufweist, treten zudem Radiowellen aus, und daher muss dieses Loch oder dieser Spalt so weit wie möglich geschlossen werden, weshalb auch ein Verfahren zum Verschluss der Metallabdeckung ein Problem darstellt.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät, umfassend: ein Substrat; ein auf dem Substrat vorgesehenes Hochfrequenzschaltelement für ein Millimeterwellenband, das ist; und eine Abdeckung aus einem massiven Material, die mindestens einen Teil des Hochfrequenzschaltelements und einer Oberfläche des Substrats bedeckt, wobei die Abdeckung durch Mischen eines dielektrischen Verlustmaterials in ein Grundmaterial gebildet wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät, umfassend: ein Substrat; ein Hochfrequenzschaltelement, das auf dem Substrat vorgesehen ist; und eine Abdeckung, die mindestens einen Teil des Hochfrequenzschaltelements und einer Oberfläche des Substrats bedeckt, wobei die Abdeckung durch integrales Formen eines dielektrischen Verlustmaterials gebildet wird, das in einem Massenverhältnis zwischen 20 % und 80 % mit einem Grundmaterial gemischt ist und so eingestellt ist, dass es einen spezifischen Durchgangswiderstand von 20 Ω·cm oder höher und einen Reflexionsgrad von 90 % oder weniger aufweist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät, das in der Lage ist, unerwünschte Radiowellen von außen zu unterdrücken und Radiowellen-Strahlungslecks aus einer Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung selbst zu reduzieren, kann kostengünstig bereitgestellt werden.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Nutstruktur der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[3] 3 ist ein Graph eines Analyseergebnisses der Durchlässigkeit der Nutstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[4] 4 ist ein Graph eines Analyseergebnisses des Übertragungsverlusts einer Mikrostreifenleitung, die in der Nutstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
[5] 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[6] 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[7] 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[8] 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[9] 9 ist eine Querschnittsansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen Bezug nehmend auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen. Für den Fachmann versteht es sich, dass spezifische Konfigurationen geändert werden können, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In den im Folgenden beschriebenen Konfigurationen der Erfindung werden für gleiche Teile oder Teile mit vergleichbaren Funktionen allgemein gleiche Bezugszeichen verwendet, und deren wiederholte Beschreibung wird ausgelassen.
Die Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen der jeweiligen Komponenten, die in den Zeichnungen usw. dargestellt sind, geben nicht immer die tatsächlichen Positionen, Größen, Formen, Bereiche an, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf die Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen beschränkt, die in den Zeichnungen usw. offenbart werden.
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wird als Mittel zur Unterdrückung der Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen anstelle einer metallenen oder metallüberzogenen Abdeckung eine Abdeckung verwendet, die mit einem dielektrischen Verlustmaterial gemischt ist. Durch Mischen mit dem dielektrischen Verlustmaterial wird ein Radiowellen-Reflexionsgrad der Abdeckung auf 90 % oder weniger eingestellt. Wenn ein Radiowellen-Reflexionsgrad hauptsächlich von Oberflächeneigenschaften der Abdeckung abhängt, wird ein Oberflächenwiderstand der Abdeckung so erhöht, dass der Radiowellen-Reflexionsgrad auf der Abdeckungsoberfläche mindestens 90 % oder weniger beträgt, ohne einer metallischen Totalreflexion zu entsprechen. Es ist möglich, durch Verringern des Reflexionsgrads der Abdeckung einen Verlust bei der Reflexion zu verursachen, wodurch es möglich ist, durch Mehrfachreflexion eine Radiowellen-Dämpfungswirkung zu erreichen. Die Dämpfungswirkung kann durch Multiplizieren der Anzahl der Reflexionen mit dem Reflexionsgrad berechnet werden.
Wenn der Reflexionsgrad der Abdeckung verringert wird, ist es notwendig, eine Dicke der Abdeckung zu erhöhen, um einen Übertragungsverlust von Radiowellen zu erhöhen. Die Erhöhung der Dicke der Abdeckung führt zu einer Zunahme des Volumens und Gewichts eines Produkts und zu einer Erhöhung der Herstellungskosten, und daher ist es wünschenswert, dass die Dicke der Abdeckung dünn ist. Deshalb liegt der Radiowellen-Reflexionsgrad der Abdeckung bevorzugt bei 50 % oder mehr.
Als dielektrisches Verlustmaterial wird zum Beispiel Graphitpulver verwendet, und seine Form ist nicht besonders eingeschränkt, sondern es kann ein schuppiges, kugelförmiges, elliptisches, nadelförmiges, strangförmiges oder amorphes Pulver oder ein Mischpulver mit den obigen Formen verwendet werden, und seine durchschnittliche Partikelgröße ist zum Beispiel auf 200 µm oder kleiner eingestellt.
Ein Mischverhältnis des in der Abdeckung gemischten dielektrischen Verlustmaterials wird so eingestellt, dass ein gewünschter Radiowellen-Reflexionsgrad erhalten wird. Um den Radiowellen-Reflexionsgrad der Abdeckung auf 90 % oder weniger zu reduzieren, wird das Mischverhältnis des dielektrischen Verlustmaterials auf zwischen 20 % und 80 % eingestellt, z.B. in der gesamten Abdeckung oder in einem durchschnittlichen Massenverhältnis, und ein spezifischer Durchgangswiderstand wird für die gesamte Abdeckung oder einen Durchschnitt auf 20 Ω-cm oder höher eingestellt. Wenn das Mischverhältnis des dielektrischen Verlustmaterials erhöht wird und der spezifische Durchgangswiderstand gesenkt wird, nimmt eine Radiowellen-Durchlässigkeit ab, und der Reflexionsgrad steigt.
