JP2001284915A

JP2001284915A - 配線基板およびその導波管との接続構造

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Publication number: JP2001284915A
Application number: JP2000089598A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Shino; 直行志野; Hidehiro Nanjiyou; 英博南上; Shinichi Koriyama; 慎一郡山; Kenji Kitazawa; 謙治北澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP3681950B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表面に形成された信号伝送線路と導波管とを低
損失、低反射で接続できる配線基板と導波管との接続構
造を提供する。【解決手段】誘電体基板１と、誘電体基板１の一方の表
面に形成された信号伝送線路５と、信号伝送線路５と導
波管Ｂ１とを接続するための接続部を具備するパッケー
ジなどの配線基板であって、誘電体基板１の他方の表面
に信号伝送線路５の終端５ａと対峙する位置にスロット
孔６が形成されてなるグランド層７を形成し、グランド
層７のスロット孔６形成表面に第１誘電体部９を介して
導体１０を設け、さらに導体１０表面に第２の誘電体部
１１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波用半導体
素子や高周波用受動素子などの高周波素子等を収納する
為の高周波用パッケージ、あるいはそれら素子を収納し
たパッケージを実装する回路基板、あるいは各種素子を
直接表面実装した回路基板などに用いられ、導波管との
接続が可能な配線基板に関し、信号伝送線路−導波管間
で効率よく信号伝送できる配線基板とその導波管との接
続構造に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、社会の情報化が進み、情報の伝達は
携帯電話に代表されるように無線化、パーソナル化が進
んでいる。このような状況の中、さらに高速大容量の情
報伝達を可能にするために、ミリ波（３０〜３００ＧＨ
ｚ）領域で動作する半導体素子の開発が進んでいる。最
近ではこのような高周波半導体素子技術の進歩に伴い、
その応用として車間レーダーや無線ＬＡＮのようなミリ
波の電波を用いたさまざまな応用システムも提案される
ようになってきた。例えば、ミリ波を用いた車間レーダ
ー（１９９５年電子情報通信学会エレクトロニクスソサ
イエティ大会、ＳＣ−７−６参照）、コードレスカメラ
システム（１９９５年電子情報通信学会エレクトロニク
スソサイエティ大会、Ｃ−１３７参照）、高速無線ＬＡ
Ｎ（１９９５年電子情報通信学会エレクトロニクスソサ
イエティ大会、Ｃ−１３９参照）が提案されている。

【０００３】このようにミリ波の応用が進むにつれ、そ
れらの応用を可能とするための要素技術の開発も同時に
進められており、特に、各種の電子部品においては、必
要な伝送特性を有しながら、いかに小型化と低コスト化
を図るかが、大きな課題となっている。

【０００４】このような要素技術の中でも、高周波素子
が収納された回路基板あるいはパッケージと、外部電気
回路とをいかに簡単で且つ小型な構造で接続するかが重
要な要素として位置づけられている。とりわけ、伝送損
失の最も小さい導波管が形成された外部電気回路と、高
周波素子を搭載した回路基板あるいはパッケージとをい
かに接続するかが大きな問題であった。

【０００５】従来における回路基板あるいはパッケージ
を外部電気回路に形成された導波管に接続する方法とし
ては、高周波用パッケージからコネクタを用いて一旦同
軸線路に変換して導波管と接続する方法、外部電気回路
において、導波管を一旦マイクロストリップ線路等に接
続した後、そのマイクロストリップ線路と高周波用パッ
ケージとを接続する方法が採用される。

【０００６】最近では、高周波素子を収納したパッケー
ジを外部電気回路の導波管に直接接続する方法も提案さ
れている（１９９５年電子情報通信学会エレクトロニク
スソサイエティ大会、ＳＣ−７−５参照）。この提案で
は、素子をキャビティ内に気密封止する蓋体の一部に石
英を埋め込み、その石英埋め込み部を通じて電磁波をキ
ャビティ内に導入し、キャビティ内に設置した導波管−
マイクロストリップ線路変換基板と接続したものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、外部電気回路の導波管を一旦、コネクタやマイ
クロストリップ線路などの他の伝送線路形態を介して、
パッケージと接続する方法では、接続構造自体が複雑化
するとともに、コネクタや他の伝送線路を形成する領域
を確保する必要があるために、接続構造自体が大型化し
てしまうという問題があった。しかも、他の線路形態や
コネクタを介することにより伝送損失が増大する可能性
もあった。

