KR20110120361A - 회로 기판, 고주파 모듈, 및 레이더 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회로 기판에 관한 것이다. 회로 기판(10)은 베이스체(1)와 도파 선로(2)와 적층형 도파로(3)를 포함한다. 이 도파 선로(2)는 베이스체(1)의 제 1 면에 적어도 일부가 위치한다. 이 도파 선로(2)는 고주파 신호를 전송한다. 적층형 도파로(3)는 베이스체(1)의 내부에 형성된다. 이 적층형 도파로(3)는 도파 선로(2)에 전자적으로 결합하고 또한 베이스체(1)의 내부로부터 제 1 면과 다른 면에 도출되는 도출부(3a)를 갖는다. 적층형 도파로(3)는 유전체층(31)과 1쌍의 주 도체층(32)과 관통 도체군(34)을 포함한다. 이 1쌍의 주 도체층(32)은 유전체층(31)을 두께 방향으로 사이에 둔다. 관통 도체군(34)은 고주파 신호의 전송 방향을 따라 복수의 관통 도체(33)가 배열되어 있다. 이 복수의 관통 도체(33)는 1쌍의 주 도체층(34)을 상호 전기적으로 접속한다.

Description

회로 기판, 고주파 모듈, 및 레이더 장치{CIRCUIT BOARD, HIGH FREQUENCY MODULE, AND RADAR APPARATUS}
본 발명은 회로 기판, 고주파 모듈, 및 레이더 장치에 관한 것이다.
1~30㎓의 마이크로파 영역, 및 30~300㎓의 밀리미터파 영역 등의 고주파 영역의 고주파 신호를 이용한 통신 기술을 응용한 시스템이 제안되어 있다. 이 시스템으로서는, 예컨대 데이터 통신 시스템, 및 레이더 시스템 등을 들 수 있다.
고주파 신호를 이용한 고주파 회로에서는 마이크로스트립 선로 등의 도파 선로를 갖는 회로 기판에 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuits) 등의 고주파 소자를 실장하는 회로 구성이 있다. 이 고주파 소자의 실장면에는 도파 선로 외에도 시스템에 이용되는 여러가지의 요소 회로가 형성된다. 이들 요소 회로는 방사된 도파 선로의 고주파 신호와 서로 영향을 받는 경우가 있다. 그래서, 안테나를 갖는 안테나 기판을 회로 기판의 이면에 배치하는 경우가 있다. 회로 기판과 안테나 기판을 땜납 범프를 통해서 직접 접속하는 기술이 있다. 이 기술은, 예컨대 일본 특허 공개 제 2004-254068 호 공보에 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제 2004-254068 호 공보에 기재되어 있는 고주파 모듈에서는 회로 기판의 입출력 포트와 안테나 기판의 입출력 포트가 각각의 기판끼리가 대향하는 면에 설치되어 있다. 이러한 고주파 모듈에서는 도파관의 개구가 복수개 형성되면 회로 기판도 커져 버린다.
본 발명의 목적은 소형화가 가능한 회로 기판, 고주파 모듈, 및 레이더 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 회로 기판은 복수의 면을 갖는 베이스체와, 도파 선로와, 적층형 도파로를 포함한다. 이 도파 선로는 상기 베이스체의 제 1 면에 적어도 일부가 위치한다. 이 도파 선로는 고주파 신호를 전송한다. 적층형 도파로는 상기 베이스체의 내부에 형성된다. 이 적층형 도파로는 상기 도파 선로에 전자적으로 결합하고 또한 상기 베이스체의 내부로부터 상기 제 1 면과 다른 면에 도출되는 도출부를 갖는다. 이 적층형 도파로는 유전체와, 상기 유전체를 사이에 두는 1쌍의 주 도체층과, 관통 도체군을 포함한다. 이 관통 도체군은 고주파 신호의 전송 방향을 따라 복수의 관통 도체가 배열되어 있다. 이 복수의 관통 도체는 상기 1쌍의 주 도체층을 상호 전기적으로 접속한다. 본 발명의 회로 기판에 의하면 소형화가 가능한 회로 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 고주파 모듈 및 레이더 장치는 상술한 회로 기판을 포함하고 있다. 본 발명에 의하면 소형화가 가능한 고주파 모듈 및 레이더 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태인 회로 기판(10)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 회로 기판(10)의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3A는 적층형 도파로(3)의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3B는 적층형 도파로(3)에 있어서의 고주파 신호의 전송 방향으로부터 본 측면도이다.
도 4A는 본 발명의 일실시형태인 고주파 모듈(50)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4B는 고주파 모듈(50)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 고주파 모듈(50)에 있어서의 각 기판의 접속 구조를 나타내는 도면이다.
도 6A는 본 발명의 일실시형태인 고주파 모듈(100)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 6B는 고주파 모듈(100)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태인 송신기(60)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태인 수신기(70)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태인 송수신기(80) 및 레이더 장치(90)의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참고로 해서 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.
