WO2023119706A1 - 伝送線路 - Google Patents

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WO2023119706A1
WO2023119706A1 PCT/JP2022/029297 JP2022029297W WO2023119706A1 WO 2023119706 A1 WO2023119706 A1 WO 2023119706A1 JP 2022029297 W JP2022029297 W JP 2022029297W WO 2023119706 A1 WO2023119706 A1 WO 2023119706A1
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WO
WIPO (PCT)
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pattern
coplanar
line
signal line
main surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/029297
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄介 上道
Original Assignee
株式会社フジクラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to transmission lines.
  • Patent Document 1 disclose a filter device using two microstrip lines that are electromagnetically coupled.
  • This filter device includes a dielectric substrate, a pair of signal lines (referred to as stubs 6a and 6b and patches 8a and 8b in Patent Document 1) provided on one main surface of the substrate, A ground conductor provided on the other main surface of the substrate (referred to as a ground conductor layer 10 in Patent Document 1) and a pair of input/output structures (input/output taps 14a and 14b in Patent Document 1) and metallized holes).
  • the stubs 6a and 6b are strip-shaped conductor patterns. Each of the input/output taps 14a and 14b is a conductor pattern provided so as to protrude from the middle section of the stubs 6a and 6b.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a transmission line for transmitting high frequencies between a pair of main surfaces of a substrate. It is to suppress the reflection loss compared with the structure.
  • a transmission line includes a dielectric substrate and a first coplanar line provided on the substrate, a first coplanar line including a first signal line pattern provided on a surface and a first coplanar pattern sandwiching the first signal line pattern; and a two-conductor line provided on the substrate.
  • a two-conductor line comprising: a first through via that is electrically connected to the first signal line pattern and penetrates from the one main surface of the substrate to the other main surface; and a ground conductor; It has
  • reflection loss in a transmission line that transmits high frequencies between a pair of main surfaces of a substrate, reflection loss can be suppressed as compared with the input/output structure included in the filter device of Patent Document 1. can.
  • FIG. 1 is a perspective view of a transmission line according to an embodiment of the invention
  • FIG. (a) to (c) are respectively a bottom view, a plan view and a rear view of the transmission line shown in FIG. 2 is a cross-sectional view of the transmission line shown in FIG. 1
  • FIG. (a) shows a cross section along the AA' line and z-axis shown in (a) of FIG. 1
  • (b) shows a BB' line and z shown in (a) of FIG.
  • a cross-section along an axis is shown.
  • (a) is a back view of the 1st modification of the transmission line shown in FIG. 1
  • (b) is a bottom view of the 1st modification.
  • 2 is a bottom view of a second modified example of the transmission line shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a bottom view of a third modified example of the transmission line shown in FIG. 1;
  • FIG. 1 is a perspective view of a transmission line 1.
  • FIG. Each of (a) to (c) of FIG. 2 is a bottom view, a plan view and a rear view of the transmission line shown in FIG. 1, respectively.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the transmission line 1.
  • FIG. (a) of FIG. 3 shows a cross section along the AA' line and the z-axis shown in (a) of FIG. 1, and (b) shows BB' shown in (a) of FIG. A cross-section along the line and z-axis is shown.
  • the transmission line 1 can be suitably used as an input/output structure of a filter device typified by the filter device described in Patent Document 1 and the filter device described in International Application No. PCT/JP2021/011615.
  • the filter device and the transmission line 1 are collectively provided on one substrate.
  • the filter device is mounted on one main surface of the mounting substrate such that the other main surface of the substrate and the one main surface of the mounting substrate face each other closely.
  • the conductor pattern for realizing the filter function in the filter device is provided on one of the pair of main surfaces of the substrate, which is farther from the mounting substrate. It is assumed that the transmission line 1 supplies a high frequency to the filter device from one of the pair of main surfaces of the substrate that is closer to the mounting substrate.
  • the center frequency of the transmission band of the filter device is adopted as the center frequency of the transmission band of the filter device.
  • the center frequency of the transmission band of the filter device is not limited to 60 GHz, and can be appropriately determined within a band of 30 GHz or more and 75 GHz or less, for example.
  • the transmission line 1 has its structure and the size of each part optimized so that the loss at the center frequency of the transmission band of the filter device can be reduced as much as possible.
  • the transmission line 1 includes a substrate 10, a coplanar line 20, a two-conductor line 30, and a coplanar line 40, as shown in FIG.
  • the coplanar line 20 , the two-conductor line 30 and the coplanar line 40 are all provided on the substrate 10 .
  • a two-conductor line refers to a high-frequency transmission line provided with conductors having two different functions: a conductor forming a signal line and a conductor forming a ground.
  • the ground of the two-conductor line may be composed of one conductor or may be composed of a plurality of conductors.
  • Grounded coplanar lines, coplanar lines, and microstrip lines are all examples of two-conductor lines.
  • the two-conductor line 30 is a high-frequency transmission line that propagates high frequencies in the thickness direction of the substrate 10, unlike any of typical grounded coplanar lines, coplanar lines, and microstrip lines. Therefore, the two-conductor line 30 is called a two-conductor line.
  • FIG. 1 merely shows an excerpt of the configuration that is the point of the transmission line 1 .
  • the substrate 10 extends in both the x-axis direction and the y-axis direction of the coordinate system shown in FIG.
  • the coplanar line 20 is not limited to the range illustrated in FIG.
  • the end of the coplanar line 20 opposite to the side connected to the two-conductor line 30 extends in the x-axis negative direction.
  • the coplanar line 40 is not limited to the range shown in FIG.
  • the coplanar line 20 may be connected to the coplanar line outside the range shown in FIG. 1 and in the region on the x-axis negative direction side. That is, the length of the concave portion 13, which will be described later, along the x-axis direction may be shorter than the length of the signal line pattern 21 and the coplanar patterns 22, 23, which will be described later, along the x-axis direction.
  • the substrate 10 may be provided with a filter device.
  • the substrate 10 is a plate-shaped member made of dielectric material.
  • quartz glass is used as the dielectric that forms the substrate 10 .
  • the dielectric constituting the substrate 10 is not limited to silica glass, and can be selected as appropriate.
  • dielectric materials other than glass typified by quartz glass include semiconductors with high resistivity and resins.
  • a semiconductor with high resistivity may be a compound semiconductor typified by gallium arsenide (GaAs), or may be silicon.
  • An example of the resin is a fluororesin.
  • the dielectric material forming the substrate 10 may be a fluorine compound.
  • the thickness of the substrate 10 is 400 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate 10 is not limited to 400 ⁇ m, and can be determined as appropriate.
  • the upper main surface is called the main surface 11 and the lower main surface is called the main surface 12 in the state shown in FIG.
  • the normal direction of the main surfaces 11 and 12 and the direction from the main surface 12 to the main surface 11 is defined as the z-axis positive direction.
  • the direction in which the signal line pattern 21 extends toward the two-conductor line 30 described later is defined as the x-axis positive direction
  • the direction forming a right-handed orthogonal coordinate system together with the x-axis positive direction and the z-axis positive direction is y It is defined as the positive direction of the axis.
  • a concave portion 13 is formed in a region of the main surface 12 of the substrate 10 that overlaps at least a portion of the signal line pattern 21 to be described later.
  • the concave portion 13 is configured to overlap with a portion of each of the coplanar patterns 22 and 23 in addition to a portion of the signal line pattern 21 (FIGS. 2A and 2B). reference).
  • the recess 13 is composed of a bottom surface 131 parallel to the principal surfaces 11 and 12 and side surfaces perpendicular to the bottom surface 131 .
  • the side surface close to the two-conductor line 30 described later is referred to as a side surface 132 .
  • the coplanar line 20 is a two-conductor line provided on the substrate 10 as shown in FIGS. 1, 2(a), and 3(a).
  • the coplanar line 20 includes a signal line pattern 21 and coplanar patterns 22 and 23 .
  • the signal line pattern 21 and coplanar patterns 22 and 23 are provided on the principal surface 11 of the substrate 10 .
  • the signal line pattern 21 is an example of a first signal line pattern.
  • Coplanar patterns 22 and 23 are an example of a first coplanar pattern.
  • the signal line pattern 21 functions as a signal line for the coplanar line 20.
  • the ground conductor pattern 42 is a conductor pattern provided so as to cover a part of the main surface 12 and the surfaces (bottom surface 131 and side surfaces) of the recess 13 (FIGS. 2(b) and 3(a). reference).