【０００８】これに対して、導波管から電磁波の形でパ
ッケージのキャビティ内部まで直接導入する方法は、接
続構造を小型化できる点では有効的であるが、蓋などの
キャビティ形成部材を通過する際に電磁波の損失を小さ
くするために、その通過部を誘電率および誘電正接が小
さい材料を使用することが必要であり、そのために、前
記文献に記載されるように、石英などの低誘電率、低損
失材料を埋め込む処理が必要となる。このような埋め込
み処理は、気密封止性の信頼性を損なうばかりでなく、
量産には全く不向きである。

【０００９】また、キャビティ形成部材をすべて低誘電
率、低損失材料によって構成することも考えられるが、
パッケージを構成する材料として、それら電気特性以外
にも機械的な強度や気密封止性、メタライズ性など各種
の特性が要求され、それら特性をすべて満足し、且つ安
価に製造できるような適切な材料は見当たらない。

【００１０】また、特開平１１−１１２２０９号では、
気密封止可能でありかつ伝送線路−導波管の信号接続が
できる技術が提唱されているが、これはマイクロストリ
ップラインの信号をグランド層に設けた開口部を通し誘
電体層を介して導波管に接続するもので、開口部下の誘
電体層厚みのみで信号の透過周波数を調整するので誘電
体厚みの影響が大きく、結果的に特性バラツキが大きく
なり製品としては使えなかった。

【００１１】本発明は、前記課題を解消せんとして成さ
れたもので、前記高周波用パッケージなどの配線基板表
面に形成された信号伝送線路と、導波管とを信号の損失
が小さく、また反射の小さい接続が可能な配線基板とそ
の導波管との接続構造を提供することを目的とするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
について鋭意検討した結果、誘電体基板の一方の表面に
信号伝送線路が形成された配線基板において、該誘電体
基板の他方の表面に前記信号伝送線路の終端と対峙する
位置に所定の大きさのスロット孔が形成されてなるグラ
ンド層を形成し、そのグランド層のスロット孔形成表面
に第１の誘電体部を介して所定の大きさの導体を設け、
さらにその導体表面に第２の誘電体部とを形成すること
によって、信号伝送線路−導波管間の信号伝送を低損
失、低反射で効率よく行うことが可能であり、また高周
波素子の気密封止をも確実に行うことができることを見
出した。

【００１３】また、かかる構造においては、前記第１の
誘電体部および第２の誘電体部の大きさが、接続される
導波管の内径以下である場合、前記第１誘電体部および
前記第２誘電体部の周囲に、前記グランド層と電気的に
接続され且つ導波管の導体壁と接続される金属枠体を取
り付け、この金属枠体と導波管のフランジとを接続する
ことが望ましい。

【００１４】なお、前記グランド層に形成されたスロッ
ト孔の信号伝送線路と直交する方向の長さＳＬが、信号
の周波数（波長長さ）の１〜２倍であることが必要であ
り、加えて、導体が矩形形状からなり、該導体の前記信
号伝送線路と直交する方向の最大長さをＷ１、平行な方
向の最大長さをＬ１とした時、Ｌ１≧Ｗ１であること、
さらには前記長さＬ１が、信号波長長さをλとした時、
１０λ／６４≦Ｌ１≦３１λ／６４，あるいは３３λ／
６４≦Ｌ１≦６３λ／６４の関係を満たすことが望まし
い。

【００１５】さらに、前記誘電体基板の他方の表面に、
第１の誘電体層および第２の誘電体層が前記誘電体基板
と一体的に形成されており、前記第１の誘電体部が前記
第１の誘電体層内に、また前記第２の誘電体部が前記第
２の誘電体層内に設けてもよく、その場合、前記第１及
び第２の誘電体層の前記導体形成部を中心とする周囲
に、前記導波管の導体壁と前記グランド層を電気的に接
続するための垂直導体を前記第１及び第２の誘電体層を
貫通して形成し、この垂直導体と導波管の金属壁体と電
気的に接続することが望ましい。さらに、導波管を接続
するにあたり、配線基板に対して接続部材を一体的に設
け、この接続部材に導波管を接続することが望ましい。
これにより一括して、接続構造を有する配線基板を製造
可能となり、量産の点から考えて有利となる。また、導
波管の接続部材への装着が、ネジ止め等で行うことが可
能となり、半導体素子を実装したパッケージに導波管を
接続し、一旦特性を測定した後に導波管と取り外して製
品として用いる場合の、一連の導波管の着脱が容易であ
り、検査が行いやすくなる利点がある。また、ネジ止め
を接続部材で行うことで、誘電体基板でネジ止めを行う
ことに比べて、誘電体基板の破損を防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の配線基板の構造
について、典型的な応用例として高周波用パッケージの
一例を以下に図１乃至図４をもとに説明する。

