JPH1174701A

JPH1174701A - 誘電体導波管線路の接続構造

Info

Publication number: JPH1174701A
Application number: JP23315297A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Uchimura; 弘志内村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の誘電体導波管線路の接続構造では、導
波管線路同士の当接部から高周波信号の電磁波が漏れて
しまい、低損失な接続が困難であった。【解決手段】第１の誘電体導波管線路10Ａと第２の誘
電体導波管線路10Ｂとの接続部において、誘電体基板11
Ａ・11Ｂの端面に露出した導波管領域15Ａ・15Ｂ同士が
対向するように互いに当接させるとともに、第１の誘電
体導波管線路10Ａの上面導体層12Ａを第２の誘電体導波
管線路12Ｂの上面導体層12Ｂ上に延長し、かつ第２の誘
電体導波管線路10Ｂの下面導体層13Ｂを第１の誘電体導
波管線路10Ａの下面導体層13Ａ下に延長してそれぞれ電
気的に接続した。電磁波の漏れがない低損失な接続が容
易に実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波帯およ
びミリ波帯等の高周波信号を伝送するための誘電体導波
管線路同士の接続構造に関するものである。

【０００２】

【従来技術】マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を
扱う高周波回路の分野では、その回路に用いられる高周
波用の各素子が小さく、単一の回路基板内で回路システ
ムが構成される場合もあるが、多くの場合は回路が機能
毎にブロック化され、その間が高周波用の伝送線路で接
続される。従来より、これらの高周波信号を伝送するた
めの伝送線路としては導波管・同軸線路・マイクロスト
リップ線路・コプレーナ線路・誘電体導波管線路等が知
られているが、それらの伝送線路の接続方法は様々であ
る。

【０００３】例えば、導波管の場合は端部に接続用のフ
ランジを形成し、それを合わせてネジ止めすることによ
り接続される。また同軸線路の場合は同軸構造の専用の
コネクタを用いて接続される。このように導波管や同軸
線路の場合には容易に接続できるが、これらは高周波回
路を構成する基板上または基板内に形成して回路を小型
化することができない。

【０００４】一方、高周波回路基板あるいは高周波用半
導体素子収納用パッケージ等に用いられる配線基板内に
形成されることの多いマイクロストリップ線路あるいは
コプレーナ線路は、金線等のボンディングワイヤあるい
は金リボン等のボンディングリボンを用いて信号線路お
よびグランド導体層をそれぞれ接続することによって接
続され、回路の小型化にも有利である。

【０００５】また、同様に回路の小型化に有利な誘電体
導波管線路の場合は、ほぼ同サイズの誘電体導波管線路
同士の端面を当接し、誘電体基板の上下に形成されたグ
ランド導体層を半田等で電気的に接続することにより接
続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的に高周波の領域
では線路における信号強度の減衰が大きいので、伝送線
路には低損失であることが要求される。従って、線路の
接続部における損失も小さいことが望ましい。

【０００７】導波管や同軸線路の場合は低損失で容易に
線路の接続ができるが、上述したように高周波半導体素
子収納用パッケージや高周波回路基板等の高周波回路を
構成する配線基板に用いるには大き過ぎるという問題点
があった。

【０００８】一方、マイクロストリップ線路やコプレー
ナ線路の場合は、上述したように線路の接続が金線や金
リボン等で行なわれることから、その接続部での特性イ
ンピーダンスが不連続となって高周波信号の反射が発生
して高周波特性が劣化するため、低損失での線路の接続
が困難であるという問題点があった。

【０００９】さらに、マイクロストリップ線路やコプレ
ーナ線路により高周波用半導体素子収納用パッケージ内
の回路からパッケージ外部に線路を引き出す場合、パッ
ケージ内部を気密封止するための壁をこれらの線路が貫
通する必要がある。この場合、壁がある部分で線路の周
りの誘電率が変わるので、特性インピーダンスが変化
し、高周波信号の反射により伝送特性が劣化するという
問題があった。

【００１０】また、従来の誘電体導波管線路の接続によ
れば、誘電体導波管線路同士の当接部のグランド導体層
間で隙間が生じやすく、線路を伝播する高周波信号のモ
ードによってはその隙間から高周波信号の電磁波が漏れ
てしまい、低損失な線路の接続が困難であるという問題
点があった。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、高周波用の回路基板や半導体素子
収納用パッケージ等に適用可能な配線基板における高周
波信号の伝送に用いられ、基板の小型化に有利な誘電体
導波管線路同士を接続する構造について、接続部におけ
る伝送損失が小さく、しかも容易に接続が可能な誘電体
導波管線路の接続構造を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点に関して検討を重ねた結果、特開平６−53711 号に開
示されているような、誘電体導波管線路同士を接続する
構造について、各誘電体導波管線路の端面の導波管領域
が互いに一致するようにして当接して固定し、かつ誘電
体基板の上下に形成されたグランド導体層をその当接位
置からずらせて電気的に接続し、あるいは当接位置にお
いて導波管領域を覆うような補助的な導体板を貼付して
グランド導体層同士を電気的に接続することにより、上
記問題が解決できることを見いだした。