도 1, 도 2에 나타낸 회로 기판(10)은 복수의 면을 갖는 베이스체(1)와, 복수의 도파 선로(2)와, 베이스체(1)의 내부에 형성되는 복수의 적층형 도파로(3)를 포함한다. 이 회로 기판(10)은 복수의 도파 선로(2)와 복수의 적층형 도파로(3)가 전자적으로 결합하도록 구성되어 이루어지는 고주파 회로를 갖는다. 이 베이스체(1)는 회로 기판(10)에 있어서의 기재가 되는 부분이다. 회로 기판(10)에서는 도파 선로(2)와 적층형 도파로(3)로 고주파 회로를 이루고 있으므로 도파 선로(2)와 공진기가 접속되어 있는 경우에 비해서 위치 어긋남에 대한 허용 범위를 넓게 할 수 있다. 이 위치 어긋남으로서는, 예컨대 회로 기판(10) 내의 층간의 어긋남, 및 회로 기판(10)과 후술하는 제 2 회로 기판(51) 사이의 기판간의 어긋남 등을 들 수 있다.
또한, 본 실시형태의 회로 기판(10)은 도파 선로(2) 및 적층형 도파로(3)를 각각 복수개 갖지만 단수개이여도 좋다.
도파 선로(2)는 베이스체(1)의 제 1 면에 적어도 일부가 위치하고 있다. 이 도파 선로(2)는 고주파 신호를 전송하는 선로 중 도체에 고주파 신호를 전송시키는 것이다. 이 고주파 신호로서는, 예컨대 1~30㎓의 마이크로파 영역, 및 30~300㎓의 밀리미터파 영역 등의 고주파 영역의 신호를 들 수 있다. 이 도파 선로(2)로서는, 예컨대 마이크로스트립 선로, 코플래너 선로(coplanar line), 및 스트립 선로[트리플레이트 선로(triplate line)] 등을 들 수 있다. 바람직하게는 마이크로스트립 선로가 채용된다.
도 3A 및 도 3B에 나타낸 적층형 도파로(3)는 유전체층(31)과, 1쌍의 주 도체층(32)과, 관통 도체군(34)을 포함하고 있다. 이 1쌍의 주 도체층(32)은 유전체층(31)을 두께 방향으로 사이에 두고 두께 방향으로 대향한다. 관통 도체군(34)은 이 1쌍의 주 도체층(32)을 두께 방향으로 전기적으로 접속하는 복수의 관통 도체(33)를 포함한다. 이 복수의 관통 도체(33)는 고주파 신호의 전송 방향을 따라 2열로 배열되어 있다. 구체적으로는, 적층형 도파로(3)에서는 1쌍의 주 도체층(32)과 이들을 전기적으로 접속하는 관통 도체군(34)에 의해 유전체층(31)이 둘러싸여져 있다. 이 적층형 도파로(3)는 고주파 신호를 전송하는 선로 중 유전체에 고주파 신호를 전송시키는 것이다.
관통 도체군(34)에 있어서 관통 도체(33)가 고주파 신호의 전송 방향을 따라 배열되는 간격이 고주파 신호 파장의 2분의 1 미만이면 전자파는 관통 도체끼리의 간극으로부터 누설되지 않고 반사되면서 적층형 도파로(3)의 고주파 신호 전송 방향으로 전파된다. 일렬로 배열되어 있는 관통 도체(33)에 있어서 서로 이웃하는 관통 도체(33)의 간격은 개략 일정한 간격으로 설치된다. 이 관통 도체(33)는 전송하는 고주파 신호 파장의 2분의 1 미만의 간격으로 배치된다. 이 간격은 2분의 1미만이면 좋고, 적절하게 설정할 수 있다.
본 실시형태의 유전체층(31)은 전송 선로를 형성할 때의 정밀도, 및 제조의 용이성의 점으로부터 세라믹스로 형성되어 있다.
이러한 유전체층(31)은, 예컨대 다음과 같은 공정을 거쳐 제조된다. 우선, 세라믹 원료 분말에 유기 용제 및 유기 용매를 첨가하고, 이것을 혼합해서 마그마 상태로 한다. 이 세라믹으로서는, 예컨대 글래스 세라믹스, 알루미나질 세라믹스, 및 질화알루미늄질 세라믹스 등을 들 수 있다. 이어서, 이 마그마 상태로 된 것을 시트 형상으로 함으로써 복수장의 세라믹 그린시트를 얻는다. 이 시트 형상으로 하는 방법으로서는, 예컨대 닥터 블레이드법, 캘린더 롤법 등을 들 수 있다. 이어서, 이들 세라믹 그린시트에 펀칭 가공을 실시해서 관통 구멍을 형성한다. 관통 도체군(34)은 이 관통 구멍에 도체 페이스트를 충전함으로써 형성된다. 아울러, 세라믹 그린시트에 여러가지의 도체 패턴을 인쇄한다. 세라믹 그린시트에 이들 가공을 실시한 것을 적층한다. 이 적층한 세라믹 그린시트를 소성해서 유전체를 얻는다. 이 소성의 온도로서는 글래스 세라믹스의 경우에는 850~1000℃이며, 알루미나질 세라믹스의 경우에는 1500~1700℃이며, 질화알루미늄질 세라믹스의 경우에는 1600~1900℃이다.