【００１７】まず、図１の高周波用パッケージＡ１によ
れば、誘電体基板１と、蓋体２によって形成されたキャ
ビティ３内において、高周波素子４が誘電体基板１表面
に実装搭載され、キャビティ３内は蓋体２によって気密
に封止されている。

【００１８】誘電体基板１のキャビティ３内の表面に
は、高周波素子４と一端が接続され、且つ終端５ａを有
する信号伝送線路５が形成されている。そして、誘電体
基板１の信号伝送線路５が形成された面とは反対の表面
には、一面にグランド層７が形成されており、そしてそ
のグランド層７の信号伝送線路５と対峙する部分には導
体が形成されていない長孔（いわゆる、スロット孔）６
が形成されている。

【００１９】このパッケージにおいては、信号伝送線路
５は、これが中心導体をなし、グランド層７とともにマ
イクロストリップ構造の線路を形成している。なお、信
号伝送線路５は上記マイクロストリップ線路に限らず、
信号伝送線路（中心導体）の両脇にグランド層７を形成
し、グランド層７とともにグランド付きコプレーナ構造
の線路でも良い。また、誘電体基板１の信号伝送線路５
の周辺には、蓋体２を取り付けるための導体層８が形成
されている。

【００２０】また、図１の高周波用パッケージＡ１にお
いて、グランド層７のスロット孔６形成表面には、第１
の誘電体部９を介して導体１０が被着形成されており、
さらに、この導体１０の表面には、第２の誘電体部１１
が設けられている。

【００２１】上記の線路構成において、マイクロストリ
ップ線路の信号伝送線路５は、スロット孔６と電磁結合
されている、言い換えれば電磁結合によりスロット孔６
に給電する。この電磁結合構造は、具体的には、特開平
３−１２９９０３号に記載されており、図１（ａ）の誘
電体基板１の平面図に示すように、マイクロストリップ
線路の信号伝送線路５の終端５ａがスロット孔６中心か
ら信号周波数の１／４波長の長さｘで突出するように形
成することにより、電磁結合することができる。しか
し、電磁結合は必ずしも前記寸法の組み合わせだけでな
く、その他の組み合わせでも良好な結合は可能である。

【００２２】図１（ｂ）は、図１（ａ）の高周波用パッ
ケージＡ１に導波管Ｂ１を接続した時の構造を説明する
ための概略断面図である。高周波用パッケージＡ１の導
体１０を有する第１誘電体部９及び第２誘電体部１１
は、導波管Ｂ１の内壁と同じ、あるいはそれよりも小さ
いサイズからなり、導波管Ｂ１との接続時に、導波管Ｂ
１内に配設されるような形状を有する。

【００２３】そして、導波管Ｂ１の開放端のフランジ
Ｂ’をパッケージＡ１のグランド層７に形成されたスロ
ット孔６が導波管の中心となる位置にて当接させるか、
またはフランジＢ’をグランド層７にロウ付けにより接
合するか、あるいはフランジＢ’を誘電体基板１にネジ
止めなどの機械的な接合手段により取り付けて、導波管
Ｂ１の導体壁１２と電気的に接続する。そして、このよ
うにして導波管Ｂ１の導体壁１２とグランド層７とを電
気的に接続することにより、グランド層７と導波管Ｂ１
の電位を共通にする。このとき、第１誘電体部９、第２
誘電体部１１の外周は特に導波管Ｂ１の内壁に接する必
要性はない。

【００２４】かかる接続構造において、キャビティ３内
にて高周波素子４と接続された信号伝送線路５における
信号は、グランド層７に設けられたスロット孔６により
電磁結合され、さらに導体１０により信号の電磁場分布
が連続的かつ滑らかとなり、第２誘電体部１１を通過し
信号が導波管Ｂ１に伝達される。

【００２５】また、かかる構造においては、導体１０
は、信号伝送線路５から上側への電磁波の放射を抑制
し、電磁波を第１誘電体部９および第２誘電体部１１内
に閉じ込める作用を有する。また、第１誘電体部９及び
第２誘電体部１１は、接続部における空気中への電磁場
の分布を抑え放射による変換損失を抑え、またスロット
孔６−導体１０−導波管Ｂ１の電磁場分布を連続的にす
る役割を有する。その結果、高周波信号の伝送損失の小
さい接続構造を実現できる。

