JP4519102B2

JP4519102B2 - Waveguide connection structure and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4519102B2
Application number: JP2006132759A
Authority: JP
Inventors: 洋一北村; 一人大野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP2007306314A

Description

この発明は、例えばプリント基板上に高周波回路モジュールを表面実装して成る回路基板と、金属製のウエーブガイド板とを組み合わせる際において、両者を貫通する形で設けられた高周波の電波を伝送する導波管同士を接続する部分に適用される導波管接続構造とその製造方法に関するものである。 For example, when a circuit board formed by surface-mounting a high-frequency circuit module on a printed circuit board and a metal wave guide plate are combined, a conductor for transmitting high-frequency radio waves provided so as to penetrate the both is provided. The present invention relates to a waveguide connection structure applied to a portion for connecting wave tubes to each other and a manufacturing method thereof.

波長がミリメータで表わされるような高周波の電波信号（ミリ波）を、低損失で伝送するには通常導波管が用いられる。導波管を製品に採用する場合には製品を組み立てる工程があるため、どうしても導波管に接続部が必要となる。
導波管同士を接続する場合において注意すべき事項は、接続部の間隙から電波が漏洩する現象である。漏洩量が多いと電波の伝送損失が生じることになり、製品性能が低下してしまう。また漏洩した電波は、場合によっては隣接した導波管やその他の電子回路へのノイズ成分として悪影響を及ぼす場合もある。
このため接続部で生じる電波信号の損失を最低限に抑えて、電波を効率良く伝送する手段が従来から検討されている。 A waveguide is usually used to transmit a high-frequency radio wave signal (millimeter wave) whose wavelength is expressed in millimeters with low loss. When a waveguide is used for a product, there is a process for assembling the product, and thus a connection portion is inevitably required for the waveguide.
A matter to be noted when the waveguides are connected is a phenomenon in which radio waves leak from the gap between the connection portions. If the amount of leakage is large, transmission loss of radio waves will occur and product performance will deteriorate. In some cases, leaked radio waves may adversely affect noise components on adjacent waveguides and other electronic circuits.
For this reason, means for efficiently transmitting radio waves while minimizing the loss of radio signals generated at the connection has been studied.

一般に用いられる導波管の接続は、それぞれの導波管にフランジを設け、ボルトで締結する方法であるが、その時に一方のフランジの接合面にガイドピンを突設し、他方のフランジにガイドピンが嵌合する嵌合穴を設けて、導波管の開口部がずれないようにしたもの（特許文献１参照）や、両フランジの間に導電性ゴム材などのガスケットを設けて電波の漏れを防止したもの（特許文献２参照）が知られている。 Generally used waveguide connection is a method in which each waveguide is provided with a flange and fastened with a bolt. At that time, a guide pin is provided on the joint surface of one flange and a guide is provided on the other flange. A fitting hole for fitting the pin is provided so that the opening of the waveguide is not displaced (see Patent Document 1), or a gasket such as a conductive rubber material is provided between both flanges to The thing which prevented the leak (refer patent document 2) is known.

また最近は、プリント基板上に高周波回路モジュールを表面実装して成る回路基板に開口部を設けて導波管とし、この導波管をウエーブガイド板に設けた導波管と接合して、両者の導波管を通じて高周波の電波を伝送するようにしたものが知られている。
このような導波管接続構造において、回路基板の導波管とウエーブガイド板の導波管を隙間なく接触させるため、導電性樹脂をウエーブガイド板の導波管の開口部周辺に塗布し、回路基板との間で挟み込むようして導波管同士を接続するようにしたもの（特許文献３参照）や、回路基板とウエーブガイド板とを単に接着またはネジ止めにより固定するようにしたもの（特許文献４参照）が知られている。
特開２００３−１１０３０１号公報特開平６−３５０３０１号公報特開２００４−２５４０６８号公報（図１参照）特開２００５−４５８３６号公報（図５参照） Recently, a circuit board formed by surface-mounting a high-frequency circuit module on a printed circuit board is used to provide a waveguide, and this waveguide is joined to a waveguide provided on a wave guide plate. A device that transmits high-frequency radio waves through a waveguide is known.
In such a waveguide connection structure, in order to bring the waveguide of the circuit board and the waveguide of the wave guide plate into contact with each other without gaps, a conductive resin is applied to the periphery of the waveguide guide plate opening, The waveguides are connected to each other so as to be sandwiched between the circuit boards (see Patent Document 3), or the circuit board and the wave guide plate are simply fixed by bonding or screwing ( Patent Document 4) is known.
JP 2003-110301 A JP-A-6-350301 Japanese Patent Laying-Open No. 2004-254068 (see FIG. 1) Japanese Patent Laying-Open No. 2005-45836 (see FIG. 5)

特許文献１の技術を用いた場合、平面度の高い導波管同士を直接接触させて締結する必要があるため、高い剛性や加工精度を有する金属製のフランジ同士などを接続する場合には最適技術だが、接触面に微小な凹凸や反り、ゆがみなどがある回路基板と金属のウエーブガイド板との接続部などにこの技術を適用することは、対象部位の強度や表面精度の点から困難であった。また小型化を志向する製品への適用も困難であった。 When the technique of Patent Document 1 is used, it is necessary to directly connect the waveguides having high flatness to each other and fasten them. Therefore, it is optimal for connecting metal flanges having high rigidity and processing accuracy. Although it is a technology, it is difficult to apply this technology to the connection part between a circuit board and a metal wave guide plate that have minute irregularities, warpage, distortion, etc. on the contact surface due to the strength of the target part and surface accuracy. there were. In addition, it was difficult to apply to products that aim for miniaturization.

特許文献２の技術を用いた場合、導電性ゴム材等によるガスケットを別途準備する必要があり、部品数の増加によるコストアップやガスケットと導波管とを挟み込む際の位置ずれなどの課題があるため、回路基板と金属のウエーブガイド板との接続部などにこの技術を適用することは、コストと仕上がりの安定性の点から困難であった。 When the technique of Patent Document 2 is used, it is necessary to separately prepare a gasket made of a conductive rubber material or the like, and there are problems such as a cost increase due to an increase in the number of parts and a displacement when sandwiching the gasket and the waveguide. For this reason, it has been difficult to apply this technique to a connection portion between a circuit board and a metal wave guide plate in terms of cost and finished stability.

特許文献３の技術を用いた場合、導電性樹脂の塗布という工作上困難な問題（樹脂は粘性体であるので、硬化までに流動したり硬化時間を必要とする）や、位置ずれなどの問題があり、回路基板と金属のウエーブガイド板との接続部などにこの技術を適用することは、製品の精度達成のためのコストアップ（専用治工具・装置類の導入、製品組立に要する時間の増大）や仕上がりの安定性の点から困難であった。 When the technique of Patent Document 3 is used, it is difficult to work with the application of conductive resin (since the resin is a viscous material, it will flow before curing or require curing time), and problems such as misalignment Applying this technology to the connection between the circuit board and the metal wave guide plate increases the cost for achieving product accuracy (introducing dedicated tools and equipment, reducing the time required for product assembly) Increase) and the stability of the finish.

特許文献４の技術を用いた場合、特許文献１と同様に平面度の高い導波管同士を直接接触させて締結する必要があるため、高い剛性や加工精度を有する金属製の基板同士などを接続する場合には最適技術だが、接触面に微小な凹凸や反り、ゆがみなどがある回路基板と金属のウエーブガイド板との接続部などにこの技術を適用することは、対象部位の強度や表面精度の点から困難であった。 When the technique of Patent Document 4 is used, it is necessary to fasten the waveguides having high flatness directly in contact with each other as in Patent Document 1, so that metal substrates having high rigidity and processing accuracy can be attached to each other. It is an optimal technology for connection, but applying this technology to the connection part between a circuit board and a metal wave guide plate with minute irregularities, warpage, distortion, etc. on the contact surface is important for the strength and surface of the target part. It was difficult in terms of accuracy.

