JP2006295670A - Rf probe substrate - Google Patents

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JP2006295670A JP2005115348A JP2005115348A JP2006295670A JP 2006295670 A JP2006295670 A JP 2006295670A JP 2005115348 A JP2005115348 A JP 2005115348A JP 2005115348 A JP2005115348 A JP 2005115348A JP 2006295670 A JP2006295670 A JP 2006295670A
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Hiromoto Yamawaki
汪元 山脇
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease a problem of mounting a short circuit plate cap in an existing structure, and to prevent impairment of convention efficiency. <P>SOLUTION: A ground 13 is formed on a lower surface side of a first layer alumina substrate 11. A waveguide mouth 14 is formed on both alumina substrates 11 and 12 almost concentrically to an earth pattern comprised of circular through holes. The waveguide tube antenna is mounted from a lower surface side of the first alumina substrate 11. A microstrip line 16 is mounted between both of the alumina substrates 11 and 12. The short-circuit plate cap 15 is fixed on an upper surface of the second layer alumina substrate 12 in accordance with a cap adhering pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、通信モジュール回路とアンテナとの結合を行なうRFプローブ基板に係り、特に、マイクロ波又はミリ波の送受信装置における高周波信号回路と導波管アンテナとの結合を行なうRFプローブ基板に関する。   The present invention relates to an RF probe substrate that couples a communication module circuit and an antenna, and more particularly to an RF probe substrate that couples a high-frequency signal circuit and a waveguide antenna in a microwave or millimeter wave transceiver.

さらに詳しくは、本発明は、高周波素子の入出力であるマイクロストリップ・ラインから導波管線路への変換を効率的に行なうRFプローブ基板に係り、特に、既存の構造が持つ短絡板キャップの実装上の問題を軽微なものとし且つ変換効率を損なわないようにするRFプローブ基板に関する。   More particularly, the present invention relates to an RF probe substrate that efficiently converts a microstrip line, which is an input / output of a high-frequency element, to a waveguide line, and in particular, mounting of a short-circuit plate cap possessed by an existing structure. The present invention relates to an RF probe substrate that minimizes the above problem and does not impair the conversion efficiency.

近年、無線LAN(Local Area Network)を始めとする情報伝送技術の発展に伴い、ミリ波帯あるいはマイクロ波帯で動作する半導体素子、すなわち高周波半導体素子技術の開発が盛んになってきている。   2. Description of the Related Art In recent years, with the development of information transmission technology including wireless LAN (Local Area Network), development of semiconductor elements that operate in the millimeter wave band or microwave band, that is, high-frequency semiconductor element technology, has become active.

この種の回路実装技術では、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、外部電気回路に設けられた導波管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技術として位置付けられている。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る。   In this type of circuit mounting technology, it is positioned as an important elemental technology to connect a circuit board or package containing a high-frequency element and a waveguide provided in an external electric circuit with a simple and small structure. It has been. In particular, how to connect an external electric circuit in which a waveguide with the smallest transmission loss is formed and a circuit board or package on which a high-frequency element is mounted is a big problem.

マイクロ波やミリ波の送受信装置においてモジュール回路とアンテナとの結合は、装置全体の効率やSN比に関わる重要な事項である。結合が効率よく行われることによってモジュールの能力を最大限に発揮させ所望の通信距離及び帯域に結び付ける事ができる上、消費電力の減少にも効果があるからである。   In a microwave or millimeter wave transmission / reception apparatus, the coupling between a module circuit and an antenna is an important matter related to the efficiency and SN ratio of the entire apparatus. This is because the efficient coupling allows the modules to maximize their capabilities and be linked to a desired communication distance and band, and also has an effect of reducing power consumption.

通常、高周波素子の入出力がマイクロストリップ・ラインで形成されていることから、高周波信号回路モジュールと導波管アンテナ間での高周波信号の授受は、導波管線路への変換が必要である。   Usually, since input / output of the high-frequency element is formed by a microstrip line, transmission / reception of a high-frequency signal between the high-frequency signal circuit module and the waveguide antenna requires conversion to a waveguide line.

図6には、高周波信号回路と導波管アンテナとの間で高周波信号の授受を行なうためのRFプローブ基板の構成例(従来例)を示している。また、図7にはその断面構成を示している。アルミナなどでできた誘電体基板上には、例えばφ3.2mmの円環上にφ200μmの多数のスルーホールが穿設され、基板の下面側にはグランドが形成されている。また、基板の上面には、外部の電波を遮断するとともに内部で発生した電波を反射して導波管内部に導くために、メタル製の短絡板キャップが、上記の環状に形成されたスルーホール・パターン(アース・パターン)に合わせて取り付けられる。   FIG. 6 shows a configuration example (conventional example) of an RF probe substrate for transmitting and receiving a high-frequency signal between the high-frequency signal circuit and the waveguide antenna. FIG. 7 shows the cross-sectional configuration. On a dielectric substrate made of alumina or the like, for example, a large number of through holes having a diameter of 200 μm are formed on a circular ring having a diameter of 3.2 mm, and a ground is formed on the lower surface side of the substrate. In addition, a metal short-circuit plate cap is formed on the top surface of the substrate in order to block external radio waves and reflect the radio waves generated inside to guide the inside of the waveguide.・ It can be attached according to the pattern (ground pattern).