또한, 유전체층(31)으로서는 수지 재료를 이용할 수도 있다. 유전체층(31)으로서 사용 가능한 수지 재료로서는, 예컨대 액정 폴리머, 불소 수지, 및 유리 기재를 갖는 불소 수지 또는 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 특히, 유리 기재를 갖는 에폭시 수지는 FR4(Flame Retardant Type 4)인 것이 바람직하다. 또한, 세라믹에 수지를 혼합시킨 혼합 재료도 들 수 있다. 이 경우의 금속 도체로서는, 예컨대 부착한 동박 또는 동 도금막을 패턴 형성한 것을 들 수 있다. 이 패턴 형성의 방법으로서는 에칭 등을 들 수 있다.
수지 기판을 유전체층(31)으로 해서 관통 구멍의 내면을 동 도금한 관통 도체, 또는 관통 구멍에 도체를 매립한 매립 도체에 의해 관통 도체군을 형성한다. 결합부의 개구는 드릴, 레이저, 에칭 등 각종 방법을 이용하여 수지 기판의 소정의 위치에 형성한다. 고주파 기판은 여러가지의 도체 패턴을 형성한 수지 기판을 적층해서 서로 부착시킴으로써 형성할 수 있다.
또한, 관통 도체군(34)에 의해 접속되는 주 도체층(32)은 유전체층(31)의 재료에 따라 다음과 같은 도체 페이스트를 채용하는 것이 바람직하다. 유전체층(31)이 알루미나질 세라믹스로 이루어지는 경우에는, 예컨대 텅스텐, 및 몰리브덴 등의 금속 분말에 산화물, 유기 용제, 유기 용매 등을 첨가하고 이것을 혼합한 도체 페이스트이다. 이 산화물로서는, 예컨대 알루미나, 실리카, 및 마그네시아 등을 들 수 있다. 또한, 글래스 세라믹스의 경우에는 금속 분말로서, 예컨대 구리, 금, 및 은이 바람직하다. 또한, 알루미나질 세라믹스 및 질화알루미늄질 세라믹스의 경우에는 금속 분말로서, 예컨대 텅스텐 및 몰리브덴이 바람직하다. 이들 도체 페이스트는 후막 인쇄법 등에 의해 유전체층(31) 상에 인쇄된다. 이 인쇄 후에 약 1600℃의 고온에서 소성한다. 이 인쇄는 소성 후의 두께가 5~50㎛정도가 되도록 행한다.
회로 기판(10)은 베이스체(1)에 있어서의 다른 표면에 복수의 적층형 도파로(3)가 각각 도출되어 있다. 이것에 의해서, 베이스체(1)의 각 표면에는 적층형 도파로(3)의 도출부(3a)가 형성되어 있다. 이 도출부(3a)에서는 고주파 신호의 출력 및 입력 중 적어도 한쪽이 행해지는 포트로서 기능한다. 즉, 이 도출부(3a)에서 고주파 신호의 출력만이 행해지는 경우와, 입력만이 행해지는 경우와, 출력 및 입력이 행해지는 경우가 있다. 이와 같이, 회로 기판(10)에서는 적층형 도파로(3)의 도출부(3a)가 베이스체(1)에 있어서의 다른 주면에 형성되어 있다. 이 회로 기판(10)은 복수의 도파로의 포트가 회로 기판의 동일 면에 형성되는 경우에 비해서 다면적인 접속을 가능하게 할 수 있다. 이 회로 기판(10)은 다면적인 접속을 가능하게 함으로써 소형화를 달성할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 회로 기판(10)에서는 베이스체(1)의 다른 외측면에 복수의 적층형 도파로(3)가 각각 도출되어 있다. 즉, 베이스체(1)의 복수의 외측면에 도출부(3a)가 형성되어 있다. 이와 같이, 도출부(3a)를 베이스체(1)의 다른 외측면에 형성함으로써 회로 기판(10)을 더욱 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 회로 기판(10)은 베이스체(1)의 두께 방향 일표면(이하, 주면이라고 함)에 고주파 소자가 실장되어 고주파 모듈로서 기능한다. 이 실시형태에서는 고주파 소자로서 반도체 소자(5)를 채용하고 있다. 이 반도체 소자(5)로서는, 예컨대 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuits)가 있다. 이 반도체 소자(5)에서는 고주파 신호의 출력 및 입력 중 적어도 한쪽이 행해진다. 즉, 이 반도체 소자(5)에서는 고주파 신호의 출력만이 행해지는 경우와, 입력만이 행해지는 경우와, 출력 및 입력이 행해지는 경우가 있다. 이 반도체 소자(5)는 도파 선로(2)와 전자적으로 결합하도록 구성된다.
