JP2008067012A - High frequency signal transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波信号を伝送する伝送装置に関するものである。 The present invention relates to a transmission device that transmits a high-frequency signal.
近年、デジタルLSIのような半導体チップにおいて内部動作の高速化が進んでおり、内部クロック信号は、2GHzを超えるようになっている。しかしながら、このような高周波信号を半導体チップの外に取り出す際の速度は800MHz程度に留まっている。その理由は、半導体チップから樹脂やセラミックで作製された基板への信号取り出しを、ボンディングワイアなどの金属配線を用いて行うためである。これらの配線ではボンディングパッド、ボンディング配線が不安定な寄生容量や寄生インダクタンスを生じさせるため、この部分で高周波信号の劣化をもたらす。また、高周波信号を効率的に半導体チップの外に伝送するためには、インピーダンス整合の調整を精度よく行わなければ、反射や不要輻射のため伝送ロスが発生してしまう。特に、電気的接続を用いる装置では、接続の機械加工の精度や、接続の信頼性などの問題も発生する。 In recent years, the speed of internal operations has been increasing in semiconductor chips such as digital LSIs, and the internal clock signal has exceeded 2 GHz. However, the speed at which such a high-frequency signal is taken out of the semiconductor chip remains at about 800 MHz. The reason is that signal extraction from a semiconductor chip to a substrate made of resin or ceramic is performed using a metal wiring such as a bonding wire. In these wirings, bonding pads and bonding wirings cause unstable parasitic capacitance and parasitic inductance, and this part causes deterioration of high-frequency signals. In addition, in order to efficiently transmit a high-frequency signal to the outside of the semiconductor chip, transmission loss occurs due to reflection and unnecessary radiation unless the impedance matching is adjusted accurately. In particular, in an apparatus using electrical connection, problems such as connection machining accuracy and connection reliability also occur.
この問題を解決するため、半導体チップと外部との信号のやりとりを光で行う光配線や光電子集積回路技術が研究されている(特許文献1参照)。 In order to solve this problem, researches have been made on optical wiring and optoelectronic integrated circuit technology for exchanging signals between a semiconductor chip and the outside using light (see Patent Document 1).
また、半導体チップと外部との信号のやりとりを、一般の無線通信に使うようなアンテナを用いる方法(特許文献2,3、4)がある。また、コイルを用いて磁界結合を利用する方法(特許文献5,6)等がある。これは、誘導結合や容量結合といった低周波回路で用いられる技術を、異なる基板間の高周波信号の伝送に応用する考えである。その他、スロットアンテナを用いる方法(特許文献7)、リングスロットを介する方法(特許文献8)、誘電体共振器を介する方法(特許文献9)、金属板に形成したスロットを介する方法(特許文献10)などが提案されている。これらの無線接続は既存の半導体技術の組み合わせで可能である。
In addition, there is a method (
さらに、線路の端部に配置した片端開放の矩形λ/4−TEモード共振器を対向させ、共振器間の電磁結合により基板間のRF信号の伝送を行う方法が非特許文献1に開示されている。 Furthermore, Non-Patent Document 1 discloses a method for transmitting an RF signal between substrates by opposing one-side open rectangular λ / 4-TE mode resonators arranged at the ends of a line and electromagnetic coupling between the resonators. ing.
なお、非特許文献2には、広帯域の周波数の信号を取り出すためのフィルタとして、2つのオープンリング共振器を電磁結合させたものが記載されている。ただし、これは、バンドパスフィルタとして用いるものであり、ある基板上の信号を他の基板上へ無線伝送する際に用いられるものではない。
しかしながら、特許文献1のように光配線技術を半導体チップに適用する場合、発光素子と半導体チップとの構成材料が異なるため、異種材料の組み合わせが必要となる。そのため、技術的、コスト的課題が多い。さらに、電気から光、光から電気への信号変換時にエネルギーのロスを伴う。 However, when the optical wiring technique is applied to a semiconductor chip as in Patent Document 1, since the constituent materials of the light emitting element and the semiconductor chip are different, a combination of different materials is required. Therefore, there are many technical and cost issues. Furthermore, energy loss is involved in signal conversion from electricity to light and from light to electricity.
また、特許文献2〜4のようなアンテナは、もともと電磁波を空中に放射するための装置であるので、ほとんどの信号が空中に放出されてしまい、受信側には一部の信号しか達しない。一方、特許文献5,6のような磁界結合では、コイル内に発生する磁界を隣接するコイルで受信し電流に変換する。この場合も、大部分の磁力線は受信コイルを通り抜けて空中へ放散する。そのため、これらの文献では、むしろ空中に放散する特性を利用して、多数のチップへ信号を伝える方式が提案されている。
Moreover, since the antennas as disclosed in
しかし、空中へ信号を放散することは受信側での信号強度が低くなるため感度が低下して誤動作確率を高くし、また受信アンテナのそばに受信増幅器を置かねばならないという実装上の大きな制約を受ける。出力を大きくすることも必要なため、低消費電力化という点では欠点となる。また、空中に放出された信号は他のチップにとっては雑音であり、電磁干渉という問題を引き起こす。また、特許文献7−10の技術においても伝送効率が低くロスが大きくなる。 However, dissipating signals into the air reduces the signal strength on the receiving side and lowers the sensitivity, increases the probability of malfunction, and places a major limitation on implementation that requires a receiving amplifier beside the receiving antenna. receive. Since it is also necessary to increase the output, it is a disadvantage in terms of reducing power consumption. In addition, signals emitted into the air are noise for other chips, causing problems of electromagnetic interference. Also in the techniques of Patent Documents 7 to 10, the transmission efficiency is low and the loss is large.
また、誘導結合や容量結合といった低周波回路の結合技術は、整合の概念がなく、端子間で信号が伝わりさえすればよいという設計方針のため、高価な高周波信号源で発生された高周波信号を無駄なく効率的に伝送する技術に応用することができない。 In addition, low-frequency circuit coupling techniques such as inductive coupling and capacitive coupling have no concept of matching, and the design policy is that the signal only has to be transmitted between terminals, so high-frequency signals generated by expensive high-frequency signal sources can be used. It cannot be applied to technology for efficient transmission without waste.
さらに、非特許文献1では、異なる基板の端部に形成された共振器を同一面内に配置したナローサイド構造である。そのため、2つの共振器の結合が弱く、両基板間の距離をほぼ0にする必要がある。一方、異なる基板間で信号伝送を行う場合、共振器以外の回路などの制約により、基板間の距離をある程度確保する必要がある。よって、非特許文献1の技術を、離間している異なる基板間の信号伝送に応用することができない。 Further, Non-Patent Document 1 has a narrow-side structure in which resonators formed on end portions of different substrates are arranged in the same plane. Therefore, the coupling between the two resonators is weak, and the distance between the two substrates needs to be almost zero. On the other hand, when signal transmission is performed between different substrates, it is necessary to secure a certain distance between the substrates due to restrictions such as circuits other than the resonator. Therefore, the technique of Non-Patent Document 1 cannot be applied to signal transmission between different substrates that are spaced apart.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、離間している異なる平面上の回路間において、効率よく高周波信号を伝送することが可能な高周波信号伝送装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a high-frequency signal transmission device capable of efficiently transmitting a high-frequency signal between circuits on different planes that are separated from each other. There is to do.
本発明に係る高周波信号伝送装置は、上記課題を解決するために、異なる平面上の回路間で高周波信号を伝送する高周波信号伝送装置であって、上記両平面上に、閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有する共振器と、当該共振器に接続され、当該共振器に対して高周波信号の入出力を行う入出力線路とが形成されており、上記両平面上に形成された共振器同士を電磁結合させて、高周波信号を伝送させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a high-frequency signal transmission device according to the present invention is a high-frequency signal transmission device that transmits a high-frequency signal between circuits on different planes. A resonator having an open structure or a spiral structure and an input / output line connected to the resonator and inputting / outputting a high frequency signal to / from the resonator are formed on both the planes. The resonators are electromagnetically coupled to transmit a high-frequency signal.
ここで、高周波信号とは、例えば、マイクロ波やミリ波である。 Here, the high frequency signal is, for example, a microwave or a millimeter wave.
上記構成によれば、各平面上において、共振器と入出力線路とが接続されている。共振器と入出力線路とのインピーダンス整合は、当該共振器と当該入出力線路との接続位置によって調整可能である。そして、異なる平面上に形成された共振器同士が電磁結合される。このとき、共振器は閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有しているため、共振器間の結合が強くなる。そのため、共振器間の距離をある程度広くしても、共振器間で高周波信号を効率的に伝送させることができる。その結果、異なる平面上の回路間での干渉を低減させることができる。 According to the above configuration, the resonator and the input / output line are connected on each plane. Impedance matching between the resonator and the input / output line can be adjusted by a connection position between the resonator and the input / output line. The resonators formed on different planes are electromagnetically coupled to each other. At this time, since the resonator has a structure in which a part of the closed curve line is opened or a spiral structure, the coupling between the resonators becomes strong. Therefore, even if the distance between the resonators is increased to some extent, a high-frequency signal can be efficiently transmitted between the resonators. As a result, interference between circuits on different planes can be reduced.
