JP4722097B2

JP4722097B2 - 分岐導波管線路とこれを有する多層配線基板およびアンテナ基板

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Publication number: JP4722097B2
Application number: JP2007222969A
Authority: JP
Inventors: 健太郎宮里
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2027-08-29
Also published as: JP2009055574A

Description

本発明は、主としてマイクロ波帯およびミリ波帯で用いられ、誘電体層が積層されてなる絶縁基体の積層方向に高周波伝送線路を分岐する分岐導波管線路とこれを有する多層配線基板およびアンテナ基板に関するものである。

近年、携帯電話や無線ＬＡＮに代表される無線通信技術の研究開発が盛んに行われている。無線通信の研究開発においては、光通信で代表されるＦＴＴＨ（Fiber to The Home）の伝送速度、１００Ｍｂｐｓ以上を達成しているものもある。しかし、現在市販されている無線通信機器の伝送速度は光通信のそれには及ばない。多くの無線通信機器では、マイクロ波が搬送波として利用されているが、マイクロ波ではデータ伝送速度が遅く、例えば、ハイビジョン映像の画質劣化を抑えた、大容量非圧縮映像データの転送には向いていない。

そこで、マイクロ波よりも高い周波数の電磁波、例えば２０ＧＨｚ以上の準ミリ波およびミリ波を利用する無線通信が、大容量のデータを伝送するための手段として、以前から注目され、研究開発が進められている。特に６０ＧＨｚ帯では、世界共通で、広い帯域が通信向けに割り当てられており、このような６０ＧＨｚ帯の電磁波を利用する無線通信は、現在実用化され、光ファイバ通信に代えて、事業所間通信などに用いられ、普及しつつある。また、自動車の安全運転をサポートするものとして、ミリ波帯を用いたレーダーシステムが一般の乗用車に搭載されるようにもなっている。

これら通信システムや、レーダーシステムを実現するために、ミリ波デバイスや、ミリ波回路の研究開発が進められている。ミリ波回路の伝送線路として代表的なのは、マイクロストリップ線路やストリップ線路、コプレーナ線路、矩形金属導波管線路、誘電体導波管線路であって、絶縁基体の内部に形成されたこれらの高周波伝送線路を引き回す際に、分岐導波管線路が必要となる場合がある。

ここで、図１２に示すように、絶縁基体の内部の高周波信号を絶縁基体の上面側および下面側に向かって分岐する分岐導波管線路としては、マイクロストリップライン型またはストリップライン型の給電線路７１と、スルーホールの内面に形成された導電性金属箔または内部に埋設された導電体からなり、絶縁基体の上面に向かって形成された給電線路７２と、絶縁基体の下面に向かって形成された給電線路７３と、絶縁基体の上面に形成されたパッチアンテナ７４と、絶縁基体の下面に形成されたパッチアンテナ７５とを含み、給電線路７１を伝搬してきた高周波信号が給電線路７２と給電線路７３とに分岐され、パッチアンテナ７４およびパッチアンテナ７５から放射されるようになっているものが提案されている（特許文献１を参照。）。

しかしながら、図１２に示す分岐導波管線路では、高周波信号の電力比を異ならせて上下に分岐させようとすると、給電線路７１の端部から電磁波が漏れてノイズになってしまうとともに、分岐後の高周波信号の強度が給電線路７１の端部で漏れた分だけ減衰してしまう。

具体的には、上下に分岐する高周波信号の電力を任意の比率に調整する場合、上側と下側のスルーホール径やスルーホールの位置が異なる構造となるが、このとき、ストリップ線路における高周波信号伝送方向を軸とすると、上下非対称な構造となり、磁界の強度分布の対称性が崩れてしまうことから、給電線路７１の端部から電磁波が漏れ減衰してしまうといった課題があった。なお、高周波信号を上下に等分配する構造であっても、図１２に示す構造では、焼成後に誘電体層となるセラミックグリーンシートの積層時に積層方向で隣り合うセラミックグリーンシートとセラミックグリーンシートとが所望の配線位置で重なり合っていない、いわゆる積層ずれが生じてしまうことが多く、このことが高周波信号の電力を異ならせて上下に分岐させることと同様に、電磁波の漏れを生じさせてしまう。

一方、誘電体基板を挟持する一対の導体層とこの一対の導体層間を電気的に接続する貫通導体８４（ビアホール導体）の群（貫通導体群）とで構成された誘電体導波管線路（第１の誘電体導波管線路８１）を、前記一対の導体層と同じ導体層を有し、貫通導体群によりにより隔てられた２つの誘電体導波管線路（第２の誘電体導波管線路８２、第３の誘電体導波管線路８３）に分岐する分岐構造（分岐導波管線路）が知られている（特許文献２を参照。）。

