JP2007288652A - High-frequency transmission line - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、低損失性、高信頼性を有する高周波伝送線路に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency transmission line having low loss and high reliability.
従来のシリコン基板積層型高周波パッケージ構造では、シリコン基板の表面と裏面に形成したコプレーナ線路をシリコン基板内に形成したVIAホールによって接続し、このコプレーナ線路の一部を、別のシリコン基板表面に形成したコプレーナ線路とバンプ等を用いて接続することにより、シリコン基板を積層した際の基板垂直方向への高周波信号の伝送を実現していた(例えば、非特許文献1参照)。 In the conventional silicon substrate stacked high-frequency package structure, the coplanar lines formed on the front and back surfaces of the silicon substrate are connected by VIA holes formed in the silicon substrate, and a part of this coplanar line is formed on the surface of another silicon substrate. By connecting the coplanar lines using bumps or the like, transmission of a high-frequency signal in the direction perpendicular to the substrate when the silicon substrates are stacked has been realized (for example, see Non-Patent Document 1).
また、シリコン基板裏面に傾斜付きキャビティを設け、キャビティ底面と傾斜部にコプレーナ線路を形成することにより、上記VIAホールの長さを短縮し、良好な高周波特性を得る方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Also, a method has been proposed in which a cavity with a slope is provided on the back surface of the silicon substrate and a coplanar line is formed on the bottom surface and the slope portion of the cavity, thereby shortening the length of the VIA hole and obtaining good high frequency characteristics (for example, , See Patent Document 1).
しかしながら、従来のシリコン基板積層型高周波パッケージ構造では、一方のシリコン基板に形成したコプレーナ線路と、他方のシリコン基板に形成したコプレーナ線路を流動性の高いはんだバンプを用いて接続する場合、二つのシリコン基板表面同士ではんだバンプを挟み込む形状となるため、押さえつけられたはんだバンプの逃げ方向が基板表面と平行方向のみとなり、最悪の場合、信号線導体用バンプとグランド用バンプがショートする不具合を起こす恐れがある。このため、信号線導体用バンプとグランド用バンプの距離をある一定距離以上離す必要がある。 However, in the conventional silicon substrate laminated high frequency package structure, when a coplanar line formed on one silicon substrate and a coplanar line formed on the other silicon substrate are connected using high-fluidity solder bumps, two silicon Since the solder bumps are sandwiched between the board surfaces, the pressed-off direction of the pressed solder bumps is only parallel to the board surface. There is. Therefore, the distance between the signal line conductor bump and the ground bump needs to be a certain distance or more.
一方、高周波信号を伝送させる場合、信号線導体用バンプの両サイドに形成したグランド用バンプの間隔が波長のおよそ1/2の距離以上となると、本来伝送させたいコプレーナ線路モードの他に、不要な導波管モードが発生する恐れがあるため、上記のグランド用バンプ間隔は可能な限り狭い方が望ましい。このため、例えばミリ波のような比較的高い周波数の信号を伝送させる場合、バンプ同士のショートを回避するため、ある一定距離以上離したグランド用バンプの間隔が波長の1/2以上の距離となる場合があり、良好な高周波信号の伝送が行えないという問題点があった。 On the other hand, when transmitting high-frequency signals, if the distance between the ground bumps formed on both sides of the signal line conductor bumps is about half or more of the wavelength, it is unnecessary in addition to the coplanar line mode that is originally intended to be transmitted. Therefore, it is desirable that the gap between the ground bumps is as narrow as possible. For this reason, for example, when transmitting a signal having a relatively high frequency such as a millimeter wave, in order to avoid short-circuit between the bumps, the distance between the ground bumps separated by a certain distance or more is a distance of 1/2 or more of the wavelength. There is a problem that good high-frequency signals cannot be transmitted.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、基板接合時のはんだの濡れ広がりを回避できる構造であり、高信頼な接合を実現でき、より高い周波数まで適用可能な高周波伝送線路を実現することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a structure capable of avoiding the spread of solder during board bonding, and can achieve high-reliability bonding and can be applied to higher frequencies. The purpose is to realize a transmission line.
この発明に係る高周波伝送線路は、基板と、前記基板の少なくとも一つの面に形成した掘り込み部と、前記掘り込み部の底面に形成した第1の信号線導体と、前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第1の側面に形成した第1のグランド導体と、前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第2の側面に形成した第2のグランド導体とを備えたものである。 The high-frequency transmission line according to the present invention includes a substrate, a digging portion formed on at least one surface of the substrate, a first signal line conductor formed on a bottom surface of the digging portion, and the first signal line. A first ground conductor formed on the first side surface of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the conductor, and a second of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the first signal line conductor. And a second ground conductor formed on the side surface.