ところが、図示の構成では、マイクロストリップ・ラインがアース・パターンの外部から内側に向かって貫挿することから、マイクロストリップ・ラインと短絡板キャップとが交差する箇所が発生する。このため、マイクロストリップ・ラインとスルーホール・パターンが交差する箇所ではパターンを分離するための切断部を設けている。また、短絡板キャップの一部を加工してマイクロストリップ・ラインと接触しないための切り欠き部を設け、Agペーストなどの接着剤でアルミナ基板上に固定する際には、この切り欠き部を環状アース・パターンの切断部に精密に位置合わせするようにする必要がある。   However, in the illustrated configuration, the microstrip line penetrates from the outside to the inside of the ground pattern, so that a portion where the microstrip line and the short-circuit plate cap intersect is generated. For this reason, a cutting portion for separating the pattern is provided at a location where the microstrip line and the through-hole pattern intersect. In addition, a part of the short-circuit plate cap is processed to provide a notch for preventing contact with the microstrip line, and this notch is annular when fixed on an alumina substrate with an adhesive such as Ag paste. It must be precisely aligned with the ground pattern cut.

このような短絡板キャップの取り付け作業は、効率が非常に悪いものである。作業者は、目で確認する場合は絶えず横方向の位置情報を監視しながら実施するか、又はキャップ表面に合わせマークを刻印しマーク基準に合せ込みして最後に横方向からの確認をするなどの必要がある。いずれにしても、作業性が著しく悪く熟練を要する工程である。   Such an operation of attaching the short-circuit plate cap is very inefficient. When confirming with the eyes, the operator should constantly monitor the position information in the lateral direction, or engrave a mark on the cap surface and match the mark reference, and finally confirm from the lateral direction. There is a need for. In any case, the workability is remarkably poor and requires skill.

例えば、容易に製造することができる集積回路パッケージ内の導波管からマイクロストリップへの移行部分を持つ回路モジュールや(例えば、特許文献1を参照のこと)、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配線基板について提案がなされている(例えば、特許文献2を参照のこと)。   For example, a circuit module having a transition portion from a waveguide to a microstrip in an integrated circuit package that can be easily manufactured (see, for example, Patent Document 1) or a wiring board surface such as a high-frequency package. A proposal has been made on a wiring board that provides a connection structure between a waveguide board and a wiring board that can be connected with low signal loss and low reflection between the formed signal transmission line and the waveguide ( For example, see Patent Document 2).

図8には、これらのRFプローブ基板の構成例を図解している。また、図9にはその断面構成を示している。誘電体基板に円環上に多数のスルーホールが穿設され、マイクロストリップ・ラインがアース・パターンの外部から内側に向かって貫挿している点は、図6と同様である。また、マイクロストリップ・ラインの他端は、同基板上のMMIC(モノリシック・ミリメートル波集積回路)の入出力端子にAuワイヤなどを通して接続されている。短絡板はモジュール全体を覆うようなキャップ構造となっているが、マイクロストリップ・ラインと交差する部分では広い開口を持つので、図6に示したような短絡板キャップの切り欠き部を環状アース・パターンの切断部に精密に位置合わせするという作業から解放される。   FIG. 8 illustrates a configuration example of these RF probe substrates. FIG. 9 shows the cross-sectional configuration. As in FIG. 6, the dielectric substrate has a large number of through-holes formed on the ring, and the microstrip line penetrates from the outside to the inside of the ground pattern. The other end of the microstrip line is connected to an input / output terminal of an MMIC (monolithic millimeter wave integrated circuit) on the same substrate through an Au wire or the like. The short-circuit plate has a cap structure that covers the entire module, but has a wide opening at the portion that intersects the microstrip line, so the notch of the short-circuit plate cap as shown in FIG. This frees you from the task of precise alignment with the pattern cut.

図示の通り、マイクロストリップ上にはそのキャップが短絡板としての機能を果たすように配置されているが、この場合、全体からの制約を受けるため適正な高さ(H)に配置するのが難しく、キャップの変形加工などの工程増を余儀なくされる。また、キャップの開口が広いことから、特性的には、注入されたRF電力がRFプローブからモジュール内へ漏れてしまい、伝達効率が悪化する。さらに、モジュールを形成する各ブロックに対しても、横方向への相互の電波干渉が考えられる。このため、好ましい実装方法とは言えないと本発明者らは思料する。   As shown in the figure, the cap is arranged on the microstrip so as to function as a short-circuit plate. In this case, it is difficult to arrange the cap at an appropriate height (H) due to restrictions from the whole. The process of cap deformation processing is inevitably increased. In addition, since the cap opening is wide, the injected RF power leaks from the RF probe into the module, and the transmission efficiency deteriorates. Further, mutual radio wave interference in the lateral direction can be considered for each block forming the module. For this reason, the present inventors think that it cannot be said that it is a preferable mounting method.

