JP2007142854A - Signal transmission circuit device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号伝送回路装置及びその信号伝送回路装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a signal transmission circuit device and a method for manufacturing the signal transmission circuit device.
従来、シリコンからなる半導体基板上に圧力センサなどのMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を形成し、そのMEMSを取り囲むように他の基板例えばガラス基板を接合して、信号伝送回路装置などが製作されている。 Conventionally, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) such as a pressure sensor is formed on a semiconductor substrate made of silicon, and another substrate such as a glass substrate is joined so as to surround the MEMS, thereby producing a signal transmission circuit device or the like. Yes.
しかし、それらのMEMSと外部との電気的接続のための製造工程や当該電気的信頼性において必ずしも十分でないなどの問題があった。 However, there is a problem that the manufacturing process for electrical connection between the MEMS and the outside and the electrical reliability are not necessarily sufficient.
そこで、例えば半導体基板にダイヤフラム部及び第1の電極を設け、当該半導体基板の第1の電極側の面にガラス基板を接合し、このガラス基板の第1の電極に対向する位置に第2の電極を設け、各電極間の静電容量により被測定圧力を算出する回路部を当該半導体基板のガラス基板側の面に設け、半導体基板のガラス基板と反対側の面に配線取出用凹部を形成し、この配線取出用凹部に外部取出用配線を設けるとともに、この外部取出用配線部と回路部に接続された内部配線部とを電気的に導通させる拡散層を当該半導体基板に設けるといったような圧力センサが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の装置などでは、回路部や内部配線部を流れる信号が半導体基板などから誘電損失の影響を受け、減衰するという問題がある。特にMEMSにおける高周波回路においては、その影響は無視し得ないものとなっており、低コストでその問題を解決することが求められていた。
However, the apparatus described in
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低コストに信号伝送回路の誘電損失を軽減し、その電気的信頼性を向上させる信号伝送回路装置及びその信号伝送回路装置の製造方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a signal transmission circuit device and a method for manufacturing the signal transmission circuit device that reduce the dielectric loss of the signal transmission circuit and improve its electrical reliability at a low cost. There is to do.
上記目的を達成するための、本発明に係る信号伝送回路装置は、基板と、前記基板上に設けられた信号伝送回路と、前記基板と前記信号伝送回路との間に設けられ、前記基板と陽極接合された誘電体とを具備することを特徴とする。ここで、「信号伝送回路」とは、例えば高周波回路のCPW(Co planar Waveguide)やアンテナ、MEMSスイッチ、電極、コイルなどを備えたものを含むものである。 In order to achieve the above object, a signal transmission circuit device according to the present invention includes a substrate, a signal transmission circuit provided on the substrate, and a substrate provided between the substrate and the signal transmission circuit. And an anodic bonded dielectric. Here, the “signal transmission circuit” includes, for example, a high-frequency circuit including a CPW (Co planar Waveguide), an antenna, a MEMS switch, an electrode, a coil, and the like.
本発明では、信号伝送回路と基板との間に陽極接合され、イオン移動した誘電体を設けたので、当該信号伝送回路を流れる信号が当該誘電体や基板から受ける誘電損失を減少させることができる。 In the present invention, since the dielectric that is anodically bonded and ion-moved between the signal transmission circuit and the substrate is provided, the dielectric loss that the signal flowing through the signal transmission circuit receives from the dielectric and the substrate can be reduced. .
本発明の一の形態によれば、前記基板は、シリコン基板であり、前記誘電体はパイレックス(登録商標)ガラスであることを特徴とする。これにより、信号伝送回路装置で一般的に用いられるシリコンを用いることができると共に、パイレックス(登録商標)ガラス中のNaイオンを陽極接合に用いることができる。また、パイレックス(登録商標)ガラスはシリコンと熱膨張係数が殆ど同じであり陽極接合なども容易となり、低コストに信号伝送回路装置を製造できる。 According to an embodiment of the present invention, the substrate is a silicon substrate, and the dielectric is Pyrex (registered trademark) glass. Thereby, silicon generally used in a signal transmission circuit device can be used, and Na ions in Pyrex (registered trademark) glass can be used for anodic bonding. Further, Pyrex (registered trademark) glass has almost the same thermal expansion coefficient as that of silicon and facilitates anodic bonding and the like, and a signal transmission circuit device can be manufactured at low cost.
本発明の一の形態によれば、前記基板は、金属であり、前記誘電体はパイレックス(登録商標)ガラスであることを特徴とする。これにより、パイレックス(登録商標)ガラス中のNaイオンを陽極接合に用いることができると共に、基板を金属としたので設計の自由度を向上させることができる。また、当該金属により例えばCPWなどから漏れる電磁波を遮蔽できる。 According to an aspect of the present invention, the substrate is made of metal, and the dielectric is Pyrex (registered trademark) glass. Thus, Na ions in Pyrex (registered trademark) glass can be used for anodic bonding, and the substrate is made of metal, so that the degree of freedom in design can be improved. In addition, the metal can shield electromagnetic waves leaking from, for example, CPW.
