JP3950794B2 - Transmission line structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,伝送線路構造に関し、特に所望の特性インピーダンスを提供できる伝送線路構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
高周波平面回路においては、特性インピーダンスが一定の値になるようにインピーダンス整合が行なわれる。誘電体基板の表面側に信号配線、裏面側にグランド配線を形成したマイクロストリップ回路においては、例えば特性インピーダンスが50Ωになるように、線路幅や誘電体基板の厚さを調節する。伝送線路の材料としては、Cu、Ag、Au、Al等の電気的良導体のみに限らず、酸化物高温超伝導体も用いられる。酸化物高温超伝導体層を伝送線路に用いる場合、伝送線路を冷却する必要がある。伝送線路構造を冷却すると、温度変化によって特性インピーダンスも変化する。特性インピーダンスが所望の値からずれると、伝送特性の劣化を生じる。所望の特性を得ようとすれば、伝送線路構造を再度作製することが必要となる。
【0003】
以下、従来技術によるマイクロストリップ型伝送線路構造の例を説明する。
図5(A)に示す構造は、電気的良導体を用いたマイクロストリップ回路においては最も良く知られた構造である。誘電体基板100の表面に信号配線105を形成し、裏面に接地(グランド)層106を形成する。
【0004】
図5(B)は、信号配線の形状例を示す。図においては、誘電体基板100の表面上に、ジグザグ状に折れ曲がった信号配線105が形成され、遅延回路を構成している。接地層106は、裏面の全面に形成される。
【0005】
伝送線路の材料として、電気的良導体に代え、酸化物高温超伝導体層を用いると、電気的良導体と比べ、低損失で高性能な高周波回路が形成可能となる。図5(A)の構成において、信号配線105、接地層106を酸化物高温超伝導体層で形成することも可能である。しかしながら、誘電体基板の両面に酸化物超伝導体層を形成することは、片面に酸化物超伝導体層を形成する場合と比べ、著しく製作が困難となる。
【0006】
図5(C)〜(E)は、酸化物超伝導体層を用いたマイクロストリップ回路の作製に適した構成例を示す。図5(C)に示すように、第1の誘電体基板101の表面上に酸化物超伝導体層の信号配線105を形成する。
【0007】
図5(D)に示すように、別の第2の誘電体基板102の全面上に酸化物超伝導体層の接地層106を形成する。
図5(E)に示すように、第1の誘電体基板101の裏面と、第2の誘電体基板102の裏面を貼り合わせ、1枚の基板103にする。すると、誘電体基板103の表面上に信号配線105が配置され、裏面に接地層106が配置された構造を得ることができる。
【0008】
図5(E)の構造において、第1及び第2の誘電体基板101、102の間にエアギャップが生じると、誘電体基板の特性が乱され、周波数特性の再現性を損なう。
【0009】
又、図5(E)に示す伝送線路構造も、使用時には冷却する必要があり、冷却によって伝送線路の特性は変化してしまう。冷却温度が設計温度からずれた場合も、伝送線路の特性は設計値からずれてしまう。特性が所望の値からずれた時、所望の特性を得るためには、再度設計からやり直す必要が生じる。
【0010】
【特許文献1】
特開平10−209722号公報
【特許文献2】
特開2002−64312号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特性インピーダンスを調節することのできる伝送線路構造を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の1観点によれば、
表面上に超伝導体層を用いて形成された信号配線を備えた第1の回路基板と、
表面上に超伝導体層を用いて形成されたグランド層を備え、前記第1の回路基板の裏面とグランド層とが対向するように配置された第2の回路基板と、
前記第1の回路基板と前記第2の回路基板との間の距離を調節して、伝送線路の特性インピーダンスを変えることのできる調節機構と、
前記第 1 の回路基板と前記第 2 の回路基板とを収容し、少なくとも 2 つの同軸コネクタを含み、導電体が常伝導金属で形成されているパッケージと、
を有し、前記第 2 の回路基板が、前記パッケージに対して相対的に移動しても前記同軸コネクタと衝突しない様に一部削除されている切り欠き部を有する、伝送線路構造
が提供される。
【0013】
伝送線路の特性インピーダンスを調節できるので、所望の特性インピーダンスを得ることが容易になる。伝送線路を冷却する場合も、その場調節が可能となるので、所望の特性インピーダンスを得ることが容易になる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1(A)は、本発明の基本実施例の構成を示す概略断面図である。第1の誘電体基板1の表面上に、ミアンダライン等の信号配線5が形成され、第1の基板11を構成する。第2の誘電体基板2の表面上には、全面に接地(グランド)導電層6が形成され、第2の回路基板12を形成する。第2の回路基板12の接地層6は、第1の回路基板11の誘電体基板1裏面と対向するように配置される。第2の回路基板12の裏面側に、第1の回路基板11と第2の回路基板12との間の距離を調節する調節機構13が配置される。
【0015】
このような構成によれば、信号配線5と接地層6との間の誘電体層は、第1の誘電体基板1と空気層(または真空層)3とによって構成される。信号配線5と接地層6との間の誘電体層の実効比誘電率は、誘電体基板1と空気層3とによって決定される。
【0016】