以上のような課題は、導波管接続構造を必要とする製品の低コスト化、小型化、軽量化、メンテナンスの容易性などの妨げになっていた。特に回路基板と金属のウエーブガイド板との接続など異種材料を組み合わせて成る導波管接続部に適用する場合には、次のような課題も配慮せねばならない。
例えば、回路基板と金属のウエーブガイド板との接続構造体に温度変化が加わった場合を考える。回路基板の構成要素の一つであるプリント基板の平面方向の熱膨張係数は、例えば代表的な基材であるＦＲ−４の場合、１６．５×１０^−６／℃である（基材が変わってもこの値はほぼ同じに調整されている）。一方、金属のウエーブガイド板の熱膨張係数は、最も一般的に用いられるアルミニウムの場合を考えると、その組成によって値は多少変化するが、概ね２４×１０^−６／℃前後である。 The above problems have hindered cost reduction, size reduction, weight reduction, ease of maintenance, and the like of a product that requires a waveguide connection structure. In particular, when the present invention is applied to a waveguide connection portion formed by combining different materials such as connection between a circuit board and a metal wave guide plate, the following problems must be taken into consideration.
For example, let us consider a case where a temperature change is applied to a connection structure between a circuit board and a metal wave guide plate. For example, in the case of FR-4, which is a typical base material, the thermal expansion coefficient in the plane direction of the printed circuit board which is one of the components of the circuit board is 16.5 × 10 ⁻⁶ / ° C. Even if it changes, this value is adjusted to be almost the same). On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the metal wave guide plate is about 24 × 10 ⁻⁶ / ° C., although the value varies somewhat depending on the composition of the most commonly used aluminum.

これらが互いに固定ネジで締結された状態で環境温度に変化が生じると、両者の熱膨張差に起因するバイメタル現象によって変形が発生する。その結果、回路基板やウエーブガイド板の導波管接続部の間隙が変化するため、間隙が大きくなるような状況にあっては導波管接続部から電波が漏れ出してしまい、伝送損失の原因となる。
また、漏れ出した電波は場合によっては隣接する導波管やその他の電子回路へのノイズ成分として悪影響を及ぼす場合もあり（アイソレーション特性の低下）、これによって電子回路の効率や動作の信頼性が低下するといった問題が生じていた。
一方、このような温度変化が生じない環境にあったとしても、回路基板やウエーブガイド板に変形、反り、うねりと言った工作精度に起因するような原因によって間隙が生じた場合は、温度変化に関係なくとも、同様な不都合を生む原因となっていた。 When the environmental temperature changes when these are fastened with fixing screws, deformation occurs due to a bimetal phenomenon caused by a difference in thermal expansion between the two. As a result, the gap between the waveguide connection portions of the circuit board and the wave guide plate changes, and in such a situation that the gap becomes large, radio waves leak out from the waveguide connection portion, causing transmission loss. It becomes.
In some cases, leaked radio waves may adversely affect noise components on adjacent waveguides and other electronic circuits (decrease in isolation characteristics), thereby improving the efficiency and operational reliability of electronic circuits. There has been a problem of lowering.
On the other hand, even if the temperature does not change, if there is a gap due to work accuracy such as deformation, warpage, or undulation in the circuit board or wave guide plate, the temperature change Regardless of the cause, it caused the same inconvenience.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、環境温度に変化が生じたとしても導波管接続部からの電波漏れは少なく、また回路基板やウエーブガイド板の変形、反り、うねりによる間隙があったとしても電波漏れが少ない導波管接続構造を提供すると共に、その接続構造を少ない工程数で低コストで得ることを可能とする導波管接続構造の製造方法を提供することを目的とする。 This invention was made to solve the above problems, and even if the environmental temperature changes, there is little radio wave leakage from the waveguide connection part, and the circuit board and the wave guide plate are deformed. A method for manufacturing a waveguide connection structure that provides a waveguide connection structure with less radio wave leakage even when there is a gap due to warping and undulation, and that enables the connection structure to be obtained at a low cost with a small number of steps. The purpose is to provide.

この発明は、導波管を有する回路基板と、この回路基板の導波管と対向する導波管を有した金属性のウエーブガイド板とを接合することにより、両導波管同士を接続する導波管接続構造において、回路基板のウエーブガイド板側には、導波管を取り囲むように配置され導波管接続の電気的機能をなすシールドバンプと、導波管の周囲以外に配置され回路基板とウエーブガイド板との間隙を一定に保つためのスペーサバンプとからなるドーム状または円筒状の導体バンプが点列状に配列され、回路基板とウエーブガイド板とを加圧接触することにより、導体バンプを介して回路基板とウエーブガイド板との電気的接続が得られるようにしたものである。 In the present invention, a circuit board having a waveguide and a metallic wave guide plate having a waveguide opposite to the waveguide of the circuit board are joined to each other to connect the two waveguides. In the waveguide connection structure, the circuit board is disposed on the side of the circuit board on the side of the wave guide plate so as to surround the waveguide and to provide an electrical function of the waveguide connection, and other than the periphery of the waveguide. Dome-shaped or cylindrical conductor bumps composed of spacer bumps for maintaining a constant gap between the substrate and the wave guide plate are arranged in a dotted line, and by pressing and contacting the circuit board and the wave guide plate, it is obtained as the electrical connection between the circuit board and the waveguide plate obtained through the conductors bumps.

またこの発明は、それぞれ導波管を有する回路基板と金属性のウエーブガイド板とを接合することにより、両導波管同士を接続する導波管接続構造の製造方法において、回路基板への部品実装工程時に導波管を取り囲むように配置され導波管接続の電気的機能をなすシールドバンプと、導波管の周囲以外に配置され回路基板とウエーブガイド板との間隙を一定に保つためのスペーサバンプとからなるドーム状または円筒状の導体バンプを点列状に配列する工程、導体バンプを挟んで回路基板の導波管と金属性のウエーブガイド板の導波管とが一致するよう位置合わせする工程、位置合わせ後に回路基板とウエーブガイド板とを固定ネジで押圧することにより、導体バンプを介して回路基板とウエーブガイド板とを加圧接触する工程を備えたものである。 The present invention also provides a method for manufacturing a waveguide connection structure in which a circuit board having a waveguide and a metallic wave guide plate are joined to each other to connect the waveguides to each other. Shield bumps, which are arranged so as to surround the waveguide during the mounting process and form the electrical function of the waveguide connection, and are arranged outside the periphery of the waveguide to keep the gap between the circuit board and the wave guide plate constant. Steps for arranging dome-shaped or cylindrical conductor bumps consisting of spacer bumps in a dotted line, position where the waveguide of the circuit board and the waveguide of the metallic wave guide plate are aligned across the conductor bumps And a step of pressing the circuit board and the wave guide plate with the fixing screws by pressing the circuit board and the wave guide plate with the fixing screws after the alignment. It is.

この発明の導波管接続構造を用いると、回路基板とウエーブガイド板間において、回路基板のウエーブガイド板側に形成したドーム状または円筒状の導体バンプがウエーブガイド板表面に加圧接触することで両者が電気的に接続される。そして導体バンプはアース電位であり、導波管を取り囲む形で敷設されているため、この部分が導波管と同様の働きをすることにより、導波管同士を接続する時に、接続部の間隙から電波が漏洩する現象を防ぐことが可能となる。
更に、接続は導体バンプを介してのみ行われるため、回路基板全体としてはウエーブガイド板とは面接触せず、導体バンプ部以外の部分では電気的に絶縁された形になる。このため回路基板側に貫通スルーホールなどがあり、信号線路や制御線路がランドを通じて露出している場合においても回路基板とウエーブガイド板に直接接触することが無いため、回路基板側に絶縁用のフイルム材などを挿入したり、絶縁コーティング処理する必要が無く、その分低コストになるという効果がある。
また、回路基板の片側に導体バンプが設けられているため、ガスケットや導電性樹脂等を用いる方法に比べて位置あわせが容易になるという効果もある。
更に導体バンプは回路基板への部品実装工程時に同時に形成することができるため、その接続構造を少ない工程数で低コストで得ることができる。 When the waveguide connection structure of the present invention is used, between the circuit board and the wave guide plate, the dome-shaped or cylindrical conductor bump formed on the wave guide plate side of the circuit board is in pressure contact with the surface of the wave guide plate. Both are electrically connected. Since the conductor bump is at ground potential and is laid around the waveguide, this portion functions in the same way as the waveguide, so that when the waveguides are connected to each other, the gap between the connection portions is reduced. It is possible to prevent the phenomenon of radio waves leaking from.
Furthermore, since the connection is made only through the conductor bumps, the circuit board as a whole is not in surface contact with the wave guide plate, and is electrically insulated at portions other than the conductor bump portions. For this reason, there are through-holes on the circuit board side, and even when the signal line or control line is exposed through the land, there is no direct contact between the circuit board and the wave guide plate. There is no need to insert a film material or an insulating coating, and the cost is reduced accordingly.
Further, since the conductor bumps are provided on one side of the circuit board, there is an effect that the alignment becomes easier as compared with a method using a gasket, a conductive resin, or the like.
Furthermore, since the conductor bumps can be formed simultaneously with the component mounting process on the circuit board, the connection structure can be obtained with a small number of processes and at a low cost.

