JP4594293B2 - High frequency device substrate, aperture antenna, high frequency line-waveguide converter, and high frequency device - Google Patents
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Description
本発明は、開口面アンテナまたは高周波線路−導波管変換器などの高周波装置に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency device such as an aperture antenna or a high-frequency line-waveguide converter.
近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる高周波信号は、マイクロ波領域からミリ波領域の周波数までを活用することが検討されており、例えば、車間レーダーのようなミリ波の高周波信号を用いた装置も提案されるようになっている。
高周波信号を用いた装置においては、信号伝送の特性をさらに向上させるために、基本伝播モードであるTE10に対する影響を低減させつつ、基体104の誘電率に応じて実効波長が短縮されてしまうことにより生じる高次モード(TE11,TM11など)を低減させることが求められている。
In an apparatus using a high-frequency signal, in order to further improve the signal transmission characteristics, the effective wavelength is shortened according to the dielectric constant of the
本発明の高周波デバイス基板は、複数の誘電体層からなり上面および下面を有する基体と、前記基体の前記上面に形成されており高周波信号が伝送される線路導体と、前記基体の前記上面に前記線路導体に交わって設けられたスロットと、該スロットに対向する開口を有しており、前記基体の前記下面に形成された導体層と、前記基体における前記スロットと前記基体の前記下面との間の領域を囲んで配置され前記導体層に電気的に接続された複数のビア導体とを備えており、該複数のビア導体が、前記基体における前記スロットと前記基体の前記下面との間の領域を囲んで配列された第1のビア導体と、前記第1のビア導体より中央側に設けられた第2のビア導体とからなることを特徴とするものである。 The high-frequency device substrate of the present invention includes a base body composed of a plurality of dielectric layers and having an upper surface and a lower surface, a line conductor formed on the upper surface of the base body for transmitting a high-frequency signal, and between the slots provided intersects the line conductor has an opening which faces the said slot, a conductor layer formed on the lower surface of the substrate, and the lower surface of the slot and the substrate in the substrate A plurality of via conductors disposed around the region and electrically connected to the conductor layer, wherein the plurality of via conductors are regions between the slot in the base and the lower surface of the base. And a second via conductor provided on the center side of the first via conductor.
本発明は、複数のビア導体が、基体におけるスロットと基体の下面との間の領域を囲んで配列された第1のビア導体と、第1のビア導体より中央側に設けられた第2のビア導体とからなることにより、基本伝播モードであるTE10に対する影響を低減させつつ、基体104の誘電率に応じて実効波長が短縮されてしまうことにより生じる高次モード(TE11,TM11など)を低減させることができる。
The present invention provides a first via conductor in which a plurality of via conductors are arranged so as to surround a region between a slot in the base and the lower surface of the base, and a second via provided on the center side of the first via conductor. By using the via conductor, the higher-order modes (TE11, TM11, etc.) generated by shortening the effective wavelength according to the dielectric constant of the
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明は、開口面アンテナまたは高周波−導波管変換器など高周波装置に関係するものである。図1は、高周波装置の構成を示す斜視図である。高周波装置101は、高周波デバイス基板102と、高周波デバイス基板102に搭載された半導体素子103とからなる。図1に示した高周波デバイス基板102は、誘電体基体104と、誘電体基体104の下面(図1において)に設けられた金属基体105と、誘電体基体104の上面(図1において)シールリング106とからなる。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention relates to a high-frequency device such as an aperture antenna or a high-frequency-waveguide converter. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the high-frequency device. The
(第1の実施の形態)ここで、図2〜4を用いて、本発明の第1の実施の形態に係る高周波デバイス基板について説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態の高周波デバイス基板の構成を示す分解斜視図であり、図1の構成において符号Xで示す部分の拡大図である。図3は、図2に示した高周波デバイス基板の平面図である。図3において、透視図にあたる箇所を点線で示している。図4は、図3に示した高周波デバイス基板のA−A’線における断面図である。 (First Embodiment) Here, a high-frequency device substrate according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the high-frequency device substrate according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion indicated by a symbol X in the configuration of FIG. FIG. 3 is a plan view of the high-frequency device substrate shown in FIG. In FIG. 3, a portion corresponding to the perspective view is indicated by a dotted line. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of the high-frequency device substrate shown in FIG. 3.
