JPH09199912A - マイクロ波伝送線路変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波信号の伝送特性を向上させる。 【解決手段】 導電性筐体１には同軸コネクタ２が取り
付けられ、その内部には配線基板４が設けられている。
同軸コネクタ２の中心導体５から延びた角柱状導体６が
絶縁性基板７ａ、７ｂに挟まれ、これらが筐体１及び金
属基板３に囲まれている。これにより、この部分が疑似
同軸構造の線路となる。絶縁性基板７ａの配線パターン
８ａと配線基板４上のコプレーナ構造の伝送線路の信号
用導体パターンを接続する。こうして、マイクロ波信号
を配線基板４の信号用導体パターンの近傍まで同軸のＴ
ＥＭモードで伝送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相異なる線路構造
を有するマイクロ波伝送線路、特に同軸構造の伝送線路
とコプレーナ構造の伝送線路間を電気的に接続するマイ
クロ波伝送線路変換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は同軸構造の伝送線路とコプレーナ
構造の伝送線路間を電気的に接続する従来のマイクロ波
伝送線路変換器を示し、図６（ａ）はその一部破断平面
図、図６（ｂ）は図６（ａ）のI−I線断面図である。こ
のマイクロ波伝送線路変換器では、導電性筐体４１に同
軸コネクタ４２が取り付けられ、図６（ｂ）に示すよう
に、金属基板４３の凹部に金錫ロー材等の接合材５２に
より配線基板４４が接着されている。また、金属基板４
３の凸部面には絶縁性基板４６が配線基板４４とほぼ同
様にして接合されている。

【０００３】絶縁性基板４６の上面には、薄膜（例え
ば、ＮｉＣｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕなど）あるいは厚膜
（Ｗ／Ｎｉ／Ａｕなど）による信号用導体パターン４７
および接地用導体パターン４８ａ、４８ｂが形成され、
これらがコプレーナ構造の伝送線路を構成している。ま
た、配線基板４４上の信号用導体４９と信号用導体パタ
ーン４７との間、接地用導体５０ａと接地用導体パター
ン４８ａとの間、接地用導体５０ｂと接地用導体パター
ン４８ｂとの間はそれぞれボンディングワイヤ５１（直
径２５〜３０μｍの金線等）で接続されている。

【０００４】さらに、同軸コネクタ４２の中心導体４５
と信号用導体パターン４７との間は錫鉛半田や銀ペース
ト等の接合材５３で電気的に接続されている。なお、図
６では、同軸コネクタ４２の詳細については省略してい
る。このようなマイクロ波伝送線路変換器において、同
軸コネクタ４２からのマイクロ波信号は、コプレーナ構
造の伝送線路（信号用導体パターン４７及び接地用導体
パターン４８ａ、４８ｂから構成される線路）、ボンデ
ィングワイヤ５１を経由して配線基板４４に伝送され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のマイクロ波伝送線路変換器の構造では、ボン
ディングワイヤ５１のインダクタンス及び寄生容量、コ
プレーナ構造の伝送線路と同軸コネクタ４２の中心導体
４５との変換部（接合材５３）で生じる不要電磁波モー
ド（マイクロストリップ構造の伝送線路で扱うモード）
によって、この変換部を通過するマイクロ波信号にリッ
プルや共振が発生しやすかった。このため、伝送特性が
著しく劣化し、適用周波数帯域が高々２０ＧＨｚ程度に
とどまってしまうという問題点があった。本発明は、上
記課題を解決するためになされたもので、広帯域（数１
０ＧＨｚ以上）にわたってマイクロ波信号の伝送特性を
劣化させることのないマイクロ波伝送線路変換器を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１発明は、同軸コネク
タの中心導体から延びた導体と、この導体を挾み込むよ
うに配置され導体と接する配線パターンが形成された第
１、第２の絶縁性基板とを有し、この第１の絶縁性基板
の配線パターンの一端と配線基板上の伝送線路の信号用
導体パターンとを電気的に接続するようにしたものであ
る。このように、同軸コネクタの中心導体から延びた導
体が第１、第２の絶縁性基板に挟まれ、これらが導電性
筐体に囲まれることから、この部分が疑似同軸構造の線
路（あるいはシールドされたストリップ線路）となり、
第１の絶縁性基板の配線パターンと配線基板上のコプレ
ーナ構造の伝送線路の信号用導体パターンとを電気的に
接続することにより、マイクロ波信号は配線基板の信号
用導体パターンの近傍まで同軸のＴＥＭモードで伝搬す
る。