또한, 본 실시형태의 회로 기판(10)에서는 베이스체(1)의 주면에 결합기(4)가 형성되어 있다. 이 결합기(4)는 도파 선로(2)와 적층형 도파로(3)를 전자적으로 결합하도록 하는 결합부로서 기능한다. 즉, 도파 선로(2)에서 전송되는 고주파 신호는 변환기(4)를 통해서 적층형 도파로(3)에 입력된다. 또한, 적층형 도파로(3)에서 전송되는 고주파 신호는 변환부(4)를 통해서 도파 선로(2)에 입력된다.
또한, 회로 기판(10)은 베이스체(1)의 주면에 전자 소자를 실장해도 좋다. 이 전자 소자로서는 능동 소자 및 수동 소자를 들 수 있다. 이 능동 소자 및 수동 소자로서는, 예컨대 콘덴서, 저항기, 인덕터, 고주파 LRC 네트워크, 여러가지의 센서, 제너 다이오드, 논리 회로를 갖는 반도체 소자 등을 들 수 있다. 이 콘덴서 및 제너 다이오드는 EDS 대응의 것이 바람직하다. 이들 수동 소자는 칩형상의 것을 채용해도 좋고 표면에 직접 형성해도 좋다. 이 회로 기판(10)에서는 베이스체(1)의 다른 외측면에 복수의 적층형 도파로(3)를 각각 도출함으로써 베이스체(1)의 주면에 전자 소자를 실장하는 실장 영역을 넓힐 수 있다.
반도체 소자(5)와 도파 선로(2)는 본딩 와이어(6)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 반도체 소자(5)가 출력 소자일 경우 반도체 소자(5)로부터 출력되는 고주파 신호는 본딩 와이어(6)에서 전송되어 도파 선로(2)에 입력된다. 반도체 소자(5)가 수신 소자일 경우 도파 선로(2)로부터 출력되는 고주파 신호는 본딩 와이어(6)에서 전송되어 반도체 소자(5)에 입력된다. 또한, 반도체 소자(5)와 도파 선로(2)의 접속은 본딩 와이어(6)를 통해서 접속하는 구조에 한정되지 않는다. 반도체 소자(5)와 도파 선로(2)의 접속은 도전성 범프를 통해서 플립 칩으로 접속하는 구조이여도 좋다.
또한, 회로 기판(10)에서는 베이스체(1)의 주면측에 밀봉 구조체(7)가 배치되어 있다. 이 밀봉 구조체(7)는 반도체 소자(5) 및 변환기(4)를 베이스체(1)의 주면측으로부터 덮고 있다. 밀봉 구조체(7)는 반도체 소자(5) 및 변환부(4)를 보호하고 있다. 이 보호로서는 온도, 습도, 및 기계적인 손실 중 하나 이상으로부터의 보호를 들 수 있다. 이 밀봉 구조체(7)는 도전 재료로 형성되어 있다. 이 실시형태에서는 도전 재료로서 알루미늄 등의 금속 재료를 채용하고 있다. 이와 같이, 반도체 소자(5)를 덮는 밀봉 구조체(7)를 금속 재료로 형성함으로써 반도체 소자(5)로부터 발생되는 열을 외부를 향해 방열할 수 있다. 이와 같이 하여, 반도체 소자(5)의 열을 방열함으로써 반도체 소자(5)를 본래의 특성에 가깝게 해서 동작시킬 수 있다.
여기서, 밀봉 구조체(7)로 큰 사이즈의 회로 기판을 덮었을 경우 밀봉 구조체(7)의 내부 공간에 있어서 공진 현상이 생기는 경우가 있다. 밀봉 구조체(7)의 내부 공간에서 공진 현상이 생기면 내부 공간에 있는 고주파 회로가 본래의 특성을 발휘할 수 없게 되는 경우가 있다. MMIC가 발진 기능을 갖는 경우에는 발진에 의한 신호와 공진에 의한 신호가 서로 간섭해서 출력 저하 등의 문제가 발생되는 경우가 있다. 또한, 회로 기판(10)에 있어서는 도파 선로(2)로부터 밀봉 구조체(7)의 내부 공간으로 고주파 신호의 일부가 방사된다. 이 방사된 고주파 신호는 밀봉 구조체(7)의 내부 공간에서 불필요한 공진 현상의 한가지 원인으로 된다.
이것에 대해서, 본 실시형태의 회로 기판(10)은 회로 기판(10) 자체의 소형화가 달성될 수 있는 것이다. 그 때문에, 회로 기판(10)에서는 밀봉 구조체(7)의 내부 공간에서 공진 현상이 생기는 것을 저감해서 반도체 소자(5)를 본래의 특성에 가깝게 해서 동작시킬 수 있다.
또한, 회로 기판(10)에는 베이스체(1)의 주면에 제어 신호용 패드(8)가 배치되어 있다. 이 제어 신호용 패드(8)는 후술하는 고주파 모듈(50)이 구비하는 제 2 회로 기판(51)과 전기적인 접속 관계를 갖는다.