この分岐構造（分岐導波管線路）が絶縁基体の内部に形成されていて、さらにこの構造により内部を伝搬される高周波信号を絶縁基体の上面側および下面側に伝搬させたい場合、例えば第２の誘電体導波管線路８２の上側の導体層にスロットを形成してその上側に配置した誘電体導波管線路に伝搬させるとともに、第３の誘電体導波管線路８３の下側の導体層にスロットを形成してその下側に配置した誘電体導波管線路に伝搬させるといった構造が考えられる。

しかしながら、この構造によれば、一旦平面方向に分岐させた後、スロットで結合された上側および下側に配置された誘電体導波管線路に高周波信号を伝搬させるものであるから、損失が多く、かつ平面方向の面積を必要としてしまう。
特開２００６−５８５１号公報特開平１１−１８６８１６号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電磁波の漏れがほとんどなく損失の少ない小型の分岐導波管線路とこれを有する多層配線基板およびアンテナ基板を提供することを目的とする。

本発明は、誘電体層が積層されてなる絶縁基体に形成された、第１の誘電体導波管線路の一方端が、上下に重ねて配置された第２の誘電体導波管線路および第３の誘電体導波管線路に分岐される分岐導波管線路であって、前記第１の誘電体導波管線路は、少なくとも１層の前記誘電体層を挟んで上下で対向する第１上側主導体層および第１下側主導体層と、該第１上側主導体層および第１下側主導体層を電気的に接続する第１のビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列して構成された、２列の第１側壁形成用ビアホール導体群とを備えており、前記第２の誘電体導波管線路は、少なくとも１層の前記誘電体層を挟んで上下で対向する第２上側主導体層および第２下側主導体層と、該第２上側主導体層および第２下側主導体層を電気的に接続する第２のビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列して構成された、２列の第２側壁形成用ビアホール導体群とを備えており、前記第３の誘電体導波管線路は、少なくとも１層の前記誘電体層を挟んで上下で対向する第３上側主導体層および第３下側主導体層と、該第３上側主導体層および第３下側主導体層を電気的に接続する第３のビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列して構成された、２列の第３側壁形成用ビアホール導体群とを備えており、前記第２下側主導体層と前記第３上側主導体層とは、一体化されて１層の導体層になっているとともに、前記第１上側主導体層よりも下側であって前記第１下側主導体層よりも上側である前記絶縁基体内に配置されており、前記第１上側主導体層の端部と前記第２上側主導体層の端部とは、第４のビアホール導体を信号伝送方向と垂直な方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列してなる第４のビアホール導体群を介して電気的に接続されており、前記第１下側主導体層の端部と前記第３下側主導体層の端部とは、第５のビアホール導体を信号伝送方向と垂直な方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列してなる第５のビアホール導体群を介して電気的に接続されており、前記２列の第２側壁形成用ビアホール導体群同士の間隔が、前記２列の第３側壁形成用ビアホール導体群同士の間隔よりも大きいことを特徴とする分岐導波管線路である。

また本発明は、上記の分岐導波管線路と、前記絶縁基体の対向する主面にそれぞれ設けられた半導体素子とを具備し、一方の前記主面に設けられた前記半導体素子と前記第２の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっているとともに、他方の前記主面に設けられた前記半導体素子と前記第３の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっていることを特徴とする多層配線基板である。

また本発明は、上記の分岐導波管線路と、前記絶縁基体の対向する主面にそれぞれ設けられた複数のアンテナ素子とを具備し、一方の前記主面に設けられた複数の前記アンテナ素子と前記第２の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっているとともに、他方の前記主面に設けられた複数の前記アンテナ素子と前記第３の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっていることを特徴とするアンテナ基板である。

本発明の分岐導波管線路によれば、高周波信号の伝送経路が一対の主導体層および側壁形成用ビアホール導体群で囲まれているため、電磁波の漏れを生じさせないように分岐させることができる。また、直接上下の積層方向に分岐する構造であるため、損失が少なく、小型化が実現できる。

このような分岐導波管線路を有する多層配線基板は、基板本体の対向する主面（上面および下面）にそれぞれ半導体素子が設けられ、高周波信号を上下に分配したい場合において、損失が少なく小型化を実現することができるものとなる。

同様に、このような分岐導波管線路を有するアンテナ基板は、基板本体の対向する主面（上面および下面）にそれぞれ複数のアンテナ素子が設けられ、高周波信号を上下に分配したい場合において、損失が少なく小型化を実現することができるものとなる。そして、このような双指向性のアンテナ基板によれば、乗用車に設置することで側方のセンサーとして好ましく利用できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、分岐導波管線路の一実施形態を示す概略斜視図である。なお、図１は、内部構造がわかるように主導体層を一部省略しているとともに、誘電体層も省略している。

