JP2007123950A - Coaxial line-flat substrate conversion structure and high-frequency signal converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同軸線路と平面基板線路との間で高周波電気信号の変換を行う同軸線路−平面基板変換構造に関し、特に広帯域にわたり反射の少ない同軸線路−平面基板変換構造と高周波用信号変換器に関する。 The present invention relates to a coaxial line-planar substrate conversion structure that converts a high-frequency electrical signal between a coaxial line and a planar substrate line, and more particularly to a coaxial line-planar substrate conversion structure and a high-frequency signal converter that have low reflection over a wide band. .
インターネット等の広帯域マルチメディア通信サービスの爆発的な需要増加に伴って、より大容量でかつ高機能な光ファイバ通信システムやマイクロ波通信システムの開発が求められている。このために大規模な通信システムに用いられる高周波モジュールの性能の向上は極めて重要な課題である。 With the explosive demand for broadband multimedia communication services such as the Internet, development of higher capacity and higher performance optical fiber communication systems and microwave communication systems is required. For this reason, improvement of the performance of the high frequency module used for a large-scale communication system is a very important subject.
従来から、こうした高周波モジュールの高周波信号の入出力の形態としては、同軸線路形のコネクタが広く使われてきた。この同軸線路は、同軸線路コネクタ間の相互接続が容易で、かつ高周波特性に優れるなどの利点が多いので幅広く用いられている。 Conventionally, coaxial line type connectors have been widely used as input / output modes of such high-frequency modules. This coaxial line is widely used because it has many advantages such as easy interconnection between coaxial line connectors and excellent high frequency characteristics.
しかしながら、高周波モジュール内部では、同軸線路型の高周波線路は扱いにくいため、マイクロストリップ線路またはコプレーナ回路などの、表面に信号線が露出している実装に適した平面基板線路が使われている。このような高周波モジュールの場合には、モジュールの入出力インターフェースとして同軸線路コネクタ、モジュール内部では平面基板線路を用いるため、入出力部に同軸線路−平面基板線路間の高周波信号変換が必要であった。また、最近では小型化に優れる同軸コネクタを用いない構造を採用した高周波パッケージなども多く実用化されているが、このような高周波モジュールにおいても評価や選別などの作業時には、同軸線路に変換するほうが都合がよいため、高周波パッケージの平面基板線路から同軸線路へ変換する特別の道具が用いられてきた。 However, since a coaxial line type high frequency line is difficult to handle inside the high frequency module, a planar substrate line suitable for mounting such as a microstrip line or a coplanar circuit with a signal line exposed on the surface is used. In the case of such a high-frequency module, a coaxial line connector is used as an input / output interface of the module, and a planar substrate line is used inside the module. Therefore, high-frequency signal conversion between the coaxial line and the planar substrate line is required in the input / output unit. . In recent years, many high-frequency packages that employ a structure that does not use coaxial connectors, which are excellent in miniaturization, have been put into practical use. However, even in such high-frequency modules, it is better to convert them to coaxial lines when performing operations such as evaluation and selection. For convenience, special tools have been used to convert a planar substrate line of a high frequency package to a coaxial line.
これらの高周波用信号変換器の同軸線路−平面基板線路変換構造として、図5に示す同軸線路−裏面導体付きコプレーナ回路変換構造がある。図5は従来の高周波用信号変換器における同軸線路−平面基板線路変換構造の高周波同軸コネクタと裏面導体付きコプレーナ回路との変換を説明するための模式的断面図であり、(a)は一部断面上面図、(b)は側面断面図である。表面グランド501の構造以外は第1の実施の形態の構成と同じであり、第1の実施の形態で説明が行なわれるので詳細な説明は省略する。 As a coaxial line-planar substrate line conversion structure of these high-frequency signal converters, there is a coplanar circuit conversion structure with a coaxial line-back conductor shown in FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the conversion between a high-frequency coaxial connector of a coaxial line-planar substrate line conversion structure and a coplanar circuit with a back conductor in a conventional high-frequency signal converter. A cross-sectional top view and (b) are side cross-sectional views. Except for the structure of the surface ground 501, the configuration is the same as that of the first embodiment, and the description will be made in the first embodiment.
