(57)【要約】【課題】  マイクロ波集積回路基板の実装に関し、マイクロストリップ線路回路パターンの高密度配線を実現する。【解決手段】  本発明によるマイクロ波集積回路基板実装構造は、表面にマイクロストリップ線路を備え、かつ裏面が導電性ベースプレートに固定された複数の誘電体基板間又は誘電体基板とそれに隣接する構造物との間隙に、誘電体基板と同一又は誘電体基板以上の誘電率をもった弾性材料を配置することで、波長短縮率を減少させ。誘電体基板上のマイクロストリップ線路回路パターンの高密度配線を実現するものである。【選択図】        図１
2006186710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のベースプレートと、
このベースプレート上に設けられ、端部近傍にあってこの端部の一辺に沿って延在するマイクロ波線路を有する第１のマイクロ波回路基板と、
上記ベースプレート上に設けられ、上記第１のマイクロ波基板の上記端部から一定の距離だけ離隔した位置に隣接配置された第２のマイクロ波回路基板と、
上記第１及び第２のマイクロ波回路基板との間の上記ベースプレート上に形成された溝部に充填され、上記両基板の誘電率以上の誘電率を有する弾性材料と
を備えたことを特徴とするマイクロ波回路装置。
【請求項２】
導電性のベースプレートと、
このベースプレート上に設けられ、端部近傍にあってこの端部の一辺に沿って延在するマイクロ波線路を有するマイクロ波回路基板と、
上記ベースプレート上に設けられ、上記マイクロ波基板の上記端部から一定の距離だけ離隔した位置に隣接配置された金属構造物と、
上記マイクロ波回路基板と金属構造物との間の上記ベースプレート上に形成された溝部に充填され、上記両基板の誘電率以上の誘電率を有する弾性材料と
を備えたことを特徴とするマイクロ波回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波集積回路基板の実装方法に関するものであり、特に、マイクロストリップ線路回路パターンの高密度配線を実現するマイクロ波回路装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７に示すように、従来、マイクロ波集積回路基板２０２、２０３を導電性ベースプレート２０１へ実装する場合、マイクロ波集積回路基板を構成する誘電体基板２０４、２０５とそれを実装する導電性ベースプレート２０１との温度による熱膨張係数の違いや、マイクロ波集積回路基板２０２、２０３を導電性ベースプレート２０１へ固定するときの製作精度のばらつき等から、マイクロ波集積回路基板２０２、２０３間やマイクロ波集積回路基板２０２、２０３と隣接するマイクロ波集積回路基板以外の構造物２０６との間に間隙２０７が必要である。
【０００３】
マイクロ波集積回路基板２０２、２０３上のマイクロストリップ線路２０８、２０９を高密度に配線する場合、３０１部のように必然的にマイクロストリップ線路２０８、２０９の一部はマイクロ波集積回路基板２０２、２０３の誘電体基板２０４、２０５端部付近に位置することとなる。
【０００４】
マイクロストリップ線路を伝搬するマイクロ波は自由空間を伝搬するときよりも波長が短縮されることは周知の事実であり、その波長短縮率ｋは次式で表される。
ｋ＝λg／λ0＝１／√εeff
ここで、λgは誘電体基板上のマイクロストリップ線路での波長、λ0は自由空間での波長、εeffは実効誘電率である。
【０００５】
また、εeffはマイクロストリップ線路下部の誘電体基板の誘電率εrで決定され、εrが大きいほど波長短縮率ｋは小さくなり、波長は短縮され、マイクロストリップ線路回路パターンの高密度配線が可能となる。
【０００６】
３０２部のように、マイクロストリップ線路２０８が誘電体基板の中央付近に位置する場合は、誘電体基板の誘電率εrそのままの値で波長短縮率ｋを見積もることが可能であるが、先に述べたような３０１部では、εeffが誘電体基板の誘電率εrと誘電率が自由空間とほぼ同等である周囲雰囲気の誘電率εaとを合成した誘電率となり、通常εa＜εrであるため３０１部の実効誘電率は３０２部の実効誘電率よりも小さな値となる。要するに、３０２部に比べ３０１部では波長短縮率が大きくなる。
【０００７】
例として、図８のように導電性ベースプレート４０１上に配置された基板比誘電率９．９、基板厚０．３８ｍｍの誘電体基板４０２と線路幅が５０μｍで２．５ＧＨｚ付近に透過電力が最小となる点をもったλ／４ショートスタブ４０３で構成されたマイクロ波集積回路４０４の高周波信号入力端子４０５から高周波信号出力端子４０６の間の挿入損失計算結果を図９に示す。
【０００８】
図９において、７０１はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を１ｍｍとした場合、７０２はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を０．５ｍｍとした場合、７０３はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を０．２５ｍｍとした場合、７０４はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を０．１ｍｍとした場合の計算結果である。