図１に示す分岐導波管線路は、誘電体層が積層されてなる絶縁基体に形成されたものであって、第１の誘電体導波管線路１から、上下に配置され第１の誘電体導波管線路と信号伝送方向を同じくする第２の誘電体導波管線路２と第３の誘電体導波管線路３へと分岐する分岐構造を有している。

ここで、誘電体導波管線路は、誘電体層を挟んで上下で対向する一対の主導体層（上側主導体層、下側主導体層）と、高周波信号の伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配置され上側主導体層と下側主導体層とを電気的に接続するように形成された２列の側壁形成用ビアホール導体群とを具備するもので、例えば導体層用ペーストの塗布された誘電体グリーンシートを積層して多層化し焼成することで得られ、その厚みを容易に設定できるものである。誘電体導波管線路の厚みが厚いほど伝送損失が小さく、厚みの設定により所望の伝送特性を得ることができる。

図１において、第１の誘電体導波管線路１は、２層の誘電体層（図示せず）を挟んで上下で対向する一対の第１主導体層（第１上側主導体層１１および第１下側主導体層１２）を具備している。また、第１上側主導体層１１と第１下側主導体層１２との間を電気的に接続する第１側壁形成用ビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列した第１側壁形成用ビアホール導体群４１、４２を２列具備していて、これらの第１側壁形成用ビアホール導体群４１、４２は所定の間隔（幅）をもって形成され、電気的な側壁を形成している。また、この２層構造の誘電体層と誘電体層との境界には、第１側壁形成用ビアホール導体群４１、４２と同様に第１の誘電体導波管線路１の側壁を形成するための副導体層１３が設けられていて、第１側壁形成用ビアホール導体群４１、４２および副導体層１３によって細かな格子状に形成された側壁により、様々な方向の電磁波を遮蔽している。なお、図では第１の誘電体導波管線路１を構成する誘電体層が２層構造である形態が例示されているが、この層数について限定はない。

第２の誘電体導波管線路２も第１の誘電体導波管線路１と同様の構成であり、第１の誘電体導波管線路１と信号伝送方向を同じくするものである。具体的には、誘電体層（図示せず）を挟んで上下で対向する一対の第２主導体層（第２上側主導体層（図示せず）および第２下側主導体層２２）を具備している。また、第２上側主導体層と第２下側主導体層２２との間を電気的に接続する第２側壁形成用ビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列した第２側壁形成用ビアホール導体群４３、４４を２列具備している。なお、図では第２の誘電体導波管線路２を構成する誘電体層が１層の構造であって、第２上側主導体層２１が第１上側主導体層１１と同一平面上に形成された構成が示されている。

また、図１に示す第３の誘電体導波管線路３も第１の誘電体導波管線路１および第２の誘電体導波管線路２と同様の構成であり、かつ第１の誘電体導波管線路および第２の誘電体導波管線路２と信号伝送方向を同じくするものである。具体的には、誘電体層（図示せず）を挟んで上下で対向する一対の第３主導体層（第３上側主導体層３１および第３下側主導体層３２）を具備している。また、この一対の第３主導体層３１、３２間を電気的に接続する第３側壁形成用ビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列した第２側壁形成用ビアホール導体群４５、４６を２列具備している。なお、図では第３の誘電体導波管線路３を構成する誘電体層が１層の構造であって、第３下側主導体層３２が第１下側主導体層１２と同一平面上に形成された構成が示されている。

そして、図１に示すように、第２下側主導体層２２と第３上側主導体層３１とが１層の導体層からなり、この導体層が第１上側主導体層１１よりも下側であって第１下側主導体層１２よりも上側に配置されている。第２の誘電体導波管線路２と第３の誘電体導波管線路３とは上下に重なって配置されていて、この１層の導体層（第２下側主導体層２２、第３上側主導体層３１）により、第２の誘電体導波管線路２と第３の誘電体導波管線路３が隔てられている。

また、第１上側主導体層１１の端部と第２上側主導体層２１の端部とが直接電気的に接続されるとともに、第１下側主導体層１２の端部と第３下側主導体層３２の端部とが直接電気的に接続されている。

さらに、第１の誘電体導波管線路１の端面と、第２の誘電体導波管線路２の端面および第３の誘電体導波管線路３の端面とは向かい合っている。

図１に示す分岐導波管線路は、このような第１の誘電体導波管線路１から第２の誘電体導波管線路２および第３の誘電体導波管線路３への上下分岐構造を有するように構成されたものである。