また、高周波特性の改善を目的とした同軸線路−平面基板線路として、特許文献1に記載の同軸−ストリップ導体変換器では、金属ケースに形成された嵌合部凹部に嵌合して、絶縁部と芯線とが挿入される高周波同軸コネクタと、下面を金属ケースに接して上面にストリップ導体を配設するセラミック基板とを含んで構成され、絶縁部とストリップ導体との間に形成された離間部と、離間部において芯線と金属ケースとの間に形成された円筒形状の第二のエアギャップとを備え、第二のエアギャップが芯線の中心軸に平行な面で円筒形状の上部を切り取って形成され、芯線の中心軸と、第二のエアギャップの中心軸とが一致しており、芯線の上面とストリップ導体の上面とが同一平面上にある構造になっている。この構造により、直流から50GHzまでの広帯域にわたり、高周波同軸線路とストリップ導体との変換において、特性インピーダンスを整合させることができる。
同軸線路−平面基板線路の変換構造としての同軸線路−マイクロストリップ線路への変換では、次のような高周波特性上の問題点がある。マイクロストリップ線路では、誘電体を表面のストリップ導体と裏面グランドで挟んだ構造となっている。一方、通常の高周波ICでは、グランドとデータや電源などの信号を入出力するパッドがすべて表面にあることが多い。このような場合、マイクロストリップ線路の裏面グランドとICの表面グランドとを直接に金ワイヤボンディングすると、それぞれを接続する金ワイヤが長くなるため、金ワイヤのインダクタンスが大きくなり、特に高周波領域において特性が劣化する。また、この高周波特性の劣化を避けるため、平面導波路の途中でマイクロストリップ線路からコプレーナ回路へ変換する方法もある。しかし、この方法においても新たにマイクロストリップ線路−コプレーナ回路間の変換が入るため高周波特性の劣化が避けられない。 The conversion from the coaxial line to the microstrip line as the conversion structure of the coaxial line to the planar substrate line has the following problems in high frequency characteristics. The microstrip line has a structure in which a dielectric is sandwiched between a strip conductor on the front surface and a ground on the back surface. On the other hand, in general high-frequency ICs, the pads for inputting / outputting signals such as ground and data and power are all on the surface. In such a case, if the back surface ground of the microstrip line and the front surface ground of the IC are directly bonded to the gold wire, the gold wire connecting each of them becomes long, so that the inductance of the gold wire increases, and the characteristics are particularly high in the high frequency region. to degrade. In order to avoid the deterioration of the high frequency characteristics, there is a method of converting from a microstrip line to a coplanar circuit in the middle of a planar waveguide. However, even in this method, since the conversion between the microstrip line and the coplanar circuit is newly introduced, the deterioration of the high frequency characteristics cannot be avoided.
また、図5に示す同軸線路−裏面導体付きのコプレーナ回路変換構造では、電気信号変換部における電界分布は、後述の第1の実施の形態で比較のために掲載した図2(b)に示すような空気中を伝搬する電界分布520が生じる。通常の高周波線路においては、特性インピーダンスを50Ωとなるように作るのが一般的であるのに対し、この変換部においては、空気中を同軸線路の芯線514からコプレーナ回路500の表面グランド501間に伝搬する電界分布520が大きいため特性インピーダンスが50Ωよりもかなり低下していた。その結果、電気信号変換部において特性インピーダンスの不連続による反射が生じていた。 Further, in the coplanar circuit conversion structure with the coaxial line-back conductor shown in FIG. 5, the electric field distribution in the electric signal conversion unit is shown in FIG. 2 (b) shown for comparison in the first embodiment described later. An electric field distribution 520 that propagates in the air is generated. In a normal high-frequency line, the characteristic impedance is generally made to be 50Ω, but in this conversion section, the air passes between the core line 514 of the coaxial line and the surface ground 501 of the coplanar circuit 500. Since the propagating electric field distribution 520 is large, the characteristic impedance is considerably lower than 50Ω. As a result, reflection due to the discontinuity of the characteristic impedance occurred in the electric signal conversion unit.
また、これらの変換部における反射を抑え広帯域化する方法として特許文献1に開示された同軸−ストリップ導体変換器にも、いくつかの実用上の課題がある。第一に、高周波同軸線路芯線とストリップ基板の導体を同一の高さにする必要があること、高周波特性の劣化を抑えるためには、同軸線路芯線とストリップ導体間の距離を小さくする必要があるため、金属ケースの加工トレランスがあまり大きくとれないことが上げられる。第二にこの変換器では、高周波同軸線路の芯線とセラミック基板上のストリップ導体間をリボンボンディングで固定している。通常このような同軸−ストリップ導体変換部は、特許文献1の図1、2で示されるように金属ケースの内壁際になるため、通常のリボンボンディング装置では作業性が悪く、特別なボンディング装置を用いる必要があるなどの課題がある。
Further, the coaxial-strip conductor converter disclosed in
本発明の目的は、高周波特性に優れ、特別な製作工程や装置を必要としない、裏面導体付きのコプレーナ回路を用いた同軸線路−変換線路基板変換構造と、その変換構造を有する高周波用信号変換器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a coaxial line-conversion line substrate conversion structure using a coplanar circuit with a back conductor, which has excellent high frequency characteristics and does not require a special manufacturing process or device, and a high frequency signal conversion having the conversion structure. Is to provide a vessel.