【００１３】本発明の誘電体導波管線路の接続構造は、
上面導体層と下面導体層とに挟持された誘電体基板中に
前記上面導体層と前記下面導体層間を電気的に接続する
２列の貫通導体が形成され、前記上面導体層と前記下面
導体層と前記貫通導体とに囲まれた導波管領域によって
高周波信号を伝送する第１の誘電体導波管線路と第２の
誘電体導波管線路とを、前記誘電体基板の端面に露出し
た前記導波管領域同士が対向するように互いに当接させ
るとともに、前記第１の誘電体導波管線路の上面導体層
を前記第２の誘電体導波管線路の上面導体層上に延長し
て上面導体層同士を電気的に接続し、かつ前記第２の誘
電体導波管線路の下面導体層を前記第１の誘電体導波管
線路の下面導体層下に延長して下面導体層同士を電気的
に接続することにより、接続したことを特徴とするもの
である。

【００１４】また、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造は、上面導体層と下面導体層とに挟持された誘電体基
板中に前記上面導体層と前記下面導体層間を電気的に接
続する２列の貫通導体が形成され、前記上面導体層と前
記下面導体層と前記貫通導体とに囲まれた導波管領域に
よって高周波信号を伝送する第１の誘電体導波管線路と
第２の誘電体導波管線路とを、前記誘電体基板の端面に
露出した前記導波管領域同士が対向するように互いに当
接させるとともに、前記第１の誘電体導波管線路の上面
導体層を前記第２の誘電体導波管線路の上面導体層上に
延長して上面導体層同士を電気的に接続し、かつ前記第
１の誘電体導波管線路の下面導体層を前記第２の誘電体
導波管線路の下面導体層下に延長して下面導体層同士を
電気的に接続することにより、接続したことを特徴とす
るものである。

【００１５】さらにまた、本発明の誘電体導波管線路の
接続構造は、上面導体層と下面導体層とに挟持された誘
電体基板中に前記上面導体層と前記下面導体層間を電気
的に接続する２列の貫通導体が形成され、前記上面導体
層と前記下面導体層と前記貫通導体とに囲まれた導波管
領域によって高周波信号を伝送する２つの誘電体導波管
線路を、前記誘電体基板の端面に露出した前記導波管領
域同士が対向するように互いに当接させるとともに、各
々の誘電体導波管線路の上面導体層同士および下面導体
層同士を前記２列の貫通導体の間隔以上の幅を有する導
体板で電気的に接続することにより、接続したことを特
徴とするものである。

【００１６】本発明の誘電体導波管線路の接続構造によ
れば、２つの誘電体導波管線路の接続部において、誘電
体基板の端面に露出した導波管領域同士が対向するよう
に一致させて互いに当接させるとともに、誘電体基板同
士の端面の当接部を越えて一方の誘電体導波管線路の上
面導体層を他方の誘電体導波管線路の上面導体層上に、
および一方の誘電体導波管線路の下面導体層を他方の誘
電体導波管線路の下面導体層下にそれぞれ延長して電気
的に接続したことから、あるいは上面導体層同士および
下面導体層同士を２列の貫通導体の間隔以上の幅すなわ
ち導波管領域の幅以上の幅を有する導体板でもって誘電
体基板同士の端面の当接部を跨いで電気的に接続したこ
とから、誘電体基板同士の当接部の上部および下部に上
面導体層および下面導体層の隙間がなくなり、それによ
り導波管領域同士の当接部から外部への高周波信号の電
磁波の漏れがなくなるので、誘電体導波管線路同士の低
損失な接続が可能となり、しかも容易に接続することが
できる誘電体導波管線路の接続構造となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の誘電体導波路の接
続構造を図面を参照しながら説明する。まず、図７は本
発明の接続構造が適用される誘電体導波管線路の一例を
示す斜視図であり、同図の誘電体導波管線路１によれ
ば、所定の厚みａの誘電体基板２の上面および下面にそ
れぞれ誘電体基板２の少なくとも線路形成位置を狭持す
るように上面導体層３および下面導体層４が形成されて
いる。

【００１８】また、誘電体基板２中の上面導体層３と下
面導体層４との間には、上面導体層３および下面導体層
４を電気的に接続する２列の貫通導体として、ビアホー
ル導体が多数設けられて２列のビアホール導体群５を構
成しており、これにより、上面導体層３と下面導体層４
と２列のビアホール導体群５とに囲まれた領域で導波管
領域６を有する誘電体導波管線路１を構成している。

