JP6711860B2 - 高周波線路接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、高周波線路接続構造に関し、特に同軸線路と平面形線路とを接続する技術に関する。

近年の光エレクトロニクス分野において、光電子部品を構成する高周波インタフェースは、広い周波数範囲での通過損失が低く、低反射特性を備えることが必須となっている。このような高周波インタフェースの構造は、リードピンやフレキシブル基板を用いた形態だけでなく、同軸インタフェースも使用されるケースが見られている。

特に、１００ＧＨｚ以上の帯域特性を備えた１ｍｍインタフェースを持つ電子部品や光モジュール部品は、次世代１Ｔｂｐｓ超の光通信用の基幹部品として期待され、国内外で開発が進められている。

上記のような電子部品や光モジュール部品の内部では、平面上に各種部品が搭載されるが、それらの各種部品を電気的に接続する高周波線路は絶縁性を備えた誘電体基板上に作製されることが一般となっている。一方、１ｍｍインタフェースは中心導体と円筒グランドからなる同軸線路構造を備えており、上記の誘電体基板上に作製された高周波線路の構造とは明らかに異なる。

このような構造の違いによって、誘電体基板上に作製された高周波線路と同軸線路とを機械的に、かつ電気的に接続した場合、その接続部分での高周波特性として低通過損失、および低反射損失特性を備えた新たな高周波線路の接続機構の実現が望まれていた。

そこで、例えば特許文献１では、図５Ａに示すように、同軸線路５１０を構成する中心導体５１４をその線路端において突出させた構造とし、中心導体５１４をグランデッドコプレーナ線路５２０の線路端の信号線路５２２と電気的に接続させ、さらに誘電体層５１３と電波吸収層５００とを接続部分に搭載した高周波線路接続構造５００Ａを開示している。

より詳細には、図５Ａに示すように、高周波線路接続構造５００Ａは、同軸線路５１０とグランデッドコプレーナ線路５２０とを接続する。
同軸線路５１０は、電波吸収層５００に覆われた円筒状の接地グランド５１１と、接地グランド５１１の内部に充填された絶縁体５１２と、絶縁体５１２に覆われた中心導体５１４とを備える。同軸線路５１０の線路端において、中心導体５１４が突出した部分を誘電体層５１３が覆っている。

グランデッドコプレーナ線路５２０は、誘電体基板５２３の表面に形成された一対のグランド５２１と、一対のグランド５２１に所定の距離を隔てて挟まれるように形成された信号線路５２２と、誘電体基板５２３の裏面に形成された接地グランド５２４とを備える。また、グランデッドコプレーナ線路５２０は金属ベース５３０、５４０上に形成されている。

高周波線路接続構造５００Ａにおいて、同軸線路５１０とグランデッドコプレーナ線路５２０とがそれぞれ伝搬する電磁波の基本モードが異なる。そのため、接続部での基本モードの変換を緩和する目的で誘電体層５１３を導入し、さらに互いの接続部で発生する不要輻射を吸収する目的で電波吸収層５００が導入されている。

これによって、高周波線路接続構造５００Ａでは、通過損失や反射損失の増大が抑制される。そのため、高周波線路接続構造５００Ａにおける通過損失の周波数特性および反射損失の周波数特性では、リップルおよびディップが除去され、かつ広帯域にわたって良好な伝送特性が得られるとしている。

しかしながら、誘電体層５１３は高周波の損失を発生させる。また、電波吸収層５００で吸収している不要輻射の元となるエネルギーも、線路で伝搬している高周波信号に基づく。そのため、高周波線路接続構造５００Ａは、接続部でのエネルギー損失の発生を前提とした接続機構となっている。一般的に、１００ＧＨｚ等の高い周波数の高周波信号は、その高周波信号を発生させるＩＣ等での出力振幅がそもそも小さい。また、不要輻射は周波数が高いほど顕著に発生することは周知の事実となっている。

よって、１００ＧＨｚ等の高い周波数の高周波信号を、高周波線路接続構造５００Ａに伝搬させた場合、反射損失は電波吸収層５００によって実効的に低減されるものの、エネルギー損失が発生し、トータルの等価損失は低下してしまう。