【０００９】
この結果から、図８のλ／４ショートスタブ４０３を誘電体基板４０４の基板端に近づけるにつれ図９の透過電力が最小となる点（共振周波数）が高周波数側にずれていく、すなわち波長短縮率が大きくなっていくことがわかる。換言すると、本来、同じ共振周波数とするためには、端部に近いほど（自由空間の影響が大きい位置ほど）、λ／４ショートスタブのスタブ線路長を長くしなければならないところ、本計算では、スタブ線路長を同一にしているので、逆に、端部に近いほど共振周波数が高周波側にずれていっている。
【００１０】
この効果を軽減する為の、従来の方法としては、まず、マイクロストリップ線路の線路長を長くしたり、線路幅を広げたりする方法があるが、いずれにせよマイクロストリップ線路を形成する面積が大きくなり高密度化に支障をきたす。
【００１１】
図１０に図８と同様の構成でλ／４ショートスタブ４０３を誘電体基板４０４の基板端から１００μｍの位置に配置し、線路長を変化させた場合のマイクロ波集積回路基板の計算結果を示す。
【００１２】
図１０において、８０１はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を０．１ｍｍとした場合（図９の７０４に相当）、８０２はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を０．１ｍｍとし、λ／４ショートスタブ４０３の長さを、８０１の場合に比べ３ｍｍ延長した場合の計算結果である。
【００１３】
図１１に図８と同様の構成でλ／４ショートスタブ４０３を誘電体基板４０４の基板端から１００μｍの位置に配置し、線路幅を変化させた場合の計算結果を示す。
【００１４】
図１１において、９０１はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を０．１ｍｍとし、λ／４ショートスタブ４０３の幅を５０μｍとした場合（図９の７０４に相当）、９０２はλ／４ショートスタブ４０３と誘電体基板５０４の端面との距離を０．１ｍｍとし、λ／４ショートスタブ４０３の幅を２００μｍとした場合の計算結果である。
【００１５】
その他の方法として、特開平７−１２２９０２号公報に示されるような、固形の誘電体材料（テフロン（登録商標）などの非弾性材）を前述間隙に設置するような方法があるが、誘電体材料は弾性をもたないため、誘電体基板間隙を全くなくすことはできない。
【００１６】
【特許文献１】特開平７−１２２９０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述のとおり、従来のマイクロ波集積回路基板の実装では、誘電体基板間の間隙が自由空間に近い状態であったために、誘電体基板上の端部に形成されるマイクロストリップ線路の線路長が長くなったり、線路幅が広くなったりして端部近傍のマイクロ波回路が大型化し、高密度配線が困難になるという問題点があった。
【００１８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、基板表面にマイクロストリップ線路を備え、かつ裏面が導電性ベースプレートに固定された複数の誘電体基板間又は誘電体基板とそれに隣接する構造物との間隙に、前記誘電体基板と同一又は前記誘電体基板以上の誘電率をもった弾性材料を配置することにより、誘電体基板上のマイクロストリップ線路回路パターンの高密度配線を実現することができるマイクロ波回路装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に係るマイクロ波回路装置は、導電性のベースプレートと、このベースプレート上に設けられ、端部近傍にあってこの端部の一辺に沿って延在するマイクロ波線路を有する第１のマイクロ波回路基板と、上記ベースプレート上に設けられ、上記第１のマイクロ波基板の上記端部から一定の距離だけ離隔した位置に隣接配置された第２のマイクロ波回路基板と、上記第１及び第２のマイクロ波回路基板との間の上記ベースプレート上に形成された溝部に充填され、上記両基板の誘電率以上の誘電率を有する弾性材料とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２に係るマイクロ波回路装置は、導電性のベースプレートと、このベースプレート上に設けられ、端部近傍にあってこの端部の一辺に沿って延在するマイクロ波線路を有するマイクロ波回路基板と、上記ベースプレート上に設けられ、上記マイクロ波基板の上記端部から一定の距離だけ離隔した位置に隣接配置された金属構造物と、上記マイクロ波回路基板と金属構造物との間の上記ベースプレート上に形成された溝部に充填され、上記両基板の誘電率以上の誘電率を有する弾性材料とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マイクロ波集積回路基板相互の間隙またはマイクロ波集積回路基板とマイクロ波集積回路基板以外の構造物との間隙に、マイクロ波集積回路基板を構成する誘電体基板の誘電率と等しいかそれ以上の誘電率をもった弾性材料を配置することで、マイクロストリップ線路を伝搬するマイクロ波の波長短縮率を小さくでき、マイクロストリップ線路の高密度配線が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施例１．
