(57)【要約】      （修正有）【課題】基板から導体層が剥離することを抑制することが可能な高周波受動部品を提供する。【解決手段】高周波受動部品は、誘電体からなり、凹部を有する基板１０と、基板に接する部分を有する導体層１１、１２と、凹部に形成された応力緩和層１５、１５Ａと、を備える。導体層の外周部１１ｅが、応力緩和層に配置されている。基板は、貫通孔１３ａを有し、導体層が貫通孔内に配置された貫通電極１３と接続され、基板の両面に形成された広壁及び両面に形成された広壁の各々と接続された貫通電極により導波領域を囲むように構成される導波路構造を有する。導体層上に誘電体層１６を有し、導体層の内周部１１ｂの少なくとも一部が、応力緩和層と誘電体層との間に配置される。基板を構成する誘電体は、ガラスから構成され、応力緩和層は、樹脂から構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなり、凹部を有する基板と、
前記基板に接する部分を有する導体層と、
前記凹部に形成された応力緩和層と、
を備え、前記導体層の端部が、前記応力緩和層に配置されていることを特徴とする高周波受動部品。
【請求項２】
前記基板が貫通孔を有し、前記導体層が前記貫通孔内に配置された貫通電極と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波受動部品。
【請求項３】
前記基板の両面に形成された広壁及び前記両面に形成された広壁の各々と接続された貫通電極により導波領域を囲むように構成される導波路構造を有し、
前記広壁を構成する導体層の端部の少なくとも一部が、前記応力緩和層に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波受動部品。
【請求項４】
前記導体層上に誘電体層を有し、前記導体層の端部の少なくとも一部が、前記応力緩和層と前記誘電体層との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波受動部品。
【請求項５】
前記基板を構成する誘電体がガラスから構成され、前記応力緩和層が樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波受動部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波等の高周波通信に利用可能な高周波受動部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波帯を利用した数Ｇ［ｂｐｓ］の高速大容量通信が提案され、その一部が実現されつつある。小型で安価なミリ波通信モジュールを実現する形態として、例えば、特許文献１には、ポスト壁導波路（Ｐｏｓｔ−ｗａｌｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を利用したモード変換器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導波路構造のうち広壁は導体層の面積が大きい。このため、基板の上に広壁を形成すると、基板材料と導体材料との熱膨張率差が大きいため、場合によっては広壁が基板から剥離することがあった。高周波用途の基板材料を選択する場合は、広壁に対する密着性よりも、高周波特性に優れていることが優先的に要求されることがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板から広壁等の導体層が剥離することを抑制することが可能な高周波受動部品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、誘電体からなり、凹部を有する基板と、前記基板に接する部分を有する導体層と、前記凹部に形成された応力緩和層と、を備え、前記導体層の端部が、前記応力緩和層に配置されていることを特徴とする高周波受動部品を提供する。
【０００７】
前記基板が貫通孔を有し、前記導体層が前記貫通孔内に配置された貫通電極と接続されてもよい。
前記基板の両面に形成された広壁及び前記両面に形成された広壁の各々と接続された貫通電極により導波領域を囲むように構成される導波路構造を有し、前記広壁を構成する導体層の端部の少なくとも一部が、前記応力緩和層に配置されていてもよい。
【０００８】
前記導体層上に誘電体層を有し、前記導体層の端部の少なくとも一部が、前記応力緩和層と前記誘電体層との間に配置されていてもよい。