図５Ｂ、５Ｃは、図５Ａに示す高周波線路接続構造５００Ａの誘電体層５１３と電波吸収層５００を除いた主要な構造を示す斜視図である。図５Ｄ、５Ｅは、図５Ｂおよび図５Ｃに示す高周波線路接続構造５００Ａの側面図である。

図５Ｄに示す側面図の内部に描画された矢印線は高周波信号を示す。また、図５Ｅに示す側面図の内部に描画された矢印線は図５Ｄの高周波信号と対をなすリタン電流を示している。図５Ｄ、５Ｅに示すように、それぞれの矢印線の長さが異なり、この長さの違いのλ／４に相当する管内周波数で明らかな反射が現れることが懸念される。

図６は、高周波線路接続構造５００Ａにおける反射損失および通過損失の計算結果を示す。図６に示すように、特定の周波数で反射損失にディップが現れ、その周波数で通過損失が劣化してしまう。このように、高周波線路接続構造５００Ａでは、異なる線路構造を接続するため、接続部分におけるリタン電流パスの迂回路に伴って反射損失の劣化が生ずる。

特許第３１４４５７６号公報

上述したように、特許文献１に記載の誘電体層５１３や電波吸収層５００を有する高周波線路接続構造５００Ａでは、低損失特性を備え、かつ反射損失の優れた接続構造を実現することが困難であった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、反射損失が低く、かつ低通過損失特性を広帯域で備える高周波線路接続構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る高周波線路接続構造は、同軸線路と平面形線路とを接続する高周波線路接続構造であって、前記同軸線路は、軸方向に延伸し、その軸方向に垂直な断面が軸を中心とした円形に形成された中心導体と、前記中心導体を収容する円柱状の貫通孔を有する外部導体と、前記中心導体と前記外部導体との間の前記貫通孔内に設けられ、前記中心導体と前記外部導体とを絶縁する絶縁層と、を有し、前記中心導体は、前記外部導体の端面から前記軸方向に延出した先端部を有し、前記平面形線路は、誘電体からなる基板と、
前記基板の表面に形成されたストリップ状の信号線路と、前記基板の表面の前記同軸線路に隣接する領域に、前記信号線路の両側に所定の距離を隔てて形成された一対の第１導体薄膜と、前記基板の裏面を覆い、前記一対の第１導体薄膜と電気的に接続される第２導体薄膜と、を有し、前記中心導体の前記先端部と、前記平面形線路に含まれる前記信号線路の一端とを覆うように形成された導電性を有する第１接着層と、
前記平面形線路に含まれる前記一対の第１導体薄膜の前記同軸線路側の縁端に沿って形成され、前記一対の第１導体薄膜と前記同軸線路の前記外部導体とを接続する導電性を有する第２接着層と、を備え、前記軸方向から見たときに、前記一対の第１導体薄膜の前記信号線路に近い端部は、前記外部導体に形成された前記円柱状の前記貫通孔の内壁の位置と一致することを特徴とする。

また、本発明に係る高周波線路接続構造において、前記軸方向から見たときに、前記第２導体薄膜の前記同軸線路に隣接する端部は、前記外部導体に形成された前記円柱状の前記貫通孔の内壁の位置と一致してもよい。

また、本発明に係る高周波線路接続構造において、前記平面形線路の前記基板は、前記信号線路の長手方向に垂直な方向の長さが、前記同軸線路の同心円の半径よりも短く、前記平面形線路の前記第２導体薄膜には切欠きが形成され、前記切欠きは、前記同軸線路の前記中心導体の先端部と前記平面形線路の表面の一部とが前記第１接着層により接続されて形成される接続部を平面視したときの前記接続部を含む領域が選択的に除去されて形成され、前記第２導体薄膜の前記同軸線路および前記切欠きに隣接する前記第２導体薄膜の端部は、前記外部導体に形成された前記円柱状の前記貫通孔の内壁の位置と一致してもよい。

また、本発明に係る高周波線路接続構造において、前記平面形線路は、前記基板を貫通し、前記一対の第１導体薄膜と前記第２導体薄膜とを導通するための複数のスルーホールをさらに備えていてもよい。

また、本発明に係る高周波線路接続構造において、前記平面形線路は、前記基板の前記同軸線路に隣接する端面に形成され、前記基板を貫通し、前記一対の第１導体薄膜と前記第２導体薄膜とを導通するための複数のハーフスルーホールをさらに備え、前記第２接着層は、前記複数のハーフスルーホールに充填されていてもよい。