Wenn eine Zusammensetzung der Abdeckung einheitlich gemacht wird, wird der Radiowellen-Reflexionsgrad auf der Abdeckungsoberfläche zum Beispiel auf 90 % oder kleiner eingestellt, und das Mischverhältnis des dielektrischen Verlustmaterials auf der Abdeckungsoberfläche wird zum Beispiel auf 20 % bis 80 % eingestellt.
In Bezug auf Radiowellen, die in der Abdeckung erzeugt oder in die Abdeckung eingetreten sind, sind eine Innenfläche der Abdeckung und die Leiterplatte dazu konfiguriert, nahe beieinander zu liegen, um Radiowellen durch Mehrfachreflexion zwischen der Abdeckung und der Leiterplatte zu dämpfen.
Wenn zum Beispiel eine Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen Halbleiterchip zu verwenden, auf einer Oberfläche der Leiterplatte montiert ist, muss eine Höhe einer äußeren Form der Abdeckung, die dazu konfiguriert ist, die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung zu bedecken, größer oder gleich einer Höhe der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung sein. Wenn die Abdeckung ein integral geformtes massives Material ist, kann die Abdeckung nahe genug an die Leiterplatte gebracht werden, um in engem Kontakt mit der Leiterplatte zu sein, indem in der Abdeckung ein konkaver Teil (Hohlraum) vorgesehen wird, der einem konvexen Teil der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung entspricht, und die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung in diesem konkaven Teil aufgenommen und davon bedeckt wird.
Andererseits ist es wünschenswert, eine Nut derart vorzusehen, dass die Abdeckung nicht zu nahe an eine Übertragungsleitung einer Radiowelle kommt, da ein Millimeterwellensignal allein dadurch gedämpft wird, dass die mit dem dielektrischen Verlustmaterial gemischte Abdeckung in die Nähe der Übertragungsleitung gebracht wird. Der tiefste Teil der Nut ist bevorzugt auf mehr als das Vierfache einer Dicke eines Dielektrikums eingestellt, aus dem die auf der Leiterplatte gebildete Leitung besteht, und eine Breite der Nut ist bevorzugt so eingestellt, dass sie kleiner oder gleich einer räumlichen Wellenlänge λ einer Nutzungsfrequenz ist.
Der oben beschriebene konkave Abschnitt oder die Nut kann leicht und kostengünstig hergestellt werden, indem die Abdeckung integral aus einem Harz oder dergleichen geformt wird, das mit dem dielektrischen Verlustmaterial gemischt ist.
Eine Metallschicht, die Radiowellen zur Abdeckung reflektiert, ist auf der Leiterplatte gebildet, und ein Teil davon kann als Masse (GND) einer Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung verwendet werden.
Erste Ausführungsform
<Gesamtstruktur des Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts>
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier stellt 1 eine Abdeckung dar, 2 stellt eine Leiterplatte dar, 3 stellt eine Hochfrequenzleitung dar, 4 stellt eine Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung (aktives Element) dar, 5 stellt einen konkaven Abschnitt der Abdeckung dar, 6 stellt ein passives Element dar, 7 stellt einen Innenlagenleiter dar, 8 stellt eine Nutstruktur der Abdeckung dar, und 9 stellt eine Antenne dar. Eine von der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 erzeugte Millimeterwelle hat zum Beispiel eine Wellenlänge von etwa 4 mm bei 76 GHz.
Die Hochfrequenzleitung 3 und die Antenne 9 sind auf der Oberfläche der Leiterplatte 2 gebildet, und der Innenlagenleiter 7 ist in einer Innenlage der Leiterplatte 2 gebildet, und ein Teil einer Leiterlage davon dient als Masseelektrode (GND-Elektrode) der Hochfrequenzleitung 3. Die Abdeckung 1 ist auf der Oberfläche der Leiterplatte 2 angeordnet. Die GND-Elektrode ist in der Regel dazu konfiguriert, eine abschirmende Wirkung zu haben, um den Eintritt externer Radiowellen von der Leiterplatten 2-Seite aus zu verhindern. Die Abschirmung dient dazu, Radiowellen beiderseits (Vorder- und Rückseite) der Leiterplatte 2 zu reflektieren. Die Hochfrequenzleitung 3 verbindet die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 mit der Antenne 9. Mit solch einer Konfiguration werden von der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 erzeugte Millimeterwellen von der Antenne 9 abgestrahlt.
<Struktur der Abdeckung>
Die Abdeckung 1 besteht aus einem Material, in welchem ein Harz mit einem dielektrischen Verlustmaterial wie z.B. Graphit gemischt ist. Die Abdeckung 1 kann zum Beispiel leicht durch Mischen eines thermoplastischen Harzes mit dem dielektrischen Verlustmaterial und Spritzgießen der Mischung hergestellt werden. Eine Form des Graphits kann schuppig, kugelförmig, elliptisch, nadelförmig oder strangförmig sein. Zusätzlich kann die Form amorph oder ein Mischpulver mit den obigen Formen sein. Obwohl mit einem feinen dielektrischen Verlustmaterial einheitliche Eigenschaften erreichbar sind, wird ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des dielektrischen Verlustmaterials in der vorliegenden Ausführungsform aufgrund der Einfachheit der Produktion auf 200 µm oder kleiner eingestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Mischverhältnis des in der Abdeckung gemischten dielektrischen Verlustmaterials mit einem Massenverhältnis zwischen 20 % und 80 % gleichmäßig verteilt, und ein Oberflächenwiderstand ist auf 20 Ω oder höher eingestellt.