【００１９】ビアホール導体群５は所定の間隔ｂで２列
に信号伝送方向すなわち信号線路形成方向に所定の繰り
返し間隔ｃで形成されている。所定の間隔ｂはこの導波
管領域で伝送する高周波信号に応じて、信号の遮断波長
の１／２より大きく設定する。また、間隔ａに対する制
限は特にはないが、ｂ／２程度とすることにより、上面
導体層３および下面導体層４をＨ面とするシングルモー
ドで用いることができる。一方、所定の繰り返し間隔ｃ
は、導波管領域６により伝送される高周波信号の波長の
１／２未満の間隔に設定されることで電気的な壁を形成
している。

【００２０】このようにビアホール導体群５のピッチｃ
が信号波長λｃの２分の１未満とされていると、電気的
な側壁により高周波信号の電磁波は伝送線路に対して垂
直方向に伝播することができず、反射しながら伝送線路
方向に伝播される。その結果、上面導体層３と下面導体
層４および２列のビアホール導体群５によって囲まれる
断面積がａ×ｂの領域の導波管線路領域６により、誘電
体導波管と非常に良く類似した伝送特性が得られる。

【００２１】なお、ビアホール導体群５を４列あるいは
６列に配設してビアホール導体群５による疑似的な導体
壁を２重・３重に形成することにより、導体壁からの電
磁波の漏れをより効果的に防止することもでき、また、
２列のビアホール導体群５の各列を形成するビアホール
同士を電気的に接続する補助導体層を所望により適宜形
成してもよい。

【００２２】さらに、上面導体層３および下面導体層４
を電気的に接続する２列の貫通導体は必ずしもビアホー
ル導体５により形成する必要はなく、例えば上面導体層
３と下面導体層４とを電気的に接続する２列（２枚）の
貫通導体層により構成してもよい。

【００２３】このような導波管線路領域６によれば、誘
電体導波管となるので、誘電体基板２の比誘電率をεと
すると導波管サイズは通常の導波管の１／ε^1/2の大き
さになる。従って、誘電体基板２を比誘電率の大きい材
料によって構成するほど導波管サイズは小さくすること
ができ、高密度に配線が形成される多層配線基板または
半導体素子収納用パッケージの伝送線路として利用可能
な大きさとなる。

【００２４】次に、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造の実施の形態の一例を、このような誘電体導波管線路
に本発明の接続構造を適用した例により図１に示す。こ
の図１は２つの誘電体導波管線路を接続した本発明の実
施の形態の一例を示す分解斜視図である。

【００２５】図１において、10Ａは第１の誘電体導波管
線路、10Ｂは第２の誘電体導波管線路であり、11Ａ・11
Ｂは誘電体基板、12Ａ・12Ｂは上面導体層、13Ａ・13Ｂ
は下面導体層であり、誘電体基板は11Ａ・11Ｂは上面導
体層12Ａ・12Ｂと下面導体層13Ａ・13Ｂとに挟持されて
いる。14Ａ・14Ｂは２列のビアホール導体群であり、上
面導体層12Ａ・12Ｂと下面導体層13Ａ・13Ｂ間を電気的
に接続する２列の貫通導体として多数のビアホール導体
により構成されている。これにより、上面導体層12Ａ・
12Ｂと下面導体層13Ａ・13Ｂと２列のビアホール導体群
14Ａ・14Ｂとに囲まれた領域で導波管領域15Ａ・15Ｂを
構成している。

【００２６】ここで、第１の誘電体導波管線路10Ａおよ
び第２の誘電体導波管線路10Ｂにおいて、図７に示した
誘電体導波管線路１と同様に、誘電体基板11Ａ・11Ｂは
所定厚みａを有し、２列のビアホール導体群14Ａ・14Ｂ
は所定の間隔ｂで２列に導波管領域15Ａ・15Ｂ形成方向
に所定の繰り返し間隔ｃで形成されている。

【００２７】図１に示した本発明の誘電体導波管線路の
接続構造によれば、第１の誘電体導波管線路10Ａと第２
の誘電体導波管線路10Ｂとを、それぞれの誘電体基板11
Ａ・11Ｂの端面に露出した導波管領域15Ａ・15Ｂ同士が
対向するように互いに当接させるとともに、第１の誘電
体導波管線路10Ａの上面導体層12Ａを第２の誘電体導波
管線路10Ｂの上面導体層12Ｂ上に延長して上面導体層12
Ａ・12Ｂ同士を電気的に接続し、かつ第２の誘電体導波
管線路10Ｂの下面導体層13Ｂを第１の誘電体導波管線路
10Ａの下面導体層13Ａ下に延長して下面導体層13Ａ・13
Ｂ同士を電気的に接続することにより、誘電体基板11Ａ
・11Ｂの端面の当接位置に導体層の隙間を開けることな
く接続したことを特徴とする。