また、他の発明に係る高周波伝送線路は、第1の基板と、前記第1の基板の第1の面に形成した掘り込み部と、前記掘り込み部の底面と接するかまたは前記底面と一体化している突起部と、前記掘り込み部の底面に形成した第1の信号線導体と、前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第1の側面に形成した第1のグランド導体と、前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第2の側面に形成した第2のグランド導体と、前記第1のグランド導体と電気的に接続され、前記第1の基板の前記第1の面に形成した第3のグランド導体と、前記第2のグランド導体と電気的に接続され、前記第1の基板の前記第1の面に形成した第4のグランド導体と、前記第1の信号線導体と電気的に接続され、前記突起部の表面の一部または全面に設けられた第2の信号線導体と、第2の基板と、前記第2の基板の前記第1の基板の第1の面と対向する第1の面に形成した第3の信号線導体と、前記第2の基板の第1の面に、前記第3の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となるように形成した第5のグランド導体と、前記第2の基板の第1の面に、前記第3の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となるように形成した第6のグランド導体と、前記第2の信号線導体と前記第3の信号線導体とを電気的に接続する第1の接続導体と、前記第3のグランド導体と前記第5のグランド導体とを電気的に接続する第2の接続導体と、前記第4のグランド導体と前記第6のグランド導体とを電気的に接続する第3の接続導体とを備えたものである。 In addition, a high-frequency transmission line according to another invention includes a first substrate, a digging portion formed on a first surface of the first substrate, and a bottom surface of the digging portion or being integrated with the bottom surface. Formed on the first side surface of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the first signal line conductor, and the first signal line conductor formed on the bottom surface of the digging portion. The first ground conductor, the second ground conductor formed on the second side surface of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the first signal line conductor, the first ground conductor and the electric And a third ground conductor formed on the first surface of the first substrate and electrically connected to the second ground conductor, and the first surface of the first substrate. The fourth ground conductor formed on the first signal line conductor and electrically connected to the first signal line conductor And a second signal line conductor provided on a part or the entire surface of the protrusion, a second substrate, and a first surface of the second substrate facing the first surface of the first substrate. A third signal line conductor formed on one surface and a fifth ground conductor formed on the first surface of the second substrate so as to be substantially parallel to the extending direction of the third signal line conductor. A sixth ground conductor formed on the first surface of the second substrate so as to be substantially parallel to the extending direction of the third signal line conductor; the second signal line conductor; A first connection conductor that electrically connects three signal line conductors, a second connection conductor that electrically connects the third ground conductor and the fifth ground conductor, and the fourth connection conductor. A ground conductor and a third connection conductor for electrically connecting the sixth ground conductor are provided.
この発明によれば、基板接合時のはんだの濡れ広がりを回避できる構造により、高信頼な接合を実現でき、より高い周波数まで適用可能な高周波伝送線路を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a highly reliable joining and to realize a high-frequency transmission line applicable to a higher frequency by a structure that can avoid the wetting and spreading of the solder during board joining.
実施の形態1.
図1と図2は、この発明の実施の形態1に係る高周波伝送線路の構造を示す図であり、図1は斜視図、図2は図1におけるA−A'線についての断面図である。図において、下側基板10の表面には、信号線導体11およびグランド導体12a、12bが設けられており、信号線導体11、グランド導体12a、12bによりコプレーナ線路が形成されている。図1では、グランド導体12aと12bは電気的に接続されていないが、下側基板表面上で電気的な接続を有しても構わない。また、上側基板20には、掘り込み部30が設けられ、掘り込み部30の側面にグランド導体32a、32bが設けられている。ここでも同様に、グランド導体32aと32bは掘り込み部30の底面を介して電気的に接続されてもよい。上側基板20の下側表面には、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32aと接するグランド導体22a、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32bと接するグランド導体22bがそれぞれ設けられている。
Embodiment 1 FIG.