図１は本発明の第１実施例である。この図において導電性ベースプレート１上にはマイクロ波集積回路基板２、３が配置されている。
【００２３】
マイクロ波集積回路基板２、３は裏面に面導体が設けられ、表面に導体のマイクロストリップ線路４、５、が設けられた誘電体基板６、７から構成されている。
【００２４】
また、マイクロ波集積回路基板２、３は導電性ベースプレート１上に配置されるときに相互間に間隙８が設けられており、この間隙８には誘電体基板６、７と等しいかまた誘電体基板６、７よりも大きな誘電率をもった弾性材料９が配置されている。この弾性誘電体材料としては、例えば、シリコン系接着剤もしくは高誘電率材料をフィラーとして含むシリコン系接着剤などが望ましい。これは、エポキシ系接着剤では弾性率が低く、熱膨張を考慮すると弾性率の高いシリコン系接着剤が望ましいからである。特に、高周波用途の接着剤としては、一般的に電気的な影響の小さい低誘電率の接着剤が用いられているが、フィラーとして、窒化アルミニウム（AlN）、硫酸アルミニウム（Al2(SO4)3）、チタン酸バリウム（BaTiO3）等を含ませることで高誘電率とすることは可能である。
【００２５】
誘電体基板６、７と等しいかまた誘電体基板６、７よりも大きな誘電率をもった弾性材料９は弾性をもつため間隙８を隙間無く埋めることが可能である。
【００２６】
実施例として、図２の高周波信号入力端子１７から高周波信号出力端子１８の間の挿入損失計算結果を図３に示す。図２は導電性ベースプレート１０上に配置されたマイクロ波集積回路基板１１と０．５ｍｍの間隙１２を持って配置された比誘電率９．９、基板厚０．３８ｍｍの誘電体基板１３とその基板端から０．１ｍｍ離れた場所に配置され、２．５ＧＨｚ付近に透過電力が最小となる点をもったλ／４ショートスタブ１４からなるマイクロ波集積回路基板１５とからなっている。
【００２７】
図３において、５０１はλ／４ショートスタブ１４を誘電体基板１３の端面との距離を１ｍｍとした場合、５０２はλ／４ショートスタブ１４と誘電体基板１５の端面との距離を０．１ｍｍとした場合の計算結果であり、５０３はλ／４ショートスタブ１４と誘電体基板１３の端面との距離を０．１ｍｍとし、間隙１２に誘電体基板１５と同じ誘電率をもった弾性材料１６（上記弾性材料９と同種のシリコン系接着剤であるが、フィラー含有量を変えることで誘電率を変えたもの）を配置した場合、また、５０４はλ／４ショートスタブ１４と誘電体基板１３の端面との距離を０．１ｍｍとし、間隙１２に誘電体基板１５よりも大きい誘電率（比誘電率：２０）をもった弾性材料１６を配置した場合の計算結果である。
【００２８】
図２の間隙１２にマイクロ波集積回路基板１０、１１と同じ誘電率をもつ弾性材料１６を配置することで、λ／４ショートスタブ１４をマイクロ波集積回路基板１５の中央付近に配置した場合と同等の位置で透過電力を最小とすることができる。
【００２９】
また、図２の間隙１２にマイクロ波集積回路基板１０、１１よりも大きな誘電率をもつ弾性材料１６を配置した場合、λ／４ショートスタブ１４をマイクロ波集積回路基板１５の中央付近に配置したときよりも透過電力が最小となる点が低周波数側へずれており、波長短縮率が小さくなっていることがわかる。
【００３０】
すなわち、マイクロストリップ線路のさらなる高密度配線が可能となる。
【００３１】
実施例２．
図４は本発明の第２実施例である。この図において導電性ベースプレート１０１上にはマイクロ波集積回路基板１０２、およびマイクロ波集積回路基板以外の構造物１０３が配置されている。構造物としては、例えば、当該マイクロ波集積回路基板が実装されている金属筐体（ケース、パッケージ）壁面や他の回路素子などがある。
【００３２】
マイクロ波集積回路基板１０２は裏面に面導体が設けられ、表面に導体のマイクロストリップ線路１０４が設けられた誘電体基板１０５から構成されている。
【００３３】
また、マイクロ波集積回路基板１０２と構造物１０３とは導電性ベースプレート１０１上に配置されるときに相互間に間隙１０６が設けられており、この間隙１０６には誘電体基板１０５と等しいかまた誘電体基板１０５よりも大きな誘電率をもった弾性材料１０７が配置されている。
【００３４】
誘電体基板１０５と等しいかまた誘電体基板１０５よりも大きな誘電率をもった弾性材料１０７は弾性をもつため間隙１０６を隙間無く埋めることが可能である。
【００３５】