【００２８】このように誘電体導波管線路10Ａ・10Ｂ同
士の接続部の構造を階段状にし、誘電体基板11Ａ・11Ｂ
の端面に露出した導波管領域15Ａ・15Ｂの断面が一致す
るように合わせた後、誘電体基板11Ａ・11Ｂの端面とず
らせた位置で上面導体層12Ａ・12Ｂ同士および下面導体
層13Ａ・13Ｂ同士を半田等で接続する。これにより第１
の誘電体導波管線路10Ａと第２の誘電体導波管線路10Ｂ
とが容易に電気的および機械的に接続され、上下面の導
体層をＨ面としたＴＥ10モードで用いた場合に誘電体基
板11Ａ・11Ｂ同士を当接させた端面からの電磁波の漏れ
がない接続構造となる。

【００２９】次に、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造の実施の形態の他の例を図１と同様の分解斜視図で図
２に示す。

【００３０】図２において、20Ａは第１の誘電体導波管
線路、20Ｂは第２の誘電体導波管線路であり、21Ａ・21
Ｂは誘電体基板、22Ａ・22Ｂは上面導体層、23Ａ・23Ｂ
は下面導体層であり、誘電体基板は21Ａ・21Ｂは上面導
体層22Ａ・22Ｂと下面導体層23Ａ・23Ｂとに挟持されて
いる。24Ａ・24Ｂは２列のビアホール導体群であり、上
面導体層22Ａ・22Ｂと下面導体層23Ａ・23Ｂ間を電気的
に接続する２列の貫通導体として多数のビアホール導体
により構成されている。これにより、上面導体層22Ａ・
22Ｂと下面導体層23Ａ・23Ｂと２列のビアホール導体群
24Ａ・24Ｂとに囲まれた領域で導波管領域25Ａ・25Ｂを
構成している。

【００３１】ここで、第１の誘電体導波管線路20Ａおよ
び第２の誘電体導波管線路20Ｂにおいても、図７に示し
た誘電体導波管線路１と同様に、誘電体基板21Ａは所定
厚みａを有し、誘電体基板21Ｂはその所定厚みａよりも
上面導体層22Ｂおよび下面導体層23Ｂの厚みだけ薄い厚
みを有しており、２列のビアホール導体群24Ａ・24Ｂは
所定の間隔ｂで２列に導波管領域25Ａ・25Ｂ形成方向に
所定の繰り返し間隔ｃで形成されている。

【００３２】図２に示した本発明の誘電体導波管線路の
接続構造によれば、第１の誘電体導波管線路20Ａと第２
の誘電体導波管線路20Ｂとを、それぞれの誘電体基板21
Ａ・21Ｂの端面に露出した導波管領域25Ａ・25Ｂ同士が
対向するように互いに当接させるとともに、第１の誘電
体導波管線路20Ａの上面導体層22Ａを第２の誘電体導波
管線路20Ｂの上面導体層22Ｂ上に延長して上面導体層22
Ａ・22Ｂ同士を電気的に接続し、かつ第１の誘電体導波
管線路20Ａの下面導体層23Ａを第２の誘電体導波管線路
20Ｂの下面導体層23Ｂ下に延長して下面導体層23Ａ・23
Ｂ同士を電気的に接続することにより、誘電体基板21Ａ
・21Ｂの端面の当接位置に導体層の隙間を開けることな
く接続したことを特徴とする。

【００３３】このように誘電体導波管線路20Ａ・20Ｂ同
士の接続部の構造を第１の誘電体導波管線路20Ａの上面
導体層22Ａと下面導体層23Ａとにより接続部の第２の誘
電体導波管線路20Ｂの誘電体基板21Ｂを挟持するように
し、誘電体基板21Ａ・21Ｂの端面に露出した導波管領域
25Ａ・25Ｂの断面が一致するように合わせた後、誘電体
基板21Ａ・21Ｂの端面とずらせた位置で上面導体層22Ａ
・22Ｂ同士および下面導体層23Ａ・23Ｂ同士を半田等で
接続する。これにより第１の誘電体導波管線路20Ａと第
２の誘電体導波管線路20Ｂとが容易に電気的および機械
的に接続され、上下面の導体層をＨ面としたＴＥ10モー
ドで用いた場合に誘電体基板21Ａ・21Ｂ同士を当接させ
た端面からの電磁波の漏れがない接続構造となる。

【００３４】次に、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造の実施の形態の他の例を図１・図２と同様の分解斜視
図で図３に示す。

【００３５】図３において、30Ａは第１の誘電体導波管
線路、30Ｂは第２の誘電体導波管線路であり、31Ａ・31
Ｂは誘電体基板、32Ａ・32Ｂは上面導体層、33Ａ・33Ｂ
は下面導体層であり、誘電体基板は31Ａ・31Ｂは上面導
体層32Ａ・32Ｂと下面導体層33Ａ・33Ｂとに挟持されて
いる。34Ａ・34Ｂは２列のビアホール導体群であり、上
面導体層32Ａ・32Ｂと下面導体層33Ａ・33Ｂ間を電気的
に接続する２列の貫通導体として多数のビアホール導体
により構成されている。これにより、上面導体層32Ａ・
32Ｂと下面導体層33Ａ・33Ｂと２列のビアホール導体群
34Ａ・34Ｂとに囲まれた領域で導波管領域35Ａ・35Ｂを
構成している。