例えば、両共振器を直径0.24mm、線幅0.045mm、開放部の幅0.02mmのオープンリング状とし、共振器間にサファイア基板を挿入した場合、共振器間の距離を0.2mmにまで広げても、伝送効率が50%以上となる伝送帯域が57〜60GHzとなった。特に、59.5GHzでは伝送効率97%となり、不要な輻射が全くないことを確認できた。 For example, when both resonators have an open ring shape with a diameter of 0.24 mm, a line width of 0.045 mm, and an open portion width of 0.02 mm, and a sapphire substrate is inserted between the resonators, the distance between the resonators is 0.2 mm. Even if it is expanded to 50, the transmission band where the transmission efficiency is 50% or more is 57-60 GHz. In particular, the transmission efficiency was 97% at 59.5 GHz, and it was confirmed that there was no unnecessary radiation.
このように、上記の構成にすることにより、離間している異なる平面上の回路間で、無駄なく効率的に高周波信号を伝送することが可能な高周波信号伝送装置を実現することができる。 Thus, with the above configuration, it is possible to realize a high-frequency signal transmission device that can efficiently transmit a high-frequency signal between circuits on different planes that are separated from each other without waste.
さらに、本発明の高周波信号伝送装置は、上記の構成に加えて、上記共振器の線路長が、上記高周波信号の波長の1/2の奇数倍であることが好ましい。これにより、共振器と共振波長が適合する。さらに、共振器の線路長が高周波信号の波長の1/2であるため、共振器の線路の両端部の電位が逆相となる。そして、共振器が閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有しているため、両端部間の距離が近く、共振器から外部への電磁波の輻射を防止することができる。これにともない、共振器間の伝送効率を高くすることができる。 Furthermore, in the high-frequency signal transmission device of the present invention, in addition to the above configuration, the line length of the resonator is preferably an odd multiple of 1/2 of the wavelength of the high-frequency signal. Thereby, the resonator and the resonance wavelength are matched. Furthermore, since the line length of the resonator is ½ of the wavelength of the high frequency signal, the potentials at both ends of the line of the resonator are in reverse phase. Since the resonator has a structure in which a part of the closed curve line is opened or a spiral structure, the distance between both ends is short, and radiation of electromagnetic waves from the resonator to the outside can be prevented. As a result, the transmission efficiency between the resonators can be increased.
さらに、本発明の高周波信号伝送装置は、上記の構成に加えて、上記両平面上に備えられた各共振器の中心軸は、一致する、もしくは、一致する位置から当該両共振器の端部同士が近づく方向にずれていることが好ましい。シミュレーションの結果、各共振器の端部同士が近づく方向に共振器をずらしたとしても、共振器の中心軸が一致する場合とほぼ同じ伝送効率を示すことがわかった。このため、高周波信号を効率的に伝送することができる。 Furthermore, in the high-frequency signal transmission device of the present invention, in addition to the above-described configuration, the center axes of the resonators provided on the two planes coincide with each other, or end portions of the two resonators from the coincident positions. It is preferable that they are shifted in the direction in which they approach each other. As a result of the simulation, it was found that even if the resonators are shifted in a direction in which the end portions of the resonators approach each other, the transmission efficiency is almost the same as when the center axes of the resonators coincide. For this reason, a high frequency signal can be transmitted efficiently.
さらに、本発明の高周波信号伝送装置は、上記の構成に加えて、一方の共振器における端部と中心点とを結ぶ線と、他方の共振器における端部と中心点とを結ぶ線とのなす角度が、90度以上であることが好ましい。この構成によれば、電磁結合する2つの共振器間の結合が一層強くなる。その結果、共振器間の距離の制約、もしくは、共振器間の媒質の制約が緩くなる。すなわち、共振器間の距離を長くすることができたり、共振器間の媒質として比較的誘電率の低い物質を用いることができる。なお、上記角度は180度であることが最も好ましい。 Furthermore, in addition to the above configuration, the high-frequency signal transmission device of the present invention includes a line connecting the end portion and the center point of one resonator and a line connecting the end portion and the center point of the other resonator. The formed angle is preferably 90 degrees or more. According to this configuration, the coupling between the two resonators that are electromagnetically coupled becomes stronger. As a result, the restriction on the distance between the resonators or the restriction on the medium between the resonators is relaxed. That is, the distance between the resonators can be increased, and a substance having a relatively low dielectric constant can be used as a medium between the resonators. The angle is most preferably 180 degrees.
さらに、本発明の高周波信号伝送装置は、上記の構成に加えて、上記両平面上に備えられた共振器間の距離が、上記高周波信号の共振器間の媒質における波長の0.15倍以下であることが好ましい。 Furthermore, in the high frequency signal transmission device according to the present invention, in addition to the above configuration, the distance between the resonators provided on both planes is 0.15 times or less the wavelength of the medium between the resonators of the high frequency signal. It is preferable that
共振器間の距離が、伝送される上記記高周波信号の共振器間の媒質における波長の0.15倍を超えると、不要な輻射が発生し、共振器間の伝送効率が低下することがわかった。そのため、上記の構成にすることで、高い伝送効率を実現することができる。 It can be seen that if the distance between the resonators exceeds 0.15 times the wavelength in the medium between the resonators of the above-mentioned high-frequency signal to be transmitted, unnecessary radiation occurs and the transmission efficiency between the resonators decreases. It was. Therefore, with the above configuration, high transmission efficiency can be realized.
なお、高周波信号の共振器間の媒質における波長の0.15倍とは、例えば、共振周波数60GHzで共振器間の媒質がサファイアの場合、約0.25mmである。この程度の距離であれば、異なる平面上の回路の干渉は大きな問題にはならない。 Note that 0.15 times the wavelength of the medium between the resonators of the high-frequency signal is, for example, about 0.25 mm when the resonance frequency is 60 GHz and the medium between the resonators is sapphire. With such a distance, interference between circuits on different planes is not a big problem.
さらに、本発明の高周波信号伝送装置は、上記の構成に加えて、少なくとも一方の上記平面上の共振器が導電性の基板上に形成されているとき、上記基板上に、金属膜、絶縁膜、上記共振器がこの順で積層されていることが好ましい。 Furthermore, in addition to the above-described configuration, the high-frequency signal transmission device of the present invention has a metal film, an insulating film on the substrate when at least one of the planar resonators is formed on a conductive substrate. The resonators are preferably stacked in this order.
上記平面は、通常、サファイアやシリコン等の基板の表面であり、回路・共振器・入出力線路は、当該基板上に形成される。 The plane is usually the surface of a substrate such as sapphire or silicon, and the circuit / resonator / input / output line is formed on the substrate.
基板がサファイア等のように絶縁性であれば問題ないが、シリコン等の導電性を有する場合、共振器で発生した電磁波を基板が吸収して損失が発生し、伝送効率が低下する。 If the substrate is insulative like sapphire or the like, there is no problem. However, when the substrate has conductivity such as silicon, the substrate absorbs electromagnetic waves generated by the resonator, loss occurs, and transmission efficiency decreases.
しかしながら、上記の構成によれば、共振器と基板との間に金属膜が存在するため、共振器で発生した電磁波が基板に吸収されることを防止することができる。 However, according to the above configuration, since the metal film exists between the resonator and the substrate, it is possible to prevent the electromagnetic wave generated by the resonator from being absorbed by the substrate.
さらに、本発明の高周波信号伝送装置は、上記の構成に加えて、上記両平面の各々は、異なる基板の表面であり、両基板上に形成された上記共振器が互いに対向するように当該両基板が配置されており、かつ、両基板間に絶縁性のシートを挟んでいることが好ましい。 Further, in the high-frequency signal transmission device of the present invention, in addition to the above configuration, each of the two planes is a surface of a different substrate, and the resonators formed on the two substrates are opposed to each other. It is preferable that a substrate is disposed and an insulating sheet is sandwiched between the substrates.
上記の構成によれば、例えばLSIから高周波信号を他の平面上の回路に伝送させる場合、LSIが搭載された基板の表面と当該他の平面との間隔が上記シートの膜厚で均一に保持できる。例えば、高周波配線回路と上記共振器とが形成された回路基板上に、薄い上記シートを載せ、その上に、上記共振器が形成されたLSIチップを裏返して置くことで、容易に高周波信号の伝送システムが実現できる。また、従来、LSI等の製品検査でのプローバ測定では、金属針をパッドに当てて測定していたが、上記構成では薄い絶縁性のシートを挟んだ軽い接触での測定が可能となり、信頼性の向上やパッドの傷を残さないなどのメリットがある。なお、DC電源は、直接の金属の接触で伝送してもよいし、高周波信号を整流して得てもよい。高周波信号を整流する場合には、完全非接触でLSIの測定や動作が可能となる。 According to the above configuration, for example, when a high-frequency signal is transmitted from an LSI to a circuit on another plane, the distance between the surface of the substrate on which the LSI is mounted and the other plane is uniformly maintained by the film thickness of the sheet. it can. For example, by placing the thin sheet on a circuit board on which a high-frequency wiring circuit and the resonator are formed, and placing the LSI chip on which the resonator is formed on the circuit board, the high-frequency signal can be easily generated. A transmission system can be realized. Conventionally, in prober measurement for LSI and other product inspections, measurement was performed by placing a metal needle against the pad, but with the above configuration, measurement can be performed with light contact with a thin insulating sheet sandwiched between them and reliability. There are merits such as improving the quality and leaving no scratches on the pad. The DC power source may be transmitted by direct metal contact or may be obtained by rectifying a high-frequency signal. When rectifying a high-frequency signal, LSI measurement and operation can be performed without contact.
