JPH01198804A - メアンダ線路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は半導体基板上に長い伝送線路をコンパクトに
レイアウトするメアンダ線路に関するものである。

「従来の技術」 半導体基板上に形成する超高周波伝送線路は、主に、マ
イクロストリップ線路が用いられていた。

長いマイクロストリ、ツブ線路を、半導体基板上にコン
パクトにレイアウトするには以下のような問題を生じた
。

第４図に示すように半導体基板１上にマイクロストリッ
プ線路２をメアンダ（つづら折り）状にレイアウトする
ことが最もコンパクトにできると考えられるが、隣接線
路間の干渉を小さくするため寸法上の制約がある。第５
図に、２本の隣接するマイクロストリップ線路Ａ、Ｂの
断面を示す。

ここで、ｈは半導体基板の厚さ、ｄをマイクロストリッ
プ線路の隣接線路間隔とすると、図中の２本の隣接する
マイクロストリップ線路Ａ、Ｂ間での伝搬波の干渉を無
視できる程度に小さくするには、ｄ）２ｈとする必要が
あった。これは、図中に示すマイクロストリップ線路Ａ
およびＢが、丁度、図のように電界方向が逆方向（逆相
−）になった場合、隣接効果が最大となり、さらにｄ−
２ｈの時、裏面の接地導体方向への電界強度と、隣接線
路方向への電界強度とがほぼ一致するからである。ｄ≦
２ｈでは、電気結合による隣接線路間の干渉が顕著とな
る。この論理からすれば、半導体基板厚さｈを薄くすれ
ば、隣接線路間の干渉を小さくすることが可能とはなる
が、ｈをあまり薄くすると半導体チップの取り扱いが困
難となり、歩留りを下げる要因となるため、通常は、１
００μｍ以上の基板厚が選ばれている。従って、隣接線
路間隔ｄはマイクロストリップ線路においては２００μ
ｍ以上必要であった。

一方、コプレーナ線路自体は、既に存在しており、隣接
線路間での干渉が小さいことは知られている。隣接する
２本のコプレーナ線路Ａ、Ｂの断面図を第６図に示す。

コプレーナ線路では、Ｇ（ｈの時、コプレーナ線路の寸
法ＷおよびＧは、基板厚さｈにほとんど関係なく決定す
ることができる。

ここで、Ｗはコプレーナ線路の中心導体幅、Ｇは中心導
体と接地導体とのギャップの寸法を示す。

コプレーナ線路ＡとＢとが互いに逆相の時、電気結合が
最大となるが、コプレーナ線路では隣接線路間隔ｄに対
しｄ）２Ｇの関係が常に成立しているので、中心導体か
ら接地導体へ向か５電界強度が、中心導体から隣接線路
の中心導体へ向かう電界強度を越えることは無い。従っ
て、隣接線路間に存在する接地導体（図中では幅Ｓで示
す）が、使用周波数帯で電気的に十分接地されている限
りにおいては、隣接線路間での干渉は無視できる程小さ
いと予想でき−る。コプレーナ線路の各部の寸法Ｗ、Ｇ
、Ｓは、伝送損失の問題を別とすれば、プロセス技術で
限定されている。現在のプロセス技術では、隣接線路間
隔ｄ＝２Ｗ＋８を３０μｍ以下にすることも可能であり
、マイクロストリップ線路の６倍以上の高密度レイアウ
トが可能であると推測される。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来技術ではマイクロストリップ線路に
比べ、コプレーナ線路の優位性が十分に発揮されなかっ
た。その理由は、隣接線路間に存在する接地導体が、高
周波的には十分な接地導体と認識されなかったためであ
る。これは、コプレーナ線路の曲がりにより中心導体の
両側の接地導体に流れる電流の経路長に差が生じ、両側
の導体間での高周波電位に差を生じるため、正常なコプ
レーナ線路の伝搬モードを維持できなかったからである
。

この発明の目的は隣接伝送線路間の伝搬波の干渉を抑制
し、半導体基板上に伝送線路をコンパクトにレイアウト
することを可能としたメアンダ線路を提供することにあ
る。

「課題を解決するための手段」 この発明によれば半導体基板上にコプレーナ線路が折り
曲げを繰り返してメアンダ状に構成され、そのコプレー
ナ線路の折り曲げの位置においてコプレーナ線路の中心
導体の両側の接地導体がエアブリッジで電気的に接続さ
れている。

