JPH0682963B2 - Coplanar line-coaxial line mode converter - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コプレーナ線路モードと同軸線路モードとを
変換する装置、特に超高周波における使用に適したモー
ド変換装置に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for converting a coplanar line mode and a coaxial line mode, and more particularly to a mode converter suitable for use at ultra-high frequencies.

従来の技術 半導体装置を含む機器に信号を入力し、更にその機器か
ら信号を出力するために、通常同軸ケーブルや同軸コネ
クターのような同軸が使用される。半導体装置を含む機
器中の伝送路と同軸の伝送路は異種であるため、機器と
同軸の接続部分において、伝送路間の変換装置が必要と
される。2. Description of the Related Art In order to input a signal to a device including a semiconductor device and further output a signal from the device, a coaxial cable such as a coaxial cable or a coaxial connector is usually used. Since the transmission line coaxial with the transmission line in the device including the semiconductor device is different, a conversion device between the transmission lines is required at the connection portion coaxial with the device.

一般に半導体装置を含む機器はセラミックまたは金属の
パッケージに収容されている。パッケージがセラミック
製である機器中の伝送路がコプレーナ線路モードである
場合には、パッケージに貫通穴を設け、その穴に同軸ケ
ーブルまたは同軸コネクターを挿入し、パッケージの内
部に設けられたコプレーナ線路の中心導体と同軸線路の
中心導体とをロウ付けし、コプレーナ線路の接地導体と
同軸線路の外導体との間を金線または金リボンで接続す
る必要がある。パッケージ金属製の場合、パッケージと
機器の伝送路との間を電気的に絶縁する必要があると同
時に、同軸線路の外導体と電気的に接続した金属製パッ
ケージをコプレーナ線路の接地導体と金線または金リボ
ンで接続する必要がある。従って、セラミック製または
金属製のパッケージを使用する場合、コプレーナ線路−
同軸線路モード変換部において、コプレーナ線路の接地
導体と同軸線路の外導体との立体的な接続を要求される
ために、金線または金リボンの使用が不可欠である。Devices including semiconductor devices are generally housed in ceramic or metal packages. If the transmission line in a device whose package is made of ceramic is coplanar line mode, make a through hole in the package, insert a coaxial cable or coaxial connector in the hole, and insert the coplanar line inside the package. It is necessary to braze the center conductor and the center conductor of the coaxial line, and connect the ground conductor of the coplanar line and the outer conductor of the coaxial line with a gold wire or a gold ribbon. If the package is made of metal, it is necessary to electrically insulate between the package and the transmission line of the equipment. Or you need to connect with a gold ribbon. Therefore, when using a ceramic or metal package, the coplanar line-
In the coaxial line mode converter, the use of a gold wire or a gold ribbon is indispensable because a three-dimensional connection between the ground conductor of the coplanar line and the outer conductor of the coaxial line is required.

発明が解決しようとする問題点 金線または金リボンを用いた場合には、金線または金リ
ボンは同軸線路およびコプレーナ線路を構成する材料と
異種であるため、金線または金リボンの部分でインダク
タンスを有し、このインダクタンスに起因した入力信号
の反射が生じる。入力信号の反射率は入力信号の周波数
が高くなるほど大きくなるため、超高周波信号を用いる
系においては、このようなインダクタンスを減少させる
ことが不可欠である。また、金線または金リボンを用い
るとモード変換部の物理的構造が不連続となり、これに
起因する容量と上記インダクタンスとによって、特定の
入力信号周波数においてLC共振が発生する。Problems to be Solved by the Invention When a gold wire or a gold ribbon is used, the gold wire or the gold ribbon is different from the material forming the coaxial line and the coplanar line. And the reflection of the input signal occurs due to this inductance. Since the reflectance of the input signal increases as the frequency of the input signal increases, it is indispensable to reduce such inductance in a system using an ultrahigh frequency signal. Further, when a gold wire or a gold ribbon is used, the physical structure of the mode conversion unit becomes discontinuous, and the capacitance and the inductance caused by this cause LC resonance at a specific input signal frequency.

