JP2015185550A

JP2015185550A - 多層高周波基板、アンテナ装置

Info

Publication number: JP2015185550A
Application number: JP2014057728A
Authority: JP
Inventors: 雅之齊藤; Masayuki Saito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】貫通孔に導電性ペーストを充填し積層することでＩＶＨ（Inner Via Hall：インナービアホール）構造とする多層化技術が知られている。高周波回路の場合、一般の電子回路基板に比べ１層あたりの基板厚が厚くなるため、例えば、導電ペーストを充填するための貫通孔が大きくなり充填が不十分で気泡が混入する等の課題があった。
【解決手段】表面に、スルーホールを介してストリップ導体と電気的に接続するランドを備える複数のストリップ線路を積層して構成される多層高周波基板であって、積層するストリップ線路のランドの間を異方導電性接着剤により接合するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波用多層基板に関するものである。

近年、通信機器やレーダ装置の小型化、薄型化、高機能化に伴い、通信機器やレーダ装置の主要部品である高周波信号の伝送回路においても多層化による高密度実装が求められている。回路基板の高密度多層化技術としては、貫通孔に導電性ペーストを充填し1層ずつ積層することで層間接続としてＩＶＨ（Inner Via Hall：インナービアホール）構造を用いた多層化技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−４４９８８号公報

高周波信号を伝送するためには、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene：４フッ化エチレン樹脂）基板のような低誘電率、低誘電正接である材料を用いることが求められる。また、多層化するためには、ストリップ導体の上下に誘電体基板を挟んで地導体を設けるストリップ線路方式がよく用いられるが、ストリップ線路方式では、誘電体基板の厚さが薄くなるとストリップ導体幅の製造公差によるインピーダンスの変動が大きくなるため、伝送線路としての特性ばらつきが大きくなる。そのため、電子回路用の基板と比較して誘電体基板を厚くする必要があり、例えば、Ｘ帯では０．５〜１．０(mm)程度の基板厚がよく用いられる。

上記のように、高周波信号を伝送する伝送線路では、一般的な電子回路に比べ１層あたりの基板厚が厚くなるため、従来のＩＶＨ構造を用いた多層化技術を適用した場合、導電ペーストを充填するための貫通孔が大きくなる。このため、ペーストを充填する際に充填が不十分となり気泡が混入するという課題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、高周波信号の伝送基板の多層化において、薄型化が容易で、且つ、低コストで、特性の優れた高密度実装可能な多層高周波基板を得ることを目的とする。

この発明に係る多層高周波基板は、表面に、スルーホールを介してストリップ導体と電気的に接続するランドを備える複数のストリップ線路を積層して構成される多層高周波基板であって、積層する前記ストリップ線路のランドの間は、異方導電性接着剤により接合される。

本発明によれば、貫通孔に導電ペーストを充填し１層ずつ積層することで層間接続するＩＶＨ構造を用いた多層化技術の採用が難しい高周波信号の伝送用基板であっても、ＩＶＨ構造と同様の機能を有しながら、複数の層を一括で積層可能な多層高周波基板を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る多層高周波基板の構成部品を示した図である。本発明の実施の形態１に係る多層高周波基板の断面図である。本発明の実施の形態２に係るアンテナ給電回路の断面図である。従来のアンテナ装置の構成を示した断面図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る多層高周波基板１００について図を用いて説明する。
図１は、実施の形態１に係る多層高周波基板１００の構成部品を示した図である。
多層高周波基板１００は、第１のストリップ線路１０と、第２のストリップ線路１１と、第３のストリップ線路１２から構成される。
第１のストリップ線路１０は、地導体１ａ、１ｂが表面に設けられた誘電体基板２ａ、２ｂの間にストリップライン３ａが配置されている。誘電体基板２ａの表面に設けられたスルーホール部ランド４ａとストリップライン３ａとの間は、スルーホール８ａで電気的に接続されている。また、誘電体基板２ｂの表面に設けられたスルーホール部ランド４ｂとストリップライン３ａとの間は、スルーホール８ｂで電気的に接続されている。
第２のストリップ線路１１は、第１のストリップライン１０と同様の構造であり、地導体１ｃ、１ｄが表面に設けられた誘電体基板２ｃ、２ｄの間にストリップライン３ｃが配置され、スルーホール８ｃ、８ｄにより、誘電体基板２ｃ、２ｄの表面に設けられたスルーホール部ランド４ｃ、４ｄと接続されている。
また、第３のストリップ線路１２も、第１、第２のストリップライン１０、１１と同様の構造であり、地導体１ｅ、１ｆが表面に設けられた誘電体基板２ｅ、２ｆの間にストリップライン３ｅが配置され、スルーホール８ｅ、８ｆにより、誘電体基板２ｅ、２ｆの表面に設けられたスルーホール部ランド４ｅ、４ｆと接続されている。