本発明の同軸線路−平面基板線路変換構造は、
金属パッケージ上に構成された、同軸線路と平面基板線路との変換を行うための高周波用信号変換器における同軸線路−平面基板線路変換構造である。平面基板線路は、中心導体と表面グランド導体と裏面導体とを有するコプレーナ回路であり、コプレーナ回路の表面グランド導体の中心導体に近接した一部が、同軸線路との変換部近傍の所定の部分において、所定の形状に取り除かれていることを特徴とする。
The coaxial line-planar substrate line conversion structure of the present invention is
It is the coaxial line-planar substrate line conversion structure in the signal converter for high frequencies for performing the conversion of a coaxial line and a plane board line comprised on the metal package. The planar substrate line is a coplanar circuit having a center conductor, a front surface ground conductor, and a back surface conductor, and a part close to the center conductor of the front surface ground conductor of the coplanar circuit is in a predetermined part near the conversion portion with the coaxial line. , Being removed in a predetermined shape.
同軸線路との変換部近傍の所定の部分において取り除かれている表面グランド導体の一部が、表面グランド導体の中心導体側の表面グランド導体の端部から30〜200μm離れた位置にあってもよく、同軸線路との変換部近傍の所定の部分において取り除かれている表面グランド導体の一部の形状が、長辺が中心導体と平行な矩形状であり、矩形状の短辺の幅が20μm〜100μm、長辺の長さが200μm〜600μmであってもよく、中心導体と平行方向に長い三角形状であり、三角形の一辺の長さが20μm〜100μmであり、他の二辺の長さが200μm〜600μmであってもよい。 A part of the surface ground conductor removed in a predetermined portion near the conversion portion with the coaxial line may be located 30 to 200 μm away from the end portion of the surface ground conductor on the center conductor side of the surface ground conductor. The shape of a part of the surface ground conductor removed in a predetermined portion near the conversion portion with the coaxial line is a rectangular shape whose long side is parallel to the central conductor, and the width of the short side of the rectangular shape is 20 μm to 100 μm, the length of the long side may be 200 μm to 600 μm, is a triangular shape that is long in the direction parallel to the central conductor, the length of one side of the triangle is 20 μm to 100 μm, and the length of the other two sides It may be 200 μm to 600 μm.
本発明の高周波用信号変換器は、
上述の同軸線路―平面基板変換構造を備えている。
The high-frequency signal converter of the present invention is
The coaxial line-planar substrate conversion structure described above is provided.
本発明における同軸線路−平面線路基板変換構造の特徴は、変換部において裏面導体付きコプレーナ回路の表面グランド導体の一部を取り除いてあることであり、これにより、従来の同軸線路−平面線路基板変換構造では困難であった、同軸線路と裏面導体付きコプレーナ回路において反射の少ない良好な周波数特性を実現することができる。 A feature of the coaxial line / planar line substrate conversion structure in the present invention is that a part of the front surface ground conductor of the coplanar circuit with the back conductor is removed in the conversion unit. Good frequency characteristics with less reflection can be realized in a coplanar circuit with a coaxial line and a back conductor, which was difficult with the structure.
広帯域にわたり反射の少ない高周波特性に優れる超高速光通信向け並びにマイクロ波無線通信向けの高周波モジュールを提供できるという効果がある。 There is an effect that it is possible to provide a high-frequency module for ultra-high-speed optical communication and microwave radio communication that is excellent in high-frequency characteristics with low reflection over a wide band.
これは、信号変換部において裏面導体付きコプレーナ回路の表面グランド導体の一部を取り除いたことにより、表面グランド上の電界分布を減らすことができ、変換領域における特性インピーダンスの低下を抑え、変換部における反射を低減させることができたからである。具体的なシミュレーション結果は後述の図3に示すように、従来例の表面グランド導体を取り除いていない変換構造と比べ本発明では、DC〜50GHz程度までの広い範囲において反射の低減効果が見込まれ、特に、30〜40GHzでは5dB程度と反射低減効果が大きい。 This is because by removing a part of the surface ground conductor of the coplanar circuit with the back conductor in the signal conversion unit, it is possible to reduce the electric field distribution on the surface ground, suppress the decrease in characteristic impedance in the conversion region, This is because reflection can be reduced. As shown in FIG. 3 to be described later, the specific simulation results are expected to have a reflection reduction effect in a wide range up to about DC to 50 GHz in the present invention compared to the conversion structure in which the surface ground conductor of the conventional example is not removed, In particular, the reflection reduction effect is large at about 30 dB at 30 to 40 GHz.
また本発明においては、従来例と変わらないコストで作製することができるという効果がある。 In addition, the present invention has an effect that it can be manufactured at a cost that is not different from the conventional example.