【０００７】また、第２発明は、同軸コネクタの中心導
体から延びた導体と、この導体を挾み込むように配置さ
れた第１、第２の絶縁性基板とを有し、同軸コネクタの
中心導体から延びた導体と配線基板上の伝送線路の信号
用導体パターンとを電気的に接続するようにしたもので
ある。このように、同軸コネクタの中心導体から延びた
導体が第１、第２の絶縁性基板に挟まれ、これらが導電
性筐体に囲まれることから、この部分が疑似同軸構造の
線路となり、上記導体と配線基板上のコプレーナ構造の
伝送線路の信号用導体パターンとを電気的に接続するこ
とにより、マイクロ波信号は配線基板の信号用導体パタ
ーンの近傍まで同軸のＴＥＭモードで伝搬する。また、
第３発明は、第１発明又は第２発明において、同軸コネ
クタの中心導体から延びた導体の径は中心導体の径より
も小さいものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】

実施の形態の１．図１、図２は本発明の第１の実施の形
態となるマイクロ波伝送線路変換器を示し、図１（ａ）
はその一部破断側面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のI−I
線断面図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）のII−
II線断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のIII−III線断面
図、図２（ｃ）は図１（ａ）のIV−IV線断面図である。

【０００９】このマイクロ波伝送線路変換器では、同軸
コネクタ２が導電性筐体１に取り付けられており、この
同軸コネクタ２の接地用の図示しない外部導体（図１
（ａ）に示す内径Ａが約５００μｍ）は導電性筐体１と
電気的に接続されている。そして、導電性筐体１の底部
に設けられたコバール（KOVAR ）等の金属あるいはメタ
ライズしたセラミックからなる金属基板３上に、錫鉛半
田や銀ペースト等の接合材１２を介して配線基板４（Ｇ
ａＡｓ等の半導体：厚さ約６００μｍ）が搭載されてい
る。

【００１０】同軸コネクタ２の中心導体５（外径２３０
μｍ）の先端には角柱状導体６が設けられている。この
角柱状導体６の径は、導電性筐体１の大きさ及び後述す
る絶縁性基板７ａ、７ｂの比誘電率、大きさが定まって
いることから、伝送線路のインピーダンス整合をとるた
めに、約５０μｍ角としている。また、角柱状導体６を
中心導体５と一体で成形することにより、これらを接合
することによる接合部での不要な反射等の不具合を回避
することができる。

【００１１】導電性筐体１の内部には、比誘電率が２〜
５の絶縁性基板７ａ、７ｂ（厚さ約２８０μｍ）がほぼ
上下対称となるように配置されている。通常、絶縁性基
板としては、ＧａＡｓ等の半導体あるいはアルミナが用
いられるが、本発明では、比誘電率が小さく加工性に優
れた絶縁体（例えばＳｉＯ2 ）を用いている。なお、絶
縁性基板７ａ、７ｂの比誘電率を２〜５としているの
は、角柱状導体６と絶縁性基板７ａ、７ｂと後述する配
線パターン８ａ、８ｂとを合わせた寸法（図１（ａ）、
（ｂ）に示すＢ）を同軸コネクタ２の外部導体の内径
（上記の５００μｍ）と同程度にし、かつ特性インピー
ダンス偏差を±１０％以内に保つためである。

【００１２】絶縁性基板７ａの下面、絶縁性基板７ｂの
上面には、幅（図１（ｂ）左右方向）約５０μｍの配線
パターン８ａ、８ｂが蒸着あるいはめっきなどの方法に
よってそれぞれ形成されている。本実施の形態のマイク
ロ波伝送線路変換器を組み立てた時点で、角柱状導体６
は配線パターン８ａ、８ｂに上下から挟み込まれる。こ
れにより、角柱状導体６と配線パターン８ａ、８ｂが電
気的に接続される。

【００１３】配線パターン８ａは、配線基板４上に形成
された幅（図２（ａ）左右方向）約９０μｍの信号用導
体パターン９の上方部分までパターンが延長されてい
る。なお、配線パターン８ａにおいて角柱状導体６と接
しない部分は、マイクロストリップ構造の伝送路とな
る。よって、伝送線路のインピーダンス整合を図るた
め、図２（ｃ）のように、この部分のパターン幅は約９
０μｍと広くなっている。そして、配線パターン８ａ
は、錫鉛半田や銀ペースト等からなるバンプ電極１１
（直径約３０μｍ）により信号用導体パターン９と接続
される。

【００１４】こうして、同軸コネクタ２からのマイクロ
波信号は、中心導体５、角柱状導体６、配線パターン８
ａ、バンプ電極１１、信号用導体パターン９という経路
で配線基板４に伝送される。また、接地用導体パターン
１０ａ、１０ｂ形成のためのメッキを少し厚めにして配
線基板４の外へ少しはみ出るようにするか、又は配線基
板４を絶縁性基板１にはめ込んだ後に導電性ペーストを
付けることにより、配線基板４上に形成された接地用導
体パターン１０ａ、１０ｂは導電性筐体１の内側と接触
している。これにより、同軸コネクタ２の図示しない外
部導体、導電性筐体１、金属基板３、接地用導体パター
ン１０ａ、１０ｂは電気的に接続されていることにな
る。

【００１５】以上のような構造により、角柱状導体６及
び配線パターン８ａ、８ｂは絶縁性基板７ａ、７ｂに挟
まれ、これらが導電性筐体１及び金属基板３に囲まれて
いることになる。これにより、この部分が疑似同軸構造
となる。したがって、同軸コネクタ２からのマイクロ波
信号は、この疑似同軸構造の変換部を経由して配線基板
４に伝送されることになり、配線基板４の直近まで同軸
コネクタ２からのＴＥＭ伝搬モードの乱れを小さくでき
るため、従来構造の不連続部分（図６の接合材５３）で
の反射等の低減改善ができる。

【００１６】図３は本実施の形態及び従来のマイクロ波
伝送線路変換器のマイクロ波伝送特性を示す図である。
図３（ａ）において、１０１は本実施の形態の変換器の
反射損失、１０２は従来の変換器の反射損失である。ま
た、図３（ｂ）において、１０３は本実施の形態の変換
器の挿入損失、１０４は従来の変換器の挿入損失であ
る。

【００１７】反射損失は従来構造よりも大幅に改善さ
れ、少なくとも６０ＧＨｚの広帯域にわたって２０ｄＢ
以上と極めて良好な値を示している。また、挿入損失は
従来構造の半分以下に低減され、０．０４ｄＢ／ｍｍ以
下であり、マイクロ波信号の品質を劣化させることはな
い。

【００１８】実施の形態の２．図４、図５は本発明の他
の実施の形態となるマイクロ波伝送線路変換器を示し、
図４（ａ）はその一部破断側面図、図４（ｂ）は同図
（ａ）のI−I線断面図である。また、図５（ａ）は図４
（ａ）のII−II線断面図、図５（ｂ）は図４（ａ）のII
I−III線断面図、図５（ｃ）は図４（ａ）のIV−IV線断
面図である。

【００１９】このマイクロ波伝送線路変換器では、同軸
コネクタ２２が導電性筐体２１に取り付けられており、
この同軸コネクタ２２の図示しない外部導体は導電性筐
体２１と電気的に接続されている。そして、導電性筐体
２１の底部に設けられたコバール等の金属あるいはメタ
ライズしたセラミックからなる金属基板２３上に、接合
材３２を介して配線基板２４（厚さ約６００μｍ）が搭
載されている。

【００２０】同軸コネクタ２２の中心導体２５（外径２
３０μｍ）の先端には、実施の形態の１と同様に約５０
μｍ角の角柱状導体２６が設けられている。なお、本実
施の形態では、角柱状導体２６は、配線基板２４上に形
成された幅（図５（ａ）左右方向）約９０μｍの信号用
導体パターン２９の上方部分まで延長されている。導電
性筐体２１の内部には、実施の形態の１と同様に比誘電
率が２〜５の絶縁性基板２７ａ、２７ｂ（厚さ約２８０
μｍ）がほぼ上下対称となるように配置されている。

【００２１】絶縁性基板２７ａの下面、絶縁性基板２７
ｂの上面には、幅（図４（ｂ）左右方向）約５０μｍの
配線パターン２８ａ、２８ｂが蒸着あるいはめっきなど
の方法によってそれぞれ形成されている。そして、角柱
状導体２６は、錫鉛半田や銀ペースト等からなるバンプ
電極３１（直径約３０μｍ）により信号用導体パターン
２９と接続される。こうして、同軸コネクタ２２からの
マイクロ波信号は、中心導体２５、角柱状導体２６、バ
ンプ電極３１、信号用導体パターン２９という経路で配
線基板２４に伝送される。

【００２２】また、配線基板２４上に形成された接地用
導体パターン３０ａ、３０ｂが筐体２１の内側と接触し
ていることは実施の形態の１と同様である。以上のよう
な構造により、角柱状導体２６及び配線パターン２８
ａ、２８ｂは絶縁性基板２７ａ、２７ｂに挟まれ、これ
らが導電性筐体２１及び金属基板２３に囲まれているこ
とになる。これにより、この部分が疑似同軸構造とな
る。

【００２３】したがって、同軸コネクタ２２からのマイ
クロ波信号は、この疑似同軸構造の変換部を経由して配
線基板２４に伝送されることになり、配線基板２４の直
近まで同軸コネクタ２２からのＴＥＭ伝搬モードの乱れ
を小さくできる。こうして、実施の形態の１と同様のマ
イクロ波伝送特性を得ることができる。

【００２４】なお、実施の形態の１、２では、接地用導
体パターン１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂを配線基板
４、２４の上にのみ設けているが、これらを配線基板
４、２４の側面にも形成して導電性筐体１、２１との接
続を得るようにしてもよい。また、パターン８ａを除く
配線パターン８ｂ、２８ａ、２８ｂは信号伝送に寄与し
ていない。これらを設けている理由は、角柱状導体６、
２６を絶縁性基板７ａ、７ｂ、２７ａ、２７ｂで直接挟
むと、隙間ができやすいからである。したがって、配線
パターン８ｂ、２８ａ、２８ｂは必ずしも設けなくても
よい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、同軸コネクタの中心導
体から延びた導体が第１、第２の絶縁性基板に挟まれ、
これらが導電性筐体に囲まれることから、この部分が疑
似同軸構造の線路（あるいはシールドされたストリップ
線路）となり、第１の絶縁性基板の配線パターンと配線
基板上の信号用導体パターンを接続することにより、マ
イクロ波信号を配線基板の近傍まで同軸のＴＥＭモード
で伝送することができ、疑似同軸構造でのＴＥＭ伝搬モ
ードの乱れを小さくできるため、従来のマイクロ波伝送
線路変換器のような不連続部分での反射等を低減するこ
とができ、広帯域（数１０ＧＨｚ以上）にわたってマイ
クロ波信号の伝送特性を劣化させることがなくなる。

【００２６】また、同軸コネクタの中心導体から延びた
導体が第１、第２の絶縁性基板に挟まれ、これらが導電
性筐体に囲まれることから、この部分が疑似同軸構造の
線路となり、上記導体と配線基板上の信号用導体パター
ンを接続することにより、マイクロ波信号を配線基板の
近傍まで同軸のＴＥＭモードで伝送することができ、疑
似同軸構造でのＴＥＭ伝搬モードの乱れを小さくできる
ため、従来のマイクロ波伝送線路変換器のような不連続
部分での反射等を低減することができ、広帯域（数１０
ＧＨｚ以上）にわたってマイクロ波信号の伝送特性を劣
化させることがなくなる。

【００２７】また、同軸コネクタの中心導体から延びた
導体の径を中心導体の径よりも小さくすることにより、
伝送線路のインピーダンス整合をとることができ、同軸
コネクタの中心導体から延びた導体と中心導体を一体と
することにより、これらを接合することによる接合部で
の不要な反射等を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態となるマイクロ波
伝送線路変換器の一部破断側面図及び断面図である。

【図２】 図１（ａ）のII−II線断面図、III−III線断
面図及びIV−IV線断面図である。

【図３】 本発明及び従来のマイクロ波伝送線路変換器
のマイクロ波伝送特性を示す図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態となるマイクロ波伝
送線路変換器の一部破断側面図及び断面図である。

【図５】 図４（ａ）のII−II線断面図、III−III線断
面図及びIV−IV線断面図である。

【図６】 従来のマイクロ波伝送線路変換器の一部破断
平面図及び断面図である。

【符号の説明】 １、２１…導電性筐体、２、２２…同軸コネクタ、３、
２３…金属基板、４、２４…配線基板、５、２５…中心
導体、６、２６…角柱状導体、７ａ、７ｂ、２７ａ、２
７ｂ…絶縁性基板、８ａ、８ｂ、２８ａ、２８ｂ…配線
パターン、９、２９…信号用導体パターン、１０ａ、１
０ｂ、３０ａ、３０ｂ…接地用導体パターン、１１、３
１…バンプ電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸コネクタとコプレーナ構造の伝送線
   路が形成された配線基板とを有する導電性筐体内に設け
   られた、前記同軸コネクタと伝送線路とを接続するため
   のマイクロ波伝送線路変換器であって、 前記同軸コネクタの中心導体から延びた導体と、 この導体を挾み込むように配置され前記導体と接する配
   線パターンが形成された第１、第２の絶縁性基板とを有
   し、 この第１の絶縁性基板の配線パターンの一端と前記配線
   基板上の伝送線路の信号用導体パターンとを電気的に接
   続したことを特徴とするマイクロ波伝送線路変換器。
2. 【請求項２】 同軸コネクタとコプレーナ構造の伝送線
   路が形成された配線基板とを有する導電性筐体内に設け
   られた、前記同軸コネクタと伝送線路とを接続するため
   のマイクロ波伝送線路変換器であって、 前記同軸コネクタの中心導体から延びた導体と、 この導体を挾み込むように配置された第１、第２の絶縁
   性基板とを有し、 前記同軸コネクタの中心導体から延びた導体と前記配線
   基板上の伝送線路の信号用導体パターンとを電気的に接
   続したことを特徴とするマイクロ波伝送線路変換器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のマイクロ波伝送線
   路変換器において、 前記同軸コネクタの中心導体から延びた導体の径は中心
   導体の径よりも小さいことを特徴とするマイクロ波伝送
   線路変換器。