本発明によれば、平面形線路に含まれる対向する一対の第１導体薄膜の同軸線路に隣接する端部と、第２導体薄膜の同軸線路に隣接する端部とが、同軸線路に含まれる外部導体に形成された円柱状の貫通孔の内壁の位置と一致するように配置され、その一対の第１導体薄膜の同軸線路に隣接する縁端に沿って第２接着層が形成されるので、反射損失が低く、かつ低通過損失特性を広帯域で有する高周波線路接続構造を実現することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態係る高周波線路接続構造の部品展開図である。 図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る高周波線路接続構造の斜視図である。 図１Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る高周波線路接続構造の側面図である。 図１Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る高周波線路接続構造の信号電流パスおよびリタン電流パスを説明する図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態の効果を説明する図である。 図３Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る高周波線路接続構造の部品展開図である。 図３Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る高周波線路接続構造の斜視図である。 図３Ｃは、本発明の第２の実施の形態に係る高周波線路接続構造の側面図である。 図３Ｄは、本発明の第２の実施の形態に係る高周波線路接続構造の信号電流パスおよびリタン電流パスを説明する図である。 図４Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る高周波線路接続構造の部品展開図である。 図４Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る高周波線路接続構造の斜視図である。 図４Ｃは、本発明の第３の実施の形態に係る高周波線路接続構造の正面図である。 図４Ｄは、本発明の第３の実施の形態に係る高周波線路接続構造の側面図である。 図４Ｅは、本発明の第３の実施の形態に係る高周波線路接続構造の信号電流パスおよびリタン電流パスを説明する図である。 図５Ａは、従来の高周波線路接続構造の正面図である。 図５Ｂは、従来の高周波線路接続構造の部品展開図である。 図５Ｃは、従来の高周波線路接続構造の斜視図である。 図５Ｄは、従来の高周波線路接続構造の信号電流パスを説明する図である。 図５Ｅは、従来の高周波線路接続構造のリタン電流パスを説明する図である。 図６は、従来の高周波線路接続構造における反射損失および通過損失を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１Ａから図４Ｅを参照して詳細に説明する。各図について共通する構成要素には、同一の符号が付されている。

［第１の実施の形態］
図１Ａは、第１の実施の形態に係る高周波線路接続構造１の部品展開図である。図１Ｂは、高周波線路接続構造１の斜視図である。また、図１Ｃは、高周波線路接続構造１の側面図である。
図１Ａから図１Ｃに示すように、同軸線路１０と平面形線路２０とは、直方体形状の金属ベース５０上に配置され互いに接続されている。また、同軸線路１０の外部導体１１は、金属ベース５０の一の面上に載置され、平面形線路２０は、金属ベース５０の同じ面上に金属ベース４０を介して載置されている。

本実施の形態に係る高周波線路接続構造１は、同軸線路１０、平面形線路２０、第１接着層３０、金属ベース４０、金属ベース５０、および第２接着層６０を備える。

同軸線路１０は、外部導体１１、外部導体１１の内壁１２、中心導体１３、および絶縁層１４を備える。外部導体１１と、外部導体１１の内壁１２と、中心導体１３とは同軸構造に形成されている。

外部導体１１は、ブロック状に形成され、内部に軸方向に延伸した円柱状の貫通孔を有する。外部導体１１は円柱状の貫通孔に中心導体１３を収容する。外部導体１１は、金属材料により形成される。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、外部導体１１に形成された円柱状の貫通孔は、中心導体１３と同軸上に形成されている。

内壁１２は、外部導体１１に形成された円柱状の貫通孔における内周面であり、円筒状に形成されている。また、軸方向から見たときに、内壁１２の位置と一致するように、後述する平面形線路２０の一対の第１導体薄膜２３および第２導体薄膜２２の同軸線路１０に隣接する所定の端部が位置合わせして配置される。

中心導体１３は、軸方向に垂直な断面が、軸を中心とした円形に形成されている。中心導体１３は、外部導体１１の内壁１２および絶縁層１４を含んで構成される同軸線路１０の信号芯線である。