Wenn das Spritzgießen mit einem Graphit-Mischverhältnis durchgeführt wird, das 80 % übersteigt, beträgt ein spezifischer Durchlasswiderstand 10 Ω oder weniger, und eine Radiowellen-Dämpfungswirkung der Abdeckung nimmt zwar zu, proportional zum spezifischen Durchlasswiderstand nimmt jedoch auch der Oberflächenwiderstand ab, wodurch der Reflexionsgrad auf der Abdeckungsoberfläche nahe 1 liegt und Radiowellen im Wesentlichen totalreflektiert werden.
Die Abdeckung nahe an der Totalreflexion ist zwar für die Abschirmung von Radiowellen außerhalb der Abdeckung 1 zu bevorzugen, beseitigt jedoch kaum die Raumresonanz, da bei der Reflexion innerhalb der Abdeckung 1 (eine Seite, auf der die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 liegt) nahezu keine Radiowelle gedämpft wird. Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform die Dämpfung, wenn die Radiowelle innerhalb der Abdeckung reflektiert wird, erhöht, indem das Mischverhältnis des dielektrischen Verlustmaterials der Abdeckung auf 80 % oder weniger eingestellt wird, um den Reflexionsgrad auf der Abdeckungsoberfläche absichtlich auf 90 % oder weniger zu senken. Ferner wird die Beseitigung der Raumresonanz durch eine Mehrfachreflexionsdämpfung erreicht, die durch mehrfaches Reflektieren von Radiowellen verursacht wird.
Für die Mehrfachreflexionsdämpfung ist es vorteilhaft, einen Abstand zwischen radiowellenreflektierenden Oberflächen, die die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 umgeben, zu reduzieren. Im Beispiel, das in 1 dargestellt ist, weist die Abdeckung 1 eine Dicke T in einer Richtung senkrecht zur Leiterplatte 2 auf, und ein konkaver Abschnitt 5 ist vorgesehen, um ein Hochfrequenzschaltelement wie die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 zu bedecken.
Ein Abstand D zwischen der Decke des konkaven Abschnitts 5 der Abdeckung 1 (eine Fläche der Abdeckung 1, die der Leiterplatte 2 gegenüberliegt) und der Leiterplatte 2 ist für die Mehrfachreflexionsdämpfung dazu konfiguriert, kleiner als die Dicke T zu sein, und die Zahl der Reflexionen wird erhöht, indem der Abstand D zwischen der Decke, die eine reflektierende Fläche ist, und dem Substrat erhöht wird. Wenn die Abdeckung 1 eine massive Form eines im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipeds hat, wie in 1 gezeigt, betragen eine Länge und Breite der Abdeckung 1 als beispielhafte Abmessungen etwa 3 bis 5 cm. Ferner beträgt die Dicke T der Abdeckung 1 etwa 2 mm, und der Abstand D ist größer als eine Höhe H der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 und kleiner als die Dicke T.
Es ist wünschenswert, für ein Bindematerial (Grundmaterial) in der Abdeckung ein Harz oder eine Keramik zu verwenden, das mit dem Graphit gemischt ist, und ein Isoliermaterial zu verwenden, damit der spezifische Durchlasswiderstand der Abdeckung mit dem Graphit verändert werden kann. Für das als Bindematerial der Abdeckung 1 dienende Harz können verschiedene bekannte Materialien wie z.B. ein Phenolharz verwendet werden, und ein Herstellungsverfahren ist nicht auf das Spritzgießen beschränkt.
Was das dielektrische Verlustmaterial in der Abdeckung 1 anbetrifft, ist eine Konzentration des dielektrischen Verlustmaterials zum Erhalt eines Reflexionsgrads der Abdeckung von 90 % oder weniger nicht unbedingt einheitlich, z.B. eine Abdeckung, deren Konzentration zur Leiterplatte 2 hin abnimmt, eine Abdeckung mit einer höheren Konzentration in einem Dickenzentrum und einer niedrigeren Konzentration an einem Abschnitt näher an der Oberfläche. Es ist auch möglich, zu bewirken, dass Radiowellen außerhalb der Abdeckung leicht reflektiert werden und Radiowellen innerhalb der Abdeckung kaum reflektiert werden, indem eine entsprechende Verteilung der Konzentration des dielektrischen Verlustmaterials vorgesehen wird. Zudem ist es auch möglich, Radiowellen im Inneren der Abdeckung abzuschirmen, während Radiowellen auf der Oberfläche der Abdeckung kaum reflektiert werden.
<Struktur des konkaven Abschnitts der Abdeckung (Hohlraum)>
Wie oben beschrieben, ist die Abdeckung 1 des in 1 dargestellten Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts im Wesentlichen das massive Material und weist die rechteckige parallelepipede Form mit der vorbestimmten Dicke T in der vertikalen Richtung der Leiterplatte 2 auf. Wie oben beschrieben, ist die Abdeckung 1 mit dem konkaven Abdeckungsabschnitt (Hohlraum) 5 versehen, der dazu konfiguriert ist, die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 und das passive Element 6 aufzunehmen. Aufgrund der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 und des passiven Elements 6, die auf der Leiterplatte 2 montiert sind, ist die Oberfläche der Leiterplatte 2 uneben, und der Abstand zwischen der Innenfläche der Abdeckung 1 und der Leiterplatte 2 wird verkürzt, indem der konvexe Abschnitt der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 im konkaven Abschnitt auf der Abdeckung 1 angeordnet wird, wodurch die Mehrfachreflexion erleichtert wird. Zudem liegen die Abdeckung 1 und die Leiterplatte 2 in engen Kontakt miteinander, um den Eintritt von Radiowellen von außen in den Hohlraum zu verhindern. Da die Abdeckung 1 wie oben beschrieben integral geformt ist, sind eine Außenseite und eine Rückseite (eine Fläche des konkaven Abdeckungsabschnitts 5) der Abdeckung 1 durchgehende Flächen.