また、同軸の外導体とコプレーナ線路の接地導体との接
続は立体的接続を要するために、通常のボンダーは使用
できず、パッケージ製造後に手作業で接続する必要があ
り、組み立て工程の複雑化および製造コストの増加を招
く。Also, since the connection between the coaxial outer conductor and the ground conductor of the coplanar line requires a three-dimensional connection, a normal bonder cannot be used, and it is necessary to connect it manually after the package is manufactured, which complicates the assembly process and This leads to an increase in manufacturing cost.

セラミック製のパッケージは、いわゆるグリーンシート
を加工した後それを焼成することによって得られるが、
焼成時のセラミックの収縮の不均一による歪みが発生し
やすく、歪み発生を防止するために、パッケージの形状
や大きさに制限を受ける。Ceramic packages are obtained by processing so-called green sheets and then firing them.
Distortion is likely to occur due to uneven contraction of the ceramic during firing, and the shape and size of the package are limited in order to prevent distortion.

本発明の目的は、上記の入力信号の反射およびLC共振を
防止しかつ容易に同軸ケーブルまたは同軸コネクターと
機器の接続が行える、製造コストの低いコプレーナ線路
−同軸線路モードの変換装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a coplanar line-coaxial line mode converter with low manufacturing cost, which can prevent the reflection of the input signal and LC resonance and easily connect the device to the coaxial cable or the coaxial connector. It is in.

問題点を解決するための手段 本発明のコプレーナ線路−同軸線路モードの変換装置
は、コプレーナ線路を含む面と、同軸を挿入する貫通穴
を有し該面と連続した壁とからなり、同軸の外導体とコ
プレーナ線路の接地導体と電気的に接続し、同軸の中心
導体とコプレーナ線路の中心導体とを電気的に接続する
装置であって、該面と壁はプラスチック材料からなり、
該壁の表面と、該貫通穴の内壁と、コプレーナ線路の接
地導体とが一体にメタライズされていることを特徴とす
る。The coplanar line-coaxial line mode conversion device of the present invention comprises a surface including a coplanar line and a wall having a through hole for inserting the coaxial line and being continuous with the surface. A device for electrically connecting an outer conductor and a ground conductor of a coplanar line, and electrically connecting a coaxial center conductor and a center conductor of a coplanar line, wherein the surface and the wall are made of a plastic material,
The surface of the wall, the inner wall of the through hole, and the ground conductor of the coplanar line are integrally metallized.

壁の表面と、貫通穴の内壁と、コプレーナ線路の接地導
体とが一体にメタライズされているとは、これら三者が
何等の接合手段なしに金属の連続層によってつながって
いることを意味する。The fact that the surface of the wall, the inner wall of the through hole and the ground conductor of the coplanar line are integrally metallized means that these three parts are connected by a continuous layer of metal without any joining means.

本発明を以下詳細に説明する。The present invention is described in detail below.

第１図は、本発明のコプレーナ線路−同軸線路モード変
換装置１を組み込んだパッケージである。FIG. 1 shows a package incorporating the coplanar line-coaxial line mode converter 1 of the present invention.

第２図は、パッケージの一部を破断して、本発明のコプ
レーナ線路−同軸線路モード変換装置１を拡大した拡大
斜視図である。装置１は、コプレーナ線路を含む面10
と、貫通穴24を有し面10と連続した壁20とからなる。壁
20の表面22と、貫通穴24の内壁26と、コプレーナ線路の
接地導体14とは一体にメタライズされている（斜線で図
示する）。同軸の中心導体はコプレーナ線路の中心導体
12と例えばロウ付けにより電気的に接続される。同軸ケ
ーブルまたは同軸コネクターのような同軸を貫通穴24に
挿入することで、同軸の外導体は貫通穴24の内壁26と電
気的に接続される。壁20の表面22と、貫通穴24の内壁26
と、コプレーナ線路の接地導体14とは一体にメタライズ
されているために、同軸の接地導体とコプレーナ線路の
接地導体14とは電気的に接続される。従って、金線また
は金リボンは不要である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of the coplanar line-coaxial line mode conversion device 1 of the present invention, with a part of the package cut away. The device 1 has a surface 10 including a coplanar line.
And a wall 20 having a through hole 24 and continuous with the surface 10. wall
The surface 22 of 20, the inner wall 26 of the through hole 24, and the ground conductor 14 of the coplanar line are integrally metallized (illustrated by hatching). The coaxial center conductor is the center conductor of the coplanar line.
It is electrically connected to 12 by brazing, for example. By inserting a coaxial cable or coaxial connector, such as a coaxial cable, into the through hole 24, the coaxial outer conductor is electrically connected to the inner wall 26 of the through hole 24. Surface 22 of wall 20 and inner wall 26 of through hole 24
And the grounding conductor 14 of the coplanar line is integrally metallized, the coaxial grounding conductor and the grounding conductor 14 of the coplanar line are electrically connected. Therefore, no gold wire or ribbon is needed.