スルーホール部ランド４ｂとスルーホール部ランド４ｃ、スルーホール部ランド４ｄとスルーホール部ランド４ｅが対応する位置にあって、これらのスルーホール部ランド４と地導体１の間が各々電気的に接続されることで、多層（実施の形態１では３層）高周波基板が構成される。

第１のストリップ線路１０と第２のストリップ線路１１の間には、異方導電性接着剤２１が挿入され、第１のストリップ線路１０と第２のストリップ線路１１が接着固定される。また、第２のストリップ線路１１と第３のストリップ線路１２の間には、異方導電性接着剤２２が挿入され、第２のストリップ線路１１と第３のストリップ線路１２が接着固定される。

異方導電性接着剤２１は、導体球もしくは樹脂球にめっきされた導体性粒子６および導電性粒子６を含み導電性粒子により層間方向のみ導通を得ることができる接着剤である。同様に異方導電性接着剤２２は、導体球もしくは樹脂球にめっきされた導体性粒子７および導電性粒子７を含み導電性粒子により層間方向のみ導通を得ることができる接着剤である

次に、本実施の形態に係る多層高周波基板の製造方法について説明する。
まず、第１のストリップ線路１０、第２のストリップ線路１１、第３のストリップ線路１２を、誘電体基板２の２枚の積層とスルーホール加工、エッチング等により製造する。
次に、第１のストリップ線路１０と第２のストリップ線路１１の間、第２のストリップ線路１１と第３のストリップ線路１２の間にそれぞれ異方導電性接着剤２１、２２を塗布し、加熱した状態で加圧する工程により貼り合わせる。このとき、貼り合わせ面には、グランドである地導体１と信号ラインであるランド４が混在しているが、異方導電性接着剤２１、２２は、積層方向のみ導通があり積層方向と直交する面方向には導電性がないとの特徴があるため、グランドと信号ラインがショートすることなく積層可能である。
図２は、実施の形態１に係る多層高周波基板１００を示した図である。異方導電性接着剤２１、２２により、第１のストリップ線路１０、第２のストリップ線路１１、第３のストリップ線路１２が接合される。
このように、各層のストリップ線路を予め製造し、ストリップ線路３間の接続に異方導電接着剤２１、２２を用いることで、容易に、ＩＶＨ構造を有する多層化基板を提供することができる。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２に係るアンテナ装置１１０の構造を示した図である。図において２０はアンテナ、３１〜３５はストリップ線路、２３は異方導電性接着剤、４０はストリップ線路３５に形成されたビア部、５１は内層部品、５０は内層部品、６０は異方導電性ゴムである。ストリップ線路３１、３２、３３、３４、３５の間は、実施の形態１と同様に異方導電性接着剤により接着され多層高周波基板を構成する。アンテナ２０は裏面に給電用導体を備え、アンテナ２０の裏面の給電用導体と多層高周波基板の表面のランドとは異方導電性接着剤により接着される。なお、アンテナ２０と多層高周波基板の接合に用いる異方導電性接着剤と、多層高周波基板を構成するストリップ線路間の接続に用いる異方導電性接着剤は同じものであってもよいし、異なる種類のものでもよい。
また、内層部品５０とストリップ線路３５とは異方導電性ゴム６０により接続される。