<Hochfrequenzleitung und Nutstruktur>
Ein vom Millimeterwellenband-Hochfrequenzkreis 4 erzeugtes Millimeterwellensignal wird durch die Hochfrequenzleitung 3 zur Antenne 9 geleitet. Es ist wünschenswert, eine Nut 8 so vorzusehen, dass die Abdeckung 1 nicht zu nahe an einer Hochfrequenzleitung 3 liegt, da ein Millimeterwellensignal allein dadurch gedämpft wird, dass die mit dem dielektrischen Verlustmaterial gemischte Abdeckung 1 in die Nähe der Hochfrequenzleitung 3 gebracht wird. Andererseits ist es wünschenswert, die Konstruktion so zu gestalten, dass externe Radiowellen nicht über die Nut 8 in den Hohlraum 5 gelangen oder unerwünschte Radiowellen nicht über die Nut 8 austreten. Zu diesem Zweck ist der tiefste Teil der Nut 8 bevorzugt auf mehr als das Vierfache einer Dicke eines Dielektrikums eingestellt, aus dem die auf der Leiterplatte 2 gebildete Hochfrequenzleitung 3 gebildet ist, und eine Breite der Nut 8 ist bevorzugt so eingestellt, dass sie kleiner oder gleich einer räumlichen Wellenlänge λ einer Nutzungsfrequenz ist.
2 ist eine schematische Ansicht, die die Nutstruktur 8 darstellt, die in der mit dem dielektrischen Verlustmaterial gemischten Abdeckung 1 vorgesehen ist. Ein Querschnitt der Nutstruktur 8 weist eine rechteckige Form auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Nuttiefe auf das Vierfache oder mehr einer Dicke des dielektrischen Abschnitts der Hochfrequenzleitung eingestellt, der auf der Leiterplatte 2 vorgesehen ist, und die Nutbreite ist auf kleiner oder gleich einer Wellenlängengröße der Nutzungsfrequenz eingestellt. Obwohl die Nut in der vorliegenden Erfindung rechteckig ist, kann sie auch mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt, einer Form, die durch Schneiden eines Teils einer Ellipse erhalten wird, dreieckig, vieleckig, mit einer frei geformten Fläche oder einem Querschnitt konfiguriert sein, durch komplexe Kombination dieser Formen erhalten wird.
3 stellt ein Ergebnis der Analyse einer Radiowellen-Durchlässigkeit der Nutstruktur unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldsimulators HFSS (ein Tool zum Entwurf von Hochfrequenzgeräten, das von Ansoft, Inc. aus den USA als Software zur numerischen Berechnung elektromagnetischer Felder angeboten wird). Die horizontale Achse stellt eine Breite der Nutstruktur 8 dar, und die vertikale Achse stellt einen Radiowellen-Dämpfungsswert dar, wenn die Radiowellen von der Vorder- und Rückseite der Nutstruktur 8 aus eingeleitet werden.
Eine Abdeckung wurde auf einem dielektrischen Harz von 130 µm vorgesehen, das der Leiterplatte 2 entspricht, und Radiowellen wurden von der Vorder- und Rückseite der Nut aus eingeleitet. Es wurde eine Radiowelle von 76 GHz (Wellenlänge λ ≈ 3,89 mm) angenommen. Ein Querschnitt der Nutstruktur war rechteckig, eine Tiefe der Nut war auf 0,8 mm eingestellt, mehr als das 4-fache der dielektrischen Dicke von 130 µm, und eine Breite davon wurde von 0,6 mm auf 3,0 mm geändert. Eine Länge der Nut betrug 8 mm. Als Materialien zur Bildung der Nut in der Abdeckung wurden ein Aluminiummetall (Metallabdeckung) und ein Harz (Graphitabdeckung) mit 50 Masse-% Graphit verglichen. Die 50 Masse-% Graphit enthaltende Abdeckung entspricht einer mit einem spezifischen Durchlasswiderstand von etwa 1M Ω, einem Reflexionsgrad von 0,89 und einer relativen Dielektrizitätskonstante von 21 und einem elektrischen Verlust von 0,34 als elektrischen Eigenschaften. Es wurden Messergebnisse verwendet, die durch ein Übertragungsleitungsverfahren der Materialmesssoftware 85071E (Handelsname) von Keysight gewonnen wurden.
Wenn das Aluminiummetall für die Abdeckung verwendet wird, werden Radiowellen leicht durch die Nutstruktur durchgelassen, und der Durchlassdämpfungswert erreicht maximal -44 dB bei einer Breite, die einer Grenzfrequenz = 1,8 mm (λ/2 entsprechend) im Hohlleiter entspricht. Die Grenzfrequenz des Metallhohlleiters ist übrigens c/(a Hohlleiterbreite*2), wie allgemein bekannt (wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist). Im Falle der Metallabdeckung tritt eine Radiowelle auf, die durch die Innenseite des Harzes von 130 µm übertragen wird, der neben der Nutstruktur 8 auch in der Leiterplatte 2 gebildet ist. Wenn ein GND-Leiter der Leiterplatte 2 und die Metallabdeckung nicht spaltfrei verbunden sind, tritt ein Radiowellenleck auf.