이어서, 회로 기판(10)을 구비한 고주파 모듈(50)에 대해서 도 4A 및 도 4B를 이용해서 설명한다. 고주파 모듈(50)은 반도체 소자(5)를 실장한 회로 기판(10)과, 제 2 회로 기판(51)을 포함한다. 회로 기판(10) 및 제 2 회로 기판(51)은 조합되어 도파 구조체를 구성하고 있다. 이 제 2 회로 기판(52)의 내부에는 고주파 신호가 전송되는 도파로로서의 복수의 도파관(51a)이 형성된다. 본 실시형태에서는 이 복수의 도파관(51a)의 일부가 안테나로서 기능하고 있다. 이 제 2 회로 기판(51)이 본 실시형태에서 제 2 회로 기판(51)으로서 기능하고 있다. 고주파 모듈(50)은 구성의 하나인 회로 기판(10)이 소형화가 달성될 수 있는 기판이므로 고주파 모듈(50)로서도 소형화가 달성될 수 있다.
고주파 모듈(50)이 구비하는 제 2 회로 기판(51)은 두께 방향으로 오목한 오목부(53)를 갖는다. 이 제 2 회로 기판(51)에서는 오목부(53)의 내측면에 도파관(51a)이 도출되어 있다. 이것에 의해서, 제 2 회로 기판(51)의 각 표면에는 제 2 도출부(52)가 형성되어 있다. 회로 기판(10)에 형성되는 적층형 도파로(3)의 도출부(3a)는 도파관(51a)의 제 2 도출부(52)에 대향하도록 제 2 회로 기판(51)의 오목부(53)에 끼워 넣어져 배치된다. 이것에 의해서, 적층형 도파로(3)와 도파관(51a)이 전자적으로 결합하도록 구성되어 있다. 이것에 의해서, 고주파 모듈(50)은 제 2 회로 기판(51)의 표면에 회로 기판(10)을 설치하는 것보다 박형화할 수 있다. 그리고, 회로 기판(10)이 제 2 회로 기판(51)의 오목부(53)에 끼워 넣어져 배치되어 있으므로 회로 기판(10)에 형성되는 도출부(3a)와 제 2 회로 기판(51)의 제 2 도출부(52)의 위치 맞춤이 양호하게 된다. 또한, 회로 기판(10)이 제 2 회로 기판(51)의 오목부부(53)에 끼워 넣어져 배치되어 있으므로 회로 기판(10)으로부터 생기는 열을 회로 기판(10)의 측면 및 하면으로부터 제 2 회로 기판(51)으로 전달할 수 있어 방열성이 양호해진다.
적층형 도파로(3)와 도파관(51a) 사이에서 고주파 신호를 전송하기 위해서는 고주파 신호의 전계 성분을 도출부(3a)와 제 2 도출부(52)에서 정렬하면 좋다. 이것에 의해서, 적층형 도파로(3)에서 TE10 모드로 전송되는 고주파 신호를 효율적으로 도파관(51a)의 제 2 도출부(52)와 효율적으로 결합시킬 수 있다. 이 때, 도출부(3a)와 제 2 도출부(52)의 개구 형상을 대략 동일하게 하거나 도출부(3a)와 제 2 도출부(52)를 접촉시킴으로써 보다 양호하게 신호를 전송할 수 있다.
본 실시형태에서는 제 2 회로 기판(51)의 도파로로서 도파관(51a)을 채용하고 있지만 이것에 한정되지 않는다. 제 2 회로 기판(51)의 도파로로서는 도파관 외에, 예컨대 적층형 도파로, 도파 선로, 및 동축선로를 들 수 있다.
회로 기판(10)의 베이스체(1)에 실장되는 반도체 소자(5)로서 고주파 신호를 출력하는 출력 소자를 채용했을 경우, 이 고주파 모듈(50)에서는 우선 반도체 소자(5)로부터 고주파 신호가 출력된다. 이 반도체 소자(5)로부터 출력된 고주파 신호는 적층형 도파로(3)에서 전송된다. 적층형 도파로(3)에서 전송되는 고주파 신호는 도출부(3a)로부터 제 2 도출부(52)를 통해 제 2 회로 기판(51)의 도파로에서 전송된다. 이 제 2 회로 기판(51)의 도파로에 전송되는 고주파 신호는 제 2 회로 기판(51)으로부터 방사된다.
또한, 반도체 소자(5)로서 고주파 신호를 입력하는 입력 소자를 채용했을 경우, 제 2 회로 기판(51)의 안테나에서 수신한 고주파 신호는 처음에 제 2 회로 기판(51)의 도파관(51a)에서 전송된다. 이어서, 이 도파관(51a)에서 전송되는 고주파 신호는 제 2 도출부(52)로부터 도출부(3a)를 통해 적층형 도파로(3)에서 전송된다. 이 적층형 도파로(3)에 전송되는 고주파 신호는 반도체 소자(5)에 입력된다.