コプレーナ線路を含む面10と、貫通穴24を有し面10に連
続した壁20とはプラスチック材料から構成された一体の
成形品である。この成形品のコプレーナ線路の中心導体
12および接地導体14と、壁20の表面22と、貫通穴24の内
壁26のメタライズは、金属蒸着、導電性ペースト、無電
解メッキ等によって行うことができるが、なかでも無電
解メッキによることが望ましい。面10と壁20とは一体の
プラスチック成形品であるから、メタライジング操作に
よって、面20の表面22と、貫通穴24の内壁26と、コプレ
ーナ線路の接地導体14とは一体の金属によって覆われる
に至る。The surface 10 including the coplanar line and the wall 20 having the through hole 24 and continuous with the surface 10 are an integral molded article made of a plastic material. The center conductor of the coplanar line of this molded product
The metallization of 12 and the ground conductor 14, the surface 22 of the wall 20, and the inner wall 26 of the through hole 24 can be performed by metal vapor deposition, conductive paste, electroless plating, etc., but among these, electroless plating can be performed. desirable. Since the surface 10 and the wall 20 are an integral plastic molded product, the surface 22 of the surface 20, the inner wall 26 of the through hole 24, and the ground conductor 14 of the coplanar line are covered with an integral metal by a metalizing operation. Leading to.

以下、一例として、一体の成形品を射出成形にて成形し
メタライズを無電解メッキで行うことによって、本発明
のモード変換装置を製造する方法について、その原理を
第3A図〜第3C図に基づいて説明する。Hereinafter, as an example, a method for manufacturing a mode conversion device of the present invention by performing electroless plating on a metallized product by injection-molding an integrally molded product, the principle of which is based on FIGS. 3A to 3C. Explain.

プラスチック材料の一体成形品は、まずプラスチック材
料で第１次の射出成形（第3A図）を行い、この第１次射
出成形品30の表面を化学的に粗面化した後触媒を付与
し、次に後工程にてメタライズされるべき部分32以外の
部分を被覆するようにプラスチック材料で第２次の射出
成形（第3B図）を行う。このようにして得られた第２次
射出成形後の成形品40を、次に金属の無電解メッキに付
すと、第２次の射出成形においてプラスチック材料で被
覆されなかった露出部分（触媒付着部分）32にのみメッ
キ42がなされ、第２次の射出成形部分にはメッキがなさ
れない（第3C図）。かかくして、メタライズが成形品上
に選択的になされる。For the integrally molded product of the plastic material, first, the first injection molding (FIG. 3A) is performed using the plastic material, the surface of the primary injection molded product 30 is chemically roughened, and then the catalyst is applied. Next, a second injection molding (FIG. 3B) is performed with a plastic material so as to cover a portion other than the portion 32 to be metallized in a later step. The molded product 40 after the secondary injection molding thus obtained is then subjected to electroless plating of metal, and exposed parts (catalyst-adhered parts) not covered with the plastic material in the secondary injection molding. ) 32 is plated 42 only, the second injection molded part is not plated (Fig. 3C). Thus, metallization is selectively made on the molded part.

このような原理で作られた無電解メッキがなされる前の
第２次射出成形後の成形品１′は、第４図に見られるよ
うに、部分12′、14′、22′、26′は、第２次の射出成
形によるプラスチック材料で被覆されておらず触媒が露
出している（点群で図示する）のでこれらは１回の無電
解メッキにより同時に金属被覆される。これによって、
同軸線路の外導体とコプレーナ線路の接地導体14とは、
貫通穴24の内壁26と壁20の表面22を通じて連続的に電気
的接続がなされる。The molded product 1'after the secondary injection molding before the electroless plating made according to the above-described principle is shown in FIG. 4, and the parts 12 ', 14', 22 ', 26' are formed. Are not coated with the plastic material by the second injection molding and the catalyst is exposed (illustrated by a dot group), so that they are simultaneously metal-coated by one electroless plating. by this,
The outer conductor of the coaxial line and the ground conductor 14 of the coplanar line are
Electrical connection is made continuously through the inner wall 26 of the through hole 24 and the surface 22 of the wall 20.

本発明の変換装置に適した第１次成形用のプラスチック
材料としては、射出成形ができ、成形後の成形品表面の
粗面化と触媒付与によってメタライズができるプラスチ
ック材料ならばよく、例えば、ポリイミド、液晶ポリマ
ー、ABS、ポリエーテルスルホンが挙げられる。また、
第２次成形用のプラスチック材料としては、射出成形が
でき、成形後にメタライズがなされないプラスチック材
料であればよく、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー、
ABS、ポリエーテルスルホンが挙げられる。第１次およ
び第２次成形用のプラスチック材料は上記の条件を満た
すものならば、同種のものであってもよい。また、プラ
スチック材料は単一の合成材料のみならず、繊維状、粉
状の各種フィラーを含むものでもよい。As the plastic material for the primary molding suitable for the converter of the present invention, any plastic material which can be injection-molded and can be metallized by roughening the surface of the molded article after molding and applying a catalyst, for example, polyimide can be used. , Liquid crystal polymer, ABS, and polyether sulfone. Also,
The plastic material for the secondary molding may be any plastic material that can be injection-molded and is not metallized after molding, such as polyimide, liquid crystal polymer,
Examples include ABS and polyether sulfone. The plastic materials for the primary and secondary molding may be of the same kind as long as they satisfy the above conditions. Further, the plastic material may include not only a single synthetic material but also various fibrous and powdery fillers.

第１次の成形品の表面の粗面化は、メッキの密着性を向
上させると共に、第２次成形後の第１次成形プラスチッ
ク材料と第２次成形プラスチック材料との一体化を図る
ために行なわれる。粗面化は各種のエッチング液、例え
ば、クロム酸／硫酸、酸性フッ化アンモニウム／硝酸、
フッ化水素酸／硝酸を使用することができる。The roughening of the surface of the primary molded product is intended to improve the adhesion of plating and to integrate the primary molded plastic material and the secondary molded plastic material after the secondary molding. Done. For roughening, various etching solutions such as chromic acid / sulfuric acid, acidic ammonium fluoride / nitric acid,
Hydrofluoric acid / nitric acid can be used.

第１次の成形品の表面に無電解メッキをするために必要
とされる触媒付与の方法としては、例えば、キャタリス
ト／アクセレーター法、センシタイジング／アクチベー
チング法がある。前者の方法は、錫、パラジウム系の混
合触媒液に成形品を浸漬した後、塩酸、硫酸などの酸で
活性化し、成形品の表面にパラジウムを析出させる方法
である。後者の方法は、まず塩化第１錫、次亜リン酸、
塩化ヒドラジンなどの比較的強い還元剤を成形品表面に
吸着させ、ついで、金、パラジウムなどの貴金属イオン
を含む触媒溶液に成形品を浸漬し、成形品表面に貴金属
を析出させる方法である。Examples of the method of applying a catalyst required for electroless plating on the surface of the primary molded article include the catalyst / accelerator method and the sensitizing / activating method. The former method is a method of immersing a molded product in a tin / palladium-based mixed catalyst solution and then activating it with an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid to deposit palladium on the surface of the molded product. In the latter method, stannous chloride, hypophosphorous acid,
In this method, a relatively strong reducing agent such as hydrazine chloride is adsorbed on the surface of the molded product, and then the molded product is immersed in a catalyst solution containing a noble metal ion such as gold or palladium to deposit the noble metal on the surface of the molded product.

無電解メッキ工程では、通常化学銅メッキ、化学ニッケ
ルメッキ、無電解金メッキが使用される。In the electroless plating process, chemical copper plating, chemical nickel plating, and electroless gold plating are usually used.

