JP2004048736A - 不連続な伝送線における信号特性の向上を図る基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、一般に、ＲＦ回路の設計上の可変性の向上を図る方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】無線周波信号を処理する回路である。この回路は、第一領域における第一組の基板特性を有する誘電層を少なくとも１つ有する基板を有する。第一組の基板特性は、第一誘電率と第一透磁率を有する。第二領域は、第二組の基板特性を有する。第二領域は、第二誘電率と第二透磁率を有する。第二誘電率と第一誘電率とが異なるものとすること及び／又は第二透磁率と第一透磁率とが異なるものとすることが可能である。不連続部を少なくとも１つ有する第一伝送線は、第二領域と結合される。不連続部は、伝送線における屈曲部、コーナー部、不均等部、分裂部、又は第一伝送線と第二伝送線との間に接合部を含む。
【選択図】 図１
【解決手段】無線周波信号を処理する回路である。この回路は、第一領域における第一組の基板特性を有する誘電層を少なくとも１つ有する基板を有する。第一組の基板特性は、第一誘電率と第一透磁率を有する。第二領域は、第二組の基板特性を有する。第二領域は、第二誘電率と第二透磁率を有する。第二誘電率と第一誘電率とが異なるものとすること及び／又は第二透磁率と第一透磁率とが異なるものとすることが可能である。不連続部を少なくとも１つ有する第一伝送線は、第二領域と結合される。不連続部は、伝送線における屈曲部、コーナー部、不均等部、分裂部、又は第一伝送線と第二伝送線との間に接合部を含む。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ＲＦ回路の設計上の可変性の向上を図る方法及び装置に関するものであり、特に、誘電回路基板材料の最適化を図って、伝送線の機能向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ＲＦ回路の形成は、次の３つの種類のうち、いずれか一つによって行われる。一つ目の種類の構造として知られているのは、マイクロストリップであって、基板の表面上に伝送線を設けて、グラウンド面と一般に称される第二の伝導層を提供するものである。２つ目として、埋め込みマイクロストリップがある。上記マイクロストリップ構造と似ているが、伝送線が誘電基板材料で覆われている点で異なる。３つ目として、ストリップラインがあり、伝導線が２つの伝導面（グラウンド面）に挟まれている構成となっている。
【０００３】
従来のＲＦ設計において、伝送線は、角部（アングル部）、屈曲部、終端部や接合部などの不連続部を有していることが多い。これら不連続部は、リンギングや伝送線を介したＲＦ信号の反射など望まれない作用を引き起こすことがある。その結果として、回路内の電圧やインピーダンスの変動が生じるのである。このような電圧やインピーダンスの変動は、ＲＦ信号を劣化することが多く、回路の共鳴を助長し、回路から発生する電磁妨害（ＥＭＩ，Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の増加を引き起こすのである。これは、ＲＦ周波数が１ＧＨｚを超える場合に特に問題となる。
【０００４】
回路設計者は、９０度のアングルや鋭い曲がり、回路のビアの使用を最小限することによって、信号の反射及びリンギングを最小限に抑えることに試みることが多い。頻繁に利用される手法として、伝送線の曲げ半径を比較的大きくし、伝送線の幅の約３倍に形成する手法がある。もう一つの手法として、伝送線の鋭角部の面取りする手法がある。いずれにせよ、これらの手法は、一般に、信号の劣化、回路の共鳴、及びＥＭＩを制御する場合にのみ有効性を発揮するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、無線周波信号を処理する回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回路は、誘電層を少なくとも１つ有する基板を有し、その誘電層は、第一領域において第一組の基板特性を有し、第二領域において第二組の基板特性を有している。これら基板特性には、誘電率や透磁率が含まれる。第二領域の基板特性は、第一領域の基板特性と異なる。この基板は、メタ物質を含み、選択された領域についての誘電率又は透磁率のうち少なくとも一つが異なるように区別的に調節する。
【０００７】
また、本発明に係る回路は、基板に結合された第一伝送線を少なくとも一つ有するもので、この第一伝送線は、不連続部を少なくとも一つ有するものである。この不連続部には、第一伝送線における屈曲部、コーナー部、ビア部、不均衡部、遷移部が含まれる。この不連続部には、かかる第一伝送線と第二伝送線との間の接合部、或いは、別個の回路要素との遷移部／インターコネクト部が含まれる。一つの実施例では、その接合部に遷移要素が設けられている。
【０００８】
かかる不連続部は、該不連続部によって引き起こされる信号の歪みやリンギングの量を軽減するために、第二基板領域と結合されることも可能である。この第二領域は、三角又は楕円の断面を有した柱状に形成される。別の実施例では、第二領域は、円柱状に形成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
伝送線は、角部（アングル部）、屈曲部、ビア部、終端部、や接合部など不連続部を有することが多い。不連続部は、リンギングや伝送線を介したＲＦ信号の反射など望まれない作用を引き起こすことがある。その結果として、回路内の電圧やインピーダンスの変動が生じるのである。本発明は、不連続部に近傍な回路基板の領域の誘電率及び／又は透磁率を可変にすることによって、ＲＦ回路基板の性能の向上を図る新しい技術を提供するものである。このように誘電率及び／又は透磁率を可変にすることによって、不連続部によって引き起こされる信号反射やリンギングの量を軽減できる。
【００１０】
図１及び図２に示されているように、本発明は、誘電層１００を有する基板に適用される。この誘電層は、第一組の基板特性を有する第一領域１０２及び第一領域１０２の基板特性と異なる基板特性を有する１つ以上の調節された領域１４０、１４２、１４４、１４６から構成されている。この基板特性には、誘電率や透磁率を含まれる。とりわけ、調節された領域１４０、１４２、１４４、１４６の基板特性は、第一組の基板特性と異なるものである。例えば、上記調節された領域１４０、１４２、１４４、１４６のうち、少なくとも１つの領域は、第一領域１０２よりも高い誘電率及び透磁率を有することが可能である。
【００１１】
伝送線１１０及びグラウンド面１０４は、誘電層１００と結合している。マイクロストリップ構造においては、伝送線１１０を誘電層１００の第一側に結合する一方、その反対側に、グラウンド面１０４を誘電層１００の第二側に結合することができる。埋め込みマイクロストリップ及びストリップラインなど他の構造を採用してもよい。
【００１２】
伝送線１１０は、その長さ方向に、半径部１１２、角部１１４、面取り角部１１６、及びＴ接合部１１８などの不連続部を少なくとも一つ有している。尚、本発明は、他の種類の回路の不連続部に対しても適用することが可能である。本実施例では、不連続部は調節された領域１４０〜１４６に結合されているとともに、伝送線の連続部は第一領域１０２と結合されている。これにより、調節された領域１４０〜１４６の誘電率及び／又は透磁率の制御を図り、不連続部によって引き起こされる信号のリンギング及び歪みを削減することが可能となる。
【００１３】
この伝送線を通過する信号の伝搬速度は、
【００１４】
【外１】
とほぼ反比例の関係にあり、
この場合、この伝送線との関係において、εｒは相対誘電率を、μｒは相対透磁率を表すものである。しかし、これら相対誘電率及び相対透磁率は、主として、伝送線に近傍な領域において可変するものであることに留意すべきである。本実施例において、かかる近傍領域は、伝送線に結合された基板領域及び伝送線上の空間のことである。
【００１５】
一つの実施例において、どの屈曲部の半径についても電気的長さがほぼ等しくなるように相対誘電率及び相対透磁率を可変とすることによって、領域１１４で発生した反射や歪みを削減できる。これを達成するには、相対誘電率及び相対透磁率を増加させて、屈曲部の中の近く伝搬速度を減少させるのである。それら相対誘電率及び相対透磁率の具体的な値は、伝達速度とインピーダンスとをそれぞれ領域１１４内で局地的に制御し得るように、選択される。