  • the signal line pattern 21 constitutes a coplanar line together with the substrate 10 and coplanar patterns 22 and 23 . Moreover, in the region overlapping with the concave portion 13 when the main surface 12 is viewed from the negative direction of the z-axis, the signal line pattern 21 includes the substrate 10, the coplanar patterns 22 and 23, and the ground conductor pattern 42. A grounded coplanar line is configured together with the portion provided on the bottom surface 131 of the recess 13 .
  • “plan view” refers to either a plan view of the main surface 11 from the z-axis positive direction side or a plan view of the main surface 12 from the z-axis negative direction side.
  • the signal line pattern 21 and the coplanar patterns 22 and 23 are conductor thin films. In this embodiment, copper is used as the conductors forming the signal line pattern 21 and the coplanar patterns 22 and 23 .
  • ground conductor pattern 42 and the signal line pattern 41 are also conductor thin films.
  • copper is used as the conductors forming the signal line pattern 41 and the ground conductor pattern 42 .
  • the conductors forming the signal line pattern 21, the coplanar patterns 22 and 23, the signal line pattern 41, and the ground conductor pattern 42 are not limited to copper, and can be appropriately selected.
  • the signal line pattern 21 and the coplanar patterns 22 and 23 are formed by forming a conductor film (copper film in this embodiment) covering the main surface 11 and then patterning it into a desired shape.
  • the signal line pattern 41 and the ground conductor pattern 42 are formed by forming the recesses 13 on the main surface 12 and then forming a conductive film (copper film in this embodiment) covering the surfaces of the main surface 12 and the recesses 13. and patterning the conductor film into a desired shape.
  • a region where the conductor film is removed is provided between the signal line pattern 41 and the ground conductor pattern 42 . Therefore, the signal line pattern 41 and the ground conductor pattern 42 are insulated.
  • the coplanar pattern 22 and the portion of the ground conductor pattern 42 provided on the bottom surface 131 of the recess 13 are short-circuited by a through via 43 .
  • a portion provided on the bottom surface 131 of the recess 13 is short-circuited by a through via 44 .
  • the through vias 43 and 44 are an example of a pair of third through vias.
  • the through vias 43 and 44 are obtained by forming a conductor film (copper film in this embodiment) on the inner wall of a through hole that penetrates the substrate 10 from the main surface 11 to the bottom surface 131 . Therefore, the through vias 43 and 44 are conductor cylindrical members.
  • the through vias 43 and 44 can also be obtained by filling the inside of the through hole with a conductor.
  • the through vias 43 and 44 are conductor columnar members.
  • the bottom surface 131 is substantially flat (flat in this embodiment).
  • the regions where the through vias 43 and 44 are provided are included in the regions where the recesses 13 are provided. More specifically, when the main surface 12 is viewed in plan, each of the through vias 43 and 44 is located in a region (in other words, a area on the signal line pattern 21 side). Therefore, the through vias 43 and 44 short-circuit the coplanar patterns 22 and 23 and the portion of the ground conductor pattern 42 provided on the bottom surface 131 of the recess 13 . Also, the through vias 43 and 44 are provided so as to sandwich the signal line pattern 21 .
  • the two-conductor line 30 includes a through via 31 and through vias 32 and 33, as shown in FIG.
  • the through via 31 is an example of a first through via
  • the through vias 32 and 33 are examples of ground conductors and examples of one or more second through vias.
  • the through via 31 and the through vias 32 and 33 are obtained by forming a conductor film (copper film in this embodiment) on the inner wall of a through hole penetrating through the substrate 10 from the main surface 11 to the main surface 12. . Therefore, the through via 31 and the through vias 32 and 33 are tubular members made of a conductor.
  • the through via 31 and the through vias 32 and 33 can also be obtained by filling the inside of the through hole with a conductor.
  • the through via 31 and the through vias 32 and 33 are conductor columnar members.
  • two through vias 32 and 33 are used as an example of one or more second through vias.
  • one of the through vias 32 and 33 may be omitted, or three or more through vias may be used to form the second through via.
  • the coplanar line 40 is provided on the main surface 12 as shown in FIG. 2(b).
  • the coplanar line 40 includes a signal line pattern 41 and a second coplanar pattern composed of part of the ground conductor pattern 42 .
  • the signal line pattern 41 is an example of a second signal line pattern.
  • the signal line pattern 41 is electrically connected to the through via 31 in the vicinity of the end portion 411 , which is one end.
  • the signal line pattern 41 is substantially parallel (parallel in the present embodiment) to the signal line pattern 21 and in a direction away from the signal line pattern 21 (in FIGS. 2A and 2B, the x-axis positive direction). direction).
  • the ground conductor pattern 42 is provided so as to surround the long side of the signal line pattern 41 (the side along the x-axis direction in the coordinate system shown in FIG. 2) and the end portion 411 from three directions.
  • the ground conductor pattern 42 is a conductor pattern provided so as to cover a portion of the main surface 12 and the surfaces (bottom surface 131 and side surfaces) of the recess 13 (FIGS. 2B and 2C). 3 (a)).
  • the ground conductor pattern 42 is patterned so as to sandwich the signal line pattern 41 and surround it from three sides. A portion of the ground conductor pattern 42 configured in this manner is an example of a second coplanar pattern.
  • the distance D6 between the signal line pattern 41 and the ground conductor pattern 42 is configured to be widest at the end portion 411. That is, the interval D6 on the long side of the signal line pattern 41 is narrower than the interval D6 on the end portion 411 .
  • the interval D6 at the end portion 411 is illustrated.
  • the distance D1 which is the shortest distance between the through via 31 and the through via 32, is shorter than the distance D2, which is the shortest distance between the through via 31 and the recess 13.
  • the distance D2 is the distance between the through via 31 and the side surface 132 of the recess 13 when the main surface 12 is viewed from the z-axis negative direction.
  • the transmission line 1 is configured to have mirror symmetry with respect to a plane of symmetry along the line AA' and the z-axis shown in FIG. 2(a). Therefore, in the transmission line 1, the shortest distance between the through via 31 and the through via 33 is equal to the distance D1 and shorter than the distance D2.
  • the distance D4 which is the shortest distance between the through vias 32 and 33, and the distance D5, which is the shortest distance between the through vias 43 and 44, are different.
  • a configuration is adopted.
  • the distance D4 is slightly larger than the distance D5.
  • the distance D2 which is the shortest distance between the through via 31 and the concave portion 13, and the distance between each of the through vias 32 and 33 , and the distance D3, which is the shortest distance to the concave portion 13, are equal.
  • the distance D2 and the distance D3 may be different.
  • the distance D1 can be changed by moving the center of the through via 32 along the CC' line shown in FIG. 2(a) and parallel to the x-axis direction.
  • the distance D1 is one of the design parameters for impedance matching between the coplanar line 20 and the two-conductor line 30 .
  • the distances D2 and D3 often take different values.
  • the shortest distance between the through via 31 and the through via 33 can be changed by moving the center of the through via 33 along the DD' line shown in FIG. 2(a).
  • a transmission line 1A which is a first modified example of the transmission line 1, will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4(a) is a rear view of the transmission line 1A
  • FIG. 4(b) is a bottom view of the transmission line 1A.
  • members having the same functions as the members explained for the transmission line 1 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will not be repeated.
  • one concave portion 13 is formed in a region where a portion of the signal line pattern 21 and a portion of each of the coplanar patterns 22 and 23 overlap.
  • each of the recesses 131A, 132A, 133A is provided in a region overlapping with a portion of the signal line pattern 21, the coplanar pattern 22, and the coplanar pattern 23, respectively.
  • the conductor film formed on the main surface 12 and the surface of the group of recesses 13A is referred to as a ground conductor pattern 42A.
  • Conductive films formed on the surfaces of the recesses 131A, 132A, and 133A forming the recess group 13A are referred to as ground conductor patterns 421, 422, and 423, respectively.
  • the recess provided in the region overlapping at least the signal line pattern 21 may be one recess 13, or may be a group of recesses 13A divided into three. good.
  • the number of recesses forming the recess group 13A is not limited to three, and can be set as appropriate.
  • the group of recesses 13A is formed by modifying the quartz glass (laser modification) by irradiating the quartz glass with a laser beam using a laser processing machine, and etching the modified quartz glass by wet etching. It can be formed by In this case, the width and number of each recess may be determined according to the scanning path of the laser beam used for laser processing and the etching time during wet etching.
  • the ends of the concave portions 131A, 132A, and 133A which are the ends on the side of the two-conductor line 30, are formed in a semicircular shape when the main surface 12 is viewed from above. It is configured. This is because the recess group 13A is formed using laser modification and wet etching.