本実施の形態における高周波デバイス基板102は、上面104aおよび下面104b(図面において)を有する基体104と、基体104の上面104aに形成された線路導体107と、基体104の上面104aに設けられたスロット108と、基体104の下面104bに形成された導体層109と、複数のビア導体110とからなる。
The high-
基体104は、複数の誘電体層104_1,104_2からなる。基体104は、酸化アルミニウム,窒化アルミニウム,窒化珪素,ムライト等を主成分とするセラミック材料、ガラス材料、あるいはガラスとセラミックフィラーとの混合物を焼成したガラスセラミック材料、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,四フッ化エチレン樹脂,フッ素系樹脂などの有機樹脂系材料、または、有機樹脂材料,セラミック材料,またはガラス材料からなる複合系材料などの誘電体材料からなる。
The
線路導体107は、半導体素子103によって送信または受信される高周波信号を伝達する。図2〜4に示した構成において、線路導体107は、誘電体層104_1およびこの誘電体層104_1の表面に形成された導体層111とともに高周波線路(コプレーナ線路)として機能する。導体層111には接地電位が与えられる。
The
スロット108は、線路導体107に交わって設けられている。図2〜4に示した構成において、スロット108は、線路導体107の端部において線路導体107に直交して設けられている。このような構成によって、スロット108は、線路導体107を含む高周波線路に電磁気的に結合されている。
The
例えば、半導体素子103から出力された高周波信号は、線路導体107を含む高周波線路によって伝送されて、スロット108から基体104の下面104bの方向へ伝えられる。基体104の下面104bの方向へ伝えられた信号は、基体104の下面104bに形成された導体層109の開口109aから放射される。
For example, a high-frequency signal output from the
導体層109は、接地電位が与えられ、スロット108に対向する開口109aを有している。
The
複数のビア導体110は、基体104におけるスロット108と開口109aとの間の領域Rを囲んで配置されており、導体層109に電気的に接続されている。本実施の形態において、複数のビア導体110は、基体104におけるスロット108と開口109aとの間の領域Rを囲んで配列された第1のビア導体110−1と、第1のビア導体110−1より中央側に設けられた第2のビア導体110−2とからなる。
The plurality of
第2のビア導体110−2は、第1のビア導体110−1の配列領域rに位置する第1の部分110−2aと、第1の部分110−2aより基体104におけるスロット108と開口109aとの間の領域Rの中央側に位置する第2の部分110−2bとからなる。すなわち、図2〜4に示した構成において、第2のビア導体110−2は、第1のビア導体110−1の配列より内側に突出した部分を有している。本実施の形態における高周波デバイス基板は、このような構成により、基本伝播モードであるTE10に対する影響を低減させつつ、基体104の誘電率に応じて実効波長が短縮されてしまうことにより生じる高次モード(TE11,TM11など)を低減させて、高周波信号の伝送特性を向上させることができる。
The second via conductor 110-2 includes a first portion 110-2a located in the arrangement region r of the first via conductor 110-1, and a
本実施の形態における高周波デバイス基板が高周波線路−導波管変換器として用いられる場合、図5に示すように、スロット108に対応させて、基体104の下面104bに導波管112が設けられる。図5に示した構成において、導波管112は、基体104の下面104bに形成された導体層109に接合されている。
When the high-frequency device substrate in the present embodiment is used as a high-frequency line-waveguide converter, a
本実施の形態における高周波デバイス基板が開口面アンテナとして用いられる場合、スロット108から基体104の下方(図面において)へ放射された信号は、基体104の下面104bに形成された導体層109の開口109aから外部へ放射される。
When the high-frequency device substrate in this embodiment is used as an aperture antenna, a signal radiated from the
(第2の実施の形態)図6〜8を用いて、本発明の第2の実施の形態について説明する。図6は、本発明の第2の実施の形態の高周波デバイス基板の構成を示す分解斜視図である。図7は、図6に示した高周波デバイス基板の平面図である。図8は、導体層209の構成を示す平面図である。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the high-frequency device substrate according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view of the high-frequency device substrate shown in FIG. FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the
本実施の形態の構成において、図2〜4に示した第1の実施の形態の構成と異なる点は、基体104の下面104aの導体層209が、第1のビア導体110−1が配列された第1の領域209−1と、第2のビア導体110−2が配置されており第1の領域209−1より内側に位置する第2の領域209−2とからなることである。本実施の形態におけるその他の構成は、第1の実施の形態における構成と同様である。本実施の形態において、第1の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付している。
The configuration of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4 in that the
本実施の形態において、導体層209は、第2のビア導体110−2の内側に突出した部分110−2bに対応して内側に突出した領域209−2を有している。本実施の形態の高周波デバイス基板は、このような構成により高周波信号の伝送特性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
(第3の実施の形態)図9,10を用いて、本発明の第3の実施の形態について説明する。図9は、本発明の第3の実施の形態の高周波デバイス基板の構成を示す分解斜視図である。図10は、図9に示した高周波デバイス基板の断面図である。 (Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an exploded perspective view showing the configuration of the high-frequency device substrate according to the third embodiment of the present invention. 10 is a cross-sectional view of the high-frequency device substrate shown in FIG.