本発明の一の形態によれば、前記金属は、コバールからなることを特徴とする。これによりパイレックス(登録商標)ガラスにコバールの熱膨張係数が近いので安定、かつ、容易に陽極接合が可能となり、低コストに信号伝送回路装置を製造できる。 According to one form of this invention, the said metal consists of kovar. Accordingly, since the thermal expansion coefficient of Kovar is close to Pyrex (registered trademark) glass, anodic bonding can be performed stably and easily, and a signal transmission circuit device can be manufactured at low cost.
本発明の一の形態によれば、前記基板は、開口部を有し、少なくとも前記信号伝送回路の一部は、前記誘電体を介して前記開口部上に設けられていることを特徴とする。ここで、「開口部」とは、完全に反対側まで貫通しているものに限られず、凹部を形成するようなものも含むものとする。これにより、例えばシリコン基板の誘電率を下げることができ、開口部上に設けられた信号伝送回路中を流れる信号の誘電損失をより少なくさせることが可能となる。 According to an aspect of the present invention, the substrate has an opening, and at least a part of the signal transmission circuit is provided on the opening through the dielectric. . Here, the “opening” is not limited to the one completely penetrating to the opposite side, and includes one that forms a recess. Thereby, for example, the dielectric constant of the silicon substrate can be lowered, and the dielectric loss of the signal flowing in the signal transmission circuit provided on the opening can be further reduced.
本発明の一の形態によれば、前記開口部は、貫通していることを特徴とする。これにより、信号伝送回路中を流れる信号の例えばシリコン基板からの誘電損失を、より確実に減少させることができる。 According to one form of this invention, the said opening part has penetrated, It is characterized by the above-mentioned. Thereby, the dielectric loss of the signal flowing through the signal transmission circuit, for example, from the silicon substrate can be more reliably reduced.
本発明の一の形態によれば、前記信号伝送回路は、高周波信号伝送回路であることを特徴とする。ここで、「高周波信号」とは例えば数百MHz〜数百GHz帯の周波数を持つ信号であって、所謂マイクロ波やミリ波も含む信号である。これにより、マイクロ、ミリ波で例えばCPW中に信号を伝送する場合に、深刻な問題であった例えばシリコン基板の誘電損失による信号の減衰をより少なくさせることができる。 According to an aspect of the present invention, the signal transmission circuit is a high-frequency signal transmission circuit. Here, the “high-frequency signal” is a signal having a frequency of, for example, several hundred MHz to several hundred GHz band, and includes a so-called microwave and millimeter wave. This makes it possible to reduce signal attenuation due to, for example, a dielectric loss of a silicon substrate, which is a serious problem when signals are transmitted in, for example, CPW using micro and millimeter waves.
本発明の一の形態によれば、前記信号伝送回路の一部は、前記信号伝送回路を流れる信号の伝送路を有することを特徴とする。これにより、その伝送路(例えばCPW)を流れる信号の誘電損失を軽減できる。 According to an aspect of the present invention, a part of the signal transmission circuit includes a transmission path for a signal flowing through the signal transmission circuit. Thereby, the dielectric loss of the signal which flows through the transmission line (for example, CPW) can be reduced.
本発明の一の形態によれば、前記信号伝送回路の一部は、前記伝送路に電気的に接続されたアンテナを有することを特徴とする。これにより、アンテナに流れる信号の誘電損失も軽減することができる。 According to one aspect of the present invention, a part of the signal transmission circuit includes an antenna electrically connected to the transmission path. Thereby, the dielectric loss of the signal flowing through the antenna can be reduced.
本発明の一の形態によれば、前記信号伝送回路の一部は、前記アンテナとして複数のアンテナと、前記伝送路に電気的に接続され、前記複数のアンテナの少なくとも一つを選択可能なスイッチとを有することを特徴とする。これにより、アンテナを選択することができると共に、伝送路、複数のアンテナ及びスイッチなどを全て低損失にして信号伝送回路装置全体の誘電損失の軽減が可能となる。 According to an aspect of the present invention, a part of the signal transmission circuit includes a plurality of antennas as the antenna, and a switch that is electrically connected to the transmission path and can select at least one of the plurality of antennas. It is characterized by having. As a result, the antenna can be selected, and the transmission loss, the plurality of antennas, the switches, and the like can be all reduced to reduce the dielectric loss of the entire signal transmission circuit device.
