JP4261726B2 - Wiring board, and connection structure between wiring board and waveguide - Google Patents

Wiring board, and connection structure between wiring board and waveguide Download PDF

Info

Publication number
JP4261726B2
JP4261726B2 JP2000072748A JP2000072748A JP4261726B2 JP 4261726 B2 JP4261726 B2 JP 4261726B2 JP 2000072748 A JP2000072748 A JP 2000072748A JP 2000072748 A JP2000072748 A JP 2000072748A JP 4261726 B2 JP4261726 B2 JP 4261726B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
wiring board
dielectric substrate
transmission line
signal transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000072748A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001267814A (en
Inventor
謙治 北澤
直行 志野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2000072748A priority Critical patent/JP4261726B2/en
Publication of JP2001267814A publication Critical patent/JP2001267814A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4261726B2 publication Critical patent/JP4261726B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
    • H01L2924/1616—Cavity shape

Landscapes

  • Waveguides (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用半導体素子や高周波用受動素子などの高周波素子等を収納する為の高周波用パッケージ、あるいはそれら素子を収納したパッケージを実装する回路基板、あるいは各種素子を直接表面実装した回路基板などに用いられ、導波管との接続が可能な配線基板に関し、信号伝送線路−導波管間で効率よく信号伝送できかつ軽量化、低コスト化した配線基板と、その導波管との接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、社会の情報化が進み、情報の伝達は携帯電話に代表されるように無線化、パーソナル化が進んでいる。このような状況の中、さらに高速大容量の情報伝達を可能にするために、ミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）領域で動作する半導体素子の開発が進んでいる。最近ではこのような高周波半導体素子技術の進歩に伴い、その応用として車間レーダーや無線ＬＡＮのようなミリ波の電波を用いたさまざまな応用システムも提案されるようになってきた。例えば、ミリ波を用いた車間レーダー、高速無線ＬＡＮなどが提案されている。
【０００３】
このようにミリ波の応用が進むにつれ、それらの応用を可能とするための要素技術の開発も同時に進められており、特に、各種の電子部品においては、必要な伝送特性を有しながら、いかに小型化と低コスト化を図るかが、大きな課題となっている。
【０００４】
このような要素技術の中でも、高周波素子が収納された回路基板あるいはパッケージと、外部電気回路とをいかに簡単で且つ小型な構造で接続するかが重要な要素として位置づけられている。とりわけ、伝送損失の最も小さい導波管が形成された外部電気回路と、高周波素子を搭載した回路基板あるいはパッケージなどの配線基板とをいかに接続するかが大きな問題であった。
【０００５】
従来におけるパッケージや回路基板と導波管とを接続する方法としては、高周波用パッケージからコネクタを用いて一旦同軸線路に変換した後に導波管と接続する方法、外部電気回路において、導波管を一旦マイクロストリップ線路等に接続した後、そのマイクロストリップ線路と高周波用パッケージとを接続する方法が採用される。
【０００６】
最近では、高周波素子を収納したパッケージを導波管と直接接続する方法も提案されている（１９９５年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、ＳＣ−７−５参照）。この提案では、素子をキャビティ内に気密封止する蓋体の一部に石英を埋め込み、その石英埋め込み部を通じて電磁波をキャビティ内に導入し、キャビティ内に設置した導波管−マイクロストリップ線路変換基板と接続したものである。
【０００７】
ところが、上記のように外部電気回路の導波管を一旦、コネクタやマイクロストリップ線路などの他の伝送線路形態を介して、パッケージと接続する方法では、接続構造自体が複雑化するとともに、コネクタや他の伝送線路を形成する領域を確保する必要があるために、接続構造自体が大型化してしまうという問題があった。しかも、他の線路形態やコネクタを介することにより伝送損失が増大する可能性もあった。
【０００８】
また、導波管から電磁波の形でパッケージのキャビテイ内部まで直接導入するパッケージとして、図６の概略断面図に示すものも知られている。かかるパッケージＡ３によれば、誘電体基板２１の表面に、終端部２２ａを有する信号伝送線路２２が被着形成されており、かかる誘電体基板２１の表面には、高周波素子２３が搭載され、信号伝送線路２２の一端と接続されている。そして、この誘電体基板２１を２つの金具２４、２５によって挟持して一体的に接着されており、誘電体基板２１の表面側の金具２４によってキャビティ２６が形成され、このキャビティ２６は導電性蓋体２７によって封止される。また、誘電体基板２１の裏面側の金具２５には、信号伝送線路２２の終端部２２ａと対向する部分には貫通孔２８が設けられている。そして、このパッケージの貫通孔２８と導波管Ｂを整合させて、導波管ＢのフランジＢ’から、金具２５、誘電体基板２１、金具２４まで貫通する螺子孔３０にて螺子３１によってパッケージＡ３と導波管２９とを接続固定し、信号伝送線路２２と導波管２９とが接続される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、導波管から電磁波の形でパッケージのキャビティ内部まで直接導入する方法は、信号伝送線路との接続構造を小型化できる点では有効的である。
【００１０】
ところが、蓋体などのキャビティ形成部材を通過する際に電磁波の損失を小さくするために、その通過部を誘電率および誘電正接が小さい材料を使用することが必要であり、そのために、前記文献に記載されるように、石英などの低誘電率、低損失材料を蓋の一部に埋め込む処理が必要となる。このような埋め込み処理は、気密封止性の信頼性を損なうばかりでなく、量産には全く不向きである。
【００１１】
また、キャビティ形成部材をすべて低誘電率、低損失材料によって構成することも考えられるが、パッケージを構成する材料として、それら電気特性以外にも機械的な強度や気密封止性、メタライズ性など各種の特性が要求され、それら特性をすべて満足し、且つ安価に製造できるような適切な材料は見当たらない。
【００１２】
さらに配線基板の誘電体基板をセラミックスのみで構成した場合、導波管のフランジと接続する際、ねじで固定する工程でトルクを過剰にかけるとセラミックスが破損するおそれがあり、信頼性に若干問題があった。
【００１３】
また、図６のように、導波管ＢとのパッケージＡ３への接続にあたり、導波管Ｂと誘電体基板２１との間に金具２５を介在させて、導波管Ｂを金具２５に接続することにより、セラミック誘電体基板２１への接続の負担が軽減されるが、金具２５の貫通孔２８や螺子孔３０の加工コストが非常に高く、量産化には不向きであり、製品のコスト削減が困難であった。さらに金具２５の比重が高いために製品の軽量化をすることが出来なかった。
【００１４】
また、セラミック誘電体基板２１と金具２５との接着にろう材を用いて組み立てるとパッケージＡ３に大きな反りが発生したり、場合によっては破壊することもあり、導波管Ｂとの接続性が損なわれたり、キャビティ２６の気密性が損なわれるなどの問題があった。