特開平11−243307号公報JP-A-11-243307 特開2002−185222号公報JP 2002-185222 A

本発明の目的は、マイクロ波又はミリ波の送受信装置における高周波信号回路と導波管アンテナとの結合を好適に行なうことができる、優れたRFプローブ基板を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an excellent RF probe substrate capable of suitably coupling a high-frequency signal circuit and a waveguide antenna in a microwave or millimeter-wave transceiver device.

本発明のさらなる目的は、高周波素子の入出力であるマイクロストリップ・ラインから導波管線路への変換を効率的に行なうことができる、優れたRFプローブ基板を提供することにある。   It is a further object of the present invention to provide an excellent RF probe substrate capable of efficiently performing conversion from a microstrip line, which is an input / output of a high-frequency element, to a waveguide line.

本発明のさらなる目的は、既存の構造が持つ短絡板キャップの実装上の問題を軽微なものとし且つ変換効率を損なわないようにすることができる、優れたRFプローブ基板を提供することにある。   A further object of the present invention is to provide an excellent RF probe substrate capable of minimizing the mounting problem of the short-circuit plate cap of the existing structure and not impairing the conversion efficiency.

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、マイクロストリップ・ラインから導波管線路への変換を行なうRFプローブ基板であって、
第1の誘電体層と第2の誘電体層からなる基板本体と、
前記第1の誘電体層の下面に形成された、導波管開口を持つグランドと、
前記第2の誘電体層の上面で、前記導波管開口の外周に沿って形成されたキャップ接着パターンと、
前記キャップ接着パターン上で環状に形設された複数のスルーホールからなる環状アース・パターンと、
前記第1の誘電体層と前記第2の誘電体層の間に形成された、一端が導波管内に挿入されているマイクロストリップ・ラインと、
前記キャップ接着パターンに合せて取り付けられた短絡板キャップと、
を具備することを特徴とするRFプローブ基板である。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and is an RF probe substrate that performs conversion from a microstrip line to a waveguide line,
A substrate body comprising a first dielectric layer and a second dielectric layer;
A ground formed on a lower surface of the first dielectric layer and having a waveguide opening;
A cap bonding pattern formed along the outer periphery of the waveguide opening on the upper surface of the second dielectric layer;
An annular ground pattern comprising a plurality of through-holes annularly formed on the cap bonding pattern;
A microstrip line formed between the first dielectric layer and the second dielectric layer and having one end inserted into the waveguide;
A short-circuit plate cap attached to the cap adhesive pattern;
An RF probe substrate characterized by comprising:

マイクロ波やミリ波の送受信装置においてモジュール回路とアンテナとの結合は、装置全体の効率やSN比に関わる重要な事項である。結合が効率よく行なわれることによってモジュールの能力を最大限に発揮させ所望の通信距離及び帯域に結び付けることができる上、消費電力の減少にも効果があるからである。   In a microwave or millimeter wave transmission / reception apparatus, the coupling between a module circuit and an antenna is an important matter related to the efficiency and SN ratio of the entire apparatus. This is because the coupling is efficiently performed, so that the module capability can be maximized and linked to a desired communication distance and band, and power consumption can be reduced.

従来から行なわれている結合法は、高周波信号回路モジュールの入出力がマイクロストリップ・ライン系で配線されているという関係から、直接導波管アンテナへの変換がとられている。この場合、マイクロストリップ・ラインと短絡板キャップとが交差する箇所において、短絡板キャップの切り欠き部を正確に位置決めしなければならないという問題がある(図6を参照のこと)。あるいは、マイクロストリップ・ラインと環状アース・パターンとの交差部の接触を回避するために、この環状パターンの一部を切断し、空間を設けてマイクロストリップ・ラインを導波管内に挿入するようにしているが(図8を参照のこと)、マイクロストリップ上で短絡板キャップの開口を広げるとRFプローブに注入されたRF電力の漏れが大きくなり伝達効率が悪化する。   The conventional coupling method is directly converted to a waveguide antenna because the input and output of the high-frequency signal circuit module are wired in a microstrip line system. In this case, there is a problem that the notch portion of the short-circuit plate cap must be accurately positioned at the location where the microstrip line and the short-circuit plate cap intersect (see FIG. 6). Alternatively, to avoid contact at the intersection of the microstrip line and the annular ground pattern, a portion of the annular pattern is cut and a space is provided to insert the microstrip line into the waveguide. However (see FIG. 8), if the opening of the short-circuit plate cap is widened on the microstrip, leakage of RF power injected into the RF probe becomes large and transmission efficiency deteriorates.