中心導体１３は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ブロック状の外部導体１１の端面から軸方向に延出した先端部１３ａを有する。中心導体１３の先端部１３ａは、第１接着層３０によって平面形線路２０の表面に設けられた信号線路２５に電気的に接続している。中心導体１３は金属材料により形成される。

絶縁層１４は、中心導体１３と外部導体１１との間の貫通孔内に設けられ、中心導体１３と外部導体１１とを絶縁する。

次に、同軸線路１０が接続される平面形線路２０について説明する。
平面形線路２０は、外部導体１１と、内壁１２と、中心導体１３と、絶縁層１４とで形成される同軸線路１０の延長線上にある。

平面形線路２０は、基板２１と、第２導体薄膜２２と、一対の第１導体薄膜２３と、スルーホール２４と、信号線路２５とを備える。
平面形線路２０は、金属ベース４０の表面に設けられている。平面形線路２０は、同軸線路１０が有する中心導体１３の先端部１３ａとが接続される接続部７０において、よく知られたグランデッドコプレーナ線路を形成する。

基板２１は、誘電体からなる平板状の基板である。基板２１は、例えば、アルミナ等の低損失セラミックスなどを用いて形成してもよい。基板２１の表面には、信号線路２５と、信号線路２５の両側に所定の距離を隔てて一対の第１導体薄膜２３が形成されている。また、基板２１の裏面には第２導体薄膜２２が配設されている。

第２導体薄膜２２は、基板２１の裏面全体を覆って形成されている。第２導体薄膜２２は、金属ベース４０の表面に配設されている。第２導体薄膜２２は、グランデッドコプレーナ線路型の平面形線路２０におけるグランドとして作用する。
第２導体薄膜２２の同軸線路１０に隣接する端部２２ａは、同軸線路１０の外部導体１１の内壁１２の位置と一致するように位置合わせされ、はんだや導電性接着剤など（図示しない）によって互いに電気的に接続されている。

一対の第１導体薄膜２３は、基板２１の表面の同軸線路１０に隣接する領域に、信号線路２５の両側に所定の距離を隔てて形成されている。この一対の第１導体薄膜２３の信号線路２５からの所定の距離は、平面形線路２０の特性インピーダンスが所定の値になるように設定されていてもよい。

一対の第１導体薄膜２３の信号線路２５に近い端部２３ａ、２３’ａは、同軸線路１０の外部導体１１に形成された円柱状の貫通孔の内壁１２の位置に一致するように配置され、はんだや導電性接着剤など（図示しない）によって互いに電気的に接続されている。

スルーホール２４は、基板２１の表面と裏面とを貫通するように複数形成される。より詳細には、スルーホール２４は、その内壁面に導電性材料が蒸着または充填などされ、基板２１の表面に形成された一対の第１導体薄膜２３と、裏面に形成された第２導体薄膜２２とを電気的に接続し導通する。複数のスルーホール２４が形成されることで、一対の第１導体薄膜２３がより安定した同電位面となる。スルーホール２４は、信号線路２５の長手方向に垂直な方向に沿って、一対の第１導体薄膜２３が形成されている領域に、所定の間隔で複数設けられている。複数のスルーホール２４が形成される間隔は、高周波線路接続構造１における伝送線路の特性に応じて適切な間隔を選定すればよい。

信号線路２５は、基板２１の表面にストリップ状に形成され、高周波信号を伝搬する。信号線路２５は、金属材料により形成される。信号線路２５の同軸線路１０に隣接する一端は、同軸線路１０が有する中心導体１３の先端部１３ａと電気的に接続する。

第１接着層３０は、図１Ｂに示すように、同軸線路１０の中心導体１３の先端部１３ａと平面形線路２０の信号線路２５の表面の一部とを覆うように形成される。第１接着層３０は導電性を有し、同軸線路１０と平面形線路２０とを機械的、かつ電気的に接続する。第１接着層３０として、はんだや導電性接着剤などを用いることができる。第１接着層３０によって接続された同軸線路１０の中心導体１３の先端部１３ａと、平面形線路２０の信号線路２５の表面の一部とは接続部７０を構成する。

金属ベース５０は、金属ベース４０の裏面に設けられ、同軸線路１０および平面形線路２０全体を支持している。金属ベース５０によって、高周波線路接続構造１が一体的に構成される。金属ベース５０の表面と、金属ベース４０および同軸線路１０の外部導体１１とは、はんだや導電性接着剤など（図示しない）によって電気的に接続されている。
これにより、同軸線路１０の外部導体１１と、平面形線路２０の第２導体薄膜２２を完全な同一電位、すなわちグランド電位としている。