  • the side surfaces of the recesses 131A, 132A, and 133A which are adjacent to the through via 31 and the through vias 32 and 33, are the portions adjacent to the through via 31 (specifically, the end portions of the recess 131A). ) is recessed (located in the negative direction of the x-axis) from the portions (specifically, the side surfaces at the ends of the recesses 132A and 133A) close to the through vias 32 and 33 .
  • a two-conductor line 30 is configured by providing through vias 32 and 33 that sandwich the through via 31 on both sides of the through via 31. As shown in FIG. However, instead of providing the through vias 32 and 33, the lengths of the recesses 132A and 133A of the recesses forming the recess group 13A are extended in the positive direction of the x-axis, and the through vias 31 and the sidewalls of the recesses 132A and 133A A two-conductor line can also be configured with the provided ground conductor pattern 42A. This configuration can also be applied to a transmission line 1B, which will be described later.
  • a transmission line 1B which is a second modification of the transmission line 1 and is also a modification of the transmission line 1A, will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a bottom view of the transmission line 1B.
  • the transmission line 1B is based on the transmission line 1A shown in FIG.
  • members having the same functions as the members explained for the transmission line 1 and the transmission line 1A are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will not be repeated.
  • the transmission line 1B employs an input/output terminal 40B instead of the coplanar line 40 compared to the transmission lines 1 and 1A.
  • the input/output terminal 40B will be described.
  • a substrate 10B provided in the transmission line 1B is a plate-shaped member made of quartz glass, like the substrate 10 provided in the transmission line 1.
  • FIG. 12B the main surface corresponding to the main surface 12 of the substrate 10 is called a main surface 12B.
  • a conductor patch 41B functioning as a signal terminal is provided in a region of the main surface 12 including the through via 31 when the main surface 12B is viewed from above (see FIG. 5).
  • the conductor patch 41B is separated from the ground conductor pattern 42 .
  • the conductor patch 41B is obtained by shortening the length of the signal line pattern 41 shown in FIG. 2(c) or FIG. 4(b).
  • the conductor patch 41B is provided only in the region including the through via 31, it is possible to connect the input/output terminals provided on one main surface of the mounting board by using a technique called pad-on-via. , the input/output terminal 40B can be connected.
  • a transmission line 1C which is a third modification of the transmission line 1, will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a bottom view of the transmission line 1C.
  • the transmission line 1C is based on the transmission line 1 shown in FIGS.
  • members having the same functions as those of the members described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
  • the transmission line 1C has the through vias 32 and 33 omitted, and the distance D2 between the through via 31 and the side surface 132 of the recess 13 is narrowed.
  • the two-conductor line 30 includes a through via 31 and through vias 32 and 33 .
  • the two-conductor line 30C includes a through via 31 and a conductor film that is a part of the conductor film that constitutes the ground conductor pattern 42 and that is provided on the side surface 132 of the recess 13. .
  • the conductor film provided on the side surface 132 of the recess 13 is an example of a second ground conductor.
  • the transmission line 1C includes the substrate 10C, the coplanar line 20, the two-conductor line 30C, and the coplanar line 40.
  • a substrate 10C included in the transmission line 1C is a plate-like member made of quartz glass, like the substrate 10 included in the transmission line 1.
  • FIG. in this modified example, the main surface corresponding to the main surface 12 of the substrate 10 is called a main surface 12C.
  • the coplanar line 20 is provided on the substrate 10C.
  • the coplanar line 20 includes a signal line pattern 21 provided on a main surface opposite to the main surface 12C (a main surface corresponding to the main surface 11 of the transmission line 1), and coplanar patterns 22 and 23 that sandwich the signal line pattern 21. (an example of a first coplanar pattern), and.
  • the coplanar patterns 22 and 23 are configured so that their lengths are equal to the length of the signal line pattern 21. That is, the tips of the coplanar patterns 22 and 23 pass through the through via 31 in the same way as the signal line pattern 21 .
  • the lengths of the coplanar patterns 22 and 23 may be shorter than the length of the signal line pattern 21 .
  • the tips of the coplanar patterns 22 and 23 are preferably located closer to the through via 31 than the side surface 132 of the recess 13 .
  • the two-conductor line 30C is provided on the substrate 10C.
  • the two-conductor line 30C is electrically connected to the signal line pattern 21 and includes a through via 31 penetrating from the main surface opposite to the main surface 12C to the main surface 12C, and a second ground conductor.
  • the recess 13 is provided in a region overlapping at least the signal line pattern 21 on the main surface 12C when the main surface 12C is viewed from above. In this modified example, the recesses 13 are also provided in regions overlapping the coplanar patterns 22 and 23 when the main surface 12C is viewed in plan.
  • the signal line pattern 21, the coplanar patterns 22 and 23, and the portion of the ground conductor pattern 42 provided on the bottom surface 131 of the recess 13 constitute a grounded coplanar line.
  • the ground conductor is a portion of the ground conductor pattern 42 provided on the side surface 132 of the recess 13 .
  • a transmission line includes a dielectric substrate, a first coplanar line provided on the substrate, and a first signal provided on one main surface of the substrate.
  • a first coplanar line provided with a line pattern and a first coplanar pattern sandwiching the first signal line pattern; and a two-conductor line provided on the substrate, wherein the first signal line A two-conductor line is provided, which is electrically connected to the pattern and includes a first through via penetrating from the one main surface of the substrate to the other main surface, and a ground conductor.
  • a two-conductor line including the first through via and the ground conductor can be used to transmit high frequencies between the pair of main surfaces of the substrate. Therefore, compared with the input/output structure of the filter device of Patent Document 1, the reflection loss can be suppressed.
  • the transmission line according to the second aspect of the present invention in addition to the configuration of the transmission line according to the first aspect described above, at least the first signal line on the other main surface of the substrate a recess is formed in a region overlapping with the pattern, and further comprising a ground conductor pattern provided on the other main surface of the substrate and a surface of the recess and facing the first signal line pattern, the recess.
  • the ground conductor pattern provided on the surface of the ground conductor forms a grounded coplanar line together with the first coplanar line, and the ground conductor is one or more penetrating from the one main surface to the other main surface.
  • the second through via is one or a plurality of second through vias for short-circuiting the first coplanar pattern and the ground conductor pattern formed on the other main surface, the first through via and the one or more second through vias is shorter than the shortest distance between the first through vias and the recess.
  • the transmission line can be easily designed.
  • the first coplanar pattern and the concave part of the ground conductor pattern a pair of third through vias for short-circuiting the portion provided on the bottom surface, further comprising a pair of third through vias provided so as to sandwich the first signal line pattern.
  • a grounded coplanar line in which a first signal line pattern, a first coplanar pattern, and a ground conductor pattern run in parallel, a first through via, and a second through via
  • a coplanar line in which the first signal line pattern and the first coplanar pattern run in parallel is interposed between the two-conductor line in which the first signal line pattern and the first coplanar pattern run in parallel.
  • each of the pair of third through vias has the above-described A configuration is adopted in which the first coplanar pattern is provided in a region adjacent to the first signal line pattern among the regions included in the first coplanar pattern.
  • the current distribution caused by the high frequency tends to be high at the edges where the first signal line pattern and the first coplanar pattern face each other and are close to each other.
  • the first coplanar pattern and the ground conductor pattern are formed in a region adjacent to the first signal line pattern, which is a region having a high current distribution. can be short-circuited, the current distribution in the first coplanar pattern can be brought closer to the current distribution in the pair of third through vias. Therefore, the continuity of impedance at the boundary between the grounded coplanar line and the first coplanar line can be enhanced.
  • the concave portion is formed on the other main surface of the substrate in plan view. , formed in a region overlapping with the first signal line pattern and the first coplanar pattern, and the one or more second through vias are provided to sandwich the first through vias.
  • a configuration is employed in which the shortest distance between the second through via and the recess is different from the shortest distance between the pair of second through vias and the recess.
  • the shortest distance between the pair of second through vias may be adjusted as in the fourth aspect, or The shortest distance between the pair of second through vias and the recess may be adjusted as follows. According to the above configuration, as in the case of the fourth aspect, impedance matching between the grounded coplanar line and the two-conductor line can be enhanced, and as a result, reflection loss can be suppressed.
  • the concave portion is formed on the other main surface of the substrate in plan view. , formed in a region overlapping with the first signal line pattern and the first coplanar pattern, and the one or more second through vias are provided to sandwich the first through vias.
  • a side surface of the recess, which is a second through via, is adjacent to the first through via and the pair of second through vias, and the portion adjacent to the first through via is the pair of second through vias.
  • a configuration is adopted in which the portion is recessed from the portion adjacent to the through via.