そこで、本発明では、高周波信号回路モジュールと導波管アンテナを結合する際に、RFプローブを多層基板構造にして、RFプローブ上に設置する短絡板キャップの実装を容易にした。また、マイクロストリップ−導波管変換の効率を向上し、且つモジュール内の電波干渉を極力無くすようにした。   Therefore, in the present invention, when the high-frequency signal circuit module and the waveguide antenna are coupled, the RF probe has a multi-layer substrate structure, and the mounting of the short-circuit plate cap installed on the RF probe is facilitated. In addition, the efficiency of microstrip-waveguide conversion is improved, and radio wave interference in the module is minimized.

本発明に係るRFプローブ基板は、第1の誘電体層と第2の誘電体層という多層の基板で構成される。そして、第1の誘電体層の下面には導波管開口を持つグランドが形成されるとともに、第2の誘電体層の上面には、この導波管開口の外周に沿ってキャップ接着パターンが形成され、このキャップ接着パターン上には環状に多数のスルーホールが設けられ、環状アース・パターンを形成している。また、第1の誘電体層と第2の誘電体層の間でマイクロストリップ・ラインの一端が導波管内に挿入されている。   The RF probe substrate according to the present invention is composed of a multilayer substrate including a first dielectric layer and a second dielectric layer. A ground having a waveguide opening is formed on the lower surface of the first dielectric layer, and a cap bonding pattern is formed on the upper surface of the second dielectric layer along the outer periphery of the waveguide opening. A large number of through-holes are formed in an annular shape on the cap bonding pattern to form an annular ground pattern. One end of the microstrip line is inserted in the waveguide between the first dielectric layer and the second dielectric layer.

このようなRFプローブ基板構成によれば、環状アース・パターンとRFプローブ・パターンが独立して形成することができ、また、マイクロストリップ・ラインと短絡板キャップとが交差することがない。したがって、マイクロストリップ・ラインとの交差により環状アース・パターンを切断する必要がなくなり、短絡板キャップには従来設けていたマイクロストリップ・ラインとの接触回避の切り欠き部が不要となり、構造を単純化することができる。   According to such an RF probe substrate configuration, the annular ground pattern and the RF probe pattern can be formed independently, and the microstrip line and the short-circuit plate cap do not cross each other. Therefore, it is no longer necessary to cut the annular ground pattern at the intersection with the microstrip line, and the short-circuit plate cap does not require a notch for avoiding contact with the microstrip line that has been provided in the past, thus simplifying the structure. can do.

モジュール・パッケージの導波管結合穴は、従来のRFプローブ基板によっても気密が保持されていたが(図6を参照のこと)、部材厚みが薄く機械的強度が弱く信頼度の点で問題がある。これに対し、本発明に係るRFプローブ基板によれば、1層から2層アルミナ基板となり部材厚みが倍増するので、機械的強度が増し信頼度が向上する。   The waveguide coupling hole of the module / package is kept airtight even by the conventional RF probe substrate (see FIG. 6), but the thickness of the member is thin and the mechanical strength is weak, so there is a problem in terms of reliability. is there. On the other hand, according to the RF probe substrate according to the present invention, the thickness of the member is doubled from a single layer to a double layer alumina substrate, so that the mechanical strength is increased and the reliability is improved.

また、本発明に係るRFプローブ基板によれば、マイクロストリップ・ラインとキャップが直接触れないので、パターン位置合わせなど、実装時の作業性が大幅に改善される。   Further, according to the RF probe substrate according to the present invention, since the microstrip line and the cap are not in direct contact with each other, workability during mounting such as pattern alignment is greatly improved.

また、本発明に係るRFプローブ基板によれば、表層アルミナ基板と短絡板キャップ間には全周にわたって間隙がなくなるので、従来は短絡板キャップの切り欠き部などで生じる電波漏れが改善され、マイクロストリップ・ライン−導波管間の変換効率が向上する。   Further, according to the RF probe substrate according to the present invention, since there is no gap between the surface layer alumina substrate and the short-circuit plate cap over the entire circumference, conventionally, the radio wave leakage generated at the notch portion of the short-circuit plate cap is improved, and the micro wave The conversion efficiency between the strip line and the waveguide is improved.

また、本発明に係るRFプローブ基板によれば、モジュール内の他の機能ブロックと空間的に完全に遮蔽することができるので、異常発振などの回路モジュールの不安定動作を抑圧することができる。   In addition, according to the RF probe substrate of the present invention, it is possible to completely shield the other functional blocks in the module spatially, so that unstable operation of the circuit module such as abnormal oscillation can be suppressed.

本発明によれば、高周波素子の入出力であるマイクロストリップ・ラインから導波管線路への変換を効率的に行なうことができる、優れたRFプローブ基板を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the outstanding RF probe board | substrate which can perform efficiently conversion from the microstrip line which is the input / output of a high frequency element to a waveguide line can be provided.

また、本発明によれば、既存の構造が持つ短絡板キャップの実装上の問題を軽微なものとし且つ変換効率を損なわないようにすることができる、優れたRFプローブ基板を提供することができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide an excellent RF probe substrate that can minimize the mounting problem of the short-circuit plate cap of the existing structure and can maintain the conversion efficiency. .