또한, 고주파 모듈(50)의 제 2 회로 기판(51)은 제어 기판(55)을 더 구비하고 있다. 이 제어 기판(55)은 고주파 모듈(50)의 동작을 제어한다. 이 제어 기판(55)은 반도체 소자(5)가 고주파 신호를 출력하거나 수신하는 것을 제어한다. 제어 기판(55)과 회로 기판(10)이 제어 신호용 패드(8)를 통해서 전기적으로 접속되어 제 2 회로 기판(51)과 회로 기판(10)이 접속된다.
고주파 모듈(50)에 있어서의 회로 기판(10)과 제 2 회로 기판(51)과 제어 기판(55)의 접속 구조에 대해서 도 5를 이용해서 설명한다. 도 5는 고주파 모듈(50)에 있어서의 각 기판의 접속 구조를 나타내는 도면이다.
회로 기판(10)과 제어 신호용 패드(8)를 통해서 전기적으로 접속되는 제어 기판(55)의 표면 상에는, 예컨대 칩 저항(55a), 칩 콘덴서(55b), 및 신호 처리 IC/제어 IC(55c) 등이 실장되어 있다. 제어 기판(55)의 내부에는 신호 처리 IC/제어 IC(55c)의 제어 신호에 이용되는 신호선(55d)이 형성되어 있다.
또한, 회로 기판(10)은 도전성의 접착층(56)을 통해 제 2 회로 기판(51)의 오목부(53)의 저면에 접착된다. 이 회로 기판(10)의 내부에는 써멀 비아(thermal via)(57)가 형성되어 있다. 이 써멀 비아(57)는 회로 기판(10)으로부터 생기는 열을 제 2 회로 기판(51)측으로 전달한다. 이 회로 기판(10)으로부터 생기는 열은 접착층(56)을 통해 제 2 회로 기판(51)에 전달된다. 본 실시형태에서는 이 접착층(56)으로서 방열성이 높은 도전성의 것이 채용되어 있다.
그리고, 제 2 회로 기판(51)의 도파관(51a)은 제 2 회로 기판(51)의 외측면측에 도출되도록 해도 좋고, 제 2 회로 기판(51)의 이면측에 도출되도록 해도 좋다. 본 실시형태에서는 도파관(51a)은 제 2 회로 기판(51)의 이면측에 도출되도록 하고 있다.
도 6A 및 도 6B는 본 발명의 일실시형태인 고주파 모듈(100)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 6A는 고주파 모듈(100)의 분해 사시도이며, 도 6B는 고주파 모듈(100)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다. 고주파 모듈(100)은 상술한 고주파 모듈(50)에 유사하고, 대응하는 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 고주파 모듈(100)은 회로 기판(101)과, 제 2 회로 기판(103)과, 제어 기판(55)과, 피복 부재(104)를 포함한다.
회로 기판(101)은, 상술한 고주파 모듈(50)이 구비하는 회로 기판(10)과 마찬가지로, 복수의 적층형 도파로가 베이스체(1)의 다른 외측면에 각각 도출되어 있다. 이 회로 기판(101)에서는 베이스체(1)에 있어서의 다른 외측면에 복수의 적층형 도파로의 도출부(3a)가 형성되어 있다. 또한, 회로 기판(101)에서는 베이스체(1)의 표면에 각 도출부(3a)에 대응한 위치 결정용 마커(102)가 형성되어 있다. 이것에 의해서, 도출부(3a)의 형성 개소를 베이스체(1)의 주면측에서 인식할 수 있다. 그 때문에, 회로 기판(101)을 제 2 회로 기판(103) 상에 실장할 때 회로 기판(101)에 형성되는 도출부(3a)와 제 2 회로 기판(103)의 제 2 도출부(52)의 위치 맞춤이 용이해진다.
제 2 회로 기판(103)은, 상술한 고주파 모듈(50)이 구비하는 제 2 회로 기판(51)과 마찬가지로, 두께 방향으로 오목한 오목부를 갖는다. 이 제 2 회로 기판(103)에서는 도파로가 오목부의 내측면에 도출되어 있다. 이 제 2 회로 기판(103)의 오목부의 내주면에는 도파로의 제 2 도출부(52)가 형성되어 있다. 그리고, 회로 기판(101)은 적층형 도파로의 도출부(3a)가 도파로의 제 2 도출부(52)에 대향하도록 제 2 회로 기판(103)의 오목부에 끼워 넣어져 배치된다.
고주파 모듈(100)에서는, 회로 기판(101)의 도출부(3a)와 제 2 회로 기판(103)의 제 2 도출부(52)의 접속부에는 제 2 회로 기판(103)측 또는 회로 기판(101)측에 초크 구조(103a)가 구성되어 있다. 이 초크 구조(103a)에 의해서, 이 고주파 모듈(100)은 도출부(3a)와 제 2 도출부(52)의 접속에 의한 고주파 신호의 누설을 작게 한다. 초크 구조(103a)의 사이즈는 고주파 신호 파장(λ)의 1/4의 정수배이다.