空気層3の厚さが薄くなれば、実効比誘電率は上がり、空気層3の厚さが厚くなると実効比誘電率が下がる。調節機構13によって第2の回路基板12を上下することにより、空気層3の厚さを変え、誘電体層の実効比誘電率を調節することができる。実効比誘電率の調節により、特性インピーダンスを調節することができる。
【0017】
配線層5,6は、電気的良導体で形成しても、酸化物超伝導体で形成しても良い。酸化物超伝導体層を用いる場合、その厚さは、0.5μm以上とすることが損失の低減と、パッケージ組み立て時に発生する恐れがある損傷を抑制するために好ましい。
【0018】
誘電体基板1は、高周波特性の優れた誘電体で形成する。信号配線5が酸化物超伝導体層である場合、基板1はその上に酸化物超伝導体層をエピタキシャルに成長することができ、高誘電率で低損失の酸化マグネシウム(MgO)、ランタンアルミネート(LaAlO3)、サファイア(Al2O3)等を用いることが好ましい。六方晶系のサファイア基板を用いる場合は、基板1と超伝導体層との間にCeO2等のバッファ層を設けることが好ましい。
【0019】
なお、基板2は信号配線5と接地層6との画定する電界分布領域外であるため、必ずしも誘電体で作成する必要はない。例えば、酸化マグネシウム、ランタンアルミネート、サファイア、酸化ストロンチウム、酸化セリウム、酸化チタン、銀、金、ニッケル、酸化ニッケル、ニッケル合金等その上に酸化物超伝導体層をエピタキシャルに成長できる材料から選択することができる。
【0020】
調節機構13は、第2の基板を上下に駆動できる機構であれば、どのような機構を用いることもできる。伝送線路を冷却して用いる場合は、真空中で低温で動作することが望まれ、簡単な構成が好ましい。ネジとバネとの組合わせや、圧電素子等を用いることができる。伝送線路を常温で用いる場合は、ステッピングモータや、ガスや液体の媒体圧力を用いた機構を用いることもできる。
【0021】
図1(B)〜(E)は、図1(A)に示す伝送線路構造の1例を示す斜視図及び断面図である。
図1(B)は、信号配線を有する第1の回路基板11の構成例を示す。例えば、(100)面のMgO基板1の表面上に、Y−Ba−Cu−O(YBCO)出形成された酸化物超伝導体層のミアンダライン5が形成されている。酸化物超伝導体層は、MgO基板上にエピタキシャルに成長された層である。
【0022】
図1(C)は、第2の回路基板12の構成例を示す。例えば、(100)MgO基板2の表面上に、YBCOで形成された酸化物超伝導体層6が形成され、接地層を構成する。なお、図の構成においては、同軸コネクターと接続する部分に切り欠き部9が形成されている。
【0023】
図1(D)は、高周波パッケージ18に第1の回路基板11及び第2の回路基板12を収容した状態を示す。高周波パッケージ18は、高周波入力用及び高周波出力用の2つの同軸コネクタ20を有する。同軸コネクタ20の中心導体が信号配線5に接続されている。
【0024】
図1(E)は、同軸コネクタ20と第2の回路基板12の配置例を示す。同軸コネクタ20は、中心導体21と接地導体22を有する。第2の回路基板12は、誘電体基板2と接地導体6を有するが、同軸コネクタ20と対向する部分において切欠き部9が形成されている。切欠き部9により、同軸コネクタ20の接地導体22と、第2の回路基板12の衝突が回避されている。
【0025】
切欠き部9の幅は、第2の回路基板12の所望の移動範囲を実現するように選択することができるが、外部導体22の直径よりも狭くすることが好ましい。外部導体22の直径よりも広くすると、接地導体6に流れる電流の経路の回り込みが生じ、寄生インダクタンスが発生してしまう。
【0026】
図2(A)〜(G)は、図1の第1及び第2の回路基板11、12の製造方法を示す。
図2(A)に示すように、例えば直径2インチ、厚さ0.5mmの(100)面MgO基板1、2を準備する。基板1、2の厚さは、0.2mm〜0.5mmに選択することが好ましい。基板1、2を基板ホルダーに搭載し、約700℃に加熱し、酸素圧240mTorr中でレーザ蒸着法を用いて厚さ約0.9μmのY-Ba-Cu-O(YBCO)酸化物超伝導体層5、6を成膜する。成膜後、酸素200Torrを導入し、基板1、2を冷却する。なお、レーザ蒸着に代え、スパッタリングを用いることもできる。スパッタリングの場合は、YBCOターゲットを用い、酸素雰囲気中でリアクティブスパッタリングを行なう。
【0027】
図2(B)に示すように、信号配線用基板においては、MgO基板1の上に形成された酸化物超伝導体層5に対し、ホトリソグラフィとエッチングを用いてパターニングを行ない、ミアンダライン5を形成する。エッチングは、ウエットエッチングあるいはArのイオンミリングによって行なう。配線幅は、所望の特性インピーダンス、例えば50Ω、が得られるように選択する。基板1の厚さが0.5mmの場合、線幅0.5mmの配線によって、特性インピーダンス50Ωが得られる。基板は、ダイシングソーを用いて所望の大きさに加工する。(100)面MgO基板は、へき開性が強いので、基板の端部にダイアモンドカッターで傷をつけ、へき開することもできる。
【0028】
図2(C)に示すように、信号配線基板11のミアンダライン5の端部に、電気的常伝導良導体の電極層7を形成する。例えば、AgやAuの電極層7を形成し、後の電気的接続を容易にする。
【0029】
図2(D)は、接地層基板12の構成を示す。接地層6は、パターニングする必要がなく、所望寸法に基板を加工した後に、電気的接続用の良導体層8を接地層6上及び基板2の側面上に形成する。誘電体基板とAgやAuとは密着性が悪いので、Pd(又はPt)・Cr(又はTi)の積層を下層とし、その上にAgやAuの上層を形成することが好ましい。