さらに、本発明の高周波信号伝送装置は、上記の構成に加えて、一方の上記共振器が電力を送信する送電装置に備えられており、他方の上記共振器が当該電力を受信する受電装置に備えられている。 Furthermore, in addition to the above configuration, the high-frequency signal transmission device of the present invention is provided in a power transmission device in which one of the resonators transmits power, and the other resonator in the power receiving device that receives the power. Is provided.
これによれば、車両や電化製品への電力伝送を効率的に実現することができる。 According to this, power transmission to vehicles and electrical appliances can be efficiently realized.
本発明に係る高周波信号伝送装置は、異なる平面上の回路間で高周波信号を伝送する高周波信号伝送装置であって、上記両平面上に、閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有する共振器と、当該共振器に接続され、当該共振器に対して高周波信号の入出力を行う入出力線路とが形成されており、上記両平面上に形成された共振器同士を電磁結合させて、高周波信号を伝送させる。それゆえ、異なる平面上の回路間を、無駄なく効率的に高周波信号を伝送することが可能な高周波信号伝送装置を実現することができる。 A high-frequency signal transmission device according to the present invention is a high-frequency signal transmission device that transmits a high-frequency signal between circuits on different planes, and has a structure in which a part of a closed curved line is opened on both the planes or a spiral structure. And an input / output line that is connected to the resonator and inputs and outputs a high-frequency signal to the resonator. The resonators formed on the two planes are electromagnetically coupled to each other. To transmit a high-frequency signal. Therefore, it is possible to realize a high-frequency signal transmission device that can efficiently transmit a high-frequency signal between circuits on different planes without waste.
本発明の高周波信号伝送装置に関する実施の一形態について図1〜図23に基づいて説明すれば以下のとおりである。 One embodiment of the high-frequency signal transmission device of the present invention will be described below with reference to FIGS.
本実施形態に係る高周波信号伝送装置は、特定の周波数の高周波信号を、異なる平面上に形成された回路間で無線伝送する装置である。 The high-frequency signal transmission device according to the present embodiment is a device that wirelessly transmits a high-frequency signal having a specific frequency between circuits formed on different planes.
高周波信号伝送装置が伝送する高周波信号(以下、伝送信号という)は、例えば、マイクロ波およびミリ波帯の信号である。 High-frequency signals (hereinafter referred to as transmission signals) transmitted by the high-frequency signal transmission device are, for example, microwave and millimeter wave band signals.
(高周波信号伝送装置の構造について)
図1は、本実施形態の高周波信号伝送装置1の主たる構成を示す斜視図である。図1に示されるように、高周波信号伝送装置1は、所定の面間距離だけ離れた異なる2つの平面P−a・P−bの各々の上に形成された、共振器2(2a・2b)と、当該共振器2に対して信号の入出力を行うための入出力線路3(3a・3b)を備えている。なお、平面P−a上に形成された共振器および入出力線路の符号を2aおよび3aとし、平面P−b上に形成された共振器および入出力線路の符号を2bおよび3bとしている。
(About the structure of the high-frequency signal transmission device)
FIG. 1 is a perspective view showing a main configuration of a high-frequency signal transmission device 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the high-frequency signal transmission device 1 includes a resonator 2 (2 a and 2 b) formed on each of two different planes Pa and Pb separated by a predetermined inter-surface distance. ) And input / output lines 3 (3a and 3b) for inputting and outputting signals to the
図2は、各平面に形成された共振器2および入出力線路3を示す上面図である。図2に示されるように、共振器2は、閉曲線線路の一箇所(開放部21(以下、共振器2aの開放部を21a、共振器2bの開放部を21bとする))がオープンとなっている(切断されている)構造である。すなわち、共振器2は、周回状となっていない。具体的には、共振器2は、リング共振器の一部の配線が除かれたオープンリング共振器である。また、共振器2の線路長は、伝送信号の波長の1/2の奇数倍になるように設定されている。ここで、共振器2の線路長とは、図2に示されるように、開放部21を形成している一方の端部から他方の端部までの線路の長さである。
FIG. 2 is a top view showing the
図2に示されるように、入出力線路3は、2つの接地電極4に挟まれたコプレーナ線路である。入出力線路3と共振器2との接続位置(取り付け位置)22を調整することによって、共振器と入出力線路とのインピーダンス整合が可能となる。ここでは、共振器2の中心点と開放部21とを結ぶ線と、当該中心点と取り付け位置22とを結ぶ線とのなす角度(以下、取り付け角度という)θ1を適宜設定することにより、インピーダンス整合が可能となる。そのため、入出力線路3は、共振器2に対して反射無しに伝送信号を入出力するために、インピーダンス整合が可能となる取り付け位置22で共振器2と接続するように設計される。
As shown in FIG. 2, the input /
そして、図1に示されるように、異なる平面P−a・P−b上の2つの共振器2a・2bは、中心軸が同一であり、かつ、開放部21a・21bが当該中心軸に対して対称の位置(180度ずれた位置)になるように配置されている。これにより、共振器2a・2b間の結合が一層強くなる。
As shown in FIG. 1, the two
各共振器2、当該共振器2に接続された入出力線路3および接地電極4は、図3に示されるように、それぞれ異なる基板の一方の面上に形成されている。すなわち、基板10aの一方の面P−a上に共振器2a,入出力線路3aおよび接地電極4aが形成されており、基板10bの一方の面P−b上に共振器2b,入出力線路3bおよび接地電極4bが形成されている。そして、基板10aおよび基板10bは、共振器2aおよび2bが形成された面が対向するように、スペーサ板5を間に挟んで配置される。
Each
基板10a・10bは、回路が形成された基板であり、例えば、窒化ガリウム系AlGaN/GaN HFFTによるMMICが搭載されたサファイア基板である。また、スペーサ板5は、絶縁体で構成されており、例えば、サファイア基板や樹脂膜である。
The
(製造方法)
本実施形態の高周波信号伝送装置は、従来の集積回路作成技術で製造可能である。窒化ガリウム系FETは、サファイアの基板10に作成される。サファイアの基板10の厚さは、一般的には0.3mm〜0.5mmであるが、研磨や研削技術により0.1mmまでは容易に薄層化できる。そして、基板10上に窒化ガリウムをMOCVD法などで成長させる。活性層とならないアイソレーション部は、表面エッチング、イオン注入などにより高抵抗化する。この部分にコプレーナ構造の入出力線路3や共振器2を作成する。共振器2の大きさは、伝送信号の周波数に依存するが、60GHz帯であれば0.3mm程度であり、1μm程度の精度が有れば十分である。現在の集積回路技術では容易に作成できる精度である。例えば、金メッキなどにより金属パターンを形成する。
(Production method)
The high-frequency signal transmission device of this embodiment can be manufactured by a conventional integrated circuit creation technique. The gallium nitride FET is formed on the
2枚の基板の間に挟むスペーサ板5は、コストを下げたい場合、ガラスやプラスチックなど、電気的に高抵抗かつ高周波での損失が少ない物質でかまわない。共振器2の寸法を小さくする場合には、誘電率の高いセラミック板やサファイア板を用いると良い。
The
そして、2枚の基板間では、共振器2の中心軸が一致し、かつ、開放部21が中心軸に対して対称の位置になるように配置する。例えば、セラミックやプラスチック基板では、あらかじめ、他方の基板の位置を規定するようなノッチを付けておけば容易に位置合わせも可能である。
Between the two substrates, the
(伝送メカニズムについて)
本実施形態の高周波信号伝送装置1によれば、一方の共振器2aに入力された伝送信号は、当該共振器2aと電磁的に結合された他方の共振器2bに無線伝送することができる。以下、当該共振器2a・2b間の伝送メカニズムについて説明する。
(Transmission mechanism)
According to the high-frequency signal transmission device 1 of the present embodiment, a transmission signal input to one
一般に、共振器は、1/2波長の整数倍の線路で形成することができる。ただし、この構造は、アンテナの構造と同じであり、共振器間のみならず自由空間にも電磁波を放射してしまうため、効率良い伝送ができない。しかしながら、本実施形態の共振器2は、伝送信号の波長の1/2の奇数倍の線路長を有する線路をリング状にし、その両端が接近している構造を有する。そのため、共振器2の両端での電位が逆相となり、電磁波の自由空間への放射が大幅に低減できる。すなわち、共振器2は、信号を閉じ込める作用を有するため、外部への不要輻射が極めて少なくなる。
In general, the resonator can be formed of a line that is an integral multiple of ½ wavelength. However, this structure is the same as the structure of the antenna, and electromagnetic waves are radiated not only between the resonators but also in free space, so that efficient transmission cannot be performed. However, the