1 and 2 are views showing the structure of a high-frequency transmission line according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a perspective view, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. . In the figure, a
上記掘り込み部30には、基板の一部分を残留させることにより形成した突起部33が設けられ、突起部33の表面には、信号線導体パターン31が設けられている。また、上記掘り込み部30の底面には、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32a、32bとほぼ平行となるように形成された信号線導体41が設けられている。上側基板20においては、信号線導体31、41と、グランド導体22a、22b、32a、32bにより高周波伝送線路が形成されている。
The
なお、図1では、グランド導体12aと12bは電気的に接続されていないが、下側基板10表面上で電気的な接続を有しても構わない。また、信号線導体11、41が同一方向に延伸した高周波伝送線路を示したが、これに限ったものではなく、信号線導体11と41の延伸方向が異なっていてもよい。さらに、上側基板20および下側基板10は、いかなる誘電体基板、半導体基板を用いてもよく、代表例としてシリコン系基板、セラミック系基板、樹脂系基板等がある。
In FIG. 1, the
図1における掘り込み部30および突起部33の作製は、例えば上側基板20にシリコン系の基板を用いる場合、ウェットエッチング法または反応性イオンエッチング等のドライエッチング法等を用いることで実現できる。また、上側基板20がプラスチック系の材質を用いる場合、金型を用いた射出成形によっても実現可能である。掘り込み部30および突起部33の作製方法は、上記例に限ったものでは無く、同様の形状を作製できればいかなる方法を採用してもよい。
1 can be realized by using a wet etching method or a dry etching method such as reactive ion etching when a silicon-based substrate is used as the
図3は、図2に示す下側基板10と上側基板20をはんだ23を用いて接合した状態の断面図を示している。図3に示されるように、下側基板10に設けた信号線導体11と、上側基板20に設けた信号線導体31とが、はんだ23を介して電気的に接続される。また、図示はしないが、図1に示したグランド導体12aとグランド導体22aとを接続用はんだを用いて電気的に接続することができ、同様に、グランド導体12bとグランド導体22bとを接続用はんだを用いて電気的に接続することができる。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a state in which the
上記のような構成にすることで、信号線導体41とグランド導体32a、32bにより構成される伝送線路は、グランド導体32a、32bが掘り込み部30の深さ方向に延びているため、従来のコプレーナ線路においてグランド導体の端部に集中していた電流分布を緩和することができ、伝送線路における導体損失を低減することができる。さらに、従来のコプレーナ線路に比べ、電界分布を掘り込み部30内に集中させることができるため、基板20の誘電体損失の影響を受けにくい伝送線路が得られ、より低損失な伝送線路を実現することができる。
With the above configuration, the transmission line constituted by the
加えて、上側基板20における基板厚み方向への高周波信号の伝搬路が、信号線導体31及び41とグランド導体32a、32bにより構成されるストリップ線路形状に類似した連続性の高い伝送線路形状となり、基板厚み方向への高周波信号の伝搬を良好に行うことができる。さらに、掘り込み部30を設けたことにより、上側基板20における基板厚み方向への伝搬路は、基板の誘電体損失の影響を受にくいため、より低損失な伝送線路を実現することができる。
In addition, the high-frequency signal propagation path in the substrate thickness direction in the
また、グランド導体22aを上側基板20の下側表面に設けることにより、下側基板10の表面に設けたグランド導体12aと対向する面を広くすることができるため、上側基板20に設けた掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32aとグランド導体12aとの電気的接続を、グランド導体22aおよび接続用はんだを介して容易に実現できる。同様に、グランド導体22bを設けることにより、グランド導体32bとグランド導体12bとの電気的接続を、グランド導体22bおよび接続用はんだを介して容易に実現できる。
Further, by providing the
また、上記のような構成にすることにより、上側基板10と下側基板20をはんだにより接続する際、信号線導体接続用はんだ23が突起部33の表面に形成した信号線導体31に沿って基板厚み方向へ流動させることができるため、はんだ23の基板表面方向への濡れ広がりを回避できる。このため、基板表面に形成したコプレーナ線路同士を接続する従来技術で問題となっていた信号線導体接続用はんだとグランド接続用はんだのショート、若しくは信号線導体接続用はんだとグランド導体パターンとのショートを回避でき、結果として、図1に示すグランド導体32a、32b間の間隔Wを狭めることが可能となる。
In addition, with the above configuration, when the
図1に示すような高周波伝送線路においては、基本モードであるコプレーナ線路モードの他に、様々な高次モードが発生するが、この高次モードにはそれぞれ固有のカットオフ周波数があり、このカットオフ周波数より低い周波数では、高次モード自体は発生するが、線路進行方向に伝搬する際、指数関数的に減衰するため、コプレーナ線路モードの伝送に大きく影響を与えない。一方、上記高次モードに対するカットオフ周波数より高い周波数の信号を伝送させる場合、この高次モードが伝搬モードとなり、本高次モードの影響が顕著に現れ、主たる伝送モードであるコプレーナ線路モードの伝送特性が劣化するという問題がある。 In the high-frequency transmission line as shown in FIG. 1, in addition to the coplanar line mode, which is the basic mode, various higher-order modes are generated. Each higher-order mode has its own cutoff frequency. At a frequency lower than the off-frequency, the higher-order mode itself is generated. However, when propagating in the line traveling direction, it attenuates exponentially, so that it does not significantly affect the transmission in the coplanar line mode. On the other hand, when transmitting a signal with a frequency higher than the cut-off frequency for the higher-order mode, this higher-order mode becomes a propagation mode, and the influence of this higher-order mode appears remarkably, and transmission in the coplanar line mode, which is the main transmission mode. There is a problem that characteristics deteriorate.