第１の誘電体導波管線路１、第２の誘電体導波管線路２および第３の誘電体導波管線路３に共通して、平行に配置された一対の主導体層間にはＴＥ波（Transverse Electric Wave 電界成分が入射面に対し横向き）もしくはＴＭ波(Transverse Magnetic Wave 磁界成分が入射面に対し横向き)が伝搬されるため、隣り合うビアホール導体の間隔が信号波長（管内波長）λの２分の１（λ／２）よりも大きいと、この誘電体導波管線路に給電された電磁波はビアホール導体とビアホール導体との間から漏れ、ここで作られる疑似的な導波管に沿って伝搬しない。これに対し、隣り合うビアホール導体の間隔がλ／２未満であると、電磁波は反射しながら誘電体導波管線路の信号伝送方向に伝搬される。

なお、第１側壁形成用ビアホール導体群４１、４２、第２側壁形成用ビアホール導体群４３、４４および第３側壁形成用ビアホール導体群４５、４６を構成する側壁形成用ビアホール導体は前述のようにλ／２未満の間隔で配列されており、この間隔は良好な伝送特性を実現するためには一定の繰り返し間隔とすることが望ましいが、λ／２未満の間隔であれば良く、その中で適宜設定することができる。

ここで、図１では、第２の誘電体導波管線路２と第３の誘電体導波管線路３はそれぞれ誘電体層が１層の構造となっているが、この層数について限定はなく、図２に示すように、それぞれ誘電体層が２層の構造となっていて、第２上側主導体層２１が第１上側主導体層１１と同一平面上に形成されておらず、第３下側主導体層３２が第１下側主導体層１２と同一平面上に形成されていない構成であってもよい。

この図２に示す構造では、第１上側主導体層１１の端部と第２上側主導体層２１の端部とは直接接続されておらず、第１上側主導体層１１の端部と第２上側主導体層２１の端部とを接続する境界壁形成用ビアホール導体がλ／２未満の間隔で配列された境界壁形成用ビアホール導体群４７により、境界壁が形成されたものである。同様に、第１下側主導体層１２の端部と第３下側主導体層３２の端部とは直接接続されておらず、第１下側主導体層１２の端部と第３下側主導体層３２の端部とを接続する境界壁形成用ビアホール導体がλ／２未満の間隔で配列された境界壁形成用ビアホール導体群４７により、境界壁が形成されたものである。

また、上から見て第１上側主導体層１１の端部および第１下側主導体層１２の端部と第２下側主導体層２２（第３上側主導体層３１）の端部とは離れていて、第２上側主導体層２１から第３下側主導体層３２までがいわゆる吹き抜けている構造となっている。なお、この第１上側主導体層１１および第１下側主導体層１２の端部と第２下側主導体層２２（第３上側主導体層３１）の端部との間隔は信号波長λの４分の１以上であるのが好ましい。

このような第１の誘電体導波管線路１の層厚みと第２の誘電体導波管線路２および第３の誘電体導波管線路３の層厚みが同じである図２に示す上下分岐構造では、図１に示す構造に比べて伝送損失を小さくすることができる。

図１および図２に示す分岐導波管線路によれば、第１の誘電体導波管線路１を伝搬する高周波信号は、第２の誘電体導波管線路２と第３の誘電体導波管線路３とに等分配されるものである。

これに対し、この分配比を変更した形態として、次のような構造が挙げられる。

図３に示すものは、図１の構成において、第２の誘電体導波管線路２の線路内であって第１の誘電体導波管線路１との接続端近傍（第２の誘電体導波管線路２の第１の誘電体導波管線路１側入り口近傍）に２本のビアホール導体５を設け、このビアホール導体５の設けられた部分の線路幅を狭くすることによって、第２の誘電体導波管線路２よりも第３の誘電体導波管線路３への高周波信号の伝搬が多くなるようにした分岐導波管線路である。ビアホール導体７を設けたことで、第２の誘電体導波管線路２のインピーダンスが変化し、整合性が変化している。これにより、第２の誘電体導波管線路２に伝送される高周波信号と第３の誘電体導波管線路３に伝送される高周波信号との分配比を異ならせることができている。

また、図４に示す本発明の分岐導波管線路は、図１の構成において、第２の誘電体導波管線路２を構成する第２側壁形成用ビアホール導体群４３と第２側壁形成用ビアホール導体群４４との間隔（線路幅）を、第３の誘電体導波管線路３を構成する第３側壁形成用ビアホール導体群４５と第３側壁形成用ビアホール導体群４６との間隔（線路幅）よりも大きくすることによって、第３の誘電体導波管線路３よりも第２の誘電体導波管線路２への高周波信号の伝搬が多くなるようにした分岐導波管線路である。線路幅を広くしたことで、第２の誘電体導波管線路２のインピーダンスが変化し、整合性が変化している。これにより、第２の誘電体導波管線路２に伝送される高周波信号と第３の誘電体導波管線路３に伝送される高周波信号との分配比を異ならせることができている。