実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１を示す導波管接続構造の断面図、図２は回路基板の裏面を示す平面図、図３は回路基板の裏面に導波管を取り囲む形で配置された導体バンプの配置例を示す図、図４は図１のＡ部断面拡大図、図５はドーム状導体バンプの形成方法を示す図である。以下、これらの図を用いて、この発明の実施の形態１による導波管接続構造について説明する。
図１において、高周波回路モジュール１は、セラミック基板２の上に高周波半導体素子３や電子部品などを搭載し、それらをキャップ４で封止して構成される。更に、有機高分子材料を主成分とするプリント基板５の上に高周波回路モジュール１を表面実装することによって回路基板６が構成される。この高周波回路モジュール１の表面実装は、セラミック基板２の裏面に形成された端子とプリント基板５の上面に形成された端子をはんだボール７で接続することにより行われ、高周波回路モジュール１とプリント基板５とが電気的及び機械的に接合される。このはんだボール７での接合方法については、特許文献３および４に詳細に記載されているので、ここでは説明は省略する。 Embodiment 1
1 is a sectional view of a waveguide connection structure showing Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the back surface of the circuit board, and FIG. 3 is arranged on the back surface of the circuit board so as to surround the waveguide. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram showing a method for forming a dome-shaped conductor bump. Hereinafter, the waveguide connection structure according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to these drawings.
In FIG. 1, the high-frequency circuit module 1 is configured by mounting a high-frequency semiconductor element 3 or an electronic component on a ceramic substrate 2 and sealing them with a cap 4. Furthermore, the circuit board 6 is configured by surface-mounting the high-frequency circuit module 1 on the printed board 5 mainly composed of an organic polymer material. The surface mounting of the high frequency circuit module 1 is performed by connecting the terminals formed on the back surface of the ceramic substrate 2 and the terminals formed on the upper surface of the printed circuit board 5 with solder balls 7. 5 are electrically and mechanically joined. The method of joining with the solder balls 7 is described in detail in Patent Documents 3 and 4, and therefore the description thereof is omitted here.

なおプリント基板５は高周波回路モジュール１を表面実装する前に、回路基板導波管８やドーム状の導体バンプ９が形成される。回路基板の導波管８は、図１に示すようにプリント基板５の厚さ方向にドリルやルータを用いて機械的に開口部を設け、開口部の壁とその上下の必要な部分にスルーホールめっきを施すことで実現する。
またドーム状の導体バンプ９は、図２に示すようにプリント基板５の高周波回路モジュール１搭載側とは反対面（裏面）であるウエーブガイド板（後述する）側に、プリント基板５への部品実装工程の時に一緒に導波管８を取り囲む形ではんだを点列状に配列することで実現する。なお点列状に配置したドーム状の導体バンプ９はすべてアース電位に接続されている。 The printed circuit board 5 is provided with a circuit board waveguide 8 and dome-shaped conductor bumps 9 before the surface mounting of the high-frequency circuit module 1. As shown in FIG. 1, the circuit board waveguide 8 is mechanically provided with an opening in the thickness direction of the printed circuit board 5 using a drill or a router, and passes through the opening wall and necessary portions above and below it. Realized by hole plating.
Further, as shown in FIG. 2, the dome-shaped conductor bumps 9 are components to the printed circuit board 5 on the side of the wave guide plate (described later) opposite to the mounting side of the high frequency circuit module 1 of the printed circuit board 5 (back surface). This is realized by arranging the solder in a dot array so as to surround the waveguide 8 together during the mounting process. All the dome-shaped conductor bumps 9 arranged in a dot array are connected to the ground potential.

なおドーム状の導体バンプ９は、図２に示すようにその用途によってシールドバンプ９ａとスペーサバンプ９ｂの２種類がある。それぞれ図に示すような部位に配置する。シールドバンプ９ａは導波管接続部の電気的な性能に直接関わる部分で、回路基板の導波管８を取り囲むような形で点列状に配置される。導波管８の周囲以外、例えばシールドバンプ９ａの外周側に設けられるスペーサバンプ９ｂは、回路基板５とウエーブガイド板１２の間隙ｇを一定に保つためのもので、後述する固定ネジを用いて回路基板５とウエーブガイド板１２を締結した場合のスペーサとなるものである。但し、これらバンプ９ａ、９ｂの構成材料や形状は全く同じもので、この発明では機能の説明のため、便宜上区別して説明する。
なお図２は、ドーム状の導体バンプ９のレイアウトの一事例であって、必ずしもこの図の通りに並ぶ必要は無い。図２は、シールド機能と間隙調整機能を有するバンプがあるということを説明するために用いた。もちろん両者の機能を共有するバンプを用いることも可能である。 As shown in FIG. 2, the dome-shaped conductor bumps 9 are classified into two types, ie, shield bumps 9a and spacer bumps 9b. Place them at the sites as shown in the figure The shield bumps 9a are directly related to the electrical performance of the waveguide connection portion, and are arranged in a dot array so as to surround the waveguide 8 of the circuit board. Spacer bumps 9b provided, for example, on the outer peripheral side of the shield bumps 9a other than the periphery of the waveguide 8 are for keeping the gap g between the circuit board 5 and the wave guide plate 12 constant. This is a spacer when the circuit board 5 and the wave guide plate 12 are fastened. However, the constituent materials and shapes of the bumps 9a and 9b are exactly the same, and in the present invention, for the sake of explanation of functions, they will be described separately for convenience.
Note that FIG. 2 is an example of the layout of the dome-shaped conductor bumps 9 and does not necessarily have to be arranged as shown in this figure. FIG. 2 is used to explain that there is a bump having a shield function and a gap adjusting function. Of course, it is also possible to use bumps that share both functions.

更に、プリント基板５には、対角線上に２つの回路基板位置決めピン用穴１０ａ、１０ｂが設けられ、一方は円形で、他方は小判形となっている。また後述するウエーブガイド板１２と接合するためのネジ止め用穴１１（図示では８個）が設けられている。 Furthermore, the printed circuit board 5 is provided with two circuit board positioning pin holes 10a and 10b on a diagonal line, one of which is circular and the other of which is oval. Further, screwing holes 11 (eight in the drawing) for joining with a wave guide plate 12 described later are provided.

高周波回路モジュール１をプリント基板５上に表面実装する前に、ドーム状の導体バンプ９が形成されたプリント基板５は、アルミ等の金属板を加工して成るウエーブガイド板１２と位置合わせを行うために、プリント基板５の位置決めピン用穴１０ａ、１０ｂとウエーブガイド板１２の位置決めピン用穴とに位置決めピン１３が挿入される。そしてプリント基板５の導波管とウエーブガイド板１２の導波管とが一致するように位置合わせをした後に両者が固定ネジ１４で締結される。この場合、プリント基板５とウエーブガイド板１２とはドーム状の導体バンプ９を介して固定ネジ１４で加圧接触するだけで、プリント基板５に形成された導体バンプ９は加熱する必要はない。このように固定ネジ１４で加圧接触させても、回路基板６とウエーブガイド板１２との間にはスペーサバンプ９ｂにより、一定の間隙ｇが形成されるようになっている。なおこのように間隙ｇがあっても後述するように導波管接続部から電波漏れが生じることはない。
なおウエーブガイド板１２はプリント基板５と固定する前に、ウエーブガイド板の導波管１５および回路基板位置決めピン用穴１０ａ、１０ｂに対応したウエーブガイド板位置決めピン用穴が形成される。ウエーブガイド板１２に導波管１５を形成する方法は、図１に示すようにアルミ等の金属から成るウエーブガイド板１２の厚さ（６ｍｍ）方向に機械加工などで開口部を設けて実現する。ウエーブガイド板導波管１５の寸法、形状等はプリント基板５の導波管８と同等である。 Before surface mounting the high-frequency circuit module 1 on the printed circuit board 5, the printed circuit board 5 on which the dome-shaped conductor bumps 9 are formed is aligned with a wave guide plate 12 formed by processing a metal plate such as aluminum. Therefore, the positioning pins 13 are inserted into the positioning pin holes 10 a and 10 b of the printed circuit board 5 and the positioning pin holes of the wave guide plate 12. And after aligning so that the waveguide of the printed circuit board 5 and the waveguide of the wave guide plate 12 may correspond, both are fastened with the fixing screw 14. In this case, the printed circuit board 5 and the wave guide plate 12 are merely brought into pressure contact with the fixing screws 14 via the dome-shaped conductive bumps 9, and the conductive bumps 9 formed on the printed circuit board 5 do not need to be heated. In this way, even if the fixing screws 14 are pressed and contacted, a constant gap g is formed between the circuit board 6 and the wave guide plate 12 by the spacer bumps 9b. Note that even if there is such a gap g, radio wave leakage does not occur from the waveguide connecting portion as will be described later.
Before the wave guide plate 12 is fixed to the printed board 5, wave guide plate positioning pin holes corresponding to the waveguide 15 of the wave guide plate and the circuit board positioning pin holes 10a and 10b are formed. The method of forming the waveguide 15 in the wave guide plate 12 is realized by providing an opening by machining or the like in the thickness (6 mm) direction of the wave guide plate 12 made of metal such as aluminum as shown in FIG. . The dimensions, shape, etc. of the wave guide plate waveguide 15 are the same as those of the waveguide 8 of the printed circuit board 5.

