JP2001308609A - コプレーナ線路 - Google Patents
コプレーナ線路Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/003—Coplanar lines
Landscapes
- Waveguides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 中心導体の直流電流容量を確保しつつ、高周
波特性が安定したコプレーナ線路を提供する。 【解決手段】 中心導体１２を下側中心導体１２ａと、
直流電流容量を確保するための上側中心導体１２ｂとで
構成する。上側中心導体１２ａのパターンのエッジを下
側中心導体１２ａのパターンのエッジより後退させる。
波特性が安定したコプレーナ線路を提供する。 【解決手段】 中心導体１２を下側中心導体１２ａと、
直流電流容量を確保するための上側中心導体１２ｂとで
構成する。上側中心導体１２ａのパターンのエッジを下
側中心導体１２ａのパターンのエッジより後退させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば１ＧＨｚ以
上の高周波信号を伝送するためのコプレーナ線路に関す
る。
上の高周波信号を伝送するためのコプレーナ線路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のコプレーナ線路は、例えば、文献
「モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）、電子
情報通信学会発行、１９９７年、３４〜３９頁」に開示
されるものがある。
「モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）、電子
情報通信学会発行、１９９７年、３４〜３９頁」に開示
されるものがある。
【０００３】図４は、このような従来のコプレーナ線路
を示す断面図である。図４において、誘電体または半導
体の基板４１上の同一平面に、一対の接地導体４４，４
６と、その間に中心導体４２が形成される。この中心導
体４２と接地導体４４，４６とによりコプレーナ線路が
構成される。
を示す断面図である。図４において、誘電体または半導
体の基板４１上の同一平面に、一対の接地導体４４，４
６と、その間に中心導体４２が形成される。この中心導
体４２と接地導体４４，４６とによりコプレーナ線路が
構成される。
【０００４】このコプレーナ線路に高周波信号を入力し
たとき、中心導体４２と接地導体４４，４６との間に電
磁界が生じ、この電磁界が中心導体４２の幅方向と直交
する長さ方向に伝搬する。
たとき、中心導体４２と接地導体４４，４６との間に電
磁界が生じ、この電磁界が中心導体４２の幅方向と直交
する長さ方向に伝搬する。
【０００５】コプレーナ線路の特性インピーダンスは、
中心導体４２の幅Ｗと中心導体４２と接地導体４４，４
６とのギャップＧとの比によって決定される。それは一
定の特性インピーダンスに対してほぼ比例関係にあり、
中心導体４２の幅Ｗを小さくすればギャップＧが小さく
なる。
中心導体４２の幅Ｗと中心導体４２と接地導体４４，４
６とのギャップＧとの比によって決定される。それは一
定の特性インピーダンスに対してほぼ比例関係にあり、
中心導体４２の幅Ｗを小さくすればギャップＧが小さく
なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】コプレーナ線路をモノ
リシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）に適用するに
際して、高周波信号と共に直流電流を中心導体に流す場
合がある。より多くの直流電流を効率良く流すには、電
気伝導率に優れ、かつエレクトロマイグレーションに強
い金などの素材が導体に用いられる。また、導体を厚く
形成することで導体の抵抗を下げ、電流容量を確保する
のが一般的である。
リシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）に適用するに