これは、裏面導体付のコプレーナ回路を含む高周波セラミック基板を用いた平面導波路の場合には、セラミック基板の上面導体をフォトリソグラフィーまたは、レーザ等による直接描画法などで表面パターンを描画し、エッチングによって導体を取り除く方法で作製するが、本発明の裏面導体付きコプレーナ基板の場合、リソグラフィのマスクデータに従来品に加えてグランド導体を取り除くパターンを入れるだけで作製可能だからである。 In the case of a planar waveguide using a high-frequency ceramic substrate including a coplanar circuit with a back conductor, the surface conductor is drawn on the upper surface conductor of the ceramic substrate by photolithography or a direct drawing method using a laser or the like and etched. However, in the case of the coplanar substrate with the back conductor according to the present invention, it is possible to manufacture by simply adding a pattern for removing the ground conductor to the lithography mask data in addition to the conventional product.
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図を用いて詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態である同軸線路−平面基板線路変換部を示す模式図であり、(a)は一部断面上面図、(b)は側面断面図である。図1(a)に示すように、本発明の第1の実施の形態である高周波用信号変換器10の同軸線路−平面基板線路変換構造は、高周波同軸コネクタ111と芯線114を有する同軸線路部と、裏面導体付きのコプレーナ回路100と、金属パッケージ110とで構成されている。
(First embodiment)
1A and 1B are schematic views showing a coaxial line-planar substrate line conversion section according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a partial cross-sectional top view and FIG. 1B is a side cross-sectional view. As shown in FIG. 1A, the coaxial line-planar substrate line conversion structure of the high-
まず、裏面導体付きのコプレーナ回路100について説明する。裏面導体付きのコプレーナ回路100は、表面グランド101、中心導体102、裏面導体103と表面グランド101とを導通させる貫通ビア104、および信号入出力端面に設けられた表面グランド101と裏面導体103とを導通させる切欠部105を有する。この中心導体102の幅とこの中心導体102と表面グランド101との間隙106は、特性インピーダンスが50Ωとなるように作製されている。高周波領域においては、コプレーナ回路の高次モードを発生させないようにするために中心導体102の幅は狭い必要がある。一方、中心導体102の幅が狭すぎると実装上の問題が多く、伝搬損失が大きくなることなどから50μm〜300μm程度が望ましい。 First, the coplanar circuit 100 with the back conductor will be described. The coplanar circuit 100 with the back conductor includes a front surface ground 101, a center conductor 102, a through via 104 that conducts the back surface conductor 103 and the front surface ground 101, and a front surface ground 101 and a back surface conductor 103 provided on a signal input / output end face. It has a notch portion 105 for conducting. The width of the center conductor 102 and the gap 106 between the center conductor 102 and the surface ground 101 are formed so that the characteristic impedance is 50Ω. In the high frequency region, the width of the center conductor 102 needs to be narrow so as not to generate higher order modes of the coplanar circuit. On the other hand, if the width of the center conductor 102 is too narrow, there are many problems in mounting, and propagation loss increases.
また、同軸線路との間の接続部である変換部領域における中心導体先端部107では、接続を容易にするため中心導体102の幅を200μ〜400μm程度まで広げる。また、このコプレーナ回路100の表面グランド101の導体には、その一部を矩形状に取り除いた導体除去部108が設けられている。この取り除かれた表面グランド101の大きさは、信号伝搬方向に水平方向に200〜600μm、垂直方向に20μm〜100μmの間にするのが望ましい。その理由は、水平方向には変換領域において中心導体を広げた箇所である中心導体先端部107とほぼ同等の長さ、またはわずかに短い程度が必要であるためである。また、幅に関しては本発明の効果が得られるのには20μm以上が必要であり、100μm以上では周波数特性が劣化するからである。 Further, at the center conductor tip 107 in the conversion region, which is a connection with the coaxial line, the width of the center conductor 102 is increased to about 200 μm to 400 μm in order to facilitate connection. Further, the conductor of the surface ground 101 of the coplanar circuit 100 is provided with a conductor removing portion 108 in which a part thereof is removed in a rectangular shape. The size of the removed surface ground 101 is preferably between 200 and 600 μm in the horizontal direction in the signal propagation direction and between 20 and 100 μm in the vertical direction. The reason is that in the horizontal direction, a length approximately equal to or slightly shorter than the center conductor tip 107, which is the location where the center conductor is expanded in the conversion region, is necessary. Further, regarding the width, 20 μm or more is necessary to obtain the effect of the present invention, and if it is 100 μm or more, the frequency characteristics deteriorate.