【００１６】
図２は、伝送線１１０及び誘電層１００に係る図１の線２−２による断面図である。一つの構成において、調節された領域１４０〜１４６は、伝送線１１０からグラウンド面１０４へと延びる柱状に形成されたものである。これら柱の断面形状は、調節された領域１４０〜１４６に近傍な不連続部１１２〜１１８の特定の種類に応じて最適化することができる。例えば、調節された領域の１４０及び１４２は、楕円形の断面（楕円柱）を有するように形成できる。調節された領域１４４は円形の断面（円柱）を、また、調節された領域１１８は三角形の断面（三角柱）を有するように形成できる。その他にも、例えば、球形、四角形の断面を有する柱、不均衡な三次元の物体などに形成できる。ＲＦ信号の作用を最適化すべく、（柱の範囲内における）不連続部の近傍の相対誘電率及び相対透磁率をその柱の範囲内において可変とすることが可能である。この柱の形状及び物性の分布は、伝送線の種類、電界分布や不連続部の種類によって、異なる。
【００１７】
図３及び図４には、別の回路構成が示されている。第二伝送線３０２は、誘電層１００の上に結合され、また、第三伝送線３０４は、誘電層１００の内部で挟まれた態様で配されている。この実施例では、第三伝送線３０４は、第二伝送線３０２と垂直であり、埋め込みマイクロストリップ構造又はストリップライン構造における第一領域１０２内でほぼ全体的に収納されている。遷移要素３０６は、第二伝送線３０２と第三伝送線３０４との間の接合部を提供するものである。
【００１８】
このような回路構成は、いくつかの種類の共鳴線においては有効であるが、一般に、伝送線３０２と伝送線３０４との間の複数の不連続部を組み入れることができる。この遷移要素３０６は、調節された領域３０８の近傍に配される。好ましい実施例では、この遷移要素３０６は、調節された領域３０８内に収納される。このような構造をとることによって、この回路構成に設けられた複数の不連続部を通過する信号に関するリンギング、歪み、不要な反射を削減することが可能となる。図３及び図４に示される一つの実施例では、遷移要素３０６は、マイクロストリップ３０２とストリップライン３０４とを接続するビア部である。この鋭い遷移は、通過するＲＦ信号を歪ませる寄生インピーダンスを与えるものである。不連続部の不必要な作用を削減させる調節された領域３０８の動作は、様々な形で表現できる。一つの表現として、遷移要素３０６の単独の寄生インピーダンスを調節された領域３０８の物性をもって寄生インピーダンスを意図的に加えることが可能となる。別の表現として、かかる調節された領域３０８の物性によって、反射、放射、歪み等の不要な作用が引き起こされることなく、マイクロストリップ３０２からストリップライン３０４へのエネルギーの結合を図るための適切な境界条件を取得することが可能となる。
【００１９】
尚、上記図面に示された実施例は、本発明を限定するものとして解するべきものではなく、本発明は、他の伝送線の不連続部によって引き起こされる信号のリンギング、歪み及び反射などの現象を削減するのに適用することが可能である。例えば、不均衡部、ステップドインピーダンス（ｓｔｅｐｐｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）部及び／又は遷移部を含む伝送線を有する回路に対しても、本発明を適用することができる。
【００２０】
一つの実施例では、伝送線の性能の最適化を図るために、誘電層の指定された領域における誘電率及び／又は透磁率を区別的に調節することができる。ここで、「区別的に調節」とは、少なくとも基板の一つの領域における誘電特性及び透磁特性と他の領域における誘電特性及び透磁特性とが異なるものとなるように誘電層１００に対して、添加等などのあらゆる調節を行うことをいう。この調節は、選択的に行うものでよく、例えば、ある誘電層の領域に対して第一組の誘電特性又は透磁特性の生成を図る調節を行う一方で、他の誘電層の領域に対して何ら調節を行わずに、前記調節によって生成された第一組の誘電特性又は透磁特性と異なる誘電特性又は透磁特性を有するようにしてもよい。尚、誘電特性又は透磁特性には、ロスという特性も含まれる。例えば、導体は、誘電材料の特別なケースとなる。
【００２１】
以下、図５に示されているフローチャートを参照しつつ、信号のリンギング、信号の歪み、及び不要な反射を削減するのに最適化された基板を提供する方法について説明する。段階５１０において、調節を実施するために、誘電物質の基板が用意される。この基板材料としては、市販の基板材料、或いは、ポリマー材料やその他の組み合わせによる特製の基板材料であってもよい。この用意するプロセスは、選択された基板材料の種類に応じて行われても良い。
【００２２】
段階５２０では、一つ以上の誘電層領域、例えば、第一領域１０２及び／又は第二領域１０４について、２つ以上の領域間の誘電率及び／又は透磁率が異なったものとなるように区別的調節が行われる。上述したように、この区別的調節はいくつかの異なった方法によって実行できる。次に、段階５３０では、当業者によって知られている一般的な回路基板の技術を利用して、共鳴線に金属層が配される。
【００２３】
局地的で選択可能な透磁性及び基板特性を有するメタ物質領域を有する誘電基板は、以下のように用意できる。ここで、「メタ物質」とは、分子やナノメータなど極めて微細なレベルにおいて、混合或いは配置された２つ以上の物質を複合することによって形成された物質のことをいう。メタ物質は、複合物の電磁的特性を調整することを可能ならしめるものであり、有効誘電率及び有効透磁率からなる有効電磁パラメータによって規定することができる。
【００２４】
適切な全体的誘電基板材料は、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社やフエロー（Ｆｅｒｒｏ）社などの市販材料のメーカー企業によって入手することができる。処理されていない材料、一般にグリーンテープ（商標）と称される処理が施されていない材料は、例えば、６インチ×６インチの領域など領域単位で全体誘電テープを切って提供される。例えば、Ｄｕｐｏｎｔ Ｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｉｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社は、例えば、９５１Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔａｐｅというグリーンテープ材料を、また、Ｆｅｒｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社は、ＵＬＦ２８−３０Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｆｉｒｅ ＣＯＧ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎという材料を提供している。これら基板材料は、適度の誘電率を確保することができ、かつ、一旦加熱した後の電磁周波の回路処理のための低い誘電損率（Ｌｏｓｓ Ｔａｎｇｅｎｔ）を取得できる。
【００２５】
複数枚の誘電基板材料を利用する電磁波回路を作成するプロセスでは、ビア、ボイド、ホール、キャビティ等をテープの１つ以上の層をパンチングすることによって形成できる。機械的手段（例えば、パンチ）又は方向付けしたエネルギー手段（レーザードリル、フォトリソグラフィ）によってボイドを規定するほか、他の適当な方法をもってボイドを規定することができる。その切り取られた基板の全体の厚さまで達するビアも存在し、また、種々の領域において基板の厚さの途中までしか達しないボイドも存在する。
【００２６】
その後、ビアは、金属やその他の誘電又は透磁物質やこれらを混合したもので充填される。通常、これらの埋め戻し用の材料を正確に充填するためにステンシルが使用される。従来からの方法を用いて、上記テープの層をそれぞれ互いに積み重ねて、完成された多重層の基板を製造することができる。或いは、その代わりとして、上記テープの層をそれぞれ互いに積み重ねて、サブスタックと称される未完成の多重層の基板を製造することも可能である。