前記基板を構成する誘電体がガラスから構成され、前記応力緩和層が樹脂から構成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板に凹部が設けられ、凹部に応力緩和層が設けられ、導体層の端部が応力緩和層に配置されていることにより、基板から導体層が剥離することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】高周波受動部品の外観を例示する斜視図である。
【図２】第１実施形態の高周波受動部品を示す断面図である。
【図３】第２実施形態の高周波受動部品を示す断面図である。
【図４】第３実施形態の高周波受動部品を示す断面図である。
【図５】第４実施形態の高周波受動部品を示す断面図である。
【図６】第５実施形態の高周波受動部品を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１２】
図１に、高周波受動部品の外観を例示する。この高周波受動部品においては、基板１０に導波路構造２１が形成されている。基板１０としては、例えば、ガラス基板、サファイア基板、石英基板等の誘電体基板、単結晶基板、複合基板等が挙げられる。この導波路構造２１は、例えばミリ波等の高周波信号（電磁波）が伝搬される高周波デバイスの導波路構造として利用することができる。周波数は特に限定されないが、例えば３０〜３００ＧＨｚ、６０〜８０ＧＨｚ等が挙げられる。基板は、誘電正接が小さい等、高周波特性の優れた材料が好ましい。
【００１３】
図２に、第１実施形態の高周波受動部品の断面構造を示す。基板１０は、ガラス等の誘電体からなり、導波路構造２１の導波領域２０を含む。導波領域２０は、基板１０の両面に形成された広壁１１，１２と、両端が広壁１１，１２に接続された貫通電極１３により囲まれている。導波領域２０は、高周波信号が伝搬する経路として機能する。導波路構造２１は、導波路、フィルタ、ダイプレクサ、方向性結合器、分配器等の受動部品（パッシブデバイス）を構成してもよい。
【００１４】
広壁１１，１２が形成される基板１０の両面とは、厚さ方向で互いに対向する面である。広壁１１，１２は、例えば金属薄膜等の導体層から構成することができる。広壁１１，１２は、グランド電位（図示せず）に接続されていてもよい。貫通電極１３は、基板１０に形成された貫通孔１３ａの内壁に設けられる。貫通電極１３が、貫通孔１３ａ内で中空に構成されてもよく、貫通孔１３ａ内を中実に充填してもよい。
【００１５】
導波路構造２１は、少なくとも基板１０に接する広壁１１，１２及び複数の貫通電極１３を備えればよい。導波路構造２１の外側の領域２２は、基板１０において導波領域２０を除いた外側の領域である。広壁１１，１２は、導波路構造２１の外側の領域２２まで延在している。この場合、広壁１１，１２の外周部１１ｅ，１２ｅは、導波路構造２１の外側の領域２２に配置されている。
【００１６】
貫通電極１３は、図１に示すように、多数を配列することで導波領域２０を囲む壁部を構成することができる。貫通電極１３から構成される壁部としては、導波路構造２１の幅方向に対向する狭壁、長手方向の端部に設けられるショート壁、その他の側壁等が挙げられる。壁部を構成する貫通電極１３の形状は、図１のような円柱形状等の導体柱（ポスト）に限定されない。例えば、壁部に沿って連続した形状、隅部に沿って連続した形状等を採用することもできる。また、貫通電極１３の配列も、受動部品の機能等に応じて種々の構成が可能であり、貫通電極１３が等間隔に配置された部分、貫通電極１３の間隔が不均等の部分、貫通電極１３が所定の区間に渡り配置されていない部分等を設けてもよい。
【００１７】
導波領域２０における広壁１１には、開口１１ａが設けられている。これにより、開口１１ａを通して導波領域２０のモードと外部のモードとを変換することができる。開口１１ａの位置は、特に限定されない。また、反対面の広壁１２に開口を設けてもよい。
【００１８】
広壁１１の開口１１ａの内周部１１ｂは、導波路構造２１において基板１０に設けられた応力緩和層１５Ａに配置されている。広壁１１の外周部１１ｅは、導波路構造２１の外側の領域２２において基板１０に設けられた応力緩和層１５に配置されている。内周部１１ｂの応力緩和層１５Ａは、導波路構造２１において基板１０に設けられた凹部２３内に配置されている。外周部１１ｅの応力緩和層１５は、基板１０上に形成されている。応力緩和層１５，１５Ａを構成する材料としては、例えば樹脂が挙げられる。なお、後述する第５実施形態に示すように、外周部１１ｅの位置で基板１０に凹部２３を設け、応力緩和層１５を凹部２３内に配置することもできる。
【００１９】
広壁１１の端部である外周部１１ｅ及び内周部１１ｂが、それぞれ応力緩和層１５，１５Ａに配置されているため、基板１０から広壁１１が剥離することを抑制することができる。また、内周部１１ｂの応力緩和層１５Ａが凹部２３に設けられているため、応力緩和層１５Ａの上面の高さが基板１０の面と略同一になる。このため、広壁１１上に誘電体層１６を積層する場合にも、基板面の凹凸起伏が抑制され、誘電体層１６のパターニングが容易になる。