一方、ブロードサイド結合した2つのオープンリング状の共振器2の間では電界同士、磁界同士が強く結合する。そのため、所定範囲の距離だけ離れた位置に配置された共振器2a・2b間には、電磁的な強い結合が生じる。その結果、一方の共振器2aから他方の共振器2bへ伝送信号が伝達される。
On the other hand, between the two open-
また、両共振器2a・2bの開放部21a・21bが、当該共振器2a・2bの中心軸に対して対称な位置に配置されている。図4は、各共振器2a・2bの開放部21a・21bと中心軸とを結ぶ線のなす角度θ2を変えたときの、共振器2a・2b間の結合係数(右軸)および共振周波数(左軸)を示すグラフである。なお、図4は、オープンリング状の共振器2の直径を59.52mm、線路幅を1mm、開放部21の幅(共振器2の両端間の距離)を0.5mm、共振器2a・2b間の垂直方向の距離を0.28mm、共振器2a・2b間の媒質(スペーサ板5)の誘電率を3.27としたときの結果である。図4に示されるように、両共振器2の開放部21は、互いに大きな角度をなすほど結合が増大し、当該共振器2の中心軸に対して対称な位置に配置されているときに最も共振器2a・2b間の結合が強くなる。その結果、共振器2a・2b間の信号の伝送を効率的に行うことができる。
Further, the
共振器間の結合が強いほど、共振器間の距離が長くても伝送効率が高い状態で信号を伝送することができる。ただし、図4に示されるように、各共振器2a・2bの開放部21a・21bと中心軸とを結ぶ線のなす角度θ2が90度以上であれば、結合係数0.5以上を得ることができる。また、結合の強さは、共振器2a・2b間のスペーサ板5の誘電率にも依存する。そのため、角度θ2が90度以上であれば、スペーサ板5の材料や共振器2a・2b間の距離を適宜設定することで、高い伝送効率で信号を共振器間で伝送することができる。このように、各共振器2a・2bの開放部21a・21bと中心軸とを結ぶ線のなす角度θ2は、90度〜180度が好ましく、最も好ましいのは180度である。
The stronger the coupling between the resonators, the higher the transmission efficiency, even if the distance between the resonators is longer. However, as shown in FIG. 4, each of the
(変形例1)
上記説明では、共振器2をオープンリング状として説明した。しかしながら、共振器2の形状は、これに限定されるものではなく、様々な形状のものが考えられる。ただし、異なる平面上の共振器2間の信号を効率的に伝送させるため、共振器2間の結合が強い、閉曲線線路の一部(開放部21)がオープンとなっている形状、もしくは、スパイラル状(螺旋状)であることが好ましい。例えば、図5に示されるようなU字状や、図6に示されるようなスパイラル状でもよい。
(Modification 1)
In the above description, the
スパイラル状の共振器を用いる場合、占有面積に対して線路長が長くなるため、共振器の占有面積を減らすことができる。なお、占有面積を減らしたとしても、共振器間の距離を狭くする必要はない。共振器間の結合を劣化させる主原因は不要モードによる電磁エネルギーの散逸であり、それは、共振器面間の距離で決まり、占有面積の大きさとは直接関係がない。そのため、共振器間の結合の強さを維持するために、共振器間の距離を狭くする必要がない。 When a spiral resonator is used, the line length becomes longer than the occupied area, so that the occupied area of the resonator can be reduced. Even if the occupied area is reduced, it is not necessary to reduce the distance between the resonators. The main cause of the deterioration of the coupling between the resonators is dissipation of electromagnetic energy due to an unnecessary mode, which is determined by the distance between the resonator surfaces and is not directly related to the size of the occupied area. Therefore, it is not necessary to reduce the distance between the resonators in order to maintain the coupling strength between the resonators.
また、共振器2は、線路長が伝送信号波長の1/2の奇数倍であり、その両端部同士が近いことが好ましい。具体的には、両端部同士の距離(すなわち、開放部21の幅)は、信号波長の1/4以下であることが望ましい。これにより、不要な電磁波の輻射を防止することができ、より一層共振器間の結合を強くすることができる。
Further, it is preferable that the
例えば、図5のようにU字状であれば、端部同士が接近しているため、外部への不要輻射を防ぎ、かつ、他方の共振器との位相関係を一致させることができる。また、図6に示されるように、両端部が中心軸から同じ方向に位置するスパイラル状の共振器であっても、端部同士が接近しているため、外部への不要輻射を防ぎ、かつ、他方の共振器との位相関係を一致させることができる。 For example, if it is U-shaped like FIG. 5, since the edge parts are approaching, unnecessary radiation to the outside can be prevented and the phase relationship with the other resonator can be matched. In addition, as shown in FIG. 6, even if both ends are spiral resonators located in the same direction from the central axis, the ends are close to each other, thereby preventing unnecessary radiation to the outside, and The phase relationship with the other resonator can be matched.
(変形例2)
上記説明では、2つの共振器2a・2bが異なる基板10a・10b上に形成され、共振器2a・2bが形成された面が対向するように基板10a・10bを配置し、当該基板10a・10b間にスペーサ板5を挟む構造とした。しかしながら、本実施形態の高周波信号伝送装置の構成はこれに限られるわけではなく、結合する2つの共振器2a・2bが異なる平面上に配置されていればよい。
(Modification 2)
In the above description, the two
例えば、図7に示されるように、2つの共振器2a・2bが1つの基板10の表面および裏面上に形成されており、一方の共振器2aから他方の共振器2bに伝送信号を無線伝送することもできる。この場合、基板10が共振器間に位置するスペーサ板5としても機能している。なお、図7に示す高周波信号伝送装置の場合、両面目合わせ方式のマスクアライナーを用いて製造すればよい。
For example, as shown in FIG. 7, two
もしくは、図8に示されるように、2つの共振器2a・2bがそれぞれ異なる基板10a・10b上に形成されており、一方の基板10bの共振器2bが形成されている面と、他方の基板10aの共振器2aが形成されていない面とが対向するように、両基板10a・10bを配置してもよい。この場合、2つの共振器2a・2b間には、基板10aがスペーサ板5として配置することとなる。
Alternatively, as shown in FIG. 8, two
また、図8に示されるように、本実施形態に係る高周波信号伝送装置を複数用いて、3以上の基板上に形成された回路を、無線接続することもできる。図8では、同一平面上に並べた異なる2つの基板10b・10c間を、2つの共振器2a・2a’および入出力線路3aが形成された接続用の基板10aで接続する例である。基板10a上では、2つの共振器2a・2a’が入出力線路3aで接続されている。そして、共振器2aが基板10b上の共振器2bと結合可能な位置に配置され、共振器2a’が基板10c上の共振器2cと結合可能な位置に配置される。これにより、基板10b上の信号は、共振器2b→共振器2a→共振器2a’→共振器2cと伝送される。
Further, as shown in FIG. 8, a plurality of high-frequency signal transmission devices according to this embodiment can be used to wirelessly connect circuits formed on three or more substrates. FIG. 8 shows an example in which two
図8のような構成の具体例は次のようなものが考えられる。すなわち、下側の基板10b・基板10c上には、60GHz帯の信号を用いる超高速LSI(例えば、シリコンVLSI)が搭載されており、上側の基板10aが例えばガラス板であり、その両端に共振器2a・2a’を置き、共振器2a・2a’を入出力線路3aで接続しただけの構造である。このように、上側の基板10a上には、超高速LSIを搭載した基板10b・10cに対し、多数の共振器2a・2a’と入出力線路3aを配置する。これにより、超高速LSI間の信号結線が可能となる。さらに、60GHz帯の場合、互いに結合する共振器は、後述するように、0.1mm程度の位置合わせ誤差が許されるので安価に製造することができる。なお、最近の組み立てロボットでは20μmの精度で位置あわせができている。
As a specific example of the configuration as shown in FIG. That is, an ultrahigh-speed LSI (for example, silicon VLSI) using a 60 GHz band signal is mounted on the
また、図8を上下反転し、共振器2と伝送線路のみからなる基板に多数の共振器と線路を形成することで高速LSIの実装基板が作成できる。その際はDC電源のみをフリップチップなどの直接的な金属接続で形成すればよい。
Further, a high-speed LSI mounting substrate can be created by inverting FIG. 8 up and down and forming a large number of resonators and lines on a substrate consisting only of the
また、共振器2からなる基板を複数枚組み合わせることで、多層配線が形成できる。この場合、図33に示されるように、同一箇所に180度回転したオープンリング状の共振器2(2−1〜2−4)を交互に積み重ね、最上部と最下部の共振器2(2−1、2−4)に入出力線路3(3−1、3−4)を接続する。この構成にすることで、厚みのある基板の上下の面間に信号を伝搬させることが出きる。この方法を用いれば、複数の薄い絶縁基板に対し、高周波信号伝送装置1の部分以外に金属配線パターンを置かないことで等価的に厚い絶縁膜とし、高周波信号伝送装置1以外での上下基板間の信号干渉を避けることができる。
Further, a multilayer wiring can be formed by combining a plurality of substrates made of the
なお、共振器間には必ずしもスペーサ板が必要ではなく、空気のみが存在する構成であってもよい。 Note that a spacer plate is not necessarily required between the resonators, and a configuration in which only air exists may be employed.