【００２７】
ボイドが形成された領域は、そのままボイドとしての状態で残しておくことも可能である。もし、選択された物質をもって埋め戻しを行う場合には、好まれる選択された物質としてメタ物質も含まれる。このメタ物質の組み合わせの選択によっては、２以下から２６５０の比較的連続した範囲における整調可能で有効な誘電率の提供が可能となる。整調可能な透磁特性は、特定のメタ物質から得ることもできる。例えば、適切な物質を選択することによって、大半の一般的ＲＦ回路に対しての相対有効透磁率は、約４から１１６までの範囲内のものとなる。しかしながら、相対有効透磁率は、２という低い値であってもよく、或いは、千の位に及ぶ値であってもよい。
【００２８】
ここで、「区別的に調節」という表現には、少なくとも基板の一つの領域における誘電特性及び透磁特性と他の領域における誘電特性及び透磁特性とが異なるものとなるように、ドーパントを誘電基板層に適用して調節を行うことも含まれる。区別的に調節された基板にはメタ物質を含む１つ以上の領域が含まれていることが好ましい。
【００２９】
例えば、ある誘電層の領域に対して第一組の誘電特性又は透磁特性の生成を図る調節を行う一方で、他の誘電層の領域に対して何ら調節を行わずに、前記調節によって生成された第一組の誘電特性又は透磁特性と異なる誘電特性又は透磁特性を有するようにしてもよい。かかる区別的に調節は様々な態様で行うことが可能である。
【００３０】
一つの実施例では、補足的な誘電層をさらに誘電層に追加することも可能である。この補足的な誘電層を形成するために、スプレー方式、スピンオン方式、デポジット方式、スパッタリング方式など当業者によって知られている様々な技術を採用することができる。この補足的誘電層の追加は、局地的領域に対して選択的に行うこともでき、ボイドやホールの中、或いは、既存の誘電層全体に対して行うことも含まれる。例えば、この追加誘電層は、増加された有効誘電率を有する基板領域を提供するのに利用することができる。この補足的な誘電層に加えられる誘電物質には、様々なポリマー物質が含まれる。
【００３１】
この区別的調節のプロセスには、さらに、局地的に追加物質を誘電層又は補足誘電層に加えることも含まれる。追加物質を加えることによって、誘電層の有効誘電率又は透磁率をさらに制御し、所定の設計目的の達成を図ることができる。
【００３２】
この追加物質には、複数の金属粒子及び／又はセラミック粒子が含まれる。金属粒子として好ましいものには、鉄、タングステン、コバルト、バナジウム、マンガン、希土金属、ニッケル、又はニオブの粒子が含まれる。これらの粒子は、一般にサブミクロンの物理的大きさを有するナノサイズの粒子であることが好ましく、以下において、ナノ粒子という。
【００３３】
上記粒子（例えば、ナノ粒子）は、有機機能の複合粒子であることが好ましい。有機機能の複合粒子には、例えば、絶縁コーティングを施された金属コアを有する粒子や金属コーティングを施された絶縁コアを有する粒子が含まれる。
【００３４】
様々な態様で誘電層の磁性を制御するに適している磁性メタ物質粒子には、フェライト有機セラミック（ＦｅｘＣｙＨｚ）−（Ｃａ／Ｓｒ／Ｂａ−Ｃｅｒａｍｉｃ）も含まれる。これらの粒子は、周波が８〜４０ＧＨｚの範囲において良好に機能する。その代わりとして、或いは、これに加えて、ニオブ有機セラミック（ＮｂＣｙＨｚ）−（Ｃａ／Ｓｒ／Ｂａ−Ｃｅｒａｍｉｃ）は、周波が１２〜４０ＧＨｚの範囲において有効活用できる。高周波用に構成されたこれら物質は、低周波用にも適用可能である。これら及びその他の複合粒子は、市販のものとして入手できる。
【００３５】
一般に、コーティングされた粒子は、ポリマーマトリックスや側鎖部を結合するのを助けるため、コーティングされた粒子を本発明に利用することは好ましいことである。誘電層の透磁率を制御する他に、これら追加された粒子は、物質の有効誘電率を制御するのに利用できる。複合物質の充填比を約１％〜７０％にすることによって、基板の誘電層及び／又は補足誘電層における領域の誘電率を大幅に高めることも低めることも可能となる。例えば、有機機能ナノ粒子を誘電層に追加して、調節された誘電層の領域における誘電率を高めることができる。
【００３６】
ポリブレンド、混合、又は攪拌して充填を行うことなど様々な方法で粒子を追加することができる。例えば、約７０％までの充填比で種々の粒子を用いて、誘電率を２から１０を超える値まで上げることが可能である。この目的として有効な酸化金属には、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム及び酸化ニオブ（ＩＩ、ＩＶ、Ｖ）が含まれる。リチウムニオブ酸（ＬｉＮｂＯ３）及びカルシウムジルコニウム酸、マグネシウムジルコニウム酸などのジルコネートも利用することができる。
【００３７】
局地的に行うことができる基板特性の選択は、およそ１０ナノメータの微細な領域に対するものでも良く、また、基板全体を含む広い領域に対するものでも良い。誘電特性及び透磁特性の局地的な調節には、デポジション処理を伴ったリソグラフィーやエッチングなどの一般的な方法を採用することができる。
【００３８】
２から２６５０までの連続的な範囲における有効誘電率のほか基板として望ましい特性を発生させるべく、材料は、他の材料と組み合わせたり、或いは、ボイドが形成された領域（通常空気を流入させるものとして機能）において種々の密度を有するものとして構成してもよい。例えば、低誘電率（＜２〜４程度）を発揮する材料として、ボイドが形成された領域において種々の密度を有するシリカが含まれる。ボイドされた領域において種々の密度を有するアルミナは、４〜９程度の誘電率を提供することができる。シリカもアルミナのいずれも、有効な透磁率を有するものではない。しかしながら、例えば、２０ｗｔ．％の磁性物質を追加することによって、これらシリカやアルミナの材料やその他の材料も磁性を帯びたものとすることができる。例えば、磁性は、有機機能との関係を考慮して、調節することができる。磁性物質を追加することによって、一般に、誘電率が高くまる結果となる。
【００３９】
媒体となる誘電材料の誘電率は、通常、７０から５００＋／−１０％の範囲にある。上述のように、これら材料は、好ましい有効誘電率を取得するために、他の材料と組み合わせたり、或いは、ボイドを設けたりして、構成できる。これら材料には、フェライトドープされたカルシウムチタン酸が含まれる。ドーピング金属には、マグネシウム、ストロンチウムやニオブが含まれる。これら材料の相対透磁率は、４５〜６００の範囲にある。
【００４０】
高誘電率用には、フェライト又はニオブがドープされたチタン酸ジルコニウム酸カルシウム又はバリウムを適用することができる。これら材料の誘電率は、２２００〜２６５０程度である。これら材料のドーピングパーセンテージは、約１％〜１０％である。他の材料でも説明したように、これら材料は、好ましい有効誘電率を取得するために、他の材料と組み合わせたり、或いは、ボイドを設けたりして、構成できる。
【００４１】
これら材料の調節は、一般的に、様々分子調節処理で行うことができる。この調節処理としては、例えば、ボイドを形成した後にカーボンベースやフッ素ベースの有機機能材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）をもって充填することが挙げられる。
【００４２】
かかる有機機能の結合の代わりとして、或いは、それに加えて、ＳＦＦ（ｓｏｌｉｄ ｆｒｅｅｆｏｒｍ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）造形処理やフォト処理、ＵＶ、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームによる照射を行う処理が可能である。更に、フォト処理、ＵＶ、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームによる照射によるリソグラフィー処理も行うことが可能である。
【００４３】
基板の層（サブスタック）の複数箇所が異なった誘電特性及び／又は磁性を有するように構成すべく、メタ物質を含む様々な異なる物質を基板の層（サブスタック）の異なる箇所に適用することができる。局地的に又は全体的に良好な誘電特性及び／又は透磁率を取得すべく、埋め戻し用の材料は、１つ以上の追加のプロセスと組み合わせて、利用することもできる。