【００１５】
従って、本発明は、前記課題を解消せんとして成されたもので、前記高周波用パッケージなどの配線基板表面に形成された信号伝送線路と導波管との信号の伝送を行う接続部を具備した配線基板において、導波管との接続を低損失、低反射にて反りの発生なく行なうことができる配線基板と、その導波管との接続構造を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、セラミック誘電体基板と、該セラミック誘電体基板の表面に形成された信号伝送線路と、前記セラミック誘電体基板の前記信号伝送線路の終端部と対峙する裏面に設けられた前記信号伝送線路と導波管との接続部を具備し、前記接続部における前記セラミック誘電体基板の裏面に、有機樹脂を絶縁材料成分として含有する有機系絶縁体からなる接続部材を一体的に設け、該接続部材に、接続される導波管の内径寸法と実質的に同じ大きさを有し内壁に導体層が形成された貫通穴を設けるとともに、前記セラミック誘電体基板の内部または裏面に、前記信号伝送線路の終端部と対峙する位置にスロット孔を有するグランド層が形成され、該グランド層のスロット孔形成面に、第１の誘電体部と、該第１の誘電体部を介して前記スロット孔と対峙する位置に設けられた導体層と、該導体層の表面に設けられた第２の誘電体部とが積層されており、前記スロット孔を介して前記信号伝送線路と前記導波管とを電磁的に結合することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の配線基板は、前記第１の誘電体部、前記第２の誘電体部および前記導体層がセラミック誘電体基板内に形成されていること、そして前記セラミック誘電体基板内部の前記スロット孔および前記導体層の周囲に、前記導波管の導体壁と電気的に接続される垂直導体が前記セラミック誘電体基板を貫通して複数個形成されており、前記垂直導体によって囲まれる領域内に前記第１の誘電体部および前記第２の誘電体部が形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の配線基板と導波管との接続構造は、前記接続部材に対して、前記貫通孔と前記導波管とを整合させて、前記導波管のフランジ部を前記接続部材に接続固定してなることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明によれば、セラミック誘電体基板と導波管との間に、有機系絶縁体からなる接続部材を介在させて固着することによって、金具を介して接続する場合のような、ロウ付けなどの高温での接合工程が不要であり、しかも熱膨張差等によって応力が発生しても、有機系絶縁体のヤング率が低いために、有機系絶縁体が応力を吸収してしまい、セラミック誘電体基板への応力の付加を低減し破損を防止することができる。そのために、セラミック誘電体基板や接続部材の反りなどを防止できることから、配線基板と導波管との固定を確実に行なうことができ、信号伝送を低損失かつ低反射で効率よく行うことが可能である。またセラミック誘電体基板の信号伝送線路形成面側に高周波素子などを導電性部材からなる蓋体によって確実に気密封止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の配線基板を図面をもとに説明する。まず、図１、図２は配線基板の一実施態様を説明するためのもので、図１（ａ）は配線基板の概略断面図、図１（ｂ）は、かかる配線基板に導波管を接続したときの概略断面図である。また、図２は、配線基板および接続部材における各層の導体パターン図である。
【００２２】
図１の配線基板Ａ１は、誘電体基板１と、導電性蓋体２と、有機系絶縁体からなる接続部材３とにより構成されており、誘電体基板１と、導電性蓋体２によって形成されたキャビティ４内において、高周波素子５が誘電体基板１表面に実装搭載され、キャビティ４内は導電性蓋体２によって気密に封止されている。
【００２３】
図１（ｂ）によれば、誘電体基板１のキャビティ４内の表面には、図２（ａ）の導体パターン図に示すように、高周波素子５と一端が接続され、且つ終端部６ａを有する信号伝送線路６が形成されている。そして、誘電体基板１の信号伝送線路６が形成された面とは反対の表面には、図２（ｂ）の導体パターン図に示すように、導波管の内径寸法形状とほぼ同じ寸法形状の開口７ａを有するグランド層７が形成されている。
【００２４】
この配線基板においては、信号伝送線路６は、これが中心導体をなし、グランド層７とともにマイクロストリップ構造の線路を形成している。なお、信号伝送線路６は上記マイクロストリップ線路に限らず、信号伝送線路６（中心導体）の両脇にグランド層を有するコプレーナ線路とし、またグランド層７とともにグランド付きコプレーナ構造の線路でも良い。
【００２５】
また、誘電体基板１表面の信号伝送線路６の先端６ａ周辺には、蓋体２を取り付けるための導体層８が形成されている。そしてこの導体層８によって形成される開口８ａ内に、信号伝導線路６の終端部６ａが信号波長の１／４長さ突出するように配置されている。
【００２６】
そして、誘電体基板１の表面側に形成された導体層８および裏面に形成されたグランド層７とは、開口８ａおよび開口７ａの周囲に所定の間隔をもって誘電体基板１を貫通して形成された複数の垂直導体９によって電気的に接続されている。この垂直導体９は隣接する垂直導体９、９間から信号がもれないように、信号波長の１／４以下の間隔に設定されている。それによって誘電体基板１内には複数の垂直導体９によって、高周波信号に対して疑似的な導体壁が形成されている。
【００２７】
また、導電性蓋体２は、信号伝送線路６からの距離ｘが信号波長の１／４となる位置に設けられており、また、導電性蓋体２の内側には、信号伝送線路６と接触せず、かつ信号がもれないように、信号伝送線路６との間隔が１／４波長以下の長さとなるように導電性壁体２ａが形成されている。
【００２８】
一方、接続部材３の導波管との接続部には、導波管Ｂの内径寸法と実質的に同一の寸法からなる貫通孔１０がドリル加工、レーザー加工等にて形成されており、さらにその内壁は、金、銀、銅、Ｍｏ、Ｗの群から選ばれる少なくとも１種の金属からなる導体層１１がメッキ法などによって被着形成されている。また接続部材３の貫通孔１０の周囲にも図２（ｃ）に示すように、導体層１３が施されている。この接続部材３は誘電体基板１に対して、導電性接着材や接着シート等を用いて一体形成され、導体層１１、導体層１３、導体層７、垂直導体９、導電性蓋体２はすべて電気的に接続されて同電位に保たれ、これらによって疑似的な導波管を形成し、導電性蓋体２がいわゆる導波管の終端構造を形成しており、この終端構造の疑似的な導体壁から信号伝送線路６が所定の長さＹ突出するように配置することによって、この信号伝送線路６が、いわゆるモノポールアンテナとして機能することになる。
【００２９】
このような構造からなる配線基板Ａ１に対して、導波管Ｂをガイド孔１２を用いて、接続部材３の貫通孔１０に整合するように、導波管Ｂの開放端のフランジＢ’を接続部材３に当接させ、フランジＢ’を接続部材３に形成された螺子孔３ａ，３ｂに対して、螺子Ｃによってネジ止めするなどの機械的な接合手段により取り付けて、導波管Ｂの導体壁と貫通孔１０の導体層１１、１３とが電気的に接続され、グランド層７と導波管Ｂの導体壁は同電位に保たれる。
【００３０】
かかる接続構造において、キャビティ４内にて高周波素子５と接続された信号伝送線路６における信号は、終端部６ａからなるモノポールアンテナで励振され、導波管Ｂに伝達される。また、逆の経路にて信号が導波管Ｂから高周波素子５に伝達される。
【００３１】
図３、図４は、本発明の配線基板の一実施形態の構造を説明するためのものであって、図３（ａ）は配線基板Ａ２の概略断面図、図３（ｂ）はこの配線基板Ａ２に導波管を接続したときの概略断面図である。図４は、配線基板Ａ２における各導体層のパターン図である。
【００３２】
図３（ａ）によれば、配線基板Ａ２は、誘電体層１ａ、１ｂ、１ｃの積層体からなる誘電体基板１と、導電性蓋体２、接続部材３によって構成されており、誘電体基板１と、導電性蓋体２によって形成されたキャビティ４内において、高周波素子５が誘電体基板１表面に実装搭載され、キャビティ４内は導電性蓋体２によって気密に封止されている。
【００３３】
そして、誘電体基板１のキャビティ４内の表面には、図４（ａ）に示すように、図１、図２の配線基板Ａ１と同様に、高周波素子５と一端が接続され、且つ終端部６ａを有する信号伝送線路６が形成されている。また、その周囲には、導電性蓋体２を接着するための導体層８が形成されている。
【００３４】