本発明に係るRFプローブ基板の構造によれば、単純な円形キャップの周縁部をRFプローブの環状スルーホール接続パターンに接着するだけであることから、顕微鏡下で上面を目視して作業することができるため、熟練を必要とせず簡単な作業となる。   According to the structure of the RF probe substrate according to the present invention, since the peripheral portion of a simple circular cap is simply adhered to the annular through-hole connection pattern of the RF probe, it is possible to work by visually observing the upper surface under a microscope. Because it can, it does not require skill and is a simple task.

このように作業が単純化された結果として、多能工化が図れ手番短縮が図れる、処理工数が短くなり加工費の削減となる、自動化が安価な装置で可能となる、といった効果がある。   As a result of simplifying the work in this way, there is an effect that multi-purpose work can be achieved and the number of work can be shortened, processing man-hours can be shortened and processing costs can be reduced, and automation can be performed with an inexpensive apparatus. .

また、本発明に係るRFプローブ基板の構造によれば、RFプローブを金属製キャップで完全に遮蔽するため、RFプローブへの高周波電力はMMICあるいは導波管アンテナなどの隣接ブロックに損失なしに効率よく伝達される。   Further, according to the structure of the RF probe substrate according to the present invention, since the RF probe is completely shielded by the metal cap, the high frequency power to the RF probe is efficiently lost to the adjacent block such as the MMIC or the waveguide antenna. Well communicated.

また、本発明に係るRFプローブ基板の構造によれば、RFプローブを金属製キャップで完全に遮蔽するため、モジュール内で独立しておりモジュール各機能ブロックとの電波干渉がなく、異常発振などの現象は発生せず安定動作が期待できる。   In addition, according to the structure of the RF probe substrate according to the present invention, the RF probe is completely shielded by the metal cap, so that it is independent in the module, has no radio wave interference with each functional block of the module, and does not cause abnormal oscillation. The phenomenon does not occur and stable operation can be expected.

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。   Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

マイクロ波やミリ波の送受信装置においてモジュール回路とアンテナとの結合は、装置全体の効率やSN比に関わる重要な事項である。結合が効率よく行われることによってモジュールの能力を最大限に発揮させ所望の通信距離及び帯域に結び付けることができる上、消費電力の減少にも効果があるからである。   In a microwave or millimeter wave transmission / reception apparatus, the coupling between a module circuit and an antenna is an important matter related to the efficiency and SN ratio of the entire apparatus. This is because the coupling is efficiently performed to maximize the capability of the module and connect it to a desired communication distance and band, and also has an effect of reducing power consumption.

従来から行なわれている結合法は、高周波信号回路モジュールの入出力がマイクロストリップ・ライン系で配線されているという関係から、直接導波管アンテナへの変換がとられている(例えば、図6を参照のこと)。これに対し、本発明では、高周波信号回路モジュールと導波管アンテナを結合する際に、RFプローブの構造を多層にして、RFプローブ上に設置する短絡板キャップを実装容易とした。また、マイクロストリップ−導波管変換の効率を向上し、且つモジュール内の電波干渉を極力無くすようにした。   In the conventional coupling method, the high-frequency signal circuit module is directly converted into a waveguide antenna because the input and output of the high-frequency signal circuit module are wired in a microstrip line system (for example, FIG. 6). checking). On the other hand, in the present invention, when the high-frequency signal circuit module and the waveguide antenna are coupled, the structure of the RF probe is multi-layered, and the short-circuit plate cap installed on the RF probe is easily mounted. In addition, the efficiency of microstrip-waveguide conversion is improved, and radio wave interference in the module is minimized.

図1には、本発明の一実施形態に係るRFプローブ基板10の構造(上面図)を示している。また、図2にはその断面構造を示している。   FIG. 1 shows a structure (top view) of an RF probe substrate 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the cross-sectional structure.

図1に示すように、アルミナなどでできた誘電体基板上には、例えばφ3.2mmの円環上に、φ200μmの多数のスルーホールが、信号波長λの1/4以下の間隔で配設されている。   As shown in FIG. 1, on a dielectric substrate made of alumina or the like, a large number of through-holes with a diameter of φ200 μm are disposed on a ring with a diameter of φ3.2 mm, for example, at intervals of 1/4 or less of the signal wavelength λ. Has been.

また、図2に示すように誘電体基板は、第1層アルミナ基板11と第2層アルミナ基板12の積層構造で構成され、各スルーホールはこれら両アルミナ基板11〜12を上面から下面まで貫挿している。   As shown in FIG. 2, the dielectric substrate has a laminated structure of a first layer alumina substrate 11 and a second layer alumina substrate 12, and each through hole penetrates both the alumina substrates 11 to 12 from the upper surface to the lower surface. It is inserted.

