JP5493801B2 - 信号変換器及び高周波回路モジュール - Google Patents
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Description
導波路基板3は、支持部材6により支持される。
また、第2の観点では、前記信号変換器と、回路チップと、を備える高周波回路モジュールが提供される。
<第1の実施形態>
本実施形態では、半導体回路チップからの高周波信号が誘電体基板内部の導波路を伝送するように高周波信号を変換する、信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。
まず、図1を参照して、本実施形態の高周波回路モジュールの概略構成の一例を説明する。図1は、高周波回路モジュールの斜視図である。図1に示されるように、本実施形態の高周波回路モジュールは、主に、信号変換器100と、半導体回路チップ200と、を備える。信号変換器100は、誘電体基板102と、第1導体層120と、第2導体層130と、複数の導通部140を備える。信号変換器100は、支持部材150により支持される。
導通部140は、誘電体基板102を貫通して第1導体層120と第2導体層130とを電気的に接続する。図1に示されるように、導通部140は複数形成される。複数の導通部のうち、図中にAで示される領域(以下、領域Aと呼ぶ。)の導通部を第1導通部142と呼ぶ。第1導体層120と、第2導体層130と、複数の第1導通部142と、により、領域Aの誘電体基板102の内部に、導波路が形成される。
半導体回路チップ200から入力される高周波信号は、信号変換器100に形成される導波路を通り、導波路の先に設けられる不図示の空洞導波管を伝送される。その後、高周波信号は、空洞導波管に接続されたアンテナなどから送信される。
図2に示される例では、分離部110の一例として、入力部122から離れるにつれて、第1部分112と第2部分114との間隔が直線状に広がる形状が示されているが、分離部110の形状はこれに限られるものではない。例えば、分離部110は、入力部122から離れるにつれて、第1部分112と第2部分114との間隔が曲線状に広がる形状でもよい。また、分離部110の第1部分112と第2部分114は、入力部122から導波路へ向かう高周波信号の伝送方向の軸上に、厳密に対称となるように位置する必要はない。
信号線204の上に形成されるメタルバンプ210は、図2を参照して説明した入力部122と電気的に接続される。また、接地層208に形成されるメタルバンプ212は、第1導体層120と電気的に接続される。
また、図5に示されるメタルバンプ210は、図4のB−B′に沿った線上に位置する、信号線204の上に形成されるメタルバンプ210のみであるが、他のメタルバンプ212も同様に、第1導体層120と接続される。
半導体回路チップ200の信号線204を伝送される高周波信号は、メタルバンプ210を介して、第1導体層120の入力部122に入力される。入力部122に入力された高周波信号は、第1部分112と第2部分114との間に位置する分離部110の内側の第1導体層120を、伝送方向に伝送される。
上述したように、分離部110の第1部分112及び第2部分114は、入力部122から導波路(領域A)へ向かう高周波信号の伝送方向Tの軸を中心として、入力部122から離れるにつれて第1部分112と第2部分114との間隔が広がる形状である。そのため、第1部分112と第2部分114との間に位置する分離部110の内側の第1導体層120の伝送方向と直交する方向の幅は、伝送方向に対して次第に広がる。以下、説明の便宜上、第1部分112と第2部分114との間に位置する分離部110の内側の第1導体層120の領域(図2にBで示される領域)を「信号変換領域」と呼ぶ。
信号変換領域の伝送方向側には、領域Aに示されるように、導波路が形成されている。信号変換領域で伝送モードを変換された高周波信号は、導波路を伝送される。
次に、第2の実施形態の信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。本実施形態の信号変換器及び高周波回路モジュールの基本的な構成は、上述した第1の実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、第1の実施形態と異なる部分について説明する。
また、本実施形態では、伝送方向と直交する方向の分離部110の幅(図6にaで示される長さ)は、分離部110の外側に位置する第1導体層120の幅(図6にbで示される長さ)よりも狭い。