【００２６】図２は、図１の高周波用パッケージＡ１の
変形例を示すパッケージであり、（ａ）は概略断面図、
（ｂ）は誘電体層の底面図、（ｃ）は導波管Ｂ１と接続
した時の概略断面図である。この高周波用パッケージＡ
２によれば、第１誘電体部９、第２誘電体部１１の周囲
において、グランド層７に金属などからなる接続部材１
３をロウ剤等の導電性接着剤を用いて取付けることによ
り、グランド層７と接続部材１３とを電気的に接続さ
せ、導波管Ｂ１の開放端のフランジＢ’をこの接続部材
１３に対して当接するか、ロウ付けにより接合するかあ
るいは接続部材１３にネジ止めなどの機械的な接合手段
により取り付けることができる。

【００２７】かかる構造によれば、導波管Ｂ１を接続部
材１３を介して高周波用パッケージＡ２に対して強固に
接合することができ、パッケージＡ２と導波管Ｂ１との
接続信頼性を高めることができる。なお、図２では、誘
電体基板１の底面に形成された２つの誘電体部９、１１
の各周囲にそれぞれ接続部材１３を形成したが、この接
続部材１３を一体化し、誘電体基板１の底面におけるグ
ランド層７にあらかじめ取り付けることも可能である。

【００２８】また、導波管Ｂ１の導体壁とグランド層７
とは電気的に接続されていることが必要であるが、接続
部材１３が金属などの導電体からなる場合には、問題が
ないが、セラミックスや有機樹脂などの絶縁体からなる
場合には、接続部材１３の導波管Ｂ１の接続面や接続部
材１３内面に導体層（図示せず）を形成して、その導体
層をグランド層７と電気的に接続することが望ましい。

【００２９】図１、図２の高周波用パッケージにおいて
は、誘電体部９、１１は、誘電体基板１を作製した後
に、適当な接着剤を用いてグランド層７表面に取り付け
ることができるが、工程数が増加するなどの問題もあ
る。そこで、誘電体基板１がセラミックスからなる場
合、未焼成の誘電体基板１にグランド層７および信号伝
送線路５を印刷塗布し、同様に未焼成の誘電体部９、１
１を接着剤により接着して、それを一括して同時焼成す
ることにより作製することも可能である。

【００３０】しかし、上記焼成時に脱落する可能性もあ
る。そこで、図３乃至図４は、第１誘電体部９、第２誘
電体部１１を誘電体基板１と一体的に形成してなる高周
波用パッケージに関するものである。まず、図３の高周
波用パッケージＡ３によれば、誘電体基板１の底面に形
成されたグランド層７の表面に、第１誘電体層１４およ
び第２誘電体層１５が積層形成されており、この第１誘
電体層１４と第２誘電体層１５との間には、導体１０が
内装されている。そして、この第１誘電体層１４と第２
誘電体層１５の前記導体１０形成部を中心とする周囲に
は、前記導波管Ｂ１の導体壁と前記グランド層７を電気
的に接続するための複数の垂直導体１６が前記第１誘電
体層１４及び第２誘電体層１５を貫通して形成されてお
り、この垂直導体１６によって囲まれた領域に第１誘電
体部９および第２誘電体部１１が形成されている。

【００３１】また、第１誘電体層１４と第２誘電体層１
５との間には導体１０に加え導体層１７が形成されてお
り、第１誘電体層１４および第２誘電体層１５の垂直導
体１６同士を高い信頼性をもって接続している。また、
第２誘電体層１５の表面には導波管Ｂ１を接続するため
の導体層１８も被着形成されている。

【００３２】この高周波用パッケージＡ３に対しては、
導波管Ｂ１の開放端のフランジＢ’を第２誘電体層１５
の表面に形成された導体層１８に対して当接するか、ロ
ウ付けにより接合するか、あるいは基板にネジ止めなど
の機械的な接合手段によって取り付ける。

【００３３】この図３の構造のパッケージＡ３は、誘電
体基板１と第１誘電体層１４、第２誘電体層１５、導体
層１７、１８、垂直導体１６などを、周知のセラミック
積層技術を用いて一括して焼成して製造することができ
る点で有利である。