また、図５に示すものは、図１に示す第２の誘電体導波管線路２を１層構造から２層構造に変更したものであって、２層構造の第１の誘電体導波管線路１から、誘電体層が２層構造の第２の誘電体導波管線路２および誘電体層が１層構造の第３の誘電体導波管線路３へと分岐する分岐導波管線路である。この図５に示す構造では、第１上側主導体層１１の端部と第２上側主導体層２１の端部とを接続する境界壁形成用ビアホール導体がλ／２未満の間隔で配列された境界壁形成用ビアホール導体群４７により、境界壁が形成されている。また、上から見て第１上側主導体層１１の端部と第２下側主導体層２２（第３上側主導体層３１）の端部とは離れていて、第２上側主導体層２１から第１下側主導体層１２までがいわゆる吹き抜け構造となっているが、この第１上側主導体層１１の端部と第２下側主導体層２２（第３上側主導体層３１）の端部との間隔は信号波長λの４分の１以上であるのが好ましい。

これまで述べた分岐導波管線路は、基板本体の内部に形成され、基板本体の互いに対向する主面に向かって高周波信号を分配するようになっている多層配線基板やアンテナ基板として好適に用いられる。

多層配線基板は、上記の分岐導波管線路を有する基板本体と、この基板本体の対向する主面にそれぞれ設けられた半導体素子とを具備し、一方の主面に設けられた半導体素子と第２の誘電体導波管線路２との間を高周波信号が伝搬されるようになっているとともに、他方の主面に設けられた半導体素子と第３の誘電体導波管線路３との間を高周波信号が伝搬されるようになっているものである。

具体的には、例えば特開２００４−１０４８１６号公報に記載されたような構造であって、第２上側主導体層２１および第３下側主導体層３２にスロットが形成されるとともにこのスロットに対峙する位置にマイクロストリップ線路が形成され、このマイクロストリップ線路を介して半導体素子に高周波信号が伝搬されるような構造が挙げられる。

また、例えば特開２００５−５１３３１号公報に記載されたような構造であって、第２上側主導体層２１および第３下側主導体層３２に開口が形成されるとともに、それぞれの開口を通じてマイクロストリップ線路の端部から誘電体導波管線路内に伝送用ビアホールを延設し、誘電体導波管線路内の伝送用ビアホール端部に第２上側主導体層２１および第３下側主導体層３２に平行な導体パターンを形成した構造であって、この伝送用ビアホールおよびマイクロストリップ線路を介して半導体素子に高周波信号が伝搬されるような構造であってもよい。

さらに、例えば特開平１０−２１５１０４号公報に記載されたような構造であって、第２の誘電体導波管線路２および第３の誘電体導波管線路３のビアホール導体群で形成された側面もしくは端面を介して、第２の誘電体導波管線路２および第３の誘電体導波管線路３の内部に他の伝送線路の一端を挿入し、この他の伝送線路を介して半導体素子に高周波信号が伝搬されるような構造であってもよい。

またさらに、第２上側主導体層２１および第３下側主導体層３２が絶縁基体の表面に形成されている場合であって、第２の誘電体導波管線路２および第３の誘電体導波管線路３の端部に直接電気的にマイクロストリップ線路が接続されていて、このマイクロストリップ線路を介して半導体素子に高周波信号が伝搬されるような構造であってもよい。

一方、アンテナ基板は、図６に示すように、上記の分岐導波管線路を有する基板本体６１と、この基板本体６１の対向する主面にそれぞれ設けられた複数のアンテナ素子６２とを具備し、一方の主面に設けられた複数のアンテナ素子６２と第２の誘電体導波管線路２との間を高周波信号が伝搬されるようになっているとともに他方の主面に設けられた複数のアンテナ素子６２と第３の誘電体導波管線路３との間を高周波信号が伝搬されるようになっているものである。

具体的には、例えば図６に示すように、第２の誘電体導波管線路２の上に第４の誘電体導波管線路６３（給電用誘電体導波管線路）が配置され、スロットにより第２の誘電体導波管線路２と第４の誘電体導波管線路６３とが結合され、アンテナ素子６２としての第４の誘電体導波管線路６３の上面に設けられたスロットアンテナまたはスロット上に誘電体共振器を備えた誘電体共振器アンテナが設けられ、同様に、第３の誘電体導波管線路３の下に第５の誘電体導波管線路６４（給電用誘電体導波管線路）が配置され、スロットにより第３の誘電体導波管線路３と第５の誘電体導波管線路６４とが結合され、アンテナ素子６２としての第５の誘電体導波管線路６４の下面に設けられたスロットアンテナまたはスロット上に誘電体共振器を備えた誘電体共振器アンテナが設けられた構造により、高周波信号が伝搬される（給電される）ようになっているものが挙げられる。