【００２０】
誘電体層１６は、広壁１１上に積層されている。誘電体層１６は、導波路構造２１の範囲内に形成されてもよく、図１に示すように、導波路構造２１の外側の領域２２まで形成されてもよい。広壁１１の開口１１ａの内周部１１ｂは、応力緩和層１５Ａと誘電体層１６との間に配置されている。広壁１１上に誘電体層１６が形成される場合、例えば使用環境の温度変化によって広壁１１の導体層を構成する材料と、誘電体層１６を構成する材料との熱膨張率の違いから、層間に応力が生じるおそれがある。この場合であっても、広壁１１の開口１１ａの内周部１１ｂが基板１０に接することなく、応力緩和層１５Ａを介して応力を緩和する状況になるため、広壁１１の剥離が起こりにくくなる。誘電体層１６は、例えば樹脂から構成されていてもよい。また、誘電体層１６は広壁１２上に積層されてもよい。
【００２１】
本実施形態において、広壁１１の外周部１１ｅは、基板１０から厚さ方向に離れた位置に配置されている。外周部１１ｅの位置は、基板１０の面方向に沿った応力緩和層１５の上面に配置されてもよく、基板１０の厚さ方向に沿った応力緩和層１５の側面に配置されてもよい（図２では上面に配置）。応力緩和層１５に配置された広壁１１の外周部１１ｅ付近において、広壁１１を構成する導体層が外部接続用のパッドを有してもよい。パッドは、配線よりも幅が広い導体パターンで構成することができる。パッドの平面形状は特に限定されず、例えば四角形等の多角形、円形等が挙げられる。広壁１１の外周部１１ｅが応力緩和層１５に配置される範囲は、広壁１１の外周部の少なくとも隅部、あるいは広壁１１の外周部の全体であることが好ましい。
【００２２】
上部導体層１４は、穴、間隙等の空隙部を有してもよい。応力緩和層１５，１５Ａ及び誘電体層１６は、同一の成膜プロセスで形成してもよく、別々の成膜プロセスで形成してもよい。基板１０上に応力緩和層１５及び誘電体層１６を形成する場合、応力緩和層１５及び誘電体層１６が略同等の厚さでもよく、異なる厚さでもよい。
【００２３】
基板１０に凹部２３を形成する方法としては、ドリル等の穿孔機械、レーザ、エッチング等が挙げられる。例えば、レーザの集光照射により、ガラス等の材料を局所的に改質した後、改質により溶解性が高くなった部分をウェットエッチングで選択的に除去する方法が挙げられる。例えばフェムト秒レーザアシストエッチングにより、位置精度及び加工精度の高い加工が可能となる。ここでいうフェムト秒レーザアシストエッチングとは、第一に、パルス幅１０ｐｓ以下の超短パルスレーザーを集光走査させることで集光部に沿って、クラックあるいは構造変性部からなる改質部を設け、次いで、エッチングによって改質部を選択的にエッチングし凹部２３等を設ける加工法を指す。アスペクト比（径に対する深さの比率）が高い微細孔を形成できるだけでなく、テーパ形状、段差形状等を含む任意形状の凹部が加工できる。テーパ形状は、材料の第１主面から第２主面又は内部に向けて、径又は形状が小さくなってもよく、逆に、径又は形状が大きくなってもよい。基板１０に貫通電極１３用の貫通孔１３ａを形成する方法は、基板１０に凹部２３を形成する方法と同様の方法でもよく、異なる方法でもよい。
【００２４】
図３に、第２実施形態の高周波受動部品の断面構造を示す。第２実施形態では、広壁１１と上部導体層１４との間を接続するように、誘電体層１６を貫通する導体からなるビア１７を設けている。これにより、広壁１１と上部導体層１４との間を電気的に接続することができる。ビア１７の形状、個数、位置等は特に限定されず、ビア１７の個数は必要に応じて１つでも２つ以上でもよい。上部導体層１４が２つ以上に分離された導体パターンを有する場合は、導体パターンごとに１つ以上のビア１７を設けてもよい。上部導体層１４が広壁１１との接続を要しない導体パターン（例えばダミーパターン）を有する場合は、その導体パターンに対するビア１７を省略してもよい。
【００２５】
図４に、第３実施形態の高周波受動部品の断面構造を示す。第３実施形態では、導波領域２０における基板１０に形成される非貫通導体（ブラインドビア）を含むモード変換部１８を有する。これにより、上部導体層１４に電気信号の伝送路を設けた場合に、上部導体層１４の伝送路と導波路構造２１の導波領域２０との間で、信号を伝搬させることができる。例えば、上部導体層１４から伝搬した信号を、モード変換部１８を介して導波路構造２１の導波領域２０に伝搬させることができる。また、導波路構造２１の導波領域２０を伝搬した信号を、モード変換部１８を介して上部導体層１４の伝送路に伝搬させることができる。
【００２６】