この位置は表面グランド101の端から30〜100μm離れた所が望ましい。この理由は、高周波として十分なグランドをとるのには表面グランド101の幅として必要な幅が30μm以上であり、また製造の誤差や作りやすさなどを考慮するとある程度の幅が必要であるとの観点からも30μm以上が望ましい。この矩形状に導体を取り除いた導体除去部108は、同様な理由により貫通ビア104や切欠部105からも30μm以上離すことが望ましい。 This position is preferably 30 to 100 μm away from the end of the surface ground 101. This is because the width required for the surface ground 101 is 30 μm or more in order to obtain a sufficient ground for a high frequency, and a certain amount of width is required in consideration of manufacturing errors and ease of manufacturing. Also from a viewpoint, 30 micrometers or more are desirable. It is desirable that the conductor removal portion 108 from which the conductor is removed in the rectangular shape be separated from the through via 104 and the cutout portion 105 by 30 μm or more for the same reason.
コプレーナ回路100は、はんだなどの導電性材料を用いて、金属パッケージ110との間で固定されている。このとき、コプレーナ基板100と金属パッケージ110と間の信号の伝搬方向の隙間はできるたけ小さく実装することが周波数特性上望ましい。 The coplanar circuit 100 is fixed to the metal package 110 using a conductive material such as solder. At this time, it is desirable in terms of frequency characteristics to mount the gap in the signal propagation direction between the coplanar substrate 100 and the metal package 110 as small as possible.
次に、金属パッケージ110に関して説明する。金属パッケージ110内には、高周波同軸コネクタ111が固定されている。この高周波同軸コネクタ111は、金属パッケージ110上面から高周波同軸コネクタ111の挿入用の穴に向けて設けられた貫通穴112にはんだ等の導電性の材料を入れ、金属パッケージ110を加熱し、溶解後冷却することにより固定されている。この高周波同軸コネクタ111も特性インピーダンスが50Ωとなるように作製されている。 Next, the metal package 110 will be described. A high frequency coaxial connector 111 is fixed in the metal package 110. In this high-frequency coaxial connector 111, a conductive material such as solder is put into a through hole 112 provided from the upper surface of the metal package 110 toward the insertion hole of the high-frequency coaxial connector 111, and the metal package 110 is heated and melted. It is fixed by cooling. The high-frequency coaxial connector 111 is also manufactured so that the characteristic impedance is 50Ω.
第1の実施の形態と従来例における高周波同軸コネクタ111と中心導体102との変換部における電界分布は図2に示すようになる。図2は高周波同軸コネクタと中心導体の変換部における電界分布を示す模式的断面図であり、(a)は第1の実施の形態の電界分布であり、(b)は従来例の場合の電界分布である。従来例では変換部において表面グランド501上の空気中に電界分布520がみられるため、変換部の特性インピーダンスが50Ωよりかなり小さくなり、高周波信号の反射が生じる。一方、本実施の形態で示した構造では、表面グランド101上の空気中における電界分布120を小さくすることができるため、特性インピーダンスの低下を抑えることができ反射を抑制することができる。 The electric field distribution in the conversion part between the high-frequency coaxial connector 111 and the center conductor 102 in the first embodiment and the conventional example is as shown in FIG. 2A and 2B are schematic cross-sectional views showing the electric field distribution in the high-frequency coaxial connector and the conversion portion of the central conductor, FIG. 2A is the electric field distribution of the first embodiment, and FIG. Distribution. In the conventional example, since the electric field distribution 520 is observed in the air on the surface ground 501 in the conversion unit, the characteristic impedance of the conversion unit is considerably smaller than 50Ω, and high-frequency signal reflection occurs. On the other hand, in the structure shown in this embodiment mode, since the electric field distribution 120 in the air on the surface ground 101 can be reduced, a reduction in characteristic impedance can be suppressed and reflection can be suppressed.
図3は、本発明の第1の実施の形態と従来例における高周波用信号変換器の同軸線路−平面基板線路変換構造の反射の周波数特性である。具体的なシミュレーション結果は図3に示すように、従来例の表面グランド導体を取り除いていない変換構造と比べ本発明では、DC〜50GHz程度までの広い範囲において反射の低減効果が見込まれ、特に、30〜40GHzでは5dB程度と反射低減効果が大きい。 FIG. 3 is a frequency characteristic of reflection of the coaxial line-planar substrate line conversion structure of the high-frequency signal converter in the first embodiment of the present invention and the conventional example. As shown in FIG. 3, the specific simulation results are expected to have a reflection reduction effect in a wide range from DC to 50 GHz in the present invention, compared with the conversion structure in which the surface ground conductor of the conventional example is not removed, At 30 to 40 GHz, the reflection reduction effect is large at about 5 dB.