【００４４】
次に、一般には、トップレイヤー導体プリントが調節された基板層、サブスタック、又は完成されたスタックに適用される。導体のトレースは、薄膜方式、厚膜方式、電気メッキ方式などの適切な方式をもって、形成できる。導体のパターンを規定する処理は、典型的なリソグラフィーやステンシルを用いた方法をも含むが、これらに限定されるものと解してはならない。
【００４５】
次に、一般には、複数の調節された基板を揃えて、並べるためにベースプレートが設けられる。このために、これら各基板を通るアラインメントマーク（穴）が設けられる。
【００４６】
次に、複数の基板の層、１つ以上のサブスタック、又はそれら基板の層とサブスタックを組み合わせたものを互いにラミネートする。このラミネート（例えば、機械によるプレス）においては、材料に対して複数の方向から圧力を加える均衡な圧力をもって、或いは、材料に対して一つの方向のみから圧力を加える一軸応力をもって、行う。このラミネートされた基板は、さらに、上述のプロセスに付され、或いは、適切な温度（上記材料においては、８５０℃〜９００℃程度）まで熱処理すべくオーブンの中に入れられる。
【００４７】
複数のセラミックテープの層及びスタックされたスタックレイヤーは、適切な炉の中に入れられ、適切な温度に上昇率をもって熱処理される。温度の上昇率、最終温度、クールダウン特性、その他必要な容器など上記処理に用いられる条件は、基板の材料や基板に加えられる埋め戻し材料やデポジット材料を考慮して、選択される。かかる熱処理の次に、光学顕微鏡を用いて積み重ねられた基板についての欠陥の有無について検査が行われる。
【００４８】
次に、要求される回路の機能に応じて、それら積み重ねられたセラミック基板は、適宜単一の断片になるようにダイシングされる。最後の検査を終えた後、誘電特性、透磁性、及び／又は電気的特性が所定の範囲内にあるか否かなど基板の断片に関する種々の特性を評価するために、その基板の断片は、試験用固定物に載置される。
【００４９】
このように、誘電特性及び／又は透磁性を局地的に整調することができる基板材料を提供して、伝送線を有する回路を含めて回路の密度及び性能の向上を図ることができる。このように誘電特性に可変性をもとせることによって、回路要素の自由な最適化が可能となる。
【００５０】
以上のように本発明に係る実施例が説明され、描かれているが、本発明は、これら説明に限定されるものではないことは明らかである。クレームに記載されている本発明の本質及び範囲を逸脱することなく、いくつか改良、変更、バリエーション、置換や均等を当業者に認める程度において加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る不連続伝送線における信号特性の向上を可能にする基板特性を有する基板領域を含む伝送線の構造の実施例を示す平面図である。
【図２】図１における線２−２による基板の断面図である。
【図３】本発明に係る不連続伝送線における信号特性の向上を可能にする基板特性を有する基板領域を含む伝送線の構造の別の実施例を示す平面図である。
【図４】図３における線４−４による基板の断面図である。
【図５】本発明に係る不連続伝送線における信号特性の向上を可能にする基板特性を有する基板を製造するプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 誘電層
１０２ 第一領域
１４０−１４６ 調節領域（第二領域）
１１２−１１８ 不連続部
１１０ 伝送線
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ＲＦ回路の設計上の可変性の向上を図る方法及び装置に関するものであり、特に、誘電回路基板材料の最適化を図って、伝送線の機能向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ＲＦ回路の形成は、次の３つの種類のうち、いずれか一つによって行われる。一つ目の種類の構造として知られているのは、マイクロストリップであって、基板の表面上に伝送線を設けて、グラウンド面と一般に称される第二の伝導層を提供するものである。２つ目として、埋め込みマイクロストリップがある。上記マイクロストリップ構造と似ているが、伝送線が誘電基板材料で覆われている点で異なる。３つ目として、ストリップラインがあり、伝導線が２つの伝導面（グラウンド面）に挟まれている構成となっている。
【０００３】
従来のＲＦ設計において、伝送線は、角部（アングル部）、屈曲部、終端部や接合部などの不連続部を有していることが多い。これら不連続部は、リンギングや伝送線を介したＲＦ信号の反射など望まれない作用を引き起こすことがある。その結果として、回路内の電圧やインピーダンスの変動が生じるのである。このような電圧やインピーダンスの変動は、ＲＦ信号を劣化することが多く、回路の共鳴を助長し、回路から発生する電磁妨害（ＥＭＩ，Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の増加を引き起こすのである。これは、ＲＦ周波数が１ＧＨｚを超える場合に特に問題となる。
【０００４】
回路設計者は、９０度のアングルや鋭い曲がり、回路のビアの使用を最小限することによって、信号の反射及びリンギングを最小限に抑えることに試みることが多い。頻繁に利用される手法として、伝送線の曲げ半径を比較的大きくし、伝送線の幅の約３倍に形成する手法がある。もう一つの手法として、伝送線の鋭角部の面取りする手法がある。いずれにせよ、これらの手法は、一般に、信号の劣化、回路の共鳴、及びＥＭＩを制御する場合にのみ有効性を発揮するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、無線周波信号を処理する回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回路は、誘電層を少なくとも１つ有する基板を有し、その誘電層は、第一領域において第一組の基板特性を有し、第二領域において第二組の基板特性を有している。これら基板特性には、誘電率や透磁率が含まれる。第二領域の基板特性は、第一領域の基板特性と異なる。この基板は、メタ物質を含み、選択された領域についての誘電率又は透磁率のうち少なくとも一つが異なるように区別的に調節する。
【０００７】
また、本発明に係る回路は、基板に結合された第一伝送線を少なくとも一つ有するもので、この第一伝送線は、不連続部を少なくとも一つ有するものである。この不連続部には、第一伝送線における屈曲部、コーナー部、ビア部、不均衡部、遷移部が含まれる。この不連続部には、かかる第一伝送線と第二伝送線との間の接合部、或いは、別個の回路要素との遷移部／インターコネクト部が含まれる。一つの実施例では、その接合部に遷移要素が設けられている。
【０００８】
かかる不連続部は、該不連続部によって引き起こされる信号の歪みやリンギングの量を軽減するために、第二基板領域と結合されることも可能である。この第二領域は、三角又は楕円の断面を有した柱状に形成される。別の実施例では、第二領域は、円柱状に形成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
伝送線は、角部（アングル部）、屈曲部、ビア部、終端部、や接合部など不連続部を有することが多い。不連続部は、リンギングや伝送線を介したＲＦ信号の反射など望まれない作用を引き起こすことがある。その結果として、回路内の電圧やインピーダンスの変動が生じるのである。本発明は、不連続部に近傍な回路基板の領域の誘電率及び／又は透磁率を可変にすることによって、ＲＦ回路基板の性能の向上を図る新しい技術を提供するものである。このように誘電率及び／又は透磁率を可変にすることによって、不連続部によって引き起こされる信号反射やリンギングの量を軽減できる。
【００１０】
図１及び図２に示されているように、本発明は、誘電層１００を有する基板に適用される。この誘電層は、第一組の基板特性を有する第一領域１０２及び第一領域１０２の基板特性と異なる基板特性を有する１つ以上の調節された領域１４０、１４２、１４４、１４６から構成されている。この基板特性には、誘電率や透磁率を含まれる。とりわけ、調節された領域１４０、１４２、１４４、１４６の基板特性は、第一組の基板特性と異なるものである。例えば、上記調節された領域１４０、１４２、１４４、１４６のうち、少なくとも１つの領域は、第一領域１０２よりも高い誘電率及び透磁率を有することが可能である。