本実施形態のモード変換部１８は、下部に導波領域２０に突出するピン１８ａを有し、上部には上部導体層１４と接続される貫通導体１８ｂを有する。ピン１８ａと貫通導体１８ｂは電気的に接続されている。ピン１８ａを構成する導体層のうち基板１０の面に沿って延在する部分の端部１８ｃは、広壁１１の開口１１ａの内周部１１ｂと同様に、凹部２３内の応力緩和層１５Ａに配置されている。これにより、ピン１８ａを構成する導体層が基板１０から剥離することを抑制することができる。ピン１８ａを構成する導体層の端部１８ｃの平面形状は、例えば円形状が挙げられる。この端部１８ｃが配置されている応力緩和層１５Ａと広壁１１の開口１１ａの内周部１１ｂが配置されている応力緩和層１５Ａとの間に形成される開口１１ａの平面形状は、例えば円環状であってもよい。
【００２７】
図５に、第４実施形態の高周波受動部品の断面構造を示す。第４実施形態では、樹脂等からなる封止層１９が積層されている。図５に示す第４実施形態では、図２に示した第１実施形態に封止層１９が積層されている。封止層１９は、例えば外部接続用の部分に開口１９ａ，１９ｂを設けてもよい。図５では、上部導体層１４の一部に通じる開口を開口１９ａとし、広壁１１の一部に通じる開口を開口１９ｂとしている。開口１９ｂは、広壁１１のうち、誘電体層１６に覆われていない部分に形成されている。開口１９ａ，１９ｂに含まれる上部導体層１４又は広壁１１は、外部接続用のパッドであってもよい。
【００２８】
図６に、第５実施形態の高周波受動部品の断面構造を示す。第５実施形態では、広壁１１の外周部１１ｅが配置される位置の基板１０に凹部２３が形成されている。また、外周部１１ｅが配置される応力緩和層１５は、導波路構造２１の外側の領域２２において凹部２３内に配置されている。
【００２９】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。改変としては、各実施形態における構成要素の追加、置換、省略、その他の変更が挙げられる。また、２以上の実施形態に用いられた構成要素を適宜組み合わせることも可能である。例えば、各実施形態において広壁１１側の構成を示したが、同様の構成を広壁１２側にも形成してもよい。
【００３０】
広壁、貫通電極等の導体層を形成する方法としては、蒸着、スパッタ、無電解メッキ、電解メッキ、導体ペースト等が挙げられる。２種以上の導体材料又は成膜方法を併用してもよく、２種以上の導体を積層して導体層を構成してもよい。例えば、ガラス等の基板表面に薄いシード層を形成した後、シード層の上に所望の厚みのメッキ層を積層してもよい。パターン状の導体層を形成する方法としては、（１）パターン状のレジストを形成した後に導体層を形成し、レジスト上に積層された導体層をレジストと一緒に除去して、レジストのない領域に導体層を残す方法（リフトオフ）や、（２）全面的に導体層を形成した上にパターン状のレジストを形成した後、レジストに覆われていない領域の材料層をエッチング等で除去し、さらに必要に応じて不要なレジストを除去する方法等が挙げられる。エッチング法としては、適宜、ドライエッチング、ウェットエッチング等の各種から選択することができる。
【００３１】
導体層の端部としては、配線等における長手方向の端部、パッド等におけるパターン外周部等が挙げられる。導体層の端部と応力緩和層との接触面は、基板の面方向に対して平行でも垂直でも傾斜してもよい。導体層の端部全てを応力緩和層に配置してもよい。
【００３２】
上述の実施形態に係る高周波受動部品においては、同一の基板に複数の部品が構成されてもよい。基板に構成される他の部品は、高周波用の受動部品に限らず、他の受動部品や能動部品等を含んでもよい。部品をモジュール化することにより、高周波モジュールを構成することもできる。本実施形態の高周波モジュールは、例えば、上述の高周波受動部品を備えるモジュールである。モジュールには、機能に必要な種々の部品を組み込むことができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…基板、１１，１２…導体層（広壁）、１１ａ…広壁の開口、１１ｂ…広壁の開口の内周部、１１ｅ，１２ｅ…広壁の外周部、１３…貫通電極、１３ａ…貫通孔、１４…上部導体層、１５，１５Ａ…応力緩和層、１６…誘電体層、１７…ビア、１８…モード変換部、１８ａ…ピン、１８ｂ…貫通導体、１８ｃ…ピンを構成する導体層の端部、１９…封止層、１９ａ，１９ｂ…封止層の開口、２０…導波領域、２１…導波路構造、２２…導波路構造の外側の領域、２３…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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