次に、第1の実施の形態で示した同軸線路−平面基板変換構造を有する高周波用信号変換器10の製造方法について説明する。裏面導体付きのコプレーナ回路100は、例えばアルミナセラミックス(比誘電率が9から10)などの高周波信号の損失の小さい誘電体基板を用いて作られる。この誘電体基板に、高出力レーザなどを用いて表面と裏面とを貫通させた貫通ビア104および、電気信号の入出力部分に切欠部105を形成する。次に、スパッタなどの蒸着装置を用いて、金を1μm程度の厚さで基板の両面に成膜する。この時、貫通ビア104や切欠部105を形成したところでは、基板の表面グランド101と裏面導体103とが導通するように、貫通ビア104や切欠部105の内壁部に金がつくように成膜する。
Next, a manufacturing method of the high-
次に表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより中心導体102と表面グランド101とを形成する。このとき、同時に表面グランド101の一部を取り除き本発明の特徴である矩形状の表面グランド導体の導体除去部108を作製する。 Next, a photoresist is applied to the surface, and the central conductor 102 and the surface ground 101 are formed by photolithography. At this time, a part of the surface ground 101 is removed at the same time, and the conductor removal portion 108 of the rectangular surface ground conductor, which is a feature of the present invention, is produced.
次に、金属パッケージ110の製造方法について説明する。金属パッケージ110には、加工性に優れたステンレスや、アルミナセラミックスと線膨張係数が近いコバールなどが用いられる。金属パッケージ110については、用途に応じて様々な形状をとるため金属パッケージ110の全体構成ではなく、本発明の説明に必要な変換部部分である図1(a)に記載の箇所に着目して製造方法について説明する。金属パッケージ110の高周波同軸コネクタ111を差し込む箇所に、図示しない専用の工具を用いて同軸コネクタ111を嵌合させるための同軸コネクタ嵌合部113の穴を形成する。また同軸コネクタ嵌合部113の穴の上面にもこの穴に達する貫通孔112を設ける。また、電気特性の改善や信頼性を得るため金属パッケージ110の表面には金メッキを施す。次にこの金属パッケージ110に高周波同軸コネクタ111を差込み、図示しない固定ジグで固定した状態で、上面に設けた貫通孔112にはんだを入れ金属パッケージ110をはんだが溶解する180℃程度まで加熱した後、金属パッケージ110を冷却して高周波同軸コネクタ111を固定する。 Next, a method for manufacturing the metal package 110 will be described. For the metal package 110, stainless steel having excellent workability, Kovar having a linear expansion coefficient close to that of alumina ceramics, or the like is used. Since the metal package 110 takes various shapes depending on the application, the focus is not on the entire configuration of the metal package 110 but on the portion shown in FIG. 1A which is a conversion portion necessary for the description of the present invention. A manufacturing method will be described. A hole of the coaxial connector fitting portion 113 for fitting the coaxial connector 111 is formed at a position where the high frequency coaxial connector 111 of the metal package 110 is inserted using a dedicated tool (not shown). A through hole 112 reaching the hole is also provided on the upper surface of the hole of the coaxial connector fitting portion 113. Further, gold plating is applied to the surface of the metal package 110 in order to improve electrical characteristics and to obtain reliability. Next, after inserting the high-frequency coaxial connector 111 into the metal package 110 and fixing it with a fixing jig (not shown), solder is inserted into the through hole 112 provided on the upper surface and the metal package 110 is heated to about 180 ° C. where the solder melts. Then, the metal package 110 is cooled to fix the high frequency coaxial connector 111.
次に、金属パッケージ110に裏面導体付きのコプレーナ回路100をはんだ等の低融点の金属を用いて取り付け、最後に同軸線路の芯線114とコプレーナ回路100の中心導体102の先端部107をはんだなどの導電性材料109で接続して同軸線路−平面基板変換構造を完成させる。 Next, the coplanar circuit 100 with the back conductor is attached to the metal package 110 using a metal having a low melting point such as solder. Finally, the core wire 114 of the coaxial line and the tip 107 of the central conductor 102 of the coplanar circuit 100 are soldered or the like. The conductive line 109 is connected to complete the coaxial line-planar substrate conversion structure.
(第2の実施の形態)
図4は本発明の第2の実施の形態である同軸線路−平面基板線路変換部を示す模式図であり、(a)は一部断面上面図、(b)は側面断面図である。図4(a)に示すように、本発明の第2の実施形態である同軸線路−平面基板線路変換構造では、高周波用信号変換器20は高周波同軸コネクタ211と芯線214を有する同軸線路部と裏面導体付きコプレーナ回路200、および金属パッケージ210とで構成されている。
(Second Embodiment)
4A and 4B are schematic views showing a coaxial line-planar substrate line conversion portion according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a partial cross-sectional top view and FIG. 4B is a side cross-sectional view. As shown in FIG. 4A, in the coaxial line-planar substrate line conversion structure according to the second embodiment of the present invention, the high-
第2の実施の形態の高周波用信号変換器20と同軸線路−平面基板線路変換部の構造は、第1の実施の形態では矩形であった表面グランド101の導体除去部108が、三角形の形状の導体除去部208となった以外は第1の実施の形態と同じなので、同じ部分についての説明は省略し、導体除去部208を中心に説明する。
The structure of the high-
裏面導体付きコプレーナ回路200においては、コプレーナ回路200の表面グランド201の導体には、図4(a)に示されるように、その一部を直角三角形の形状に取り除いた導体除去部208が設けられている。 In the coplanar circuit 200 with the back conductor, the conductor of the front surface ground 201 of the coplanar circuit 200 is provided with a conductor removal portion 208 in which a part thereof is removed in the shape of a right triangle as shown in FIG. ing.