  • the total length of the transmission line (the length in the direction along the first signal line pattern) can be shortened.
  • the transmission line according to the seventh aspect of the present invention in addition to the configuration of the transmission line according to the second aspect described above, at least the first signal line on the other main surface of the substrate A concave portion is formed in a region overlapping with the pattern, the ground conductor pattern is provided on the surface of the concave portion, and the ground conductor is the side surface of the concave portion of the ground conductor pattern.
  • a configuration is adopted, which is a portion provided on the side surface close to the through via of the .
  • the capacitance generated between the first through via and the portion provided on the side surface of the recess, which is adjacent to the first through via can be reduced. should be considered mainly. Therefore, the transmission line can be easily designed.
  • the substrate in addition to the configuration of the transmission line according to any one of the second to seventh aspects described above, in a plan view, the substrate has the A configuration is adopted in which a conductor patch functioning as a signal terminal and separated from the ground conductor pattern is provided in a region including the first through via on the other main surface.
  • the transmission line when mounting the transmission line on the mounting substrate, it is not necessary to further provide a two-conductor line (for example, a coplanar line) in which the signal line is electrically connected to the first through via on the other main surface. Therefore, it is possible to reduce the size of the substrate that constitutes the transmission line.
  • a two-conductor line for example, a coplanar line
  • a second coplanar line comprising: a second signal line pattern electrically connected to the first through via; and a second coplanar line sandwiching the second signal line pattern. configuration is adopted.
  • the second signal line pattern of the second coplanar line includes: substantially parallel to the first signal line pattern of one coplanar line and extending in a direction away from the first signal line pattern of the first coplanar line; surrounds the second signal line pattern of the second coplanar line from at least three sides, and the distance between the second signal line pattern of the second coplanar line and the second coplanar pattern is one end of the second signal line pattern of the second coplanar line and is widest at the end on the recess side.

Abstract

基板の一対の主面間において高周波を伝送させる伝送線路において、特許文献１のフィルタが備えている入出力構造と比較して、反射損失を抑制すること。伝送線路（１）は、基板（１０）と、主面（１１）に設けられた信号線パターン（２１）、及び、第１のコプレナパターン（コプレナパターン２２，２３）を備えたコプレナ線路（２０）と、信号線パターン（２１）と導通する第１のスルービア（３１）、及び、地導体（スルービア３２，３３）を備えた二導体線路（３０）と、を備えている。

Description

伝送線路
　本発明は、伝送線路に関する。
　特許文献１の図１～図４には、電磁気的に結合した２つのマイクロストリップ線路を用いたフィルタ装置が開示されている。このフィルタ装置は、誘電体製の基板と、基板の一方の主面に設けられた一対の信号線（特許文献１においては、スタブ６ａ，６ｂ及びパッチ８ａ，８ｂと呼ばれている）と、基板の他方の主面に設けられた地導体と（特許文献１においては、地導体層１０と呼ばれている）と、一対の入出力構造（特許文献１においては、入出力タップ１４ａ，１４ｂ及びメタライズされた孔と呼ばれている）と、を備えている。スタブ６ａ，６ｂは、帯状の導体パターンである。入出力タップ１４ａ，１４ｂの各々は、それぞれ、スタブ６ａ，６ｂの中途区間から突出するように設けられた導体パターンである。
　このフィルタ装置を実装基板に実装する場合、通常、このフィルタ装置の基版の他方の主面（信号線が設けられた主面と反対側の主面）を実装基板の一方の主面に対向させる。そのため、入出力タップ１４ａ，１４ｂの端部のうち、スタブ６ａ，６ｂに接続されている側と逆側の端部の近傍には、基板の一対の主面同士を貫通するスルービア（特許文献１においては、メタライズされた孔と呼ばれている）が設けられている。このように、入出力タップ１４ａ，１４ｂの各々にスルービアが接続されていることによって、フィルタ装置の基板における他方の主面側から、フィルタ装置に対して高周波を供給することができる。
米国特許第５３４３１７６号明細書
　しかしながら、上述したような入出力構造においては、伝送させる高周波の周波数が高ければ高いほど反射損失が大きくなりやすいという問題がある。この入出力構造においては、伝送線路とはいえない１本のスルービアが、基板の一対の主面間における高周波の伝送を担っているためである。
　本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、基板の一対の主面間において高周波を伝送させる伝送線路において、特許文献１のフィルタ装置が備えている入出力構造と比較して、反射損失を抑制することである。
　上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る伝送線路は、誘電体製の基板と、前記基板に設けられた第１のコプレナ線路であって、前記基板の一方の主面に設けられた第１の信号線パターンと、前記第１の信号線パターンを挟み込む第１のコプレナパターンと、を備えた第１のコプレナ線路と、前記基板に設けられた二導体線路であって、前記第１の信号線パターンと導通し、且つ、前記基板の前記一方の主面から他方の主面まで貫通する第１のスルービアと、地導体と、を備えた二導体線路と、を備えている。
　本発明の一態様によれば、基板の一対の主面間において高周波を伝送させる伝送線路において、特許文献１のフィルタ装置が備えている入出力構造と比較して、反射損失を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る伝送線路の斜視図である。 （ａ）～（ｃ）の各々は、それぞれ、図１に示した伝送線路の底面図、平面図、及び背面図である。 図１に示した伝送線路の断面図である。（ａ）は、図１の（ａ）に示したＡ－Ａ’線及びｚ軸に沿った断面を示し、（ｂ）は、図１の（ａ）に示したＢ－Ｂ’線及びｚ軸に沿った断面を示している。 （ａ）は、図１に示した伝送線路の第１の変形例の背面図であり、（ｂ）は、第１の変形例の底面図である。 図１に示した伝送線路の第２の変形例の底面図である。 図１に示した伝送線路の第３の変形例の底面図である。