【0030】
図2(E)は、電気的良導体層8の配置例を示す。良導体層8は、基板2の周辺領域に形成されている。但し、後に基板を切欠く領域には形成せず、基板切欠き領域の目印を形成し、かつ基板削除工程を容易にする。良導体層8は、メタルマスクやレジストマスクを用い、スパッタリングや蒸着により形成することが好ましい。酸化物超伝導体層を劣化させず、平滑な表面を有する良導体層を得ることができる。
【0031】
図2(F)に示すように、第2の回路基板12に対し、ダイシングソーを用いて2つの切込み13を形成する。切込みの先端部に対応させてダイアモンドカッターで傷14をつける。切込み部13及び傷14で囲まれた領域をへき開除去する。この除去工程の前に、表面にレジスト層をスピンコートすることが好ましい。レジスト層は、酸化物超伝導体層及び導体層の保護の役割を果たす。なお、へき開領域に導体層8が存在すると、へき開の際剥がれを生じることがある。レジスト層を塗布した場合は、へき開工程の後アセトン等でレジストを除去する。
【0032】
図2(G)は、得られる第2の回路基板12の平面形状を示す。図中第2の回路基板12の対向する2辺に切込み9が形成され、切込み部9を除く基板周辺部に導体層8が酸化物超伝導体層6を覆うように形成されている。
【0033】
図3(A)〜(C)は、高周波パッケージ内に収容されて2枚の回路基板の一例を示す。図3(A)は縦断面図、図3(B)は底面図、図3(C)は図3(A)のIIIC−IIIC線に沿う断面図である。高周波パッケージ18は、2つの同軸コネクタ20を備え、閉じた空間を画定する。高周波パッケージ18の1つの面には、ねじ30とナット31を含む昇降機構が取り付けられている。
【0034】
第1の回路基板11は、同軸コネクタ20の中心導体21に信号層5が接続されるように配置される。中心導体21と信号層5とは、ボンディングワイヤ23で接続される。なお、ボンディングワイヤ23に代え、インジウムハンダや金テープ等の接続導体を用いることもできる。
【0035】
基板1の下方に、第2の回路基板12が配置される。第2の回路基板12の基板2は、ネジ30、ナット31を有する調節機構に結合されている。第2の回路基板2の周辺部の導体層8は、高周波パッケージ18の壁面近くに配置され、その上に配置された燐青銅等のバネ24により、高周波パッケージ18の壁面と電気的に接触する。なお、バネ24に代え、インジウムハンダ等を用いることもできる。
【0036】
使用時においては、ネジ30を駆動することにより、基板2を上下することができる。基板2を駆動し、第1の回路基板11と第2の回路基板12の間隔を調整することにより、信号配線5を接地層6との間の実効比誘電率を変化させ、特性インピーダンスを調節することができる。
【0037】
図6(A)は、図3(A)のバネ24に代え、インジウムハンダを用いた電気的接続例を示す。第2の回路基板12の良導体層8の側面上にインジウムハンダ25が形成され、高周波パッケージ18との電気的接続を形成する。基板2はコイルバネ28で押し上げられ、ネジで引き下げられる。コイル28と、基板2との接触面に金属インバ層26が形成されている。金属インバ層28は、コイルバネ28と基板2との接触による損傷を防止する。
【0038】
図6(B)は、調節機構の他の構成例を示す。高周波パッケージ18の底面上に、圧電素子32が配置され、圧電素子32上に第2の回路基板12が支持される。圧電素子32に可変電圧源33から電圧を印加することにより、圧電素子32の厚さを変化させ、第1の回路基板と第2の回路基板12との間のギャップを調整することができる。
【0039】
図4(A)は、高周波フィルタを備えた伝送線路構造の構成例を示す。高周波パッケージ34は、前述の構成と同様、2つの同軸コネクタ35を有する。一方の同軸コネクタ35が高周波入力端子であり、他方の同軸コネクタ35が高周波出力端子となる。パッケージ内には、複数の酸化物超伝導体層パターンが電気的に結合して形成された第1の回路基板11が収容されている。第1の回路基板11上の酸化物超伝導体層5は、チューナブル3段バンドパスフィルターを構成する。第1の回路基板11の下方に第2の回路基板12が配置され、第2の回路基板12がネジ30により高さを調整されることは前述の構成と同様である。
【0040】
図4(B)は、図4(A)の伝送線路構造を実際に使用する形態を示す概略斜視図である。真空容器30の中にコールドプレート41が配置され、コールドプレート41上に図4(A)に示す高周波パッケージ34に蓋をしたものが上下反転した状態で配置される。真空容器30は、真空配置装置に接続されてもよく、真空排気した状態でゲッターと共に封止されてもよい。コールドプレート41は、冷凍機42に接続され、冷凍機42により冷却される。冷凍機42は、圧縮機43に接続され、圧縮冷媒の供給を受ける。高周波パッケージ34の入出力端子は、ケーブルを介して入出力ポート37、38に接続される。
【0041】
真空容器40内を真空にした状態で、冷凍機42によりコールドプレート41、及びそれに熱的に接合された高周波パッケージ34を冷却する。所望の温度に冷却した後、ネジ30を用いて特性インピーダンスを最適値に調整する。入出力ポート37、38間に高性能のフィルタが接続された回路が形成される。
【0042】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。酸化物超伝導体としては、YBCOの他、Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O、Re−Ba‐Cu‐O(RE:La、Nd、Sm、Eu、Gd、Du、Er、Tm、Yb、Lu)等を用いることもできる。
【0043】