【００３６】ここで、第１の誘電体導波管線路30Ａおよ
び第２の誘電体導波管線路30Ｂにおいても、図７に示し
た誘電体導波管線路１と同様に、誘電体基板31Ａ・31Ｂ
は所定厚みａを有し、２列のビアホール導体群34Ａ・34
Ｂは所定の間隔ｂで２列に導波管領域35Ａ・35Ｂ形成方
向に所定の繰り返し間隔ｃで形成されている。

【００３７】図３に示した本発明の誘電体導波管線路の
接続構造によれば、第１の誘電体導波管線路30Ａと第２
の誘電体導波管線路30Ｂとを、それぞれの誘電体基板31
Ａ・31Ｂの端面に露出した導波管領域35Ａ・35Ｂ同士が
対向するように互いに当接させるとともに、各々の誘電
体導波管線路30Ａ・30Ｂの上面導体層32Ａ・32Ｂ同士お
よび下面導体層33Ａ・33Ｂ同士を２列の貫通導体の間隔
以上の幅を有する導体板36で電気的に接続することによ
り、接続したことを特徴とする。

【００３８】なお、図３では導体板36を上面導体層32Ａ
・32Ｂおよび下面導体層33Ａ・33Ｂに接続する前の状態
で示しており、それぞれの誘電体基板31Ａ・31Ｂの端面
に露出した導波管領域35Ａ・35Ｂ同士が対向するように
互いに当接させた後、図３中の上面導体層32Ａ・32Ｂに
それぞれ二点鎖線および一点鎖線で示した部位ならびに
下面導体層33Ａ・33Ｂにそれぞれ二点鎖線および一点鎖
線で示した部位に対して、導体板36を半田等の溶融金属
や銀ペースト等の導電性ペーストを用いて貼付したりネ
ジ等を用いて取着することにより上面導体層32Ａ・32Ｂ
および下面導体層33Ａ・33Ｂにそれぞれ電気的に接合
し、上面導体層32Ａ・32Ｂ同士および下面導体層33Ａ・
33Ｂ同士を電気的に接続して誘電体導波管線路30Ａ・30
Ｂ同士を接続する。

【００３９】このように誘電体導波管線路30Ａ・30Ｂ同
士の接続部の構造を、誘電体基板31Ａ・31Ｂの端面に露
出した導波管領域35Ａ・35Ｂの断面が一致するように合
わせた後、誘電体基板31Ａ・31Ｂの端面に位置する上面
導体層32Ａ・32Ｂ同士および下面導体層33Ａ・33Ｂ同士
の導体の隙間を導体板36で導波管領域35Ａ・35Ｂを覆う
ように電気的に接続する。これにより第１の誘電体導波
管線路30Ａと第２の誘電体導波管線路30Ｂとが容易に電
気的および物理的に接続されるとともに上面導体層32Ａ
・32Ｂ同士および下面導体層33Ａ・33Ｂ同士の導体の隙
間を導体板36で遮蔽することができ、上下面の導体層を
Ｈ面としたＴＥ10モードで用いた場合に誘電体基板31Ａ
・31Ｂ同士を当接させた端面からの電磁波の漏れがない
接続構造となる。

【００４０】なお、この導体板36には、後述するように
金属板等の他にも、誘電体基板31Ａ・31Ｂ同士の当接部
の上面導体層32Ａ・32Ｂ同士および下面導体層33Ａ・33
Ｂ同士の上に印刷塗布した銀ペースト等の導電性ペース
トを用いることもできる。

【００４１】なお、以上の本発明の誘電体導波管線路の
接続構造の例における誘電体基板同士の当接面は、いず
れも導波管領域に対して垂直な面となっているが、これ
は導波管領域同士が一致するように隙間無く当接されて
接合されれば斜めの面であってもよく、また、導波管領
域同士の位置合わせがしやすいように、互いにはまり合
うよう一方が凸で他方が凹であるような形状をしていて
もよい。

【００４２】本発明における誘電体導波管線路の誘電体
基板としては、誘電体として機能し高周波信号の伝送を
妨げることのない特性を有するものであればとりわけ限
定するものではないが、伝送線路を形成する際の精度お
よび製造の容易性の点からは、誘電体基板はセラミック
スからなることが望ましい。

【００４３】このようなセラミックスとしてはこれまで
様々な比誘電率を持つセラミックスが知られているが、
上記のような導波管線路によって高周波信号を伝送する
ためには常誘電体であることが望ましい。これは、一般
に強誘電体セラミックスは高周波領域では誘電損失が大
きく伝送損失が大きくなるためである。従って、誘電体
基板１の比誘電率ε_rは４〜100 程度が適当である。