また、誘電体基板１における誘電体層１ａの信号伝送線路６が形成された面とは反対の表面には、図４（ａ）に示すように、一面にグランド層１４が形成されており、そしてそのグランド層１４の信号伝送線路６の終端部６ａと対峙する部分には導体が形成されていない開口部（いわゆる、スロット孔）１５が形成されている。
【００３５】
上記の構成において、マイクロストリップ線路の信号伝送線路６は、スロット孔１５と電磁結合されている、言い換えれば電磁結合によりスロット孔１５に給電する。この電磁結合構造は、具体的には、特開平３−１２９９０３号に記載されており、図４（ａ）に示すように、マイクロストリップ線路の信号伝送線路６の終端部６ａがスロット孔１５中心から信号周波数の１／４波長の長さＬで突出するように形成することにより電磁結合することができる。但し、電磁結合は必ずしも前記寸法の組み合わせだけでなく、その他の組み合わせでも良好な結合は可能である。
【００３６】
なお、配線基板Ａ２では、信号伝送線路６は、これが中心導体をなし、グランド層１４とともにマイクロストリップ構造の線路を形成しているが、信号伝送線路６はマイクロストリップ線路に限らず、信号伝送線路（中心導体）の両脇にグランド層を形成したコプレーナ線路、あるいはこれにグランド層１４とともにグランド付きコプレーナ構造の線路でも良い。
【００３７】
また、配線基板Ａ２においては、グランド層１４のスロット孔１５形成表面には、誘電体層１ｂ，１ｃが積層されており、この誘電体層１ｂと誘電体層１ｃとの間には、図４（ｃ）に示すように、他の回路と非接続の独立した導体層１６が設けられており、その周囲には、接続される導波管の内径と同一寸法形状の開口１７ａを有する導体層１７が形成されている。
【００３８】
さらに、この導体層１６の表面には、誘電体層１ｃが積層されており、この誘電体層１ｃの裏面、即ち誘電体基板１の裏面には、図４（ｄ）に示すように、接続される導波管の内径と同一寸法形状の開口１８ａを有する導体層１８が形成されている。
【００３９】
そして、上記の導体層８、グランド層１４、導体層１７、導体層１８は、誘電体基板１を貫通して形成された垂直導体１９によって電気的に接続され、同電位に保たれている。また、この垂直導体１９は、開口８ａ、スロット孔１５、開口１７ａ、１８ａの周囲に信号波長長さの１／４波長以下の間隔をもって配置されている。
【００４０】
かかる構造によって、グランド層１４のスロット孔１５形成面に、第１の誘電体部である誘電体層１ｂと、第１の誘電体部である誘電体層１ｂ表面のスロット孔１５と対峙する位置に設けられた導体層１６と、導体層１６表面に形成された第２の誘電体部である誘電体層１ｃとが積層されている。
【００４１】
また、配線基板Ａ２において、接続部材３は、配線基板Ａ１の接続部材３と同じ構造体から構成されており、接続部材３の貫通孔１０と導体層１８の開口１８ａとは整合するように一体化されている。
【００４２】
そして、配線基板Ａ２に対しても、配線基板Ａ１と同様に、導波管Ｂを接続部材３の貫通孔１０に整合するように、導波管Ｂの開放端のフランジＢ’を接続部材３に当接させ、フランジＢ’を接続部材３に形成された螺子孔３ａ，３ｂに対して、螺子Ｃによってネジ止めするなどの機械的な接合手段により取り付けて、導波管Ｂ１の導体壁と貫通孔１０の導体層１１とを電気的に接続する。そして、導波管Ｂ１の導体壁は、導体層１８、垂直導体１９を介して、グランド層１４と電気的に接続され、グランド層７と導波管Ｂ１の導体壁とは同電位に保持されることになる。
【００４３】
かかる接続構造において、高周波素子５から信号伝送線路６に伝送された信号は、スロット孔１５と電磁結合され、導体層１６によって励振され、導波管Ｂに伝達される。また、逆の経路にて信号が導波管Ｂから高周波素子５に伝達される。
【００４４】
上記図１乃至図４に示した配線基板Ａ１およびＡ２においては、誘電体基板１は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４などを主成分とするセラミック材料や、ガラス粉末、またはガラスとＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどの無機フィラーとを焼成してなるセラミック材料によって形成される。
【００４５】
かかる誘電体基板１をセラミックスによって形成することによって、高周波素子５に対する気密封止の信頼性を確保することができ、パッケージの信頼性を高めることができる。
【００４６】
とりわけ、誘電体基板１は、熱膨張係数（４０〜４００℃）が５〜１５×１０-6／℃、抗折強度が１７０ＭＰａ以上、特に２００ＭＰａ以上であり、６０ＧＨｚにおける誘電損失が５０×１０-4以下、特に３０×１０-4以下のセラミックスからなることが望ましい。
【００４７】
また、導波管Ｂを取り付ける接続部材３は、有機樹脂を含有する有機系絶縁体によって形成されるものであるが、具体的には、含有される有機樹脂としては、エポキシ樹脂またはフッ素系樹脂が望ましく、さらには、前記有機樹脂とガラス、アラミドなどの繊維体やシリカ、アルミナなどの無機粉末との複合体からなることが望ましい。
【００４８】
とりわけ、接続部材３の特性としては、４０〜１００℃のＸ、Ｙ方向の熱膨張係数が８〜２５×１０-6／℃、特に１０〜２０×１０-6／℃であることが望ましい。
【００４９】
また、誘電体基板１における信号の伝達を担う各伝送線路、グランド層、導体層、垂直導体は、タングステン、モリブデンなどの高融点金属や、金、銀、銅などの低抵抗金属などにより形成することができ、これらは、用いる誘電体基板材料に応じて適宜選択して、従来の積層技術をもって一体的に形成することができる。
【００５０】
例えば、基板をＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4などのセラミック材料により形成する場合には、タングステン、モリブデン等の高融点金属を用いて未焼成体に印刷塗布、または未焼成の基板のスルーホールに導体ペーストを充填した後、積層し、１５００〜１９００℃の温度で焼成すればよく、基板をガラス材料、ガラスセラミック材料により形成する場合には、銅、金、銀などを用いて同様にして８００〜１１００℃の温度で焼成することにより作製できる。
【００５１】
さらに、前記誘電体基板に有機系絶縁体からなる接続部材を一体化に形成するには、導電性接着材、低融点半田などを少なくとも一方の表面に塗布し、接着する方法や、接着シートを介在させて熱圧着することによって一体化することができる。
【００５２】
【実施例】
実施例１
次に、上記の配線基板と導波管との接続による伝送特性について、図１の配線基板Ａ１、図３の配線基板Ａ２に対して、ネットワークアナライザーを用い、周波数７５ＧＨｚから１１０ＧＨｚで測定した。測定サンプルは、接続部構造が２ヶ所、接続部間のマイクロストリップ線路は２０ｍｍであった。なお、誘電体基板１としては周波数６０ＧＨｚに於ける誘電損失が２７×１０−４のアルミナセラミックスを用い、導体材料としてタングステンを用いた。また、接続部材を形成する有機系絶縁体としては、周波数１０ＧＨｚ以下に於ける誘電損失が８×１０−４のガラスクロスにフッ素系樹脂を含浸させたものを用いて、配線基板に接着シートを用いて２３０℃で熱圧着して一体化した。
【００５３】
その結果、配線基板Ａ１では、７７ＧＨｚにおいて、Ｓ２１（損失）が−４．８ｄＢ、Ｓ１１（反射）が−１０．６ｄＢで接続された。配線基板Ａ２については、７７ＧＨｚにおいて、Ｓ２１（損失）が−３．４ｄＢ、Ｓ１１（反射）が−１５．４ｄＢで接続された。なお、配線基板Ａ２についての伝送特性図を図５に示した。
実施例２
配線基板におけるセラミック誘電体基板材料として、表１に示すように、特性の異なる２種のアルミナセラミックス１，２、ガラスセラミックス１，２を用いて図３の配線基板Ａ２を作製した。なお、誘電体基板表面の信号伝送線路などの配線は、アルミナセラミックスに対してはタングステンを、ガラスセラミックスに対して銅を用いて形成した。
【００５４】
一方、図３の配線基板Ａ２において、有機系絶縁体として、表１のガラスクロスエポキシ樹脂複合材料（ＦＲ−４）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた。そして、上記有機系絶縁体を接着シートまたは導電性樹脂を用いて誘電体基板と有機系絶縁体からなる接続部材を接着一体化した。
【００５５】
作製した各試料について反りを測定するとともに、信頼性試験として、０〜１００℃の熱衝撃試験（ｍｉｌ−ＳＴＤ−８８３Ｄ）にて１５サイクルの熱衝撃試験を行い、配線基板の外観をチェックした。
【００５６】
また、比較のために、接続部材として上記の有機系絶縁体に代えて、コバールからなる金属体を用いて銀ロウを用いてセラミック誘電体基板に接合し同様の評価を行なった。
【００５７】
【表１】