又、酸化物超伝導体層をレーザ蒸着やスパッタリングで形成する代りに塗布法で形成することも可能である。この場合は、液相の酸化物超伝導体材料層を基板上に塗布し、高温で焼成する。酸化物超伝導体層の厚さは0.5μm以上とすることが好ましいことは上述と同様である。遅延回路やフィルタと同様、一定長さの伝送線路により共振器を構成することもできる。
【0044】
電気的導体材料としては、Cu、Ag、Au、Al等の電気的良導体や、超伝導体を用いることができる。酸化物超伝導体として他の物質を用いてもよい。その他、種々の変更、改良、組合せが可能なことは当業者に自明であろう。
【0045】
以下、本発明の特徴を付記する。
(付記1)(1) 表面上に信号配線を備えた第1の回路基板と、
表面上にグランド層を備え、前記第1の回路基板の裏面とグランド層とが対向するように配置された第2の回路基板と、
前記第1の回路基板と前記第2の回路基板との間の距離を調節して、伝送線路の特性インピーダンスを変えることのできる調節機構と、
を有する伝送線路構造。
【0046】
(付記2)(2) 前記調節機構が、前記第2の回路基板の裏面を押し上げる機構を有する付記1記載の伝送線路構造。
(付記3)(3) 前記信号配線及びグランド層が、超伝導体、Au,Ag,Cuのいずれかで形成されている付記1または2記載の伝送線路構造。
【0047】
(付記4)(4) 前記調節機構が、押しネジ又は圧電素子を含む付記1〜3のいずれか1項記載の伝送線路構造。
(付記5)(5) 前記信号配線及びグランド層が、超伝導体層を用いて形成され、さらに、
前記第1の回路基板と前記第2の回路基板とを収容し、少なくとも2つの同軸コネクタを含み、導電体が常伝導金属で形成されているパッケージを有し、
前記第2の回路基板が、前記パッケージに対して相対的に移動しても前記同軸コネクタと衝突しない様に一部削除されている付記1または2記載の伝送線路構造。
【0048】
(付記6) さらに、前記パッケージを収容する真空容器と、
前記真空容器内で前記パッケージに熱的に結合され、前記パッケージを冷却することのできるコールドステージと、
を有する付記5記載の伝送線路構造。
【0049】
(付記7)(6) 前記信号配線及びグランド層が、超伝導体層の少なくとも一部表面上に形成された常伝導金属層を含む付記5記載の伝送線路構造。
(付記8)(7) 前記第1及び第2の回路基板がMgO,LaAlO3,サファイアのいずれかの下地基板を用いて形成されている付記5〜7記載の伝送線路構造。
【0050】
(付記9)(8) 前記下地基板が、0.2〜0.5mmの厚さを有する付記8記載の伝送線路構造。
(付記10)(9) 前記超伝導体層が、0.5μm以上の厚さを有する付記5〜9のいずれか1項記載の伝送線路構造。
【0051】
(付記11)(10) 前記調節機構が、前記第2の回路基板裏面を押し上げるバネを有し、前記第2の回路基板が、前記バネを受ける金属インバ層を裏面に有する付記5〜10のいずれか1項記載の伝送線路構造。
【0052】
(付記12) 前記調節機構が、前記第2の回路基板裏面に結合した圧電素子を含む付記5〜10のいずれか1項記載の伝送線路構造。
(付記13) (a)表面上に信号配線を備えた第1の回路基板と、表面上にグランド層を備え、前記第1の回路基板の裏面とグランド層とが対向するように配置された第2の回路基板と、前記第1の回路基板と前記第2の回路基板との間の距離を調節して、伝送線路の特性インピーダンスを変えることのできる調節機構と、を有する伝送線路構造を準備する工程と、
(b)前記調節機構を調節して特性インピーダンスを調節する工程と、
(c)前記信号配線に高周波信号を印加する工程と、
を含む伝送線路構造の動作方法。
【0053】
(付記14) さらに、前記工程(b)の前に、前記第1及び第2の回路基板を冷却する工程を含む付記13記載の伝送線路構造の動作方法。
(付記15) (a)第1の基板の表面上に信号配線を形成し、第1の回路基板を作成する工程と、
(b)第2の基板の表面上にグランド層を形成し、第2の回路基板を作成する工程と、
(c)前記第1の回路基板と前記第2の回路基板との間の距離を調節して、伝送線路の特性インピーダンスを変えることのできる調節機構を有するパッケージ内に、前記第1の基板の裏面と前記第2の基板上のグランド層とが対向するように、第1の回路基板と第2の回路基板とを収容する工程と、
を含む伝送線路構造の製造方法。
【0054】
(付記16) 前記パッケージが同軸コネクタを有し、前記工程(b)が、前記同軸コネクタとの衝突を防止するように、第2の回路基板の一部を削除する工程を含む付記15記載の伝送線路構造の製造方法。
【0055】
(付記17) 前記工程(a)、(b)が超伝導層を形成し、その上に接続用の常伝導良導体層を形成する付記15又は16記載の伝送線路構造の製造方法。
【0056】
(付記18) 前記常伝導良導体層がマスクを用いたスパッタリング又は蒸着で形成される付記17記載の伝送線路構造の製造方法。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特性インピーダンスを調節することのできる伝送線路構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例による伝送線路構造を示す斜視図及び断面図である。
【図2】 図1(B)〜(E)に示す伝送線路構造を製作する製造方法の主要工程を示す断面図及び平面図である。
【図3】 伝送線路構造の実装の例を示す断面図である。
【図4】 図1、図2の伝送線路の応用例を示す斜視図である。
【図5】 従来の技術による伝送線路構造の例を示す断面図及び平面図である。
【図6】 高周波パッケージの変形例を示す。
【符号の説明】