金属ベース４０は、平面形線路２０が有する第２導体薄膜２２の同軸線路１０に隣接する端部２２ａが、同軸線路１０が有する外部導体１１に形成された円柱状の貫通孔の内壁１２の位置に配置されるように、その高さ（高周波信号の伝搬方向に垂直な方向の長さ）が調整される。金属ベース４０の表面と平面形線路２０の第２導体薄膜２２は、はんだや導電性接着剤など（図示しない）によって電気的に接続されている。また、金属ベース４０の同軸線路１０に隣接する端面は、はんだや導電性接着剤など（図示しない）によって外部導体１１の端面と電気的に接続されている。
これにより、平面形線路２０の第２導体薄膜２２全体を安定したグランド電位としている。

第２接着層６０は、図１Ｂに示すように、平面形線路２０の一対の第１導体薄膜２３の同軸線路１０に隣接する縁端に沿って形成され、一対の第１導体薄膜２３と同軸線路１０の外部導体１１とを電気的、かつ機械的に接続する。第２接着層６０として、はんだや導電性接着剤などを用いることができる。

上述した構成を有する平面形線路２０と同軸線路１０とが電気的に接続されることで、平面形線路２０は、グランデッドコプレーナ線路を構成する。また、同軸線路１０から遠ざかる方向において、接続部７０が形成されていない領域の平面形線路２０はマイクロストリップ線路の構造を備えることになる。

これにより、同軸線路１０に含まれる中心導体１３の外周面から外部導体１１の内壁１２に向けて放射状に生ずる電気力線によって形成される電磁界の基本モードと、グランデッドコプレーナ線路（平面形線路２０）の信号線路２５から一対の第１導体薄膜２３および第２導体薄膜２２に向かう電気力線によって形成される電磁界の基本モードとの差分を極小にする。そして、基本モードの不一致による放射の発生が抑圧される。

次に、高周波線路接続構造１における信号電流パスＰ１とリタン電流パスＰ２について説明する。図１Ｄは、側面からみた高周波線路接続構造１の信号電流パスＰ１とリタン電流パスＰ２を示す図である。

図１Ｄからわかるように、同軸線路１０と平面形線路２０との接続部７０において、リタン電流パスＰ２は迂回せず、信号電流パスＰ１と同じ距離を有する経路が形成されている。これによる高周波線路接続構造１の特性上の効果を図２に示す。図２に示す実線の曲線は、本実施の形態に係る高周波線路接続構造１の反射損失と通過損失とを示す。また、破線の曲線は、従来例の高周波線路接続構造５００Ａ（図５Ａから図６）の反射損失と通過損失とを示している。

図１Ｄからわかるように、本実施の形態に係る高周波線路接続構造１は、従来例の高周波線路接続構造５００Ａの特性と比較して、反射損失においてより明確な特性改善がみられている。また、通過損失についても、本実施の形態に係る高周波線路接続構造１では特性改善が得られている。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る高周波線路接続構造１によれば、平面形線路２０の一対の第１導体薄膜２３の縁端に沿って形成された導電性の第２接着層６０を有する。また、一対の第１導体薄膜２３の端部２３ａ、２３’ａ、および第２導体薄膜２２の同軸線路１０に隣接する端部２２ａが外部導体１１に形成された円柱状の貫通孔の内壁１２の位置と一致するように配置されている。そのため、高周波線路接続構造１は、反射損失が低く、かつ低通過損失特性を広帯域で有することができる。

その結果として、高周波線路接続構造１は、次世代１Ｔｂｐｓ超用の広帯域特性を備えた電子部品や光モジュール部品の提供を可能とする。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１の実施の形態では、平面形線路２０において基板２１の表面に形成された一対の第１導体薄膜２３と裏面に形成された第２導体薄膜２２とを電気的に接続する複数のスルーホール２４を有する場合について説明した。これに対して、第２の実施の形態では、複数のスルーホール２４の代わりに、複数のハーフスルーホール２４Ａを用いる。