本発明の他の観点に係る信号伝送回路装置の製造方法は、基板と誘電体とを陽極接合する工程と、前記誘電体の前記基板側と反対側に信号伝送回路を形成する工程と、少なくとも前記信号伝送回路の一部に対応させて前記基板に開口部を形成する工程とを具備することを特徴とする。 A method of manufacturing a signal transmission circuit device according to another aspect of the present invention includes a step of anodic bonding a substrate and a dielectric, a step of forming a signal transmission circuit on the opposite side of the dielectric from the substrate, Forming an opening in the substrate corresponding to a part of the signal transmission circuit.
本発明では、誘電体中のイオンを移動させて基板と誘電体とを陽極接合する工程と信号伝送回路をその誘電体の基板側と反対側に形成する工程とを備えるので、当該信号伝送回路を流れる信号が当該誘電体や基板から受ける誘電損失を減少させた信号伝送回路装置を容易に製造できる。また、基板の誘電率を下げることができ、開口部上に設けられた信号伝送回路中を流れる信号の誘電損失をより少なくさせることが可能となる。 The present invention includes a step of anodic bonding the substrate and the dielectric by moving ions in the dielectric, and a step of forming the signal transmission circuit on the side opposite to the substrate side of the dielectric. A signal transmission circuit device in which the dielectric loss that the signal flowing through the dielectric receives from the dielectric or the substrate can be easily manufactured. Further, the dielectric constant of the substrate can be lowered, and the dielectric loss of the signal flowing in the signal transmission circuit provided on the opening can be further reduced.
本発明の一の形態によれば、前記基板は、シリコン基板であり、前記誘電体はパイレックス(登録商標)ガラスであることを特徴とする。これにより、信号伝送回路装置で一般的に用いられるシリコンを用いることができると共に、パイレックス(登録商標)ガラス中のNaイオンを陽極接合に用いることができる。また、パイレックス(登録商標)ガラスはシリコンと熱膨張係数が殆ど同じであり陽極接合なども容易となり、低コストに信号伝送回路装置を製造できる。 According to an embodiment of the present invention, the substrate is a silicon substrate, and the dielectric is Pyrex (registered trademark) glass. Thereby, silicon generally used in a signal transmission circuit device can be used, and Na ions in Pyrex (registered trademark) glass can be used for anodic bonding. Further, Pyrex (registered trademark) glass has almost the same thermal expansion coefficient as that of silicon and facilitates anodic bonding and the like, and a signal transmission circuit device can be manufactured at low cost.
本発明の一の形態によれば、前記信号伝送回路は、高周波信号伝送回路であることを特徴とする。これにより、例えばマイクロ、ミリ波でCPW中を信号伝送する場合に、深刻な問題であった誘電損失による信号の減衰をより少なくさせた信号伝送回路装置を低コストに製造できる。 According to an aspect of the present invention, the signal transmission circuit is a high-frequency signal transmission circuit. As a result, for example, when signal transmission is performed in the CPW with micro and millimeter waves, a signal transmission circuit device in which signal attenuation due to dielectric loss, which has been a serious problem, is further reduced can be manufactured at low cost.
本発明の一の形態によれば、前記陽極接合された誘電体を所定の厚さに表面研磨する工程を更に具備し、前記信号伝送回路の形成は、前記表面研磨された誘電体に形成するものであることを特徴とする。これにより、例えばパイレックス(登録商標)ガラスを50μmから5μmの厚さに形成することができ、陽極接合された表面部分を利用でき、より信号伝送回路を流れる信号の誘電損失を軽減できる。尚、50μmから5μmの厚さにすることにより、誘電損失の軽減の効果を果たしつつ、その取り扱いを容易なものとしている。 According to an aspect of the present invention, the method further comprises a step of surface polishing the anodic bonded dielectric to a predetermined thickness, and the signal transmission circuit is formed on the surface polished dielectric. It is characterized by being. As a result, for example, Pyrex (registered trademark) glass can be formed to a thickness of 50 μm to 5 μm, the surface part that is anodically bonded can be used, and the dielectric loss of the signal flowing through the signal transmission circuit can be further reduced. In addition, the thickness of 50 μm to 5 μm makes the handling easy while achieving the effect of reducing the dielectric loss.
本発明の一の形態によれば、前記信号伝送回路の一部は、前記信号伝送回路を流れる信号の伝送路及びその伝送路に電気的に接続されたスイッチと、前記スイッチにより少なくとも一つを選択される複数のアンテナとを有することを特徴とする。これにより、アンテナを選択することができると共に、伝送路、複数のアンテナ及びスイッチなどを全て低損失にした信号伝送回路装置を製造することが可能となる。 According to an aspect of the present invention, a part of the signal transmission circuit includes at least one of a transmission path of a signal flowing through the signal transmission circuit, a switch electrically connected to the transmission path, and the switch. And a plurality of antennas to be selected. This makes it possible to select an antenna and manufacture a signal transmission circuit device in which the transmission path, the plurality of antennas, the switch, and the like all have low loss.
