(57)【要約】【課題】１００ＧＨｚを超えるような短波長帯の電磁波に対しても良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止すること。【解決手段】導波管３０の内部を伝搬してきた電磁波を通過させる通過穴Ａが形成され、導波管３の開口部Ｂを覆うように接着された板状の金属板１１と、金属板１１に形成された通過穴Ａに封着された誘電体１２とを備え、通過穴Ａの形状及び／又は誘電体１２の誘電率を変更可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管の開口部を封止する導波管封止材において、
前記導波管の内部を伝搬してきた電磁波を通過させる通過穴が形成され、前記開口部を覆うように前記導波管に接着される板状の導電体と、
前記導電体に形成された前記通過穴に封着された誘電体と、を備え、
前記通過穴の形状及び／又は前記誘電体の誘電率を変更可能であることを特徴とする導波管封止材。
【請求項２】
前記通過穴の大きさは、
前記導波管の開口部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の導波管封止材。
【請求項３】
前記通過穴の形状及び／又は前記誘電体の誘電率は、
前記通過穴の形状及び／又は前記誘電体の誘電率に基づいて定まる前記通過穴での特性インピーダンスが、前記導波管内部での特性インピーダンスと同じになるように定められていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導波管封止材。
【請求項４】
前記通過穴の形状は、
前記導波管の開口部の形状と同じであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導波管封止材。
【請求項５】
前記通過穴の形状は、点対称であって、
当該通過穴の中点は、前記導波管の開口部の中点と重なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導波管封止材。
【請求項６】
前記通過穴の形状は、
少なくとも多角形、円形、楕円形、凹形、凸形、星形のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導波管封止材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管を封止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特定の複雑な機能を果たすために多数の素子を一つにまとめたＩＣチップが存在し、通常、そのＩＣチップは筐体の内部に格納されている。そして、そのような筐体の一側面には、ＩＣチップに対して所定の信号を通過させる伝送線路用の穴が形成されているが、内部に格納された該ＩＣチップを外雰囲気から保護するため、伝送経路を確保しつつ、該穴を封止して筐体内部を気密させることが必要となる場合がある。例えば、その穴がアナログ信号用の入出力部として機能し、その入出力部の端子が同軸端子である場合には、その同軸端子の誘電体部分をガラスに置き換えた封止用同軸端子を使用する手法が用いられている。
【０００３】
しかしながら、ミリ波やテラヘルツ波といった３０ＧＨｚを超える周波数帯では、入出力部の端子として導波管を用いる場合があり、前述した封止用同軸端子を使用できないことが多い。
【０００４】
そこで、特許文献１では、図６に示すように、導波管３０における開口部Ｂの幅よりも大きい幅の誘電体１２（特許文献１の回路基板に相当）を用いて、その導波管３０の開口部Ｂを塞ぐように接着させる技術を開示している。誘電体１２と導波管３０との間は接着剤４０によって埋められているため、筐体内のＩＣチップ（図示せず）を外雰囲気から保護することが可能となっている。
【０００５】
しかしながら、１００ＧＨｚを超える周波数帯の波長は極めて短く、開口部Ｂを塞ぐ誘電体１２の大きさ（具体的には、誘電体１２と開口部Ｂとの差分幅）や厚さが該波長に対して有意義な大きさになるため、電波を阻害する要因となり、伝搬特性等の品質制御が非常に困難になるという問題がある。以下、ＷＲ−８導波管を一例に用いて説明する。
【０００６】