際して、高周波信号と共に直流電流を中心導体に流す場
合がある。より多くの直流電流を効率良く流すには、電
気伝導率に優れ、かつエレクトロマイグレーションに強
い金などの素材が導体に用いられる。また、導体を厚く
形成することで導体の抵抗を下げ、電流容量を確保する
のが一般的である。
【０００７】しかしながら、導体を厚く形成すると、そ
の断面形状が台形や逆台形になったり、エッジの部分が
盛り上がるなど、正確に断面形状を長方形にすることが
困難になる。ＭＭＩＣのチップサイズを小さくするには
中心導体の幅ＷとギャップＧをできるだけ小さくする必
要があり、導体の断面形状の影響は無視できない。
の断面形状が台形や逆台形になったり、エッジの部分が
盛り上がるなど、正確に断面形状を長方形にすることが
困難になる。ＭＭＩＣのチップサイズを小さくするには
中心導体の幅ＷとギャップＧをできるだけ小さくする必
要があり、導体の断面形状の影響は無視できない。
【０００８】このように、導体を厚く形成すると、直流
電流に対する電流容量は確保できるが、一方で高周波信
号を設計通りに流すことが困難になるという問題があっ
た。
電流に対する電流容量は確保できるが、一方で高周波信
号を設計通りに流すことが困難になるという問題があっ
た。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、基板
と、前記基板上に形成された１対の接地導体と、前記接
地導体の間に形成された中心導体とを有するコプレーナ
線路において、前記中心導体が下側中心導体とその上に
形成された上側中心導体とからなり、前記上側中心導体
のパターンのエッジが、前記下側中心導体のパターンの
エッジより後退しているコプレーナ線路が得られる。
と、前記基板上に形成された１対の接地導体と、前記接
地導体の間に形成された中心導体とを有するコプレーナ
線路において、前記中心導体が下側中心導体とその上に
形成された上側中心導体とからなり、前記上側中心導体
のパターンのエッジが、前記下側中心導体のパターンの
エッジより後退しているコプレーナ線路が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
におけるコプレーナ線路を示す断面図である。図１にお
いて、このコプレーナ線路は、誘電体または半導体の基
板１０上に形成された１対の接地導体１４，１６と、そ
の間に形成された中心導体１２とからなる。
におけるコプレーナ線路を示す断面図である。図１にお
いて、このコプレーナ線路は、誘電体または半導体の基
板１０上に形成された１対の接地導体１４，１６と、そ
の間に形成された中心導体１２とからなる。
【００１１】中心導体１２は、下側中心導体１２ａとそ
の上に形成された上側中心導体１２ｂとで構成される。
図１の断面図において、上側中心導体第１２ｂの幅は、
下側中心導体１２ａの幅Ｗに対して、両側から長さｄだ
け縮小するように形成される。すなわち、上側中心導体
１２ｂのパターンのエッジが、下側中心導体１２ａのパ
ターンのエッジより距離ｄだけ後退している。
の上に形成された上側中心導体１２ｂとで構成される。
図１の断面図において、上側中心導体第１２ｂの幅は、
下側中心導体１２ａの幅Ｗに対して、両側から長さｄだ
け縮小するように形成される。すなわち、上側中心導体
１２ｂのパターンのエッジが、下側中心導体１２ａのパ
ターンのエッジより距離ｄだけ後退している。
【００１２】このように構成されるコプレーナ線路の製
造方法を、図１を参照して説明する。まず、第１次配線
として、厚さ６００μｍのＧａＡｓからなる基板１０上
に、通常の蒸着、リフトオフ技術を用いて、１対の接地
導体１４，１６と、その間に配置されるストライプ状の
下側中心導体１２ａとを薄膜形成する。
造方法を、図１を参照して説明する。まず、第１次配線
として、厚さ６００μｍのＧａＡｓからなる基板１０上
に、通常の蒸着、リフトオフ技術を用いて、１対の接地
導体１４，１６と、その間に配置されるストライプ状の
下側中心導体１２ａとを薄膜形成する。
【００１３】この第１次配線の材料には、例えば金（Ａ
ｕ）を用いて、約０．７μｍの厚さに形成する。この第