Was die Metallabdeckung anbetrifft, wird das mit Graphit gemischte Metall im Inneren der Nutstruktur und zwischen der Abdeckung und der Leiterplatte einer Mehrfachreflexionsdämpfung unterzogen, und das Signal wird bei der Breite = 2,8 mm um -20 dB, bei der Breite = 1,8 mm um -60 dB und bei der Breite = 1,5 mm oder weniger um -90 dB gedämpft. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die räumliche Ausbreitung von Radiowellen durch Mehrfachreflexionsdämpfung auf signifikante Weise unterdrückt wird, wenn die Nutbreite der Abdeckung kleiner oder gleich einer Wellenlängengröße ist, und eine Übertragungsmenge der Abdeckung im Falle der mit Graphit gemischten Abdeckung um -90 dB oder weniger gedämpft wird.
4 stellt ein Ergebnis der Analyse des Einflusses der Breite der Nutstruktur auf die Mikrostreifenleitung dar, die erhalten wurde, indem die Hochfrequenzleitung 3 (in den Daten von 4 wurde die Mikrostreifenleitung verwendet) auf der Leiterplatte 2 in der in 2 gezeigten Nutstruktur 8 vorgesehen wurde. Für die Hochfrequenzleitung 3 kann neben einer Mikrostreifenleitung eine Koplanarleitung, eine geerdete Koplanarleitung oder eine Differentialleitung verwendet werden. Bei einer Nutbreite unter 3,0 mm kann ein Einfluss der Abdeckungsnutstruktur in der Nähe der Mikrostreifenleitung nachgewiesen werden. Obwohl ein Übertragungsverlust der Mikrostreifenleitung unter dem Einfluss des dielektrischen Verlustmaterials zunimmt, beträgt die erhöhte Menge des Übertragungsverlusts bei der Nutbreite = 1,5 mm nur 0,7 dB. Daher kann der Einfluss des Übertragungsverlusts im Wesentlichen vernachlässigt werden, wenn die Nutbreite 1,5 mm oder mehr ist.
Wenn ein Signal mit einer Frequenz unter einer Mikrowelle mit der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 und dem passiven Element 6 verbunden ist, wird eine in einer Innenlage der Leiterplatte angeordnete Leiterschicht als Leitung verwendet, um einen Außenlagenleiter der Leiterplatte 2 über einen Durchkontakt (Via) durch eine GND-Lage der Leiterplatte 2 mit einem Innenlagenleiter zu verbinden. Beim Durchqueren der GND-Lage durch die Durchkontaktverbindung ist in der GND-Lage eine Leiterabtragungsstruktur von weniger als einer halben Größe einer Wellenlänge λ der Nutzungsfrequenz vorgesehen.
Da der konkave Abschnitt 5 und die Nutstruktur 8 in der Abdeckung 1 vorgesehen sind, die mit dem dielektrischen Verlustmaterial gemischt ist, die im Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät der vorliegenden Erfindung auf die Leiterplatte 2 montiert wird, wie in 1 gezeigt, ist es möglich, die Bestrahlung des Millimeterwellenband-Hochfrequenzkreises 4 durch eine Antennen-Nebenkeule zu unterdrücken, vom Millimeterwellenband-Hochfrequenzkreis 4 selbst emittierte Leckradiowellen zu unterdrücken, die Raumresonanz im konkaven Abschnitt der Abdeckung, in welchem der Millimeterwellenband-Hochfrequenzkreis 4 untergebracht ist, zu unterdrücken, und ein Nebensprechen von der Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 zum passiven Element 6 usw. zu unterdrücken, während gleichzeitig das Eindringen unerwünschter Radiowellen von außen in die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 unterdrückt wird, wodurch unerwünschten Radiowellen, die eine Fehlfunktion verursachen, reduziert werden. Daher ermöglicht das Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät 10 die Kommunikation unter Ausnutzung einer hochleistungsfähigen Empfangsempfindlichkeit und hochempfindlichen Abtastung, indem es das Auftreten unerwünschter Störungen oder dergleichen drastisch reduziert.
Im Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät der vorliegenden Erfindung, das in 1 dargestellt ist, sind der konkave Abdeckungsabschnitt 5 und die Nutstruktur 8 als Mittel zur Verringerung des Abstands zwischen der Abdeckungsoberfläche und der Leiterplatte vorgesehen, um die Mehrfachreflexionsdämpfung durch die Abdeckung 1 und die Leiterplatte 2 auf effektive Weise zu erhalten. In der Praxis kann jedoch auch eine Harzabdeckung verwendet werden, die eine flache Innenfläche ohne den konkaven Abschnitt 5 und die Nutstruktur 8 aufweist, solange die Abdeckung mit einer kleinen Radiowellen-Dämpfungsmenge klein ist, da die Mehrfachreflexionsdämpfung mit dem dielektrischen Verlustmaterial stets erreicht werden kann.