(変形例3)
上記説明では、共振器2が形成される基板10の一例として絶縁体であるサファイアを挙げた。しかしながら、基板10の材料はこれに限られるものではない。例えば、シリコンであってもよい。ただし、シリコンはある程度の導電性を有するため、共振器2で発生した電磁波がシリコン基板に電流を発生させジュール損を引き起こす。この損失を防止するためには、シリコン基板を薄層化する方法、重金属等で半絶縁性にする方法がある。ただし、シリコン集積回路技術において容易に実現できる以下の方法が好ましい。
(Modification 3)
In the above description, sapphire that is an insulator is taken as an example of the
すなわち、図9に示されるように、シリコンの基板10上に、例えば銅や金などの金属膜11を蒸着し、当該金属膜11を接地する。次に、金属膜11上に絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜)12を積層し、その上に共振器2、入出力線路3および接地電極4を形成する。なお、絶縁膜12の形成方法としては、CVD法などを用いればよい。
That is, as shown in FIG. 9, a
シリコンの基板10と共振器2との間に金属膜11が形成されているため、共振器2で発生した電磁波が基板10に吸収されることを防止することができる。
Since the
なお、共振器2と金属膜11との間に薄い絶縁膜12を形成しているため、共振器2と金属膜11との静電容量が大きくなるが、後述するように、共振器2における入出力線路3の取り付け位置22を調整することで、入出力線路3と共振器2とのインピーダンス整合が可能となる。
In addition, since the thin insulating
(シミュレーション結果)
(スペーサ板がサファイアの場合)
図10(a)は、3次元電磁界シミュレーション(使用ソフト:アンソフト社製「HFSS」)を行った高周波信号伝送装置1の斜視図を示す。図10(b)は、当該高周波信号伝送装置1の断面図を示す。図10(a)(b)に示されるように、金属膜、サファイアの基板10、共振器2、サファイアのスペーサ板5、共振器2、サファイアの基板10、金属膜がこの順に積層された高周波信号伝送装置1についてのシミュレーションを行った。なお、共振器2は、伝送信号の半波長の線路長を有しており、図10(c)に示されるようにオープンリング状である。なお、60GHz付近において結合するように共振器2の設計を行い、シミュレーションを行った。具体的には、オープンリング状の共振器2の外径D=0.24mm、線路幅a=0.045mm、共振器2の両端部のギャップ(すなわち、開放部21の幅)p=0.02mm、基板10およびスペーサ板5の材料を全てサファイアと想定し、厚さ及び比誘電率をそれぞれ0.2mm、10とした。
(simulation result)
(When the spacer plate is sapphire)
FIG. 10A is a perspective view of the high-frequency signal transmission apparatus 1 that has performed a three-dimensional electromagnetic field simulation (software used: “HFSS” manufactured by Ansoft). FIG. 10B shows a cross-sectional view of the high-frequency signal transmission device 1. As shown in FIGS. 10A and 10B, a metal film, a
また、入出力線路3にはコプレーナ線路(特性インピーダンス50Ω)を用いるものとした。
The input /
入出力線路3および共振器2のインピーダンス整合は、共振器2への入出力線路3の取り付け位置22により調整を行うことが可能である。図11は、入出力線路3および共振器2における、オープンリング状の共振器2の中心点と開放部21とを結ぶ線と、当該中心点と取り付け位置22とを結ぶ線とのなす取り付け角度θ1(図2参照)が18度、28度、38度のときのS21のシミュレーション結果を示すグラフである。
The impedance matching between the input /
なお、高周波信号の伝送効率を示す指標S21は、第2信号端子(ここでは、結合する2つの共振器2の一方)で受け取る第1信号端子(ここでは、他方の共振器2)から出た信号の割合で、デシベル(dB)単位で表される。100%とは0dBであり、損失があると負の値となる。また、もう1つのパラメータとしてS11がある。S11は、第1信号端子の信号が再び第1信号端子へ戻る率であり、その分S21は減少する。高周波信号伝送装置としては、所望の帯域に置いて指標S21が限りなく1に近く、S11はできるだけ小さい方が好ましい。
The index S21 indicating the transmission efficiency of the high-frequency signal is output from the first signal terminal (here, the other resonator 2) received at the second signal terminal (here, one of the two
図11に示されるように、取り付け角度θ1が28度のときに、S21が最もよくなることがわかる。すなわち、取り付け角度θ1=28度のときに、インピーダンス整合が取れている。このように、入出力線路3と共振器2とのインピーダンス整合は、入出力線路3を共振器2に取り付ける取り付け位置22によって調整可能である。なお、最適な取り付け角度θ1は、各種のパラメータによって変動する。
As shown in FIG. 11, when the mounting angle theta 1 is 28 degrees, it is understood S21 that is best. That is, impedance matching is achieved when the mounting angle θ 1 = 28 degrees. Thus, the impedance matching between the input /
図12は、インピーダンス整合の調整を行った高周波信号伝送装置1(すなわち、取り付け角度28度に設定されたもの)のS11およびS21のシミュレーション結果を示すグラフである。図12に示されるように、57〜61GHzにかけて共振しており、S11は、59.5GHzでピーク値となった。その時の値は、S21=−0.16dB(伝送効率約97%)、S11=−26dBであり、ほぼ不要な放射なく伝送できることがわかる。伝送効率50%となる周波数帯域(以下、伝送帯域という)は、57〜61GHzであり、中心周波数の7%を確保している。 FIG. 12 is a graph showing the simulation results of S11 and S21 of the high-frequency signal transmission device 1 that has been adjusted for impedance matching (that is, one that is set to an attachment angle of 28 degrees). As shown in FIG. 12, resonance occurred from 57 to 61 GHz, and S11 reached a peak value at 59.5 GHz. The values at that time are S21 = −0.16 dB (transmission efficiency about 97%) and S11 = −26 dB, and it can be seen that transmission can be performed with almost no unnecessary radiation. The frequency band (hereinafter referred to as the transmission band) at which the transmission efficiency is 50% is 57 to 61 GHz, and 7% of the center frequency is secured.
上記設定条件においてスペーサ板5の厚み、すなわち、共振器2間の距離を変化させたときのシミュレーションを行った。図13は、60GHzの伝送信号の指標S11、S21のシミュレーション結果を示すグラフである。図13に示されるように、スペーサ板5の厚み、すなわち、共振器2間の距離が大きくなるにつれて、S21が低下することがわかる。特に、スペーサ板5の厚みが0.25mmを超えると、低下率が大きくなる。一方、S11は、スペーサ板5の厚みに拘わらず、小さい値である。そのため、共振器2間の距離が大きくなるにつれ、伝送信号の一部が空中に放出されていることがわかる。なお、60GHzの伝送信号のサファイア中での波長は、約1.67mmである。そのため、共振器2間の距離は、共振器2間の媒質中での波長の0.25/1.67=約0.15倍以下とすることが好ましい。
A simulation was performed when the thickness of the
(スペーサ板が樹脂膜の場合)
次に、図14に示されるように、共振器2間に挿入するスペーサ板5をサファイアではなく誘電率2程度のビニール系のシート(厚さ0.02mm〜0.06mm)にし、その他の条件を図10(a)〜(c)と同条件としたときのシミュレーションを行った。図15〜17はシミュレーション結果を示すグラフであり、図15はスペーサ板5の厚み0.02mm、図16は厚み0.04mm、図17は厚み0.06mmのときである。ビニール系のシートであるスペーサ板5の厚みが0.02mmの場合、伝送効率50%となる伝送帯域は、35〜90GHzにまで広がることがわかる。また、スペーサ板5の厚みを0.06mmとしても、伝送帯域幅は33GHzもあり、高周波信号伝送装置1として十分に機能させることができる。
(When the spacer plate is a resin film)
Next, as shown in FIG. 14, the
共振器2間の結合の強さは、共振器2間の電束密度に依存するため、〔共振器2間の距離〕/〔共振器2間に充填される物質の誘電率〕 によって変化する。すなわち、共振器2間の距離が小さく、共振器2間に充填される物質(ここでは、スペーサ板5)の誘電率が大きいほど、結合が強くなる。そして、共振器2間の結合が強くなると、共振器2間で伝送される信号の伝送効率が50%以上となる伝送帯域が大きくなる。
Since the strength of the coupling between the
ただし、高周波信号伝送装置の場合、予め伝送信号の周波数がわかっており、当該伝送信号が伝送可能な伝送帯域を確保できる範囲で、共振器2間の距離を長くすることができる。
However, in the case of a high-frequency signal transmission device, the frequency of the transmission signal is known in advance, and the distance between the
(基板が導電性の場合)
次に、図18に示されるような、導電性を有するシリコン基板上に、金属膜、シリコン酸化膜(3μm)、共振器、サファイア基板(0.1mm)、共振器、シリコン酸化膜(3μm)、金属膜をこの順に積層した高周波信号伝送装置1について、シミュレーションを行った。なお、共振器の形状は、図10(c)、外径D=0.24mm、線路幅a=0.045mm、共振器2の両端部のギャップp=0.02mmである。図19は、図18の構造を有する高周波信号伝送装置1におけるS11、S21のシミュレーション結果を示すグラフである。図19に示されるように、シリコン基板を用いたとしても、共振器間距離0.1mmであっても、伝送帯域幅2GHzで効率的に信号を伝送することができる。
(When the substrate is conductive)
Next, on a conductive silicon substrate as shown in FIG. 18, a metal film, a silicon oxide film (3 μm), a resonator, a sapphire substrate (0.1 mm), a resonator, and a silicon oxide film (3 μm). A simulation was performed on the high-frequency signal transmission device 1 in which metal films were laminated in this order. The shape of the resonator is FIG. 10C, the outer diameter D = 0.24 mm, the line width a = 0.045 mm, and the gap p = 0.02 mm between both ends of the
図20は、2つのシリコン酸化膜の厚みを変化させたときの、共振器の共振周波数と共振器間の結合係数kを示すグラフである。図示されるように、シリコン酸化膜が薄くなると、共振器間の結合係数が小さくなる。これは、シリコン酸化膜が薄くなると、共振器と金属膜との結合が強くなる、その分だけ共振器間の結合が弱くなるためである。したがって、共振器間の結合を強くし、共振器間の距離をなるべく長くしたい場合には、シリコン酸化膜の厚みを厚くすればよい。 FIG. 20 is a graph showing the resonance frequency of the resonator and the coupling coefficient k between the resonators when the thicknesses of the two silicon oxide films are changed. As shown in the figure, when the silicon oxide film becomes thinner, the coupling coefficient between the resonators becomes smaller. This is because as the silicon oxide film becomes thinner, the coupling between the resonator and the metal film becomes stronger, and the coupling between the resonators becomes weaker accordingly. Therefore, in order to increase the coupling between the resonators and make the distance between the resonators as long as possible, the thickness of the silicon oxide film may be increased.
