模块基板制造技术

一种模块基板，其具备：表层，其连接具有波导管开口的矩形波导管构造；多个金属配线层，其经由电介质层层叠，包含具有传输线路和形成于传输线路的一部分的耦合元件的第一金属配线层、层叠于比第一金属配线层远离矩形波导管构造的位置的第二金属配线层；多个通孔，其将相邻的金属配线层之间连接，在表层设有与波导管开口相对且在自表层俯视时围绕耦合元件的第一开口，在第一金属配线层与第二金属配线层之间的投影了第一开口的范围内形成由多个通孔的一部分通孔包围的电介质层的区域，俯视的区域的尺寸比波导管开口小。

【技术实现步骤摘要】
模块基板
本专利技术涉及模块基板。详细地，本专利技术涉及实现波导管和集成电路的组合作为天线元件的模块基板。
技术介绍
近年来，由于能够利用宽带信号，研究了使用100GHz以上的频率的高速无线通信系统或高分辨率的雷达系统。例如，尝试使用了300GHz频带的高速无线通信系统用的前端电路、使用了140GHz频带的高分辨率雷达系统的集成电路化。在现有的无线通信系统或雷达系统中，为了向空间辐射高频信号(无线信号)或收集空间的电力，在集成电路和天线元件的连接时，研究与天线元件的耦合。例如，在专利文献1中，对用于向空间辐射高频信号或收集空间的电力的集成电路和天线元件的连接进行研究。专利文献1：美国专利第8912858号说明书然而，在专利文献1中作为向空间辐射100GHz频带以上的信号或收集空间的电力的构成是不充分的。
技术实现思路
本专利技术的非限定的实施例有助于提供能够高效率且低损耗地向空间辐射100GHz频带以上的信号或收集空间的电力的模块基板。本专利技术一方面的模块基板具备：表层，其连接具有波导管开口的矩形波导管构造；多个金属配线层，其经由电介质层层叠，包含具有传输线路和形成于所述传输线路的一部分的耦合元件的第一金属配线层、层叠于比所述第一金属配线层更远离所述矩形波导管构造的位置的第二金属配线层；多个通孔，其将相邻的金属配线层之间连接，在所述表层设有第一开口，其与所述波导管开口相对，且在自所述表层的俯视时围绕所述耦合元件，在所述第一金属配线层与所述第二金属配线层之间的投影了所述第一开口的范围内，形成由所述多个通孔的一部分通孔包围的电介质层的区域，所述俯视的所述区域的尺寸比所述波导管开口小。此外，这些综合的或具体的方式既可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质实现，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合来实现。根据本专利技术的一方面，有助于提供能够高效且低损耗地向空间辐射100GHz频带以上的信号或收集空间的电力的模块基板。本专利技术一方面的进一步的优点及效果由说明书及附图显而易见。该优点及/或效果分别通过几个实施方式以及说明书及附图记载的特征提供，但无需为了得到一个或更多的相同特征而必须全部提供。附图说明图1是表示现有的波导管和传输线路的连接之一例的图；图2A是表示图1的截面S1的图；图2B是表示图1的截面S2的图；图3是表示高频带的矩形波导管规格、电磁波的波长和一般的机械加工方法中的尺寸公差和能够用高精度的机械加工方法实现的尺寸公差的关系的图；图4是表示本专利技术实施方式1的模块基板之一例的俯视图；图5A是图4的A1－A2的剖面图；图5B是图4的B1－B2的剖面图；图5C是图4的C1－C2的剖面图；图6是表示高频带的矩形波导管规格的尺寸和考虑了介电常数的尺寸的关系的图；图7A是表示将CMOS芯片和矩形波导管与模块基板连接的构成之一例的图；图7B是表示将CMOS芯片和矩形波导管与模块基板连接的构成之一例的图；图8是表示本专利技术实施方式1的模块基板的电磁构造之一例的图；图9是表示本专利技术实施方式2的模块基板之一例的俯视图；图10A是图9的A1－A2的剖面图；图10B是图9的B1－B2的剖面图；图10C是图9的C1－C2的剖面图；图11是表示本专利技术实施方式2的模块基板的电磁构造之一例的图；图12是表示本专利技术实施方式3的模块基板之一例的俯视图；图13A是图12的A1－A2的剖面图；图13B是图12的B1－B2的剖面图；图13C是图12的C1－C2的剖面图；图14是表示本专利技术实施方式4的模块基板之一例的剖面图；图15是表示本专利技术实施方式4的模块基板的电磁构造之一例的图；图16是表示本专利技术实施方式5的模块基板之一例的剖面图；图17是表示本专利技术实施方式5的模块基板的电磁构造之一例的图。标记说明2：CMOS芯片2a：高频端子3：矩形波导管构造3a：波导管开口3b：管10、20、30、40、50：模块基板11a～11d、21a、31a、31e、41e～41j、51e～51j：配线层12：电介质层13：传输线路14：耦合元件15、25、35：接地导体面16、26、36、46、56：通孔构造18、28、38：对位标记19a、19b、19c、29a、39a、39e、49e～49j、59e～59j：开口101：波导管102：耦合元件103：反射面(背面短路)具体实施方式图1是表示现有的波导管和传输线路的连接之一例的图。