効果 本発明のコプレーナ線路−同軸線路モード変換装置を用
いることによって、パッケージ内の半導体素子と接続が
容易なコプレーナ線路を機器内で使用することができ、
測定系と接続が容易且つ、良好な同軸線路をパッケージ
の入出力端子として使用でき、コプレーナ線路と同軸線
路の接続が容易に行える。本発明の変換装置は、同軸の
外導体とコプレーナ線路の接地導体の接続においてイン
ダクタンスを持たず、良好な周波数特性を有する。特
に、10GHz以上の周波数を有する信号系において優れた
周波数特性を有する。また、プラスチック材料の射出成
形と無電解メッキにより、製造コストの低減を図ること
ができるだけなく、変換装置の形状や寸法の制約もな
い。Effect By using the coplanar line-coaxial line mode converter of the present invention, a coplanar line that can be easily connected to the semiconductor element in the package can be used in the device.
Easy connection to the measurement system and a good coaxial line can be used as the input / output terminals of the package, and the coplanar line and the coaxial line can be easily connected. The converter of the present invention has no inductance in the connection between the coaxial outer conductor and the ground conductor of the coplanar line, and has good frequency characteristics. In particular, it has excellent frequency characteristics in a signal system having a frequency of 10 GHz or higher. Further, the injection cost and the electroless plating of the plastic material can reduce the manufacturing cost, and there is no restriction on the shape or size of the converter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は、本発明のコプレーナ線路−同軸線路モード変
換装置を組み込んだパッケージ。 第２図は、パッケージの一部を破断した、本発明のコプ
レーナ線路−同軸線路モード変換装置の拡大斜視図。 第3A図〜第3C図は、モード変換装置の製造方法の原理を
示す各製造工程における成形品の断面図。 第４図は、無電解メッキがされる前の成形品の一部を示
す斜視図。 １……モード変換装置、 10……コプレーナ線路を含む面、 12……コプレーナ線路の中心導体、 14……コプレーナ線路の接地導体、 20……壁、 22……壁の表面、 24……貫通穴、 26……貫通穴の内壁、 30……第１次成形後の成形品、 40……第２次成形後の成形品。FIG. 1 is a package incorporating the coplanar line-coaxial line mode converter of the present invention. FIG. 2 is an enlarged perspective view of the coplanar line-coaxial line mode converter of the present invention in which a part of the package is broken. 3A to 3C are cross-sectional views of a molded product in each manufacturing step showing the principle of the method for manufacturing the mode conversion device. FIG. 4 is a perspective view showing a part of a molded product before electroless plating. 1 ... Mode converter, 10 ... plane containing coplanar line, 12 ... center conductor of coplanar line, 14 ... ground conductor of coplanar line, 20 ... wall, 22 ... wall surface, 24 ... penetration Hole, 26 …… Inner wall of through hole, 30 …… Molded product after primary molding, 40 …… Molded product after secondary molding.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅田 孝之 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 村椿 晴義 東京都港区赤坂１丁目11番39号 第二興和 ビル デユポン ジヤパン リミテツド内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Takayuki Sugada 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Haruyoshi Muratsubaki 1-1139 Akasaka, Minato-ku, Tokyo Daini Kowa Building Deyupon Jiyapan Limited

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】コプレーナ線路を含む面と、同軸を挿入す
る貫通穴を有し該面と連続した壁とからなり、同軸の外
導体とコプレーナ線路の接地導体を電気的に接続し、同
軸の中心導体とコプレーナ線路の中心導体とを電気的に
接続する、コプレーナ線路モードと同軸線路モードとを
変換する装置であって、該面と壁はプラスチック材料か
らなり、該壁の表面と、該貫通穴の内壁と、コプレーナ
線路の接地導体とが一体にメタライズされていることを
特徴とする装置。1. A surface which includes a coplanar line and a wall which has a through hole for inserting a coaxial line and which is continuous with the surface. The coaxial outer conductor and the ground conductor of the coplanar line are electrically connected to each other to form a coaxial line. A device for electrically connecting a central conductor and a central conductor of a coplanar line, for converting between a coplanar line mode and a coaxial line mode, wherein the surface and the wall are made of a plastic material, and the surface of the wall and the through-hole. A device characterized in that the inner wall of the hole and the ground conductor of the coplanar line are integrally metalized.