　〔伝送線路〕
　＜概要＞
　本発明の一実施形態に係る伝送線路１について、図１～図３を参照して説明する。図１は、伝送線路１の斜視図である。図２の（ａ）～（ｃ）の各々は、それぞれ、図１に示した伝送線路の底面図、平面図、及び背面図である。図３は、伝送線路１の断面図である。図３の（ａ）は、図１の（ａ）に示したＡ－Ａ’線及びｚ軸に沿った断面を示す、（ｂ）は、図１の（ａ）に示したＢ－Ｂ’線及びｚ軸に沿った断面を示している。
　伝送線路１は、特許文献１に記載のフィルタ装置や、国際出願番号PCT/JP2021/011615に記載のフィルタ装置などに代表されるフィルタ装置の入出力構造として好適に用いることができる。伝送線路１をこのようなフィルタ装置の入出力構造として用いる場合、フィルタ装置は、伝送線路１と一括して１つの基板に設けられる。
　本実施形態においては、フィルタ装置を、実装基板の一方の主面に、且つ、基板の他方の主面と、実装基板の一方の主面とが近接して対向するように、実装されることを想定している。この場合、フィルタ装置においてフィルタ機能を実現するための導体パターンは、基板の一対の主面のうち、実装基板から遠い側の主面に設けられる。伝送線路１は、基板の一対の主面のうち、実装基板に近接する側の主面からフィルタ装置に対して高周波を供給することを想定している。
　なお、本実施形態では、フィルタ装置の透過帯域の中心周波数として６０ＧＨｚを採用している。ただし、フィルタ装置の透過帯域の中心周波数は、６０ＧＨｚに限定されず、たとえば、３０ＧＨｚ以上７５ＧＨｚ以下の帯域内において適宜定めることができる。伝送線路１は、フィルタ装置の透過帯域の中心周波数におけるロスをできるだけ低減できるように、その構造及び各部のサイズを最適化されている。
　＜構成＞
　伝送線路１は、図１に示すように、基板１０と、コプレナ線路２０と、二導体線路３０と、コプレナ線路４０と、を備えている。コプレナ線路２０、二導体線路３０、及びコプレナ線路４０は、何れも、基板１０に設けられている。本願明細書において、二導体線路とは、信号線を構成する導体、及び、グランドを構成する導体、という２つの機能が異なる導体を備えている高周波伝送線路を指す。本願明細書において、二導体線路のグランドは、１つの導体により構成されていてもよいし、複数の導体により構成されていてもよい。グランデッドコプレナ線路、コプレナ線路、及び、マイクロストリップ線路は、何れも二導体線路の一例である。なお、二導体線路３０は、典型的なグランデッドコプレナ線路、コプレナ線路、及び、マイクロストリップ線路の何れとも異なり、基板１０の厚み方向に高周波を伝搬させる高周波伝送線路である。そのため、二導体線路３０については、二導体線路と称する。
　なお、図５を参照して後述する伝送線路１の第２の変形例のように、本発明の一態様においては、伝送線路１のコプレナ線路４０が備えている信号線パターン４１に代えて導体パッチ４１Ｂを用いることもできる。すなわち、本発明の一態様においては、コプレナ線路４０を省略することもできる。なお、図１は、伝送線路１のポイントとなる構成を抜粋して示しているに過ぎない。基板１０は、図１に図示する座標系のｘ軸方向及びｙ軸方向の何れにも延伸されている。また、コプレナ線路２０は、図１に図示されている範囲に留まらない。コプレナ線路２０は、二導体線路３０に接続される側と逆側の端部がｘ軸負方向側に延伸されている。また、コプレナ線路４０は、図１に図示されている範囲に留まらず、二導体線路３０に接続される側と逆側の端部がｘ軸正方向側に延伸されている。なお、図１に図示されている範囲外であって、ｘ軸負方向側の領域において、コプレナ線路２０（グランデッドコプレナ線路）は、コプレナ線路に接続されていてもよい。すなわち、後述する凹部１３のｘ軸方向に沿った長さは、後述する信号線パターン２１及びコプレナパターン２２，２３のｘ軸方向に沿った長さよりも短くてもよい。また、上述したように、基板１０には、フィルタ装置が設けられていてもよい。
　（基板）
　基板１０は、誘電体製の板状部材である。本実施形態では、基板１０を構成する誘電体として石英ガラスを用いている。ただし、基板１０を構成する誘電体は、石英ガラスに限定されず、適宜選択することができる。石英ガラスに代表されるガラス以外の誘電体としては、抵抗率が高い半導体や、樹脂などが挙げられる。抵抗率が高い半導体は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）に代表される化合物半導体であってもよいし、シリコンであってもよい。樹脂の一例としては、フッ素樹脂が挙げられる。また、基板１０を構成する誘電体は、フッ素化合物であってもよい。
　本実施形態において、基板１０の厚みは、４００μｍである。ただし、基板１０の厚みは、４００μｍに限定されず、適宜定めることができる。
　基板１０の一対の主面１１，１２のうち、図１に示した状態において、上側に位置する主面を主面１１と称し、下側に位置する主面を主面１２と称する。
　また、図１に図示している座標系では、主面１１，１２の法線方向であって、主面１２から主面１１へ向かう方向をｚ軸正方向と定め、後述するコプレナ線路２０の信号線パターン２１が、後述する二導体線路３０に向かって延伸されている方向をｘ軸正方向と定め、ｘ軸正方向及びｚ軸正方向とともに右手系の直交座標系を構成する方向をｙ軸正方向と定めている。
　基板１０の主面１２のうち、少なくとも後述する信号線パターン２１の一部と重なる領域には凹部１３が形成されている。本実施形態において、凹部１３は、信号線パターン２１の一部に加えて、コプレナパターン２２，２３の各々の一部と重なるように構成されている（図２の（ａ）及び（ｂ）参照）。
　凹部１３は、主面１１及び主面１２と平行な底面１３１と、底面１３１と垂直な側面と、により構成されている。以下において、側面のうち、後述する二導体線路３０に近接する側面を側面１３２と称する。
　（第１のコプレナ線路）
　コプレナ線路２０は、図１、図２の（ａ）、及び、図３の（ａ）に示すように、基板１０に設けられた二導体線路である。コプレナ線路２０は、信号線パターン２１と、コプレナパターン２２，２３と、を備えている。
　信号線パターン２１及びコプレナパターン２２，２３は、基板１０の主面１１に設けられている。信号線パターン２１は、第１の信号線パターンの一例である。コプレナパターン２２，２３は、第１のコプレナパターンの一例である。
　信号線パターン２１は、コプレナ線路２０の信号線として機能する。
　コプレナパターン２２，２３の各々は、信号線パターン２１を挟み込むように設けられている。
　地導体パターン４２は、主面１２の一部と、凹部１３の表面（底面１３１および側面）とを覆うように設けられた導体パターンである（図２の（ｂ）及び図３の（ａ）参照）。
　信号線パターン２１は、基板１０及びコプレナパターン２２，２３とともにコプレナ線路を構成する。しかも、主面１２をｚ軸負方向側から平面視した場合に凹部１３と重なる領域においては、信号線パターン２１は、基板１０と、コプレナパターン２２，２３と、地導体パターン４２のうち、凹部１３の底面１３１に設けられた部分とともにグランデッドコプレナ線路を構成する。なお、以下において「平面視」とは、主面１１をｚ軸正方向側から平面視すること、及び、主面１２をｚ軸負方向側から平面視すること、の何れかを指す。
　信号線パターン２１、及び、コプレナパターン２２，２３は、導体製の薄膜である。本実施形態では、信号線パターン２１、及び、コプレナパターン２２，２３を構成する導体として銅を採用している。
　同様に、地導体パターン４２、及び、後述する信号線パターン４１も、導体製の薄膜である。本実施形態では、信号線パターン４１、及び、地導体パターン４２を構成する導体として銅を採用している。
　ただし、信号線パターン２１、コプレナパターン２２，２３、信号線パターン４１、及び、地導体パターン４２を構成する導体は、銅に限定されず、適宜選択することができる。
　信号線パターン２１、及び、コプレナパターン２２，２３は、主面１１を覆う導体膜（本実施形態においては、銅製の膜）を形成したうえで、所望の形状になるようにパターニングを実施することにより得られる。また、信号線パターン４１、及び、地導体パターン４２は、主面１２に凹部１３を形成したうえで、主面１２及び凹部１３の表面を覆う導体膜（本実施形態においては、銅製の膜）を形成し、当該導体膜を所望の形状になるようにパターニングを実施することにより得られる。なお、信号線パターン４１と地導体パターン４２との間には、導体膜を除去した領域が設けられている。したがって、信号線パターン４１と地導体パターン４２とは、絶縁されている。
　コプレナ線路２０において、コプレナパターン２２と、地導体パターン４２のうち凹部１３の底面１３１に設けられた部分とは、スルービア４３により短絡されており、コプレナパターン２３と、地導体パターン４２のうち凹部１３の底面１３１に設けられた部分とは、スルービア４４により短絡されている。スルービア４３，４４は、一対の第３のスルービアの一例である。
　スルービア４３，４４は、主面１１から底面１３１まで基板１０を貫通する貫通孔の内壁に、導体膜（本実施形態においては、銅製の膜）を形成することにより得られる。したがって、スルービア４３，４４は、導体製の筒状部材である。
　ただし、スルービア４３，４４は、前記貫通孔の内部に導体を充填することによっても得られる。この場合、スルービア４３，４４は、導体製の柱状部材である。
　図２の（ｃ）、図３の（ａ）、及び、図３の（ｂ）に示すように、底面１３１は、略平坦（本実施形態においては平坦）である。