ＷＲ−８導波管は９０ＧＨｚから１４０ＧＨｚの信号を扱い、その開口部Ｂの大きさは、図７に示すように、縦１．０１６ｍｍ×横２．０３２ｍｍとなっている。ここで、そのような大きさの開口部Ｂを塞ぐため、引用文献１に開示された技術に基づけば、例えば、導波管３０における開口部Ｂの各辺から縦方向及び横方向にそれぞれ１ｍｍ程度広げた大きさの誘電体１２を用いることが考えられる。すると、誘電体１２の大きさは縦３．０１６ｍｍ×横４．０３２ｍｍとなり、導波管３０の開口幅は見た目上縦横共に２倍以上も大きくなる。更に、誘電体１２による波長短縮効果（誘電率が１よりも大きい物質中を伝搬する電波の実効的な波長が短くなる効果）を考慮すると、導波管３０における実効的な開口面は更に大きくなる。これにより、例えば、誘電体１２の比誘電率が４であった場合、誘電体１２に大きさに基づく縦３．０１６ｍｍ×横４．０３２ｍｍの開口面は、誘電率の効果によって、さらに２倍となる縦６．０３２ｍｍ×横８．０６４ｍｍの開口に相当することになる。すなわち、導波管３０の開口部Ｂに接着された誘電体１２の影響により、導波管３０の実効的な開口面の大きさが著しく異なってしまうので、結果として前述したように伝搬特性等の品質制御が困難となる。
【０００７】
このような導波管における実効的な開口面の大きさの変化による弊害の一つに、高次モードの発生がある。高次モードとは電磁波の電界の方向が導波管の想定する伝搬モードと異なるモードであり、通過損失の増加や反射特性の劣化等につながることになる。また、これとは別に、導波管における開口部の前後で特性インピーダンスが大きく乖離するという弊害もある。特性インピーダンスの不整合が発生すると、インピーダンスの差分に基づく反射波が導波管内で発生し、伝搬特性に大きな影響を与えることになる。
【０００８】
上述した誘電体の設置に起因する実効的な開口面の大きさの変化による弊害は、誘電体の厚みが電波の波長に比べて十分に小さい場合には影響が少ない。しかしながら、ＷＲ−８導波管のような９０ＧＨｚから１４０ＧＨｚのような周波数帯の信号を扱う導波管の場合、伝搬する信号の波長が短いため（９０ＧＨｚ信号の波長は約３．３ｍｍ、１４０ＧＨｚの信号は約２．１ｍｍ）、封止用途に用いた誘電体の厚みを無視することができなくなる。結果として、誘電体の設置に起因する実効的な開口面の大きさの変化による弊害が大きくなり、良好な伝搬特性を得ることができない。
【０００９】
そこで、１００ＧＨｚを超えるような周波数帯において導波管を誘電体を用いて封止する際に良好な伝搬特性を得るためには、第１に、高次モードの発生を抑えるため、誘電体による封止部分の開口部を導波管の開口部よりも小さくし、第２に、特性インピーダンスの不整合を抑制するため、封止部分の特性インピーダンスを任意に設計可能とする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２６１５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、引用文献１に開示された技術によれば、導波管の途中に誘電体を載置させて封止し、載置に必要なマージンとしての幅により誘電体は導波管の開口部よりも常に大きくなるため、前述した第１の条件を構造上満たすことができないという問題がある。
【００１２】
また、誘電体を載置するためのマージンや接着剤の流れによって誘電体の形状が変化するため、第２の条件である特性インピーダンスを高精度に制御できないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、１００ＧＨｚを超えるような短波長帯の電磁波に対しても良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の本発明は、導波管の開口部を封止する導波管封止材において、前記導波管の内部を伝搬してきた電磁波を通過させる通過穴が形成され、前記開口部を覆うように前記導波管に接着される板状の導電体と、前記導電体に形成された前記通過穴に封着された誘電体と、を備え、前記通過穴の形状及び／又は前記誘電体の誘電率を変更可能であることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、通過穴の形状及び／又は誘電体の誘電率を変更可能であるため、通過穴の形状及び／又は誘電体の誘電率に基づいて定まる通過穴での特性インピーダンスを任意に設計することが可能となる。また、誘電体は導電体に形成された通過穴に封着され、導電体が導波管に接着されているため、接着剤の流れ等に起因していた誘電体の形状変化を防止することが可能となる。