以上の各発明において、発明特定事項中或いはその作用効果の記載中に特に明示がない限り、工程の順序は問わないものとする。 In each of the above inventions, the order of the steps is not limited unless otherwise specified in the invention-specific matters or in the description of the effects.
以上のように、本発明によれば、低コストに信号伝送回路の誘電損失を軽減し、その電気的信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the dielectric loss of the signal transmission circuit can be reduced and the electrical reliability thereof can be improved at low cost.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき信号伝送回路装置の例として高周波信号伝送回路装置(以下単に「回路装置」という。)及びその製造方法について説明する。 In the following, a high-frequency signal transmission circuit device (hereinafter simply referred to as “circuit device”) and a method for manufacturing the same will be described as an example of the signal transmission circuit device with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る回路装置の一部を示す斜視図、図2は、図1のA−A線断面図及び図3は、図1の平面図である。 1 is a perspective view showing a part of a circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of FIG.
回路装置1は、シリコン基板(Si)2、そのシリコン基板に陽極接合されたパイレックス(登録商標)ガラス3及びそのパイレックス(登録商標)ガラス3のシリコン基板側と反対側に形成された信号伝送回路4の一部である伝送路としてのCPW5などから構成されている。
The
シリコン基板2は、例えば図2に示すようにパイレックス(登録商標)ガラス3との接合面2aからその反対側面2bに貫通した開口部6を有し、その開口部6の横幅B(図2中のB)はCPW5の横幅C(図2中のC)より大きく形成されている。
For example, as shown in FIG. 2, the
また、シリコン基板2は、その厚さ(図1のZ軸方向)が例えば250μm(±10%)に形成されている。
The
パイレックス(登録商標)ガラス3は、例えば図1に示すようにシリコン基板2に陽極接合されており、その厚さ(図1のZ軸方向)は例えば50μm(±10%)の薄膜に形成されている。
The Pyrex (registered trademark)
回路装置1は、例えばコプレナ導波管型の回路装置であり、図3に示すようにCPW5は、信号線路7とこの信号線路7の両側にグランド線路8,9が形成されている。その信号線路7及びグランド線路8,9は、パイレックス(登録商標)ガラス3を介してシリコン基板2の開口部6を跨ぐように当該パイレックス(登録商標)ガラス表面3aに形成されており、信号伝送回路4の一部がパイレックス(登録商標)ガラス3を介して開口部6上に設けられることとなる。
The
更に例えば図3に示すようにグランド線路8,9は、信号線路7より横幅が大きくなるように形成されている。また、信号線路7及びグランド線路8,9は、夫々チタン(Ti)の上に金(Au)が積層される構造となっている。
Further, for example, as shown in FIG. 3, the
尚、上述の説明で信号線路7及びグランド線路8,9は、図1及び図3に示すように夫々の外形を略矩形として説明したがこれに限られるものではなく、例えば夫々の特性インピーダンスを整合させるように線路幅を設計し、形成してもよい。
In the above description, the
次に、回路装置1の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
図4は、回路装置の製造方法のフローチャート、図5は、シリコン基板とパイレックス(登録商標)ガラスとの接合の説明図、図6は、CPW及び開口部の形成工程の説明図及び図7は、図6(b)、(d)の夫々の平面図である。 4 is a flowchart of a method of manufacturing a circuit device, FIG. 5 is an explanatory diagram of bonding between a silicon substrate and Pyrex (registered trademark) glass, FIG. 6 is an explanatory diagram of a process of forming a CPW and an opening, and FIG. FIG. 7 is a plan view of each of FIGS. 6B and 6D.