【００４４】また、一般に多層配線基板や半導体素子収
納用パッケージに形成される配線層の線幅は最大でも１
ｍｍであることから、比誘電率が100 の材料を用い、上
部がＨ面すなわち磁界が上側の面に平行に巻く電磁界分
布になるように用いた場合、用いることのできる最小の
周波数は15ＧＨｚと算出され、マイクロ波帯の領域でも
利用可能となる。一方、一般的に誘電体基板として用い
られる樹脂からなる誘電体は、比誘電率ε_rが２程度で
あるため、線幅が１ｍｍの場合、約100 ＧＨｚ以上でな
いと利用することができないものとなる。

【００４５】また、このような常誘電体セラミックスの
中にはアルミナやシリカ等のように誘電正接が非常に小
さなものが多いが、全ての常誘電体セラミックスが利用
可能であるわけではない。誘電体導波管線路の場合は導
体による損失はほとんどなく、信号伝送時の損失のほと
んどは誘電体による損失であり、誘電体による損失α
（ｄＢ／ｍ）は下記のように表わされる。 α＝27.3×ｔａｎδ／λ／｛１−（λ／λc ）²｝^1/2 式中、ｔａｎδ：誘電体の誘電正接 λ ：誘電体中の波長 λc ：遮断波長規格化された矩形導波管（ＷＲＪシリーズ）形状に準ず
ると、上式中の｛１−（λ／λc ）²｝^1/2は0.75程度
である。

【００４６】従って、実用に供し得る伝送損失である−
100 （ｄＢ／ｍ）以下にするには、下記の関係が成立す
るように誘電体を選択することが必要である。

【００４７】ｆ×ε_r ^1/2×ｔａｎδ≦0.8 式中、ｆは使用する周波数（ＧＨｚ）である。

【００４８】このような誘電体基板としては、例えばア
ルミナセラミックスやガラスセラミックス・窒化アルミ
ニウムセラミックス等があり、例えばセラミックス原料
粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して泥漿状にな
すとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレ
ンダーロール法等を採用してシート状となすことによっ
て複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、
これらセラミックグリーンシートの各々に適当な打ち抜
き加工を施すとともにこれらを積層し、アルミナセラミ
ックスの場合は1500〜1700℃、ガラスセラミックスの場
合は850 〜1000℃、窒化アルミニウムセラミックスの場
合は1600〜1900℃の温度で焼成することによって製作さ
れる。

【００４９】また、上面導体層および下面導体層として
は、例えば誘電体基板がアルミナセラミックスから成る
場合、タングステン等の金属粉末に適当なアルミナ・シ
リカ・マグネシア等の酸化物や有機溶剤・溶媒等を添加
混合してペースト状にしたものを厚膜印刷法により少な
くとも伝送線路を完全に覆うようにセラミックグリーン
シート上に印刷し、しかる後、約1600℃の高温で焼成
し、厚み10〜15μｍ程度となるようにして形成する。ま
た、金属粉末としては、ガラスセラミックスの場合は銅
・金・銀が、窒化アルミニウムセラミックスの場合はタ
ングステン・モリブデンが好適である。

【００５０】なお、誘電体導波管線路の接続部において
上面導体層および下面導体層を延長するには、そのさら
に上または下に誘電体層を形成すればよい。

【００５１】また、２列の貫通導体としては、上記のよ
うに例えばビアホール導体群やスルーホール導体群等に
より形成すればよいが、その断面形状は、製作が容易な
円形の他、矩形や菱形等の多角形であってもよい。これ
ら貫通導体は、例えばセラミックグリーンシートに打ち
抜き加工を施して作製した貫通孔に上面導体層および下
面導体層と同様の金属ペーストを埋め込み、しかる後、
誘電体基板と同時に焼成し形成すればよい。なお、貫通
導体をビアホール導体群やスルーホール導体群により構
成する場合、各貫通導体は直径50〜300 μｍが適当であ
る。

【００５２】また、導体板36は、接続部の導体層の隙間
から電磁波が漏れるのを防ぐためのものであるため、そ
の隙間を覆えるものであれば、導電性の金属板または金
属ペースト・金属箔等のいずれでもよい。

【００５３】次に、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造を半導体素子収納用パッケージに適用した例を図４に
断面図で示す。図４は図１に示した接続構造を適用した
例であり、同図において、40は回路基板、41Ａ・41Ｂは
回路基板40上に実装された２つの半導体素子収納用パッ
ケージである。42Ａ・42Ｂは各半導体素子収納用パッケ
ージ41Ａ・41Ｂの内部から基板端面にかけて形成された
誘電体導波管線路であり、それぞれ誘電体基板43Ａ・43
Ｂが上面導体層44Ａ・44Ｂと下面導体層45Ａ・45Ｂとに
より挟持され、誘電体基板43Ａ・43Ｂ内部に２列の貫通
導体（図示せず）が形成されて導波管領域を形成してい
る。そして、誘電体導波管線路42Ａ・42Ｂの一方の端部
には半導体素子収納用パッケージ41Ａ・41Ｂのキャビテ
ィ内部に実装された高周波用半導体素子46Ａ・46Ｂが導
波管領域と接続するためのビアホールとボンディングワ
イヤとを介して電気的に接続され、他方の端部は半導体
素子収納用パッケージ41Ａ・41Ｂのキャビティ外部にお
いて本発明の接続構造によって接続されている。