【００１１】
伝送線１１０及びグラウンド面１０４は、誘電層１００と結合している。マイクロストリップ構造においては、伝送線１１０を誘電層１００の第一側に結合する一方、その反対側に、グラウンド面１０４を誘電層１００の第二側に結合することができる。埋め込みマイクロストリップ及びストリップラインなど他の構造を採用してもよい。
【００１２】
伝送線１１０は、その長さ方向に、半径部１１２、角部１１４、面取り角部１１６、及びＴ接合部１１８などの不連続部を少なくとも一つ有している。尚、本発明は、他の種類の回路の不連続部に対しても適用することが可能である。本実施例では、不連続部は調節された領域１４０〜１４６に結合されているとともに、伝送線の連続部は第一領域１０２と結合されている。これにより、調節された領域１４０〜１４６の誘電率及び／又は透磁率の制御を図り、不連続部によって引き起こされる信号のリンギング及び歪みを削減することが可能となる。
【００１３】
この伝送線を通過する信号の伝搬速度は、
【００１４】
【外１】
この場合、この伝送線との関係において、εｒは相対誘電率を、μｒは相対透磁率を表すものである。しかし、これら相対誘電率及び相対透磁率は、主として、伝送線に近傍な領域において可変するものであることに留意すべきである。本実施例において、かかる近傍領域は、伝送線に結合された基板領域及び伝送線上の空間のことである。
【００１５】
一つの実施例において、どの屈曲部の半径についても電気的長さがほぼ等しくなるように相対誘電率及び相対透磁率を可変とすることによって、領域１１４で発生した反射や歪みを削減できる。これを達成するには、相対誘電率及び相対透磁率を増加させて、屈曲部の中の近く伝搬速度を減少させるのである。それら相対誘電率及び相対透磁率の具体的な値は、伝達速度とインピーダンスとをそれぞれ領域１１４内で局地的に制御し得るように、選択される。
【００１６】
図２は、伝送線１１０及び誘電層１００に係る図１の線２−２による断面図である。一つの構成において、調節された領域１４０〜１４６は、伝送線１１０からグラウンド面１０４へと延びる柱状に形成されたものである。これら柱の断面形状は、調節された領域１４０〜１４６に近傍な不連続部１１２〜１１８の特定の種類に応じて最適化することができる。例えば、調節された領域の１４０及び１４２は、楕円形の断面（楕円柱）を有するように形成できる。調節された領域１４４は円形の断面（円柱）を、また、調節された領域１１８は三角形の断面（三角柱）を有するように形成できる。その他にも、例えば、球形、四角形の断面を有する柱、不均衡な三次元の物体などに形成できる。ＲＦ信号の作用を最適化すべく、（柱の範囲内における）不連続部の近傍の相対誘電率及び相対透磁率をその柱の範囲内において可変とすることが可能である。この柱の形状及び物性の分布は、伝送線の種類、電界分布や不連続部の種類によって、異なる。
【００１７】
図３及び図４には、別の回路構成が示されている。第二伝送線３０２は、誘電層１００の上に結合され、また、第三伝送線３０４は、誘電層１００の内部で挟まれた態様で配されている。この実施例では、第三伝送線３０４は、第二伝送線３０２と垂直であり、埋め込みマイクロストリップ構造又はストリップライン構造における第一領域１０２内でほぼ全体的に収納されている。遷移要素３０６は、第二伝送線３０２と第三伝送線３０４との間の接合部を提供するものである。
【００１８】
このような回路構成は、いくつかの種類の共鳴線においては有効であるが、一般に、伝送線３０２と伝送線３０４との間の複数の不連続部を組み入れることができる。この遷移要素３０６は、調節された領域３０８の近傍に配される。好ましい実施例では、この遷移要素３０６は、調節された領域３０８内に収納される。このような構造をとることによって、この回路構成に設けられた複数の不連続部を通過する信号に関するリンギング、歪み、不要な反射を削減することが可能となる。図３及び図４に示される一つの実施例では、遷移要素３０６は、マイクロストリップ３０２とストリップライン３０４とを接続するビア部である。この鋭い遷移は、通過するＲＦ信号を歪ませる寄生インピーダンスを与えるものである。不連続部の不必要な作用を削減させる調節された領域３０８の動作は、様々な形で表現できる。一つの表現として、遷移要素３０６の単独の寄生インピーダンスを調節された領域３０８の物性をもって寄生インピーダンスを意図的に加えることが可能となる。別の表現として、かかる調節された領域３０８の物性によって、反射、放射、歪み等の不要な作用が引き起こされることなく、マイクロストリップ３０２からストリップライン３０４へのエネルギーの結合を図るための適切な境界条件を取得することが可能となる。
【００１９】
尚、上記図面に示された実施例は、本発明を限定するものとして解するべきものではなく、本発明は、他の伝送線の不連続部によって引き起こされる信号のリンギング、歪み及び反射などの現象を削減するのに適用することが可能である。例えば、不均衡部、ステップドインピーダンス（ｓｔｅｐｐｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）部及び／又は遷移部を含む伝送線を有する回路に対しても、本発明を適用することができる。
【００２０】
一つの実施例では、伝送線の性能の最適化を図るために、誘電層の指定された領域における誘電率及び／又は透磁率を区別的に調節することができる。ここで、「区別的に調節」とは、少なくとも基板の一つの領域における誘電特性及び透磁特性と他の領域における誘電特性及び透磁特性とが異なるものとなるように誘電層１００に対して、添加等などのあらゆる調節を行うことをいう。この調節は、選択的に行うものでよく、例えば、ある誘電層の領域に対して第一組の誘電特性又は透磁特性の生成を図る調節を行う一方で、他の誘電層の領域に対して何ら調節を行わずに、前記調節によって生成された第一組の誘電特性又は透磁特性と異なる誘電特性又は透磁特性を有するようにしてもよい。尚、誘電特性又は透磁特性には、ロスという特性も含まれる。例えば、導体は、誘電材料の特別なケースとなる。
【００２１】
以下、図５に示されているフローチャートを参照しつつ、信号のリンギング、信号の歪み、及び不要な反射を削減するのに最適化された基板を提供する方法について説明する。段階５１０において、調節を実施するために、誘電物質の基板が用意される。この基板材料としては、市販の基板材料、或いは、ポリマー材料やその他の組み合わせによる特製の基板材料であってもよい。この用意するプロセスは、選択された基板材料の種類に応じて行われても良い。
【００２２】
段階５２０では、一つ以上の誘電層領域、例えば、第一領域１０２及び／又は第二領域１０４について、２つ以上の領域間の誘電率及び／又は透磁率が異なったものとなるように区別的調節が行われる。上述したように、この区別的調節はいくつかの異なった方法によって実行できる。次に、段階５３０では、当業者によって知られている一般的な回路基板の技術を利用して、共鳴線に金属層が配される。
【００２３】
局地的で選択可能な透磁性及び基板特性を有するメタ物質領域を有する誘電基板は、以下のように用意できる。ここで、「メタ物質」とは、分子やナノメータなど極めて微細なレベルにおいて、混合或いは配置された２つ以上の物質を複合することによって形成された物質のことをいう。メタ物質は、複合物の電磁的特性を調整することを可能ならしめるものであり、有効誘電率及び有効透磁率からなる有効電磁パラメータによって規定することができる。
【００２４】