また、上記のような別の誘電体導波管線路を設けることなく、第２の誘電体導波管線路２の上側（第２上側主導体層２１）にアンテナ素子６２が設けられるとともに第３の誘電体導波管線路３の下側（第３下側主導体層３２）にアンテナ素子６２が設けられていて、直接アンテナ素子６２と結合するようになっていてもよい。

ただし、多数のアンテナ素子６２を基板本体の上下面に配置しなければならない場合には、位相をあわせる点において給電用誘電体導波管線路を経由させた図６に示す構造が好ましく、この構造によって小型で放射特性のよいアンテナ基板が得られる。

そして、図７に示すように、このアンテナ基板６を車のフロント側に設置することで、センサー用アンテナとして機能し、衝突防止用レーダーで検知できない、側面方向の障害物や接近してきた物体を検知することができることから安全性が高まる。また、図示しないが、リヤ側に設置することでも同様の効果が得られる。

なお、本発明の分岐導波管線路を有する基板とアンテナ素子を有する基板とを別途形成した後、接合してなる構成であってもよい。

分岐導波管線路について、有限要素法を用いた電磁場解析による伝送特性の評価を行った。

（実施例１）
まず、図１に示す構造について伝送特性（周波数特性）の評価を行なった。なお、誘電体層が２層構造の第１の誘電体導波管線路１への入出力ポートをポート１とし、誘電体層が１層構造の第２の誘電体導波管線路２への入出力ポートをポート２とし、誘電体層が１層構造の第３の誘電体導波管線路３への入出力ポートをポート３とした。

具体的には、第１の誘電体導波管線路１を構成する誘電体層の比誘電率は９．７５、誘電体層の合計厚みを０．３０ｍｍ（１層あたり厚み０．１５ｍｍの誘電体層が２層積層された構造）、第１の誘電体導波管線路１の線路幅となる側壁形成用ビアホール導体群４１と側壁形成用ビアホール導体群４２との間隔（ビアホール導体の中心間距離とした）は１．１ｍｍ、第１の誘電体導波管線路１の上下の壁を構成する第１上側主導体層１１および第１下側主導体層１２の厚みは０．０１ｍｍとした。

また、第２の誘電体導波管線路２を構成する誘電体層の比誘電率は９．７５、誘電体層の厚みを０．１５ｍｍ、第２の誘電体導波管線路２の線路幅となる側壁形成用ビアホール導体群４３と側壁形成用ビアホール導体群４４とのビアホール導体群とビアホール導体群との間隔（ビアホール導体の中心間距離とした）は１．１ｍｍ、第２上側主導体層２１の厚みは０．０１ｍｍ、第２下側主導体層２２の厚みは０．００５ｍｍとした。

また、第３の誘電体導波管線路３を構成する誘電体層の比誘電率は９．７５、誘電体層の厚みを０．１５ｍｍ、第３の誘電体導波管線路３の線路幅となる側壁形成用ビアホール導体群４５と側壁形成用ビアホール導体群４６との間隔（ビアホール導体の中心間距離とした）は１．１ｍｍ、第３上側主導体層３１の厚みは０．００５ｍｍ、第３下側主導体層３２の厚みは０．０１ｍｍとした。

そして、側壁形成用ビアホール導体の直径は０．１２ｍｍ、信号伝送方向のビアホールピッチ（ビアホール導体の中心間距離とした）は０．３ｍｍ、第１の積層型導波管１の信号伝送方向の距離は１．５ｍｍ、第２の誘電体導波管線路２および第３の誘電体導波管線路３の伝送方向の距離は１．３ｍｍとした。

この構造における伝送特性（周波数特性）を図８に示す。なお、図８において横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸はＳパラメータ（単位：ｄＢ）を示し、各特性曲線はＳパラメータのうちＳ１１（反射量）およびＳ２１（透過量）、Ｓ３１（透過量）を表わしている。なお、誘電体による損失、導体による損失は考慮していない。

図８によれば、７６．５ＧＨｚにおけるＳ１１（反射量）は−３５．５ｄＢ、Ｓ２１（透過量）は−３．０２ｄＢ、Ｓ３１（透過量）は−３．０５ｄＢで、分配比率はポート２：ポート３＝１：１（等分配）であった。そして、７１〜８２ＧＨｚにわたる広帯域でＳ１１（反射量）が−３０ｄＢ以下と良好な特性で、分配できることがわかる。なお、ミリ波レーダーの周波数が７６〜７７ＧＨｚに割り当てられているので、その中心をとって７６．５ＧＨｚで評価した。