Da die Abdeckung der vorliegenden Erfindung keine Radiowellenabschirmung ist, die metallische Abstrahlung (Totalreflexion) verwendet, sondern Radiowellen durch moderate Mehrfachreflexionsdämpfung zwischen der Abdeckung und der Leiterplatte abgeschwächt werden, ist es nicht erforderlich, die Abdeckung mit der Masse (GND) der Leiterplatte zu verbinden. Daher besteht keine Notwendigkeit der Schließung eines Spalts zur Leiterplatte, des Hartlötens, des Verarbeitens eines leitfähigen Kleber usw., wie dies bei der Montage der Metallabdeckung der Fall ist, und die Abdeckung kann mit einfachen Mitteln wie z.B. Verschrauben, Verstiften, Einpassen, Klemmen und einem Isolierkleber befestigt werden. Wenn die Abdeckung unter Verwendung einer Formtechnik mit einer Form hergestellt wird, werden sowohl hinsichtlich der Herstellungskosten als auch der Montagekosten der Abdeckung erhebliche Kosteneinsparungen erreicht.
Zweite Ausführungsform
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier stellt 1 eine Abdeckung dar, 2 stellt eine Leiterplatte dar, 3 stellt eine Mikrostreifenleitung dar, 4 stellt eine Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung dar, 5 stellt einen konkaven Abschnitt der Abdeckung dar, 6 stellt ein passives Element dar, 7 stellt einen Innenlagenleiter dar, 8-2 stellt eine mit einer Drosselstruktur versehene Nutstruktur dar, und 9 stellt eine Antenne dar.
Im Folgenden werden die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Die Nutstruktur 8-2 ist eine in der Abdeckung 1 vorgesehene Nutstruktur, die mit 20 % oder mehr eines dielektrischen Verlustmaterials gemischt ist. Wenn eine Breite der Nut verengt wird, um eine Ausbreitung der Radiowellen zu unterdrücken, nimmt als Nebeneffekt ein Verlust der Mikrostreifenleitung zu, wie in 3 und 4 dargestellt. In diesem Beispiel ist zur lokalen Verengung der Querschnittsfläche eine Drosselstruktur in einer Nutstruktur angeordnet, obwohl eine Breite der Nutstruktur kleiner oder gleich einer Wellenlänge λ einer Nutzungsfrequenz ist, um eine Radiowellen-Dämpfungswirkung in der Nutstruktur selbst zu verstärken und gleichzeitig den Einfluss auf die Mikrostreifenleitung abzuschwächen.
Dritte Ausführungsform
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier stellt 1 eine Abdeckung dar, 2 stellt eine Leiterplatte dar, 3 stellt eine Mikrostreifenleitung dar, 4 stellt eine Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung dar, 5 stellt einen konkaven Abschnitt der Abdeckung dar, 6 stellt ein passives Element dar, 7 stellt einen Innenlagenleiter dar, 8 stellt eine Nutstruktur der Abdeckung dar, 9 stellt eine Antenne dar, und 11 stellt eine dielektrische Linse (Linsenantenne) dar.
Die dielektrische Linse 11 ist mit der auf der Leiterplatte 2 vorgesehenen Antenne 9 verbunden, um die Richtwirkung der Antenne 9 zu erhöhen. Die dielektrische Linse 11 ist ein Isolator und sammelt Radiowellen auf einer gekrümmten Linsenoberfläche, um einen Winkel zu verengen. Obwohl sowohl die Abdeckung als auch die Linse nicht aus einem Einzelmaterial gebildet sind, da der Isolator aus einem anderen Material besteht als die Abdeckung, die eine günstige Radiowellen-Durchlässigkeit aufweist, ist es möglich, sowohl die Abdeckung als auch die Linse durch ein Doppelform-Verfahren (dual mould) oder ein Kompositform-Verfahren zu integrieren, bei dem eine Vielzahl von Materialien mit einer Form geformt werden. Wenn nur der Abschnitt der dielektrischen Linse 11, durch den die übertragenen Radiowellen gesammelt werden, mit dem Material für die Linsenantenne geformt wird, und ein Umfang der Linse mit einem Material auf der Abdeckung 1-Seite gehalten und befestigt wird, ist es möglich, einen Spalt zwischen der Abdeckung 1 und der dielektrischen Linse 11 zu beseitigen und zu bewirken, dass die von der Antenne 9 abgestrahlten Radiowellen sich effizient ausbreiten, ohne aus der Linse zu lecken.
Vierte Ausführungsform
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier stellt 1 eine Abdeckung dar, 2 stellt eine Leiterplatte dar, 3 stellt eine Mikrostreifenleitung dar, 4 stellt eine Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung dar, 5 stellt einen konkaven Abschnitt der Abdeckung dar, 6 stellt ein passives Element dar, 7 stellt einen Innenlagenleiter dar, 8 stellt eine Nutstruktur der Abdeckung dar, 9 stellt eine Antenne dar, und 12 stellt eine Hohlleiter-Hornantenne dar.
Die Hornantenne 12 ist mit der auf der Leiterplatte 2 vorgesehenen Antenne 9 verbunden, um die Richtwirkung der Antenne 9 zu erhöhen. Die Hornantenne 12 kann mit einem Harz verarbeitet werden, das in einem hohen Verhältnis, das dem der Abdeckung 1 entspricht, mit einem dielektrischen Verlustmaterial gemischt ist. Die Hornantenne 12 und die Abdeckung 1 können integriert sein, um das Halten und Befestigen der Hornantenne zu vereinfachen, wie bei der Linsenantenne der dritten Ausführungsform. Ein Harz, dessen Graphit-Mischverhältnis 80 Massen-% übersteigt, um die durch Mehrfachreflexion auf einer Innenfläche der Hornantenne verursachte Dämpfung zu unterdrücken, kann wie die Linsenantenne durch ein Doppelform-Verfahren hergestellt werden.