図1においては、グランド導体32a、32bの間隔Wが、入力する高周波信号の周波数に対応する波長の1/2以上になると、上記高次モードが発生するため、グランド導体32a、32bの間隔Wが大きいことは、高周波信号を良好に伝送できる上限周波数が低いことを意味する。上述したように、図1に示すような構成においては、下側基板10と上側基板20の接合時にはんだの濡れ広がりを防止でき、グランド導体32a、32bの間隔Wを狭めることが可能となるため、より高い周波数まで高次モードの伝搬を抑え、良好な高周波信号の伝送が可能となる。
In FIG. 1, when the interval W between the
以上のように、実施の形態1に係る高周波伝送線路構造では、上側基板20と下側基板10のはんだ接合時のはんだの濡れ広がりを回避できる構造であり、高信頼な接合を実現でき、また、より高い周波数まで適用可能な高周波伝送線路を実現することができる。
As described above, in the high-frequency transmission line structure according to the first embodiment, it is a structure that can avoid the wetting and spreading of the solder when the
実施の形態2.
図4と図5は、この発明の実施の形態2に係る高周波伝送線路の構造を示す図であり、図4は斜視図、図5は図4におけるB−B'線についての断面図である。図4と図5に示す実施の形態2の構成においては、図1に示す実施の形態1の構成に対し、上側基板20の上側表面に設けられた、コプレーナ線路を形成する信号線導体61および信号線導体61の延伸方向とほぼ並行となるよう形成したグランド導体62がさらに備えられ、上記信号線導体61と上記信号線導体41は、上側基板20を貫通する信号線導体柱51により電気的に接続されている。また、上記グランド導体62と上記グランド導体22aは上側基板20を貫通するグランド導体柱52aによって電気的に接続され、上記グランド導体62と上記グランド導体22bは上側基板20を貫通するグランド導体柱52bによって電気的に接続されている。ここで、上記グランド導体62は、上記グランド導体22aと上記グランド導体22bとに対応して一体でなく分離されていてもよい。
Embodiment 2. FIG.
4 and 5 are views showing the structure of a high-frequency transmission line according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 4 is a perspective view, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. . In the configuration of the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the
図4において、下側基板10の表面には、信号線導体11およびグランド導体12a、12bが設けられており、信号線導体11、グランド導体12a、12bによりコプレーナ線路が形成されている。図4では、グランド導体12aと12bは電気的に接続されていないが、下側基板表面上で電気的な接続を有しても構わない。また、上側基板20には、掘り込み部30が設けられ、掘り込み部30の側面にグランド導体32a、32bが設けられている。ここでも同様に、グランド導体32aと32bは掘り込み部30の底面を介して電気的に接続されてもよい。上側基板20の下側表面には、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32aと接するグランド導体22a、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32bと接するグランド導体22bがそれぞれ設けられている。
In FIG. 4, a
上記掘り込み部30には、基板の一部分を残留させることにより形成した突起部33が設けられ、突起部33の表面には、信号線導体パターン31が設けられている。また、上記掘り込み部30の底面には、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32a、32bとほぼ平行となるように形成された信号線導体41が設けられている。上側基板20の上側表面には、信号線導体61およびグランド導体62により形成されたコプレーナ線路が設けられている。上記信号線導体61と上記信号線導体41は、上側基板20の内部に形成した信号線導体柱51により電気的に接続されている。また、上記グランド導体62と上記グランド導体22aはグランド導体柱52aによって電気的に接続され、上記グランド導体62と上記グランド導体22bはグランド導体柱52bによって電気的に接続されている。ここで、図4に示すようにグランド導体柱52aまたは52bを複数個用いる場合、グランド導体柱52a、52bのピッチpおよび、グランド導体柱52aと52bの間隔W2は、伝送する高周波信号の周波数に対応する波長の1/2以下が望ましい。上側基板20においては、信号線導体31、41、61および信号線導体柱51と、グランド導体22a、22b、32a、32b、62およびグランド導体柱52a、52bにより高周波伝送線路が形成されている。
The digging
図4では、信号線導体11、41、61が同一方向に延伸した高周波伝送線路を示したが、これに限ったものではなく、例えば信号線導体41と61の延伸方向が異なっていてもよい。
4 shows the high-frequency transmission line in which the
また、図4に示す信号線導体柱51およびグランド導体柱52a、52bは、基板に設けた貫通孔の内壁に導体パターンを設けることにより作製できる。また、上記貫通孔内部に導電性材料を充填してもよい。上記貫通孔は、各種エッチング法により作製でき、このほか、機械加工またはレーザー加工等を用いてもよい。図4において、信号線導体柱51およびグランド導体柱52a、52bは、円柱形状をしているが、形状はこれに限ったものでは無く、角柱形状を用いてもよい。
Further, the signal