このように回路基板６とウエーブガイド板１２は共に導波管８、１５を有しており、位置決めピン１３を用いて位置合わせを行った後に固定ネジ１４によって締結されることで、ドーム状の導体バンプ９を介して回路基板６とウエーブガイド板１２との電気的接続が得られる。またドーム状の導体バンプ９を介して固定ネジ１４によって締結することにより両者の導波管８、１５の開口部はズレることなく正確に固定される。 As described above, the circuit board 6 and the wave guide plate 12 both have the waveguides 8 and 15, and are aligned with the positioning pins 13 and then fastened with the fixing screw 14. Electrical connection between the circuit board 6 and the wave guide plate 12 is obtained via the conductor bumps 9. Further, by fastening with a fixing screw 14 via a dome-shaped conductor bump 9, the openings of both the waveguides 8 and 15 are accurately fixed without shifting.

このように回路基板の構成要素であるプリント基板５のうち、ウエーブガイド板１２と接する側に設けられたドーム状の導体バンプ９を導波管開口部の周囲に点列状に形成して配列し、これをアース電位に接続する接続構造を採用することにより、回路基板６とウエーブガイド板１２の密着強度が増し、温度変化によって発生する熱変形が、両者の間に間隙を作るように作用しても、固定ネジ１４とドーム状導体バンプ９の押え込み構造によって回路基板６とウエーブガイド板１２の弾性力に基づく接触が維持され、発生した熱応力が当該部位に作用しても、これに耐えうる構造とすることができる。そのため、導波管接続部における電波の漏れや損失を問題にならないレベル以下で維持できることができる。また回路基板６とウエーブガイド板１２に工作精度の不十分さに起因する間隙が存在する状況であっても、同様に電波の漏れが生じないようにすることができる。
また異種材料で形成されている回路基板６とウエーブガイド板１２とが固定ネジ１４による締結を行った後に熱変形に起因して生じる接続部の微細な反り等に対しても、シールドバンプ９ａがしゅう動することによって新たな熱応力を生じることなく安定した接続が維持される。 In this way, of the printed circuit board 5 which is a component of the circuit board, the dome-shaped conductor bumps 9 provided on the side in contact with the wave guide plate 12 are formed in a dot array around the waveguide opening. By adopting a connection structure for connecting this to the ground potential, the adhesion strength between the circuit board 6 and the wave guide plate 12 is increased, and thermal deformation caused by a temperature change acts to create a gap therebetween. However, the contact structure based on the elastic force between the circuit board 6 and the wave guide plate 12 is maintained by the pressing structure of the fixing screw 14 and the dome-shaped conductor bump 9, and even if the generated thermal stress acts on the part, A structure that can withstand it can be obtained. Therefore, it is possible to maintain the leakage and loss of radio waves at the waveguide connection portion at a level that does not cause a problem. Further, even when there is a gap between the circuit board 6 and the wave guide plate 12 due to inadequate work accuracy, it is possible to prevent leakage of radio waves.
Further, the shield bump 9a is also provided for a fine warp of the connection portion caused by thermal deformation after the circuit board 6 and the wave guide plate 12 formed of different materials are fastened by the fixing screw 14. By sliding, a stable connection is maintained without generating new thermal stress.

次に回路基板６の構成要素のひとつであるプリント基板５にドーム状の導体バンプ９を形成する配置例について、図３に基づき詳細に説明する。なおここでのドーム状の導体バンプ９は導波管接続部の電気的な性能に直接関わる部分のシールドバンプ９ａについてのみで、スペーサバンプ９ｂについては特にこれに限定されない。
プリント基板５は厚さ１．６ｍｍのＦＲ−４基板を使用した。回路基板導波管８の開口部の寸法は、ミリ波の周波数（例えば７６．５ＧＨｚ）を扱う場合に多用されている標準的な導波管寸法である長辺２．５４ｍｍ、短辺１．２７ｍｍとした（めっき後の仕上がり寸法）。
プリント基板５を加工する際は、上述したドリルやルータを用いて機械的に開口部を設けるが、このような加工を行うと導波管８のコーナー部は９０°の角度を有する加工が出来ず、図３に示すように、必ずアール（Ｒ）と呼ばれる未加工部分が生ずる。すなわち長方形ではなく、小判型の導波管が形成されるが、このような形状であっても電気的には実用上大きな問題は生じない。 Next, an arrangement example in which the dome-shaped conductor bumps 9 are formed on the printed circuit board 5 which is one of the components of the circuit board 6 will be described in detail with reference to FIG. Here, the dome-shaped conductor bumps 9 are only for the shield bumps 9a that are directly related to the electrical performance of the waveguide connecting portion, and the spacer bumps 9b are not particularly limited thereto.
The printed circuit board 5 was an FR-4 substrate having a thickness of 1.6 mm. The size of the opening of the circuit board waveguide 8 has a long side of 2.54 mm and a short side of 1.4 which are standard waveguide dimensions often used when a millimeter wave frequency (for example, 76.5 GHz) is handled. 27 mm (finished dimension after plating).
When the printed circuit board 5 is processed, an opening is mechanically provided using the above-described drill or router. If such processing is performed, the corner portion of the waveguide 8 can be processed to have an angle of 90 °. First, as shown in FIG. 3, an unprocessed portion called R is always generated. That is, an oblong waveguide is formed instead of a rectangle, but even with such a shape, there is no electrical problem in practical use.

プリント基板のパッド電極（＝バンプ径）は直径０．６５ｍｍとした。バンプピッチは約０．９ｍｍ、バンプ高さは０．２５ｍｍである。バンプの材料ははんだである。バンプ形成前のパッド電極表面には５μｍ厚さのニッケルめっきと、０．１μｍ厚さの金めっきを施した（このニッケルめっき層、金めっき層については、図示せず）。
図３は円形パッドを用いたシールドバンプ９ａの配置事例を示す。導波管８の周囲に設けるシールドバンプ９ａは、導波管開口部の外周部を取り囲むように設置する。シールドバンプ９ａのバンプ間のピッチは、バンプ間の隙間がこの種のシールドを行う場合の値として良く知られているλ／４（λは使用する電波の波長）が望ましく、λ／８以下であればいっそう良い結果が期待できる。このようにシールドバンプ９ａが点列状に配置され、シールドバンプ９ａ間に隙間があったとしても、バンプピッチをλ／４以下にしておれば、その隙間から電波が漏洩して伝送損失が生じるようなことが起きない。 The pad electrode (= bump diameter) of the printed board was 0.65 mm in diameter. The bump pitch is about 0.9 mm and the bump height is 0.25 mm. The material of the bump is solder. The surface of the pad electrode before bump formation was subjected to nickel plating with a thickness of 5 μm and gold plating with a thickness of 0.1 μm (the nickel plating layer and the gold plating layer are not shown).
FIG. 3 shows an arrangement example of the shield bump 9a using a circular pad. The shield bump 9a provided around the waveguide 8 is installed so as to surround the outer periphery of the waveguide opening. The pitch between the bumps of the shield bump 9a is preferably λ / 4 (λ is the wavelength of the radio wave to be used), which is well known as a value when the gap between the bumps performs this kind of shield, and is λ / 8 or less. If it is, better results can be expected. Thus, even if the shield bumps 9a are arranged in a dotted line and there is a gap between the shield bumps 9a, if the bump pitch is λ / 4 or less, radio waves leak from the gap and transmission loss occurs. Such a thing does not happen.