まず、図5(a)に示すように片面を光学鏡面研磨したシリコン基板2及びパイレックス(登録商標)ガラス3を夫々の鏡面同士を重ね合わせ、シリコン基板側を設置面としてホットプレート10に載置すると共に、パイレックス(登録商標)ガラス側に電極11を押し付ける。
First, as shown in FIG. 5 (a), a
この状態で、ホットプレート10の温度を450℃に上げ、電極11に−700Vの直流を印加する。すると、パイレックス(登録商標)ガラス中のNaイオンの移動が起きてパイレックス(登録商標)ガラス3とシリコン基板2が界面で陽極接合する(ST101)。更に図5(b)に示すように陽極接合されたパイレックス(登録商標)ガラス3を例えば50μm(±10パーセント)になるように光学研磨すると共に、シリコン基板2も250μm(±10パーセント)になるように光学研磨する(ST102)。勿論、パイレックス(登録商標)ガラス3のST102の厚さD(図5(b)中のD)は、50μm(±10パーセント)に限られるものではなく例えば、5μm〜50μmでもよい。これにより、誘電損失の軽減の効果を果たしつつ、その取り扱いを容易なものとすることができる。
In this state, the temperature of the
次に図6(a)に示すように、パイレックス(登録商標)ガラス3の接合面と反対側であるパイレックス(登録商標)ガラス表面3aにフォトリソグラフィ技術によりフォトレジストをスピンコートし、マスク露光、現像して例えばCPW作成用のパターンを形成する(ST103)。
Next, as shown in FIG. 6A, a photoresist is spin-coated by photolithography on the Pyrex (registered trademark)
更にパターン形成されたレジストマスク12aの上から例えばチタン(Ti)及び金(Au)を夫々膜厚略20nm、700nmでスパッタにより形成し(ST104)、リフトオフによりアセトン溶液中でCPW5だけを図6(b)及び図7(a)に示すように形成する(ST105)。これにより、CPW5としての信号線路7及びグランド線路8,9がパイレックス(登録商標)ガラス3を介してシリコン基板2上に設けられることとなる。
Further, for example, titanium (Ti) and gold (Au) are formed on the patterned resist
また、図6(c)に示すように当該シリコン基板2の反対側面2bにフォトレジストをスピンコートし、マスク露光、現像して開口部6と同じパターンのレジストマスク12bを形成する(ST106)。
Further, as shown in FIG. 6C, a photoresist is spin-coated on the
その後、DRIE(Deep Reactive Ion Etching)装置でフッ素、酸素混合ガスプラズマとC4F8ガスとにより重合膜工程を繰り返すボッシュプロセスを用いることにより、シリコン基板2中に開口部6を形成する(ST107)。すなわち、図6(d)及び図7(b)に示すように開口部6は、略直方体にシリコン基板のパイレックス(登録商標)ガラス3との接合面2aからその反対側面2bまで貫通して形成される。また、当該開口部6は、例えば図7(b)に示すように信号線路7及びグランド線路8,9がパイレックス(登録商標)ガラス3を介してシリコン基板2の開口部6を跨ぐこととなるように形成される。
Thereafter, an
そして、剥離液によりレジストマスク12bを除去し(ST108)、その他の必要な部品等の取り付けにより回路装置1が完成する(ST109)。
Then, the resist
尚、上述の説明ではCPW5の信号線路7及びグランド線路8,9がパイレックス(登録商標)ガラス3を介してシリコン基板2の開口部6を跨ぐこととなるようにシリコン基板2中に開口部6を形成したがこれに限られるものではなく、例えば反対側面2bまで貫通せずパイレックス(登録商標)ガラス3との接合面2aに凹部を形成しても良い。更に例えば図8に示すように全く開口部を形成しない場合であっても、後述するように従来のSiO2を用いる場合に比較して誘電損失を抑えることができる。ただし、開口部6を貫通孔として形成したほうがより好ましいことは勿論である。ここで、図8は、開口部を形成しない回路装置の一部を示す斜視図である。
In the above description, the
また、上述の説明ではパイレックス(登録商標)ガラス表面3aにCPW5を形成してからシリコン基板2に開口部6を形成したが、陽極接合後のシリコン基板2に開口部6を形成してからパイレックス(登録商標)ガラス表面3aにCPW5を形成することも可能であると考えられる。
In the above description, the
このように本実施形態によれば、信号伝送回路を構成する例えばCPW5とシリコン基板2との間に、当該シリコン基板と陽極接合され、イオン移動した薄膜のパイレックス(登録商標)ガラス3を設けた。従って、当該CPW5を流れる信号が、当該パイレックス(登録商標)ガラス3やシリコン基板2から受ける誘電損失を減少させることができる。また、石英基板に比べ低コストのパイレックス(登録商標)ガラスが使えるので回路装置1をコスト軽減できる。
As described above, according to the present embodiment, the thin film Pyrex (registered trademark)
更に回路装置で一般的に用いられるシリコン基板を用いることができると共に、パイレックス(登録商標)ガラス中のNaイオンを陽極接合に用いることができる。また、パイレックス(登録商標)ガラス3はシリコン基板2と熱膨張係数が殆ど同じであり陽極接合も容易となり、低コストに回路装置1を製造できる。
Further, a silicon substrate generally used in circuit devices can be used, and Na ions in Pyrex (registered trademark) glass can be used for anodic bonding. Further, the Pyrex (registered trademark)
また、開口部6は、シリコン基板2のパイレックス(登録商標)ガラス3との接合面2aから反対側面2bまで貫通することとしたので、信号伝送回路例えばCPW5中を流れる信号のシリコン基板2からの誘電損失を、より確実に減少させることができる。
Further, since the