【００５４】なお、同図においてａは誘電体基板43Ａ・
43Ｂ同士の当接位置を、ｂは誘電体導波管線路42Ａの上
面導体層44Ａを誘電体導波管線路42Ｂの誘電体基板43Ｂ
上に延長した上面導体層44Ａ・44Ｂ同士の接続位置を、
ｃは誘電体導波管線路42Ｂの下面導体層45Ｂを誘電体導
波管線路42Ａの誘電体基板43Ａ下に延長した下面導体層
45Ａ・45Ｂ同士の接続位置をそれぞれ示している。

【００５５】このような誘電体導波管線路の接続構造に
より半導体素子収納用パッケージ同士を接続すること
で、従来のように、高周波伝送線路が半導体素子収納用
パッケージ41Ａ・41Ｂのキャビティ内部から外部に出る
ときに生じる高周波信号の反射や、キャビティ外部での
誘電体導波管線路同士の接続部における高周波信号の漏
れや反射等が生じなくなり、良好な高周波特性でもって
誘電体導波管線路同士を接続することが可能となる。

【００５６】

【実施例】まず、図７に示したような構成の、長さ30ｍ
ｍの誘電体導波管線路を作製した。この誘電体導波管線
路においては、厚さ0.2 ｍｍのセラミック誘電体シート
を４層積層し、貫通導体としてｂ＝２ｍｍ、ｃ＝0.26ｍ
ｍとなるように直径0.1 ｍｍの２列のビアホール導体群
を形成した。また、高周波信号の給電部は0.1 ｍｍのビ
アホールを積層したセラミック誘電体シートの上から３
層まで形成し、ピン給電できるように構成した。誘電体
材料の誘電特性は、比誘電率が5.0 、60ＧＨｚにおける
誘電正接が８×10^-4のガラスセラミックスを用い、上面
導体層・下面導体層およびビアホール導体群は銅メタラ
イズペーストを印刷塗布した後、900℃の窒素雰囲気中
で焼成して形成した。

【００５７】このようにして作製した誘電体導波管線路
について高周波信号の伝送特性を測定した。その測定結
果を図５に線図で示す。

【００５８】図５において横軸は周波数ｆ（ＧＨｚ）
を、縦軸は伝送特性Ｓ（ｄＢ）を、２つの特性曲線はそ
れぞれＳ₁₁およびＳ₂₁を表している。図５は給電ピンの
損失を含めた特性を示すものであるが、Ｓ₂₁の特性曲線
から分かるように、40から45ＧＨｚにおいて−１ｄＢの
良好な特性が得られている。

【００５９】次に、この誘電体導波管線路を２つ用意
し、それらの誘電体基板同士を導波管領域を一致させて
当接して樹脂系接着剤で接続すると同時に、図３に示し
た例の導体板として銀ペーストを誘電体基板の当接部の
上面導体層および下面導体層上に２列のビアホール導体
群の間隔以上の幅の３ｍｍで、導波管領域の方向に長さ
１ｍｍで塗布して、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造を作製した。

【００６０】この本発明の接続構造を有する誘電体導波
管線路について同様に高周波信号の伝送特性を測定し
た。その測定結果を図６に図５と同様の線図で示す。

【００６１】図６においても横軸は周波数ｆ（ＧＨｚ）
を、縦軸は伝送特性Ｓ（ｄＢ）を、２つの特性曲線はそ
れぞれＳ₁₁およびＳ₂₁を表している。この図６の結果と
図５の結果とを比較することにより、接続構造に起因す
る損失はほとんどなく、本発明の誘電体導波管線路の接
続構造は接続部における伝送損失が小さく、しかも容易
に接続が可能なものであることが分かる。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の誘電体導波
管線路の接続構造によれば、２つの誘電体導波管線路の
接続部において、誘電体基板の端面に露出した導波管領
域同士が対向するように一致させて互いに当接させると
ともに、誘電体基板同士の端面の当接部を越えて一方の
誘電体導波管線路の上面導体層を他方の誘電体導波管線
路の上面導体層上に、および一方の誘電体導波管線路の
下面導体層を他方の誘電体導波管線路の下面導体層下に
それぞれ延長して電気的に接続したことから、あるいは
上面導体層同士および下面導体層同士を２列の貫通導体
の間隔以上の幅すなわち導波管領域の幅以上の幅を有す
る導体板でもって誘電体基板同士の端面の当接部を跨い
で電気的に接続したことから、誘電体基板同士の当接部
の上部および下部に上面導体層および下面導体層の隙間
がなくなり、それにより導波管領域同士の当接部から外
部への高周波信号の電磁波の漏れがなくなって、誘電体
導波管線路同士の低損失な接続が可能となり、しかも容
易に接続することができる誘電体導波管線路の接続構造
となった。