今、高周波のミリ波の使用周波数ｆ０として、７６．５ＧＨｚと想定した場合、ここで空気中を伝搬する電磁波（＝光）の波長をλとすると、
光速Ｃ＝波長λ×周波数ｆ０から
波長λ＝光速Ｃ／周波数ｆ０
＝（２．９９７９×１０ｅ８［ｍ／ｓ］）／７６．５×１０ｅ９［Ｈｚ］
＝０．００３９１８８［ｍ］＝３．９２ｍｍとなる。
したがってλ／４＝３．９２／４＝０．９８ｍｍとなり、工作精度等を加味して少しきつめに見積もると、上述したように「バンプピッチは約０．９ｍｍ」となる。 Now, assuming that the use frequency f0 of the high-frequency millimeter wave is 76.5 GHz, where the wavelength of the electromagnetic wave (= light) propagating in the air is λ,
From light speed C = wavelength λ × frequency f0, wavelength λ = light speed C / frequency f0
= (2.9799 × 10e8 [m / s]) / 76.5 × 10e9 [Hz]
= 0.0039188 [m] = 3.92 mm.
Therefore, λ / 4 = 3.92 / 4 = 0.98 mm, and if a slight estimate is taken in consideration of the machining accuracy and the like, the “bump pitch is about 0.9 mm” as described above.

ドーム状のシールドバンプ９ａは例えばプリント基板５上に設けられた電極パッド上にはんだで形成する。バンプ高さは回路基板５とウエーブガイド板１２の組み合わせに起因する変形の度合いにもよるが、試作による検証を重ねた結果、少なくとも０．２ｍｍあれば実用上問題は生じないことが判った。これは印刷用ステンシルを用いてはんだペーストをプリント基板５に供給する際にはんだペーストの抜けを考えた場合の実用上の最大値が０．３ｍｍ厚さであることを考えると工作上都合の良い数値である。したがってシールドバンプ９ａのバンプ高さは最大０．３ｍｍ、最小０．２ｍｍで、好ましくは０．２５ｍｍということになる。 The dome-shaped shield bump 9a is formed with solder on an electrode pad provided on the printed circuit board 5, for example. Although the bump height depends on the degree of deformation caused by the combination of the circuit board 5 and the wave guide plate 12, as a result of repeated verification by trial manufacture, it has been found that there is no practical problem if it is at least 0.2 mm. This is convenient in view of the fact that the practical maximum value is 0.3 mm when considering the removal of the solder paste when supplying the solder paste to the printed circuit board 5 using a printing stencil. It is a numerical value. Therefore, the bump height of the shield bump 9a is 0.3 mm at the maximum, 0.2 mm at the minimum, and preferably 0.25 mm.

ドーム状導体バンプ９は、一般的なプリント基板の部品実装工程で広く使用されているプロセスであるはんだ印刷法を適用して実現することができる。以下に詳細を説明する。図４は、図１のＡ部の拡大断面図である。図４において回路基板の構成要素であるプリント基板５の表面には、パッド電極５ａとソルダーレジスト５ｂとがあらかじめ形成されている。
パッド電極５ａは、ドーム状の導体バンプ９を取り付けるための電極であり、通常は銅箔をエッチングして形成される。銅箔は空気中に放置しておくと酸化してはんだの濡れ性が低下するので、通常は酸化防止処理が行われる。広く行われている方法のひとつにニッケルめっき処理と金めっき処理がある。 The dome-shaped conductor bump 9 can be realized by applying a solder printing method which is a process widely used in a component mounting process of a general printed circuit board. Details will be described below. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG. In FIG. 4, a pad electrode 5a and a solder resist 5b are formed in advance on the surface of the printed circuit board 5 which is a component of the circuit board.
The pad electrode 5a is an electrode for attaching the dome-shaped conductor bump 9, and is usually formed by etching a copper foil. The copper foil is oxidized when left in the air, and the wettability of the solder is lowered. Therefore, oxidation treatment is usually performed. One of the widely used methods is nickel plating and gold plating.

ソルダーレジスト５ｂは、リフロー実装時に、溶融したはんだが互いに接続（ブリッジ）しないように分離する役割、あるいはプリント基板５が湿潤な環境下に置かれた場合に発生することが知られているマイグレーション現象から導体間のショートを防ぐ目的で、耐熱性に優れた樹脂材料をスクリーン印刷した後に加熱硬化させて形成される。 The solder resist 5b has a role of separating the melted solder so as not to be connected (bridged) to each other during reflow mounting, or a migration phenomenon known to occur when the printed circuit board 5 is placed in a wet environment. In order to prevent short circuit between conductors, a resin material having excellent heat resistance is screen-printed and then cured by heating.

次に、このようなプリント基板５上にドーム状の導体バンプ構造（シールドバンプとスペーサバンプの総称）を得るための製造方法について図５に基づいて説明する。
図５（ａ）は、高周波回路モジュールを実装するプリント基板５の裏面（高周波回路モジュールを実装する面の反対側の面）の要所を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、プリント基板の裏面には、上述したようなパッド電極５ａとソルダーレジスト層５ｂが形成されている。この工程では、プリント基板５の反対面には、高周波回路モジュール等の電子部品がまだ実装されていない状態である。パッド電極５ａについては、銅箔の上にニッケルめっきと金めっきが施されている状態である（図示せず）。 Next, a manufacturing method for obtaining a dome-shaped conductor bump structure (a general term for shield bumps and spacer bumps) on such a printed circuit board 5 will be described with reference to FIG.
FIG. 5A is a cross-sectional view showing the main part of the back surface of the printed board 5 on which the high-frequency circuit module is mounted (the surface opposite to the surface on which the high-frequency circuit module is mounted). As shown in FIG. 5A, the pad electrode 5a and the solder resist layer 5b as described above are formed on the back surface of the printed board. In this step, an electronic component such as a high-frequency circuit module is not yet mounted on the opposite surface of the printed circuit board 5. The pad electrode 5a is in a state where nickel plating and gold plating are performed on the copper foil (not shown).

次に、図５（ｂ）に示すように、パッド電極５ａの表面に、印刷法ではんだペースト９０を供給する。パッド電極５ａの開口部と同一寸法の開口部２１ａを有するステンシル２１を位置ずれすることの無いようプリント基板５の上に重ね、次いでプリント基板５上に、はんだペースト９０を、スキージ２２を用いて印刷、供給する。これでステンシル２１の開口部２１ａの形状を反映した、はんだペースト９０のパターンが形成される。 Next, as shown in FIG. 5B, a solder paste 90 is supplied to the surface of the pad electrode 5a by a printing method. The stencil 21 having the opening 21a having the same size as the opening of the pad electrode 5a is overlaid on the printed circuit board 5 so as not to be displaced, and then the solder paste 90 is applied onto the printed circuit board 5 using the squeegee 22. Print and supply. Thus, a pattern of the solder paste 90 reflecting the shape of the opening 21a of the stencil 21 is formed.

次に、図５（ｃ）の断面工程図に示すように、ステンシル２１を取り去ると、パッド電極５ａ上にはんだペースト９０の供給が完了する。このとき、はんだペースト９０は、例えば０．３ｍｍ厚さのステンシル２１を用いると、供給されるはんだペースト９０の高さもおよそ０．３ｍｍとなるように印刷がなされる。 Next, as shown in the sectional process diagram of FIG. 5C, when the stencil 21 is removed, the supply of the solder paste 90 onto the pad electrode 5a is completed. At this time, for example, when the stencil 21 having a thickness of 0.3 mm is used, the solder paste 90 is printed so that the height of the supplied solder paste 90 is also about 0.3 mm.

次に、図５（ｄ）の断面工程図に示すように、はんだペースト９０の印刷を完了したプリント基板５を、リフロー装置に投入してはんだを溶融させる。これにより、印刷したはんだが溶融して凝固することにより、ドーム状の導体バンプ９を形成することが出来る。
必要なら、上記はんだ付けプロセス終了後に、プリント基板５上に残留したフラックスを洗浄して、清浄なはんだ表面にする。 Next, as shown in the cross-sectional process diagram of FIG. 5D, the printed circuit board 5 on which the printing of the solder paste 90 is completed is put into a reflow apparatus to melt the solder. Thereby, the printed solder melts and solidifies, so that the dome-shaped conductor bump 9 can be formed.
If necessary, after completion of the soldering process, the flux remaining on the printed circuit board 5 is cleaned to obtain a clean solder surface.