피복 부재(104)는 제 2 회로 기판(103)의 오목부에 회로 기판(101)이 끼워 넣어진 상태에서 회로 기판(101)과 제 2 회로 기판(103)의 경계를 상방으로부터 덮도록 제 2 회로 기판(103)의 표면에 배치된다. 이 피복 부재(104)는, 예컨대 프레임 형상의 금속판이다. 이것에 의해서, 회로 기판(101)과 제 2 회로 기판(103)의 경계부에서의 고주파 신호의 누설을 적게 할 수 있다.
이어서, 고주파 모듈(50)을 구비한 송신기, 수신기, 송수신기 및 레이더 장치에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시형태인 송신기(60)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시형태의 송신기(60)는 고주파 모듈(50)을 구비하고, 회로 기판(10)의 일표면에 실장되는 발진기(61)를 포함한다. 이 발진기(61)는 도파 선로(2)에 접속된 고주파 신호를 발생한다. 그리고, 송신기(60)는 적층형 도파로(3)에 접속된 상기 발진기(61)가 발생시킨 고주파 신호를 제 2 회로 기판(51)으로부터 방사한다.
또한, 도 8은 본 발명의 일실시형태인 수신기(70)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시형태의 수신기(70)는 고주파 모듈(50)을 구비하고, 회로 기판(10)의 일표면에 실장되는 검파기(71)를 포함한다. 이 검파기(71)는 적층형 도파로(3)에 접속된 제 2 회로 기판(51)에서 포착한 고주파 신호를 검파한다.
또한 도 9는 본 발명의 일실시형태인 송수신기(80) 및 레이더 장치(90)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시형태의 레이더 장치(90)는 고주파 모듈(50)을 구비하는 송수신기(80)와 검출기(91)를 포함한다. 이 검출기(91)는 송수신기(80)가 구비하는 믹서(83)로부터의 중간 주파 신호에 의거해서 탐지 대상물과의 거리 또는 상대 속도를 검출한다.
본 실시형태의 송수신기(80)는 고주파 모듈(50)을 구비하고 회로 기판(10)의 일표면에 실장되는 발진기(61)와 분기기(81)를 포함한다. 발진기(61)는 고주파 신호를 출력한다. 이 발진기(61)는 도파 선로(2)에 접속되고, 도파 선로(2)에 고주파 신호를 입력하는 고주파 소자로서 채용된다. 분기기(81)는 도파 선로(2)에 설치되고, 발진기(61)가 출력하는 고주파 신호를 분기한다. 그리고, 송수신기(80)에 있어서의 제 2 회로 기판(51)에서는 분기기(81)에서 분기되는 한쪽의 고주파 신호를 분파기(82)를 통해서 제 2 회로 기판(51)으로부터 방사한다. 또한, 제 2 회로 기판(51)의 안테나로서의 도파관(51a)은 적층형 도파로(3)에 접속되고 고주파 신호를 수신한다. 또한 송수신기(80)는 믹서(83)를 포함한다. 이 믹서(83)는 분기기(81)에서 분기되는 다른쪽의 고주파 신호와 안테나에서 수신되어 분파기(82)를 통해 전송되는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력한다.
본 실시형태의 송신기(60), 수신기(70), 송수신기(80), 및 레이더 장치(90)에 의하면, 고주파 모듈(50)을 구비해서 회로 기판(10)에 대해서 일표면에 발진기(61), 검파기(71) 등을 실장하고, 회로 기판(10)에 접속되는 송수신용 제 2 회로 기판(51) 등을 설치한다. 이것에 의해서, 회로 기판(10)측의 고주파 회로 형성부에서 처리된 고주파 신호를 제 2 회로 기판(51)에 전송하여 제 2 회로 기판(51)으로부터 방사시키거나, 반대로 제 2 회로 기판(51)에서 수신한 고주파 신호를 회로 기판(10)측의 고주파 회로 형성부에 전송하는 것을 효과적으로 행할 수 있다. 따라서, 소형이며 또한 양호한 송수신 성능을 실현할 수 있다.
또한, 송신기(60), 수신기(70) 및 송수신기(80)는 고주파 모듈(50) 대신에 상술한 고주파 모듈(100)을 구비하도록 구성되어도 좋다.
1개의 제 2 회로 기판(51,103)에 복수개의 회로 기판(10)을 배치해도 좋다. 또한, 복수개의 회로 기판(10)을 나열해서 배치하고, 1개의 회로 기판(10)의 적층형 도파로(3)와 다른 회로 기판(10)의 적층형 도파로(3)를 전자적으로 결합하도록 구성해도 좋다.