特にマイクロ、ミリ波で例えばCPW中に信号を伝送する場合に、深刻な問題であったシリコン基板2の誘電損失による信号の減衰をより少なくさせることができる。
In particular, when a signal is transmitted, for example, during CPW using micro waves or millimeter waves, signal attenuation due to dielectric loss of the
例えば図9に示すように、CPW5の信号線路7及びグランド線路8,9の夫々一端にネットワークアナライザー13の出力側13aに接続された測定プローブ14aを接触させる。そして、その他端に入力側13bに接続された測定プローブ14bを接触させて伝送特性を比較した。ここで、図9は、CPWを測定するネットワークアナライザーの概念図である。
For example, as shown in FIG. 9, the
サンプルとして(1)開口部6を設けない高抵抗シリコン、(2)同じく開口部6を設けない石英ガラスを用い、その上にCPW5を形成したものを用意した。また、(3)通常のシリコン基板に薄膜SiO2を3μm形成し、その上にCPW5を形成して開口部6を設けたもの、(4)(3)の開口部6を設けないものも用意した。更に(5)図8に示すようにパイレックス(登録商標)ガラスとシリコン基板とを陽極接合して開口部6を形成しないもの、(6)図1に示すようにパイレックス(登録商標)ガラスとシリコン基板とを陽極接合して開口部6を形成したものを用意した。
As a sample, (1) high-resistance silicon without the
以上のサンプルのネットワークアナライザー13による伝送特性の測定結果は、図10に示す表の通りであり、以下の点等が明らかとなった。ここで、図10は、ネットワークアナライザーによるサンプルの伝送特性の測定結果を示した表である。
The measurement results of the transmission characteristics by the
まず、(5)の図8に示すようにパイレックス(登録商標)ガラスとシリコン基板とを陽極接合して開口部6を形成しないものも、(4)に比較して50GHzで約1/4の伝送損失S21(dB/cm)となった。これにより、薄膜(例えば膜厚50μm±10%)であるパイレックス(登録商標)ガラス3をCPW5とシリコン基板2との間に用いることで、高周波信号伝送回路の誘電損失を軽減できることが示唆された。
First, as shown in FIG. 8 of (5), Pyrex (registered trademark) glass and a silicon substrate are not anodic bonded to form the
更に(6)のパイレックス(登録商標)ガラスとシリコン基板とを陽極接合して開口部6を形成した場合は、50GHzで高価な石英ガラス並みの伝送損失で約2.0(dB/cm)となった。これにより、開口部6を設けることによりパイレックス(登録商標)ガラス3の表面だけの効果として、Naの移動で改質されたことも示唆され、安価なガラスを利用しても高周波信号伝送回路の誘電損失をより軽減できることが示唆された。
Further, when the
また、以上のことからCPW5以外にもアンテナや、MEMSスイッチ、電極及びコイル等を形成することも可能となった。 In addition to the above, it has become possible to form antennas, MEMS switches, electrodes, coils, and the like in addition to CPW5.
次に、変形例として上述の実施形態で用いられたシリコン基板2の代わりにコバール(Kovar)基板を用いる場合について簡単に説明する。尚、これ以降の説明では、上述した実施形態に係る回路装置1の部材や機能等について同様なものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
Next, a case where a Kovar substrate is used instead of the
コバール基板15は、鉄、ニッケル、コバルト等からなる合金であり、パイレックス(登録商標)ガラス3と膨張係数が近似しており、シリコン基板2と同様にパイレックス(登録商標)ガラス3に陽極接合して回路装置1に用いることができる。
The Kovar substrate 15 is an alloy made of iron, nickel, cobalt or the like, and has an expansion coefficient similar to that of the Pyrex (registered trademark)
ただし、コバール基板15をシリコン基板2の代わりに用いる場合はパイレックス(登録商標)ガラス3との陽極接合はホットプレート10の温度を400℃とし、印加する電圧をシリコン基板の場合とは逆にして+700Vとする。また、開口部6を形成するための混合プラズマは、コバール基板15ではフッ素、塩素、酸素混合プラズマとなる。
However, when the Kovar substrate 15 is used instead of the
このように本変形例によれば、コバール基板15はパイレックス(登録商標)ガラス3にも熱膨張係数が近いので安定、かつ、容易に陽極接合などが可能となり、低コストに回路装置1を製造できる。また、コバール基板15は合金であり例えばCPW5が形成されたパイレックス(登録商標)ガラス3に接合されているので、遮蔽効果も期待できる。
As described above, according to this modification, the Kovar substrate 15 has a thermal expansion coefficient close to that of the Pyrex (registered trademark)
図11は、本発明の他の実施形態に係る回路装置の平面図、図12は、図11のE−E線断面図及び図13は、図11のF−F断面図である。 11 is a plan view of a circuit device according to another embodiment of the present invention, FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 11, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line FF of FIG.