以上でプリント基板５の裏面に図４に示したようなドーム状の導体バンプ９を形成することができる。
なお、図１では、ドーム状導体バンプ９を、シールドバンプ９ａとスペーサバンプ９ｂとに分けて図示しているが、両者はその使用目的によって名称を使い分けているに過ぎず、材料の組成、外観や形状は全く同じもので、この発明では両者をまとめてドーム状導体バンプとして説明している。 Thus, the dome-shaped conductor bumps 9 as shown in FIG. 4 can be formed on the back surface of the printed circuit board 5.
In FIG. 1, the dome-shaped conductor bumps 9 are divided into shield bumps 9a and spacer bumps 9b, but the names of both are merely used according to the purpose of use. The shape is completely the same, and in the present invention, both are collectively described as a dome-shaped conductor bump.

次にこの発明の導波管接続構造の製造方法について簡単に説明する。まず回路基板６を構成するプリント基板５の部品実装工程時に図５で説明した通りの工程で、導波管８を取り囲む形でドーム状の導体バンプ９を点列状に配列する。
その後、プリント基板５の反対側（電子部品実装面）に、上述したプロセスと同様に、はんだペーストを印刷して、高周波回路モジュール１や他の電子部品を搭載し、同じくリフロー処理することで部品実装が完了し、回路基板６が完成する。
次に導体バンプ９を挟んでプリント板の導波管８と金属性のウエーブガイド板１２の導波管１５とが一致するよう、それぞれの位置決めピン穴に位置決めピン１３を挿入して位置合わせする。この位置合わせをした後にプリント基板５とウエーブガイド板１２とを固定ネジ１４で押圧することにより、導体バンプ９を介してプリント基板５とウエーブガイド板１２とを加圧接触する。この固定ネジ１４による締結の時に、導体バンプ９のスペーサバンプ９ｂが、プリント基板５とウエーブガイド板１２との間に一定の間隙ｇを保つように機能する。こうしてそれぞれ導波管を有するプリント基板５と金属性のウエーブガイド板１２とを接合することにより、両導波管同士が接続される。
なおこの発明が、回路基板６とウエーブガイド板１２の導波管部の接続構造の形成を特徴とするものであるため、高周波回路モジュール１の実装についてはその詳細な説明を省略する。 Next, the manufacturing method of the waveguide connection structure of this invention is demonstrated easily. First, the dome-shaped conductor bumps 9 are arranged in a dotted line so as to surround the waveguide 8 in the process as described with reference to FIG. 5 during the component mounting process of the printed circuit board 5 constituting the circuit board 6.
After that, the solder paste is printed on the opposite side (electronic component mounting surface) of the printed circuit board 5 to mount the high frequency circuit module 1 and other electronic components, and the components are also subjected to reflow processing. Mounting is completed and the circuit board 6 is completed.
Next, the positioning pins 13 are inserted into the positioning pin holes and aligned so that the waveguide 8 of the printed board and the waveguide 15 of the metallic wave guide plate 12 coincide with each other with the conductor bump 9 interposed therebetween. . After this alignment, the printed circuit board 5 and the wave guide plate 12 are pressed by the fixing screws 14 to bring the printed circuit board 5 and the wave guide plate 12 into pressure contact via the conductor bumps 9. At the time of fastening with the fixing screw 14, the spacer bump 9 b of the conductor bump 9 functions to maintain a constant gap g between the printed board 5 and the wave guide plate 12. Thus, the waveguides are connected to each other by joining the printed circuit board 5 having the waveguides and the metallic wave guide plate 12 to each other.
Since the present invention is characterized by the formation of a connection structure between the circuit board 6 and the waveguide portion of the wave guide plate 12, detailed description of the mounting of the high-frequency circuit module 1 is omitted.

なお、ドーム状の導体バンプ９を形成しているはんだ材は、通常は反対側の高周波回路モジュール他の電子部品を実装する際に使用するはんだと同一組成のはんだペースト、すなわち同じ融点を有するはんだを用いる。
例えば鉛フリーはんだを用いる場合にはＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ（融点２２０℃）を使用する。この場合、高周波回路モジュール他の電子部品をはんだ付けするためのリフロー実装工程において、ドーム状はんだは再溶融するが、冷却すれば再び元の状態に復帰するので、再溶融することによる弊害は特に生じ無い。 The solder material forming the dome-shaped conductor bump 9 is usually a solder paste having the same composition as the solder used when mounting the other high frequency circuit module or other electronic component, that is, a solder having the same melting point. Is used.
For example, when using lead-free solder, Sn-3Ag-0.5Cu solder (melting point: 220 ° C.) is used. In this case, in the reflow mounting process for soldering the high frequency circuit module and other electronic components, the dome-shaped solder is remelted, but when cooled, it returns to the original state again. Does not occur.

但し、高周波回路モジュールや、他の電子部品をプリント基板５上に実装する際に裏面にあらかじめ形成したドーム状はんだ９が再溶融することによる変形や万が一のドーム状はんだ同士のブリッジ現象を避けたい場合には、プリント基板の表裏で融点の異なるはんだを使用することが出来る（いわゆるステップはんだ）。ステップはんだの事例としては例えば鉛フリーはんだ同士の組み合わせを望む場合には、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ（融点２２０℃）とＳｎ−５Ｓｂはんだ（融点２４０℃）の組み合わせが考えられる。要するに、高周波回路モジュールや、他の電子部品をプリント基板５上に実装する際に、導体バンプ９が溶融して点列状に配置した隙間がはんだで塞がれるようなことが起きないようにする。 However, when mounting a high-frequency circuit module or other electronic components on the printed circuit board 5, it is desirable to avoid deformation due to remelting of the dome-shaped solder 9 formed in advance on the back surface and the bridging phenomenon between the dome-shaped solders. In some cases, solders having different melting points can be used on the front and back of the printed circuit board (so-called step soldering). As an example of step solder, for example, when a combination of lead-free solders is desired, a combination of Sn-3Ag-0.5Cu solder (melting point 220 ° C.) and Sn-5Sb solder (melting point 240 ° C.) can be considered. In short, when mounting a high-frequency circuit module or other electronic components on the printed circuit board 5, the conductor bumps 9 are not melted to prevent the gaps arranged in a dot array from being blocked by solder. To do.

以上のとおり、この発明の導波管接続構造の製造工程に関して述べると、ドーム状導体バンプ９をはんだ印刷とリフローにより形成することが可能なため、これ以上の付加的な製造設備を必要とせず、従って製造工程の負荷を増大させることがなく、低コストで、信頼性の高い導波管接続構造を実現することができる。
また接触による接続構造を行うため、リワーク等が必要な場合には接続部の取り外し、再取付が簡単に行えることも利点として挙げられる。 As described above, the manufacturing process of the waveguide connection structure according to the present invention will be described. Since the dome-shaped conductor bump 9 can be formed by solder printing and reflow, no additional manufacturing equipment is required. Therefore, a highly reliable waveguide connection structure can be realized at low cost without increasing the load of the manufacturing process.
In addition, since the connection structure is performed by contact, when rework or the like is necessary, it is also possible to easily remove and reattach the connection portion.

上述したような、導波管接続構造について、間隙調整用のスペーサバンプ９ｂには特にレイアウト上の制約は無いが、シールドバンプ９ａは導波管の接続部の電気特性に深く関わるため、そのレイアウト情報は重要である。このため導波管接続構造に関わる設計情報を得るため、導体バンプ構造をモデル化し、電磁界解析プログラムにより、シールドバンプ９ａ位置の最適設計を行い、損失の少ない実装構造を導いた。その説明を図６および図７に基づいて行う。 In the waveguide connection structure as described above, the spacer bump 9b for adjusting the gap is not particularly limited in layout, but the shield bump 9a is deeply related to the electrical characteristics of the connection portion of the waveguide, so that layout Information is important. For this reason, in order to obtain design information related to the waveguide connection structure, the conductor bump structure was modeled, and the optimum design of the position of the shield bump 9a was performed by the electromagnetic field analysis program, and a mounting structure with less loss was derived. This will be described with reference to FIGS.