1 第1の基板((100)MgO基板)
2 第2の基板((100)MgO基板)
3 空気層(真空層)
5 信号配線(酸化物超伝導体層のパターン)
6 接地層
7 良導体層
8 良導体層
9 切欠き
11 第1の回路基板
12 第2の回路基板
18 高周波パッケージ
20 同軸コネクタ
21 中心導体
22 接地導体
23 ボンディングワイヤ
24 バネ
25 インジウム半田
26 金属インバ層
28 バネ
30 ネジ
31 ナット
32 圧電素子
33 可変電圧源
34 高周波パッケージ
35 同軸コネクタ
37 入力ポート
38 出力ポート
40 真空容器
41 コールドプレート
42 冷凍機
43 圧縮機
101 誘電体基板
102 誘電体基板
103 張り合わせ誘電体基板
105 信号配線
106 接地層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission line structure, and more particularly to a transmission line structure that can provide a desired characteristic impedance.
[0002]
[Prior art]
In the high-frequency planar circuit, impedance matching is performed so that the characteristic impedance becomes a constant value. In a microstrip circuit in which signal wiring is formed on the front surface side of the dielectric substrate and ground wiring is formed on the back surface side, the line width and the thickness of the dielectric substrate are adjusted so that, for example, the characteristic impedance is 50Ω. The material of the transmission line is not limited to a good electrical conductor such as Cu, Ag, Au, or Al, but an oxide high temperature superconductor is also used. When using an oxide high temperature superconductor layer for a transmission line, it is necessary to cool the transmission line. When the transmission line structure is cooled, the characteristic impedance also changes due to temperature changes. When the characteristic impedance deviates from a desired value, the transmission characteristic is deteriorated. In order to obtain desired characteristics, it is necessary to re-create the transmission line structure.
[0003]
Hereinafter, an example of a conventional microstrip transmission line structure will be described.
The structure shown in FIG. 5A is the most well-known structure in a microstrip circuit using a good electrical conductor. A
[0004]
FIG. 5B shows a shape example of the signal wiring. In the figure, a
[0005]
When a high-temperature oxide superconductor layer is used as the material for the transmission line instead of the good electrical conductor, it is possible to form a high-performance high-frequency circuit with lower loss than the good electrical conductor. In the structure of FIG. 5A, the
[0006]
5C to 5E show configuration examples suitable for manufacturing a microstrip circuit using an oxide superconductor layer. As shown in FIG. 5C, the
[0007]
As shown in FIG. 5D, a
As shown in FIG. 5 (E), and the rear surface of the first
[0008]