半導体回路チップ200の信号線204を伝送される高周波信号は、メタルバンプ210を介して、第1導体層120の入力部122に入力される。入力部122に入力された高周波信号は、マイクロストリップ線路124を介して、第1部分112と第2部分114との間に位置する分離部110の内側の第1導体層120の領域(信号変換領域)を、伝送方向に伝送される。第1の実施形態と同様に、信号変換領域では、半導体回路チップ200から入力された高周波信号が伝送方向Tに沿って徐々に導波路を伝送するモードに変換される。このとき、本実施形態では、伝送方向と直交する方向の分離部110の幅が、高周波信号の伝送方向Tの軸に対して分離部110の外側に位置する第1導体層120の幅よりも狭い。ここで、分離部110の外側に位置する第1導体層120は、信号変換領域を伝送する高周波信号が、分離部110の外側に漏洩するのを抑制する。
信号変換領域の伝送方向側には、領域Aに示されるように、導波路が形成されている。信号変換領域で伝送モードを変換された高周波信号は、導波路を伝送される。
次に、第3の実施形態の信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。本実施形態の信号変換器及び高周波回路モジュールの基本的な構成は、上述した第2の実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、第2の実施形態と異なる部分について説明する。
第2導通部144は、信号変換領域(図7にBで示される領域)を伝送する高周波信号が、分離部110の外側に漏洩するのを抑制する。
なお、本実施形態において、半導体回路チップ200から入力された信号が、領域Aの誘電体基板102の内部に形成される導波路を伝送するモードに変換されるときの作用は、上述した第2の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
次に、変形例1の信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。本変形例は、第1の実施形態の一例として説明した図2を参照して説明するが、上述した全ての実施形態に適用することができる。
図2のcの長さをλ/4以上とすることにより、導波路(領域A)へ伝送される高周波信号の反射を低減することができる。また、信号変換器を小型化するために、図2のcの長さを3λ/4以下とすることが好ましい。
次に、図8を参照して、変形例2の信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。図8(a)〜(d)は、それぞれ本変形例において、第1導体層120が形成される側の信号変換器100の平面図である。本変形例では、信号変換器100に形成される第1導体層120の形状が、図2に示される第1導体層120の形状と異なる。
本変形例においても、上述した実施形態と同様、導波路を伝送するモードに高周波信号を効率よく変換することができる。
次に、図9を参照して、変形例3の信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。本変形例では、信号変換器100に形成される第1導体層120の形状が、第2の実施形態の一例として説明した図6に示される第1導体層120の形状と異なる。図9は、変形例3の信号変換器100における、第1導体層120が形成される側の平面図である。図9に示されるように、非導体領域(図9にDで示される領域)以外の部分には、導体層が形成される。すなわち、図9に示される非導体領域Dは、誘電体基板102が露出している。非導体領域Dは、分離部110を含む。また、分離部110は、第1部分112と第2部分114とを含む。
また、本変形例において、誘電体基板102を貫通して、分離部110の外側に位置する第1導体層120と第2導体層130とを電気的に接続する第2導通部144が形成されることが好ましい。
次に、図10を参照して、変形例4の信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。図10は、変形例4の信号変換器100における、第1導体層120が形成される側の平面図である。本変形例では、第1導体層120の形状が上述した実施形態や変形例とは異なる。上述した実施形態や変形例は、いずれも、分離部110が一体となるように第1導体120が形成されるものであるが、第1導体120の形状はこれに限定されるものではない。
次に、変形例5の信号変換器及び高周波回路モジュールについて説明する。本変形例は、第1の実施形態の一例として説明した図2を参照して説明するが、上述した全ての実施形態に適用することができる。本変形例は、高周波信号の伝送効率を向上させるため、導波路に高次の伝送モードが発生するのを抑制するものである。