【００３４】図３（ｄ）は、図３（ａ）の高周波用パッ
ケージＡ３の変形例を示すパッケージである。この高周
波用パッケージＡ３によれば、垂直導体１６と電気的に
接続された導体層１８に接続部材１３をロウ剤等の導電
性接着剤を用いて取付けることにより、グランド層７と
接続部材１３とを電気的に接続させ、導波管Ｂ１の開放
端のフランジＢ’をこの接続部材１３に対して当接する
か、ロウ付けにより接合するかあるいは接続部材１３に
ネジ止めなどの機械的な接合手段により取り付けること
ができる。

【００３５】かかる構造によれば、導波管Ｂ１を接続部
材１３を介して高周波用パッケージＡ３に対して強固に
接合することができ、パッケージＡ３と導波管Ｂ１との
接続信頼性を高めることができる。なお、図３（ｄ）で
は、第２の誘電体層１５の底面に一体化された接続部材
１３を形成したが、この接続部材１３は、パッケージＡ
２と同様に分割しても何ら問題はない。また、導波管Ｂ
１の導体壁と垂直導体１６とは電気的に接続されている
ことが必要であるが、接続部材１３が金属などの導電体
からなる場合には、問題がないが、セラミックスや有機
樹脂などの絶縁体からなる場合には、接続部材１３の導
波管Ｂ１の接続面や接続部材１３内面に導体層（図示せ
ず）を形成して、その導体層を垂直導体１６と電気的に
接続することが望ましい。

【００３６】図１、図２のパッケージにおいては、高周
波素子４は、誘電体基板１の表面に実装された構造であ
るが、その変形例として、図３のパッケージに示すよう
に、誘電体基板１と第１誘電体層１４によりキャビティ
３を形成して、グランド層７を第１誘電体層１４の表面
に形成して、さらにそのグランド層７の表面に高周波素
子４を実装することも可能である。

【００３７】次に、図４は、さらに他の高周波用パッケ
ージＡ４を説明するためのもので、（ａ）は概略断面
図、（ｂ）はその底面図、（ｃ）は接続する導波管Ｂ２
の開放端の斜視図、（ｄ）は（ａ）の高周波用パッケー
ジと導波管との接続構造を示す概略断面図である。図４
の高周波用パッケージＡ４によれば、誘電体基板１の底
面に形成されたグランド層７の表面に導体１０を具備す
る第１誘電体層１４、さらにその下部の第２誘電体層１
５が誘電体基板１に対して一体的に形成されている。こ
の第１誘電体層１４および第２誘電体層１５には、図４
（ｃ）に示すような形状に加工された開放端構造を有す
る導波管Ｂ２の対向する長辺側（Ｈ面）の導体壁１９、
２０を挿入するための貫通孔２１が設けられている。ま
た、導波管Ｂ２の他の対向する短辺側の（Ｅ面）の導体
壁２２、２３と接触する部分には導体層２４が被着形成
される。そして、導波管Ｂ２と高周波用パッケージＡ４
のグランド層７を同電位にするために、導体層２４とグ
ランド層７とは、この第１誘電体層１４、第２誘電体層
１５を貫通する複数の垂直導体１６により電気的に接続
されている。

【００３８】そして、第１誘電体層１４および第２誘電
体層１５における貫通孔２１と、垂直導体１６によって
囲まれる誘電体が第１誘電体部９、第２誘電体部１１と
して機能することになる。

【００３９】この高周波用パッケージＡ４に対しては、
導波管Ｂ２の導体壁１９、２０を第１誘電体層１４、第
２誘電体層１５に形成された貫通孔２１に挿入し、グラ
ンド層７に導体壁１９、２０の端部を当接するか、ロウ
付けにより接合することによって取り付ける。また、同
様に導波管Ｂ２の導体壁２２、２３を第２誘電体層１５
の表面の導体層２４に当接するか、ロウ付けにより接合
させる。

【００４０】かかる高周波用パッケージＡ４において
も、誘電体基板１と、貫通孔２１、導体層２４、第１誘
電体層１４、第２誘電体層１５、垂直導体１６とを周知
のセラミック積層技術を用いて同時焼成することによ
り、一括して製造することができる点で有利である。

【００４１】なお、図４のパッケージでは、導波管Ｂ２
の長辺側導体壁１９、２０をグランド層７に直接接続し
たが、短辺側導体壁２２、２３をグランド層７に直接接
続して、長辺側導体壁１９、２０を導体層およびビアホ
ール導体を介して接続してもよい。