１次配線により形成される各導体の厚さ０．７μｍは、
例えばミリ波周波数の下限３０ＧＨｚにおける表皮厚み
０．４５μｍよりも十分に厚いものとなっている。下側
中心導体１２ａの幅Ｗを２０μｍ、接地導体１４，１６
とのギャップＧをそれぞれ２０μｍとする。
ｕ）を用いて、約０．７μｍの厚さに形成する。この第
１次配線により形成される各導体の厚さ０．７μｍは、
例えばミリ波周波数の下限３０ＧＨｚにおける表皮厚み
０．４５μｍよりも十分に厚いものとなっている。下側
中心導体１２ａの幅Ｗを２０μｍ、接地導体１４，１６
とのギャップＧをそれぞれ２０μｍとする。
【００１４】次に、第２次配線として、メッキ技術を用
いて、下側中心導体１２ａ上に上側中心導体１４ｂを形
成する。このメッキによる第２次配線の材料には金（Ａ
ｕ）を用いて、約３μｍの厚さに形成する。
いて、下側中心導体１２ａ上に上側中心導体１４ｂを形
成する。このメッキによる第２次配線の材料には金（Ａ
ｕ）を用いて、約３μｍの厚さに形成する。
【００１５】上側中心導体１４ｂの幅は、下側中心導体
１４ａの幅Ｗ（２０μｍ）に比べ、両側から長さｄ（３
μｍ）だけ縮小され１４μｍとなっている。第２次配線
により形成された上側中心導体１２ｂは、下側中心導体
１２ａと電気的に導通している。
１４ａの幅Ｗ（２０μｍ）に比べ、両側から長さｄ（３
μｍ）だけ縮小され１４μｍとなっている。第２次配線
により形成された上側中心導体１２ｂは、下側中心導体
１２ａと電気的に導通している。
【００１６】図１に示す構成のコプレーナ線路におい
て、下側中心導体１２ａのエッジから上側中心導体１２
ｂのエッジまでの長さｄ（後退距離ｄ）とインピーダン
スの関係を、シミュレーションにより解析した。図２
は、周波数７７ＧＨｚの場合のシミュレーション結果を
示すグラフである。
て、下側中心導体１２ａのエッジから上側中心導体１２
ｂのエッジまでの長さｄ（後退距離ｄ）とインピーダン
スの関係を、シミュレーションにより解析した。図２
は、周波数７７ＧＨｚの場合のシミュレーション結果を
示すグラフである。
【００１７】図２において、ｄ＜０のとき、すなわち上
側中心導体１２ａのパターンが下側中心導体１２ｂのパ
ターンよりも広がる場合に傾きが大きい。このため、実
際の製造において長さｄにばらつきが生じたとき、イン
ピーダンスが大きく変動する可能性がある。
側中心導体１２ａのパターンが下側中心導体１２ｂのパ
ターンよりも広がる場合に傾きが大きい。このため、実
際の製造において長さｄにばらつきが生じたとき、イン
ピーダンスが大きく変動する可能性がある。
【００１８】ｄ＝０のとき、すなわち下側中心導体１２
ａと上側中心導体１２ｂのパターンが重なるときもｄ＜
０の場合と同様である。ｄ＝０の場合とは、従来のコプ
レーナ線路の構造で、導体厚みを３．７μｍにした場合
に等しい。ｄ＝０付近のグラフの傾きが大きいことか
ら、従来構造のコプレーナ線路において、導体の断面形
状が特性に大きく影響を与えることが推測できる。
ａと上側中心導体１２ｂのパターンが重なるときもｄ＜
０の場合と同様である。ｄ＝０の場合とは、従来のコプ
レーナ線路の構造で、導体厚みを３．７μｍにした場合
に等しい。ｄ＝０付近のグラフの傾きが大きいことか
ら、従来構造のコプレーナ線路において、導体の断面形
状が特性に大きく影響を与えることが推測できる。
【００１９】一方、ｄ＞０の領域では、グラフの傾きは
徐々に緩くなり、ｄ＝６μｍ（上側中心導体１２の厚さ
の２倍）付近では、傾きはほぼ０に近づく。
徐々に緩くなり、ｄ＝６μｍ（上側中心導体１２の厚さ
の２倍）付近では、傾きはほぼ０に近づく。
【００２０】以上により、後退距離ｄの値を６μｍ程度
にすると理想的であるが、ｄを大きく取り過ぎると上側
中心導体１２ｂの断面積が小さくなり、直流電流容量を
満足できなくなる。そこで、本実施形態においては後退
距離ｄの値を上側中心導体の厚みである３μｍに設定す
ることで、コプレーナ線路の特性を安定化し、かつ、直
流電流容量の向上を図った。
にすると理想的であるが、ｄを大きく取り過ぎると上側
中心導体１２ｂの断面積が小さくなり、直流電流容量を