この回路装置101は、例えば図11及び図12に示すようにシリコン基板(Si)102、そのシリコン基板に陽極接合されたパイレックス(登録商標)ガラス3、そのパイレックス(登録商標)ガラス3のシリコン基板側と反対側に形成された信号伝送回路104等を有する。信号伝送回路104は、伝送路としてのCPW105、アンテナとしてのパッチアンテナ121,122及びスイッチとしてのMEMSスイッチ123,124等から構成されている。
The
また、図11に示すように信号伝送回路104は、図示しない送信回路等からの信号を受けるCPW信号入力部110を有する。当該CPW信号入力部110は、シリコン基板102に電気的に接続されたCPW105のグランド線路108,109及び信号線路107を有する。
Further, as shown in FIG. 11, the
更に信号線路107は、シリコン基板102の開口部上で延在してT分岐され、左右に配置されたパッチアンテナ121,122に夫々電気的に接続されている。そのT分岐された信号線路107は、左右のパッチアンテナ121,122への途中にMEMSスイッチ123,124が設けられている。当該MEMSスイッチ123,124は、夫々が図示しないMEMSスイッチ制御電源に電気的に接続可能とされている。
Further, the
また、MEMSスイッチ123,124は、例えば図12に示すように夫々パイレックス(登録商標)ガラス表面3aに設けられた信号線路107の表面を覆う誘電体薄膜125、その誘電体薄膜125と所定の間隔で当該信号線路107に交差する立体リボン電極126を有する。
Further, the MEMS switches 123 and 124 include a dielectric
更にMEMSスイッチ123,124は、夫々図11に示すようにT分岐する前の信号線路107からパッチアンテナ121,122の配列方向(図11中のX軸方向)に夫々利用波長λの1/4の距離G(図11中のG)となるように配置されている。
Furthermore, the MEMS switches 123 and 124 are each 1/4 of the wavelength λ used in the arrangement direction of the
従って当該MEMSスイッチ123,124は、夫々の立体リボン電極126のどちらか一方をスイッチ制御電源に電気的に接続すると、接続された立体リボン電極126と誘電体薄膜125との静電気力により当該立体リボン電極126が誘電体薄膜125に接触する。これにより、容量による高周波でのショート状態を得ることができ、パッチアンテナ121,122の切換をすることが可能となる。
Therefore, when one of the three-
次に、シリコン基板102は、パイレックス(登録商標)ガラス3との接合面102aからその反対側面102bに貫通した開口部106を有する。その開口部106は、例えば図11中の破線に示すようにパッチアンテナ121,122の夫々がパイレックス(登録商標)ガラス3を介して開口部の内側に配置されるようにパッチアンテナ用開口部106a,106bを有する。更にMEMSスイッチ123,124の夫々がパイレックス(登録商標)ガラス3を介して開口部の内側に配置されるようにMEMSスイッチ用開口部106c,106dを有する。また、それらのパッチアンテナ用開口部106a,106b及びMEMSスイッチ用開口部106c,106dを夫々繋げ、信号線路107がパイレックス(登録商標)ガラス3を介して開口部の内側に配置されるように信号線路用開口部106eを有する。
Next, the
例えば図13に示すようにパッチアンテナ用開口部106aは、パッチアンテナ121の横幅より大きい横幅H(図13中のH)に形成されており、その内壁は略パイレックス(登録商標)ガラス表面方向に対し直交している。尚、パッチアンテナ用開口部106bもパッチアンテナ用開口部106aと同様に形成されている。
For example, as shown in FIG. 13, the
更に図12に示すようにMEMSスイッチ用開口部106dも、MEMSスイッチ124の長手方向の長さ(図11中のY軸方向)より大きくなるように形成されており、その内壁は略パイレックス(登録商標)ガラス表面方向に対し直交している。尚、MEMSスイッチ用開口部106cもMEMSスイッチ用開口部106dと同様に形成されている。
Further, as shown in FIG. 12, the
また、グランド線路108,109に電気的に接続されたシリコン基板102は、開口部106により3つのブロックに分割されているので、例えば図11に示すように夫々を電気的に接続する金線ワイヤーボンド127により電気的に接続されている。
Further, since the
尚、シリコン基板102は、その厚さ(図13のZ軸方向)が例えば250μm(±10%)に形成されており、シリコン基板102の代わりにコバール基板15を用いてもよい点は前述した実施形態と同様である。
The
このように本実施形態によれば、回路装置101のパッチアンテナ121,122、MEMSスイッチ123,124及びCPW105の信号線路107は、全て陽極接合された薄膜のパイレックス(登録商標)ガラス3を介して開口部106の範囲内に配置されている。従って、パッチアンテナ121,122を容易に選択できると共に、当該陽極接合されたパイレックス(登録商標)ガラス3と開口部106とにより回路装置101の誘電損失を低コストで軽減することが可能である。
As described above, according to the present embodiment, the
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述したいずれの実施形態及び変形例にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更し或は上述した各実施形態及び変形例を組み合わせて実施できるものである。 The present invention has been described above with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to any of the above-described embodiments and modifications, and may be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention. The embodiment and the modification can be combined and implemented.