【００６３】本発明によれば、高周波用の回路基板や半
導体素子収納用パッケージ等に適用可能な配線基板にお
ける高周波信号の伝送に用いられ、基板の小型化に有利
な誘電体導波管線路同士を接続する構造について、接続
部における伝送損失が小さく、しかも容易に接続が可能
な誘電体導波管線路の接続構造を提供することができ
た。

【００６４】本発明の誘電体導波管線路の接続構造を半
導体素子収納用パッケージや高周波回路の配線基板に適
用することで、これらにおける誘電体導波管線路の接続
における容易で信頼性の高い低コストの高周波回路接続
構造が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体導波管線路の接続構造の実施の
形態の一例を示す分解斜視図である。

【図２】本発明の誘電体導波管線路の接続構造の実施の
形態の他の例を示す分解斜視図である。

【図３】本発明の誘電体導波管線路の接続構造の実施の
形態の他の例を示す分解斜視図である。

【図４】本発明の誘電体導波管線路の接続構造を半導体
素子収納用パッケージに適用した実施の形態の一例を示
す断面図である。

【図５】図７に示した誘電体導波管線路の伝送特性を示
す線図である。

【図６】本発明の誘電体導波管線路の接続構造の伝送特
性を示す線図である。

【図７】本発明の誘電体導波管線路の接続構造が適用さ
れる誘電体導波管線路の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、42Ａ、42Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・誘電体
導波管線路 10Ａ、20Ａ、30Ａ・・・・・・・・・・・・・・第１の
誘電体導波管線路 10Ｂ、20Ｂ、30Ｂ・・・・・・・・・・・・・・第２の
誘電体導波管線路２、11Ａ、11Ｂ、21Ａ、21Ｂ、31Ａ、31Ｂ、43Ａ、43Ｂ
・・・誘電体基板３、12Ａ、12Ｂ、22Ａ、22Ｂ、32Ａ、32Ｂ、44Ａ、44Ｂ
・・・上面導体層４、13Ａ、13Ｂ、23Ａ、23Ｂ、33Ａ、33Ｂ、45Ａ、45Ｂ
・・・下面導体層５、14Ａ、14Ｂ、24Ａ、24Ｂ、34Ａ、34Ｂ・・・貫通導
体（ビアホール導体群）６、15Ａ、15Ｂ、25Ａ、25Ｂ、35Ａ、35Ｂ・・・導波管
領域 36・・・導体板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面導体層と下面導体層とに挟持された
誘電体基板中に前記上面導体層と前記下面導体層間を電
気的に接続する２列の貫通導体が形成され、前記上面導
体層と前記下面導体層と前記貫通導体とに囲まれた導波
管領域によって高周波信号を伝送する第１の誘電体導波
管線路と第２の誘電体導波管線路とを、前記誘電体基板
の端面に露出した前記導波管領域同士が対向するように
互いに当接させるとともに、前記第１の誘電体導波管線
路の上面導体層を前記第２の誘電体導波管線路の上面導
体層上に延長して上面導体層同士を電気的に接続し、か
つ前記第２の誘電体導波管線路の下面導体層を前記第１
の誘電体導波管線路の下面導体層下に延長して下面導体
層同士を電気的に接続することにより、接続したことを
特徴とする誘電体導波管線路の接続構造。
【請求項２】上面導体層と下面導体層とに挟持された
誘電体基板中に前記上面導体層と前記下面導体層間を電
気的に接続する２列の貫通導体が形成され、前記上面導
体層と前記下面導体層と前記貫通導体とに囲まれた導波
管領域によって高周波信号を伝送する第１の誘電体導波
管線路と第２の誘電体導波管線路とを、前記誘電体基板
の端面に露出した前記導波管領域同士が対向するように
互いに当接させるとともに、前記第１の誘電体導波管線
路の上面導体層を前記第２の誘電体導波管線路の上面導
体層上に延長して上面導体層同士を電気的に接続し、か
つ前記第１の誘電体導波管線路の下面導体層を前記第２
の誘電体導波管線路の下面導体層下に延長して下面導体
層同士を電気的に接続することにより、接続したことを
特徴とする誘電体導波管線路の接続構造。
【請求項３】上面導体層と下面導体層とに挟持された
誘電体基板中に前記上面導体層と前記下面導体層間を電
気的に接続する２列の貫通導体が形成され、前記上面導
体層と前記下面導体層と前記貫通導体とに囲まれた導波
管領域によって高周波信号を伝送する２つの誘電体導波
管線路を、前記誘電体基板の端面に露出した前記導波管
領域同士が対向するように互いに当接させるとともに、
各々の誘電体導波管線路の上面導体層同士および下面導
体層同士を前記２列の貫通導体の間隔以上の幅を有する
導体板で電気的に接続することにより、接続したことを
特徴とする誘電体導波管線路の接続構造。