図３Ａは、本実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ａの部品展開図である。図３Ｂは、高周波線路接続構造１Ａの斜視図である。図３Ｃは、高周波線路接続構造１Ａの側面図である。以下、第１の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。

ハーフスルーホール２４Ａは、平面形線路２０の基板２１の表面に形成された一対の第１導体薄膜２３Ａと、基板２１の裏面に形成された第２導体薄膜２２とを電気的に接続する。ハーフスルーホール２４Ａは、半円筒形状のスルーホールである。ハーフスルーホール２４Ａは、基板２１の同軸線路１０に隣接する端面に沿って、所定の間隔で複数形成されている。

図３Ｂに示すように、複数のハーフスルーホール２４Ａが形成された平面形線路２０の端面と、同軸線路１０の中心導体１３の先端部１３ａ側の端面とは、第１の実施の形態と同様に位置合わせを行い接続される。

より詳細には、一対の第１導体薄膜２３Ａの同軸線路１０側の縁端に沿って第２接着層６０Ａが形成され、一対の第１導体薄膜２３Ａと外部導体１１とが電気的に接続される。このとき、ハーフスルーホール２４Ａと同軸線路１０の外部導体１１との間に形成された半円筒形状の空隙にも、第２接着層６０Ａが充填される。例えば、第２接着層６０Ａは、ハーフスルーホール２４Ａの空隙において毛細血管現象により浸透する。第２接着層６０Ａがハーフスルーホール２４Ａにも充填されることにより、電気的な接続だけでなく、機械的にも同軸線路１０と平面形線路２０Ａとを接着固定する。第２接着層６０Ａは、はんだや伝導性接着剤などを用いることができる。

図３Ｄは、高周波線路接続構造１Ａを側面からみたときの信号電流パスＰ１およびリタン電流パスＰ２を説明する図である。

図３Ｄに示すように、高周波線路接続構造１Ａにおける同軸線路１０と平面形線路２０Ａの接続部７０Ａにおいて、リタン電流パスＰ２は迂回せず、信号電流パスＰ１と同じ距離を有する経路が形成されている。このことから本実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ａにおいても、第１の実施の形態と同様の特性上の改善が得られる（図２）。すなわち、本実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ａは、従来例の高周波線路接続構造５００Ａの高周波特性と比較して、反射損失においてより明確な特性改善が見られ、また、通過損失についての特性改善も得られる。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ａによれば、平面形線路２０Ａにおいて複数のハーフスルーホール２４Ａが形成され、第２接着層６０Ａがハーフスルーホール２４Ａに充填される。そのため、高周波線路接続構造１Ａは、同軸線路１０と平面形線路２０Ａとの機械的接続の強度を向上させ、かつ、低反射損失および低通過損失特性を広帯域で備えることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１および第２の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１および第２の実施の形態では、平面形線路２０、２０Ａの第２導体薄膜２２の同軸線路１０に隣接する端部２２ａが、外部導体１１に形成された円柱状の貫通孔の内壁１２の位置と一致するように位置合わせされている場合について説明した。これに対して、第３の実施の形態では、基板２１Ｂの厚さ（信号線路２５の長手方向に垂直な方向の長さ）が第１および第２の実施の形態で説明した平面形線路２０、２０Ａの基板２１の厚さよりも薄く形成されている。

図４Ａは、第３の実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ｂの部品展開図である。図４Ｂは、高周波線路接続構造１Ｂの斜視図である。図４Ｃは、高周波線路接続構造１Ｂの正面図である。また、図４Ｄは、高周波線路接続構造１Ｂの側面図である。以下、第１および第２の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。

図４Ｃの正面図に示すように、平面形線路２０Ｂの基板２１Ｂの厚さａ１、すなわち信号線路２５の長手方向に垂直な方向の長さは、同軸線路１０の同心円の半径ｒよりも十分に短い。より詳細には、基板２１Ｂの厚さａ１は、半径ｒに沿った中心導体１３の円周上の点から外部導体１１の内壁１２までの長さａ２よりも短い。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、平面形線路２０Ｂが有する基板２１Ｂの裏面に設けられた第２導体薄膜２２Ｂには、切欠きＡが形成されている。より詳細には、切欠きＡは、接続部７０Ｂを含む領域、例えば、接続部７０Ｂの直下の領域が選択的に除去されることで形成される。第２導体薄膜２２Ｂが除去されている領域においては、基板２１Ｂが露出している。