　図２の（ｂ）に示すように、主面１２を平面視した場合、スルービア４３，４４が設けられている領域は、凹部１３が設けられている領域に包含されている。より詳しくは、主面１２を平面視した場合、スルービア４３，４４の各々は、それぞれ、コプレナパターン２２，２３に包含されている領域のうち信号線パターン２１に近接する領域（換言すれば、信号線パターン２１側の領域）に設けられている。したがって、スルービア４３，４４は、コプレナパターン２２，２３と、地導体パターン４２のうち凹部１３の底面１３１に設けられた部分とを短絡する。また、スルービア４３，４４は、信号線パターン２１を挟み込むように設けられている。
　（二導体線路）
　二導体線路３０は、図１に示すように、スルービア３１と、スルービア３２，３３と、を備えている。スルービア３１は、第１のスルービアの一例であり、スルービア３２，３３は、地導体の一例であり、且つ、１又は複数の第２のスルービアの一例である。
　スルービア３１、及び、スルービア３２，３３は、主面１１から主面１２まで基板１０を貫通する貫通孔の内壁に、導体膜（本実施形態においては、銅製の膜）を形成することにより得られる。したがって、スルービア３１、及び、スルービア３２，３３は、導体製の筒状部材である。
　ただし、スルービア３１、及び、スルービア３２，３３は、前記貫通孔の内部に導体を充填することによっても得られる。この場合、スルービア３１、及び、スルービア３２，３３は、導体製の柱状部材である。
　本実施形態においては、１又は複数の第２のスルービアの一例として２本のスルービア３２，３３を用いている。ただし、スルービア３２，３３のうち何れか１本を省略してもよいし、３本以上のスルービアを用いて第２のスルービアを構成することもできる。ただし、スルービア３１と第２のスルービアとの間に生じるキャパシタンスの分布における対称性を高めるためには、第２のスルービアをできるだけ高い対称性を有するように配置することが好ましい。
　（第２のコプレナ線路）
　コプレナ線路４０は、図２の（ｂ）に示すように、主面１２に設けられている。コプレナ線路４０は、信号線パターン４１と、地導体パターン４２の一部により構成されている第２のコプレナパターンとを備えている。
　信号線パターン４１は、第２の信号線パターンの一例である。信号線パターン４１は、一端である端部４１１の近傍がスルービア３１と導通している。信号線パターン４１は、信号線パターン２１と略平行（本実施形態においては平行）であり、且つ、信号線パターン２１から遠ざかる方向（図２の（ａ）及び（ｂ）においては、ｘ軸正方向）に延伸されている。
　地導体パターン４２は、信号線パターン４１の長辺（図２に図示した座標系においてｘ軸方向に沿った辺）と、端部４１１と、を三方向から取り囲むように設けられている。上述したように、地導体パターン４２は、主面１２の一部と、凹部１３の表面（底面１３１および側面）とを覆うように設けられた導体パターンである（図２の（ｂ）及び図３の（ａ）参照）。地導体パターン４２は、信号線パターン４１を、挟み込むことに加えて３方から取り囲むようにパターニングされている。このように構成された地導体パターン４２の一部分は、第２のコプレナパターンの一例である。
　伝送線路１においては、信号線パターン４１と地導体パターン４２との間隔Ｄ６は、端部４１１において最も広くなるように構成されている。すなわち、信号線パターン４１の長辺における間隔Ｄ６は、端部４１１における間隔Ｄ６よりも狭い。なお、図２の（ｂ）においては、端部４１１における間隔Ｄ６を図示している。
　なお、信号線パターン４１、及び、地導体パターン４２を構成する導体膜については、コプレナ線路２０の項における説明と同じなので、ここでは、その説明を省略する。
　（スルービア及び凹部の配置）
　伝送線路１においては、図２の（ａ）に示すように、スルービア３１とスルービア３２との最短距離である距離Ｄ１は、スルービア３１と凹部１３との最短距離である距離Ｄ２よりも短い構成を採用している。距離Ｄ２は、主面１２をｚ軸負方向側から平面視した場合に、スルービア３１と凹部１３の側面１３２との間隔である。なお、伝送線路１は、図２の（ａ）に示すＡ－Ａ’線及びｚ軸に沿った面を対称面として、鏡映対称となるように構成されている。したがって、伝送線路１において、スルービア３１とスルービア３３との最短距離は、距離Ｄ１と等しく、距離Ｄ２よりも短い。
　また、伝送線路１においては、図２の（ｂ）に示すように、スルービア３２，３３同士の最短距離である距離Ｄ４と、スルービア４３，４４同士の最短距離である距離Ｄ５とは、異なっている構成を採用している。図２の（ｂ）に示す伝送線路１においては、距離Ｄ４が距離Ｄ５よりもわずかに大きい。
　また、図２の（ａ）に示すように、主面１１を平面視した場合において、伝送線路１では、スルービア３１と凹部１３との最短距離である距離Ｄ２と、スルービア３２，３３の各々と、凹部１３との最短距離である距離Ｄ３とが等しい構成を採用している。ただし、距離Ｄ２と、距離Ｄ３とは、異なっていてもよい。図２の（ａ）に示したＣ－Ｃ’線であって、ｘ軸方向と平行なＣ－Ｃ’線上において、スルービア３２の中心を移動させることによって、距離Ｄ１を変化させることができる。距離Ｄ１は、コプレナ線路２０と二導体線路３０とのインピーダンス整合を図る場合の設計パラメータの１つである。距離Ｄ１を設計パラメータとしてコプレナ線路２０と二導体線路３０とのインピーダンス整合を図る場合、多くの場合、距離Ｄ２と距離Ｄ３とは異なる値を取る。同様に、スルービア３３においても、図２の（ａ）に示すＤ－Ｄ’線上において中心を移動させることによって、スルービア３１とスルービア３３との最短距離を変化させることができる。
　〔第１の変形例〕
　伝送線路１の第１の変形例である伝送線路１Ａについて、図４を参照して説明する。図４の（ａ）は、伝送線路１Ａの背面図であり、図４の（ｂ）は、伝送線路１Ａの底面図である。なお、説明の便宜上、伝送線路１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図２の（ｂ）及び（ｃ）に示す伝送線路１では、信号線パターン２１の一部と、コプレナパターン２２，２３の各々の一部と、重なる領域に１つの凹部１３が形成されている。
　それに対して、伝送線路１Ａでは、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、主面１２のうち少なくとも信号線パターン２１と重なる領域に、３つの凹部１３１Ａ，１３２Ａ，１３３Ａからなる凹部群１３Ａが設けられている。凹部１３１Ａ，１３２Ａ，１３３Ａの各々は、それぞれ、信号線パターン２１、コプレナパターン２２、及び、コプレナパターン２３の一部と重なる領域に設けられている。なお、本変形例においては、主面１２及び凹部群１３Ａの表面に形成されている導体膜を地導体パターン４２Ａと称する。また、凹部群１３Ａを構成する凹部１３１Ａ，１３２Ａ，１３３Ａの各々の表面に形成されている導体膜を、それぞれ、地導体パターン４２１，４２２，４２３と称する。
　このように、本発明の一態様において、少なくとも信号線パターン２１と重なる領域に設けられた凹部は、１つの凹部１３であってもよいし、３つに分割された凹部群１３Ａであってもよい。また、凹部群１３Ａを構成する凹部の数は、３つに限定されず、適宜設定することができる。例えば、凹部群１３Ａは、レーザ加工機を用いて、レーザ光を石英ガラスに照射することにより石英ガラスを改質（レーザ改質）し、その改質された部分の石英ガラスをウェットエッチングによりエッチングすることにより形成することができる。この場合には、レーザ加工に用いるレーザ光のスキャン経路及びウェットエッチング時のエッチング時間に応じて各凹部の幅及び数を定めればよい。
　また、伝送線路１Ａにおいては、凹部１３１Ａ，１３２Ａ，１３３Ａの各々の端部であって、二導体線路３０側の端部は、主面１２を平面視した場合に、半円状になるように構成されている。これは、レーザ改質とウェットエッチングとを用いて凹部群１３Ａを形成しているためである。
　また、伝送線路１Ａにおいて、各凹部１３１Ａ，１３２Ａ，１３３Ａの側面であって、スルービア３１及びスルービア３２，３３に近接する側面は、スルービア３１と近接する部分（具体的には、凹部１３１Ａの端部における側面）がスルービア３２，３３と近接する部分（具体的には、凹部１３２Ａ，１３３Ａの端部における側面）よりも引っ込んでいる（ｘ軸負方向側に位置する）構成が採用されている。
　なお、伝送線路１Ａにおいては、伝送線路１と同様に、スルービア３１の両脇に、スルービア３１を挟み込むスルービア３２，３３を設けることによって二導体線路３０を構成している。ただし、スルービア３２，３３を設ける代わりに、凹部群１３Ａを構成する各凹部のうち凹部１３２Ａ，１３３Ａの長さをｘ軸正方向に向かって延伸し、スルービア３１と、凹部１３２Ａ，１３３Ａの側壁に設けられた地導体パターン４２Ａとにより二導体線路を構成することもできる。なお、この構成は、後述する伝送線路１Ｂにも適用することができる。
　〔第２の変形例〕
　伝送線路１の第２の変形例であり、伝送線路１Ａの一変形例でもある伝送線路１Ｂについて、図５を参照して説明する。図５は、伝送線路１Ｂの底面図である。伝送線路１Ｂは、図４に示す伝送線路１Ａをベースにしている。なお、説明の便宜上、伝送線路１及び伝送線路１Ａにて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　伝送線路１Ｂは、伝送線路１及び伝送線路１Ａと比較して、コプレナ線路４０の代わりに、入出力端子４０Ｂを採用している。本変形例では、入出力端子４０Ｂについて説明する。なお、伝送線路１Ｂが備えている基板１０Ｂは、伝送線路１が備えている基板１０と同様に、石英ガラス製の板状部材である。本変形例では、基板１０の主面１２に対応する主面を主面１２Ｂと称する。