Fünfte Ausführungsform
8 ist eine transparente perspektivische Ansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier stellt 1 eine Abdeckung dar, 2 stellt eine Leiterplatte dar, 3 stellt eine Mikrostreifenleitung dar, 4 stellt eine Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung dar, 5 stellt einen konkaven Abschnitt der Abdeckung dar, 6 stellt ein passives Element dar, 7 stellt einen Innenlagenleiter dar, 8 stellt eine Nutstruktur der Abdeckung dar, 12 stellt eine Hornantenne dar, 13 stellt einen Spalt dar, 14 stellt einen Schlitz dar, und 15 stellt einen Durchkontakt dar. Die Mikrostreifenleitung 3, der Spalt 13 und der Schlitz 14 sind auf der Leiterplatte 2 ausgebildet, und die Mikrostreifenleitung 3 verwendet den Innenlagenleiter 7 als GND-Leiter, der Spalt 13 ist jedoch im Innenlagenleiter 7 des GND-Leiters vorgesehen.
Ein von der Millimeterwellenband-Radiofrequenzschaltung 4 übertragenes Millimeterwellensignal wird über die Mikrostreifenleitung 3, den Spalt 13 und den Schlitz 14 zur Hornantenne 12 auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 2 verbreitet. Wenn eine Millimeterwelle sich von der Mikrostreifenleitung 3 zum Spalt 13 ausbreitet, ist die Mikrostreifenleitung durch einen Durchkontakt 15 mit dem Spalt verbunden, doch die Mikrostreifenleitung, von der aus ein GND-Leiter durch den Durchkontakt 15 und den Spalt 13 ausgehöhlt ist, ist induktiv und weist eine Struktur auf, aus welcher Radiowellen leicht abgestrahlt werden und austreten können. Der konkave Abschnitt 5 der Abdeckung 1 ist in einem Leitungsübergang zwischen der Mikrostreifenleitung und dem Spalt vorgesehen. Der konkave Abschnitt 5 der Abdeckung 1 bedeckt den Leitungsübergang, wodurch Strahlungslecks reduziert werden.
Sechste Ausführungsform
9 ist eine Querschnittsansicht eines Millimeterwellenband-Kommunikationsgeräts gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier stellt 1 eine Abdeckung dar, 2 stellt eine Leiterplatte dar, 3 stellt eine Mikrostreifenleitung dar, 5 stellt einen konkaven Abschnitt der Abdeckung dar, 7 stellt einen Innenlagenleiter dar, 8 stellt eine Nutstruktur der Abdeckung dar, 12 stellt eine Hornantenne dar, 16 stellt eine Hohlleiterstruktur dar, die das Innere der Leiterplatte imitiert, und 17 stellt eine Stichleitung mit einer Länge von λ/4 dar. Die Mikrostreifenleitung 3 ist mit der Stichleitung 17 verbunden, die an einem oberen Teil der Hohlleiterstruktur 16 angeordnet ist. Im konkaven Abdeckungsabschnitt 5, der in der Hohlleiterstruktur 16 und der Stichleitung 17 angeordnet ist, ist eine Nut mit einer Tiefe von λ/4 gebildet. Der konkave Abdeckungsabschnitt 5 dient als λ/4-Backshort des Hohlleiters, sodass der Leitungsübergang von der Mikrostreifenleitung 3 zur Hohlleiterstruktur 16 effizient über die Stichleitung 17 erfolgt.
Wie oben im Detail beschrieben, besteht die Abdeckung 1 in der ersten bis sechsten Ausführungsform, die in einem hohen Mischverhältnis mit dem dielektrischen Verlustmaterial gemischt ist, aus dem Material, das den Reflexionsverlust aufweist, während es die Radiowellen-Durchlässigkeit unterdrückt. Da die in der Leiterplatte 2 vorgesehene Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 im konkaven Abdeckungsabschnitt 5 untergebracht ist, werden unerwünschte Radiowellen von außen durch die Radiowellen-Durchlässigkeit der Abdeckung 1 unterdrückt. Die unerwünschten Radiowellen, die reflektiert wurden und in den Spalt zwischen der Abdeckung 1 und der Leiterplatte 2 eingedrungen sind, werden durch die Mehrfachreflexion zwischen der Leiterplatte 2 und der Abdeckung 1 gedämpft und entfernt. Die Isolierung zwischen den konkaven Abdeckungsabschnitten 5, die die Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 bedeckt, ist die Radiowellen-Durchlässigkeit der Abdeckung 1 selbst, und die Radiowellen, die aus dem Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung 4 selbst abgestrahlt werden und ausgetreten, werden durch die Mehrfachreflexion aufgrund der inneren Reflexion des konkaven Abdeckungsabschnitts 5 abgeschwächt und entfernt.
Die Signalübertragung zur Antenne 9 und nach außen erfolgt über eine in der Nut 8 der Abdeckung 1 vorgesehene Leitung. Obwohl die Ausbreitung von Radiowellen direkt mit der Nutstruktur der Abdeckung 1 möglich ist, ist es möglich, die Ausbreitung von Radiowellen durch Erhöhen der Mehrfachreflexionsdämpfung im Nutraum zu unterdrücken, indem die Breite der Nut 8 auf λ oder kleiner begrenzt wird, und es ist möglich, eine ausreichende Isolation zwischen den Schaltungen zu erhalten.