【００４２】また、パッケージＡ４では第１誘電体層１
４、第２誘電体層１５における貫通孔２１を第２誘電体
層１５のみに形成し第１誘電体層１４には貫通孔部の箇
所に垂直導体（図示せず）を形成し、その垂直導体を介
してグランド層７と導波管Ｂ２の電気的接続を行なって
もよい。

【００４３】また導波管の接合部における構造は、Ｂ２
の形状でなくとも、Ｂ２の接続部構造を有する接続部材
を導体層１８の下部に設けその部材に、Ｂ１のように通
常の形状を有する導波管を装着しても何ら問題はない。

【００４４】さらには、図１乃至図４では半導体素子を
実装し蓋体によって気密封止したパッケージについて述
べたが、半導体素子を収納したパッケージを実装する回
路基板、あるいは半導体素子を直接実装する回路基板に
おいても同様のことが言える。

【００４５】本発明によれば、上記の図１乃至図４の構
造の高周波パッケージに代表される配線基板において、
グランド層７に形成されたスロット孔６や導体１０の形
状によって導波管との接続特性が変化するために、これ
らを所定の関係に定めることが必要である。

【００４６】図５は、図１乃至図４における高周波パッ
ケージにおけるスロット孔６、導体１０および信号伝送
線路５との位置関係を説明するための平面図である。本
発明によれば、図５に示すスロット孔６の長さＳＬを、
信号の周波数（波長長さ）の１〜２倍、特に１０／８〜
１４／８倍に設定することによって、この導体１０が信
号励振用ではなく、スロット孔６から励振された信号を
分割し電磁場分布を整え、スロット孔６から導波管Ｂ１
への電磁場分布が連続的となるような機能をなす。この
ような機能は、導体１０を信号励振用として利用する場
合に比べて、帯域が広くなり、透過信号の周波数バラツ
キが小さくなるという優れた効果を奏する。なお、スロ
ット孔６信号伝送線路と直交方向の最大長さＳＬは、信
号の周波数（波長長さ）に対して、λより小さいと、信
号励振用（ダイポールアンテナ）として機能させ得る
が、この形態では帯域が狭いなどを問題がある。

【００４７】これは、導体１０が信号励振の役割ではな
く電磁波を分割し分布を整える役割となるためであり、
透過信号周波数の導体１０の長さに対する依存性を無く
することが可能となり、広帯域と小さいバラツキが実現
可能となる。

【００４８】さらに、導体１０は、図５に示すように、
略矩形形状からなるが、信号伝送線路５の線路方向と直
交する方向の最大長さをＷ１、信号伝送線路５の線路方
向と平行な方向の最大長さをＬ１としたとき、Ｌ１≧Ｗ
１であることが望ましい。さらには、前記導体の長さＬ
１が、信号波長長さλに対して、１０λ／６４≦Ｌ１≦
３１λ／６４、あるいは３３λ／６４≦Ｌ１≦６３λ／
６４の関係を満たすことが望ましい。これは、上記関係
を満たすことことにより、導体１０からの不要な電磁波
放射を抑制し、連続的な電磁場分布を維持することがで
きる。

【００４９】上記図１乃至図４に示した本発明の高周波
パッケージＡ１乃至Ａ４においては、誘電体基板１、第
１誘電体部９、第２誘電体部１１、第１誘電体層１４、
第２誘電体層１５は、セラミックスまたは有機樹脂、あ
るいはそれらの複合体からなる構成することができる。
例えば、セラミックスとしては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄などのセラミック材料や、ガラス材料、あるいは
ガラスとＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＯなどの無機質フィ
ラーとの複合体からなるガラスセラミック材料により形
成でき、これらの原料粉末を用いて所定の基板形状に成
形した後、焼成することにより形成される。また、有機
樹脂としては、有機系材料からなるプリント基板やテフ
ロン基板によって形成することができる。

【００５０】また、信号の伝達を担う各伝送線路および
グランド層は、タングステン、モリブデンなどの高融点
金属や、金、銀、銅などの低抵抗金属などにより形成す
ることができ、これらは、用いる基板材料に応じて適宜
選択して、従来の積層技術をもって一体的に形成するこ
とができる。