また、図6は、図5に示す下側基板10と上側基板20をはんだ23を用いて接合した状態の断面図を示している。下側基板10に設けた信号線導体11と、上側基板20に設けた信号線導体31とが、はんだ23を介して電気的に接続される。また、図示はしないが、図4に示したグランド導体12aとグランド導体22aが接続用はんだを用いて電気的に接続することができ、同様にグランド導体12bとグランド導体22bが接続用はんだを用いて電気的に接続することができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the
図4、図5、図6に示す高周波伝送線路の構造により、上側基板20の上側表面に形成した信号線導体61とグランド導体62により構成されるコプレーナ線路に入力した高周波信号を、下側基板10の表面に形成した信号線導体11とグランド導体12a、12bによって構成されるコプレーナ線路に出力することができ、上側基板20の上側表面に設けた高周波回路と下側基板10上に設けた別の高周波回路を接続することができる。
With the structure of the high-frequency transmission line shown in FIGS. 4, 5, and 6, a high-frequency signal input to a coplanar line composed of a
図4に示すような高周波伝送線路では、上側基板20の上側表面に形成したグランド導体62と、上側基板20の下側表面に形成したグランド導体22aまたは22bの間に平行平板モードが生じ、高周波信号伝送を劣化させる原因となり得る。上記のようなグランド導体柱52a、52bを用いてグランド導体62と、グランド導体22aまたは22bの間をショートさせ、さらに、グランド導体柱52a、52bのピッチpを1/2以下とすることにより、上記平行平板モードの伝搬を抑圧することができ、良好な高周波信号伝送が行える。
In the high-frequency transmission line as shown in FIG. 4, a parallel plate mode is generated between the
以上のように、実施の形態2に係る高周波伝送線路構造は、実施の形態1に示した効果が得られるのに加えて、二つの基板を接合することで、一方の基板に形成した高周波回路と、もう一方の基板に形成した高周波回路との接続を良好な高周波特性で実現することが可能となる。 As described above, the high-frequency transmission line structure according to the second embodiment has the high-frequency circuit formed on one substrate by joining two substrates in addition to the effects shown in the first embodiment. In addition, connection with a high-frequency circuit formed on the other substrate can be realized with good high-frequency characteristics.
実施の形態3.
図7と図8は、この発明の実施の形態3に係る高周波伝送線路の構造を示す図であり、図7は斜視図、図8は図7におけるC−C'線についての断面図である。図7と図8に示す実施の形態3の構成においては、図4に示す実施の形態2の構成に対し、下側基板10の表面には、信号線導体11の代わりに、信号線導体13a、13b、14が設けられており、信号線導体13a、13b、14、グランド導体12a、12bによりコプレーナ線路が形成されている。また、上側基板20側には、信号線導体41の代わりに、信号線導体43a、43b、44が、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32a、32bとほぼ平行となるように設けられている。
Embodiment 3 FIG.
7 and 8 are views showing the structure of a high-frequency transmission line according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 7 is a perspective view, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG. . In the configuration of the third embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the
図7において、下側基板10の表面には、信号線導体13a、13b、14とグランド導体12a、12bが設けられており、信号線導体13a、13b、14、グランド導体12a、12bによりコプレーナ線路が形成されている。図7では、グランド導体12aと12bは電気的に接続されていないが、下側基板10の表面上で電気的な接続を有しても構わない。ここで、信号線導体14の線路長d1は、伝送する高周波信号の周波数に対応する波長の約1/4が望ましい。また、上側基板20には、掘り込み部30が設けられ、掘り込み部30の側面にグランド導体32a、32bが設けられている。ここでも同様に、グランド導体32aと32bは掘り込み部30の底面を介して電気的に接続されてもよい。上側基板20の下側表面には、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32aと接するグランド導体22a、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32bと接するグランド導体22bがそれぞれ設けられている。
In FIG. 7,