図21および図22は、スペーサ板5として誘電率3.6の樹脂膜を用いた場合の高周波信号伝送装置の断面図とS11およびS21のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図21は樹脂膜の厚みが0.02mm、図22は樹脂膜の厚みが0.003mmの場合である。図21および図22に示されるように、樹脂膜の厚みが薄くなるにつれて、伝送効率50%となる伝送帯域が拡大することがわかる。
21 and 22 are graphs showing a cross-sectional view of the high-frequency signal transmission device and a simulation result of S11 and S21 when a resin film having a dielectric constant of 3.6 is used as the
(中心軸をずらした場合)
上記の各シミュレーションは、結合する2つの共振器の中心軸が同一となるように両共振器が重なり合うものとして行った。しかしながら、共振器の相対位置は、製造上の組み立て精度によってずれる可能性がある。そこで、2つの共振器の各々の中心軸がずれた場合のシミュレーションを行った。
(When the center axis is shifted)
Each of the above simulations was performed assuming that both resonators overlap so that the central axes of the two resonators to be coupled are the same. However, there is a possibility that the relative position of the resonator may be deviated depending on manufacturing assembly accuracy. Therefore, a simulation was performed when the center axes of the two resonators were shifted.
図24(a)および(b)は、両共振器の中心軸が一致しているときの伝送効率のシミュレーション結果を示す図であり、図24(a)は、共振器間の厚みが0.1mm、図24(b)は、共振器間の厚みが0.2mmのときのグラフである。なお、共振器間の距離以外の条件は、図10(a)(b)に示した構造と同一とし、共振器2の外径D=0.24mm、線路幅a=0.045mm、共振器2の両端部のギャップ(すなわち、開放部21の幅)p=0.02mmとした。両共振器の開放部は中心軸に対して対称な位置にある。
FIGS. 24A and 24B are diagrams showing simulation results of transmission efficiency when the center axes of both resonators coincide with each other. FIG. FIG. 24B is a graph when the thickness between the resonators is 0.2 mm. The conditions other than the distance between the resonators are the same as those in the structure shown in FIGS. 10A and 10B, the outer diameter D of the
次に、共振器の中心点と開放部とを結ぶ方向(X方向)に共振器をずらしたときの結果を説明する。ここでは、図25に示されるように、両共振器間の中心軸が一致しているときをX方向のずれ量x=0とし、各共振器の開放部が近づく方向をずれ量xをプラスで表し、各共振器の開放部が離れる方向のずれ量xをマイナスで表すこととする。図26は、ずれ量x=100μmのときの両共振器の上面図であり、互いの開放部が近づいていることがわかる。 Next, the results when the resonator is shifted in the direction connecting the center point of the resonator and the open portion (X direction) will be described. Here, as shown in FIG. 25, when the central axes between the two resonators coincide with each other, the displacement amount x = 0 in the X direction, and the displacement amount x is added to the direction in which the open portion of each resonator approaches. The deviation amount x in the direction in which the open portion of each resonator is separated is represented by minus. FIG. 26 is a top view of both resonators when the deviation amount x = 100 μm, and it can be seen that the open portions of the resonators are approaching each other.
図27(a)および(b)は、両共振器の中心軸がX方向にずれ量x=100μmずれているときの伝送効率のシミュレーション結果を示す図であり、図27(a)は、共振器間の厚みが0.1mm、図27(b)は、共振器間の厚みが0.2mmのときのグラフである。一方、図28(a)および(b)は、両共振器の中心軸がX方向にずれ量x=−100μmずれているときの伝送効率のシミュレーション結果を示す図であり、図28(a)は、共振器間の厚みが0.1mm、図28(b)は、共振器間の厚みが0.2mmのときのグラフである。 FIGS. 27A and 27B are diagrams showing simulation results of transmission efficiency when the center axes of both resonators are shifted in the X direction by a shift amount x = 100 μm. FIG. The thickness between the resonators is 0.1 mm, and FIG. 27B is a graph when the thickness between the resonators is 0.2 mm. On the other hand, FIGS. 28A and 28B are diagrams showing simulation results of transmission efficiency when the center axes of both resonators are shifted in the X direction by a shift amount x = −100 μm, and FIG. FIG. 28B is a graph when the thickness between the resonators is 0.1 mm, and FIG. 28B is a graph when the thickness between the resonators is 0.2 mm.
図27(a)(b)および図28(a)(b)に示されるように、開放部が近づくように共振器をずらした場合であっても、伝送効率の低下はほとんどないことがわかった。一方、開放部が離れるように共振器をずらした場合、伝送効率の低下が発生する。ただし、ずれ量x=−100μmであっても、中心周波数の伝送効率は50%以上が得られることがわかった。 As shown in FIGS. 27 (a) (b) and 28 (a) (b), it can be seen that there is almost no decrease in transmission efficiency even when the resonator is shifted so that the open part approaches. It was. On the other hand, when the resonator is shifted so that the open part is separated, the transmission efficiency is reduced. However, it was found that the transmission efficiency of the center frequency was 50% or more even when the deviation amount x = −100 μm.
続いて、X方向に垂直なY方向に共振器をずらしたときの結果を説明する。図29は、Y方向のずれを示す図であり、図中の2つの共振器は、Y方向のずれ量y=−100μmのときの相対位置関係を示している。また、図30は、ずれ量y=100μmのときの両共振器の上面図である。 Next, the results when the resonator is shifted in the Y direction perpendicular to the X direction will be described. FIG. 29 is a diagram showing the deviation in the Y direction, and the two resonators in the figure show the relative positional relationship when the deviation amount in the Y direction is y = −100 μm. FIG. 30 is a top view of both resonators when the displacement y = 100 μm.
図31(a)および(b)は、両共振器の中心軸がY方向にずれ量y=100μmずれているときの伝送効率のシミュレーション結果を示す図であり、図31(a)は、共振器間の厚みが0.1mm、図31(b)は、共振器間の厚みが0.2mmのときのグラフである。一方、図32(a)および(b)は、両共振器の中心軸がY方向にずれ量y=−100μmずれているときの伝送効率のシミュレーション結果を示す図であり、図32(a)は、共振器間の厚みが0.1mm、図32(b)は、共振器間の厚みが0.2mmのときのグラフである。 FIGS. 31A and 31B are diagrams showing simulation results of transmission efficiency when the center axis of both resonators is shifted in the Y direction by a shift amount y = 100 μm. FIG. The thickness between the resonators is 0.1 mm, and FIG. 31B is a graph when the thickness between the resonators is 0.2 mm. On the other hand, FIGS. 32A and 32B are diagrams showing simulation results of transmission efficiency when the center axes of both resonators are shifted in the Y direction by a shift amount y = −100 μm. FIG. FIG. 32B is a graph when the thickness between the resonators is 0.1 mm, and FIG. 32B is a graph when the thickness between the resonators is 0.2 mm.
図31(a)(b)および図32(a)(b)に示されるように、Y方向に中心軸がずれることで、伝送効率の低下が見られるか、Y方向に±100μmずれたとしても、中心周波数の伝送効率は50%以上が得られることがわかった。 As shown in FIGS. 31A and 31B and FIGS. 32A and 32B, it is assumed that there is a decrease in transmission efficiency due to the shift of the central axis in the Y direction, or a shift of ± 100 μm in the Y direction. However, it was found that the transmission efficiency of the center frequency can be 50% or more.
以上のように、図27(a)および(b)の結果から、X方向のずれ量0〜100μmにおいて伝送効率の差がほとんどなかった。そのため、各共振器の中心軸は、一致する、もしくは、一致する位置から当該両共振器の端部同士が近づく方向にずれていることが好ましい。また、図27の結果から、X方向のプラス側のずれに対する許容度が大きいといえる。そのため、両共振器の各中心軸は、一致する位置から各共振器の開放部が互いに近づく方向にずれた位置を製造目標値として設定することが好ましい。これにより、製造上の位置ずれに対して、特性変動を最小限に抑えることができる。 As described above, from the results shown in FIGS. 27A and 27B, there was almost no difference in transmission efficiency when the deviation in the X direction was 0 to 100 μm. Therefore, it is preferable that the center axes of the resonators coincide with each other, or are shifted in a direction in which the end portions of the two resonators approach each other from the coincident position. Further, from the result of FIG. 27, it can be said that the tolerance for the plus side shift in the X direction is large. For this reason, it is preferable that the center axes of both resonators are set as manufacturing target values at positions where the open portions of the resonators approach each other from the coincident positions. Thereby, characteristic variation can be suppressed to the minimum with respect to manufacturing positional deviation.