Figure 0004261726
【００５８】
表１から明らかなように、コバールを用いた試料Ｎｏ．７〜１０は、反りが大きく、ガラスセラミック誘電体基板にコバールを接着した試料Ｎｏ．９，１０は接合時に破損することがわかった。
【００５９】
また、熱衝撃試験においてもアルミナとコバールを９２０℃で固着した試料Ｎｏ．８では、熱衝撃試験においてセラミック誘電体基板に破損が認められた。
【００６０】
これらの比較例に対して、本発明品試料Ｎｏ．１〜６は、いずれも基板の反りが１００μｍ／２５ｍｍ以下であり、また熱衝撃試験後において優れた耐久性を示した。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、信号伝送線路と導波管との信号の伝送を行う接続部を具備した配線基板において、導波管との接続を低損失、低反射にて且つ反りの発生なく、容易に行なうことができ、しかも、熱衝撃性にも優れ、さらには低コスト、軽量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 配線基板Ａ１を説明するためものであり、（ａ）は配線基板Ａ１の概略断面図、（ｂ）は配線基板Ａ１と導波管Ｂとの接続構造を示す概略断面図である。
【図２】 配線基板Ａ１における導体パターン図であり、（ａ）は、誘電体基板１表面のパターン図、（ｂ）は誘電体基板１の裏面のパターン図、（ｃ）は接続部材の導波管との接続面のパターン図を示す。
【図３】 本発明の一例である配線基板Ａ２を説明するためものであり、（ａ）は配線基板Ａ２の概略断面図、（ｂ）は配線基板Ａ２と導波管Ｂとの接続構造を示す概略断面図である。
【図４】 配線基板Ａ２における導体パターン図であり、（ａ）は、誘電体基板１表面のパターン図、（ｂ）はグランド層１４のパターン図、（ｃ）は、誘電体層１ｂ、誘電体層１ｃ間の導体層のパターン図、（ｄ）は誘電体層１ｃの裏面の導体層のパターン図を示す。
【図５】 図３の配線基板Ａ２と導波管Ｂとの接続による伝送特性を示す図である。
【図６】 従来の配線基板Ａ３と導波管Ｂとの接続構造を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
Ａ１，Ａ２ 配線基板（パッケージ）
Ｂ 導波管
Ｂ’ フランジ
Ｃ 螺子
１ 誘電体基板
２ 導電性蓋体
３ 接続部材
４ キャビティ
５ 高周波素子
６ 信号伝送線路
６ａ 終端部
７ グランド層
８ 導体層
９ 垂直導体
１０ 貫通孔
１１ 導体層
１２ ガイド穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency package for housing a high-frequency element such as a high-frequency semiconductor element or a high-frequency passive element, a circuit board on which a package containing these elements is mounted, or a circuit board on which various elements are directly surface-mounted. In connection with a wiring board that can be connected to a waveguide, the wiring board capable of efficiently transmitting a signal between the signal transmission line and the waveguide, reduced in weight and cost, and the waveguide It relates to a connection structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, information in society has progressed, and information transmission has become wireless and personal, as represented by mobile phones. Under such circumstances, development of semiconductor elements operating in the millimeter wave (30 to 300 GHz) region is progressing in order to enable high-speed and large-capacity information transmission. Recently, along with the progress of such high-frequency semiconductor device technology, various application systems using millimeter-wave radio waves such as inter-vehicle radar and wireless LAN have been proposed. For example, an inter-vehicle radar using a millimeter wave, a high-speed wireless LAN, and the like have been proposed.
[0003]
As millimeter-wave applications progress, the development of elemental technologies to enable these applications is also underway. Especially, various electronic parts have the necessary transmission characteristics and how Whether to reduce the size and cost is a major issue.
[0004]
Among such elemental technologies, how to connect a circuit board or package containing a high-frequency element and an external electric circuit with a simple and small structure is regarded as an important element. In particular, how to connect an external electric circuit in which a waveguide with the smallest transmission loss is formed and a wiring board such as a circuit board or a package on which a high-frequency element is mounted is a big problem.
[0005]
As a conventional method of connecting a package or circuit board to a waveguide, a method of connecting a waveguide from a high frequency package to a coaxial line once using a connector, and a waveguide in an external electric circuit, A method of connecting the microstrip line and the high frequency package after once connecting to the microstrip line or the like is employed.
[0006]
Recently, a method of directly connecting a package containing a high-frequency element to a waveguide has also been proposed (see the Society for Electronics, Information and Communication Engineers, 1995, SC-7-5). In this proposal, a waveguide-microstrip line conversion substrate installed in a cavity, in which quartz is embedded in a part of a lid that hermetically seals the element in the cavity, and electromagnetic waves are introduced into the cavity through the quartz embedded portion. Is connected to.
[0007]
However, in the method of once connecting the waveguide of the external electric circuit to the package through another transmission line form such as a connector or a microstrip line as described above, the connection structure itself becomes complicated, and the connector or Since it is necessary to secure a region for forming another transmission line, there is a problem that the connection structure itself is enlarged. In addition, there is a possibility that transmission loss increases due to other line configurations and connectors.
[0008]
Moreover, what is shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 6 is known as a package that is directly introduced from the waveguide into the cavity of the package in the form of electromagnetic waves. According to the package A3, the signal transmission line 22 having the termination portion 22a is formed on the surface of the dielectric substrate 21, and the high-frequency element 23 is mounted on the surface of the dielectric substrate 21. It is connected to one end of the transmission line 22. The dielectric substrate 21 is sandwiched and integrally bonded by two metal fittings 24 and 25, and a cavity 26 is formed by the metal fitting 24 on the surface side of the dielectric substrate 21, and the cavity 26 is formed of a conductive lid. Sealed by the body 27. In addition, the metal fitting 25 on the back surface side of the dielectric substrate 21 is provided with a through hole 28 at a portion facing the terminal portion 22 a of the signal transmission line 22. Then, the through hole 28 of this package and the waveguide B are aligned, and the package is formed by the screw 31 in the screw hole 30 penetrating from the flange B ′ of the waveguide B to the metal fitting 25, the dielectric substrate 21, and the metal fitting 24. A3 and the waveguide 29 are connected and fixed, and the signal transmission line 22 and the waveguide 29 are connected.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the method of directly introducing from the waveguide into the package cavity in the form of electromagnetic waves is effective in that the connection structure with the signal transmission line can be reduced in size.
[0010]
However, in order to reduce the loss of electromagnetic waves when passing through a cavity forming member such as a lid, it is necessary to use a material having a low dielectric constant and dielectric loss tangent for the passing portion. As described, a process of embedding a low dielectric constant, low loss material such as quartz in part of the lid is required. Such an embedding process not only impairs the reliability of hermetic sealing performance, but is totally unsuitable for mass production.
[0011]
In addition, it is conceivable that all the cavity forming members are made of a material having a low dielectric constant and a low loss. However, there is no suitable material that satisfies all of these characteristics and can be manufactured at low cost.
[0012]
In addition, when the dielectric substrate of the wiring board is made of ceramics only, there is a risk of ceramic damage if excessive torque is applied in the process of fixing with screws when connecting to the waveguide flange. was there.
[0013]
Further, as shown in FIG. 6, when the waveguide B is connected to the package A3, the metal fitting 25 is interposed between the waveguide B and the dielectric substrate 21, and the waveguide B is connected to the metal fitting 25. By doing so, the burden of connection to the ceramic dielectric substrate 21 is reduced, but the processing cost of the through hole 28 and the screw hole 30 of the metal fitting 25 is very high, which is not suitable for mass production, and the cost of the product is reduced. It was difficult. Furthermore, since the specific gravity of the metal fitting 25 is high, the weight of the product could not be reduced.
[0014]
Further, when a brazing material is used for bonding the ceramic dielectric substrate 21 and the metal fitting 25, the package A3 may be greatly warped or may be broken in some cases, and the connectivity with the waveguide B is impaired. There is a problem that the airtightness of the cavity 26 is lost.
[0015]
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a connection portion for transmitting a signal between a signal transmission line and a waveguide formed on the surface of a wiring board such as the high-frequency package. An object of the present invention is to provide a wiring board that can be connected to a waveguide in a wiring board with low loss and low reflection without causing warpage, and a connection structure between the wiring board and the wiring board.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  The present inventionThe wiring board ofA ceramic dielectric substrate; andceramicA signal transmission line formed on the surface of the dielectric substrate; andceramicOn the back surface of the dielectric substrate facing the end of the signal transmission lineProvidedA connecting portion between the signal transmission line and the waveguideShi, In the connection partceramicA connecting member made of an organic insulator containing an organic resin as an insulating material component is integrally provided on the back surface of the dielectric substrate.TheThe connecting member is provided with a through hole having substantially the same inner diameter as the waveguide to be connected and having a conductor layer formed on the inner wall.And a ground layer having a slot hole at a position facing the terminal end of the signal transmission line is formed inside or on the back surface of the ceramic dielectric substrate, and a first dielectric is formed on the slot hole forming surface of the ground layer. A body part, a conductor layer provided at a position facing the slot hole via the first dielectric part, and a second dielectric part provided on the surface of the conductor layer are laminated. The signal transmission line and the waveguide are electromagnetically coupled through the slot hole..
[0019]