ここでは図６に示す解析モデルを用いて、回路基板導波管８の端面からシールドバンプ９ａ端面までの距離Ｇを変化させた場合における接続部の電気的損失の解析事例を説明する。
回路基板の構成要素のひとつであるプリント基板５はＦＲ−４基材とし、回路基板導波管８の開口部の寸法は、ミリ波の周波数を扱う場合において多用されている標準的な導波管寸法である長辺が２．５４ｍｍ、短辺が１．２７ｍｍとした。ここに示す事例はシミュレーションであるため、図３で説明した導波管コーナ部のアール（Ｒ）形状は特に配慮していない（アールの影響を無視しても解析結果には影響しない）。隣接する回路基板導波管８との距離は１ｍｍ、プリント基板パッド電極（＝バンプ径）は０．６５ｍｍとした。バンプピッチは０．９ｍｍ、バンプ高さは０．２５ｍｍである（図示せず）。バンプの材料ははんだである。 Here, using the analysis model shown in FIG. 6, an analysis example of the electrical loss of the connecting portion when the distance G from the end face of the circuit board waveguide 8 to the end face of the shield bump 9a is changed will be described.
The printed circuit board 5 which is one of the constituent elements of the circuit board is an FR-4 base material, and the size of the opening of the circuit board waveguide 8 is a standard waveguide frequently used in the case of handling millimeter-wave frequencies. The long side of the tube dimensions was 2.54 mm and the short side was 1.27 mm. Since the example shown here is a simulation, the round (R) shape of the waveguide corner portion described with reference to FIG. 3 is not particularly considered (ignoring the influence of the round does not affect the analysis result). The distance from the adjacent circuit board waveguide 8 was 1 mm, and the printed circuit board pad electrode (= bump diameter) was 0.65 mm. The bump pitch is 0.9 mm and the bump height is 0.25 mm (not shown). The material of the bump is solder.

シールドバンプ９ａは図６に示すようにＡ、Ｂの２種類を設定した。シールドバンプ９ａＡの位置（回路基板導波管の端面からシールドバンプ端面までの距離Ｇ）を変化させながら電磁界シミュレータを用いた解析を実施した。ここでＡ、Ｂの２種類のシールドバンプ９ａを設定したのは単に解析上の区別をするためであって、両者に違いは無い。 Two types of shield bumps 9a, A and B, were set as shown in FIG. An analysis using an electromagnetic field simulator was performed while changing the position of the shield bump 9aA (distance G from the end face of the circuit board waveguide to the end face of the shield bump). Here, the two types of shield bumps 9a, A and B, are set only for the purpose of analysis, and there is no difference between them.

実験に用いたモデルは次のようなものである。
解析ケース１：Ｇ＝０μｍ、回路基板導波管の端面とバンプ端面が接しているもの。
解析ケース２：Ｇ＝５０μｍであるもの。
解析ケース３：Ｇ＝１００μｍであるもの。
解析ケース４：Ｇ＝１５０μｍであるもの。
解析ケース１〜４は、図１に示す断面構造に近い形状とし、各ケースについて三次元モデルを作製し、アンソフト社の高周波３次元電磁界シミュレータ（ＨＦＳＳ）を用いて解析を実施した。 The model used for the experiment is as follows.
Analysis case 1: G = 0 μm, where the end face of the circuit board waveguide is in contact with the end face of the bump.
Analysis case 2: G = 50 μm.
Analysis case 3: G = 100 μm.
Analysis case 4: G = 150 μm.
The analysis cases 1 to 4 have a shape close to the cross-sectional structure shown in FIG. 1, a three-dimensional model is prepared for each case, and analysis is performed using a high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulator (HFSS) manufactured by Ansoft.

上述のような解析ケースにおいて使用周波数ｆ０（エフゼロ）における次のような値を求め、導波管接続部の性能を確認した。すなわち、Ｇ＝０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍを与えた場合の通過特性（Ｓ２１）、反射特性（Ｓ１１）、アイソレーション特性（Ｓ４１）を求めた。
解析結果を図７のグラフに示す。ここでグラフには使用周波数ｆ０を中心とする近隣１５ＧＨｚの周波数帯域についても解析結果を表示している。 In the analysis case as described above, the following values at the use frequency f0 (F zero) were obtained, and the performance of the waveguide connection portion was confirmed. That is, the transmission characteristics (S21), reflection characteristics (S11), and isolation characteristics (S41) when G = 0 μm, 50 μm, 100 μm, and 150 μm were determined.
The analysis results are shown in the graph of FIG. Here, the graph also shows the analysis results for the adjacent 15 GHz frequency band centered on the operating frequency f0.

解析の結果、以下のことが明らかになった。使用周波数ｆ０における解析結果を見ると、すべての解析ケースにおいて通過特性（Ｓ２１）は損失がほとんどゼロ、アイソレーション特性（Ｓ４１）は−９０ｄＢ以下であり、すべてのＧ値において十分な値を示している。
但し、反射特性（Ｓ１１）に関しては次のような差が確認できた（数値が小さいほど低損失である）。
解析ケース１（Ｇ＝０μｍ）：周波数ｆ０において −７０ｄＢ
解析ケース２（Ｇ＝５０μｍ）：周波数ｆ０において −３０ｄＢ
解析ケース３（Ｇ＝１００μｍ）：周波数ｆ０において −２５ｄＢ
解析ケース４（Ｇ＝１５０μｍ）：周波数ｆ０において −２１ｄＢ As a result of the analysis, the following became clear. Looking at the analysis results at the operating frequency f0, in all analysis cases, the pass characteristic (S21) has almost no loss, and the isolation characteristic (S41) is -90 dB or less, indicating a sufficient value for all G values. Yes.
However, with respect to the reflection characteristic (S11), the following difference was confirmed (the smaller the numerical value, the lower the loss).
Analysis case 1 (G = 0 μm): −70 dB at frequency f0
Analysis case 2 (G = 50 μm): −30 dB at frequency f0
Analysis case 3 (G = 100 μm): −25 dB at frequency f0
Analysis case 4 (G = 150 μm): −21 dB at frequency f0

解析結果から明らかなことは、距離Ｇは可能な限り小さな値とすることが良好な電気特性、つまり導波管接続部の損失を低く抑えることができることを示している。これよりシールドバンプ９ａは実装上のルールが許す限り回路基板導波管８の端部に近づけて設置することが望ましいと言える（但しＧ＝０μｍではシールドバンプを形成するために供給した、はんだペーストが溶融時にスルーホール内に流入してしまうため工作できないという問題がある）。 It is clear from the analysis results that it is possible to keep the distance G as small as possible to have good electrical characteristics, that is, to reduce the loss of the waveguide connection portion. From this, it can be said that the shield bump 9a is preferably placed as close to the end of the circuit board waveguide 8 as the mounting rules permit (provided that the solder paste supplied to form the shield bump at G = 0 μm). ) Will not work because it will flow into the through hole when it melts.

上述した解析から、シールドバンプを回路基板導波管の周辺に設置する場合については、距離Ｇを出来る限り小さく取ることが望ましく、可能ならば５０μｍ以下とすることが好ましい。
この結果は実装面積の有効活用面からも好ましい結果をもたらす。すなわち回路基板導波管８の端部に近い位置にシールドバンプ９ａを設置することが最も電気特性上有利となるが、このことは同時に、導波管接続部が必要とする実装面積を最低限に押さえ込むことが出来る条件を満たしていることになる。すなわち、限られた面積で複数の導波管を接続する必要があるような高密度実装要求に対して非常に有利となる。 From the analysis described above, when the shield bumps are installed around the circuit board waveguide, it is desirable to make the distance G as small as possible, and preferably 50 μm or less.
This result brings about a favorable result from the viewpoint of effective use of the mounting area. In other words, it is most advantageous in terms of electrical characteristics to install the shield bump 9a at a position close to the end of the circuit board waveguide 8. This simultaneously reduces the mounting area required by the waveguide connection portion. The condition that can be held down is satisfied. That is, it is very advantageous for a high-density mounting requirement in which a plurality of waveguides need to be connected in a limited area.

このように、シールドバンプ９ａ間の間隙を使用周波数のλ／４以下の値になるよう、且つシールドバンプ９ａは回路基板導波管８の端面からシールドバンプ９ａ端面までの距離Ｇが５０μｍ以下（但し０μｍは除く）となるよう回路基板導波管８の周辺に出来るだけ近接させて配置することにより、導波管接合部を通過する電波を最低限の損失で伝送することができ、優れた電気特性を有する導波管接続構造を提供することができる。 As described above, the gap G between the shield bumps 9a becomes a value of λ / 4 or less of the use frequency, and the shield bump 9a has a distance G from the end face of the circuit board waveguide 8 to the end face of the shield bump 9a of 50 μm or less ( However, by arranging the circuit board waveguide 8 as close as possible to the periphery of the circuit board waveguide 8 (excluding 0 μm), radio waves passing through the waveguide junction can be transmitted with a minimum loss. A waveguide connection structure having electrical characteristics can be provided.