結果として、通過穴での特性インピーダンスと導波管内部での特性インピーダンスとの不整合（差異）を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明は、前記通過穴の大きさは、前記導波管の開口部の大きさよりも小さいことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、通過穴の大きさは、導波管の開口部の大きさよりも小さいため、高次モードの発生を抑えることができる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、前記通過穴の形状及び／又は前記誘電体の誘電率は、前記通過穴の形状及び／又は前記誘電体の誘電率に基づいて定まる前記通過穴での特性インピーダンスが、前記導波管内部での特性インピーダンスと同じになるように定められていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、通過穴の形状及び／又は誘電体の誘電率は、通過穴の形状及び／又は誘電体の誘電率に基づいて定まる通過穴での特性インピーダンスが、導波管内部での特性インピーダンスと同じになるように定められているため、通過穴での特性インピーダンスと導波管内部での特性インピーダンスとの不整合（差異）をより確実に抑制することができ、より良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００２０】
請求項４に記載の本発明は、前記通過穴の形状は、前記導波管の開口部の形状と同じであることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の本発明は、前記通過穴の形状は、点対称であって、当該通過穴の中点は、前記導波管の開口部の中点と重なることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、通過穴の中点は、導波管の開口部の中点と重なるため、伝搬特性を更に良好に維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００２３】
請求項６に記載の本発明は、前記通過穴の形状は、少なくとも多角形、円形、楕円形、凹形、凸形、星形のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、１００ＧＨｚを超えるような短波長帯の電磁波に対しても良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態に係る導波管封止材を斜視方向から見た斜視図である。
【図２】第２の実施の形態に係る導波管封止材を斜視方向から見た斜視図である。
【図３】金属板に形成された通過穴の形状の一例を示す図である。
【図４】通過穴の中点が開口部の中点に重なる状態で導波管封止材を導波管に接着させる状態を示す図である。
【図５】通過穴と開口部との位置関係を上方から見た図である。
【図６】従来の封止技術を説明する図である。
【図７】従来の封止技術に用いられる誘電体の形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、一実施の形態に係る導波管封止材について図面を用いて説明する。
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る導波管封止材を斜視方向から見た斜視図である。この導波管封止材１０は、両表面が平坦化加工された平板状の金属板１１及び誘電体１２で構成されており、金属板１１の周縁領域を導波管３０の開口部Ｂ（より正確には、開口部Ｂを形成している導波管３０の開口端）に接着剤（図示せず）を用いて接着させることにより、導波管３０の開口部Ｂを封止して筐体内部に格納されたＩＣチップ（図示せず）を外雰囲気から保護することを実現している。
【００２８】
そして、その金属板１１の中央領域には、導波管３０の内部を伝搬してきた電磁波（図１の下側から上方向に伝搬してきた電磁波）を通過させるため、導波管３０の開口部Ｂの形状と同じ形状の通過穴Ａが形成され、形成された通過穴Ａには、ガラス等の誘電体１２が封着されている。なお、現在では、扱う信号の周波数特性等に応じて様々な種類の導波管が存在している。主流の導波管は方形導波管又は円形導波管であり、その開口部の形状は縦横比約１：２とした長方形や円形であるが、本実施の形態で説明する導波管は方形導波管であって、金属板１１の通過穴Ａの形状は長方形であるとして以降説明する。
【００２９】
ここで、本実施の形態では、金属板１１に形成される通過穴Ａの形状を構成している横の長さｘ・縦の長さｙ・厚さｄの各値と、誘電体１２の誘電率εの値とを任意に変更可能なパラメータとしている。すなわち、金属板１１に形成される通過穴Ａの形状や誘電体１２の誘電率を可変可能にしているので、通過穴Ａの形状や誘電体１２の誘電率で定まる通過穴Ａでの特性インピーダンスを設計者により任意に設定することが可能となる。結果として、通過穴Ａでの特性インピーダンスと導波管３０の内部での特性インピーダンスとの不整合（差異）を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００３０】