この表面グランド201から取り除かれた導体除去部208の大きさは、信号伝搬方向に水平な方向に200〜600μm、垂直な方向に20μm〜100μmの間となる三角形状となっている。その理由は、水平方向には変換領域において中心導体202を広げた中心導体先端部207とほぼ同等の長さ、またはわずかに短い程度が必要であるためである。また、幅に関しては本発明の効果が得られるのは20μm以上で必要であり、100μm以上では周波数特性が劣化するからである。 The size of the conductor removal portion 208 removed from the surface ground 201 has a triangular shape that is between 200 and 600 μm in the horizontal direction in the signal propagation direction and between 20 and 100 μm in the vertical direction. The reason for this is that in the horizontal direction, a length approximately equal to or slightly shorter than the center conductor tip 207 in which the center conductor 202 is expanded in the conversion region is required. In addition, regarding the width, the effect of the present invention can be obtained at 20 μm or more, and the frequency characteristics deteriorate at 100 μm or more.
また、この位置は表面グランドの端から30〜100μm離れた所が望ましい。この理由は、高周波として十分なグランドをとるのには表面グランドの幅として30μm以上必要であること、製造の誤差や作りやすさなどを考慮するとある程度の幅が必要であるとの観点から30μm以上が望ましい。このことは、貫通ビア204や切欠部205とも同じ理由から30μm以上離すことが望ましい。 Further, this position is desirably 30 to 100 μm away from the edge of the surface ground. The reason for this is that a surface ground width of 30 μm or more is required to obtain a sufficient ground for a high frequency, and that a certain amount of width is required in consideration of manufacturing errors and ease of manufacturing. Is desirable. For this reason, it is desirable that the through via 204 and the cutout portion 205 be separated by 30 μm or more for the same reason.
金属パッケージ210は、第1の実施の形態の金属パッケージ110と同じ構成なので説明を省略する。 Since the metal package 210 has the same configuration as the metal package 110 of the first embodiment, the description thereof is omitted.
第2の実施の形態における高周波同軸コネクタ211と中心導体202との変換部における電界分布は、図3を参照して第1の実施の形態で示したのと同様に、従来例における高周波同軸コネクタ511と中心導体502の変換部における電界分布と比較して、表面グランド201上の空気中における電界を少なくすることができるため、変換部における特性インピーダンスの低下を抑えることができ、変換部で生じる反射を抑制することができる。 The electric field distribution in the conversion portion between the high-frequency coaxial connector 211 and the center conductor 202 in the second embodiment is the same as that shown in the first embodiment with reference to FIG. Since the electric field in the air on the surface ground 201 can be reduced as compared with the electric field distribution in the conversion part of 511 and the central conductor 502, a reduction in characteristic impedance in the conversion part can be suppressed and occurs in the conversion part. Reflection can be suppressed.
第2の実施の形態の同軸線路−平面基板変換構造を有する高周波用信号変換器20の製造方法も、表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより中心導体202と表面グランド201を形成するとき、同時に表面グランド201の一部を取り除き三角形状の導体除去部208を設ける以外は第1の実施の形態の製造方法と同じなので説明を省略する。
The manufacturing method of the high-
金属パッケージ110の本発明の説明に必要な変換部部分の製造方法も、第1の実施の形態で説明した製造方法と同じなので説明を省略する。 The manufacturing method of the conversion part necessary for the description of the present invention of the metal package 110 is also the same as the manufacturing method described in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
なお、この発明の同軸線路−平面基板変換構造は、図面を参照して説明した上述の実施の形態に限定されるものではなく、同じ目的で同じ効果を得られるように応用して実施することができる。例えば、この発明は表面グランドに設ける導体の除去部の形状を矩形状や三角形の形状に限らず台形などの他の形状として適用することが可能である。また変換部において中心導体を接続しやすくするために広げた中心導体先端部をなくして、中心導体をすべて同じ幅にすることも可能である。さらに、表面グランド導体を基板表面の一部とすることも可能であり、同一の金属パッケージに二つ以上の同軸線路−平面基板線路変換構造を設けることも可能である。 The coaxial line-planar substrate conversion structure of the present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and is applied and implemented so as to obtain the same effect for the same purpose. Can do. For example, the present invention can be applied not only to the rectangular shape or the triangular shape but also to other shapes such as a trapezoid as the shape of the conductor removal portion provided on the surface ground. It is also possible to make the center conductors all the same width by eliminating the center conductor tip widened to facilitate the connection of the center conductors in the conversion part. Further, the surface ground conductor can be a part of the substrate surface, and two or more coaxial line-planar substrate line conversion structures can be provided in the same metal package.