満足できなくなる。そこで、本実施形態においては後退
距離ｄの値を上側中心導体の厚みである３μｍに設定す
ることで、コプレーナ線路の特性を安定化し、かつ、直
流電流容量の向上を図った。
【００２１】例えば、エッジ形状の影響などにより、上
側中心導体１２ｂのパターンの精度誤差が１μｍであっ
たとしても、インピーダンスの変化はわずか０．３Ωに
抑えられる。また、直流電流の電流容量は導体の断面積
に比例するので、第１次配線で形成した下側中心導体１
２ａの断面積が１４μｍ2であるのに対し、第２次配線
で形成した上側中心導体１２ｂの断面積は４２μｍ2で
あり３倍の電流容量が確保できる。
側中心導体１２ｂのパターンの精度誤差が１μｍであっ
たとしても、インピーダンスの変化はわずか０．３Ωに
抑えられる。また、直流電流の電流容量は導体の断面積
に比例するので、第１次配線で形成した下側中心導体１
２ａの断面積が１４μｍ2であるのに対し、第２次配線
で形成した上側中心導体１２ｂの断面積は４２μｍ2で
あり３倍の電流容量が確保できる。
【００２２】以上のように、コプレーナ線路を構成する
中心導体を多層構造とし、上側中心導体のパターンの幅
を下側中心導体のパターンより縮小することにより、直
流電流容量を確保し、かつ、コプレーナの高周波特性の
安定性を向上させることができる。
中心導体を多層構造とし、上側中心導体のパターンの幅
を下側中心導体のパターンより縮小することにより、直
流電流容量を確保し、かつ、コプレーナの高周波特性の
安定性を向上させることができる。
【００２３】通常のＭＭＩＣでは交差配線をする必要性
から多層の配線構造を有するので、第２次配線を行なう
ことによって製造工程を招くことはない。なお、下側中
心導体と上側中心導体は、それぞれ単層であっても多層
構造を有するものであってもよい。
から多層の配線構造を有するので、第２次配線を行なう
ことによって製造工程を招くことはない。なお、下側中
心導体と上側中心導体は、それぞれ単層であっても多層
構造を有するものであってもよい。
【００２４】次に、図３を用いて、本発明の第２の実施
の形態におけるコプレーナ線路について説明する。
の形態におけるコプレーナ線路について説明する。
【００２５】図３において、このコプレーナ線路は中心
導体を下側導体と上側導体とで構成すること加え、接地
導体を下側接地導体と上側接地導体とで構成する点が第
１の実施の形態と異なる。その他の点は第１の実施の形
態と同じであり、同一の構成要素には同一の参照符号が
付されている。
導体を下側導体と上側導体とで構成すること加え、接地
導体を下側接地導体と上側接地導体とで構成する点が第
１の実施の形態と異なる。その他の点は第１の実施の形
態と同じであり、同一の構成要素には同一の参照符号が
付されている。
【００２６】図３において、コプレーナ線路は、誘電体
または半導体の基板１０上に形成された１対の接地導体
１４，１６と、その間に形成された中心導体１２とから
なる。
または半導体の基板１０上に形成された１対の接地導体
１４，１６と、その間に形成された中心導体１２とから
なる。
【００２７】中心導体１２は、下側中心導体１２ａとそ
の上に形成された上側中心導体１２ｂとで構成される。
一方の接地導体１４は、下側接地導体１４ａとその上に
形成された上側接地導体１４ｂとで構成される。もう一
方の接地導体１６は、下側接地導１６ａとその上に形成
された上側接地導体１６ｂとで構成される。
の上に形成された上側中心導体１２ｂとで構成される。
一方の接地導体１４は、下側接地導体１４ａとその上に
形成された上側接地導体１４ｂとで構成される。もう一
方の接地導体１６は、下側接地導１６ａとその上に形成
された上側接地導体１６ｂとで構成される。
【００２８】上側中心導体第１２ｂの幅は、下側中心導
体１２ａの幅Ｗに対して、両側から長さｄだけ縮小する
ように形成される。上側接地導体１４ｂ，１６ｂは、ギ
ャップＧ側が、それぞれ下側接地導体１４ａ，１６ａよ
りも後退している。コプレーナ特性に影響のあるギャッ
プＧ側のみパターンを縮小し、ギャップＧと反対側につ
いては縮小しなくてもよい。
体１２ａの幅Ｗに対して、両側から長さｄだけ縮小する