上記掘り込み部30には、基板の一部分を残留させることにより形成した突起部33が設けられ、突起部33の表面には、信号線導体パターン31が設けられている。また、上記掘り込み部30の底面には、掘り込み部30の側面に形成したグランド導体32a、32bとほぼ平行となるように形成された信号線導体43a、43b、44が設けられている。ここで、信号線導体44の線路長d2は、伝送する高周波信号の周波数に対応する波長の約1/4が望ましい。上側基板20の上側表面には、信号線導体61およびグランド導体62により形成されたコプレーナ線路が設けられている。上記信号線導体61と上記信号線導体43bは、上側基板20の内部に形成した信号線導体柱51により電気的に接続されている。
The digging
また、上記グランド導体62と上記グランド導体22aとはグランド導体柱52aによって電気的に接続され、上記グランド導体62と上記グランド導体22bとはグランド導体柱52bによって電気的に接続されている。ここで、図7に示すように、グランド導体柱52aまたは52bを複数個用いる場合、グランド導体柱52a、52bのピッチpおよび、グランド導体柱52aと52bの間隔W2は、伝送する高周波信号の周波数に対応する波長の1/2以下が望ましい。上側基板20においては、信号線導体31、43a、43b、44、61および信号線導体柱51と、グランド導体22a、22b、32a、32b、62およびグランド導体柱52a、52bにより高周波伝送線路が形成されている。
The
図7では、信号線導体13a、13b、14、43a、43b、44、61が同一方向に延伸した高周波伝送線路を示したが、これに限ったものではなく、例えば信号線導体43bと61の延伸方向が異なっていてもよい。
In FIG. 7, the
図7に示す信号線導体柱51およびグランド導体柱52a、52bは、基板に設けた貫通孔の内壁に導体パターンを設けることにより作製できる。また、上記貫通孔内部に導電性材料を充填してもよい。上記貫通孔は、各種エッチング法により作製でき、このほか、機械加工またはレーザー加工等を用いてもよい。図7において、信号線導体柱51およびグランド導体柱52a、52bは、円柱形状をしているが、形状はこれに限ったものでは無く、角柱形状を用いてもよい。
The signal
図9は、図8に示す下側基板10と上側基板20をはんだ23を用いて接合した状態の断面図を示している。下側基板10に設けた信号線導体13bと、上側基板20に設けた信号線導体31とが、はんだ23を介して電気的に接続される。また、図示はしないが、図7に示したグランド導体12aとグランド導体22aが接続用はんだを用いて電気的に接続することができ、同様にグランド導体12bとグランド導体22bが接続用はんだを用いて電気的に接続することができる。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a state in which the
図7に示す高周波伝送線路では、信号線導体柱51を高周波信号が伝送するときの線路の特性インピーダンスが、基板20の上側表面のコプレーナ線路の特性インピーダンスと異なる場合があり、インピーダンスミスマッチを引き起こす場合がある。同様に、信号線導体31を高周波信号が伝送する際もインピーダンスミスマッチを引き起こす場合がある。これらインピーダンスミスマッチにより、高周波信号の反射係数が大きくなり、高周波信号の伝送特性を劣化させる原因となる。
In the high-frequency transmission line shown in FIG. 7, the characteristic impedance of the line when the high-frequency signal is transmitted through the signal
図7では、信号線導体43aと43bの間に線路幅が異なる信号線導体44が挿入されており、信号線導体44の線路長d2を伝送する高周波信号の周波数に対応する波長の約1/4にすることで、インピーダンス変成器として動作させることができる。同様に、信号線導体13aと13bとの間に線路幅が異なる信号線導体14が挿入されており、信号線導体14の線路長d1を伝送する高周波信号の周波数に対応する波長の約1/4にすることで、インピーダンス変成器として動作させることができる。この結果、上記のインピーダンスミスマッチによる反射を低減し、良好な高周波信号の伝送が可能となる。
In FIG. 7, a
ここで、図7では、インピーダンス変成器を構成する信号線導体44あるいは14の線路幅を、前後の信号線導体43a、43bあるいは13a、13bに比べ狭くし、前後の線路に比べ高インピーダンス線路とした例を示しているが、例えば、信号線導体44あるいは14の線路幅を前後の信号線導体43a、43bあるいは13a、13bに比べ広くし、低インピーダンス線路としてもよい。また、インピーダンスを高く、または低くするために、ここでは線路幅を調整している例を示しているが、これに限ったものではなく、インピーダンス調整方法として、例えば、グランド導体32a、32bあるいは12a、12bの位置を部分的に信号線導体から遠ざけるまたは信号線導体に近づける方法を採用してもよく、上側基板20、下側基板10の一部を除去して線路の実効誘電率を変化させ、インピーダンスの値を調整してもよい。
Here, in FIG. 7, the line width of the
以上のように、実施の形態3に係る高周波伝送線路構造は、実施の形態1、実施の形態2に示したそれぞれの効果が得られるのに加えて、高周波伝送線路のインピーダンスミスマッチによる反射量を低減させることができるため、複数の基板に形成された高周波回路同士を良好な高周波信号特性で接続することができる。 As described above, the high-frequency transmission line structure according to the third embodiment can obtain the reflection amount due to the impedance mismatch of the high-frequency transmission line in addition to obtaining the respective effects shown in the first and second embodiments. Therefore, the high-frequency circuits formed on the plurality of substrates can be connected with good high-frequency signal characteristics.