適切な全体的誘電基板材料は、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社やフエロー（Ｆｅｒｒｏ）社などの市販材料のメーカー企業によって入手することができる。処理されていない材料、一般にグリーンテープ（商標）と称される処理が施されていない材料は、例えば、６インチ×６インチの領域など領域単位で全体誘電テープを切って提供される。例えば、Ｄｕｐｏｎｔ Ｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｉｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社は、例えば、９５１Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔａｐｅというグリーンテープ材料を、また、Ｆｅｒｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社は、ＵＬＦ２８−３０Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｆｉｒｅ ＣＯＧ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎという材料を提供している。これら基板材料は、適度の誘電率を確保することができ、かつ、一旦加熱した後の電磁周波の回路処理のための低い誘電損率（Ｌｏｓｓ Ｔａｎｇｅｎｔ）を取得できる。
【００２５】
複数枚の誘電基板材料を利用する電磁波回路を作成するプロセスでは、ビア、ボイド、ホール、キャビティ等をテープの１つ以上の層をパンチングすることによって形成できる。機械的手段（例えば、パンチ）又は方向付けしたエネルギー手段（レーザードリル、フォトリソグラフィ）によってボイドを規定するほか、他の適当な方法をもってボイドを規定することができる。その切り取られた基板の全体の厚さまで達するビアも存在し、また、種々の領域において基板の厚さの途中までしか達しないボイドも存在する。
【００２６】
その後、ビアは、金属やその他の誘電又は透磁物質やこれらを混合したもので充填される。通常、これらの埋め戻し用の材料を正確に充填するためにステンシルが使用される。従来からの方法を用いて、上記テープの層をそれぞれ互いに積み重ねて、完成された多重層の基板を製造することができる。或いは、その代わりとして、上記テープの層をそれぞれ互いに積み重ねて、サブスタックと称される未完成の多重層の基板を製造することも可能である。
【００２７】
ボイドが形成された領域は、そのままボイドとしての状態で残しておくことも可能である。もし、選択された物質をもって埋め戻しを行う場合には、好まれる選択された物質としてメタ物質も含まれる。このメタ物質の組み合わせの選択によっては、２以下から２６５０の比較的連続した範囲における整調可能で有効な誘電率の提供が可能となる。整調可能な透磁特性は、特定のメタ物質から得ることもできる。例えば、適切な物質を選択することによって、大半の一般的ＲＦ回路に対しての相対有効透磁率は、約４から１１６までの範囲内のものとなる。しかしながら、相対有効透磁率は、２という低い値であってもよく、或いは、千の位に及ぶ値であってもよい。
【００２８】
ここで、「区別的に調節」という表現には、少なくとも基板の一つの領域における誘電特性及び透磁特性と他の領域における誘電特性及び透磁特性とが異なるものとなるように、ドーパントを誘電基板層に適用して調節を行うことも含まれる。区別的に調節された基板にはメタ物質を含む１つ以上の領域が含まれていることが好ましい。
【００２９】
例えば、ある誘電層の領域に対して第一組の誘電特性又は透磁特性の生成を図る調節を行う一方で、他の誘電層の領域に対して何ら調節を行わずに、前記調節によって生成された第一組の誘電特性又は透磁特性と異なる誘電特性又は透磁特性を有するようにしてもよい。かかる区別的に調節は様々な態様で行うことが可能である。
【００３０】
一つの実施例では、補足的な誘電層をさらに誘電層に追加することも可能である。この補足的な誘電層を形成するために、スプレー方式、スピンオン方式、デポジット方式、スパッタリング方式など当業者によって知られている様々な技術を採用することができる。この補足的誘電層の追加は、局地的領域に対して選択的に行うこともでき、ボイドやホールの中、或いは、既存の誘電層全体に対して行うことも含まれる。例えば、この追加誘電層は、増加された有効誘電率を有する基板領域を提供するのに利用することができる。この補足的な誘電層に加えられる誘電物質には、様々なポリマー物質が含まれる。
【００３１】
この区別的調節のプロセスには、さらに、局地的に追加物質を誘電層又は補足誘電層に加えることも含まれる。追加物質を加えることによって、誘電層の有効誘電率又は透磁率をさらに制御し、所定の設計目的の達成を図ることができる。
【００３２】
この追加物質には、複数の金属粒子及び／又はセラミック粒子が含まれる。金属粒子として好ましいものには、鉄、タングステン、コバルト、バナジウム、マンガン、希土金属、ニッケル、又はニオブの粒子が含まれる。これらの粒子は、一般にサブミクロンの物理的大きさを有するナノサイズの粒子であることが好ましく、以下において、ナノ粒子という。
【００３３】
上記粒子（例えば、ナノ粒子）は、有機機能の複合粒子であることが好ましい。有機機能の複合粒子には、例えば、絶縁コーティングを施された金属コアを有する粒子や金属コーティングを施された絶縁コアを有する粒子が含まれる。
【００３４】
様々な態様で誘電層の磁性を制御するに適している磁性メタ物質粒子には、フェライト有機セラミック（ＦｅｘＣｙＨｚ）−（Ｃａ／Ｓｒ／Ｂａ−Ｃｅｒａｍｉｃ）も含まれる。これらの粒子は、周波が８〜４０ＧＨｚの範囲において良好に機能する。その代わりとして、或いは、これに加えて、ニオブ有機セラミック（ＮｂＣｙＨｚ）−（Ｃａ／Ｓｒ／Ｂａ−Ｃｅｒａｍｉｃ）は、周波が１２〜４０ＧＨｚの範囲において有効活用できる。高周波用に構成されたこれら物質は、低周波用にも適用可能である。これら及びその他の複合粒子は、市販のものとして入手できる。
【００３５】
一般に、コーティングされた粒子は、ポリマーマトリックスや側鎖部を結合するのを助けるため、コーティングされた粒子を本発明に利用することは好ましいことである。誘電層の透磁率を制御する他に、これら追加された粒子は、物質の有効誘電率を制御するのに利用できる。複合物質の充填比を約１％〜７０％にすることによって、基板の誘電層及び／又は補足誘電層における領域の誘電率を大幅に高めることも低めることも可能となる。例えば、有機機能ナノ粒子を誘電層に追加して、調節された誘電層の領域における誘電率を高めることができる。
【００３６】
ポリブレンド、混合、又は攪拌して充填を行うことなど様々な方法で粒子を追加することができる。例えば、約７０％までの充填比で種々の粒子を用いて、誘電率を２から１０を超える値まで上げることが可能である。この目的として有効な酸化金属には、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム及び酸化ニオブ（ＩＩ、ＩＶ、Ｖ）が含まれる。リチウムニオブ酸（ＬｉＮｂＯ３）及びカルシウムジルコニウム酸、マグネシウムジルコニウム酸などのジルコネートも利用することができる。
【００３７】
局地的に行うことができる基板特性の選択は、およそ１０ナノメータの微細な領域に対するものでも良く、また、基板全体を含む広い領域に対するものでも良い。誘電特性及び透磁特性の局地的な調節には、デポジション処理を伴ったリソグラフィーやエッチングなどの一般的な方法を採用することができる。
【００３８】
２から２６５０までの連続的な範囲における有効誘電率のほか基板として望ましい特性を発生させるべく、材料は、他の材料と組み合わせたり、或いは、ボイドが形成された領域（通常空気を流入させるものとして機能）において種々の密度を有するものとして構成してもよい。例えば、低誘電率（＜２〜４程度）を発揮する材料として、ボイドが形成された領域において種々の密度を有するシリカが含まれる。ボイドされた領域において種々の密度を有するアルミナは、４〜９程度の誘電率を提供することができる。シリカもアルミナのいずれも、有効な透磁率を有するものではない。しかしながら、例えば、２０ｗｔ．％の磁性物質を追加することによって、これらシリカやアルミナの材料やその他の材料も磁性を帯びたものとすることができる。例えば、磁性は、有機機能との関係を考慮して、調節することができる。磁性物質を追加することによって、一般に、誘電率が高くまる結果となる。
【００３９】
媒体となる誘電材料の誘電率は、通常、７０から５００＋／−１０％の範囲にある。上述のように、これら材料は、好ましい有効誘電率を取得するために、他の材料と組み合わせたり、或いは、ボイドを設けたりして、構成できる。これら材料には、フェライトドープされたカルシウムチタン酸が含まれる。ドーピング金属には、マグネシウム、ストロンチウムやニオブが含まれる。これら材料の相対透磁率は、４５〜６００の範囲にある。