　伝送線路１Ｂにおいては、主面１２Ｂを平面視した場合に、主面１２のうちスルービア３１を包含する領域に、信号端子として機能する導体パッチ４１Ｂが設けられている（図５参照）。導体パッチ４１Ｂは、地導体パターン４２とは離間している。導体パッチ４１Ｂは、図２の（ｃ）あるいは図４の（ｂ）に図示されている信号線パターン４１の長さを短く構成することによって得られる。
　このように、導体パッチ４１Ｂがスルービア３１を包含する領域にのみ設けられている場合であっても、パッドオンビアと呼ばれる技術を用いることにより、実装基板の一方の主面に設けられた入出力端子に、入出力端子４０Ｂを接続することができる。
　〔第３の変形例〕
　伝送線路１の第３の変形例である伝送線路１Ｃについて、図６を参照して説明する。図６は、伝送線路１Ｃの底面図である。伝送線路１Ｃは、図１～図３に示す伝送線路１をベースにしている。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　伝送線路１Ｃは、伝送線路１と比較して、スルービア３２，３３を省略したうえで、スルービア３１と凹部１３の側面１３２との距離Ｄ２を狭めている。伝送線路１において、二導体線路３０は、スルービア３１と、スルービア３２，３３と、を備えている。一方、伝送線路１Ｃにおいて、二導体線路３０Ｃは、スルービア３１と、地導体パターン４２を構成する一部の導体膜であって、凹部１３の側面１３２に設けられた導体膜と、を備えている。凹部１３の側面１３２に設けられた導体膜は、第２の地導体の一例である。
　以上のように、伝送線路１Ｃは、基板１０Ｃと、コプレナ線路２０と、二導体線路３０Ｃと、コプレナ線路４０と、を備えている。なお、伝送線路１Ｃが備えている基板１０Ｃは、伝送線路１が備えている基板１０と同様に、石英ガラス製の板状部材である。本変形例では、基板１０の主面１２に対応する主面を主面１２Ｃと称する。
　コプレナ線路２０は、基板１０Ｃに設けられている。コプレナ線路２０は、主面１２Ｃと逆側の主面（伝送線路１における主面１１に対応する主面）に設けられた信号線パターン２１と、信号線パターン２１を挟み込むコプレナパターン２２，２３（第１のコプレナパターンの一例）と、と、を備えている。
　伝送線路１Ｃにおいては、コプレナパターン２２，２３は、その長さが信号線パターン２１の長さと等しくなるように構成されている。すなわち、コプレナパターン２２，２３の先端は、信号線パターン２１と同じように、スルービア３１を通り越している。ただし、伝送線路１Ｃにおいて、コプレナパターン２２，２３の長さは、信号線パターン２１の長さよりも短くてもよい。この場合、コプレナパターン２２，２３の先端は、凹部１３の側面１３２よりもスルービア３１側に位置していることが好ましい。
　二導体線路３０Ｃは、基板１０Ｃに設けられている。二導体線路３０Ｃは、信号線パターン２１と導通し、且つ、主面１２Ｃと逆側の主面から主面１２Ｃまで貫通するスルービア３１と、第２の地導体と、を備えている。
　凹部１３は、主面１２Ｃを平面視した場合に、主面１２Ｃのうち、少なくとも信号線パターン２１と重なる領域に設けられている。本変形例において、凹部１３は、主面１２Ｃを平面視した場合に、コプレナパターン２２，２３と重なる領域にも設けられている。
　伝送線路１Ｃにおいて、信号線パターン２１と、コプレナパターン２２，２３と、地導体パターン４２のうち、凹部１３の底面１３１に設けられた部分とで、グランデッドコプレナ線路を構成する。また、伝送線路１Ｃにおいて、地導体は、地導体パターン４２のうち、凹部１３の側面１３２に設けられた部分である。
　〔付記事項〕
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　〔まとめ〕
　本発明の第１の態様に係る伝送線路は、誘電体製の基板と、前記基板に設けられた第１のコプレナ線路であって、前記基板の一方の主面に設けられた第１の信号線パターンと、前記第１の信号線パターンを挟み込む第１のコプレナパターンと、を備えた第１のコプレナ線路と、前記基板に設けられた二導体線路であって、前記第１の信号線パターンと導通し、且つ、前記基板の前記一方の主面から他方の主面まで貫通する第１のスルービアと、地導体と、を備えた二導体線路と、を備えている。
　上記の構成によれば、基板の一対の主面間において高周波を伝送させるために、第１のスルービアと地導体とを備えた二導体線路を用いることができる。したがって、特許文献１のフィルタ装置が備えている入出力構造と比較して、反射損失を抑制することができる。
　また、本発明の第２の態様に係る伝送線路においては、上述した第１の態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記基板の前記他方の主面のうち、少なくとも前記第１の信号線パターンと重なる領域には凹部が形成されており、前記基板の他方の主面及び前記凹部の表面に設けられ、且つ、前記第１の信号線パターンと対向する地導体パターンを更に備え、前記凹部の表面に設けられた前記地導体パターンは、前記第１のコプレナ線路とともにグランデッドコプレナ線路を構成し、前記地導体は、前記一方の主面から前記他方の主面まで貫通する１又は複数の第２のスルービアであって、前記第１のコプレナパターンと前記他方の主面に形成された前記地導体パターンとを短絡する１又は複数の第２のスルービアであり、前記第１のスルービアと、前記１又は複数の第２のスルービアとの最短距離は、前記第１のスルービアと、前記凹部との最短距離よりも短い、構成が採用されている。
　上記の構成によれば、二導体線路を設計するときに、第１のスルービアと第２のスルービアとの間に生じるキャパシタンスを主に考慮すればよい。第１のスルービアと凹部の表面に形成された地導体パターンとの間に生じ得るキャパシタンスは、第１のスルービアと第２のスルービアとの間に生じるキャパシタンスと比べて小さいためである。したがって、伝送線路を容易に設計することができる。
　また、本発明の第３の態様に係る伝送線路においては、上述した第２の態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記第１のコプレナパターンと、前記地導体パターンのうち前記凹部の底面に設けられた部分とを短絡する一対の第３のスルービアであって、前記第１の信号線パターンを挟み込むように設けられた一対の第３のスルービアを更に備えている、構成が採用されている。
　本発明の一態様に係る伝送線路においては、第１の信号線パターンと第１のコプレナパターン及び地導体パターンとが並走するグランデッドコプレナ線路と、第１のスルービアと第２のスルービアとが並走する二導体線路との間に、第１の信号線パターンと、第１のコプレナパターンとが並走するコプレナ線路が介在する。上記の構成によれば、一対の第３のスルービアが地導体パターンと第１のコプレナパターンとを短絡することができるので、グランデッドコプレナ線路における導波モードと、コプレナ線路における導波モードとをスムーズに変換することができる。したがって、反射損失を更に抑制することができる。
　また、本発明の第４の態様に係る伝送線路においては、上述した第３の態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記一対の第３のスルービアの各々は、それぞれ、平面視において、前記第１のコプレナパターンに包含される領域のうち前記第１の信号線パターンに近接する領域に設けられている、構成が採用されている。
　第１のコプレナ線路を高周波が伝搬する場合、高周波に起因する電流分布は、第１の信号線パターンと、第１のコプレナパターンとが対向し且つ近接するエッジ部分において高くなりやすい。上記の構成によれば、第１のコプレナパターンに包含される領域のうち、電流分布が高い領域である第１の信号線パターンに近接する領域において第１のコプレナパターンと地導体パターンとを短絡することができるので、第１のコプレナパターンにおける電流分布と、一対の第３のスルービアにおける電流分布とを近づけることができる。したがって、グランデッドコプレナ線路と第１のコプレナ線路との境界におけるインピーダンスの連続性を高めることができる。
　また、本発明の第５の態様に係る伝送線路においては、上述した第２の態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記凹部は、平面視において、前記基板の前記他方の主面のうち、前記第１の信号線パターン及び前記第１のコプレナパターンと重なる領域に形成されており、前記１又は複数の第２のスルービアは、前記第１のスルービアを挟み込むように設けられた一対の第２のスルービアであり、前記第１のスルービアと前記凹部との最短距離と、前記一対の第２のスルービアと前記凹部との最短距離とは、異なっている、構成が採用されている。
　グランデッドコプレナ線路のインピーダンスと、二導体線路のインピーダンスとをできるだけ整合させる場合に、第４の態様のように一対の第２のスルービア同士の最短距離を調整してもよいし、本態様のように前記一対の第２のスルービアと前記凹部との最短距離を調整してもよい。上記の構成によれば、第４の態様の場合と同様に、グランデッドコプレナ線路と二導体線路とにおけるインピーダンス整合を高めることができ、結果として反射損失を抑制することができる。
　また、本発明の第６の態様に係る伝送線路においては、上述した第２の態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記凹部は、平面視において、前記基板の前記他方の主面のうち、前記第１の信号線パターン及び前記第１のコプレナパターンと重なる領域に形成されており、前記１又は複数の第２のスルービアは、前記第１のスルービアを挟み込むように設けられた一対の第２のスルービアであり、前記凹部の側面であって、前記第１のスルービア及び前記一対の第２のスルービアに近接する側面は、前記第１のスルービアと近接する部分が前記一対の第２のスルービアと近接する部分よりも引っ込んでいる、構成が採用されている。