10 下側基板、11 信号線導体、12a、12b グランド導体、13a、13b、14 信号線導体、20 上側基板、22a、22b グランド導体、23 はんだ、30 掘り込み部、31 信号線導体、32a、32b グランド導体、33 突起部、41 信号線導体、43a、43b、44 信号線導体、51 信号線導体柱、52a、52b グランド導体柱、61 信号線導体、62 グランド導体。 10 lower substrate, 11 signal line conductor, 12a, 12b ground conductor, 13a, 13b, 14 signal line conductor, 20 upper substrate, 22a, 22b ground conductor, 23 solder, 30 dug, 31 signal line conductor, 32a, 32b ground conductor, 33 protrusion, 41 signal line conductor, 43a, 43b, 44 signal line conductor, 51 signal line conductor column, 52a, 52b ground conductor column, 61 signal line conductor, 62 ground conductor.
Claims (8)
前記基板の少なくとも一つの面に形成した掘り込み部と、
前記掘り込み部の底面に形成した第1の信号線導体と、
前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第1の側面に形成した第1のグランド導体と、
前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第2の側面に形成した第2のグランド導体と
を備えた高周波伝送線路。 A substrate,
A dug formed in at least one surface of the substrate;
A first signal line conductor formed on the bottom surface of the digging portion;
A first ground conductor formed on a first side surface of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the first signal line conductor;
A high-frequency transmission line comprising: a second ground conductor formed on a second side surface of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the first signal line conductor.
前記掘り込み部の底面と接するかまたは前記底面と一体化している突起部と、
前記第1の信号線導体と電気的に接続され、前記突起部の表面の一部または全面に設けられた第2の信号線導体と
をさらに備えたことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 1,
A protrusion that is in contact with or integrated with the bottom surface of the digging portion;
A high-frequency transmission line, further comprising: a second signal line conductor electrically connected to the first signal line conductor and provided on a part of or the entire surface of the protrusion.
前記第1のグランド導体と電気的に接続され、前記基板表面に形成した第3のグランド導体と、
前記第2のグランド導体と電気的に接続され、前記基板表面に形成した第4のグランド導体と
をさらに備えたことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 2,
A third ground conductor electrically connected to the first ground conductor and formed on the substrate surface;
A high-frequency transmission line, further comprising: a fourth ground conductor electrically connected to the second ground conductor and formed on the substrate surface.
前記掘り込み部は、前記基板の第1の面に形成され、
前記基板の前記第1の面と対向する第2の面に形成した第3の信号線導体と、
前記第2の面に、前記第3の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となるように形成した第5のグランド導体と、
前記第2の面に、前記第3の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となるように形成した第6のグランド導体と、
前記基板を貫通し、前記第1の信号線導体と前記第3の信号線導体とを電気的に接続する第4の信号線導体と、
前記基板を貫通し、前記第3のグランド導体と前記第5のグランド導体とを電気的に接続する第7のグランド導体と、
前記基板を貫通し、前記第4のグランド導体と前記第6のグランド導体とを電気的に接続する第8のグランド導体と
をさらに備えたことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 3,
The digging portion is formed on a first surface of the substrate;
A third signal line conductor formed on a second surface opposite to the first surface of the substrate;
A fifth ground conductor formed on the second surface so as to be substantially parallel to the extending direction of the third signal line conductor;
A sixth ground conductor formed on the second surface so as to be substantially parallel to the extending direction of the third signal line conductor;
A fourth signal line conductor that penetrates the substrate and electrically connects the first signal line conductor and the third signal line conductor;
A seventh ground conductor that penetrates the substrate and electrically connects the third ground conductor and the fifth ground conductor;
The high-frequency transmission line further comprising: an eighth ground conductor that penetrates the substrate and electrically connects the fourth ground conductor and the sixth ground conductor.