（実施例２）
次に、図３に示す構造について伝送特性（周波数特性）の評価を行なった。なお、第１の誘電体導波管線路１への入出力ポートをポート１とし、第２の誘電体導波管線路２への入出力ポートをポート２とし、第３の誘電体導波管線路３への入出力ポートをポート３とした。

具体的には、図１に示す構造において、第２の誘電体導波管線路２の線路内に線路幅を狭めるように２本のビアホール導体７を設けたものである。ビアホール導体７の直径は０．１２ｍｍ、これらの間隔（ビアホール導体の中心間距離とした）は０．９ｍｍとした。その他の数値は、実施例１と同様である。

この構造における伝送特性（周波数特性）を図９に示す。なお、図９において横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸はＳパラメータ（単位：ｄＢ）を示し、各特性曲線はＳパラメータのうちＳ１１（反射量）およびＳ２１（透過量）、Ｓ３１（透過量）を表わしている。なお、誘電体による損失、導体による損失は考慮していない。

図９によれば、７６．５ＧＨｚにおけるＳ１１は−２０．０ｄＢ、Ｓ２１は−２．２８ｄＢ、Ｓ３１は−４．００ｄＢで、分配比率はポート２：ポート３＝１：０．６７であった。そして、７１〜８２ＧＨｚにわたる広帯域でＳ１１（反射量）が−１５ｄＢ以下と良好な特性で、分配比率を変更することができていることがわかる。

（実施例３）
次に、図４に示す構造について伝送特性（周波数特性）の評価を行なった。なお、第１の誘電体導波管線路１への入出力ポートをポート１とし、第２の誘電体導波管線路２への入出力ポートをポート２とし、第３の誘電体導波管線路３への入出力ポートをポート３とした。

具体的には、図１に示す構造において、第２の誘電体導波管線路２の線路幅を広くした構造である。第２の誘電体導波管線路２の線路幅（ビアホール導体の中心間距離とした）は１．４ｍｍとした。

この構造における伝送特性（周波数特性）を図１０に示す。なお、図１０において横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸はＳパラメータ（単位：ｄＢ）を示し、各特性曲線はＳパラメータのうちＳ１１（反射量）およびＳ２１（透過量）、Ｓ３１（透過量）を表わしている。なお、誘電体による損失、導体による損失は考慮していない。

図１０によれば、７６．５ＧＨｚにおけるＳ１１は−２０．０ｄＢ、Ｓ２１は−２．２８ｄＢ、Ｓ３１は−４．００ｄＢで、分配比率はポート２：ポート３＝１：０．６７であった。そして、７１〜８２ＧＨｚにわたる広帯域でＳ１１（反射量）が−１５ｄＢ以下と良好な特性で、分配比率を変更することができていることがわかる。

図１０によれば、７６．５ＧＨｚにおけるＳ１１は−２０．５ｄＢ、Ｓ２１は−３．８４ｄＢ、Ｓ３１は−２．３８ｄＢで、分配比率はポート２：ポート３＝０．７１：１であった。そして、７２〜８２ＧＨｚにわたる広帯域でＳ１１（反射量）が−１５ｄＢ以下と良好な特性で、分配比率を変更することができていることがわかる。

（実施例４）
次に、図５に示す構造について伝送特性（周波数特性）の評価を行なった。なお、第１の誘電体導波管線路１への入出力ポートをポート１とし、第２の誘電体導波管線路２への入出力ポートをポート２とし、第３の誘電体導波管線路３への入出力ポートをポート３とした。

具体的には、図１に示す第２の誘電体導波管線路２を１層構造から２層構造に変更した構造である。第２の誘電体導波管線路２の誘電体層の合計厚みを０．３０ｍｍ（１層あたり厚み０．１５ｍｍの誘電体層が２層積層された構造）とした。その他の数値は、実施例１と同様である。

この構造における伝送特性（周波数特性）を図１１に示す。なお、図１１において横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸はＳパラメータ（単位：ｄＢ）を示し、各特性曲線はＳパラメータのうちＳ１１（反射量）およびＳ２１（透過量）、Ｓ３１（透過量）を表わしている。なお、誘電体による損失、導体による損失は考慮していない。

図１１によれば、７６．５ＧＨｚにおけるＳ１１は−１５．０ｄＢ、Ｓ２１は−３．７１ｄＢ、Ｓ３１は−２．７５ｄＢで、分配比率はＰｏｒｔ２：Ｐｏｒｔ３＝０．８：１であった。７２〜８２ＧＨｚにわたる広帯域でＳ１１（反射量）が−１５ｄＢ以下と良好な特性で、分配比率を変更することができていることがわかる。