第1層アルミナ基板11の下面側にはグランド13が形成されている。また、第1層アルミナ基板11及び第2層アルミナ基板12には、環状に並んだ上記のスルーホールからなるアース・パターン18と、これに略同心円状に導波管開口14が形設され、第1層アルミナ基板11の下面側から導波管アンテナ(図示しない)が取り付けられる。   A ground 13 is formed on the lower surface side of the first layer alumina substrate 11. Further, the first layer alumina substrate 11 and the second layer alumina substrate 12 are formed with the ground pattern 18 composed of the above-described through holes arranged in a ring shape, and a waveguide opening 14 formed substantially concentrically therewith, A waveguide antenna (not shown) is attached from the lower surface side of the first layer alumina substrate 11.

第2層アルミナ基板12の上面では、短絡板キャップ15が、アース・パターン18に埋設されたキャップ接着パターン17に位置合わせして、Agペーストなどの接着剤により固定される。また、マイクロストリップ・ライン16は第1層アルミナ基板11と第2層アルミナ基板12の間で、アース・パターンの外部から内側に向かって走行している。マイクロストリップ・ライン16に対し、短絡板キャップ15は適正な高さHに設定されている。マイクロストリップ・ライン16の他端にはワイヤー・ボンディング・パッドが形設され、近隣のICチップ(MMIC)の入出力端子との接続に利用される。   On the upper surface of the second layer alumina substrate 12, the short-circuit plate cap 15 is aligned with the cap adhesive pattern 17 embedded in the ground pattern 18 and fixed with an adhesive such as an Ag paste. The microstrip line 16 runs between the first layer alumina substrate 11 and the second layer alumina substrate 12 from the outside to the inside of the ground pattern. The short plate cap 15 is set to an appropriate height H with respect to the microstrip line 16. A wire bonding pad is formed at the other end of the microstrip line 16 and is used for connection with an input / output terminal of a neighboring IC chip (MMIC).

このようにアルミナ基板を多層構造としているので、環状のアース・パターン18とRFプローブのパターンを独立して形成することができるので、パターンを分離するための切断部をアース・パターン18に設ける必要はない。また、短絡板キャップ15とマイクロストリップ・ライン16とが接触することはないので、切り欠き部が不要であり、切り欠き部と環状アース・パターン18の切断部との位置合わせの問題もない。   Since the alumina substrate has a multi-layer structure as described above, the annular ground pattern 18 and the RF probe pattern can be formed independently. Therefore, it is necessary to provide a cutting portion for separating the pattern in the ground pattern 18. There is no. Further, since the short-circuit plate cap 15 and the microstrip line 16 do not come into contact with each other, a notch is not necessary, and there is no problem of alignment between the notch and the cut portion of the annular ground pattern 18.

従来の短絡板キャップはストリップ・ラインとの接触を避ける必要から、環状アース・パターン切断部の対応箇所に切り欠きのある構造となっていた(図6を参照のこと)。このため、キャップ製造コストも掛かり、組立実装工程においてもキャップの切欠き部を接着パターンに精確に合せる必要があった。この作業はキャップを回転させながらパターン中心に設置する必要があり、さらにAgペーストなどの接着剤を使用するため、顕微鏡下で立体的な視野をとりながらペーストがパターンからはみ出ない様細心の注意で行なう必要があり、非常に熟練を要するものであった。これに対し、図1に示すRFプローブ基板では、表層となる第2層アルミナ基板12にキャップ接着パターン17を埋設された環状スルーホールを連続して接続形成している。したがって、アース・パターン18と短絡板キャップ15との接着を行なう際に、回転方向への配慮が不要となることから、著しく作業能率の向上が図られる。   Since the conventional short-circuit plate cap needs to avoid contact with the strip line, it has a structure having a notch at the corresponding portion of the annular ground pattern cutting portion (see FIG. 6). For this reason, the manufacturing cost of the cap is also required, and it is necessary to accurately match the notch portion of the cap with the adhesive pattern in the assembly mounting process. This work needs to be placed at the center of the pattern while rotating the cap, and since an adhesive such as Ag paste is used, the paste does not protrude from the pattern while taking a three-dimensional view under a microscope. It was necessary to do it and it was very skillful. On the other hand, in the RF probe substrate shown in FIG. 1, the annular through hole in which the cap adhesion pattern 17 is embedded is continuously connected to the second layer alumina substrate 12 as the surface layer. Therefore, when the ground pattern 18 and the short-circuit plate cap 15 are bonded, it is not necessary to consider the direction of rotation, so that the working efficiency is remarkably improved.

ここで、図2を参照しながら、送信動作について考察してみる。   Here, the transmission operation will be considered with reference to FIG.

RFプローブに注入されたRF電力は、環状に穿設された複数のスルーホールの間隙を通ってマイクロストリップ・ライン16先端まで到達した後、上下方向に分散放射される。このうち上方に向かったRF電力は、適正な高さHに設定されたメタル製の短絡板キャップ15で反射され、すべて下方に向かい、元々の下方分と合流して導波管の開口面14まで到達する。   The RF power injected into the RF probe reaches the tip of the microstrip line 16 through gaps between a plurality of through holes formed in an annular shape, and then is dispersedly radiated in the vertical direction. Of these, the RF power directed upward is reflected by the metal short-circuit plate cap 15 set to an appropriate height H, and all of the RF power is directed downward and merges with the original lower portion to open the opening 14 of the waveguide. To reach.