　上記の構成によれば、伝送線路の全長（第１の信号線パターンに沿った方向の長さ）を短くすることができる。
　また、本発明の第７の態様に係る伝送線路においては、上述した第２の態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記基板の前記他方の主面のうち、少なくとも前記第１の信号線パターンと重なる領域には凹部が形成されており、前記地導体パターンが、前記凹部の表面に設けられ、前記地導体は、前記地導体パターンのうち、前記凹部の側面であって、前記第１のスルービアに近接する側面に設けられた部分である、構成が採用されている。
　上記の構成によれば、二導体線路を設計するときに、第１のスルービアと前記凹部の側面であって、前記第１のスルービアに近接する側面に設けられた部分との間に生じるキャパシタンスを主に考慮すればよい。したがって、伝送線路を容易に設計することができる。
　また、本発明の第８の態様に係る伝送線路においては、上述した第２の態様～第７の態様の何れか一態様に係る伝送線路の構成に加えて、平面視において、前記基板の前記他方の主面のうち、前記第１のスルービアを包含する領域には信号端子として機能する導体パッチであって、前記地導体パターンとは離間した導体パッチが設けられている、構成が採用されている。
　上記の構成によれば、実装基板に伝送線路を実装する場合に、他方の主面に、信号線が第１のスルービアと導通する二導体線路（例えばコプレナ線路）を更に設けなくてよい。したがって、伝送線路を構成する基板のサイズを小型化することができる。
　また、本発明の第９の態様に係る伝送線路においては、上述した第２の態様～第７の態様の何れか一態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記他方の主面に設けられた第２のコプレナ線路であって、前記第１のスルービアと導通している第２の信号線パターン及び前記第２の信号線パターンを挟み込む第２のコプレナパターンを備えたコプレナ線路を更に備えている、構成が採用されている。
　上記の構成によれば、前記第１のスルービアと導通している第２の信号線パターンを他方の主面内において配線する場合に生じ得る反射損失を抑制することができる。
　また、本発明の第１０の態様に係る伝送線路においては、上述した第９の態様に係る伝送線路の構成に加えて、前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンは、前記第１のコプレナ線路の前記第１の信号線パターンと略平行であり、且つ、前記第１のコプレナ線路の前記第１の信号線パターンから遠ざかる方向に延伸されており、前記第２のコプレナパターンは、前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンを少なくとも３方から取り囲んでおり、前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンと前記第２のコプレナパターンとの間隔は、前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンの一方の端部であって、前記凹部側の端部において最も広い、構成が採用されている。
　上記の構成によれば、二導体線路と第２のコプレナ線路とにおけるインピーダンス整合を図りやすくなるので、反射損失を更に抑制しやすくなる。
　　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　伝送線路
　１０，１０Ｂ，１０Ｃ　基板
　１１　主面（一方の主面）
　１２，１２Ｂ，１２Ｃ　主面（他方の主面）
　１３　凹部
１３１　底面
１３２　側面
　１３Ａ　凹部群
１３１Ａ，１３２Ａ，１３３Ａ　凹部
　２０　コプレナ線路（一部がグランデッドコプレナ線路）
　２１　信号線パターン
　２２，２３　コプレナパターン（第１のコプレナパターン）
　３０　二導体線路
　３１　スルービア（第１のスルービア）
　３２，３３　スルービア（第２のスルービア、第２の地導体の一例）
　４０　コプレナ線路
　４１　信号線パターン
　４２　地導体パターン（第２のコプレナパターンを兼ねる）
　４３，４４　スルービア（第３のスルービア）

Claims (10)

  1. 　誘電体製の基板と、
    　前記基板に設けられた第１のコプレナ線路であって、前記基板の一方の主面に設けられた第１の信号線パターンと、前記第１の信号線パターンを挟み込む第１のコプレナパターンと、を備えた第１のコプレナ線路と、
    　前記基板に設けられた二導体線路であって、前記第１の信号線パターンと導通し、且つ、前記基板の前記一方の主面から他方の主面まで貫通する第１のスルービアと、地導体と、を備えた二導体線路と、を備えている、
    ことを特徴とする伝送線路。
  2. 　前記基板の前記他方の主面のうち、少なくとも前記第１の信号線パターンと重なる領域には凹部が形成されており、
    　前記基板の他方の主面及び前記凹部の表面に設けられ、且つ、前記第１の信号線パターンと対向する地導体パターンを更に備え、
    　前記凹部の表面に設けられた前記地導体パターンは、前記第１のコプレナ線路とともにグランデッドコプレナ線路を構成し、
    　前記地導体は、前記一方の主面から前記他方の主面まで貫通する１又は複数の第２のスルービアであって、前記第１のコプレナパターンと前記他方の主面に形成された前記地導体パターンとを短絡する１又は複数の第２のスルービアであり、
    　前記第１のスルービアと、前記１又は複数の第２のスルービアとの最短距離は、前記第１のスルービアと、前記凹部との最短距離よりも短い、
    ことを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。
  3. 　前記第１のコプレナパターンと、前記地導体パターンのうち前記凹部の底面に設けられた部分とを短絡する一対の第３のスルービアであって、前記第１の信号線パターンを挟み込むように設けられた一対の第３のスルービアを更に備えている、
    ことを特徴とする請求項２に記載の伝送線路。
  4. 　前記一対の第３のスルービアの各々は、それぞれ、平面視において、前記第１のコプレナパターンに包含される領域のうち前記第１の信号線パターンに近接する領域に設けられている、
    ことを特徴とする請求項３に記載の伝送線路。
  5. 　前記凹部は、平面視において、前記基板の前記他方の主面のうち、前記第１の信号線パターン及び前記第１のコプレナパターンと重なる領域に形成されており、
    　前記１又は複数の第２のスルービアは、前記第１のスルービアを挟み込むように設けられた一対の第２のスルービアであり、
    　前記第１のスルービアと前記凹部との最短距離と、前記一対の第２のスルービアと前記凹部との最短距離とは、異なっている、
    ことを特徴とする請求項２に記載の伝送線路。
  6. 　前記凹部は、平面視において、前記基板の前記他方の主面のうち、前記第１の信号線パターン及び前記第１のコプレナパターンと重なる領域に形成されており、
    　前記１又は複数の第２のスルービアは、前記第１のスルービアを挟み込むように設けられた一対の第２のスルービアであり、
    　前記凹部の側面であって、前記第１のスルービア及び前記一対の第２のスルービアに近接する側面は、前記第１のスルービアと近接する部分が前記一対の第２のスルービアと近接する部分よりも引っ込んでいる、
    ことを特徴とする請求項２に記載の伝送線路。
  7. 　前記基板の前記他方の主面のうち、少なくとも前記第１の信号線パターンと重なる領域には凹部が形成されており、
    　前記地導体パターンが、前記凹部の表面に設けられ、
    　前記地導体は、前記地導体パターンのうち、前記凹部の側面であって、前記第１のスルービアに近接する側面に設けられた部分である、
    ことを特徴とする請求項２に記載の伝送線路。
  8. 　平面視において、前記基板の前記他方の主面のうち、前記第１のスルービアを包含する領域には信号端子として機能する導体パッチであって、前記地導体パターンとは離間した導体パッチが設けられている、
    ことを特徴とする請求項２～７の何れか１項に記載の伝送線路。
  9. 　前記他方の主面に設けられた第２のコプレナ線路であって、前記第１のスルービアと導通している第２の信号線パターン及び前記第２の信号線パターンを挟み込む第２のコプレナパターンを備えたコプレナ線路を更に備えている、
    ことを特徴とする請求項２～７の何れか１項に記載の伝送線路。
  10. 　前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンは、前記第１のコプレナ線路の前記第１の信号線パターンと略平行であり、且つ、前記第１のコプレナ線路の前記第１の信号線パターンから遠ざかる方向に延伸されており、
    　前記第２のコプレナパターンは、前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンを少なくとも３方から取り囲んでおり、
    　前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンと前記第２のコプレナパターンとの間隔は、前記第２のコプレナ線路の前記第２の信号線パターンの一方の端部であって、前記凹部側の端部において最も広い、
    ことを特徴とする請求項９に記載の伝送線路。
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