ように形成される。上側接地導体１４ｂ，１６ｂは、ギ
ャップＧ側が、それぞれ下側接地導体１４ａ，１６ａよ
りも後退している。コプレーナ特性に影響のあるギャッ
プＧ側のみパターンを縮小し、ギャップＧと反対側につ
いては縮小しなくてもよい。
【００２９】このように構成されるコプレーナ線路の製
造方法を、図３を参照して説明する。まず、第１次配線
として、ＧａＡｓからなる基板１０上に、１対の下側接
地導体１４ａ，１６ａと、その間に配置されるストライ
プ状の下側中心導体１２ａを薄膜形成する。
造方法を、図３を参照して説明する。まず、第１次配線
として、ＧａＡｓからなる基板１０上に、１対の下側接
地導体１４ａ，１６ａと、その間に配置されるストライ
プ状の下側中心導体１２ａを薄膜形成する。
【００３０】次に、第２次配線として、メッキ技術を用
いて、下側中心導体１２ａ上に上側中心導体１２ｂを形
成する。同時に、１対の下側接地導体１４ａ，１６ａ上
に、それぞれ上側接地導体１４ｂ，１６ｂを形成する。
いて、下側中心導体１２ａ上に上側中心導体１２ｂを形
成する。同時に、１対の下側接地導体１４ａ，１６ａ上
に、それぞれ上側接地導体１４ｂ，１６ｂを形成する。
【００３１】第２次配線により形成された上側中心導体
１２ｂは、下側中心導体１２ａと電気的に導通してい
る。また、第２次配線により形成された上側接地導体１
４ｂは下側接地導体１４ａと電気的に導通し、上側接地
導体１６ｂは下側接地導体１６ａと電気的に導通してい
る。
１２ｂは、下側中心導体１２ａと電気的に導通してい
る。また、第２次配線により形成された上側接地導体１
４ｂは下側接地導体１４ａと電気的に導通し、上側接地
導体１６ｂは下側接地導体１６ａと電気的に導通してい
る。
【００３２】通常のコプレーナ線路において、接地導体
のパターンは中心導体に比べ十分に広いので、接地導体
の直流電流容量は問題にならないことが多い。しかし、
設計上の制約から、接地導体のパターンを十分に広く形
成することができない場合がある。そのような場合に、
中心導体だけでなく接地導体も下側導体と上側導体とで
構成する。
のパターンは中心導体に比べ十分に広いので、接地導体
の直流電流容量は問題にならないことが多い。しかし、
設計上の制約から、接地導体のパターンを十分に広く形
成することができない場合がある。そのような場合に、
中心導体だけでなく接地導体も下側導体と上側導体とで
構成する。
【００３３】第２の実施の形態のコプレーナ線路によれ
ば、中心導体の直流電流容量を確保することに加え、接
地導体の直流電流容量も確保することができる。
ば、中心導体の直流電流容量を確保することに加え、接
地導体の直流電流容量も確保することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のコプレー
ナ線路によれば、中心導体を下側導体と上側導体とで構
成し、上側中心導体のパターンのエッジを下側中心導体
のパターンのエッジより後退させる。これにより、直流
電流容量を確保しつつ、高周波特性の安定性を向上させ
ることができる。
ナ線路によれば、中心導体を下側導体と上側導体とで構
成し、上側中心導体のパターンのエッジを下側中心導体
のパターンのエッジより後退させる。これにより、直流
電流容量を確保しつつ、高周波特性の安定性を向上させ
ることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるコプレーナ
線路を示す断面図である。
線路を示す断面図である。
【図２】本発明のコプレーナ線路における、上側中心導
体のエッジの後退距離ｄとインピーダンスの関係を示す
グラフである。
体のエッジの後退距離ｄとインピーダンスの関係を示す
グラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるコプレーナ
線路を示す断面図である。
線路を示す断面図である。
【図４】従来のコプレーナ線路の構成を示す断面図であ
る。
る。
１０ ＧａＡｓ基板 １２ 中心導体 １２ａ 下側中心導体 １２ｂ 上側中心導体 １４，１６ 接地導体 １４ａ，１６ａ 下側接地導体 １４ｂ，１６ｂ 上側接地導体