(適用例)
次に、本実施形態の高周波信号伝送装置の適用例について説明する。
(Application example)
Next, an application example of the high-frequency signal transmission device of this embodiment will be described.
(適用例1)
ミリ波無線通信では、アンテナは低コストのプラスチック製、信号増幅部は高出力が増幅可能な窒化ガリウム系FETによる集積回路、信号処理部はシリコンCMOS ICという構成が理想的である。近年、微細化によりシリコンCMOSでも60GHz級の高周波信号が生成されるようになっている。しかし、微細化のために出力電圧が低く、通信に使うには信号電力が小さいという欠点があった。
(Application example 1)
In millimeter-wave wireless communication, it is ideal that the antenna is made of low-cost plastic, the signal amplifier is an integrated circuit using a gallium nitride FET capable of amplifying high output, and the signal processor is a silicon CMOS IC. In recent years, high frequency signals of 60 GHz class are generated even in silicon CMOS due to miniaturization. However, the output voltage is low due to miniaturization, and the signal power is low for use in communication.
しかしながら、シリコンVLSIで生成されるデジタル信号を60GHz帯の高周波信号に変調し、これを本実施形態の高周波信号伝送装置を用いて、窒化ガリウム系FETによる集積回路へ伝送し、増幅させる。そして、本実施形態の高周波信号伝送装置を用いて、増幅した高周波信号をプラスチック製のアンテナへ導くことで、極めて低コストのミリ波無線通信が実現できる。 However, the digital signal generated by the silicon VLSI is modulated into a high-frequency signal in the 60 GHz band, and this is transmitted to the integrated circuit by the gallium nitride FET using the high-frequency signal transmission device of the present embodiment and amplified. Then, by using the high-frequency signal transmission device of this embodiment and guiding the amplified high-frequency signal to a plastic antenna, extremely low-cost millimeter-wave wireless communication can be realized.
なお、本実施形態の高周波信号伝送装置では、2つの共振器のそれぞれの共振周波数を、伝送される高周波信号の周波数に合わせる必要があるが、線路が形成される基板や、共振器間の膜の材質に従って、共振器の大きさを変えることで共振周波数を伝送信号の周波数に合わせることができる。 In the high-frequency signal transmission device of this embodiment, it is necessary to match the resonance frequency of each of the two resonators with the frequency of the transmitted high-frequency signal. However, the substrate on which the line is formed and the film between the resonators By changing the size of the resonator according to the material, the resonance frequency can be adjusted to the frequency of the transmission signal.
また、両共振器2は、結合を強くするために、できるだけ中心軸が合い、開放部21が90度以上ずれることが好ましい。そのため、シリコンCMOS IC、窒化ガリウム系FETによる集積回路、アンテナを精度よく配置する必要がある。ただし、上述したシミュレーション結果から、0.1mm程度のずれであっても、伝送効率や伝送帯域に変化を起こしにくいことがわかっている。そのため、シリコンCMOS IC、窒化ガリウム系FETによる集積回路、アンテナの微細なアライメントを行わなくても十分な伝送効率が得られるので、これらの実装も容易に実現できる。
Further, in order to strengthen the coupling between the two
(適用例2)
デジタルLSIにおいては、半導体チップ内で数10GHzの信号を発生することができるが、従来のボンディングパッドやボンディングワイアを使用すると反射や輻射のため、当該信号を半導体チップの外に取り出すことができなかった。しかしながら、本実施形態の高周波信号伝送装置1を用いれば、半導体チップで発生した高周波信号を、損失なく、回路基板間で高周波信号を伝送する際に使用することができる。
(Application example 2)
In digital LSI, a signal of several tens GHz can be generated in a semiconductor chip. However, when a conventional bonding pad or bonding wire is used, the signal cannot be taken out of the semiconductor chip due to reflection or radiation. It was. However, if the high-frequency signal transmission device 1 of this embodiment is used, the high-frequency signal generated in the semiconductor chip can be used when transmitting a high-frequency signal between circuit boards without loss.
伝送する信号周波数が60GHzである場合、共振器のサイズは、約0.4mm角程で作成される。そのため、4mm×4mm程度のチップあたり、10個以上の共振器2を配置することができる。例えば、伝送帯域が5GHzであると、1本の線路で5Gbps、あるいは、8bit幅のデジタル信号を600Mbpsで伝送することができる。
When the signal frequency to be transmitted is 60 GHz, the size of the resonator is about 0.4 mm square. Therefore, ten or
なお、共振器をスパイラル状にすることで、共振器のサイズを一層小さく(オープンリング状の共振器の約1/2)することもできる。 In addition, by making the resonator spiral, the size of the resonator can be further reduced (about 1/2 of the open ring resonator).
(適用例3)
セラミック基板上にDC電源線とミリ波の伝送線路を作成する。ミリ波の伝送線路には平面回路で分配器を設け、端部にオープンリング状の共振器を設ける。このような基板をビニール系の薄膜で覆い、その上にやはりオープンリング状の共振器を持ったLSIチップを裏返しに設置する。このとき、ミリ波の伝送線路の端部に設けられた共振器と、LSIチップに設けられた共振器とは、中心軸が一致し、互いの開放部が中心軸に対して対称となるように配置する。これにより、両共振器が高周波信号伝送装置を構成し、両共振器間で10Gbps以上の信号を伝送させることができる。DC電源部は、ビニールに穴を開け通常のフリップチップボンディングを使う。また伝送効率が高いことから、高周波信号をチップに送ってそこで整流してDC電源化することも可能である。このような実装技術は信号の高周波化が可能であるばかりでなく、接触不良や断線が起こらないので高信頼システムが実現できる。
(Application example 3)
A DC power line and a millimeter-wave transmission line are created on a ceramic substrate. A millimeter wave transmission line is provided with a distributor in a planar circuit, and an open ring resonator is provided at the end. Such a substrate is covered with a vinyl-based thin film, and an LSI chip having an open ring resonator is placed on the inside. At this time, the resonator provided at the end of the millimeter wave transmission line and the resonator provided in the LSI chip have the same center axis, and the open portions thereof are symmetrical with respect to the center axis. To place. Thus, both resonators constitute a high-frequency signal transmission device, and a signal of 10 Gbps or more can be transmitted between both resonators. The DC power supply unit uses normal flip chip bonding by opening a hole in the vinyl. Further, since the transmission efficiency is high, it is possible to send a high-frequency signal to the chip and rectify it to make a DC power source. Such a mounting technique can not only increase the frequency of signals but also prevent contact failure and disconnection, thereby realizing a highly reliable system.
(適用例4)
本実施形態の高周波信号伝送装置は、チップの動作確認をするICテスターにも利用できる。特開2006−105630には磁界結合(誘導結合)によるこのような応用が出ているが、伝送効率が高くないため、プローブとなる伝送装置の近くに信号増幅回路を設置する必要がある。しかしながら、本実施形態の高周波信号伝送装置は、通常のインピーダンス線路や同軸ケーブルで殆ど損失や混信無く信号を伝送できるので、周辺回路が大幅に簡略化される。すなわち、図8に示すような構成で、光配線と同様な受動部品のみによる配線が、集積回路技術のみで実現可能である。
(Application example 4)
The high-frequency signal transmission device of this embodiment can also be used for an IC tester for checking the operation of the chip. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-105630 has such an application using magnetic field coupling (inductive coupling), but since the transmission efficiency is not high, it is necessary to install a signal amplification circuit near the transmission device serving as a probe. However, since the high-frequency signal transmission device of this embodiment can transmit a signal with almost no loss or interference with a normal impedance line or coaxial cable, the peripheral circuit is greatly simplified. That is, with the configuration shown in FIG. 8, wiring using only passive components similar to the optical wiring can be realized only by the integrated circuit technology.
(適用例5)
本実施形態の高周波信号伝送装置は、送電装置から受電装置への電力伝送の用途にも使用することができる。なお、従来の電力伝送の技術としては、特開2006−174676や特開2000−342855などが知られている。しかしながら、本実施形態の高周波信号伝送装置を用いることで、従来技術に比べて効率的な電力伝送を行うことができる。
(Application example 5)
The high-frequency signal transmission device of the present embodiment can also be used for power transmission from a power transmission device to a power reception device. As conventional power transmission techniques, JP-A-2006-174676 and JP-A-2000-342855 are known. However, by using the high-frequency signal transmission device of the present embodiment, it is possible to perform efficient power transmission as compared with the prior art.