セラミック内の環状スルーホールの間隔は、使用する信号波長λの1/4以下で設計されており、ほぼ完璧な導波管壁となっている。このため、上方から短絡板キャップ15で反射されたRF電力は効率よく導波管開口面14に到達する。   The interval between the annular through holes in the ceramic is designed to be ¼ or less of the signal wavelength λ to be used, and the waveguide wall is almost perfect. For this reason, the RF power reflected by the short-circuit plate cap 15 from above reaches the waveguide opening surface 14 efficiently.

図6及び図8で示した従来の基板構造では、注入されたRF電力が上方に向かうとき、反射して戻る際にその都度キャップの切り欠き部位から漏れが発生し、効率の低下原因となってしまう。また、この漏れ電力は、供給側であるMMIC回路と相互に影響し合うことにより、異常発振などを誘引する原因にもなってしまう。   In the conventional substrate structure shown in FIGS. 6 and 8, when the injected RF power is directed upward, leakage occurs from the notch portion of the cap each time it is reflected back, which causes a decrease in efficiency. End up. In addition, this leakage power may cause abnormal oscillation and the like by interacting with the MMIC circuit on the supply side.

これに対し、図1及び図2に示したRFプローブ基板の構造では、後述する変形例も含めて、従来構造が持つ欠点を除外し、安定にRFプローブと導波管との伝達径路を確保することができる。   On the other hand, the structure of the RF probe substrate shown in FIGS. 1 and 2 excludes the disadvantages of the conventional structure, including modifications described later, and ensures a stable transmission path between the RF probe and the waveguide. can do.

図3には、図1に示したRFプローブ基板10の変形例(上面図)を示している。また、図4にはその断面構造を示している。   FIG. 3 shows a modification (top view) of the RF probe substrate 10 shown in FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional structure thereof.

図1に示した基板の構成例では、マイクロストリップ・ライン16の終端部側は第2層アルミナ基板12から外界に露出しており、マイクロストリップ・ライン16の終端部にあるワイヤーボンディング・パターンを第1層アルミナ基板11から取り出す構造になっている。これに対し、図3及び図4に示したRFプローブ基板では、第2層アルミナ基板12はマイクロストリップ・ライン16全体を被覆している。   In the substrate configuration example shown in FIG. 1, the terminal end side of the microstrip line 16 is exposed to the outside from the second layer alumina substrate 12, and the wire bonding pattern at the terminal end of the microstrip line 16 is used. It is structured to be taken out from the first layer alumina substrate 11. In contrast, in the RF probe substrate shown in FIGS. 3 and 4, the second layer alumina substrate 12 covers the entire microstrip line 16.

この変形例では、図4に示すように、マイクロストリップ・ライン16の終端部に相当する部位にはライン結合用スルーホール19が穿設されており、このスルーホール19を導通させて、マイクロストリップ・ライン16の終端部を取り出し、ワイヤーボンディングを行なうことができる。後者の構成によれば、結合する前段のMMICの構造により極力段差を生じないように選択して、近隣のICチップと接続するためのボンディング・ワイヤーが不必要に長くなることを避けることができる。   In this modified example, as shown in FIG. 4, a line coupling through hole 19 is formed in a portion corresponding to the terminal portion of the microstrip line 16, and this through hole 19 is made conductive so that the microstrip line 16 is formed. -The end of the line 16 can be taken out and wire bonding can be performed. According to the latter configuration, it is possible to prevent the bonding wire for connecting to a neighboring IC chip from becoming unnecessarily long by selecting the structure of the preceding MMIC so as not to generate a level difference as much as possible. .

図5には、図3及び図4に示したRFプローブを実装したモジュールの構造断面を示している。   FIG. 5 shows a structural cross section of a module on which the RF probe shown in FIGS. 3 and 4 is mounted.

図示のモジュール・パッケージには、RFプローブの導波管径に一致した寸法の穴が設けられている。実装時には、キャップ穴、RFプローブ・パターン、パッケージ穴、及び回路基板穴の中心が位置合わせされ、組み立てられる。RFプローブの先端が専用の短絡板キャップにより完全に覆われているので、電波漏れがなく安定な動作を期待することができる。   In the illustrated module package, a hole having a size corresponding to the waveguide diameter of the RF probe is provided. At the time of mounting, the centers of the cap hole, RF probe pattern, package hole, and circuit board hole are aligned and assembled. Since the tip of the RF probe is completely covered with a dedicated short-circuit plate cap, it is possible to expect a stable operation without leakage of radio waves.

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。   The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.