  The wiring board of the present inventionThe first dielectric part,The second dielectric portion and the conductor layer are formed in a ceramic dielectric substrate.NoAnd a vertical conductor electrically connected to a conductor wall of the waveguide around the slot hole and the conductor layer inside the ceramic dielectric substrate.ceramicA plurality of layers are formed through the dielectric substrate.,The first dielectric portion and a region surrounded by the vertical conductor;AboveA second dielectric portion is formedNoIt is characterized by that.
  In the connection structure between the wiring board and the waveguide according to the present invention, the through hole and the waveguide are aligned with the connection member, and the flange portion of the waveguide is used as the connection member. The connection is fixed.
[0020]
According to the present invention, brazing or the like as in the case of connecting via a metal fitting by interposing and fixing a connecting member made of an organic insulator between a ceramic dielectric substrate and a waveguide. However, even if stress is generated due to a difference in thermal expansion, the organic insulator absorbs the stress even if stress is generated due to a difference in thermal expansion, etc. It is possible to reduce the application of stress to the body substrate and prevent breakage. For this reason, since it is possible to prevent warping of the ceramic dielectric substrate and the connecting member, the wiring substrate and the waveguide can be securely fixed, and signal transmission can be efficiently performed with low loss and low reflection. It is. In addition, a high-frequency element or the like can be reliably hermetically sealed with a lid made of a conductive member on the signal transmission line forming surface side of the ceramic dielectric substrate.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The wiring board of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 and FIG.Is arrangedFIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a wiring board, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view when a waveguide is connected to the wiring board. is there. FIG. 2 is a conductor pattern diagram of each layer in the wiring board and the connection member.
[0022]
A wiring board A1 in FIG. 1 is composed of a dielectric substrate 1, a conductive lid 2, and a connecting member 3 made of an organic insulator, and is formed by the dielectric substrate 1 and the conductive lid 2. In the cavity 4, the high-frequency element 5 is mounted on the surface of the dielectric substrate 1, and the cavity 4 is hermetically sealed by the conductive lid 2.
[0023]
According to FIG. 1 (b), as shown in the conductor pattern diagram of FIG. 2 (a), one end is connected to the surface inside the cavity 4 of the dielectric substrate 1, and the terminal portion 6a is connected to the end portion 6a. The signal transmission line 6 is formed. Then, on the surface opposite to the surface on which the signal transmission line 6 of the dielectric substrate 1 is formed, as shown in the conductor pattern diagram of FIG. A ground layer 7 having an opening 7a is formed.
[0024]
In this wiring board, the signal transmission line 6 forms a central conductor and forms a microstrip structure line together with the ground layer 7. The signal transmission line 6 is not limited to the microstrip line, but may be a coplanar line having a ground layer on both sides of the signal transmission line 6 (center conductor), and may be a coplanar structure line with a ground together with the ground layer 7.
[0025]
A conductor layer 8 for attaching the lid 2 is formed around the tip 6a of the signal transmission line 6 on the surface of the dielectric substrate 1. In the opening 8 a formed by the conductor layer 8, the terminal end 6 a of the signal conducting line 6 is disposed so as to protrude by a quarter length of the signal wavelength.
[0026]
The conductor layer 8 formed on the front surface side of the dielectric substrate 1 and the ground layer 7 formed on the back surface are formed through the dielectric substrate 1 around the opening 8a and the opening 7a with a predetermined interval. The plurality of vertical conductors 9 are electrically connected. The vertical conductor 9 is set to an interval equal to or less than ¼ of the signal wavelength so that no signal is generated between the adjacent vertical conductors 9 and 9. Thereby, a pseudo conductor wall for a high frequency signal is formed in the dielectric substrate 1 by a plurality of vertical conductors 9.
[0027]
The conductive lid 2 is provided at a position where the distance x from the signal transmission line 6 is ¼ of the signal wavelength. The conductive lid 2 has the signal transmission line 6 and the inner side of the conductive lid 2. The conductive wall 2a is formed so that the distance from the signal transmission line 6 is ¼ wavelength or less so that it does not contact and does not leak signals.
[0028]
On the other hand, a through hole 10 having a dimension substantially the same as the inner diameter dimension of the waveguide B is formed in a connection portion between the connection member 3 and the waveguide by drilling, laser processing, or the like. On the inner wall, a conductor layer 11 made of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, Mo and W is deposited by a plating method or the like. A conductor layer 13 is also provided around the through hole 10 of the connection member 3 as shown in FIG. The connection member 3 is integrally formed with the dielectric substrate 1 using a conductive adhesive, an adhesive sheet, or the like. The conductor layer 11, the conductor layer 13, the conductor layer 7, the vertical conductor 9, and the conductive lid 2 are formed as follows. They are all electrically connected and kept at the same potential, thereby forming a pseudo waveguide, and the conductive lid 2 forms a so-called waveguide termination structure. The signal transmission line 6 functions as a so-called monopole antenna by arranging the signal transmission line 6 so as to protrude a predetermined length Y from a simple conductor wall.
[0029]
  The waveguide B is connected to the guide hole 1 with respect to the wiring board A1 having such a structure.2The flange B ′ at the open end of the waveguide B is brought into contact with the connection member 3 so as to be aligned with the through hole 10 of the connection member 3, and the screw hole 3 a formed in the connection member 3 is used as the flange B ′. , 3b is attached by mechanical joining means such as screwing with a screw C, and the conductor wall of the waveguide B and the conductor layers 11 and 13 of the through-hole 10 are electrically connected, and the ground layer 7 and the conductor wall of the waveguide B are kept at the same potential.
[0030]
In such a connection structure, a signal in the signal transmission line 6 connected to the high-frequency element 5 in the cavity 4 is excited by a monopole antenna including the terminal end 6 a and transmitted to the waveguide B. In addition, a signal is transmitted from the waveguide B to the high-frequency element 5 through the reverse path.
[0031]
  3 and 4 show the wiring board of the present invention.One embodiment3A is a schematic cross-sectional view of the wiring board A2, and FIG. 3B is a waveguide on the wiring board A2.TheIt is a schematic sectional drawing when it connects. FIG. 4 is a pattern diagram of each conductor layer in the wiring board A2.
[0032]
According to FIG. 3A, the wiring board A2 includes a dielectric substrate 1 made of a laminate of dielectric layers 1a, 1b, and 1c, a conductive lid 2, and a connection member 3. In the cavity 4 formed by the substrate 1 and the conductive lid 2, the high-frequency element 5 is mounted on the surface of the dielectric substrate 1, and the cavity 4 is hermetically sealed by the conductive lid 2.
[0033]
As shown in FIG. 4A, the surface of the dielectric substrate 1 in the cavity 4 is connected to the high-frequency element 5 and one end as in the wiring substrate A1 of FIGS. A signal transmission line 6 having 6a is formed. In addition, a conductor layer 8 for bonding the conductive lid 2 is formed around the periphery.
[0034]
Further, on the surface of the dielectric substrate 1 opposite to the surface on which the signal transmission line 6 of the dielectric layer 1a is formed, a ground layer 14 is formed on one surface as shown in FIG. An opening (so-called slot hole) 15 in which no conductor is formed is formed in a portion of the ground layer 14 facing the terminal portion 6a of the signal transmission line 6.
[0035]
In the above configuration, the signal transmission line 6 of the microstrip line is electromagnetically coupled to the slot hole 15, in other words, feeds power to the slot hole 15 by electromagnetic coupling. Specifically, this electromagnetic coupling structure is described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-129903, and as shown in FIG. 4A, the terminal portion 6a of the signal transmission line 6 of the microstrip line is the center of the slot hole 15. Thus, electromagnetic coupling can be achieved by projecting so as to protrude with a length L of ¼ wavelength of the signal frequency. However, the electromagnetic coupling is not necessarily a combination of the above dimensions, and a good coupling is possible with other combinations.
[0036]
In the wiring board A2, the signal transmission line 6 forms a central conductor and forms a microstrip structure line together with the ground layer 14. However, the signal transmission line 6 is not limited to the microstrip line, and the signal transmission line 6 A coplanar line in which ground layers are formed on both sides of the (center conductor) or a line with a coplanar structure with a ground together with the ground layer 14 may be used.
[0037]
Further, in the wiring board A2, dielectric layers 1b and 1c are laminated on the surface of the ground layer 14 where the slot holes 15 are formed. Between the dielectric layer 1b and the dielectric layer 1c, FIG. As shown in (c), an independent conductor layer 16 not connected to other circuits is provided, and a conductor layer having an opening 17a having the same size and shape as the inner diameter of the waveguide to be connected is provided around the conductor layer 16. 17 is formed.
[0038]
Further, a dielectric layer 1c is laminated on the surface of the conductor layer 16, and the back surface of the dielectric layer 1c, that is, the back surface of the dielectric substrate 1 is connected as shown in FIG. A conductor layer 18 having an opening 18a having the same size and shape as the inner diameter of the waveguide to be formed is formed.