In the structure shown in FIG. 5E, when an air gap is generated between the first and second
[0009]
In addition, the transmission line structure shown in FIG. 5E also needs to be cooled during use, and the characteristics of the transmission line change due to cooling. Even when the cooling temperature deviates from the design temperature, the characteristics of the transmission line deviate from the design values. When the characteristic deviates from the desired value, it is necessary to start from the design again in order to obtain the desired characteristic.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-209722 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-64312
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a transmission line structure capable of adjusting characteristic impedance.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention,
A first circuit board with signal wiring formed on the surface using a superconductor layer ;
A second circuit board provided with a ground layer formed using a superconductor layer on the surface, and arranged so that the back surface of the first circuit board and the ground layer face each other;
An adjustment mechanism capable of changing a characteristic impedance of a transmission line by adjusting a distance between the first circuit board and the second circuit board;
A package containing the first circuit board and the second circuit board, including at least two coaxial connectors, and a conductor formed of a normal metal;
There is provided a transmission line structure having a notch portion that is partially deleted so that the second circuit board does not collide with the coaxial connector even if the second circuit board moves relative to the package. The
[0013]
Since the characteristic impedance of the transmission line can be adjusted, it becomes easy to obtain a desired characteristic impedance. Even when the transmission line is cooled, the in-situ adjustment is possible, so that it is easy to obtain a desired characteristic impedance.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a basic embodiment of the present invention. A
[0015]
According to such a configuration, the dielectric layer between the
[0016]
When the thickness of the
[0017]
The wiring layers 5 and 6 may be formed of a good electrical conductor or an oxide superconductor. When the oxide superconductor layer is used, the thickness is preferably 0.5 μm or more in order to reduce loss and suppress damage that may occur during assembly of the package.