【００４０】
高誘電率用には、フェライト又はニオブがドープされたチタン酸ジルコニウム酸カルシウム又はバリウムを適用することができる。これら材料の誘電率は、２２００〜２６５０程度である。これら材料のドーピングパーセンテージは、約１％〜１０％である。他の材料でも説明したように、これら材料は、好ましい有効誘電率を取得するために、他の材料と組み合わせたり、或いは、ボイドを設けたりして、構成できる。
【００４１】
これら材料の調節は、一般的に、様々分子調節処理で行うことができる。この調節処理としては、例えば、ボイドを形成した後にカーボンベースやフッ素ベースの有機機能材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）をもって充填することが挙げられる。
【００４２】
かかる有機機能の結合の代わりとして、或いは、それに加えて、ＳＦＦ（ｓｏｌｉｄ ｆｒｅｅｆｏｒｍ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）造形処理やフォト処理、ＵＶ、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームによる照射を行う処理が可能である。更に、フォト処理、ＵＶ、Ｘ線、電子ビーム又はイオンビームによる照射によるリソグラフィー処理も行うことが可能である。
【００４３】
基板の層（サブスタック）の複数箇所が異なった誘電特性及び／又は磁性を有するように構成すべく、メタ物質を含む様々な異なる物質を基板の層（サブスタック）の異なる箇所に適用することができる。局地的に又は全体的に良好な誘電特性及び／又は透磁率を取得すべく、埋め戻し用の材料は、１つ以上の追加のプロセスと組み合わせて、利用することもできる。
【００４４】
次に、一般には、トップレイヤー導体プリントが調節された基板層、サブスタック、又は完成されたスタックに適用される。導体のトレースは、薄膜方式、厚膜方式、電気メッキ方式などの適切な方式をもって、形成できる。導体のパターンを規定する処理は、典型的なリソグラフィーやステンシルを用いた方法をも含むが、これらに限定されるものと解してはならない。
【００４５】
次に、一般には、複数の調節された基板を揃えて、並べるためにベースプレートが設けられる。このために、これら各基板を通るアラインメントマーク（穴）が設けられる。
【００４６】
次に、複数の基板の層、１つ以上のサブスタック、又はそれら基板の層とサブスタックを組み合わせたものを互いにラミネートする。このラミネート（例えば、機械によるプレス）においては、材料に対して複数の方向から圧力を加える均衡な圧力をもって、或いは、材料に対して一つの方向のみから圧力を加える一軸応力をもって、行う。このラミネートされた基板は、さらに、上述のプロセスに付され、或いは、適切な温度（上記材料においては、８５０℃〜９００℃程度）まで熱処理すべくオーブンの中に入れられる。
【００４７】
複数のセラミックテープの層及びスタックされたスタックレイヤーは、適切な炉の中に入れられ、適切な温度に上昇率をもって熱処理される。温度の上昇率、最終温度、クールダウン特性、その他必要な容器など上記処理に用いられる条件は、基板の材料や基板に加えられる埋め戻し材料やデポジット材料を考慮して、選択される。かかる熱処理の次に、光学顕微鏡を用いて積み重ねられた基板についての欠陥の有無について検査が行われる。
【００４８】
次に、要求される回路の機能に応じて、それら積み重ねられたセラミック基板は、適宜単一の断片になるようにダイシングされる。最後の検査を終えた後、誘電特性、透磁性、及び／又は電気的特性が所定の範囲内にあるか否かなど基板の断片に関する種々の特性を評価するために、その基板の断片は、試験用固定物に載置される。
【００４９】
このように、誘電特性及び／又は透磁性を局地的に整調することができる基板材料を提供して、伝送線を有する回路を含めて回路の密度及び性能の向上を図ることができる。このように誘電特性に可変性をもとせることによって、回路要素の自由な最適化が可能となる。
【００５０】
以上のように本発明に係る実施例が説明され、描かれているが、本発明は、これら説明に限定されるものではないことは明らかである。クレームに記載されている本発明の本質及び範囲を逸脱することなく、いくつか改良、変更、バリエーション、置換や均等を当業者に認める程度において加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る不連続伝送線における信号特性の向上を可能にする基板特性を有する基板領域を含む伝送線の構造の実施例を示す平面図である。
【図２】図１における線２−２による基板の断面図である。
【図３】本発明に係る不連続伝送線における信号特性の向上を可能にする基板特性を有する基板領域を含む伝送線の構造の別の実施例を示す平面図である。
【図４】図３における線４−４による基板の断面図である。
【図５】本発明に係る不連続伝送線における信号特性の向上を可能にする基板特性を有する基板を製造するプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 誘電層
１０２ 第一領域
１４０−１４６ 調節領域（第二領域）
１１２−１１８ 不連続部
１１０ 伝送線
Claims (8)
- 無線周波信号を処理するための回路であって：
第一領域における第一組の基板特性を有する誘電層を少なくとも１つ有する基板；
前記第一組の基板特性と異なる第二組の基板特性を有する前記基板の第二領域；及び
前記基板の前記第一領域に結合され、かつ、前記基板の前記第二領域に結合された不連続部を少なくとも１つ有している、少なくとも１つの第一伝送線；
から構成されるところの回路。 - 請求項１記載の回路であって、前記第一組の基板特性は、第一誘電率と第一透磁率のうち、少なくとも１つを有し、前記第二組の基板特性は、第二誘電率と第二透磁率のうち、少なくとも１つを有している、ところの回路。
- 請求項２記載の回路であって、前記第二透磁率は、前記第一透磁率よりも大きい、ところの回路。
- 請求項２記載の回路であって、前記第二誘電率は、前記第一誘電率よりも大きい、ところの回路。
- 請求項１記載の回路であって、前記不連続部は：
前記第一伝送線における屈曲部、コーナー部、ビア部、不均衡部、及び遷移部のうち少なくとも１つ；又は
前記第一伝送線と前記第二伝送線との間における接合部；
を有する、ところの回路。 - 請求項１記載の回路であって、前記第二領域は、三角形状の断面を有する柱状又は楕円形状の断面を有する柱状に形成されている、ところの回路。
- 請求項１記載の回路であって、前記基板は、誘電率及び透磁率が機能的に調整されたメタ物質を有している、ところの回路。
- 請求項１記載の回路であって、選択された領域における誘電率と透磁率のうち少なくとも１つが異なるものとなるように少なくとも前記第一組の基板特性と前記第二組の基板特性のうちいずれか１つが区別的に調節されている、ところの回路。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100857469B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2008-09-08 | 한국전자통신연구원 | 밀리미터파 대역 전송특성을 향상시키기 위한 변환기가구비된 초고주파 모듈 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3214471A1 (de) | 1982-04-20 | 1983-10-27 | Philips Kommunikations Industrie AG, 8500 Nürnberg | Gekruemmte dielektrische leitung mit kleinem kruemmungsradius |
| US4525720A (en) | 1982-10-15 | 1985-06-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Integrated spiral antenna and printed circuit balun |