회로 기판(10)의 적층형 도파로(3) 및 제 2 회로 기판(51,103)의 도파로는 고주파 소자와 고주파 신호를 주고받는 것 및 안테나로서 기능하는 것에 한정되지 않는다. 회로 기판(10)의 적층형 도파로(3) 및 제 2 회로 기판(51,103)의 도파로는 입력된 고주파 신호를 다른 위치로부터 출력하는 것 및 입력된 고주파 신호를 종단(終端)하는 것이여도 좋다.
상술한 실시형태는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 청구범위에 나타내는 것이다.
1 : 베이스체 2 : 도파 선로
3 : 적층형 도파로 3a : 도출부
4 : 변환부 5 : 반도체 소자
10,101 : 회로 기판 31 : 유전체층
32 : 주 도체층 33 : 관통 도체
34 : 관통 도체군 50,100 : 고주파 모듈
51,103 : 제 2 회로 기판 52 : 제 2 도출부
53 : 오목부 60 : 송신기
61 : 발진기 70 : 수신기
71 : 검파기 80 : 송수신기
81 : 분기기 82 : 분파기
83 : 믹서 90 : 레이더 장치
91 : 검출기

Claims (10)

  1. 복수의 면을 갖는 베이스체와,
    상기 베이스체의 제 1 면에 적어도 일부가 위치하고 고주파 신호를 전송하는 도파 선로와,
    상기 베이스체의 내부에 형성되어 상기 도파 선로에 전자적으로 결합하고 또한 상기 베이스체의 내부로부터 상기 제 1 면과 다른 면에 도출되는 도출부를 갖는 적층형 도파로를 포함하고;
    상기 적층형 도파로는,
    유전체와,
    상기 유전체를 사이에 두는 1쌍의 주 도체층과,
    상기 1쌍의 주 도체층을 상호 전기적으로 접속하는 복수의 관통 도체를 전송 신호의 전송 방향을 따라 배열한 관통 도체군을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도출부는 상기 베이스체의 복수의 측면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파 선로와 상기 적층형 도파로를 전자적으로 결합하는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  4. 복수의 면을 갖는 제 1 베이스체와, 상기 베이스체의 제 1 면에 적어도 일부가 위치하고 고주파 신호를 전송하는 도파 선로와, 상기 제 1 베이스체의 내부에 형성되어 상기 도파 선로에 전자적으로 결합하고 또한 상기 제 1 베이스체의 내부로부터 상기 제 1 면과 다른 면에 도출되는 도출부를 갖는 적층형 도파로를 포함하는 제 1 회로 기판으로서, 상기 적층형 도파로는 제 1 유전체와, 상기 제 1 유전체를 사이에 두는 1쌍의 제 1 주 도체층과, 상기 1쌍의 제 1 주 도체층을 상호 전기적으로 접속하는 복수의 제 1 관통 도체를 전송 신호의 전송 방향을 따라 배열한 제 1 관통 도체군을 포함하는 제 1 회로 기판; 및
    제 2 베이스체, 및 상기 제 2 베이스체의 내부에 형성되어 상기 제 1 회로 기판의 상기 적층형 도파로와 전자적으로 결합하는 도파로를 포함하는 제 2 회로 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파 구조체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 베이스체는 그 일표면측에 상기 제 1 회로 기판의 적어도 일부를 내부에 수용하는 오목부를 갖고,
    상기 도파로는 상기 제 2 베이스체의 내부로부터 상기 오목부의 내측면에 도출되어 상기 제 1 회로 기판의 상기 도출부와 전자적으로 결합하는 제 2 도출부를 갖는 것을 특징으로 하는 도파 구조체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 기판을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 도파 구조체.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 도파로는,
    제 2 유전체와,
    상기 제 2 유전체를 사이에 두는 1쌍의 제 2 주 도체층과,
    상기 1쌍의 제 2 주 도체층을 상호 전기적으로 접속하는 복수의 제 2 관통 도체를 전송 신호의 전송 방향을 따라 배열한 제 2 관통 도체군을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파 구조체.
  8. 제 4 항에 기재된 도파 구조체와,
    상기 적층형 도파로와 전자적으로 결합하는 고주파 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 회로 기판은 상기 도파로와 전자적으로 결합되어 상기 고주파 신호의 송신 및 수신 중 적어도 한쪽을 실행하는 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 모듈.
  10. 상기 안테나는 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하고,
    상기 적층형 도파로는 상기 고주파 신호를 복수개의 분기 신호로 분기하고, 상기 복수개의 분기 신호 중 1개를 상기 송신 안테나에 출력하는 분기기를 포함하고,
    상기 고주파 소자는,
    상기 고주파 신호를 상기 분기기에 출력하는 출력 소자, 및 상기 복수개의 분기 신호 중 1개와 상기 수신 안테나가 수신하는 수신 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 생성하고 이 중간 주파 신호를 출력하는 믹서를 포함하는 제 8 항에 기재된 고주파 모듈과,
    상기 믹서로부터의 상기 중간 주파 신호에 의거해서 탐지 대상물과의 거리 및 상대 속도 중 적어도 한쪽을 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
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