以上の結果より、多種多様な方法で分配比率を変更しても、特性の良好な分岐導波管線路を得ることができていることがわかる。

分岐導波管線路の一実施形態を示す概略斜視図である。分岐導波管線路の他の実施形態を示す概略斜視図である。分岐導波管線路の他の実施形態を示す概略斜視図である。本発明の分岐導波管線路の他の実施形態を示す概略斜視図である。分岐導波管線路の他の実施形態を示す概略斜視図である。本発明のアンテナ基板の一実施形態を示す概略説明図である。本発明のアンテナ基板の用途の説明図である。図１に示す分岐導波管線路の伝送特性（周波数特性）の評価結果を示すグラフである。図３に示す分岐導波管線路の伝送特性（周波数特性）の評価結果を示すグラフである。図４に示す分岐導波管線路の伝送特性（周波数特性）の評価結果を示すグラフである。図５に示す分岐導波管線路の伝送特性（周波数特性）の評価結果を示すグラフである。従来の分岐導波管線路の一実施形態を示す概略斜視図である。従来の分岐導波管線路の他の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１：第１の誘電体導波管線路
１１：第１上側主導体層
１２：第１下側主導体層
１３：副導体層
２：第２の誘電体導波管線路
２１：第２上側主導体層
２２：第２下側主導体層
３：第３の誘電体導波管線路
３１：第３上側主導体層
３２：第３下側主導体層
４１、４２、４３、４４、４５、４６：側壁形成用ビアホール導体群
４７：境界壁形成用ビアホール導体群
６：アンテナ基板
６１：基板本体
６２：アンテナ素子

Claims

誘電体層が積層されてなる絶縁基体に形成された、第１の誘電体導波管線路の一方端が、上下に重ねて配置された第２の誘電体導波管線路および第３の誘電体導波管線路に分岐される分岐導波管線路であって、
前記第１の誘電体導波管線路は、少なくとも１層の前記誘電体層を挟んで上下で対向する第１上側主導体層および第１下側主導体層と、該第１上側主導体層および第１下側主導体層を電気的に接続する第１のビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列して構成された、２列の第１側壁形成用ビアホール導体群とを備えており、
前記第２の誘電体導波管線路は、少なくとも１層の前記誘電体層を挟んで上下で対向する第２上側主導体層および第２下側主導体層と、該第２上側主導体層および第２下側主導体層を電気的に接続する第２のビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列して構成された、２列の第２側壁形成用ビアホール導体群とを備えており、
前記第３の誘電体導波管線路は、少なくとも１層の前記誘電体層を挟んで上下で対向する第３上側主導体層および第３下側主導体層と、該第３上側主導体層および第３下側主導体層を電気的に接続する第３のビアホール導体を信号伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列して構成された、２列の第３側壁形成用ビアホール導体群とを備えており、
前記第２下側主導体層と前記第３上側主導体層とは、一体化されて１層の導体層になっているとともに、前記第１上側主導体層よりも下側であって前記第１下側主導体層よりも上側である前記絶縁基体内に配置されており、
前記第１上側主導体層の端部と前記第２上側主導体層の端部とは、第４のビアホール導体を信号伝送方向と垂直な方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列してなる第４のビアホール導体群を介して電気的に接続されており、
前記第１下側主導体層の端部と前記第３下側主導体層の端部とは、第５のビアホール導体を信号伝送方向と垂直な方向に信号波長の２分の１未満の間隔で配列してなる第５のビアホール導体群を介して電気的に接続されており、
前記２列の第２側壁形成用ビアホール導体群同士の間隔が、前記２列の第３側壁形成用ビアホール導体群同士の間隔よりも大きい
ことを特徴とする分岐導波管線路。
請求項１に記載の分岐導波管線路と、前記絶縁基体の対向する主面にそれぞれ設けられた半導体素子とを具備し、一方の前記主面に設けられた前記半導体素子と前記第２の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっているとともに、他方の前記主面に設けられた前記半導体素子と前記第３の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっていることを特徴とする多層配線基板。
請求項１に記載の分岐導波管線路と、前記絶縁基体の対向する主面にそれぞれ設けられた複数のアンテナ素子とを具備し、一方の前記主面に設けられた複数の前記アンテナ素子と前記第２の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっているとともに、他方の前記主面に設けられた複数の前記アンテナ素子と前記第３の誘電体導波管線路との間を高周波信号が伝搬されるようになっていることを特徴とするアンテナ基板。