图2A是表示图1的截面S1的图。图2B是表示图1的截面S2的图。目前，在使用同轴线路作为传输线路的频带、例如微波频带中，同轴线路和波导管的连接采用图1、图2A、图2B所示的构成。图1、图2A、图2B表示波导管101、耦合元件102、反射面103。在图1、图2A、图2B的构造中沿X轴的正方向插入的耦合元件102辐射电磁波，电力沿Z轴的正方向传播。耦合元件102是插入波导管101的H面的同轴线路的中心导体，耦合元件102作为偶极型天线插入。从耦合元件102辐射的电磁波以TE01模式在波导管101的内部向两方向(Z轴的正方向及负方向)传播。反射面103将波导管101的一端短路设置。以下，将反射面103适当记载为背面短路103。背面短路103将从耦合元件102辐射且向电力传播方向P的相反方向(Z轴的负方向)传播的电磁波反射。例如，在耦合元件102与背面短路103的距离设定在电磁波的波长λ的1/4的情况下，在背面短路103反射的电磁波在耦合元件102的位置成为具有2π的相位差的电磁波，以同相与从耦合元件102向P方向辐射的电磁波加在一起而向电力传播方向P行进。因此，耦合元件102与背面短路103的距离在相当于电磁波的波长λ的1/4的频率，有效地实现从耦合元件102向波导管101的电磁场耦合。在使用了半导体集成电路的高频电路中，高频信号(无线频率信号)通过主要形成于半导体芯片上的微带线路或共面导波路径等平面构造的传输线路传送至半导体芯片上的输出端子。进而，半导体芯片上的输出端子与形成于树脂基板上的平面构造的传输线路连接，将在该传输线路上传播的高频信号与天线等辐射元件连接。即，是形成于树脂基板上的平面构造的传输线路、波导管构造的结合构造。专利文献1公开集成电路和波导管的结合构造的背面短路。专利文献1中，集成电路的高频输出通过形成于毫米波基板上的微波带状线传送，配置于树脂基板(PCB：PrintedCircuitBoard)上开设的矩形孔的上部。在专利文献1中，另外形成覆盖毫米波基板的方式的背面短路，配置在与微波带状线相对的位置。在该构造中形成与波导管尺寸相同的背面短路。在现有构成的波导管耦合构造中，例如在微波段，波长是10cm左右，在形成毫米波段的30GHz，波长是1cm左右，是相对于在使用现有技术的机械加工中能够实现的加工物的公差(例如±0.1mm)制作的机构获得的对位精度大两位数左右的构造体。因此，加工精度或对位精度能够通过通常技术实现。另一方面，由于在100GHz以上的频率，波长是1mm～3mm，故而在基于现有技术的机械加工或机械机构的位置对齐方面难以得到足够的精度。图3是表示高频带(无线频带)的矩形波导管规格、电磁波的波长和一般的机械加工方法下的尺寸公差(±0.02mm)和由高精度的机械加工方法可实现的尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块基板，其具备：表层，其连接具有波导管开口的矩形波导管构造；多个金属配线层，其经由电介质层层叠，包含具有传输线路和形成于所述传输线路的一部分的耦合元件的第一金属配线层、层叠于比所述第一金属配线层更远离所述矩形波导管构造的位置的第二金属配线层；多个通孔，其将相邻的金属配线层之间连接，在所述表层设有第一开口，其与所述波导管开口相对，且在自所述表层的俯视时围绕所述耦合元件，在所述第一金属配线层与所述第二金属配线层之间的投影了所述第一开口的范围内，形成由所述多个通孔的一部分通孔包围的电介质层的区域，所述俯视的所述区域的尺寸比所述波导管开口小。

【技术特征摘要】
2017.03.15 JP 2017-0501081.一种模块基板，其具备：表层，其连接具有波导管开口的矩形波导管构造；多个金属配线层，其经由电介质层层叠，包含具有传输线路和形成于所述传输线路的一部分的耦合元件的第一金属配线层、层叠于比所述第一金属配线层更远离所述矩形波导管构造的位置的第二金属配线层；多个通孔，其将相邻的金属配线层之间连接，在所述表层设有第一开口，其与所述波导管开口相对，且在自所述表层的俯视时围绕所述耦合元件，在所述第一金属配线层与所述第二金属配线层之间的投影了所述第一开口的范围内，形成由所述多个通孔的一部分通孔包围的电介质层的区域，所述俯视的所述区域的尺寸比所述波导管开口小。2.如权利要求1所述的模块基板，其中，所述第一金属配线层与所述第二金属配线层的间隔至少基于所述电介质层的介电常数及从所述耦合元件辐射的电磁波的波长来确定。3.如权利要求1所述的模块基板，其中，所述表层具有对应于波导管开口的尺寸设置且进行所述矩形波导管构造的定位的标记。4.如权利要求1所述的模块基板，其中，所述表层是所述第一金属配线层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：水野纮一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP