WO2010023827A1 - 導波管、導波管接続構造および導波管接続方法 - Google Patents

導波管、導波管接続構造および導波管接続方法 Download PDF

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WO2010023827A1
WO2010023827A1 PCT/JP2009/003759 JP2009003759W WO2010023827A1 WO 2010023827 A1 WO2010023827 A1 WO 2010023827A1 JP 2009003759 W JP2009003759 W JP 2009003759W WO 2010023827 A1 WO2010023827 A1 WO 2010023827A1
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waveguide
stub
predetermined wavelength
resin substrate
connection structure
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PCT/JP2009/003759
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若林良昌
大平理覚
鳥屋尾博
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日本電気株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/04—Fixed joints
    • H01P1/042—Hollow waveguide joints
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide, a waveguide connection structure, and a waveguide connection method.
  • the millimeter wave band is used, for example, for high-speed transmission of digital signals and automotive radar applications. Consumer devices are required to be small, thin, and low cost. For this reason, in recent digital signal transmission and automobile radar, a transmission path and an antenna are made on a resin substrate. As a result, we are trying to meet the demands for small size, thinness and low cost.
  • a high-frequency line 102 formed on the upper surface of the dielectric substrate 101 and a portion immediately below one end of the high-frequency line 102 on the lower surface of the dielectric substrate 101 are formed.
  • a high frequency module including 100B and a conversion unit 103 that converts a transmission mode for transmitting the high frequency line 102 into a waveguide mode for transmitting the waveguide unit 107 is described (see FIG. 18).
  • the high-frequency module described in Patent Document 1 converts a transmission mode of a signal transmitted through the high-frequency line 102 in the high-frequency substrate 100A to a waveguide mode, and is connected to the high-frequency substrate 100A via the waveguide portion 107.
  • a signal is transmitted to the wiring board 100B.
  • solder or the like is used to ensure the connection at the waveguide portion.
  • the reason for using solder or the like is to prevent a signal from leaking out of the waveguide and increasing insertion loss if a gap is formed in the connection portion of the waveguide and electrical connection is incomplete.
  • the electrical connection is incomplete.
  • solder or the like leaks in addition to the desired connection portion, and the waveguide shape at the connection portion differs from the design. In either case, the insertion loss increases.
  • the material cost, the assembly cost, etc. increase by using solder or the like.
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and its purpose is to connect a waveguide without using solder such as solder when connecting the waveguide and the resin substrate, and
  • An object of the present invention is to provide a waveguide, a waveguide connection structure, and a waveguide connection method that can suppress an increase in insertion loss even when the connection is incomplete.
  • a waveguide according to an aspect of the present invention includes a cylindrical first waveguide that transmits an electromagnetic wave having a predetermined wavelength, and a quarter of the predetermined wavelength from an inner wall portion of one end of the first waveguide. And a stub that is formed so that the opening end is inscribed in a contour line that is spaced outward in the radial direction and the depth is 1 ⁇ 4 of the predetermined wavelength.
  • a waveguide connection structure includes a cylindrical first waveguide that transmits an electromagnetic wave having a predetermined wavelength, and an inner wall portion at one end of the first waveguide.
  • a connected part having an electrically conductive frame part electrically connected to the second waveguide.
  • the predetermined stub wavelength of 1 is formed by integrating the second stub and the stub generated by connecting the waveguide and the frame portion.
  • the choke groove has a length of / 2.
  • the frame portion has a closed ring shape made of metal.
  • the waveguide connection structure includes a plurality of metal bumps arranged so that the frame portion is electrically continuous.
  • the frame portion is circumscribed at a position separated from the wall surface of the second waveguide by 1 ⁇ 4 of the predetermined wavelength and electrically.
  • a plurality of vias arranged in a continuous manner and extending inward of the connected portion, and a plurality or surfaces for connecting the wall surface of the second waveguide to the via so as to be electrically equivalent to a metal plane
  • an inner layer wiring is provided.
  • the waveguide connection structure includes a fitting groove in which the waveguide is fitted into the frame portion.
  • the waveguide connection structure according to an aspect of the present invention is a resin substrate in which the connected portion includes a resin layer and a metal layer.
  • the radial direction is 1 ⁇ 4 of the predetermined wavelength from the inner wall portion of one end of the waveguide having the first waveguide that transmits the electromagnetic wave of the predetermined wavelength.
  • a first step of forming a stub that is inscribed in a contour line that is spaced outward and has a depth that is 1 ⁇ 4 of the predetermined wavelength; and a second waveguide that transmits an electromagnetic wave of the predetermined wavelength Forming an electrically conductive frame portion that is electrically connected to the first waveguide so as to circumscribe a portion of the second waveguide separated from the wall surface of the second waveguide by 1/4 of the predetermined wavelength.
  • the first waveguide and the second waveguide by pressing and fixing the waveguide and the connected portion after the second step and the opening end of the stub are aligned with the position inscribed in the frame portion And a third step of connecting the two.
  • the waveguide connection structure of the present invention when connecting the waveguide and the resin substrate, the waveguide connection can be made without using solder such as solder, and the connection is incomplete. Even in this state, an increase in insertion loss can be suppressed.
  • FIG. 1 is a plan view of the waveguide housing 1.
  • FIG. 2 is a perspective view of the waveguide housing 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the waveguide housing 1 of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing a resin substrate 11 (connected portion) to which the waveguide housing 1 is connected.
  • FIG. 5 is a BB ′ cross-sectional view of the resin substrate 11 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a connection state between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11.
  • the waveguide housing 1 is a housing that realizes a waveguide transmission path.
  • the waveguide housing 1 of the present embodiment is obtained by cutting copper and gold plating thereon.
  • a first waveguide 2 is formed inside the waveguide housing 1.
  • the first waveguide 2 is rectangular.
  • the waveguide housing 1 has a wavelength 1 / ⁇ of the wavelength ⁇ from the wall surface of the first waveguide 2 on the basis of the wavelength ⁇ of the electromagnetic wave R transmitted through the first waveguide 2.
  • the stub 3 is formed by digging the waveguide housing 1 at a position separated by four. The digging depth of the stub 3 is 1/4 of the wavelength ⁇ . The digging position of the stub 3 is such that the outer circumference is a distance of 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ from the wall surface of the first waveguide 2. Further, the stub 3 is inscribed in a contour line separated from the inner wall portion of the first waveguide 2 radially outward by 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ .
  • the wall surface and bottom surface of the stub 3 are all gold-plated.
  • the internal space of the stub 3 is a cavity and is filled with air. Further, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, the stub 3 is dug in the axial direction of the first waveguide 2.
  • FIG. 4 is a plan view of the resin substrate 11 to which the waveguide housing 1 is connected.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the resin substrate 11 to which the waveguide housing 1 is connected.
  • the resin substrate 11 is provided with a second waveguide 12 having a waveguide structure whose internal structure is not shown.
  • the resin substrate 11 is connected to the waveguide housing 1. Therefore, it is desirable that the dimension of the second waveguide 12 formed inside the resin substrate 11 is the same as that of the first waveguide 2 of the waveguide housing 1.
  • a metal wall 14 serving as a frame portion is formed at a position that is 1/4 of the wavelength ⁇ from the second waveguide 12 on the connection surface of the resin substrate 11 with the waveguide housing 1. Yes.
  • the metal wall 14 is electrically connected to the second waveguide 12. 4 and 5, the metal wall 14 and the second waveguide 12 are electrically connected via the copper foil 15 on the surface of the resin substrate 11. However, in FIG. 4, the connection between the second waveguide 12 and the copper foil 15 is not shown.
  • the metal wall 14 is preferably formed by copper plating. Further, the metal wall 14 is disposed so that the inner wall thereof is located at a position 1/4 of the wavelength ⁇ from the second waveguide 12. When the metal wall 14 is formed by thick plating, there arises a problem that the production cost is increased. Therefore, the thickness of the metal wall 14 is desirably about 50 microns.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 connected to each other.
  • the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are connected, since the metal wall 14 is formed on the connection surface of the resin substrate 11, the waveguide housing 1 and the metal wall 14 are in contact with each other.
  • the waveguide housing 1 and the metal wall 14 are in contact with each other. Thereby, from the wall surface of the 1st waveguide 2 and the 2nd waveguide 12 to the metal wall 14, the copper foil 15 and the metal wall 14 of the connection surface of the waveguide housing
  • the second stub 5 is 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ .
  • the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are screwed by a screwing mechanism (not shown).
  • the metal wall 14 of the resin substrate 11 is pressed and fixed at a position that circumscribes the stub 3 of the waveguide housing 1.
  • the inner wall of the metal wall 14 and the outer periphery of the stub 3 are located at a quarter of the wavelength ⁇ from the first waveguide 2 and the second waveguide 12. Therefore, as shown in FIG. 6, the second stub 5 having a quarter of the wavelength ⁇ is connected to the stub 3 having a quarter of the wavelength ⁇ . Then, a choke groove 20 having a length 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ is generated from the wall surfaces of the first waveguide 2 and the second waveguide 12.
  • an electromagnetic wave R (not shown) having a wavelength ⁇ enters the first waveguide 2 from the distal end 1 a side of the waveguide housing 1. Thereby, the electromagnetic wave R is transmitted to the base end 1b side while reflecting the gold-plated surface inside the first waveguide 2.
  • the electromagnetic wave R reaches the proximal end 1 b of the first waveguide 2. A part of the electromagnetic wave R travels into the choke groove 20. Thereby, the incident wave to the choke groove 20 enters the stub 3 via the second stub 5 and is reflected by the bottom surface 3 a of the stub 3. Thereafter, the electromagnetic wave R reaches the joint between the first waveguide 2 and the second waveguide 12 from the stub 3 through the second stub 5.
  • the tip of the choke groove 20 with a wavelength ⁇ formed by the second stub 5 and the stub 3 is the tip of the groove of the stub 3. Since the stub 3 is formed by digging into the metal waveguide housing 1, its tip is electrically short-circuited. When one end of the choke groove 20 having a wavelength ⁇ is short-circuited, the other end is short-circuited. Therefore, when the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are connected, the first waveguide 2 in the waveguide housing 1 and the second waveguide 12 in the resin substrate 11 are electrically short-circuited. It is equivalent to being connected in an ideal state that realizes. Thereby, the electromagnetic wave R is transmitted from the first waveguide 2 to the second waveguide 12 via the choke groove 20.
  • the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are connected, the waveguide housing 1 and the resin are not connected due to a screwing failure of a connection screw (not shown) or warping of the resin substrate 11.
  • the electrical connection with the metal wall 14 on the substrate 11 may be incomplete.
  • the connection portion between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 is a metal wall 14. Further, the metal wall 14 is disposed at a position of 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ from the first waveguide 2 and the second waveguide 12. Further, the metal wall 14 is located at a quarter of the wavelength ⁇ from the short-circuited end of the stub 3. When one end of the stub 3 is short-circuited, the other end is opened, and the bottom of the stub 3 is a short-circuited end. Therefore, regardless of whether the connection between the waveguide housing 1 and the metal wall 14 is complete or incomplete, the connection portion between the waveguide housing 1 and the metal wall 14 that is the opening end of the stub 3 is electrically connected. It becomes open.
  • the length of the second stub 5 including the waveguide housing 1, the resin substrate 11, and the metal wall 14 is 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ .
  • the other end is short-circuited.
  • the connection portion between the waveguide housing 1 and the metal wall 14 is electrically opened regardless of whether the connection is complete or incomplete.
  • the other end of the second stub 5, that is, the wall surface portion between the first waveguide 2 and the second waveguide 12 is electrically short-circuited.
  • the first waveguide 2 in the waveguide housing 1 and the second waveguide 12 in the resin substrate 11 Is equivalent to being connected in an ideal state in which an electrical short circuit is realized.
  • FIG. 7 shows three-dimensional insertion loss from the waveguide housing 1 to the resin substrate 11 when the connection between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 shown in FIG. It is obtained by electromagnetic field analysis.
  • the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 of the present embodiment are designed with 72 GHz as the center frequency.
  • the analysis is performed with the frequency of the electromagnetic wave R being 72 GHz.
  • the horizontal axis of the graph is frequency, and the vertical axis is insertion loss.
  • the graph g11 shows the analysis result when the distance between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 is 0, that is, when the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are connected as shown in FIG. Yes.
  • Graphs g12, g13, g14, g15, and g16 are analysis when the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are not connected and the distance is 100 microns, 200 microns, 300 microns, 400 microns, and 500 microns. The results are shown respectively.
  • FIG. 9 shows characteristics when the conventional waveguide housing 21 without stub and the resin substrate 31 without metal wall as shown in FIG. 8 are connected.
  • the horizontal axis of the graph is frequency, and the vertical axis is insertion loss.
  • Graphs g21, g22, g23, g24, g25, and g26 show the insertion loss of the electromagnetic wave R from the first waveguide 22 to the second waveguide 32 when the connection is complete and when the connection is incomplete.
  • the analysis results when the distance between the housing 1 and the resin substrate 11 are 0 microns, 100 microns, 200 microns, 300 microns, 400 microns, and 500 microns are shown.
  • the insertion loss increases as the gap between the waveguide housing 1 and the resin substrate 31 widens. This indicates that the electromagnetic wave R is leaking from the gap between the waveguide housing 21 and the resin substrate 31.
  • the insertion loss increases as the gap between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 widens.
  • the degree of increase in insertion loss is clearly small compared to FIG. In particular, in the vicinity of the central frequency of 72 GHz, the insertion loss caused by the gap between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 is remarkably suppressed. That is, the amount of electromagnetic wave R leaking from the gap between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 can be reduced by the waveguide connection structure of this embodiment.
  • the amount of warping of the resin substrate 11 is 50 microns or less, the connection between the metal wall 14 on the resin substrate 11 and the waveguide housing 1 is maintained. Therefore, even when the metal wall 14 and the waveguide housing 1 are separated as described above, an increase in insertion loss near the center frequency of the electromagnetic wave R can be suppressed. Therefore, in this embodiment, even when the resin substrate 11 is slightly warped, transmission from the waveguide housing 1 to the resin substrate 11 can be performed without insertion loss.
  • the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are connected via the metal wall 14.
  • the A choke groove 20 is formed by the stub 3 that is a gap between the metal wall 14, the waveguide housing 1, and the resin substrate 11 and the second stub 5 formed in the waveguide housing 1. Therefore, when the waveguide housing 1 having the first waveguide 2 and the resin substrate 11 having the second waveguide 12 are joined, screwing failure between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 and the resin substrate Even when the bonding between the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 is incomplete due to the warp of the 11 or the like, an increase in the insertion loss of the electromagnetic wave R can be suppressed.
  • the waveguide housing 1 and the metal wall 14 of the resin substrate 11 come into contact with each other.
  • the first waveguide 2 and the second waveguide 12 from the wall surface to the metal wall 14 have a quarter wavelength ⁇ of the waveguide housing 1, the resin substrate 11, and the metal wall 14 as the ground plane.
  • Two stubs 5 are obtained.
  • the stub 3 inscribed in the metal wall 14 becomes a groove having a quarter wavelength ⁇ .
  • the first waveguide is formed by combining the second stub 5 having a quarter wavelength ⁇ and the stub 3 inscribed in the metal wall 14 with the waveguide housing 1, the resin substrate 11, and the metal wall 14 as the ground plane.
  • a stub having a wavelength of ⁇ is formed from the wall surface of 2 and the second waveguide 12.
  • the tip of the stub having the wavelength ⁇ formed by the second stub 5 and the stub 3 is the tip of the groove of the stub 3.
  • the stub 3 is formed in the metal waveguide housing 1. Therefore, the tip of the waveguide housing 1 is electrically short-circuited. It is known that when one end of a stub having a wavelength ⁇ is short-circuited, the other end is short-circuited. Therefore, when the waveguide housing 1 and the resin substrate 11 are connected, the first waveguide 2 in the waveguide housing 1 and the second waveguide 12 in the resin substrate 11 are electrically short-circuited. Connected in an ideal state.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that a waveguide housing 41 in which a fitting groove 46 is formed instead of the waveguide housing 1 is provided.
  • the depth of the fitting groove 46 is preferably equal to or less than the thickness of the metal wall 14.
  • the fitting groove 46 is formed at a position that circumscribes the opening end of the stub 43 and contacts the metal wall 14. Thereby, when connecting the waveguide housing
  • the presence of the fitting groove 46 allows the waveguide housing 41 and the resin substrate 11 to be interposed between the waveguide housing 41 and the resin substrate 11 even when the waveguide housing 41 and the resin substrate 11 cannot be completely connected. It is possible to prevent gaps from being formed. And leakage of the electromagnetic wave R from the connection part of the 1st waveguide 42 and the 2nd waveguide 12 can be prevented.
  • the first embodiment is provided with a metal bump 56 on the resin substrate 51 instead of the metal wall 14 as a frame portion at a position separated from the second waveguide 52 by 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ .
  • the metal bump 56 is optimally a protruding electrode made of solder or gold, but may be an electrode made of another conductor.
  • the metal bump 56 is electrically connected to the copper foil 55.
  • the copper foil 55 is electrically connected to the second waveguide 52.
  • a plurality of metal bumps 56 are optimally arranged at intervals of about 1/10 of the wavelength ⁇ .
  • the metal bumps 56 are not physically continuous but are arranged with an interval that is regarded as an electrically continuous metal. Thus, even if the metal bumps 56 that are not physically continuous are employed as the frame portion, the metal bumps 56 can be regarded as being electrically continuous. Therefore, the metal bump 56 has an effect equivalent to that of the metal wall 14 of the first embodiment.
  • the metal bumps 56 are widely used for flip chip connection of semiconductor chips.
  • the metal bump forming process for flip chip connection and the frame forming process of the present embodiment can be shared. Therefore, the man-hour and cost for forming a frame part can be reduced.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the configuration of the waveguide connection structure according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view showing the copper foil 65 and the via 68 of the resin substrate according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view showing an inner layer pattern 67 and a via 68 of the resin substrate according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a second waveguide 62 (not shown in detail) is provided in the resin substrate 61, and a copper foil 65 is provided on the joint surface with the waveguide housing 1. .
  • a via 68 is provided at a position 1/4 of the wavelength ⁇ from the second waveguide 62.
  • the via 68 has a blind via structure that electrically connects the layers of the resin substrate 11.
  • the via 68 is formed from the second waveguide 62 to a copper foil 65 without a copper foil from the waveguide to a position of 1/4 of the wavelength ⁇ , and from the waveguide to a position of 1/4 of the wavelength ⁇ from the waveguide. Also connected to the inner layer pattern 67.
  • a plurality of vias 68 are arranged at intervals that can be regarded as being electrically continuous.
  • the second stub 69 is formed in the resin substrate 61.
  • the second stub 69 is filled with the dielectric material of the resin substrate 51.
  • the electrical length of the second stub 69 is 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇
  • the actual length is shorter than the second stub 5 of the first embodiment filled with air.
  • the second stub 69 realizes 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ with a shorter dimension than the second stub 5 of FIG. 6. Therefore, the position of the stub 3 formed in the waveguide housing needs to be matched with the length of the second stub 5.
  • the end surface of the via 68 on the second waveguide 62 side and the end surface far from the waveguide of the stub 3 are set to be the same distance from the first waveguide 2.
  • the choke groove that surrounds the stub 3 by the frame portion and forms an electrical length of 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ is formed.
  • the inner layer pattern 67, the via 68, and the waveguide housing 1 have a length that is 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ .
  • Two stubs 69 are configured. Further, the second stub 69 and the stub 3 constitute a choke groove 70. Even in such a configuration, the first waveguide 2 and the second waveguide 62 can be electrically short-circuited and connected as in the first embodiment.
  • the second stub 69 is filled with a dielectric. Therefore, the 2nd stub 69 can be reduced in size compared with other embodiment.
  • the waveguide and the waveguide connection structure of each embodiment described above when the waveguide having the waveguide structure and the connected portion are joined, screwing failure between the waveguide and the connected portion, Even when the connection between the waveguide and the connected portion becomes incomplete due to warpage of the connected portion, an increase in insertion loss can be suppressed. Furthermore, an increase in insertion loss can be suppressed even when the connection between the waveguide and the connected portion is incomplete. Therefore, it is not necessary to use solder such as solder that has been used in the past in order to achieve reliable bonding. As a result, it is possible to provide a waveguide and a waveguide connection structure capable of reducing material costs and assembly costs.
  • the waveguide housing 1 has a structure in which copper is used as a base and is plated with gold.
  • the substrate need not be limited to copper, and may be another metal or metal alloy, or may be a cast or other method made by cutting rather than cutting.
  • the waveguide housing 1 does not need to be configured by plating the base with gold, and other configurations may be employed.
  • the waveguide housing may be formed by plating a metal on the surface of an insulator. Even in this case, the effects of the above-described embodiment can be achieved.
  • the cross-sectional shape of the waveguide of the embodiment of the present invention is not limited to the square shape shown in FIG.
  • the dimension of a waveguide is prescribed
  • the stub 3 employs a configuration in which the same gold plating as that of the waveguide housing 1 is applied.
  • the configuration is not limited thereto, and the stub 3 has an appropriate configuration having electrical conductivity. be able to.
  • an additional step of imparting electrical conductivity other than digging out the stub 3 can be omitted, so that an additional cost for forming the stub 3 can be reduced. Can be suppressed.
  • a configuration in which air is filled in the stub 3 is adopted, but not limited thereto, for example, a dielectric may be filled.
  • the stub is formed at a depth such that the electrical length calculated from the relative dielectric constant of the filled dielectric is 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ . Even in this case, the effects of the above-described embodiment can be achieved.
  • the resin substrate 11 is shown as the connection destination of the waveguide housing 1, but the connection destination is not limited to the resin substrate, and an appropriate connected portion having a waveguide structure. May be used. Even in this case, the effects of the above-described embodiment can be achieved.
  • the stub 3 having a length 1 ⁇ 4 of the wavelength ⁇ and the second stub 5 are combined to form a choke groove having a length 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ . It is not limited. For example, an appropriate combination in which the sum of the lengths of the stub 3 and the second stub 5 is 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ can be employed. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the stub 3 is formed along the axial direction of the first waveguide, and the second stub 5 is formed along the radial direction of the first waveguide. It is not a thing.
  • the stub 3 and the second stub 5 do not have to be orthogonal to each other, and even if the stub 3 has a plurality of bends, a stub having a wavelength ⁇ of 1/2 may be realized as a result of the combination. Even in this case, the effects of the above-described embodiment can be achieved.
  • the metal wall 14 is plated with copper on the resin substrate. This is because a general resin multilayer substrate is generally plated with copper in order to form the wiring, and can be easily formed by using this process. Even if it is a method other than copper plating, for example, a metal wall may be formed by bonding a conductor other than copper, or a metal wall may be formed by a method such as plating the surface after bonding an insulator. good.
  • the height of the metal wall is 50 microns.
  • the height is not limited to this and may be any height.
  • it can be set to an appropriate height such that the second stub 5 is formed in the gap between the resin substrate 11 and the waveguide housing 1.
  • the inner layer pattern 67 and the via 68 formed in the resin substrate 61 adopt the configuration formed of copper widely used as the resin multilayer substrate. It is not limited.
  • the inner layer pattern 67 and the via 68 may be made of other metal materials. Even in this case, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • Examples of applications of the present invention include, for example, a digital signal transmission module that wirelessly transmits a high-definition signal from a tuner or recorder to a flat-screen television such as a wall-mounted television using the millimeter wave band, or the front of an automobile using the millimeter wave band.
  • a digital signal transmission module that wirelessly transmits a high-definition signal from a tuner or recorder to a flat-screen television such as a wall-mounted television using the millimeter wave band, or the front of an automobile using the millimeter wave band.
  • Devices such as automobile radar modules that monitor the surroundings are required to be compact, thin, and low-cost, and use multilayer boards in the millimeter wave band.

Landscapes

  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
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Abstract

　導波管は、所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、第一導波路の一端の内壁部から所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブとを有する。

Description

導波管、導波管接続構造および導波管接続方法
　本発明は、導波管、導波管接続構造および導波管接続方法に関する。
　本願は、２００８年８月２９日に、日本に出願された特願２００８－２２１８７３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年の情報通信技術の発展に伴い、ミリ波帯の民生用の装置への応用が期待されている。ミリ波帯は、例えばデジタル信号の高速伝送や自動車レーダ用途に用いられる。民生用の装置では、小型・薄型・低コストが要求される。そのため、昨今のデジタル信号伝送や自動車レーダでは、伝送路やアンテナを樹脂基板上に作るなどしている。これにより、小型・薄型・低コストの要求を達成しようとしている。
　このような装置の例として、特許文献１には、誘電体基板１０１の上面に形成された高周波線路１０２と、誘電体基板１０１の下面の高周波線路１０２の一端部の直下の部位に形成された枠状の接続電極１０４と、貫通孔１０５の内面に導体層１０６が形成されるとともに導体層１０６の上端が接続電極１０４に全周にわたって電気的に接続された導波管部１０７を有する配線基板１００Ｂと、高周波線路１０２を伝送する伝送モードを、導波管部１０７を伝送する導波管モードに変換する変換部１０３とを具備する高周波モジュールが記載されている（図１８参照）。
　この特許文献１に記載の高周波モジュールは、高周波基板１００Ａ内の高周波線路１０２を伝送される信号の伝送モードを導波管モードに変換し、導波管部１０７を介して高周波基板１００Ａに接続された配線基板１００Ｂに信号を伝送する。
　しかしながら、この特許文献１に開示された技術にはいくつかの問題がある。
　問題の一つは、導波管部での接続を確実にするために半田等を使用していることである。半田等を使用するのは、導波管の接続部に隙間が出来て電気接続が不完全だと信号が導波管外に漏れだして挿入損失が大きくなることを防止するためである。しかし、接続面の半田量が必要量よりも少ない場合には、電気接続が不完全になる。また、接続面の半田量が必要量よりも多い場合には、所望の接続部以外に半田等が漏れだし、接続部での導波管形状が設計と異なってしまう。いずれの場合にも挿入損失が増加する。
　さらに、半田等を使用することで材料費や組立費などが増加するという問題もある。
特開２００６－０４１９６６号公報（図１）
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、導波管と樹脂基板とを接続する際に、半田等のソルダを使用することなく導波路接続が出来、かつ接続が不完全な状態でも挿入損失の増加を抑えることが出来る導波管、導波管接続構造および導波管接続方法を提供することにある。
（１）　本発明の一態様による導波管は、所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する。
（２）　本発明の一態様による導波管接続構造は、所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、を備える。
（３）　本発明の一態様による導波管接続構造は、前記導波管と前記枠部とが接続されることで生じる第二スタブと前記スタブとが一体化してなる前記所定の波長の１／２の長さのチョーク溝を有する。
（４）　本発明の一態様による導波管接続構造は、前記枠部が金属からなる閉鎖環状をなす。
（５）　本発明の一態様による導波管接続構造は、前記枠部が電気的に連続するように複数配置された金属バンプからなる。
（６）　本発明の一態様による導波管接続構造では、前記枠部は、前記第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するとともに電気的に連続するように複数配置されて前記被接続部の内方へ延在するビアと、前記第二導波路の壁面から前記ビアまでを電気的に金属平面と等価となるように接続する複数または面状の内層配線と、を有する。
（７）　本発明の一態様による導波管接続構造は、前記導波管が前記枠部に嵌合する嵌合溝を有する。
（８）　本発明の一態様による導波管接続構造は、前記被接続部が樹脂層と金属層とを有する樹脂基板である。
（９）　本発明の一態様による導波管接続方法は、所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有する被接続部においてこの第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するように前記第一導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、を有する。
　本発明の導波管及び導波管接続構造によれば、導波管と樹脂基板とを接続する際に、半田等のソルダを使用することなく導波路接続が出来、かつ接続が不完全な状態でも挿入損失の増加を抑えることが出来る。
本発明の第１の実施形態の導波管を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の導波管を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の導波管を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の樹脂基板を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の樹脂基板を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の導波管と樹脂基板の接続状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の効果を示す挿入損失のグラフである。 従来構造の導波管と樹脂基板の接続状態を示す断面図である。 従来構造の挿入損失のグラフである。 本発明の第１の実施形態の樹脂基板が反った場合を示す断面図である。 従来構造の樹脂基板が反った場合の接続状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態の樹脂基板を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の樹脂基板の内層パターンを示す平面図である。 本発明の第４の実施形態の樹脂基板の内層パターンを示す平面図である。 背景技術の高周波モジュールの構造を示す断面図である。
（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態の導波管及び導波管接続構造について図１から図６を参照して説明する。図１は、導波管筐体１の平面図である。図２は、導波管筐体１の斜視図である。図３は、図１の導波管筐体１のＡ－Ａ’断面図である。図４は、導波管筐体１が接続される樹脂基板１１（被接続部）を示す平面図である。図５は、図４に示す樹脂基板１１のＢ－Ｂ’断面図である。図６は、導波管筐体１と樹脂基板１１との接続状態を示す断面図である。
　図１に示すように、導波管筐体１は、導波管伝送路を実現する筐体である。本実施形態の導波管筐体１は、銅を切削加工し、その上に金メッキしている。導波管筐体１の内部には、第一導波路２が形成されている。本実施形態では、第一導波路２は、方形になっている。
　図１～図３に示すように、導波管筐体１は、第一導波路２の内部を伝送させる電磁波Ｒの波長λを基準に、第一導波路２の壁面から波長λの１／４だけ離れた位置において導波管筐体１を掘りこんで形成したスタブ３を有する。スタブ３の掘りこみ深さは、波長λの１／４である。スタブ３の掘りこみ位置は、その外周が第一導波路２の壁面から波長λの１／４の距離である。また、スタブ３は、第一導波路２の内壁部から波長λの１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に内接する。また、本実施形態では、スタブ３の壁面及び底面は全て金メッキされている。スタブ３の内部空間は空洞であり、空気が充填されている。また、図３に示すように、本実施形態ではスタブ３は、第一導波路２の軸線方向に掘り込まれている。
　図４は、導波管筐体１が接続される樹脂基板１１の平面図である。図５は、導波管筐体１が接続される樹脂基板１１の断面図である。樹脂基板１１には、内部構造を図示していない導波管構造の第二導波路１２が形成されている。
　樹脂基板１１は、導波管筐体１に接続される。そのため、樹脂基板１１の内部に形成される第二導波路１２の寸法は、導波管筐体１の第一導波路２と同じであることが望ましい。
　図５に示すように、樹脂基板１１の導波管筐体１との接続面の第二導波路１２から波長λの１／４離れた位置に、枠部となる金属壁１４が形成されている。金属壁１４は、第二導波路１２と電気的に接続する。図４、図５では、金属壁１４と第二導波路１２とが、樹脂基板１１の表面の銅箔１５を介して電気的に接続されている。ただし、図４では、第二導波路１２と銅箔１５との接続は図示していない。
　金属壁１４は、銅のメッキで形成することが好ましい。また、金属壁１４は、その内壁が第二導波路１２から波長λの１／４離れた位置となるように配置する。金属壁１４を厚いメッキで形成すると、作成コストがかさむなどの問題が生じる。そのため、金属壁１４の厚さは、５０ミクロン程度とすることが望ましい。
　図６は、導波管筐体１と樹脂基板１１を接続した状態での断面図である。導波管筐体１と樹脂基板１１を接続する場合、樹脂基板１１の接続面には金属壁１４が形成されているので、導波管筐体１と金属壁１４とが接触する。導波管筐体１と金属壁１４とが接触する。これにより、第一導波路２及び第二導波路１２の壁面から金属壁１４までが、導波管筐体１と樹脂基板１１の接続面の銅箔１５と金属壁１４とを接地面とした波長λの１／４の第二スタブ５となる。
　導波管筐体１と樹脂基板１１とは、図示しないねじ止め機構によってねじ止めされる。樹脂基板１１の金属壁１４は、導波管筐体１のスタブ３に外接する位置で押圧固定される。
　第一導波路２及び第二導波路１２から波長λの１／４の位置には、金属壁１４の内壁とスタブ３の外周が位置する。そのため、図６に示すように、波長λの１／４の第二スタブ５と、波長λの１／４のスタブ３とが繋がる。そして、第一導波路２及び第二導波路１２の壁面から波長λの１／２の長さをなすチョーク溝２０が生じる。
　以上に説明する構成の、本実施形態の導波管及び導波管接続構造の作用について、図６から図１１を参照しながら説明する。
　図６に示すように、導波管筐体１の先端１ａ側から波長λの電磁波Ｒ（不図示）が第一導波路２へ進入する。これにより、電磁波Ｒは、第一導波路２の内部の金メッキされた面を反射しながら基端１ｂ側へ伝達される。
　電磁波Ｒは、第一導波路２の基端１ｂに到達する。電磁波Ｒの一部は、チョーク溝２０の内部へ進行する。これにより、チョーク溝２０への入射波は、第二スタブ５を介してスタブ３へ入射し、スタブ３の底面３ａで反射する。その後、電磁波Ｒは、スタブ３から第二スタブ５を介して第一導波路２と第二導波路１２とのつなぎ目に到達する。
　第二スタブ５とスタブ３とで形成される波長λの１／２のチョーク溝２０の先端は、スタブ３の溝の先端である。スタブ３は、金属の導波管筐体１に掘りこんで形成されているので、その先端は電気的に短絡となる。波長λの１／２のチョーク溝２０の片端が短絡の場合、その他端は短絡となる。よって、導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続される場合、導波管筐体１内の第一導波路２と樹脂基板１１内の第二導波路１２とは、電気的な短絡を実現した理想的な状態で接続されることと等価となる。これにより、電磁波Ｒは、第一導波路２からチョーク溝２０を介して第二導波路１２へと伝送される。
　なお、導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続される際に、図示していない接続ネジのネジ止め不良や、樹脂基板１１の反りなどの理由で、導波管筐体１と樹脂基板１１上の金属壁１４との電気的接続が不完全となることがある。
　本実施形態では、導波管筐体１と樹脂基板１１との接続部は金属壁１４である。また、金属壁１４は、第一導波路２や第二導波路１２から波長λの１／４の位置に配置されている。また、金属壁１４は、スタブ３の短絡端からも波長λの１／４のところに位置している。
　スタブ３の片端が短絡の場合、その他端は開放となり、スタブ３の底が短絡端となる。そのため、導波管筐体１と金属壁１４との接続が完全、不完全に関わらず、スタブ３の開口端部である導波管筐体１と金属壁１４との接続部は電気的に開放となる。
　前述の通り、導波管筐体１と樹脂基板１１と金属壁１４とからなる第二スタブ５の長さは、波長λの１／４である。波長λの１／４の第二スタブ５の片端が開放の場合、その他端は短絡となる。導波管筐体１と金属壁１４との接続部は、その接続が完全であるか不完全であるかにかかわらず電気的に開放となる。その結果、第二スタブ５の他端、つまり第一導波路２と第二導波路１２との壁面部は、電気的に短絡となる。つまり、本実施形態では、導波管筐体１と樹脂基板１１との接続が不完全でも、導波管筐体１内の第一導波路２と樹脂基板１１内の第二導波路１２とは、電気的な短絡を実現した理想的な状態で接続されることと等価となる。
　次に、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。
　図７は、図６に示した導波管筐体１と樹脂基板１１の接続が完全な場合と不完全な場合での、導波管筐体１から樹脂基板１１への挿入損失を３次元電磁界解析にて求めたものである。
　本実施例の導波管筐体１及び樹脂基板１１は、７２ＧＨｚを中心周波数として設計されている。また、本実施例では、電磁波Ｒの周波数を７２ＧＨｚにして解析している。グラフの横軸は周波数であり、縦軸は挿入損失である。グラフｇ１１は、導波管筐体１と樹脂基板１１との距離が０、つまり、図６のように導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続されている場合の解析結果を示している。
　グラフｇ１２、ｇ１３、ｇ１４、ｇ１５、ｇ１６は、導波管筐体１と樹脂基板１１とが接続されず、その距離を１００ミクロン、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロン、５００ミクロンとした場合の解析結果を、それぞれ示している。
　図９は、図８に示すようなスタブのない従来の導波管筐体２１と金属壁のない樹脂基板３１とが接続された場合の特性を示している。グラフの横軸は周波数であり、縦軸は挿入損失である。グラフｇ２１、ｇ２２、ｇ２３、ｇ２４、ｇ２５、ｇ２６は、接続が完全な場合と不完全な場合とでの第一導波路２２から第二導波路３２への電磁波Ｒの挿入損失を、導波管筐体１と樹脂基板１１との距離を、０ミクロン、１００ミクロン、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロン、５００ミクロンとした場合の解析結果を、それぞれ示している。
　図９で示すように、図８に示すスタブのない従来の導波管接続構造では、導波管筐体１と樹脂基板３１との隙間が広がるに従って挿入損失が増加している。これは、導波管筐体２１と樹脂基板３１との隙間から電磁波Ｒが漏れだしていることを示している。
　一方、図７に示した本実施形態の場合、導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間が広がるにつれて挿入損失は増す。しかし、挿入損失の増加の程度は、図９と比較して明らかに小さい。特に中心周波数である７２ＧＨｚの近傍では、導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間によって生じる挿入損失が顕著に抑制されている。
　すなわち、本実施例の導波管接続構造によって導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間から漏れ出す電磁波Ｒの量を減少させることができる。
　以下では、樹脂基板１１の反りが微小である場合の本実施形態の導波管接続構造の作用について詳述する。
　図８に示す従来の導波管接続構造では、５０ミクロン以下の微小な反りが樹脂基板３１に生じた場合には、図１１の様に導波管筐体２１と樹脂基板３１との接続が不完全になり隙間があく。その結果、導波管筐体２１と樹脂基板３１との間の挿入損失が増えてしまう。
　一方、図１０に示すように、本実施形態の導波管接続構造では、樹脂基板１１には厚さ５０ミクロン程度の金属壁１４が形成されている。そのため、樹脂基板１１の反り量が５０ミクロン以下の場合には、樹脂基板１１上の金属壁１４と導波管筐体１との接続はその完全性が保たれる。よって、上述のように金属壁１４と導波管筐体１とが離間した場合でも電磁波Ｒの中心周波数付近での挿入損失の増加を抑制することができる。したがって、本実施形態では、樹脂基板１１が微小に反った場合でも挿入損失無く導波管筐体１から樹脂基板１１へ伝送が出来る。
　以上説明したように、本実施形態に係る導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法によれば、導波管筐体１と樹脂基板１１とが金属壁１４を介して接続される。また、金属壁１４と導波管筐体１と樹脂基板１１との隙間であるスタブ３及び導波管筐体１に形成された第二スタブ５によってチョーク溝２０が形成されている。そのため、第一導波路２を持つ導波管筐体１と第二導波路１２を持つ樹脂基板１１とを接合する際、導波管筐体１と樹脂基板１１とのネジ止め不良や樹脂基板１１の反りなどの理由で導波管筐体１と樹脂基板１１との接合が不完全になった場合でも電磁波Ｒの挿入損失の増加を抑えることができる。
　さらに、本実施形態では金属壁１４において導波管筐体１と樹脂基板１１との接合が不完全になった場合でも挿入損失の増加を抑えることが出来る。そのため、確実な接合を実現するために従来使用してきた半田等のソルダを使用する必要が無くなる。その結果、材料費や組立費の低減を実現出来る導波管及び導波管接続構造を提供することが出来る。
　また、本実施形態では、導波管筐体１が樹脂基板１１に接続された際には、導波管筐体１と樹脂基板１１の金属壁１４とが接触する。これにより、第一導波路２および第二導波路１２の壁面から金属壁１４までが導波管筐体１と樹脂基板１１と金属壁１４とを接地面とした波長λの１／４の第二スタブ５となる。また、金属壁１４に内接するスタブ３が、波長λの１／４の溝となる。そして、導波管筐体１と樹脂基板１１と金属壁１４とを接地面とした波長λの１／４の第二スタブ５と金属壁１４に内接するスタブ３とを合わせて第一導波路２および第二導波路１２の壁面から波長λの１／２のスタブを形成する。
　第二スタブ５とスタブ３とで形成される波長λの１／２のスタブの先端は、スタブ３の溝の先端となる。また、スタブ３は、金属の導波管筐体１に形成されている。そのため、導波管筐体１の先端は、電気的に短絡となる。波長λの１／２のスタブの片端が短絡の場合、その他端は短絡となることが知られている。よって、導波管筐体１と樹脂基板１１が接続される場合、導波管筐体１内の第一導波路２と樹脂基板１１内の第二導波路１２とは電気的な短絡を実現した理想的な状態で接続される。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法について図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略する。
　本実施形態では、導波管筐体１に代えて嵌合溝４６が形成された導波管筐体４１を備える点で第１の実施形態と構成が異なっている。
　この嵌合溝４６の深さは金属壁１４の厚さ以下であることが望ましい。この嵌合溝４６は、スタブ４３の開口端部に外接すると共に金属壁１４を接触する位置に形成される。これにより、導波管筐体４１と樹脂基板１１上とを接続する際に高い位置精度で容易に接続することが出来る。
　加えて、この嵌合溝４６があることで、導波管筐体４１と樹脂基板１１が反りなどの理由で完全に接続出来ない場合でも、導波管筐体４１と樹脂基板１１の間に隙間が空くことを防ぐことが出来る。そして、第一導波路４２と第二導波路１２との接続部分からの電磁波Ｒの漏れ出しを防ぐことができる。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法について図１３、図１４を参照して説明する。
　第３の実施形態では第二導波路５２から波長λの１／４だけ離れた位置に、枠部として金属壁１４に代えて金属バンプ５６を樹脂基板５１上に備える点で第１の実施形態と構成が異なっている。金属バンプ５６は、半田あるいは金などからなる突起電極であることが最適であるが、他の導体からなる電極であってもよい。金属バンプ５６は、銅箔５５に電気的に接続されている。銅箔５５は、第二導波路５２と電気的に接続されている。金属バンプ５６は、波長λの１／１０程度の間隔で複数配置されることが最適である。すなわち、金属バンプ５６は、物理的には連続しておらず、電気的に連続する金属とみなされる間隔をもって配置されている。このように、物理的に連続しない金属バンプ５６を枠部として採用しても、金属バンプ５６が電気的に連続と見なすことが出来る。よって、金属バンプ５６は、第１の実施形態の金属壁１４と同等の効果を有する。
　金属バンプ５６は、半導体チップのフリップチップ接続に広く使われる。本実施形態のような構成にすることで、導波管導波路接続の片方が半導体チップであるときなどに、フリップチップ接続のための金属バンプ形成工程と、本実施形態の枠部の形成工程とを共有できる。よって、枠部を形成するための工数及びコストを削減することができる。
（第４の実施形態）
　次に、本発明の第４の実施形態の導波管、導波管接続構造及び導波管接続方法について図１５～図１７を参照して説明する。図１５は、本発明の第４の実施形態の導波管接続構造の構成を説明するための図である。図１６は、本発明の第４の実施形態の樹脂基板の銅箔６５およびビア６８を示した平面図である。図１７は、本発明の第４の実施形態の樹脂基板の内層パターン６７およびビア６８を示した平面図である。
　図１５に示すように、樹脂基板６１内には詳細を図示していない第二導波路６２が設けられており、導波管筐体１との接合面には銅箔６５が設けられている。第二導波路６２から波長λの１／４の位置には、ビア６８が設けられている。ビア６８は、樹脂基板１１の層間を電気的に接続するブラインドビア構造である。ビア６８は、第二導波路６２から電気長で波長λの１／４の位置までの銅箔が無い銅箔６５と、導波路から電気長で波長λの１／４の位置までに形成された内層パターン６７に接続されている。また、ビア６８は、電気的に連続とみなすことができる間隔をあけて複数配置されている。
　さらに、本実施形態では、第二スタブ６９は樹脂基板６１内に形成されている。また、第二スタブ６９内が樹脂基板５１の誘電体にて充填されている。第二スタブ６９の電気長を波長λの１／４とした場合には、空気が充填された第１の実施形態の第二スタブ５よりも実際の長さは短くなる。
　この際、第二スタブ６９は、図６の第二スタブ５よりも短い寸法にて波長λの１／４を実現する。よって、導波管筐体に形成されるスタブ３の位置も、この第二スタブ５の長さに合わせる必要がある。すなわち、ビア６８の第二導波路６２側の端面とスタブ３の導波路に対して遠い端面とが、第一導波路２から同じ距離になるようにする。これにより、第１の実施形態と同様に、枠部によってスタブ３を囲繞して電気長として波長λの１／２をなすチョーク溝を形成する。
　本実施形態では、導波管筐体１と樹脂基板６１とが接触した際に、内層パターン６７と、ビア６８と、導波管筐体１とによって波長λの１／４の長さとなる第二スタブ６９が構成される。また、第二スタブ６９とスタブ３とによってチョーク溝７０が構成される。このような構成でも、第１の実施形態と同様に、第一導波路２と第二導波路６２とを電気的に短絡状態として接続することができる。
　また、本実施形態では、第二スタブ６９には誘電体が充填されている。そのため、他の実施形態と比べて第二スタブ６９を小型化することができる。
　上述した各実施形態の導波管及び導波管接続構造によれば、導波路構造を持つ導波管と被接続部とを接合する際、導波管と被接続部とのネジ止め不良や被接続部の反りなどの理由で導波管と被接続部との接合が不完全になった場合でも挿入損失の増加を抑えることができる。
　さらに、導波管と被接続部との接合が不完全になった場合でも挿入損失の増加を抑えることが出来る。そのため、確実な接合を実現するために従来使用してきた半田等のソルダを使用する必要が無くなる。その結果、材料費や組立費の低減を実現出来る導波管及び導波管接続構造を提供することが出来る。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　例えば、本発明の実施形態では、導波管筐体１は銅を基体として金でめっきされた構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、基体は、銅に限る必要はなく他の金属でも金属合金でも良いし、切削加工ではなく鋳物でも他の工法で作られたものでも良い。
　さらに導波管筐体１において基体を金でめっきして構成する必要はなく、他の構成を採用してもよい。また、導波管筐体は、絶縁体の表面に金属をメッキなどしたものを用いてもよい。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
　また、本発明の実施形態の導波路の断面形状は図１に示した方形のみならず、円形などでも良い。なお、導波路の寸法は、日本工業規格（ＪＩＳ）等にも規定されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
　また、本発明の実施形態のスタブ３は、導波管筐体１と同様の金メッキが施された構成を採用したが、これに限らず、スタブ３が電気伝導性を有する適宜の構成とすることができる。特に電気伝導性の基体によって導波管筐体を構成すると、スタブ３を掘りこむ以外に電気伝導性を付与する追加の工程を省略することができるため、スタブ３を形成するための追加コストを抑えることができる。
　また、本発明の実施形態では、スタブ３内部には空気が充填されている構成を採用したが、これに限らず例えば誘電体を充填してもよい。誘電体が充填される場合には、充填される誘電体の比誘電率から算出される電気長が波長λの１／４となるような深さにスタブを構成する。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
　また、本発明の実施形態では、導波管筐体１の接続先として樹脂基板１１が示されているが、接続先は樹脂基板に限ることなく、導波管構造を持つ適宜の被接続部を用いてもよい。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
　また、本発明の実施形態では、波長λの１／４の長さのスタブ３及び第二スタブ５を組み合わせて波長λの１／２の長さのチョーク溝を構成しているが、これに限られるものではない。例えば、スタブ３と第二スタブ５との長さの和が波長λの１／２の長さとなる適宜の組み合わせを採用することができる。
　さらに本発明の実施形態ではスタブ３は第一導波路の軸線方向に沿うように形成され、第二スタブ５は第一導波路の径方向に沿うように形成されているが、これに限られるものではない。例えば、スタブ３と第二スタブ５とが直交していなくてもよいし、複数の折れ曲がりを有する構造であっても、組み合わせた結果波長λの１／２のスタブを実現してもよい。この場合でも、上述した実施形態の効果を奏することができる。
　また、本発明の実施形態では、金属壁１４は樹脂基板上に銅メッキを施している。これは、一般の樹脂多層基板では、その配線を形成するために銅メッキをすることが一般的であり、このプロセスを用いることで容易に形成が可能だからである。銅メッキ以外の方法であっても、例えば銅以外の導体を接着して金属壁を構成してもよいし、絶縁物を接着した後に表面をメッキするなどの方法で金属壁を形成しても良い。
　また、本発明の第１の実施形態では、金属壁の高さを５０ミクロンとする構成としたが、これに限らずどのような高さであってもよい。例えば、樹脂基板１１と導波管筐体１との隙間に第二スタブ５が形成されるような適宜の高さとすることができる。
　また、本発明の第４の実施形態では、樹脂基板６１内に形成する内層パターン６７とビア６８は、樹脂多層基板として広く使われている銅にて形成される構成を採用したが、これに限られるものではない。内層パターン６７とビア６８を、他の金属材料によって構成してもよい。この場合でも、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。
　本発明の活用例として、例えばミリ波帯を使用してハイビジョン信号をチューナやレコーダから壁掛けテレビなどの薄型テレビに無線伝送するデジタル信号伝送モジュールや、ミリ波帯を使用して自動車の前方などの周囲を監視する自動車レーダモジュールなど、小型・薄型・低コストの実現が要求され多層基板をミリ波帯に使用するような装置が挙げられる。
１、２１、４１・・・導波管筐体、
２、２２、４２・・・第一導波路、
３、４３・・・スタブ、
５、６９・・・第二スタブ、
１１、３１、５１、６１・・・樹脂基板（被接続部）、
１２、３２、５２、６２・・・第二導波路、
１４・・・金属壁（枠部）、
１５・・・銅箔、
４６・・・嵌合溝、
５５・・・銅箔、
５６・・・金属バンプ（枠部）、
６５・・・銅箔、
６７・・・内層パターン（内層配線）、
６８・・・ビア（枠部）、
Ｒ・・・電磁波

Claims (9)

  1. 　所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、
    　前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、
    　を有する導波管。
  2. 　所定の波長の電磁波を伝達させる筒状の第一導波路と、前記第一導波路の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外方に離れた輪郭線に開口端部が内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすように形成されたスタブと、を有する導波管と、
    　前記第一導波路の径方向の断面と同形同大の表面をなし前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路と、前記第二導波路の外側において前記スタブの開口端部外周に外接可能で前記第二導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部と、を有する被接続部と、
    　を備える導波管接続構造。
  3. 　前記導波管と前記枠部とが接続されることで生じる第二スタブと前記スタブとが一体化してなる前記所定の波長の１／２の長さのチョーク溝を有する請求項２に記載の導波管接続構造。
  4. 　前記枠部が金属からなる閉鎖環状をなす請求項２に記載の導波管接続構造。
  5. 　前記枠部が電気的に連続するように複数配置された金属バンプからなる請求項２に記載の導波管接続構造。
  6. 　前記枠部は、
    　前記第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するとともに電気的に連続するように複数配置されて前記被接続部の内方へ延在するビアと、
    　前記第二導波路の壁面から前記ビアまでを電気的に金属平面と等価となるように接続する複数または面状の内層配線と、
    　を有する請求項２に記載の導波管接続構造。
  7. 　前記導波管が前記枠部に嵌合する嵌合溝を有する請求項２に記載の導波管接続構造。
  8. 　前記被接続部が樹脂層と金属層とを有する樹脂基板である請求項２に記載の導波管接続構造。
  9. 　所定の波長の電磁波を伝達させる第一導波路を有する導波管の一端の内壁部から前記所定の波長の１／４だけ径方向外側に離れた輪郭線に内接するとともに深さが前記所定の波長の１／４をなすスタブを形成する第１の工程と、
    　前記所定の波長の電磁波を伝達させる第二導波路を有する被接続部においてこの第二導波路の壁面から前記所定の波長の１／４だけ外側に離れた位置に外接するように前記第一導波路に電気的に接続された電気伝導性の枠部を形成する第２の工程と、
    　前記スタブの開口端部が前記枠部に内接する位置に合わせた後に前記導波管と前記被接続部とを押圧固定して前記第一導波路と前記第二導波路とを接続するする第３の工程と、
    　を有する導波管接続方法。
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