[0018]
The
[0019]
Since the
[0020]
Any mechanism can be used as the
[0021]
1B to 1E are a perspective view and a cross-sectional view illustrating an example of the transmission line structure illustrated in FIG.
FIG. 1B shows a configuration example of the
[0022]
FIG. 1C shows a configuration example of the
[0023]
FIG. 1D shows a state in which the
[0024]
FIG. 1E shows an arrangement example of the
[0025]
The width of the
[0026]
2A to 2G show a method for manufacturing the first and
As shown in FIG. 2A, for example, (100)
[0027]
As shown in FIG. 2B, in the signal wiring substrate, the
[0028]
As shown in FIG. 2 (C), an
[0029]
FIG. 2D shows the configuration of the
[0030]
FIG. 2E shows an arrangement example of the electrical good conductor layer 8. The good conductor layer 8 is formed in the peripheral region of the
[0031]
As shown in FIG. 2F, two
[0032]
FIG. 2G shows the planar shape of the obtained
[0033]
3A to 3C show an example of two circuit boards housed in a high frequency package. 3A is a longitudinal sectional view, FIG. 3B is a bottom view, and FIG. 3C is a sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. 3A. The high-
[0034]
The
[0035]
A
[0036]
In use, the
[0037]
FIG. 6A shows an example of electrical connection using indium solder instead of the
[0038]
FIG. 6B shows another configuration example of the adjusting mechanism. A
[0039]
FIG. 4A shows a configuration example of a transmission line structure including a high frequency filter. The
[0040]
FIG. 4B is a schematic perspective view showing a form in which the transmission line structure of FIG. 4A is actually used. A
[0041]
While the
[0042]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. As oxide superconductors, in addition to YBCO, Bi (Pb) -Sr-Ca-Cu-O, Re-Ba-Cu-O (RE: La, Nd, Sm, Eu, Gd, Du, Er, Tm , Yb, Lu) or the like can also be used.
[0043]
The oxide superconductor layer can be formed by a coating method instead of laser vapor deposition or sputtering. In this case, a liquid phase oxide superconductor material layer is applied on the substrate and fired at a high temperature. The thickness of the oxide superconductor layer is preferably 0.5 μm or more as described above. Similar to the delay circuit and the filter, the resonator can be configured by a transmission line having a certain length.
[0044]
As the electrical conductor material, a good electrical conductor such as Cu, Ag, Au, Al, or a superconductor can be used. Other materials may be used as the oxide superconductor. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, and combinations can be made.
[0045]
The features of the present invention will be described below.
(Appendix 1) (1) a first circuit board having signal wiring on the surface;
A second circuit board provided with a ground layer on the front surface, the rear surface of the first circuit board and the ground layer disposed so as to face each other;
An adjustment mechanism capable of changing a characteristic impedance of a transmission line by adjusting a distance between the first circuit board and the second circuit board;
A transmission line structure having:
[0046]
(Supplementary note 2) (2) The transmission line structure according to
(Supplementary note 3) (3) The transmission line structure according to
[0047]
(Appendix 4) (4) The transmission line structure according to any one of
(Additional remark 5) (5) The said signal wiring and a ground layer are formed using a superconductor layer, Furthermore,
Housing the first circuit board and the second circuit board, including at least two coaxial connectors, and having a package in which a conductor is formed of a normal metal;
The transmission line structure according to
[0048]
(Additional remark 6) Furthermore, the vacuum vessel which accommodates the said package,
A cold stage thermally coupled to the package in the vacuum vessel and capable of cooling the package;
The transmission line structure according to
[0049]
(Appendix 7) (6) The transmission line structure according to
(Supplementary Note 8) (7) said first and second circuit board MgO, LaAlO 3, transmission line structure according to Supplementary Note 5-7, wherein are formed using any of the underlying substrate of sapphire.