次に、図11を参照して、変形例6の高周波回路モジュールについて説明する。図11は、本変形例の高周波回路モジュールの斜視図である。本変形例では、半導体回路チップ200が信号変換器100に実装される方式が上述した実施形態や変形例とは異なる。上述した実施形態や変形例では、半導体回路チップ200が信号変換器100にフリップチップ実装される高周波回路モジュールについて説明したが、半導体回路チップ200が信号変換器100に実装される方式はこれに限定されるものではない。
誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の面に形成され、高周波信号の入力を受ける入力部を含む第1導体層と、
第1導体層が形成された面とは反対側の前記誘電体基板の面に形成された第2導体層と、
前記誘電体基板を貫通して第1導体層と第2導体層とを電気的に接続し、第1導体層と第2導体層と共に前記誘電体基板内部に導波路を形成する複数の第1導通部と、を有する信号変換器であって、
前記入力部から前記導波路へ第1部分および第2部分が延びており、かつ、前記入力部から離れるにつれて前記第1部分と前記第2部分との間隔が広がる形状の分離部、において導体層が形成されないように、第1導体層は前記誘電体基板に形成されることを特徴とする信号変換器。
前記伝送方向と直交する方向の前記分離部の幅は、前記入力部から前記導波路へ向かう前記高周波信号の伝送方向の軸に対して前記分離部の外側に位置する第1導体層の幅よりも狭い、付記1に記載の信号変換器。
前記誘電体基板を貫通して、前記伝送方向の軸に対して前記分離部の外側に位置する第1導体層と第2導体層とを電気的に接続する第2導通部を備える、付記2に記載の信号変換器。
前記高周波信号の波長をλとすると、前記分離部を前記軸に正射影した長さは、λ/4以上、3λ/4以下である、付記1乃至3のいずれかに記載の信号変換器。
前記伝送方向と直交する方向の前記導波路の幅をd、前記誘電体基板の誘電率をεとすると、前記導波路の幅は、上記式(1)の関係を満たす、付記1乃至4のいずれかに記載の信号変換器。
付記1乃至5のいずれかに記載の信号変換器と、
高周波信号を生成する回路チップと、を備える高周波回路モジュールであって、
前記回路チップは、
前記高周波信号を伝送する信号線と、
前記信号線の上に形成され前記信号変換器の前記入力部に電気的に接続されるメタルバンプと、を備えることを特徴とする高周波回路モジュール。
102 誘電体基板
110 分離部
112 第1部分
114 第2部分
120 第1導体層
122 入力部
124 マイクロストリップ線路
130 第2導体層
140 導通部
142 第1導通部
144 第2導通部
150 支持部材
160 接続点
162 端
200 半導体回路チップ
202 半導体回路基板
204 信号線
206 ギャップ
208 接地層
210,212 メタルバンプ
214 信号端子
216 GND端子
218 金ワイヤ
220 アンダーフィル
Claims (4)
- 誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の面に形成され、高周波信号の入力を受ける入力部を含む第1導体層と、
第1導体層が形成された面とは反対側の前記誘電体基板の面に形成された第2導体層と、
前記誘電体基板を貫通して第1導体層と第2導体層とを電気的に接続し、第1導体層と第2導体層と共に前記誘電体基板内部に導波路を形成する複数の第1導通部と、を有する信号変換器であって、
前記入力部から前記導波路へ第1部分および第2部分が延びており、かつ、前記入力部から離れるにつれて前記第1部分と前記第2部分との間隔が広がる形状の分離部、において導体層が形成されないように、第1導体層は前記誘電体基板に形成され、
前記第1導体層は、前記入力部と前記分離部との間に、前記高周波信号を伝送するマイクロストリップ線路を有することを特徴とする信号変換器。 - 前記伝送方向と直交する方向の前記分離部の幅は、前記入力部から前記導波路へ向かう前記高周波信号の伝送方向の軸に対して前記分離部の外側に位置する第1導体層の幅よりも狭い、請求項1に記載の信号変換器。
- 前記誘電体基板を貫通して、前記伝送方向の軸に対して前記分離部の外側に位置する第1導体層と第2導体層とを電気的に接続する第2導通部を備える、請求項2に記載の信号変換器。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の信号変換器と、
高周波信号を生成する回路チップと、を備える高周波回路モジュールであって、
前記回路チップは、
前記高周波信号を伝送する信号線と、
前記信号線の上に形成され前記信号変換器の前記入力部に電気的に接続されるメタルバンプと、を備えることを特徴とする高周波回路モジュール。
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