また、誘電体１２は金属板１１に形成された通過穴Ａに封着（単に、通過穴Ａに嵌め込まれている状態）され、更に、導波管３０の開口部Ｂとの接着は、誘電体１２ではなく金属板１１によって成されているので、その接着に用いられた接着剤の流れ等に起因していた誘電体の形状変化を防止することが可能となる。結果として、通過穴Ａでの特性インピーダンスと導波管３０の内部での特性インピーダンスとの不整合を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００３１】
更に、金属板１１の通過穴Ａの形状を構成している要素のうち横の長さｘの値と縦の長さｙの値とを任意に設定可能であるので、図１に示したように、通過穴Ａの大きさを導波管３０の開口部Ｂの大きさよりも小さくすることが可能となる。結果として、上述した特性インピーダンスの不整合を抑制する効果と、高次モードの発生を抑える効果とを同時に得ることができる。
【００３２】
更に、通過穴Ａでの特性インピーダンスが導波管３０の内部での特性インピーダンスと同じになるように、通過穴Ａの横の長さｘ・縦の長さｙ・厚さｄの各値と、誘電体１２の誘電率εの値とを設計することも可能である。これにより、上述した特性インピーダンスの不整合をより確実に抑制することができ、より良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００３３】
なお、厚さｄの値に関しては、所望の封止特性や耐久特性を満たすため、その最小値については制限があるが、最大値については任意に設定可能である。例えば、厚さｄの値を、誘電体１２を通過する電磁波の波長の半波長の整数倍付近に設定し、特性インピーダンスの差異の影響を更に小さくすることも可能である。
【００３４】
本実施の形態において、導波管を方形導波管とし、開口部の形状は長方形として説明をしたが、実際の作製においては、その長方形の角は正確には直角とならず、ドリル加工で作成した場合は円弧となる場合が一般的である。そのような場合においても、伝搬特性を鑑みて十分に直方体として近似可能な場合は、本実施の形態で説明した導波管封止材を適用することは可能である。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、導波管３０が方形導波管である場合について説明したが、第２の実施の形態では、開口部の形状が円形である円形導波管を用いた場合について説明する。図２は、第２の実施の形態に係る導波管封止材を斜視方向から見た斜視図である。この導波管封止材１０は、第１の実施の形態で説明した導波管封止材１０と同様に、金属板１１及び誘電体１２で構成されており、金属板１１の周縁領域を導波管３０の開口部Ｂに接着剤等を用いて接着させることにより、導波管３０の開口部Ｂを封止している。
【００３６】
そして、その金属板１１の中央領域には、導波管３０の内部を伝搬してきた電磁波を通過させるため、円形状の通過穴Ａが形成され、形成された通過穴Ａには誘電体１２が封着されている。
【００３７】
ここで、本実施の形態では、通過穴Ａの形状を構成している直径の長さｒ・厚さｄの各値と、誘電体１２の誘電率εの値とを任意に変更可能なパラメータとしている。すなわち、金属板１１に形成される通過穴Ａの形状や誘電体１２の誘電率を可変可能にしているので、第１の実施の形態と同様に、通過穴Ａの形状や誘電体１２の誘電率で定まる通過穴Ａでの特性インピーダンスを設計者により任意に設定することが可能となる。結果として、通過穴Ａでの特性インピーダンスと導波管３０の内部での特性インピーダンスとの不整合を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００３８】
また、誘電体１２は金属板１１に形成された通過穴Ａに封着され、更に、導波管３０との接着は、誘電体１２ではなく金属板１１によって成されているので、第１の実施の形態と同様に、その接着に用いられた接着剤の流れ等に起因していた誘電体の形状変化を防止することが可能となる。結果として、通過穴Ａでの特性インピーダンスと導波管３０の内部での特性インピーダンスとの不整合を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００３９】
更に、金属板１１の通過穴Ａの形状を構成している要素のうち直径の長さｒの値を任意に設定可能であるので、第１の実施の形態と同様に、通過穴Ａの大きさを導波管３０の開口部Ｂの大きさよりも小さくすることが可能となる。結果として、上述した特性インピーダンスの不整合を抑制する効果と、高次モードの発生を抑える効果とを同時に得ることができる。