[0039]
The conductor layer 8, the ground layer 14, the conductor layer 17, and the conductor layer 18 are electrically connected by a vertical conductor 19 formed so as to penetrate the dielectric substrate 1 and are kept at the same potential. Further, the vertical conductor 19 is arranged around the opening 8a, the slot hole 15, and the openings 17a and 18a with an interval equal to or less than ¼ wavelength of the signal wavelength length.
[0040]
  With this structure, the first dielectric portion is formed on the surface of the ground layer 14 where the slot hole 15 is formed.Dielectric layer 1bAnd the first dielectric partDielectric layer 1bConductor layer 1 provided at a position facing the surface slot hole 156And conductor layer 16Second dielectric part formed on the surfaceDielectric layer 1cAnd are stackedHaveThe
[0041]
In the wiring board A2, the connecting member 3 is composed of the same structure as the connecting member 3 of the wiring board A1, and the through hole 10 of the connecting member 3 and the opening 18a of the conductor layer 18 are integrated so as to be aligned. It has become.
[0042]
Then, also on the wiring board A2, the flange B ′ at the open end of the waveguide B is connected to the connecting member 3 so that the waveguide B is aligned with the through hole 10 of the connecting member 3 in the same manner as the wiring board A1. The flange B ′ is attached to the screw holes 3a and 3b formed in the connecting member 3 by mechanical joining means such as screwing with the screw C, and the conductor wall of the waveguide B1 is attached. The conductor layer 11 of the through hole 10 is electrically connected. The conductor wall of the waveguide B1 is electrically connected to the ground layer 14 via the conductor layer 18 and the vertical conductor 19, and the ground layer 7 and the conductor wall of the waveguide B1 are held at the same potential. Will be.
[0043]
  In such a connection structure, a signal transmitted from the high-frequency element 5 to the signal transmission line 6 is electromagnetically coupled to the slot hole 15 and the conductor layer 16And is transmitted to the waveguide B. In addition, a signal is transmitted from the waveguide B to the high-frequency element 5 through the reverse path.
[0044]
  Figure 1 to figure above4Shown inArrangementIn the line substrates A1 and A2, the dielectric substrate 1 is made of Al.2O3, AlN, Si3N4Ceramic materials mainly composed of glass powder, or glass and Al2O3, SiO2And a ceramic material formed by firing an inorganic filler such as MgO.
[0045]
By forming the dielectric substrate 1 from ceramics, the reliability of hermetic sealing with respect to the high-frequency element 5 can be ensured, and the reliability of the package can be improved.
[0046]
In particular, the dielectric substrate 1 has a thermal expansion coefficient (40 to 400 ° C.) of 5 to 15 × 10.-6/ ° C, flexural strength is 170 MPa or more, particularly 200 MPa or more, and dielectric loss at 60 GHz is 50 × 10-FourBelow, especially 30 × 10-FourIt is desirable to consist of the following ceramics.
[0047]
Further, the connecting member 3 to which the waveguide B is attached is formed by an organic insulator containing an organic resin. Specifically, the organic resin contained is an epoxy resin or a fluorine resin. Further, it is desirable to be composed of a composite of the organic resin and a fibrous body such as glass or aramid, or an inorganic powder such as silica or alumina.
[0048]
In particular, the connection member 3 has a thermal expansion coefficient of 8 to 25 × 10 in the X and Y directions at 40 to 100 ° C.-6/ ° C., especially 10-20 × 10-6/ ° C is desirable.
[0049]
In addition, each transmission line, ground layer, conductor layer, and vertical conductor for transmitting signals in the dielectric substrate 1 is formed of a refractory metal such as tungsten or molybdenum, or a low resistance metal such as gold, silver, or copper. These can be appropriately selected according to the dielectric substrate material to be used, and can be integrally formed by a conventional lamination technique.
[0050]
For example, if the substrate is made of Al2OThree, AlN, SiThreeNFourWhen a ceramic material such as tungsten or molybdenum is used, the green body is printed and coated with a high melting point metal, or a through paste of a green substrate is filled with a conductive paste, and then laminated. What is necessary is just to bake at the temperature of 1900 degreeC, and when forming a board | substrate with a glass material and a glass ceramic material, it can produce by similarly baking at the temperature of 800-1100 degreeC using copper, gold | metal | money, silver, etc. .
[0051]
Further, in order to integrally form a connection member made of an organic insulator on the dielectric substrate, a method of applying and bonding a conductive adhesive, a low melting point solder or the like on at least one surface, or an adhesive sheet They can be integrated by interposing and thermocompression bonding.
[0052]
【Example】
  Example 1
  Then onOfThe transmission characteristics due to the connection between the wiring board and the waveguide are measured with respect to the wiring board A1 in FIG. 1 and the wiring board A2 in FIG. 3 at a frequency of 75 GHz to 110 GHz using a network analyzer.did. The measurement sample had two connection part structures, and the microstrip line between the connection parts was 20 mm. Dielectric substrate1The dielectric loss at a frequency of 60 GHz is 27 × 10-4Alumina ceramics were used, and tungsten was used as the conductor material. In addition, the organic insulator forming the connection member has a dielectric loss of 8 × 10 8 at a frequency of 10 GHz or less.-4Using a glass cloth impregnated with a fluorine resin, the wiring substrate was integrated by thermocompression bonding at 230 ° C. using an adhesive sheet.
[0053]
As a result, the wiring board A1 was connected at 77 GHz with S21 (loss) of −4.8 dB and S11 (reflection) of −10.6 dB. The wiring board A2 was connected at 77 GHz with S21 (loss) of −3.4 dB and S11 (reflection) of −15.4 dB. A transmission characteristic diagram for the wiring board A2 is shown in FIG.
Example 2
As shown in Table 1, two types of alumina ceramics 1 and 2 and glass ceramics 1 and 2 having different characteristics were used as the ceramic dielectric substrate material in the wiring substrate to fabricate the wiring substrate A2 of FIG. The wiring such as the signal transmission line on the surface of the dielectric substrate was formed using tungsten for alumina ceramics and copper for glass ceramics.
[0054]
On the other hand, in the wiring board A2 of FIG. 3, the glass cloth epoxy resin composite material (FR-4) and polytetrafluoroethylene (PTFE) shown in Table 1 were used as the organic insulator. And the connection member which consists of a dielectric substrate and an organic insulator was bonded and integrated with the said organic insulator using the adhesive sheet or conductive resin.
[0055]
While measuring the curvature about each produced sample, the thermal shock test of 15 cycles was performed in the thermal shock test (mil-STD-883D) of 0-100 degreeC as a reliability test, and the external appearance of the wiring board was checked.
[0056]
For comparison, a metal member made of Kovar was used instead of the organic insulator as a connecting member, and silver brazing was used to join the ceramic dielectric substrate, and the same evaluation was performed.
[0057]
[Table 1]
Figure 0004261726
[0058]
As is apparent from Table 1, sample No. Samples Nos. 7 to 10 were large in warpage and had a Kovar bonded to a glass ceramic dielectric substrate. 9 and 10 were found to break during bonding.
[0059]
In the thermal shock test, sample No. 1 in which alumina and Kovar were fixed at 920 ° C. In No. 8, the ceramic dielectric substrate was damaged in the thermal shock test.
[0060]
For these comparative examples, the sample No. In all of Nos. 1 to 6, the warpage of the substrate was 100 μm / 25 mm or less, and excellent durability was exhibited after the thermal shock test.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in a wiring board having a connection portion for transmitting a signal between a signal transmission line and a waveguide, the connection with the waveguide is low loss, low reflection, and It can be easily performed without warping, and is excellent in thermal shock, and further, low cost and light weight can be realized.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]ArrangementIt is for demonstrating the wire board | substrate A1, (a) is a schematic sectional drawing of wiring board A1, (b) is a schematic sectional drawing which shows the connection structure of wiring board A1 and waveguide B. FIG.
2A and 2B are conductor pattern diagrams on the wiring board A1, wherein FIG. 2A is a pattern diagram on the surface of the dielectric substrate 1, FIG. 2B is a pattern diagram on the back surface of the dielectric substrate 1, and FIG. The pattern figure of the connection surface with a wave tube is shown.
FIG. 3 of the present inventiononeIt is for demonstrating wiring board A2 which is an example, (a) is schematic sectional drawing of wiring board A2, (b) is wiring board A2FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a connection structure between a waveguide and a waveguide B.
4A and 4B are conductor pattern diagrams on the wiring board A2, wherein FIG. 4A is a pattern diagram of the surface of the dielectric substrate 1, FIG. 4B is a pattern diagram of the ground layer 14, and FIG. 4C is a dielectric layer 1b; A pattern diagram of the conductor layer between the body layers 1c, (d) shows a pattern diagram of the conductor layer on the back surface of the dielectric layer 1c.
FIG. 53It is a figure which shows the transmission characteristic by the connection of this wiring board A2 and the waveguide B. FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional connection structure between a wiring board A3 and a waveguide B.
[Explanation of symbols]
A1, A2 Wiring board (package)
B Waveguide
B 'flange
C screw
1 Dielectric substrate
2 Conductive lid
3 connecting members
4 cavities
5 high frequency elements
6 Signal transmission line
6a Termination
7 Ground layer
8 Conductor layer
9 Vertical conductor
10 Through hole
11 Conductor layer
12 Guide hole