[0050]
(Supplementary note 9) (8) The transmission line structure according to supplementary note 8, wherein the base substrate has a thickness of 0.2 to 0.5 mm.
(Appendix 10) (9) The transmission line structure according to any one of
[0051]
(Additional remark 11) (10) The said adjustment mechanism has a spring which pushes up the said 2nd circuit board back surface, The said 2nd circuit board has the metal invar layer which receives the said spring in the back surface of Additional remarks 5-10 The transmission line structure of any one of Claims.
[0052]
(Supplementary note 12) The transmission line structure according to any one of
(Supplementary Note 13) (a) A first circuit board having a signal wiring on the surface, a ground layer on the surface, and the back surface of the first circuit board and the ground layer are arranged to face each other. A transmission line structure comprising: a second circuit board; and an adjustment mechanism capable of changing a characteristic impedance of the transmission line by adjusting a distance between the first circuit board and the second circuit board. A preparation process;
(B) adjusting the characteristic impedance by adjusting the adjustment mechanism;
(C) applying a high frequency signal to the signal wiring;
A method of operating a transmission line structure including:
[0053]
(Supplementary note 14) The operation method of the transmission line structure according to
(Supplementary Note 15) (a) forming a signal wiring on the surface of the first substrate and creating a first circuit board;
(B) forming a ground layer on the surface of the second substrate and creating a second circuit substrate;
(C) adjusting the distance between the first circuit board and the second circuit board to change the characteristic impedance of the transmission line; Accommodating the first circuit board and the second circuit board so that the back surface and the ground layer on the second substrate face each other;
A method for manufacturing a transmission line structure including:
[0054]
(Supplementary note 16) The supplementary note 15, wherein the package has a coaxial connector, and the step (b) includes a step of deleting a part of the second circuit board so as to prevent a collision with the coaxial connector. A method for manufacturing a transmission line structure.
[0055]
(Additional remark 17) The manufacturing method of the transmission line structure of Additional remark 15 or 16 in which the said process (a), (b) forms a superconducting layer, and forms the normal conductive good conductor layer for a connection on it.
[0056]
(Additional remark 18) The manufacturing method of the transmission line structure of Additional remark 17 with which the said normal conductive good conductor layer is formed by sputtering or vapor deposition using a mask.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a transmission line structure capable of adjusting characteristic impedance is provided.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a perspective view and a sectional view showing a transmission line structure according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view showing main steps of a manufacturing method for manufacturing the transmission line structure shown in FIGS.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of mounting a transmission line structure.
4 is a perspective view showing an application example of the transmission line of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view and a plan view showing an example of a transmission line structure according to a conventional technique.
FIG. 6 shows a modification of the high frequency package.
[Explanation of symbols]
1 First substrate ((100) MgO substrate)
2 Second substrate ((100) MgO substrate)
3 Air layer (vacuum layer)
5 Signal wiring (pattern of oxide superconductor layer)
Claims (9)
表面上に超伝導体層を用いて形成されたグランド層を備え、前記第1の回路基板の裏面とグランド層とが対向するように配置された第2の回路基板と、
前記第1の回路基板と前記第2の回路基板との間の距離を調節して、伝送線路の特性インピーダンスを変えることのできる調節機構と、
前記第 1 の回路基板と前記第 2 の回路基板とを収容し、少なくとも 2 つの同軸コネクタを含み、導電体が常伝導金属で形成されているパッケージと、
を有し、前記第 2 の回路基板が、前記パッケージに対して相対的に移動しても前記同軸コネクタと衝突しない様に一部削除されている切り欠き部を有する、伝送線路構造。A first circuit board with signal wiring formed on the surface using a superconductor layer ;
A second circuit board provided with a ground layer formed using a superconductor layer on the surface, and arranged so that the back surface of the first circuit board and the ground layer face each other;
An adjustment mechanism capable of changing a characteristic impedance of the transmission line by adjusting a distance between the first circuit board and the second circuit board;
A package containing the first circuit board and the second circuit board, including at least two coaxial connectors, and a conductor formed of a normal metal;
A transmission line structure having a cutout part that is partially deleted so that the second circuit board does not collide with the coaxial connector even if the second circuit board moves relative to the package .
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