切欠きＡは、平面視において長方形状を有し、例えば、信号線路２５の長手方向に沿った一辺の長さａ３が、同軸線路１０の中心導体１３の先端部１３ａの延伸方向の長さと同等の長さとなるように形成されていてもよい。

また、切欠きＡの、信号線路２５の短手方向に沿った他方の辺の長さａ４は、図４Ｃに示すように、第２導体薄膜２２Ｂの端部２２ｂ、２２’ｂが、外部導体１１の円柱状の貫通孔の内壁１２の位置と一致するような長さとする。これにより、切欠きＡに隣接する第２導体薄膜２２Ｂの端部２２ｂ、２２’ｂは、外部導体１１の内壁１２の位置と一致する。

金属ベース４０Ｂは、平面形線路２０Ｂの厚さに応じて高さ（高周波信号の伝搬方向に垂直な方向の長さ）が調整されている。金属ベース４０Ｂには、第２導体薄膜２２Ｂに形成された切欠きＡの形状に対応する切欠きＡ’が形成されている。より詳細には、切欠きＡ’は、金属ベース４０Ｂの同軸線路１０に隣接する端面から離れる方向に凹み、金属ベース４０Ｂの表面と裏面とを貫通して形成される。金属ベース４０Ｂの同軸線路１０に隣接する端面には、切欠きＡ’の形成によって開口が形成されている。

切欠きＡ’は、例えば、平面形線路２０Ｂを平面視したときに、第２導体薄膜２２Ｂに形成された切欠きＡと同等の長さａ３、ａ４を有する長方形の断面形状を有する。なお、切欠きＡ’の断面形状は、長方形に限られず、第２導体薄膜２２Ｂに形成された切欠きＡの形状に合わせて形成すればよい。

上述したように本実施の形態では、第１および第２の実施の形態と比較して、より厚さが薄い基板２１Ｂを用いている。一般的に、特性インピーダンスは電気的容量の逆数のルートに比例する。電気的容量性の上昇は特性インピーダンスの低下を招いてしまう。

本実施の形態では、接続部７０Ｂの直下において、領域Ａおよび切欠きＡ’を形成し、第２導体薄膜２２Ｂおよび金属ベース４０Ｂを選択的に除去した領域を設けている。これにより、電気的容量の上昇に伴う特性インピーダンスの低下を抑制することが可能となる。

図４Ｅは、高周波線路接続構造１Ｂを側面からみたときの信号電流パスＰ１とリタン電流パスＰ２とを説明する図である。
図４Ｅに示すように、同軸線路１０と平面形線路２０Ｂの接続部７０Ｂにおいて、リタン電流パスＰ２の迂回がほぼ存在しない。このことから、本実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ｂにおいても、第１および第２の実施の形態と同等な高周波特性の改善が得られる（図２）。

したがって、本実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ｂは、従来例の高周波線路接続構造５００Ａと比較して、反射損失においてより明確な改善が見られ、さらに通過損失の改善も得られる。

以上説明したように、第３の実施の形態に係る高周波線路接続構造１Ｂによれば、基板２１Ｂの厚さａ１が、同軸線路１０の同心円の半径ｒよりも十分に短い。また、平面形線路２０Ｂが有する一対の第１導体薄膜２３の信号線路２５に近い端部２３ａ、２３’ａは、外部導体１１の内壁１２の位置と一致するように配置され、かつ、切欠きＡに隣接する第２導体薄膜２２Ｂの端部２２ｂ、２２’ｂは、外部導体１１に形成された円柱状の貫通孔の内壁１２の位置と一致するように配置されている。

これにより、高周波線路接続構造１Ｂは、低反射損失で、かつ低通過損失特性を広帯域で備えることができる。また、高周波線路接続構造１Ｂは、第１接着層３０、および第２接着層６０によって同軸線路１０と平面形線路２０Ｂとが電気的な接続だけでなく、機械的にも接続されるので、より機械的な強度を向上させることが可能となる。

以上、本発明の高周波線路接続構造における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。

なお、説明した実施の形態では、グランデッドコプレーナ線路（平面形線路２０、２０Ａ、２０Ｂ）を構成する基板２１をアルミナ等の低損失セラミックスとしているが、基板２１は、液晶ポリマ、ポリミィド、あるいは石英ガラス等でも代替可能である。