図23に示されるように、電力供給側の送電装置40は、電源41と、マイクロ波またはミリ波の信号発生ユニット42と、第1のオープンリング共振器43と、当該信号発生ユニットで発生された高周波信号を当該第1のオープンリング共振器43に入力するための第1の入出力線路44とを備える。
As shown in FIG. 23, a
一方、電力受信側の受電装置50は、上記第1のオープンリング共振器43と電磁結合可能な第2のオープンリング共振器52と、当該第2のオープンリング共振器52が第1のオープンリング共振器43から受けた高周波信号をインピーダンス変換して高電圧にし、ダイオードにて整流する整流回路51と、当該整流回路51および当該第2のオープンリング共振器52を接続する第2の入出力線路53とを備える。
On the other hand, the
ここで、第1のオープンリング共振器43、第2のオープンリング共振器52、第1の入出力線路44および第2の入出力線路53は、図1に示した共振器2a・2bおよび入出力線路3a・3bと同構造である。
Here, the first
ここで、送電装置40の第1のオープンリング共振器43と、受電装置50の第2のオープンリング共振器52とを、所定の距離だけ離れた状態で対向させるように配置する。このとき、両共振器43・52の中心軸が同一で、かつ、開放部が中心軸に対して180度ずれた位置となるように配置する。これにより、第1のオープンリング共振器43、第2のオープンリング共振器53、第1の入出力線路44および第2の入出力線路53が、高周波信号伝送装置1として構成される。その結果、第1のオープンリング共振器43と第2のオープンリング共振器52とが電磁結合し、送電装置40の信号発生ユニット42で発生された高周波信号を受電装置50に伝送することができる。そして、受電装置50は、伝送された高周波信号をインピーダンス変換して高電圧にし、整流することで直流を得ることができる。
Here, the first
図13に示したシミュレーション結果から、共振器間の距離が共振器間の媒質中での波長の約0.15倍以下であれば、高い伝送効率で信号を伝送することができる。 From the simulation results shown in FIG. 13, if the distance between the resonators is about 0.15 times or less the wavelength in the medium between the resonators, the signal can be transmitted with high transmission efficiency.
信号発生ユニット42で発生させる信号周波数を300MHzとした場合(波長=1m:媒質 空気)が、第1のオープンリング共振器43と第2のオープンリング共振器52間が空気であっても、両共振器間の距離20cmで効率的に信号を転送することが可能である。そのため、例えば、送電装置40を地面に設置し、受電装置50を車両に設置することにより、地面から車両に電力を送ることができる。
When the signal frequency generated by the
また、信号発生ユニット42で発生させる信号周波数を10GHzとした場合(波長=3cm:媒質 空気)、第1のオープンリング共振器43と第2のオープンリング共振器52間が空気であっても、両共振器間の距離約5mmでも効率的に信号を転送することが可能である。そのため、例えば、各種電化製品(例えば、電気カミソリやノートパソコン)の充電システムに適用することができる。
Further, when the signal frequency generated by the
以上のように、本実施形態に係る高周波信号伝送装置1は、異なる平面P−a・P−b上の回路間で高周波信号を伝送する装置である。そして、両平面P−a・P−b上に、閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有する共振器2と、当該共振器2に接続され、当該共振器2に対して高周波信号の入出力を行う入出力線路3とが形成されており、上記両平面P−a・P−b上に形成された共振器2同士を電磁結合させて、高周波信号を伝送させる。
As described above, the high-frequency signal transmission device 1 according to the present embodiment is a device that transmits a high-frequency signal between circuits on different planes Pa and Pb. Then, on both planes Pa and Pb, a
なお、共振器2と入出力線路3とのインピーダンス整合は、当該共振器2と当該入出力線路3との取り付け位置(接続位置)22によって調整可能である。そして、異なる平面P−a・P−b上に形成された共振器2同士が電磁結合される。このとき、共振器2は閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有しているため、共振器2間の結合が強くなる。そのため、共振器2間の距離をある程度広くしても、共振器2間で高周波信号を効率的に伝送させることができ、異なる平面P−a・P−b上の回路間での干渉を低減させることもできる。
The impedance matching between the
このように、上記の構成にすることにより、異なる平面P−a・P−b上の回路間を、無駄なく効率的に高周波信号を伝送することが可能な高周波信号伝送装置1を実現することができる。 As described above, the above configuration realizes the high-frequency signal transmission device 1 that can efficiently transmit a high-frequency signal between circuits on different planes Pa and Pb without waste. Can do.
さらに、共振器2の線路長が、伝送される高周波信号の波長の1/2の奇数倍である。これにより、共振器2と共振波長が適合する。さらに、共振器2の線路長が高周波信号の波長の1/2であるため、共振器2の線路の両端部の電位が逆相となる。そして、共振器2が閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有しているため、両端部間の距離が近く、共振器2から外部への電磁波の輻射を防止することができる。これにともない、共振器2間の伝送効率を高くすることができる。
Further, the line length of the
さらに、両平面P−a・P−b上に備えられた共振器2の中心軸は、一致する、もしくは、一致する位置から当該両共振器の端部同士が近づく方向にずれていることが好ましい。これにより、高周波信号を効率的に伝送することができる。
Furthermore, the center axes of the
さらに、一方の共振器2aおける開放部21a(共振器2aの端部ともいえる)と中心点とを結ぶ線と、他方の共振器2bにおける開放部21b(共振器2bの端部ともいえる)と中心点とを結ぶ線とのなす角度が90度以上であることが好ましい。
Furthermore, a line connecting the
上記の構成によれば、電磁結合する2つの共振器間の結合が一層強くなる。その結果、共振器間の距離の制約、もしくは、共振器間の媒質の制約が緩くなる。すなわち、共振器間の距離を長くすることができたり、共振器間の媒質として比較的誘電率の低い物質を用いることができる。なお、上記角度は180度であることが最も好ましい。 According to the above configuration, the coupling between the two resonators that are electromagnetically coupled becomes stronger. As a result, the restriction on the distance between the resonators or the restriction on the medium between the resonators is relaxed. That is, the distance between the resonators can be increased, and a substance having a relatively low dielectric constant can be used as a medium between the resonators. The angle is most preferably 180 degrees.
さらに、両平面P−a・P−b上に備えられた共振器2間の距離が、伝送される高周波信号の共振器2間の媒質における波長の0.15倍以下であることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the distance between the
共振器2間の距離が上記高周波信号の共振器2間の媒質における波長の0.15倍を超えると、不要な輻射が発生し、共振器2間の伝送効率が低下することがわかった。そのため、上記の構成にすることで、高い伝送効率を実現することができる。
It has been found that when the distance between the
なお、高周波信号の共振器2間の媒質における波長の0.15倍とは、例えば、共振周波数60GHzで共振器2間の媒質がサファイアの場合、約0.25mmである。この程度の距離であれば、異なる平面P−a・P−b上の回路の干渉は大きな問題にはならない。
Note that 0.15 times the wavelength of the medium between the
さらに、少なくとも一方の平面上の共振器2が導電性の基板10上に形成されているとき、基板10上に、金属膜11、絶縁膜12、共振器2がこの順で積層されていることが好ましい。共振器2と基板10との間に金属膜11が存在するため、共振器2で発生した電磁波が基板10に吸収されることを防止することができる。
Furthermore, when the
なお、高周波信号伝送装置1は、次のような構成をとってもよい。すなわち、両平面P−a・P−bの各々は、異なる基板10の表面であり、両基板10上に形成された共振器2が互いに対向するように当該両基板10が配置されており、かつ、両基板10間に絶縁性のシート(スペーサ板)5を挟んでいる。または、一方のオープンリング共振器43が電力を送信する送電装置40に備えられており、他方のオープンリング共振器52が当該電力を受信する受電装置50に備えられている構成であってもよい。このような様々な適用が考えられる。
The high-frequency signal transmission device 1 may have the following configuration. That is, each of the two planes Pa, Pb is a surface of a
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
異なる平面上の回路間で高周波信号を伝送するシステムに適用することができ、集積回路や電力伝送の用途にも適用できる。 The present invention can be applied to a system that transmits a high-frequency signal between circuits on different planes, and can also be applied to an integrated circuit or a power transmission application.
1 高周波信号伝送装置
2(2a・2a’・2b・2c) 共振器
3(3a・3b・3c) 入出力線路
4(4a・4b・4c) 接地電極
5 スペーサ板
10(10a・10b) 基板
11 金属膜
12 絶縁膜
21(21a・21b) 開放部
22 取り付け位置(接続位置)
P−a・P−b 平面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency signal transmission apparatus 2 (2a * 2a '* 2b * 2c) Resonator 3 (3a * 3b * 3c) Input / output track | line 4 (4a * 4b * 4c)
Pa-Pb plane
Claims (10)
上記両平面上に、閉曲線線路の一部が開放された構造もしくはスパイラル構造を有する共振器と、当該共振器に接続され、当該共振器に対して高周波信号の入出力を行う入出力線路とが形成されており、
上記両平面上に形成された共振器同士を電磁結合させて、高周波信号を伝送させることを特徴とする高周波信号伝送装置。 A high-frequency signal transmission device that transmits a high-frequency signal between circuits on different planes,
On both the planes, there are a resonator having a structure in which a part of a closed curve line is opened or a spiral structure, and an input / output line that is connected to the resonator and inputs and outputs a high-frequency signal to the resonator. Formed,
A high-frequency signal transmission device characterized in that a high-frequency signal is transmitted by electromagnetically coupling resonators formed on both the planes.
上記基板上に、金属膜、絶縁膜、上記共振器がこの順で積層されていることを特徴とする請求項1に記載の高周波信号伝送装置。 When at least one of the planar resonators is formed on a conductive substrate,
2. The high-frequency signal transmission device according to claim 1, wherein a metal film, an insulating film, and the resonator are stacked in this order on the substrate.
両基板上に形成された上記共振器が互いに対向するように当該両基板が配置されており、かつ、両基板間に絶縁性のシートを挟んだことを特徴とする請求項1に記載の高周波信号伝送装置。 Each of the two planes is a surface of a different substrate,
2. The high frequency device according to claim 1, wherein the two substrates are arranged so that the resonators formed on the two substrates face each other, and an insulating sheet is sandwiched between the substrates. Signal transmission device.
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