「作　用」 この発明では、隣接伝送線路においても必ず接地導体が
存在するコプレーナ線路が用いられているため、隣接線
路間での伝搬波の干渉が抑圧される。また折り曲げの位
置にエアブリッジ技術によりコプレーナ線路の中心導体
の両側の接地導体間を電気的に接続されているため常に
伝送線路がコプレーナ線路の伝搬モードを維持する。

「実施例」 第１図はこの発明の実施例を示す。半導体基板１上にコ
プレーナ線路３が折り曲げを繰り返してメアンダ状に構
成されている。この発明においてはコプレーナ線路３の
折り曲げの位置においてコプレーナ線路３の中心導体の
両側の接地導体がエアブリッジ４で電気的に接続される
。この例ではコプレーナ線路の各折り曲げ位置にエアブ
リッジ４が設けられた場合である。

コプレーナ線路の折り曲げ位置にエアブリッジ４を用い
て接地導体間を電気的に接続する必然性は以下にある。

コプレーナ線路を用いたメアンダ線路において、コプレ
ーナ線路の伝搬モードを乱すのは曲がりの位置のみであ
る。線路の直線部では、コプレーナ線路の中心導体の両
側の接地導体を流れる電流の経路長は等しく、伝搬モー
ドが乱れることは無い。一般にエアブリッジを用いると
その部分で集中的な容量を持つため、伝搬波にわずかで
はあるが好ましくない影響を与える。それ故、エアブリ
ッジを多用すべきではない。特に、電気的接続を必要と
しない直線部におけるコプレーナ線路の接地導体間での
エアブリッジ接続は悪影響を及ぼす。従って、コプレー
ナ線路のモードを乱す原因の箇所である曲がり部分にの
みエアブリッジを用いて接地導体間での高周波における
電位を強制的に一致させ、コプレーナ線路のモードを維
持させることが最良の選択であると言える。

第２図は０．９　ｍｙｒ　Ｘ　１．３　ｍｔｎのガリウ
ムひ素基板上に形成したコプレーナ線路を用いたメアン
ダ線路を示している。ガリウムひ素基板厚は６００μｍ
である。第６図の記号に対応させると、コプレーナ線路
の中心導体幅Ｗは２０μｍ、ギャップ幅Ｇは２０μｍ、
接地導体幅Ｓば６０μｍであり、コプレーナ線路間隔ｄ
は１００μｍである。コプレーナ線路の全長は４．４　
ｍｍで曲がりの部分５箇所にエアブリッジを用いている
。

第３図に第２図のメアンダ線路の伝送損失および入力反
射損失の測定値を示す。伝送損失は０．５ＧＨｚ　〜２
５．５　ＧＨｚの帯域でｌｄＢ以内であり、コノ帯域内
で隣接線路間の干渉によるリップルは生じていない。ま
た、入力反射損失も０．５　ＧＨｚ〜２５．５ＧＨｚの
帯域で２９ｄＢ以上になっており、隣接線路間の干渉は
観測されない。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、超高周波伝送
線路において、隣接線路間の干渉の効果を考慮せずに伝
送線部間隔を狭めることが可能となり、半導体チップ上
に長い伝送線路をコンパクトにレイアウトすることがで
きるという利点がある。

この発明を用いれば、ガリウムひ素基板上に形成したモ
ノリシックマイクロ波集積回路のチップサイズを大幅に
縮小することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるコプレーナ線路を用いたメアン
ダ線路の一例を示す斜視図、第２図はこの発明の具体例
を示す平面図、第３図は第２図の具体例の測定結果を示
す伝送損失特性図および入力反射損失特性図、第４図は
従来のマイクロストリップ線路を用いたメアンダ線路の
斜視図、第５図は２本の隣接するマイクロストリップ線
路の断面図、第６図は２本の隣接するコプレーナ線路の
断面図である。 特許出願人　　日本電信電話株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に超高周波伝送線路の折り曲げを繰
   り返して構成したメアンダ線路において、上記超高周波
   伝送線路はコプレーナ線路で構成され、 そのコプレーナ線路の折り曲げの位置において、コプレ
   ーナ線路の中心導体の両側の接地導体間がエアブリッジ
   で電気的に接続されていることを特徴とするメアンダ線
   路。