また、上述した実施の形態で、同軸線路１０とグランデッドコプレーナ線路（平面形線路２０、２０Ａ、２０Ｂ）をハンダなどの第１接着層３０、および第２接着層６０、６０Ａで電気的に接続する際、ハンダの濡れ性向上を目的とした金めっきをそれぞれの線路の接続部７０、７０Ａ、７０Ｂに施すのが一般である。しかし、金めっきについては本発明の本質ではないため、その説明を省略している。

１、１Ａ、１Ｂ…高周波線路接続構造、１０…同軸線路、１１…外部導体、１２…内壁、１３…中心導体、１３ａ…先端部、１４…絶縁層、２０…平面形線路、２１…基板、２２…第２導体薄膜、２３…第１導体薄膜、２４…スルーホール、２５…信号線路、３０…第１接着層、６０…第２接着層、４０、５０…金属ベース、７０…接続部。

Claims (5)

1. 同軸線路と平面形線路とを接続する高周波線路接続構造であって、
   前記同軸線路は、
   軸方向に延伸し、その軸方向に垂直な断面が軸を中心とした円形に形成された中心導体と、
   前記中心導体を収容する円柱状の貫通孔を有する外部導体と、
   前記中心導体と前記外部導体との間の前記貫通孔内に設けられ、前記中心導体と前記外部導体とを絶縁する絶縁層と、
   を有し、
   前記中心導体は、前記外部導体の端面から前記軸方向に延出した先端部を有し、
   前記平面形線路は、
   誘電体からなる基板と、
   前記基板の表面に形成されたストリップ状の信号線路と、
   前記基板の表面の前記同軸線路に隣接する領域に、前記信号線路の両側に所定の距離を隔てて形成された一対の第１導体薄膜と、
   前記基板の裏面を覆い、前記一対の第１導体薄膜と電気的に接続される第２導体薄膜と、
   を有し、
   前記中心導体の前記先端部と、前記平面形線路に含まれる前記信号線路の一端とを覆うように形成された導電性を有する第１接着層と、
   前記平面形線路に含まれる前記一対の第１導体薄膜の前記同軸線路側の縁端に沿って形成され、前記一対の第１導体薄膜と前記同軸線路の前記外部導体とを接続する導電性を有する第２接着層と、
   を備え、
   前記軸方向から見たときに、前記一対の第１導体薄膜の前記信号線路に近い端部は、前記外部導体に形成された前記円柱状の前記貫通孔の内壁の位置と一致する
   ことを特徴とする高周波線路接続構造。
2. 請求項１に記載の高周波線路接続構造において、
   前記軸方向から見たときに、前記第２導体薄膜の前記同軸線路に隣接する端部は、前記外部導体に形成された前記円柱状の前記貫通孔の内壁の位置と一致することを特徴とする高周波線路接続構造。
3. 請求項１に記載の高周波線路接続構造において、
   前記平面形線路の前記基板は、前記信号線路の長手方向に垂直な方向の長さが、前記同軸線路の同心円の半径よりも短く、
   前記平面形線路の前記第２導体薄膜には切欠きが形成され、
   前記切欠きは、前記同軸線路の前記中心導体の先端部と前記平面形線路の表面の一部とが前記第１接着層により接続されて形成される接続部を平面視したときの前記接続部を含む領域が選択的に除去されて形成され、
   前記第２導体薄膜の前記同軸線路および前記切欠きに隣接する前記第２導体薄膜の端部は、前記外部導体に形成された前記円柱状の前記貫通孔の内壁の位置と一致する
   ことを特徴とする高周波線路接続構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波線路接続構造において、
   前記平面形線路は、
   前記基板を貫通し、前記一対の第１導体薄膜と前記第２導体薄膜とを導通するための複数のスルーホールをさらに備えることを特徴とする高周波線路接続構造。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波線路接続構造において、
   前記平面形線路は、
   前記基板の前記同軸線路に隣接する端面に形成され、前記基板を貫通し、前記一対の第１導体薄膜と前記第２導体薄膜とを導通するための複数のハーフスルーホールをさらに備え、
   前記第２接着層は、前記複数のハーフスルーホールに充填される
   ことを特徴とする高周波線路接続構造。

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