実施例として、図５の高周波信号入力端子１１７から高周波信号出力端子１１８の間の挿入損失計算結果を図６に示す。図６は導電性ベースプレート１１０上に配置された導体１１１と０．５ｍｍの間隙１１２を持って配置された比誘電率９．９、基板厚０．３８ｍｍの誘電体基板１１３とその基板端から０．１ｍｍ離れた場所に配置され、２．５ＧＨｚ付近で透過電力が最小となる点をもったλ／４ショートスタブ１１４からなるマイクロ波集積回路基板１１５とからなっている。
【００３６】
図６において、６０１はλ／４ショートスタブ１１４を誘電体基板１１３の端面との距離を１ｍｍとした場合、６０２はλ／４ショートスタブ１１４と誘電体基板１１５の端面との距離を０．１ｍｍとした場合の計算結果であり、６０３はλ／４ショートスタブ１４と誘電体基板１１３の端面との距離を０．１ｍｍとし、間隙１１２に誘電体基板１１５と同じ誘電率をもった弾性材料１１６を配置した場合、また、６０４はλ／４ショートスタブ１１４と誘電体基板１１３の端面との距離を０．１ｍｍとし、間隙１１２に誘電体基板１１５よりも大きい誘電率（本計算では、比誘電率：２０とした）をもった弾性材料１１６を配置した場合の計算結果である。
【００３７】
図５の間隙１１２にマイクロ波集積回路基板１１５と同じ誘電率をもつ弾性材料１１６を配置することで、λ／４ショートスタブ１１４をマイクロ波集積回路基板１１５の中央付近に配置した場合と同等の位置で透過電力を最小とすることができる。
【００３８】
また、図５の間隙１１２にマイクロ波集積回路基板１１１よりも大きな誘電率をもつ弾性材料１１６を配置した場合、λ／４ショートスタブ１１４をマイクロ波集積回路基板１１５の中央付近に配置したときよりも透過電力が最小となる点が低周波数側へずれており、波長短縮率が小さくなっていることがわかる。
【００３９】
すなわち、マイクロストリップ線路のさらなる高密度配線が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施例におけるマイクロ波集積回路基板実装構成の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例において，弾性材料配置することによる効果を計算したモデル図である。
【図３】本発明の第１実施例において，弾性材料配置することによる効果を計算した結果を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例におけるマイクロ波集積回路基板実装構成の斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例において，弾性材料配置することによる効果を計算したモデル図である。
【図６】本発明の第２実施例において，弾性材料配置することによる効果を計算した結果を示す図である。
【図７】従来のマイクロ波集積回路基板実装構成の斜視図である。
【図８】従来のマイクロ波集積回路基板実装構成でマイクロストリップ線路を誘電体基板端に近づけることへの影響を計算したモデル図である。
【図９】従来のマイクロ波集積回路基板実装構成でマイクロストリップ線路を誘電体基板端に近づけることへの影響を計算した結果である。
【図１０】従来のマイクロ波集積回路基板実装構成でマイクロストリップ線路長を長くしてマイクロストリップ線路を誘電体基板端に近づけることへの影響を軽減する効果を計算した結果である。
【図１１】従来のマイクロ波集積回路基板実装構成でマイクロストリップ線路幅を広くしてマイクロストリップ線路を誘電体基板端に近づけることへの影響を軽減する効果を計算した結果である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１０、１０１、１１０、２０１、４０１  導電性ベースプレート、
２、３、１５、１０２、１１５、２０２、２０３、４０２  マイクロ波集積回路基板、
４、５、１０４、２０８、２０９  マイクロストリップ線路、
６、７、１３、１１、１０５、１１３、２０４、２０５、４０４  誘電体基板、
８、１２、１０６、１１２、２０７  間隙、
９、１６、１０７、１１６  弾性材料、
１４、１１４、４０３  λ／４ショートスタブ、
１７、１１７、４０５  高周波信号入力端子、
１８、１１８、４０６  高周波信号出力端子、
１０３、１１１、２０６  マイクロ波集積回路以外の構造物。
【図１】
2006186710.tif 000003
【図２】
2006186710.tif 000004
【図３】
2006186710.tif 000005
【図４】
2006186710.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006186710.tif 000008
【図７】
2006186710.tif 000009
【図８】
2006186710.tif 000010
【図９】
2006186710.tif 000011
【図１０】
2006186710.tif 000012
【図１１】
2006186710.tif 000013