10、20、50 高周波用信号変換器
100、200、500 コプレーナ回路
101、201、501 表面グランド
102、202、502 中心導体
103、203、503 裏面導体
104、204、504 貫通ビア
105、205、505 切欠部
106、206、506 間隙
107、207、507 中心導体先端部
108、208 導体除去部
109、209、509 導電性材料
110、210、510 金属パッケージ
111、211、511 高周波同軸コネクタ
112、212、512 貫通孔
113、213、513 同軸コネクタ嵌合部
114、214、514 芯線
120、520 電界分布
10, 20, 50 High-frequency signal converter 100, 200, 500 Coplanar circuit 101, 201, 501 Front ground 102, 202, 502 Central conductor 103, 203, 503 Back conductor 104, 204, 504 Through-via 105, 205, 505 Notch 106, 206, 506 Gap 107, 207, 507 Center conductor tip 108, 208 Conductor removal 109, 209, 509 Conductive material 110, 210, 510 Metal package 111, 211, 511 High-frequency coaxial connector 112, 212, 512 Through-hole 113, 213, 513 Coaxial connector fitting portion 114, 214, 514 Core wire 120, 520 Electric field distribution
Claims (14)
前記平面基板線路は、中心導体と表面グランド導体と裏面導体とを有するコプレーナ回路であり、
前記コプレーナ回路の前記表面グランド導体の前記中心導体に近接した一部が、前記同軸線路との変換部近傍の所定の部分において、所定の形状に取り除かれていることを特徴とする同軸線路−平面基板線路変換構造。 In the coaxial line-planar substrate line conversion structure in the high-frequency signal converter for performing conversion between the coaxial line and the planar substrate line, which is configured on the metal package,
The planar substrate line is a coplanar circuit having a center conductor, a surface ground conductor, and a back conductor,
A portion of the coplanar circuit adjacent to the center conductor of the surface ground conductor is removed in a predetermined shape in a predetermined portion in the vicinity of the conversion portion with the coaxial line. Substrate line conversion structure.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011015200A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Anritsu Corp | High-frequency connection wiring board, and optical modulator module including the same |
US8227707B2 (en) | 2008-03-10 | 2012-07-24 | Fujitsu Limited | Coaxial connector mounted circuit board |
WO2015111721A1 (en) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 京セラ株式会社 | Element-accommodating package and mounting structure |
JP2019106675A (en) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | 日本電信電話株式会社 | Connector and connector-board connection structure |
JP2019220909A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 日本電信電話株式会社 | High frequency line connection structure |
JP2021164131A (en) * | 2020-04-03 | 2021-10-11 | アンリツ株式会社 | Transmission line conversion structure |
WO2022220176A1 (en) | 2021-04-14 | 2022-10-20 | 京セラ株式会社 | Package for accommodating electronic element, and electronic device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60103903U (en) * | 1983-12-19 | 1985-07-16 | 関西日本電気株式会社 | Printed circuit board with strip line |
JPS6214806U (en) * | 1985-07-12 | 1987-01-29 | ||
JPH0371703A (en) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Hitachi Ltd | Connection method for multi-layer substrate |
JPH06350312A (en) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Nec Corp | Connection structure between coaxial connector and multi-layer printed circuit board |
JP4304784B2 (en) * | 1999-09-22 | 2009-07-29 | 株式会社豊田中央研究所 | Semiconductor chip mounting substrate and high frequency device |
JP2002217601A (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-02 | Sharp Corp | Circuit device |
JP3824265B2 (en) * | 2002-03-28 | 2006-09-20 | 住友大阪セメント株式会社 | High frequency line connection structure |
-
2004
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8227707B2 (en) | 2008-03-10 | 2012-07-24 | Fujitsu Limited | Coaxial connector mounted circuit board |
JP2011015200A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Anritsu Corp | High-frequency connection wiring board, and optical modulator module including the same |
WO2015111721A1 (en) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 京セラ株式会社 | Element-accommodating package and mounting structure |
US9805995B2 (en) | 2014-01-24 | 2017-10-31 | Kyocera Corporation | Element-accommodating package and mounting structure |
JP2019106675A (en) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | 日本電信電話株式会社 | Connector and connector-board connection structure |
JP2019220909A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 日本電信電話株式会社 | High frequency line connection structure |
WO2019244567A1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 日本電信電話株式会社 | High-frequency line connection structure |
JP2021164131A (en) * | 2020-04-03 | 2021-10-11 | アンリツ株式会社 | Transmission line conversion structure |
JP7303773B2 (en) | 2020-04-03 | 2023-07-05 | アンリツ株式会社 | transmission line conversion structure |
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