ここで、図４は、特開２０１３−１８７７３１号公報に開示されたアンテナ装置の断面図である。
図４において、アンテナユニット５０は、素子アンテナ１と、モジュール２と、ストリップ導体３ｂを有したトリプレート線路３から構成される。素子アンテナ１は、ＢＧＡ４によりトリプレート線路３の表面上に接続されている。モジュール２は、モジュール側接続端子としての上部のコネクタ２ａを介して、トリプレート線路３の裏面に接続されている。
アンテナユニット５０は、複数個配列されて、例えばマイクロ波帯及びミリ波帯で動作するフェードアレイアンテナを構成する。
モジュール２は、片端に高周波コネクタ２ａが設けられている。モジュール２は、内部に図示しない増幅器及び移相器や、制御用ＩＣ等の電子部品が収容されており、金属や導電材で被覆された樹脂等を外殻に設けたケーシングで覆われている。
また、モジュール用接続端子としての高周波用コネクタ３ｄは、誘電体基板３ａの裏面に設けられ、例えば内側に内導体を有し、内導体を内包する絶縁体の外周に外導体が設けられている。給電用導体３ｅとストリップ導体３ｂの一端部は、誘電体基板３ａ内層に設けられたスルーホール３ｇにより接続されている。ストリップ導体３ｂの他端部と高周波用コネクタ３ｄは、誘電体基板３ａ内層に設けられたスルーホール３ｇにより接続されている。
このように、従来のアンテナ装置においては、アンテナ１とモジュール２は高周波用コネクタ２ａ、３ｄを介して接続されるため、接続部の寸法が大きく、薄型化、小型化が困難であった。

これに対し本実施の形態２に係るアンテナ装置１１０においては、異方導電性接着剤を、給電回路であるストリップ線路３１〜３５の間、及びストリップ線路３１とアンテナ２０の接続に用い、内層部品５０をストリップ線路３５上に平面実装するようにしたので、高周波用コネクタを使わず、アンテナ装置の薄型化、小型化が可能となる。
また、アンテナ２０と多層高周波基板を一体で形成することができるため、アンテナ装置のコストの低減を図ることができる。

このように本実施の形態２に係るアンテナ装置は、アンテナと多層高周波基板とを異方導電性接着剤により接合し、アンテナ装置用内層部品も平面実装するようにした。
本実施の形態では、異方導電性接着剤によりストリップ線路間を接続するようにしたので、従来の導電ペーストを充填するための貫通孔が大きくなり、導電ペーストを充填する際の気泡混入の課題が解決されて、また、高周波コネクタが不要となるため、アンテナ装置の薄型化、小型化を図ることができる。また、アンテナと多層高周波基板の一体形成によりアンテナ装置の製造コストを低減することができる。

１ａ〜１ｆ地導体、２ａ〜２ｆ誘電体基板、３ａ、３ｃ、３ｅストリップ線路、４ａ〜４ｆランド、６、７導体球または導体性粒子、８ａ〜８ｆスルーホール、１０第１のストリップ線路、１１第２のストリップ線路、１２、第３のストリップ線路、２０アンテナ、２１、２２、２３異方導電性接着剤、３１〜３５ストリップ線路、５０内層部品、６０異方導電性ゴム、１００多層高周波基板、１１０多層高周波基板を用いたアンテナ装置。

Claims

表面に、スルーホールを介してストリップ導体と電気的に接続するランドを備える複数のストリップ線路を積層して構成される多層高周波基板であって、
積層する前記ストリップ線路のランドの間は、異方導電性接着剤により接合されていることを特徴とする多層高周波基板。
裏面に給電用導体を有するアンテナと、
表面に、スルーホールを介してストリップ導体と電気的に接続するランドを備える複数のストリップ線路を積層して構成される多層高周波基板であって、積層する前記ストリップ線路のランドの間は、異方導電性接着剤により接合される多層高周波基板と、
を備え、
前記アンテナの給電用導体と前記多層高周波基板の表面のランドとは異方導電性接着剤により接合されることを特徴とするアンテナ装置。