実施の形態２
一方、上述の例では、ドーム状導体バンプ９の構成材料としてはんだを用いる方法を述べたが、ドーム状導体バンプは、はんだ以外の材料に依っても形成することができる。はんだ以外の材料を用いる場合には、ドーム状のバンプ形状に限らず、円筒状のバンプやそれ以外の形状であってもシールド機能を満足できるのであればどのような形状であっても差し支えない。ゴム系や類似の材料を用いた場合には導体バンプを弾性体とし、より良好な接触状態を増大させることも可能となる。 Embodiment 2
On the other hand, in the above-described example, the method of using solder as the constituent material of the dome-shaped conductor bump 9 has been described. However, the dome-shaped conductor bump can be formed by using a material other than solder. When using a material other than solder, the shape is not limited to the dome-shaped bump shape, and any shape can be used as long as it can satisfy the shielding function even with a cylindrical bump shape or other shapes. . In the case of using a rubber-based material or a similar material, it is possible to make the conductor bump an elastic body and increase a better contact state.

はんだ以外の材料によってドーム状導体バンプを形成する場合には、一例として室温硬化または加熱硬化タイプの導電性樹脂のような材料を使用することが出来る。とりわけ弾性に富むよう配慮されたエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの導電性樹脂を、上述したはんだを用いた事例と同じくステンシルを用いた印刷法により一括供給し、室温、もしくは加熱硬化させて形成する方法が利用できる。
またはディスペンサを用い、シールドバンプを一点ごとに供給、または多数のディスペンサを用いて多点同時供給する方法も利用できる。
また自動部品実装機（マウンタ）設備が利用できる場合には、あらかじめ個片化してリール供給可能な状態にした導電ゴムなどの部品を、導電性接着剤などで貼り付ける方法が考えられる。
それ以外にはボールボンダを用いてプリント基板のパッド電極上に直接金バンプを形成したり、アルミの超音波ワイヤボンディングを実施してバンプを形成することも可能である。 When the dome-shaped conductor bump is formed of a material other than solder, a material such as a room temperature-curing or heat-curing type conductive resin can be used as an example. A method of forming conductive resins such as epoxy resins and silicone resins, which are considered to be particularly elastic, by supplying them together by a printing method using a stencil, as in the case of using the solder, and curing them at room temperature or by heating. Is available.
Alternatively, it is also possible to use a method of supplying shield bumps one by one using a dispenser, or supplying multiple points simultaneously using multiple dispensers.
When an automatic component mounting machine (mounter) facility can be used, a method of attaching a component such as conductive rubber, which has been separated into pieces and ready for reel supply, with a conductive adhesive or the like can be considered.
In addition, it is also possible to form gold bumps directly on the pad electrodes of the printed board using a ball bonder, or to form bumps by performing ultrasonic wire bonding of aluminum.

実施の形態３
次に、この発明の実施の形態３について図８を用いて説明する。図８は上述の図３に示すシールドバンプ配置事例に相当する他のシールドバンプ配置事例である。
図３の例ではシールドバンプ９ａは円形のパッド電極上に形成したドーム状バンプであったが、実施の形態３では、同じドーム状のバンプではあるが、パッド電極が円形ではなく、図８で示したような長方形または異形のパッド電極の上に形成したドーム状のシールドバンプ９ａになっているのが特徴である。
このような形状を採用する利点は、円形のシールドバンプで回路基板導波管８を取り囲むよりも、シールドバンプ９ａ間に形成される間隙を小さく押さえることが可能となるため、電波の漏れを少なく押さえる必要がある場合に適用することによってより優れたシールド機能を提供できることである。 Embodiment 3
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows another shield bump arrangement example corresponding to the shield bump arrangement example shown in FIG.
In the example of FIG. 3, the shield bump 9a is a dome-shaped bump formed on a circular pad electrode. However, in the third embodiment, although the same dome-shaped bump is used, the pad electrode is not circular, and FIG. It is characterized by a dome-shaped shield bump 9a formed on a rectangular or irregular pad electrode as shown.
The advantage of adopting such a shape is that the gap formed between the shield bumps 9a can be suppressed smaller than surrounding the circuit board waveguide 8 with a circular shield bump, so that leakage of radio waves is reduced. By applying it when it is necessary to hold down, it is possible to provide a better shielding function.

このような異形のシールドバンプ９ａを形成する方法であるが、プロセス的には、実施の形態１で述べたドーム状バンプの形成方法と全く同じ要領で形成することが可能である。すなわち図８の形状に形成したステンシルを用いてはんだを供給し、リフロー処理すれば良い。
このため、製造工程を変更すること無く、安価にシールド機能を向上させた導波管接続構造を提供することが可能である。 This is a method of forming the irregular shield bump 9a, but it can be formed in exactly the same manner as the method of forming the dome-shaped bump described in the first embodiment. That is, the solder may be supplied using the stencil formed in the shape of FIG.
For this reason, it is possible to provide a waveguide connection structure with improved shielding function at low cost without changing the manufacturing process.

この発明の実施の形態１を示す導波管接続構造の断面図。Sectional drawing of the waveguide connection structure which shows Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における回路基板の裏面を示す平面図。The top view which shows the back surface of the circuit board in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１におけるシールドバンプの配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the shield bump in Embodiment 1 of this invention. 図１のＡ部拡大断面図。The A section expanded sectional view of FIG. ドーム状導体バンプの形成方法を示す図。The figure which shows the formation method of a dome shaped conductor bump. シールドバンプの効果を解析したモデル図。The model figure which analyzed the effect of the shield bump. 電磁界解析によるバンプ接続部の解析結果図。The analysis result figure of the bump connection part by electromagnetic field analysis. この発明の実施の形態３におけるシールドバンプの配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the shield bump in Embodiment 3 of this invention.

Explanation of symbols

１：高周波回路モジュール２：高周波半導体素子
３：セラミック基板４：キャップ
５：プリント基板５ａ：パッド電極５ｂ：ソルダーレジスト
６：回路基板
７：はんだボール８：回路基板導波管
９：導体バンプ９ａ：シールドバンプ９ｂ：スペーサバンプ
１２：ウエーブガイド板１３：位置決めピン
１４：固定ネジ１５：ウエーブガイド板導波管 1: High-frequency circuit module 2: High-frequency semiconductor element 3: Ceramic substrate 4: Cap 5: Printed circuit board 5a: Pad electrode 5b: Solder resist 6: Circuit board 7: Solder ball 8: Circuit board waveguide 9: Conductor bump 9a: Shield bump 9b: Spacer bump 12: Wave guide plate 13: Positioning pin 14: Fixing screw 15: Wave guide plate waveguide

Claims

A waveguide connecting the two waveguides by joining a circuit substrate having a waveguide and a metallic wave guide plate having a waveguide facing the waveguide of the circuit substrate. In the connection structure, on the wave guide plate side of the circuit board, the shield bump is disposed so as to surround the waveguide and performs an electrical function of the waveguide connection, and is disposed outside the periphery of the waveguide. Dome-shaped or cylindrical conductor bumps composed of spacer bumps for maintaining a constant gap between the circuit board and the wave guide plate are arranged in a dotted line, and the circuit board and the wave guide plate are in pressure contact with each other. Accordingly, the waveguide connection structure electrically connection is thus obtained between the circuit board through a front Kishirube body bump and the waveguide plate.

The waveguide connection structure according to claim 1, wherein the conductor bump is formed on a circular pad electrode provided on a circuit board.

The waveguide connection structure according to claim 1, wherein the conductor bump is formed on a rectangular pad electrode provided on a circuit board.

The waveguide connection structure according to claim 1, wherein the conductor bump is made of solder.

The waveguide connection structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductor bump is formed of a gold bump or an aluminum bump.

6. The circuit board and the wave guide plate according to claim 1, wherein the circuit board and the wave guide plate are in pressure contact with each other by positioning with a positioning pin and fastening with a fixing screw. Waveguide connection structure.

In the manufacturing method of the waveguide connection structure for connecting the two waveguides to each other by joining the circuit board having the waveguide and the metallic wave guide plate, in the component mounting process on the circuit board, Shield bumps arranged so as to surround the waveguide and serving as an electrical function of waveguide connection, and spacers arranged outside the periphery of the waveguide to keep the gap between the circuit board and the wave guide plate constant arranging a dome or cylindrical conductor bumps made of the bump to a point rows step by sandwiching the conductor bumps and the waveguide of said circuit board and said metallic waveguide plate waveguide matches A step of aligning the circuit board and the wave guide plate after the alignment by pressing the circuit board and the wave guide plate with a fixing screw. Manufacturing method of the waveguide connection structure comprising the step of contacting pressure.

The conductor bump is solder, the production method of the waveguide connection structure according to claim 7, characterized in that it is composed of either gold bumps or aluminum bumps.