【００４０】
更に、通過穴Ａでの特性インピーダンスが導波管３０の内部での特性インピーダンスと同じになるように、通過穴Ａの直径の長さｒ・厚さｄの各値と、誘電体１２の誘電率εの値とを設計することも可能である。これにより、第１の実施の形態と同様に、上述した特性インピーダンスの不整合をより確実に抑制することができ、より良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００４１】
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、金属板１１に形成された通過穴Ａの形状が導波管３０における開口部Ｂの形状と同じであるとして説明したが、開口部Ｂの形状に対して異なる形状の通過穴Ａが形成されたものを用いることも可能である。例えば、方形導波管に対して第２の実施の形態で説明した導波管封止材を用いることも可能であるし、円形導波管に対して第１の実施の形態で説明した導波管封止材を用いることも可能である。
【００４２】
また、その通過穴Ａの形状は任意に設定することが可能であるため、図３に示すように、その形状を、三角形や四角形（正方形、長方形を含む）等の多角形、楕円形、凹形、凸形、星型等にすることも可能である。
【００４３】
更に、通過穴Ａの形状が円形・正方形・長方形等の点対象である場合には、図４に示すように、金属板１１における通過穴Ａの中点が、導波管３０における開口部Ｂの中点と重なるようにすることも可能である。これにより、伝搬特性を更に良好に維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００４４】
更に、電磁波を通過させるには、通過穴Ａの通過面が開口部Ｂの開口面の一領域と重なっていればよいため、図５に示すように、開口部Ｂの位置に対して通過穴Ａの位置をずらして導波管封止材を接着させることや、ずれるような位置に通過穴Ａを形成することも可能である。
【００４５】
更に、その通過穴Ａの形状は任意に設定することが可能であるため、電磁波を通過させることができ、特性インピーダンスの差異を抑制可能であれば、誘電体１２の誘電率や厚さを調整することにより、通過穴Ａの大きさを開口部Ｂの大きさよりも大きくすることも可能である。
【００４６】
更に、誘電体１２の材料としては、例えば前述したガラス等を用いることができるが、導波管３０を伝搬してきた電磁波を通過させ、金属板１１との封止が可能であって、封着後も封止状態を長時間維持可能であれば、どのような種類の誘電体であってもよい。
【００４７】
更に、導波管封止材１０を導波管３０に接着させる接着剤や接着手順については、例えば、導波管側に位置合わせ用のマーキングを印しておき、そのマーキングに合うように導波管封止材１０及び／又は導波管３０の位置を調整した後に、ロウ付けを行うようにしてもよいが、導波管封止材１０と導波管３０との間を封止状態を保持可能であれば、どのような種類の接着剤や、どのような工程の接着手順であってもよい。特に接着手順について言えば、金属板１１を導波管３０に接着させた後に、誘電体１２を金属板１１の通過穴Ａに封着させるようにしてもよい。
【００４８】
最後に、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、導波管３０が方形導波管又は円形導波管である場合について説明したが、開口部Ｂの形状が方形や円形以外の形状の導波管であっても両実施の形態で説明した導波管封止材を適用することが可能であることも付言しておく。
【００４９】
以上、本発明による導波管封止材によれば、１００ＧＨｚを超えるような短波長帯の電磁波に対しても良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。また、導波管を入出力部に用いた筐体の内部の構造を変更する必要がないため、既存の導波管パッケージへの適用が容易であると言える。
【符号の説明】
【００５０】
１０…導波管封止材
１１…金属板（導電体）
１２…誘電体
３０…導波管
４０…接着剤
Ａ…通過穴
Ｂ…開口部
【図１】
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【図２】
2011135479.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011135479.tif 000006
【図５】
2011135479.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011135479.tif 000009