【００５１】例えば、基板をＡｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｓｉ₃
Ｎ₄などのセラミック材料により形成する場合には、タ
ングステン、モリブデン等の高融点金属を用いて未焼成
体に印刷塗布して、１５００〜１９００℃の温度で焼成
すればよく、基板をガラス材料、ガラスセラミック材料
により形成する場合には、銅、金、銀などを用いて同様
にして８００〜１１００℃の温度で焼成することにより
作製できる。なお、基板を有機樹脂を含む絶縁材料によ
り形成する場合には、銅、金、銀などを用いてペースト
を塗布するか、金属箔を接着することにより線路やグラ
ンド層を形成することができる。

【００５２】

【実施例】実際に図６のサンプルを作製し、導波管と信
号伝送線路間の接続特性を評価した。図６はその平面図
である。サンプルは、対象周波数を９４ＧＨｚとして設
計した。測定には、ネットワークアナライザーを用い
た。サンプル測定形態は以下の通りである。ネットワー
クアナライザーからのプローブ（コプレーナ線路構造）
を、サンプル上に形成したコプレーナ線路にあて、コプ
レーナをマイクロストリップ線路へ変換後、導波管へ変
換しそれをネットワークアナライザにつなぎ測定した。

【００５３】サンプルにおける誘電体材料としては誘電
率９．０のＡｌ₂Ｏ₃からなる基板を用い、表層並びに内
層の導体材料としてタングステンを用いて基板と同時焼
成して形成した。なお、上記の露出した導体層の表面に
は厚さ３μｍのＡｕメッキを施した。

【００５４】また、導波管との接続にあたっては、図５
（ｃ）に示すように、導体層１８の下部に設けた接続部
材１３に対して導波管のフランジ部をネジ止め（図示せ
ず）によって接続固定した。

【００５５】なお、サンプルにおいては、スロット孔の
長さＳＬ、導体１０の長さＬ１、幅Ｗ１を表１のように
変えた数種類のサンプルを作成した。各種類について５
個づつ作製し、評価を行なった。

【００５６】作製したサンプルに対して、Ｓ２１の平均
値、最良値（ｂｅｓｔ）、最悪値（ｗｏｒｓｔ）、最良
値（ｂｅｓｔ）と最悪値（ｗｏｒｓｔ）との差をバラツ
キとして評価した。また、平均帯域（Ｓ２１が−２．０
ｄＢ以上となる周波数帯域幅）を表１に示した。

【００５７】なお、９４ＧＨｚの信号波長は誘電率９．
０のＡｌ₂Ｏ₃内で１．０６４ｍｍであるとして、表中に
波長長さλとの関係を記述した。

【００５８】

【表１】

【００５９】スロット孔の長さＳＬが７／８λの試料Ｎ
ｏ．１ではＳ２１（Ａｖｅ）が１．８１ｄＢであり、Ｓ
Ｌが１７／８λである試料Ｎｏ．２では、１．８ｄＢで
あった。

【００６０】これに対して、ＳＬがλ以上２λ以下の試
料Ｎｏ．３〜１４では、Ｓ２１（Ａｖｅ）が１．８ｄＢ
より小さく、帯域が１０ＧＨｚ以上であり、バラツキも
０．３ｄＢ以下と良好であった。

【００６１】特に、これらの中でも第一の誘電体部表面
に形成した導体のＬ１とＷ１の関係がＬ１≧Ｗ１である
試料Ｎｏ．７〜９、１０〜１４やＬ１が１０λ／６４〜
３１λ／６４あるいは３３λ／６４〜６３λ／６４であ
る試料Ｎｏ．１０〜１３では、Ｓ２１（Ａｖｅ）が１．
６ｄＢ以下、帯域が１１ＧＨｚ以上とさらに優れた特性
が得られた。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、配
線基板表面に形成された信号伝送線路と導波管との信号
の伝送にあたり、低損失、低反射で効率よく行うことが
可能であり、またパッケージ構造においても高周波素子
の気密封止をも確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様である高周波用パッケージ
Ａ１と導波管Ｂ１との接続構造の一実施態様を説明する
ためものであり，（ａ）は高周波用パッケージＡ１の概
略断面図、（ｂ）はその導波管Ｂ１との接続構造を説明
するための概略断面図である。

【図２】本発明の他の実施態様である高周波用パッケー
ジＡ２と導波管Ｂ１との接続構造を説明するためもので
あり，（ａ）は高周波用パッケージＡ２の概略断面図、
（ｂ）は高周波用パッケージＡ２における誘電体層の底
面図、（ｃ）はその導波管Ｂ１との接続構造を説明する
ための概略断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施態様である高周波用パ
ッケージＡ３と導波管Ｂ１との接続構造を説明するため
ものであり，（ａ）は高周波用パッケージＡ３の概略断
面図、（ｂ）は高周波用パッケージＡ３における誘電体
層の底面図、（ｃ）はその導波管Ｂ１との接続構造を説
明するための概略断面図である。また、（ｄ）はパッケ
ージＡ３の変形例を説明するためのものである。

【図４】本発明のさらに他の実施態様である高周波用パ
ッケージＡ４と導波管Ｂ２との接続構造を説明するため
ものであり、（ａ）は高周波用パッケージＡ４の概略断
面図、（ｂ）は高周波用パッケージＡ４における誘電体
層の底面図、（ｃ）はその導波管Ｂ２の開放端を説明す
るための斜視図、（ｄ）は高周波用パッケージＡ４
（ｃ）の先端構造を有する導波管Ｂ２との接続構造を説
明するための概略断面図である。

【図５】本発明の配線基板におけるスロット孔、導体お
よび信号伝送線路との位置関係を説明するための平面図
である。

【図６】実施例における特性測定用のサンプルＡ５の導
波管Ｂ１との接続構造を説明するための概略断面図であ
る。

【符号の説明】Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５高周波用パッケージＡ６特性評価用サンプルＢ１，Ｂ２導波管Ｂ’ フランジ１誘電体基板２蓋体３キャビティ４高周波素子５信号伝送線路５ａ終端６スロット孔７グランド層９第１誘電体部１０導体１１第２誘電体部１３接続部材１４第１誘電体層１５第２誘電体層１６垂直導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北澤謙治鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板と、該誘電体基板の一方の表面
に形成された信号伝送線路と、該信号伝送線路と導波管
とを接続するための接続部を具備する配線基板であっ
て、前記接続部が、前記誘電体基板の他方の表面に形成
され、前記信号伝送線路の終端と対峙する位置にスロッ
ト孔が形成されてなるグランド層と、該グランド層のス
ロット孔形成表面に形成された第１の誘電体部と、該第
１の誘電体部表面の前記スロット孔と対峙する位置に設
けられた導体と、該導体表面に形成された第２の誘電体
部とを具備してなり、前記グランド層に形成されたスロ
ット孔の前記信号伝送線路と直交する方向の最大長さＳ
Ｌが、信号波長長さの１乃至２倍であることを特徴とす
る配線基板。
【請求項２】前記第１の誘電体部表面に形成した導体が
矩形形状からなり、該導体の前記信号伝送線路と直交す
る方向の最大長さをＷ１、前記信号伝送線路と平行な方
向に最大長さをＬ１としたとき、Ｌ１≧Ｗ１であること
を特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】前記長さＬ１が、信号波長長さをλとした
時、１０λ／６４≦Ｌ１≦３１λ／６４，あるいは３３
λ／６４≦Ｌ１≦６３λ／６４の関係を満たすことを特
徴とする請求項２記載の配線基板。
【請求項４】前記第１の誘電体部および第２の誘電体部
の大きさが、接続される導波管の内径以下であることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の配線基板。
【請求項５】前記第１誘電体部および前記第２誘電体部
の周囲に、前記グランド層と電気的に接続され且つ導波
管の導体壁と接続可能な接続部材を設けたことを特徴と
する請求項１乃至請求項４のいずれか記載の配線基板。
【請求項６】前記誘電体基板の他方の表面に、第１の誘
電体層および第２の誘電体層が前記誘電体基板と一体的
に形成されており、前記第１の誘電体部が前記第１の誘
電体層内に、また前記第２の誘電体部が前記第２の誘電
体層内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至
請求項５のいずれか記載の配線基板。
【請求項７】前記第１及び第２の誘電体層の前記導体形
成部を中心とする周囲に、前記導波管の導体壁と前記グ
ランド層を電気的に接続するための垂直導体が前記第１
及び第２の誘電体層を貫通して形成されてなり、前記垂
直導体によって囲まれた領域が第１の誘電体部および第
２の誘電体部を形成していることを特徴とする請求項６
記載の配線基板。
【請求項８】前記第２の誘電体層の下面に導波管の導体
壁と接続可能な接続部材を設けたことを特徴とする請求
項７記載の配線基板。
【請求項９】請求項１乃至請求項８のいずれか記載の配
線基板の接続部に導波管を接続してなることを特徴とす
る配線基板と導波管との接続構造。