前記第1の基板の第1の面に形成した掘り込み部と、
前記掘り込み部の底面と接するかまたは前記底面と一体化している突起部と、
前記掘り込み部の底面に形成した第1の信号線導体と、
前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第1の側面に形成した第1のグランド導体と、
前記第1の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となる前記掘り込み部の第2の側面に形成した第2のグランド導体と、
前記第1のグランド導体と電気的に接続され、前記第1の基板の前記第1の面に形成した第3のグランド導体と、
前記第2のグランド導体と電気的に接続され、前記第1の基板の前記第1の面に形成した第4のグランド導体と、
前記第1の信号線導体と電気的に接続され、前記突起部の表面の一部または全面に設けられた第2の信号線導体と、
第2の基板と、
前記第2の基板の前記第1の基板の第1の面と対向する第1の面に形成した第3の信号線導体と、
前記第2の基板の第1の面に、前記第3の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となるように形成した第5のグランド導体と、
前記第2の基板の第1の面に、前記第3の信号線導体の延伸方向とほぼ平行となるように形成した第6のグランド導体と、
前記第2の信号線導体と前記第3の信号線導体とを電気的に接続する第1の接続導体と、
前記第3のグランド導体と前記第5のグランド導体とを電気的に接続する第2の接続導体と、
前記第4のグランド導体と前記第6のグランド導体とを電気的に接続する第3の接続導体と
を備えた高周波伝送線路。 A first substrate;
A dug formed in the first surface of the first substrate;
A protrusion that is in contact with or integrated with the bottom surface of the digging portion;
A first signal line conductor formed on the bottom surface of the digging portion;
A first ground conductor formed on a first side surface of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the first signal line conductor;
A second ground conductor formed on a second side surface of the digging portion that is substantially parallel to the extending direction of the first signal line conductor;
A third ground conductor electrically connected to the first ground conductor and formed on the first surface of the first substrate;
A fourth ground conductor electrically connected to the second ground conductor and formed on the first surface of the first substrate;
A second signal line conductor electrically connected to the first signal line conductor and provided on a part of or the entire surface of the protrusion;
A second substrate;
A third signal line conductor formed on a first surface of the second substrate facing the first surface of the first substrate;
A fifth ground conductor formed on the first surface of the second substrate so as to be substantially parallel to the extending direction of the third signal line conductor;
A sixth ground conductor formed on the first surface of the second substrate so as to be substantially parallel to the extending direction of the third signal line conductor;
A first connection conductor that electrically connects the second signal line conductor and the third signal line conductor;
A second connection conductor for electrically connecting the third ground conductor and the fifth ground conductor;
A high-frequency transmission line comprising: a fourth connection conductor that electrically connects the fourth ground conductor and the sixth ground conductor.
前記第1の基板の前記第1の面に対向する第2の面に形成した第4の信号線導体と、
前記第2の面に形成され、前記第4の信号線導体の延伸方向とほぼ並行となるように形成した第7のグランド導体と、
前記第2の面に形成され、前記第4の信号線導体の延伸方向とほぼ並行となるように形成した第8のグランド導体と、
前記第1の基板を貫通し、前記第1の信号線導体と前記第4の信号線導体とを電気的に接続する第5の信号線導体と、
前記第1の基板を貫通し、前記第3のグランド導体と前記第7のグランド導体とを電気的に接続する第9のグランド導体と、
前記第1の基板を貫通し、前記第4のグランド導体と前記第8のグランド導体とを電気的に接続する第10のグランド導体と
をさらに備えたことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 5,
A fourth signal line conductor formed on a second surface opposite to the first surface of the first substrate;
A seventh ground conductor formed on the second surface and formed substantially parallel to the extending direction of the fourth signal line conductor;
An eighth ground conductor formed on the second surface and formed substantially parallel to the extending direction of the fourth signal line conductor;
A fifth signal line conductor passing through the first substrate and electrically connecting the first signal line conductor and the fourth signal line conductor;
A ninth ground conductor that penetrates through the first substrate and electrically connects the third ground conductor and the seventh ground conductor;
A high-frequency transmission line, further comprising: a tenth ground conductor penetrating the first substrate and electrically connecting the fourth ground conductor and the eighth ground conductor.
前記第1の信号線導体と前記第1のグランド導体及び前記第2のグランド導体とで構成される第1の伝送線路と、前記第3の信号線導体と前記第5のグランド導体及び前記第6のグランド導体とで構成される第2の伝送線路の少なくともどちらか一方の伝送線路に、少なくとも一つのインピーダンス変成器をさらに備えた
ことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 4 or 5,
A first transmission line composed of the first signal line conductor, the first ground conductor, and the second ground conductor; the third signal line conductor; the fifth ground conductor; A high-frequency transmission line, further comprising at least one impedance transformer in at least one of the second transmission lines composed of six ground conductors.
前記第1の信号線導体と前記第1のグランド導体及び前記第2のグランド導体とで構成される第1の伝送線路と、前記第3の信号線導体と前記第5のグランド導体及び前記第6のグランド導体とで構成される第2の伝送線路と、前記第4の信号線導体と前記第7のグランド導体及び前記第8のグランド導体とで構成される第3の伝送線路の少なくともどちらか一方の伝送線路に、少なくとも一つのインピーダンス変成器をさらに備えた
ことを特徴とする高周波伝送線路。 In the high frequency transmission line according to claim 6,
A first transmission line composed of the first signal line conductor, the first ground conductor, and the second ground conductor; the third signal line conductor; the fifth ground conductor; At least one of a second transmission line composed of six ground conductors and a third transmission line composed of the fourth signal line conductor, the seventh ground conductor, and the eighth ground conductor. The high-frequency transmission line, further comprising at least one impedance transformer in the one transmission line.
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