| US4495505A (en) | 1983-05-10 | 1985-01-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Printed circuit balun with a dipole antenna |
| US4800344A (en) | 1985-03-21 | 1989-01-24 | And Yet, Inc. | Balun |
| US4825220A (en) | 1986-11-26 | 1989-04-25 | General Electric Company | Microstrip fed printed dipole with an integral balun |
| GB2210510A (en) | 1987-09-25 | 1989-06-07 | Philips Electronic Associated | Microwave balun |
| US4924236A (en) | 1987-11-03 | 1990-05-08 | Raytheon Company | Patch radiator element with microstrip balian circuit providing double-tuned impedance matching |
| JPH01245601A (ja) | 1988-03-25 | 1989-09-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 高周波回路用基板 |
| US4916410A (en) | 1989-05-01 | 1990-04-10 | E-Systems, Inc. | Hybrid-balun for splitting/combining RF power |
| US5039891A (en) | 1989-12-20 | 1991-08-13 | Hughes Aircraft Company | Planar broadband FET balun |
| US5148130A (en) | 1990-06-07 | 1992-09-15 | Dietrich James L | Wideband microstrip UHF balun |
| US5678219A (en) | 1991-03-29 | 1997-10-14 | E-Systems, Inc. | Integrated electronic warfare antenna receiver |
| US5379006A (en) | 1993-06-11 | 1995-01-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Wideband (DC to GHz) balun |
| US5455545A (en) | 1993-12-07 | 1995-10-03 | Philips Electronics North America Corporation | Compact low-loss microwave balun |
| US5523728A (en) | 1994-08-17 | 1996-06-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Microstrip DC-to-GHZ field stacking balun |
| JPH09260797A (ja) | 1996-03-22 | 1997-10-03 | Sony Corp | 配線基板 |
| US6184845B1 (en) | 1996-11-27 | 2001-02-06 | Symmetricom, Inc. | Dielectric-loaded antenna |
| JPH118111A (ja) | 1997-06-17 | 1999-01-12 | Tdk Corp | バルントランス用コア材料、バルントランス用コアおよびバルントランス |
| US6052039A (en) | 1997-07-18 | 2000-04-18 | National Science Council | Lumped constant compensated high/low pass balanced-to-unbalanced transition |
| US6133806A (en) | 1999-03-25 | 2000-10-17 | Industrial Technology Research Institute | Miniaturized balun transformer |
| US6307509B1 (en) | 1999-05-17 | 2001-10-23 | Trimble Navigation Limited | Patch antenna with custom dielectric |
| WO2001001453A2 (en) | 1999-06-29 | 2001-01-04 | Sun Microsystems, Inc. | Method and apparatus for adjusting electrical characteristics of signal traces in layered circuit boards |
| US6137376A (en) | 1999-07-14 | 2000-10-24 | International Business Machines Corporation | Printed BALUN circuits |
| KR100533097B1 (ko) * | 2000-04-27 | 2005-12-02 | 티디케이가부시기가이샤 | 복합자성재료와 이것을 이용한 자성성형재료, 압분 자성분말성형재료, 자성도료, 복합 유전체재료와 이것을이용한 성형재료, 압분성형 분말재료, 도료, 프리프레그및 기판, 전자부품 |
| JP3680710B2 (ja) | 2000-07-12 | 2005-08-10 | 日立電線株式会社 | 誘電体平面アンテナ |
-
2002
- 2002-06-27 US US10/185,162 patent/US6825743B2/en not_active Expired - Lifetime
-
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005286306A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-10-13 | Sony Corp | 配線基板 |
| JP4705377B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2011-06-22 | ソニー株式会社 | 配線基板 |
| KR101165839B1 (ko) * | 2004-03-03 | 2012-07-13 | 미가꾸 다까하시 | 배선 기판 |
| JP2007335446A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Sony Corp | 配線基板 |
| KR100857469B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2008-09-08 | 한국전자통신연구원 | 밀리미터파 대역 전송특성을 향상시키기 위한 변환기가구비된 초고주파 모듈 |
| US7548143B2 (en) | 2006-12-06 | 2009-06-16 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Microwave module having converter for improving transmission characteristics |
| US8986567B2 (en) | 2012-05-21 | 2015-03-24 | Ricoh Company, Ltd. | Magnetic body composition and a magnetic body product |
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