Claims (8)
- 【請求項１】 基板と、前記基板上に形成された１対の
接地導体と、前記接地導体の間に形成された中心導体と
を有するコプレーナ線路において、 前記中心導体が下側中心導体とその上に形成された上側
中心導体とからなり、前記上側中心導体のパターンのエ
ッジが、前記下側中心導体のパターンのエッジより後退
していることを特徴とするコプレーナ線路。 - 【請求項２】 請求項１に記載のコプレーナ線路におい
て、前記上側中心導体のパターンの両側のエッジが、そ
れぞれ前記下側中心導体のエッジより後退していること
を特徴とするコプレーナ線路。 - 【請求項３】 請求項２に記載のコプレーナ線路におい
て、前記上側中心導体のパターンのエッジが、前記下側
中心導体のパターンのエッジから、前記上側中心導体の
厚さ以上に後退していることを特徴とするコプレーナ線
路。 - 【請求項４】 請求項３に記載のコプレーナ線路におい
て、前記基板がＧａＡｓからなることを特徴とするコプ
レーナ線路。 - 【請求項５】 請求項１に記載のコプレーナ線路におい
て、前記上側中心導体がメッキ技術を用いて形成された
Ａｕ層からなることを特徴とするコプレーナ線路。 - 【請求項６】 請求項１に記載のコプレーナ線路におい
て、前記１対の接地導体が、それぞれ下側接地導体とそ
の上に形成された上側接地導体とからなり、前記上側接
地導体のパターンのエッジが、前記下側接地導体のパタ
ーンのエッジより後退していることを特徴とするコプレ
ーナ線路。 - 【請求項７】 請求項６に記載のコプレーナ線路におい
て、前記上側接地導体のパターンのエッジが、前記下側
接地導体のパターンのエッジから、前記上側接地導体の
厚さ以上に後退していることを特徴とするコプレーナ線
路。 - 【請求項８】 請求項６に記載のコプレーナ線路におい
て、前記上側接地導体がメッキ技術を用いて形成された
Ａｕ層からなることを特徴とするコプレーナ線路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000120218A JP2001308609A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | コプレーナ線路 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000120218A JP2001308609A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | コプレーナ線路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308609A true JP2001308609A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18631068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000120218A Pending JP2001308609A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | コプレーナ線路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010033209A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001308609A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013001705A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | 株式会社日立製作所 | プリント基板伝送系 |
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|---|---|---|---|---|
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