本実施の形態の構成において、図2〜4に示した第1の実施の形態の構成と異なる点は、第2のビア導体310−2が、第1のビア導体110−1の配列領域rの内側に設けられていることである。本実施の形態におけるその他の構成は、第1の実施の形態における構成と同様である。本実施の形態において、第1の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付している。 The configuration of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4 in that the second via conductor 310-2 is arranged in the arrangement region r of the first via conductor 110-1. It is provided inside. Other configurations in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態の高周波デバイス基板は、このような構成により、基本伝播モードであるTE10に対する影響を低減させつつ、基体104の誘電率に応じて実効波長が短縮されてしまうことにより生じる高次モード(TE11,TM11など)を低減させて、高周波信号の伝送特性を向上させることができる。
The high-frequency device substrate according to the present embodiment has a high-order mode that is generated by shortening the effective wavelength according to the dielectric constant of the
(第4の実施の形態)図11を用いて、本発明の第4の実施の形態について説明する。図11は、本発明の第4の実施の形態の高周波デバイス基板における導体層409の構成を示す平面図である。
(Fourth Embodiment) A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the
本実施の形態の構成において、図9,10に示した第3の実施の形態の構成と異なる点は、基体104の下面104aの導体層409が、第1のビア導体110−1が配列された第1の領域409−1と、第2のビア導体310−2が配置されており第1の領域409−1より内側に位置する第2の領域409−2とからなることである。本実施の形態におけるその他の構成は、第3の実施の形態における構成と同様である。本実施の形態において、第3の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付している。
The configuration of this embodiment differs from the configuration of the third embodiment shown in FIGS. 9 and 10 in that the
本実施の形態において、導体層409は、第2のビア導体310−2に対応して内側に突出した領域409−2を有している。本実施の形態の高周波デバイス基板は、このような構成により高周波信号の伝送特性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
(第5の実施の形態)図12,13を用いて、本発明の第5の実施の形態について説明する。図12は、本発明の第5の実施の形態の高周波デバイス基板の構成を示す分解斜視図である。図13は、図12に示した高周波デバイス基板の断面図である。 (Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is an exploded perspective view showing the configuration of the high-frequency device substrate according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view of the high-frequency device substrate shown in FIG.
本実施の形態の構成において、図2〜4に示した第1の実施の形態の構成と異なる点は、第1のビア導体110−1と第2のビア導体110−2とからなる複数のビア導体が、複数の誘電体層104−1〜104−3のうちの内部の層104−2に設けられていることである。本実施の形態におけるその他の構成は、第1の実施の形態における構成と同様である。本実施の形態において、第1の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付している。本実施の形態の本実施の形態の高周波デバイス基板は、このような構成により高周波信号の伝送特性を向上させることができる。 The configuration of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4 in that there are a plurality of first via conductors 110-1 and second via conductors 110-2. The via conductor is provided in the inner layer 104-2 of the plurality of dielectric layers 104-1 to 104-3. Other configurations in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The high-frequency device substrate of the present embodiment of the present embodiment can improve the transmission characteristics of high-frequency signals with such a configuration.
102 高周波デバイス基板
107 線路導体
108 スロット
109 導体層
110−1 第1のビア導体
110−2 第2のビア導体
102 High-
Claims (8)
該基体の前記上面に形成されており、高周波信号が伝送される線路導体と、
前記基体の前記上面に前記線路導体に交わって設けられたスロットと、
該スロットに対向する開口を有しており、前記基体の前記下面に形成された導体層と、
前記基体における前記スロットと前記基体の前記下面との間の領域を囲んで配置され、前記導体層に電気的に接続された複数のビア導体とを備えており、
該複数のビア導体が、前記基体における前記スロットと前記基体の前記下面との間の領域を囲んで配列された第1のビア導体と、前記第1のビア導体より中央側に設けられた第2のビア導体とからなることを特徴とする高周波デバイス基板。 A substrate comprising a plurality of dielectric layers and having an upper surface and a lower surface;
Is formed on the upper surface of the substrate, and the line conductor to which a high-frequency signal is transmitted,
A slot provided across the line conductor on the upper surface of the substrate;
An opening facing the slot; a conductor layer formed on the lower surface of the substrate;
A plurality of via conductors disposed around a region between the slot and the lower surface of the base body and electrically connected to the conductor layer ;
A plurality of via conductors arranged around a region between the slot in the base and the bottom surface of the base; and a first via conductor provided on the center side of the first via conductor. A high-frequency device substrate comprising two via conductors.
該高周波デバイス基板の前記線路導体を伝送される高周波信号が前記導体層の前記開口から放射されることを特徴とする開口面アンテナ。 A high-frequency device substrate according to claim 1;
Aperture antenna, wherein a high-frequency signal transmitted the previous SL line conductor of the high-frequency device substrate is emitted from the opening of the conductor layer.
該高周波デバイス基板における前記基体の前記下面に、前記スロットに対応して設けられた導波管と、
を備えた高周波線路−導波管変換器。 A high-frequency device substrate according to claim 1;
Said lower surface of said substrate in said high frequency device substrate, a waveguide provided in correspondence with said slot,
A high-frequency line-waveguide converter comprising:
該高周波デバイス基板の前記線路導体に電気的に接続されており、前記高周波デバイス基板に搭載された半導体素子と、
を備えた高周波装置。 A high-frequency device substrate according to any one of claims 1 to 5,
The high frequency device and the substrate wherein the line conductor is electrically connected to a semiconductor element mounted on the high frequency device substrate,
High frequency device with
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