図1は、本発明の一実施形態に係るRFプローブ基板10の構造(上面図)を示した図である。FIG. 1 is a view showing a structure (top view) of an RF probe substrate 10 according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示したRFプローブ基板10の断面構造を示した図である。FIG. 2 is a view showing a cross-sectional structure of the RF probe substrate 10 shown in FIG. 図3は、図1に示したRFプローブ基板10の変形例(上面図)を示した図である。FIG. 3 is a view showing a modification (top view) of the RF probe substrate 10 shown in FIG. 図4は、図3に示したRFプローブ基板10の断面構造を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of the RF probe substrate 10 shown in FIG. 図5は、図3及び図4に示したRFプローブを実装したモジュールの構造断面を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a structural cross section of a module on which the RF probe shown in FIGS. 3 and 4 is mounted. 図6は、高周波信号回路と導波管アンテナとの間で高周波信号の授受を行なうためのRFプローブ基板の構成例(従来例)を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration example (conventional example) of an RF probe substrate for transferring a high-frequency signal between the high-frequency signal circuit and the waveguide antenna. 図7は、図6に示したRFプローブ基板の断面構成例(従来例)を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration example (conventional example) of the RF probe substrate shown in FIG. 図8は、高周波信号回路と導波管アンテナとの間で高周波信号の授受を行なうためのRFプローブ基板の構成例(従来例)を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example (conventional example) of an RF probe substrate for transmitting and receiving a high-frequency signal between the high-frequency signal circuit and the waveguide antenna. 図9は、図8に示したRFプローブ基板の断面構成例(従来例)を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional configuration example (conventional example) of the RF probe substrate shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…RFプローブ基板
11…第1層アルミナ基板
12…第2層アルミナ基板
13…グランド
14…導波管開口
15…短絡板キャップ
16…マイクロストリップ・ライン
17…キャップ接着パターン
18…アース・パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... RF probe board | substrate 11 ... 1st layer alumina substrate 12 ... 2nd layer alumina substrate 13 ... Ground 14 ... Waveguide opening 15 ... Short-circuit board cap 16 ... Microstrip line 17 ... Cap adhesion pattern 18 ... Earth pattern

Claims (5)

第1の誘電体層と第2の誘電体層を積層した基板本体と、
前記第1の誘電体層の下面に形成された、導波管開口を持つグランドと、
前記第2の誘電体層の上面で、前記導波管開口の外周に沿って形成されたキャップ接着パターンと、
前記キャップ接着パターン上で環状に形設された複数のスルーホールからなる環状アース・パターンと、
前記第1の誘電体層と前記第2の誘電体層の間に形成された、一端が導波管内に挿入されているマイクロストリップ・ラインと、
前記キャップ接着パターンに合せて取り付けられた短絡板キャップと、
を具備することを特徴とするRFプローブ基板。
A substrate body in which a first dielectric layer and a second dielectric layer are laminated;
A ground formed on a lower surface of the first dielectric layer and having a waveguide opening;
A cap bonding pattern formed along the outer periphery of the waveguide opening on the upper surface of the second dielectric layer;
An annular ground pattern comprising a plurality of through-holes annularly formed on the cap bonding pattern;
A microstrip line formed between the first dielectric layer and the second dielectric layer and having one end inserted into the waveguide;
A short-circuit plate cap attached to the cap adhesive pattern;
An RF probe substrate comprising:
前記短絡板キャップは、前記キャップ接着パターンとの取り付け部分の全周にわたって切り欠き部を持たない、
ことを特徴とする請求項1に記載のRFプローブ基板。
The short-circuit plate cap does not have a notch over the entire circumference of the attachment portion with the cap adhesion pattern,
The RF probe substrate according to claim 1.
前記マイクロストリップ・ラインの他端にボンディング・パターンが形成され、
前記第2の誘電体層は前記ボンディング・パターンを覆わない、
ことを特徴とする請求項1に記載のRFプローブ基板。
A bonding pattern is formed at the other end of the microstrip line;
The second dielectric layer does not cover the bonding pattern;
The RF probe substrate according to claim 1.
前記第2の誘電体層は、前記マイクロストリップ・ライン全体を覆い、前記マイクロストリップ・ラインの他端部に相当する部位にライン結合用スルーホールが穿設され、該スルーホールを導通させて前記マイクロストリップ・ラインの他端部を前記第2の誘電体層上面に取り出してボンディング・パターンを配設する、
ことを特徴とする請求項1に記載のRFプローブ基板。
The second dielectric layer covers the entire microstrip line, and a through hole for line connection is formed in a portion corresponding to the other end of the microstrip line, and the through hole is conducted to connect the second dielectric layer. The other end of the microstrip line is taken out to the upper surface of the second dielectric layer, and a bonding pattern is disposed.
The RF probe substrate according to claim 1.
請求項1に記載のRFプローブ基板を使用したことを特徴とするマイクロ波又はミリ波通信用回路モジュール。
A circuit module for microwave or millimeter wave communication, wherein the RF probe substrate according to claim 1 is used.
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