Zudem wird das Gleichgewicht zwischen der Durchlässigkeit und der Reflexion durch die Wahl des Mischverhältnisses des dielektrischen Verlustmaterials im Harz eingestellt, und die Durchlässigkeit wird durch Erhöhen oder Verringern der Dicke der Abdeckung geregelt. Es ist nicht erforderlich, die Abdeckung elektrisch mit der Masse (GND) der Leiterplatte zu verbinden, da die elektromagnetische Welle durch die Mehrfachreflexionsdämpfung zwischen der Abdeckung und der Leiterplatte unterdrückt wird, was sich von der Abschirmwirkung der Metallabdeckung unterscheidet. Daher genügt es, wenn die Abdeckung 1 physisch mit der Leiterplatte 2 in Kontakt ist, und die Abdeckung 1 kann leicht durch Verschrauben oder Verstiften oder mit einem isolierenden Klebstoff oder dergleichen montiert werden, wodurch die Montagekosten im Vergleich zur Metallabdeckung extrem niedrig sind.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die obigen Ausführungsformen und schließt verschiedene Modifikationen ein. Zum Beispiel können einige Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform durch Konfigurationen einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann zur Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner können in Bezug auf manche Konfigurationen jeder Ausführungsform Konfigurationen der jeweiligen Ausführungsformen hinzugefügt, gelöscht oder ersetzt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Kommunikationsgerät und einen Sensor anwendbar, die eine Millimeterwelle als elektromagnetische Welle verwenden.
Bezugszeichenliste

1: Abdeckung
2: Leiterplatte
3: Hochfrequenzleitung (Mikrostreifenleitung)
4: Millimeterwellenband-Hochfrequenzschaltung
5: konkaver Abschnitt der Abdeckung
6: passives Element
7: Innenlagenleiter
8: Nutstruktur
8-2: Mit Drosselstruktur versehene Nutstruktur
9: Antenne
1: Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät
11: dielektrische Linse
12: Hornantenne
13: Spalt
14: Schlitz
15: Durchkontakt
16: Hohlleiterstruktur
17: Stichleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015119295 A [0003]
JP 2000307305 A [0003]
JP 2002134987 A [0003]
JP 2002124592 B2 [0003]

Claims

Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät, umfassend: ein Substrat; ein auf dem Substrat vorgesehenes Hochfrequenzschaltelement für ein Millimeterwellenband; und eine Abdeckung aus einem massiven Material, die mindestens einen Teil des Hochfrequenzschaltelements und einer Oberfläche des Substrats bedeckt, wobei die Abdeckung durch Mischen eines dielektrischen Verlustmaterials in ein Grundmaterial gebildet wird.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Verlustmaterial Graphit ist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei der Radiowellen-Reflexionsgrad der Abdeckung auf 90 % oder weniger eingestellt ist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei der Radiowellen-Reflexionsgrad der Abdeckung auf zwischen 50 % und 90 % eingestellt ist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung integral mit einem Harz als Grundmaterial geformt ist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei ein Mischverhältnis des mit der Abdeckung gemischten dielektrischen Verlustmaterials auf einer gesamten Abdeckung oder in einem durchschnittlichen Massenverhältnis zwischen 20 % und 80 % liegt.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung einen spezifischen Durchlasswiderstand von 20 Ω·cm oder höher aufweist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei eine Konzentration des dielektrischen Verlustmaterials auf einer dem Substrat gegenüberliegenden Seite der Abdeckung niedriger ist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei eine Konzentration des dielektrischen Verlustmaterials auf einer Seite der Abdeckung, die näher an einem Dickenzentrum liegt, höher ist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung ein rechteckiges Parallelepiped ist, in einer Richtung senkrecht zum Substrat eine Dicke T hat und einen konkaven Abschnitt aufweist, der das Hochfrequenzschaltelement bedeckt, und ein Abstand D zwischen einer Decke des konkaven Abschnitts der Abdeckung und dem Substrat kleiner ist als die Dicke T und größer ist als eine Höhe H des Hochfrequenzschaltelements.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, außerdem umfassend: eine Hochfrequenzleitung, die auf der Substratoberfläche vorgesehen ist und mit dem Hochfrequenzschaltelement verbunden ist; und eine Nutstruktur, die so in der Abdeckung gebildet ist, dass sie einen Kontakt zwischen der Hochfrequenzleitung und der Abdeckung verhindert.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 11, wobei eine Breite der Nutstruktur an einem Querschnitt, der sich mit einer Radiowellen-Ausbreitungsrichtung der Hochfrequenzleitung kreuzt, derart eingestellt ist, dass sie kleiner oder gleich einer Wellenlänge λ einer Millimeterwellen-Nutzungsfrequenz ist.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 11, außerdem umfassend: eine Antenne, die auf einer dem Hochfrequenzschaltelement gegenüberliegenden Seite der Hochfrequenzleitung vorgesehen ist; und eine dielektrische Linse, die aus einem Isolator besteht, wobei die Abdeckung und die dielektrische Linse integral gebildet sind.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 11, wobei eine Antenne auf einer dem Hochfrequenzschaltelement gegenüberliegenden Seite der Hochfrequenzleitung vorgesehen ist; und eine Hornantenne durch Mischen eines Harzes mit einem dielektrischen Verlustmaterial konfiguriert ist, wobei die Abdeckung und die Hornantenne integral konfiguriert sind.
Millimeterwellenband-Kommunikationsgerät nach Anspruch 14, wobei der konkave Abschnitt der Abdeckung so eingestellt ist, dass er eine Tiefe von λ/4 hat, um als Backshort eines Leitungsübergangs der Hochfrequenzleitung zu fungieren.