Claims (4)

セラミック誘電体基板と、該セラミック誘電体基板の表面に形成された信号伝送線路と、前記セラミック誘電体基板の前記信号伝送線路の終端部と対峙する裏面に設けられた前記信号伝送線路と導波管との接続部とを具備し、
前記接続部における前記セラミック誘電体基板の裏面に、有機樹脂を絶縁材料成分として含有する有機系絶縁体からなる接続部材を一体的に設け、該接続部材に、前記導波管の内径寸法と実質的に同じ寸法を有し内壁に導体層が形成された貫通穴を設けるとともに、
前記セラミック誘電体基板の内部または裏面に、前記信号伝送線路の終端部と対峙する位置にスロット孔を有するグランド層が形成され、該グランド層のスロット孔形成面に、第１の誘電体部と、該第１の誘電体部を介して前記スロット孔と対峙する位置に設けられた導体層と、該導体層の表面に設けられた第２の誘電体部とが積層されており、
前記スロット孔を介して前記信号伝送線路と前記導波管とを電磁的に結合することを特徴とする配線基板。A ceramic dielectric substrate, the ceramic dielectric signal transmission line formed on the surface of the substrate, said signal transmission line and the waveguide provided on the back surface which faces the end of the signal transmission line of said ceramic dielectric substrate ; and a connection portion of the tube,
The back surface of the ceramic dielectric substrate in the connecting portion, only integrally configure a connection member made of an organic insulator containing an organic resin as the insulating material component, to the connecting member, and the inner diameter of the waveguide Rutotomoni provided substantially through hole conductor layer is formed on the inner wall has the same dimensions,
A ground layer having a slot hole is formed in a position facing the terminal portion of the signal transmission line inside or on the back surface of the ceramic dielectric substrate, and a first dielectric portion is formed on a slot hole forming surface of the ground layer. And a conductor layer provided at a position facing the slot hole via the first dielectric part and a second dielectric part provided on the surface of the conductor layer are laminated,
Wiring board characterized that you couple the waveguide and the signal transmission line electromagnetically through the slot hole. 前記第１の誘電体部、前記第２の誘電体部および前記導体層が前記セラミック誘電体基板内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。The first dielectric portion, the second wiring board according to claim 1, the dielectric portion and the conductor layer is characterized that you have formed in the ceramic dielectric substrate. 前記セラミック誘電体基板内部の前記スロット孔および前記導体層の周囲に、前記導波管の導体壁と電気的に接続される垂直導体が前記セラミック誘電体基板を貫通して複数個形成されており、前記垂直導体によって囲まれる領域内に前記第１の誘電体部および前記第２の誘電体部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。A plurality of vertical conductors that are electrically connected to the conductor walls of the waveguide are formed around the slot holes and the conductor layers inside the ceramic dielectric substrate so as to penetrate the ceramic dielectric substrate. the wiring board according to claim 2, characterized in that the first dielectric portion and the second dielectric portion is formed in the area surrounded by the vertical conductors. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板における前記接続部材に対して、前記貫通孔と前記導波管とを整合させて、前記導波管のフランジ部を前記接続部材に接続固定してなることを特徴とする配線基板と導波管との接続構造。With respect to the connecting member in the wiring board according to any one of claims 1 to 3, in alignment with said waveguide and said through hole, connecting the flange portion of the waveguide to the connecting member A connection structure between a wiring board and a waveguide, characterized by being fixed.
JP2000072748A 2000-03-15 2000-03-15 Wiring board, and connection structure between wiring board and waveguide Expired - Fee Related JP4261726B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000072748A JP4261726B2 (en) 2000-03-15 2000-03-15 Wiring board, and connection structure between wiring board and waveguide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000072748A JP4261726B2 (en) 2000-03-15 2000-03-15 Wiring board, and connection structure between wiring board and waveguide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001267814A JP2001267814A (en) 2001-09-28
JP4261726B2 true JP4261726B2 (en) 2009-04-30