1,101…回路装置
2,102…シリコン基板
3…パイレックス(登録商標)ガラス
4,104…信号伝送回路
5,105…CPW
6,106…開口部
15…コバール基板
121,122…パッチアンテナ
123,124…MEMSスイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Circuit apparatus 2,102 ...
6, 106 ... opening 15 ...
Claims (15)
前記基板上に設けられた信号伝送回路と、
前記基板と前記信号伝送回路との間に設けられ、前記基板と陽極接合された誘電体と
を具備することを特徴とする信号伝送回路装置。 A substrate,
A signal transmission circuit provided on the substrate;
A signal transmission circuit device comprising: a dielectric provided between the substrate and the signal transmission circuit and anodically bonded to the substrate.
前記基板は、シリコン基板であり、前記誘電体はパイレックス(登録商標)ガラスであることを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 1,
The signal transmission circuit device, wherein the substrate is a silicon substrate, and the dielectric is Pyrex (registered trademark) glass.
前記基板は、金属であり、前記誘電体はパイレックス(登録商標)ガラスであることを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 1,
The signal transmission circuit device according to claim 1, wherein the substrate is made of metal, and the dielectric is Pyrex (registered trademark) glass.
前記金属は、コバールからなることを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 3,
The signal transmission circuit device, wherein the metal is made of Kovar.
前記基板は、開口部を有し、
少なくとも前記信号伝送回路の一部は、前記誘電体を介して前記開口部上に設けられていることを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 1,
The substrate has an opening;
At least a part of the signal transmission circuit is provided on the opening via the dielectric, and a signal transmission circuit device.
前記開口部は、貫通していることを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 5,
The signal transmission circuit device, wherein the opening is penetrated.
前記信号伝送回路は、高周波信号伝送回路であることを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 6,
The signal transmission circuit device is a high-frequency signal transmission circuit.
前記信号伝送回路の一部は、前記信号伝送回路を流れる信号の伝送路を有することを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 7,
A part of the signal transmission circuit includes a transmission path for a signal flowing through the signal transmission circuit.
前記信号伝送回路の一部は、前記伝送路に電気的に接続されたアンテナを有することを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 8,
A part of the signal transmission circuit includes an antenna electrically connected to the transmission line.
前記信号伝送回路の一部は、前記アンテナとして複数のアンテナと、前記伝送路に電気的に接続され、前記複数のアンテナの少なくとも一つを選択可能なスイッチとを有することを特徴とする信号伝送回路装置。 The signal transmission circuit device according to claim 9,
A part of the signal transmission circuit includes a plurality of antennas as the antenna, and a switch electrically connected to the transmission path and capable of selecting at least one of the plurality of antennas. Circuit device.
前記誘電体の前記基板側と反対側に信号伝送回路を形成する工程と、
少なくとも前記信号伝送回路の一部に対応させて前記基板に開口部を形成する工程と
を具備することを特徴とする信号伝送回路装置の製造方法。 Anodic bonding of the substrate and the dielectric;
Forming a signal transmission circuit on the opposite side of the dielectric from the substrate side;
And a step of forming an opening in the substrate so as to correspond to at least a part of the signal transmission circuit.
前記基板は、シリコン基板であり、前記誘電体はパイレックス(登録商標)ガラスであることを特徴とする信号伝送回路装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the signal transmission circuit device according to claim 11,
The method of manufacturing a signal transmission circuit device, wherein the substrate is a silicon substrate, and the dielectric is Pyrex (registered trademark) glass.
前記信号伝送回路は、高周波信号伝送回路であることを特徴とする信号伝送回路装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the signal transmission circuit device according to claim 11,
The method for manufacturing a signal transmission circuit device, wherein the signal transmission circuit is a high-frequency signal transmission circuit.
前記陽極接合された誘電体を所定の厚さに表面研磨する工程を更に具備し、
前記信号伝送回路の形成は、前記表面研磨された誘電体に形成するものであることを特徴とする信号伝送回路装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the signal transmission circuit device according to claim 11,
Further comprising a step of polishing the surface of the anodic bonded dielectric to a predetermined thickness,
The method of manufacturing a signal transmission circuit device, wherein the signal transmission circuit is formed on the surface-polished dielectric.
前記信号伝送回路の一部は、前記信号伝送回路を流れる信号の伝送路及びその伝送路に電気的に接続されたスイッチと、前記スイッチにより少なくとも一つを選択される複数のアンテナとを有することを特徴とする信号伝送回路装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the signal transmission circuit device according to claim 11,
A part of the signal transmission circuit includes a transmission path of a signal flowing through the signal transmission circuit, a switch electrically connected to the transmission path, and a plurality of antennas selected at least one by the switch. A method for manufacturing a signal transmission circuit device.
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