Family

ID=18591107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000072748A Expired - Fee Related JP4261726B2 (en) 2000-03-15 2000-03-15 Wiring board, and connection structure between wiring board and waveguide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4261726B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013161279A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 日本電気株式会社 Connection structure connecting high frequency circuit and waveguide, and manufacturing method for same

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4237517B2 (en) * 2003-03-05 2009-03-11 シャープ株式会社 High frequency semiconductor device mounting structure, high frequency transmitter and high frequency receiver using the same
FR2869725A1 (en) 2004-04-29 2005-11-04 Thomson Licensing Sa NON-CONTACT TRANSITION ELEMENT BETWEEN A WAVEGUIDE AND A MOCRORUBAN LINE
FR2869723A1 (en) * 2004-04-29 2005-11-04 Thomson Licensing Sa NON-CONTACT TRANSITION ELEMENT BETWEEN A WAVEGUIDE AND A MOCRORUBAN LINE
JP4658535B2 (en) * 2004-07-28 2011-03-23 京セラ株式会社 High frequency module
EP1820236B1 (en) * 2004-11-30 2009-04-01 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) A transmission arrangement
JP4584193B2 (en) * 2006-06-15 2010-11-17 三菱電機株式会社 Waveguide connection structure
JP4833026B2 (en) * 2006-10-31 2011-12-07 三菱電機株式会社 Waveguide connection structure
EP2178151B1 (en) 2007-08-02 2015-03-04 Mitsubishi Electric Corporation Waveguide connection structure
JP5467851B2 (en) * 2009-12-07 2014-04-09 日本無線株式会社 Microstrip line-waveguide converter
WO2014068811A1 (en) 2012-11-02 2014-05-08 日本電気株式会社 Semiconductor package and mounting structure thereof
JP5959497B2 (en) * 2013-12-25 2016-08-02 株式会社東芝 Semiconductor package
JP2015126025A (en) * 2013-12-25 2015-07-06 株式会社東芝 Semiconductor package
KR20150075347A (en) 2013-12-25 2015-07-03 가부시끼가이샤 도시바 Semiconductor package, semiconductor module and semiconductor device
JP2015149649A (en) 2014-02-07 2015-08-20 株式会社東芝 Millimeter waveband semiconductor package and millimeter waveband semiconductor device
JP2015149650A (en) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社東芝 Millimeter waveband semiconductor package and millimeter waveband semiconductor device
JP5921586B2 (en) * 2014-02-07 2016-05-24 株式会社東芝 Millimeter-wave band semiconductor package and millimeter-wave band semiconductor device
JP6313813B2 (en) * 2016-06-13 2018-04-18 株式会社フジクラ Power supply device
JP7000964B2 (en) * 2018-03-30 2022-01-19 株式会社デンソー Multi-layer transmission line

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013161279A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 日本電気株式会社 Connection structure connecting high frequency circuit and waveguide, and manufacturing method for same
CN104254945A (en) * 2012-04-25 2014-12-31 日本电气株式会社 Connection structure connecting high frequency circuit and waveguide, and manufacturing method for same
EP2843759A4 (en) * 2012-04-25 2015-12-09 Nec Corp Connection structure connecting high frequency circuit and waveguide, and manufacturing method for same
CN104254945B (en) * 2012-04-25 2016-08-24 日本电气株式会社 Connect high-frequency circuit and the attachment structure of waveguide and manufacture method thereof
US9450282B2 (en) 2012-04-25 2016-09-20 Nec Corporation Connection structure between a waveguide and a substrate, where the substrate has an opening larger than a waveguide opening

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001267814A (en) 2001-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4261726B2 (en) Wiring board, and connection structure between wiring board and waveguide
US6870438B1 (en) Multi-layered wiring board for slot coupling a transmission line to a waveguide
EP0874415B1 (en) High-frequency package
US5952709A (en) High-frequency semiconductor device and mounted structure thereof
US20020074654A1 (en) Wiring substrate, wiring board, and wiring substrate mounting structure
JP3827535B2 (en) Wiring board module
JP2004153415A (en) High frequency line-waveguide converter
JP3580680B2 (en) High frequency package and its connection structure
JP3631667B2 (en) Wiring board and its connection structure with waveguide
JP3628238B2 (en) Wiring board and its connection structure with waveguide
JP3464118B2 (en) Connection structure of high frequency package
JP3398314B2 (en) High frequency package and its connection structure
JP3462062B2 (en) Connection structure of high-frequency transmission line and wiring board
JP2002185222A (en) Wiring board
JP3681950B2 (en) Wiring board and its connection structure with waveguide
JP3464119B2 (en) High frequency package and its connection structure
JP2004297465A (en) Package for high frequency
JP3605257B2 (en) Connection structure of high frequency package
JP3181036B2 (en) Mounting structure of high frequency package
JP2001217618A (en) Connection structure between wiring board and its waveguide
JP2001144512A (en) Wiring board and its connection structure with waveguide
JP2002076722A (en) Wiring board
JP3493278B2 (en) Connection structure of high frequency package
JPH11163185A (en) High-frequency semiconductor device package
JP3638528B2 (en) Package for storing semiconductor elements

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081007

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090113

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090206

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130220

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140220

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees