传送线路的制作方法

本发明涉及传送线路。

本申请基于2016年8月26日在日本提出的特愿2016－165771号而主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术：

以往，作为从微波带(0.3～30[ghz])传送毫米波带(30～300[ghz])的高频信号的传送线路而使用了导波管。另外，近年来，作为传送这样的高频信号的传送线路，也使用柱壁导波路(pww：post-wallwaveguide)。柱壁导波路是由一对导体层和一对柱壁形成的方形的导波路，其中，一对导体层形成于电介质基板的两面，一对柱壁通过以贯通电介质基板的方式形成的多个导体柱排列成2列而成。

上述的导波管以及柱壁导波路有时也以单体的形式使用，但有时也组合起来使用。例如，在通信模块中，作为收发信号电路与天线之间的传送线路，使用将导波管和柱壁导波路组合而成的传送线路。在这样的通信模块中，例如从收发信号电路输出的高频信号在由柱壁导波路传送后被导入导波管，并在由导波管传送后从天线发送。

在以下的专利文献1～7中，公开了组合有种类不同的传送线路的以往的传送线路。例如，在以下的专利文献1～5中，公开了组合有导波管和柱壁导波路的以往的传送线路。在以下的专利文献6中，公开了组合有导波管和印刷电路基板的以往的传送线路。在以下的专利文献7中，公开了组合有微带线路和柱壁导波路的以往的传送线路。

专利文献1：日本国专利第5885775号公报

专利文献2：日本国特开2015－80100号公报

专利文献3：日本国特开2015－226109号公报

专利文献4：日本国特开2012－195757号公报

专利文献5：日本国专利第4395103号公报

专利文献6：日本国专利第4677944号公报

专利文献7：日本国专利第3464104号公报

然而，近年来，利用了e带(70～90[ghz]带)的通信正受到关注。在这样的通信中，例如在双工器(与天线连接而将两个频率带分离的3端口的滤波元件)的共用口(天线连接端子)，输入输出有71～86[ghz]带的宽频带的高频信号。因此，在传送这样的高频信号的传送线路中，要求遍及71～86[ghz]带的宽频带而使反射损失较低(例如，反射损失在－15[db]以下)。

这里，例如在上述的专利文献1所公开的传送线路(组合有导波管和柱壁导波路的传送线路)中，反射损失较低的频带例如是57～67[ghz]带。这样，在上述的专利文献1所公开的传送线路中，反射损失变低的频带为10[ghz]左右，在传送遍及上述71～86[ghz]带这一宽频带的高频信号时，存在频带不充分的问题。

另外，上述的专利文献1所公开的传送线路是相对于构成柱壁导波路的电介质基板垂直地安装有导波管的结构，在柱壁导波路与导波管之间使高频信号的传送方向正交。因此，对于上述的专利文献1所公开的传送线路而言，例如若对导波管施加外力，则产生力矩而向导波管的相对于柱壁导波路的安装部位作用较大的力。在形成柱壁导波路的电介质基板由玻璃等易碎的材料形成的情况下，存在强度方面的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种反射损失遍及宽频带而较低的稳固的传送线路。

本发明的一个方式所涉及的传送线路具备：柱壁导波路，其具有形成有一对柱壁的电介质基板、以及隔着该电介质基板而相互对置的第1导体层和第2导体层，由上述一对柱壁和上述第1导体层以及上述第2导体层包围的区域为导波区域；导波管，其为中空方形，以覆盖形成于侧壁的开口部的方式与上述第1导体层连接，且管内经由形成于上述第1导体层的开口而与上述导波区域连通；以及线材部件，其配置为经由上述开口而第一端位于上述电介质基板的内部，第二端位于上述导波管内。

在上述一个方式中，也可以构成为：上述线材部件插通于从上述开口侧形成至上述电介质基板的中途的孔。

在上述一个方式中，也可以构成为：在上述孔沿着上述孔的内壁形成有导体膜，该导体膜具有有底的圆筒形状，上述线材部件插通于形成有上述导体膜的上述孔。

在上述一个方式中，也可以构成为：在与上述第1导体层相同的面内的上述线材部件的周围，形成有直径比上述线材部件的直径大的焊盘，在上述第1导体层与上述焊盘之间形成有反焊盘。

在上述一个方式中，也可以构成为：上述线材部件在第一端侧以及第二端侧的至少一方，随着趋近前端而直径逐渐变细。

在上述一个方式中，上述导波管的轴向也可以是与上述柱壁导波路的上述导波区域所延伸的方向相同的方向。

根据本发明的上述方式，经由形成于柱壁导波路的第1导体层的开口，以使导波管的管内和柱壁导波路的导波区域连通的方式连接有柱壁导波路和导波管，并且经由开口，以使一端(第一端)位于电介质基板的内部、另一端(第二端)位于导波管内的方式配置有线材部件。由此，能够得到反射损失遍及宽频带而较低的稳固的传送线路。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的传送线路的主要部分结构的立体图。

图2是图1中的a－a线箭头方向的剖视图。

图3是图1中的b－b线剖视图。

图4是放大地表示图2的线材部件的剖视图。

图5是表示本发明的一实施方式中的线材部件的另一安装方式的剖视图。

图6是表示本发明的一实施方式所涉及的传送线路的第1变形例的剖视图。

图7是表示本发明的一实施方式所涉及的传送线路的第2变形例的剖视图。

图8是表示通过实施例所涉及的传送线路传送的高频信号的电场强度分布的模拟结果的图。

图9是表示实施例所涉及的传送线路的反射特性以及透过特性的模拟结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式所涉及的传送线路进行详细的说明。此外，以下为了容易理解，根据需要参照在图中设定的xyz正交坐标系(原点的位置适当地变更)对各部件的位置关系进行说明。另外，在以下参照的附图中，为了容易理解，根据需要对各部件的尺寸适当地进行改变来图示。

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的传送线路的主要部分结构的立体图。图2是图1中的a－a线箭头方向的剖视图。图3是图1中的b－b线剖视图。对于上述图1～图3中的xyz正交坐标系而言，x轴被设定为传送线路1的长边方向(前后方向)，y轴被设定为传送线路1的宽度方向(左右方向)，z轴被设定为传送线路1的高度方向(上下方向)。

如图1～图3所示，传送线路1具备柱壁导波路10、导波管20、以及线材部件30，并沿着传送线路1的长边方向(x方向)传送高频信号。此外，在本实施方式中，为了容易理解，以传送线路1从－x侧朝向+x侧的方向传送高频信号的情况为例进行说明，但传送线路1也能够从+x侧朝向－x侧的方向传送高频信号。另外，通过传送线路1传送的高频信号例如是e带(70～90[ghz]带)的高频信号。

柱壁导波路10具备电介质基板11、第1导体层12a、第2导体层12b、以及柱壁13，并且是将由第1导体层12a、第2导体层12b、以及柱壁13包围的区域作为导波区域g的导波路。电介质基板11例如是由玻璃、树脂、陶瓷、或者这些复合体等的电介质形成的平板状的基板。电介质基板11以使其厚度方向与z轴平行的方式配置。第1导体层12a以及第2导体层12b例如是由铜、铝等金属、或者它们的合金等导电体分别形成于电介质基板11的上表面以及底面的薄膜层，并且以隔着电介质基板11而相互对置的方式配置。此外，上述第1导体层12a以及第2导体层12b能够以成为接地(ground)电位的方式与外部连接。第1导体层12a配置于+z侧，第2导体层12b配置于－z侧。

柱壁13是通过将以贯通电介质基板11而连接第1导体层12a和第2导体层12b的方式形成的多个导体柱p排列从而形成的壁部件。这里，导体柱p例如在沿厚度方向(沿着z轴的方向)贯通电介质基板11的孔部(贯通孔)，通过实施铜等金属镀覆而形成。此外，柱壁导波路10也能够通过对印刷电路基板(pcb：printcircuitboard)那样的双面覆铜层压板进行加工而制成。

柱壁13具有沿柱壁导波路10的长边方向(x方向)平行地延伸的一对第1柱壁13a、13b、和沿柱壁导波路10的宽度方向(y方向)延伸的第2柱壁13c(短壁)。一对第1柱壁13a、13b是通过多个导体柱p在宽度方向上以预先规定的间隔沿着长边方向排列成2列而形成的。即，第1柱壁13a由沿x方向排列的多个导体柱p形成，第1柱壁13b由与第1柱壁13a在y方向上的不同位置沿x方向排列的多个导体柱p形成。第2柱壁13c在一对第1柱壁13a、13b的+x侧的端部之间，通过多个导体柱p排列成1列而形成。

如上所述，在柱壁导波路10中，由第1导体层12a、第2导体层12b、以及柱壁13包围的区域构成导波区域g。因此，构成柱壁13的多个导体柱p的间隔被设定为在导波区域g中传播的高频信号不向柱壁导波路10的外部泄漏的间隔。例如，相互相邻的导体柱p的间隔(中心间距离)(第1柱壁13a中的相邻的导体柱p的间隔、第1柱壁13b中的相邻的导体柱p的间隔、以及第2柱壁13c中的相邻的导体柱p的间隔)优选被设定为导体柱p的直径的2倍以下。另外，导波区域g沿x方向延伸。

这里，在构成柱壁导波路10的一部分的第1导体层12a，例如形成有俯视形状为圆形形状的开口h。此外，开口h的俯视形状也可以是圆形形状以外的形状(例如，矩形形状，多边形形状)。该开口h在y方向上的一对第1柱壁13a、13b之间，形成于从第2柱壁13c向－x侧离开预先规定的距离的位置。此外，开口h优选形成于与宽度方向上的一对第1柱壁13a、13b各自的距离(y方向的距离)相等的位置。

导波管20具备上下一对宽壁(侧壁)21a、21b、左右一对窄壁(侧壁)21c、21d、以及位于一端部(－x侧的端部)的窄壁21e，并且是沿x方向延伸的中空方形的部件。导波管20在其一端部切开宽壁21b，在宽壁21b形成有开口部op(参照图2、图3)。例如，宽壁21b在宽度方向的中央部被切开与柱壁导波路10的宽度相同程度的宽度，在长边方向被切开能够将形成于第1导体层12a的开口h至少收容于管内的长度的大小，在上下方向上被切开使至少导波管20的管内向外部露出的程度。

在导波管20，以将形成于宽壁21b的开口部op覆盖且使导波管20的轴向与柱壁导波路10的导波区域g所延伸的方向成为相同的方向的方式，连接有柱壁导波路10的第1导体层12a。由此，导波管20成为沿与柱壁导波路10的导波区域g所延伸的方向相同的方向(x方向)延伸，且经由形成于第1导体层12a的开口h与柱壁导波路10的导波区域g连通的状态。此外，导波管20的轴向是指与导波管20的长边方向平行的方向，本发明中的“侧壁”是指沿着导波管20的长边方向的壁部。

具体而言，如图2所示，柱壁导波路10以使端部(接近第2柱壁13c的端部)与宽壁21b抵接、第1导体层12a与宽壁21b的内壁成为一个平面的方式安装于导波管20。如图2以及图3所示，柱壁导波路10的第1导体层12a借助导波管20的左右一对窄壁21c、21d和位于一端部的窄壁21e，以将开口h的三方包围的方式焊接于窄壁21c、21d、21e。

导波管20的管内的宽度如图3所示那样被设定为比一对第1柱壁13a、13b的间隔稍宽，导波管20的内表面中的与下方对置的面的高度如图2、图3所示那样被设定为比后述的线材部件30的端部(上端)高。即，在导波管20的上述内表面中的与下方对置的面和线材部件30的上端之间形成有缝隙。另外，如上所述，由于窄壁21e焊接于第1导体层12a，从而导波管20的管内以从窄壁21e向+x方向延伸的方式形成。此外，导波管20的管内的宽度以及高度根据传送线路1的所希望的特性而被适当地设定。

线材部件30是经由形成于第1导体层12a的开口h，以使第一端(下端)位于电介质基板11的内部、第二端(上端)位于导波管20的管内的方式配置的圆柱形状的部件。该线材部件30优选配置为通过开口h的中心部，但也可以从中心部稍稍偏移。线材部件30例如由铜、铝、钨等金属形成。特别是在需要强度的情况下，优选使用由钨形成的线材部件30。

线材部件30的直径根据所需的传送线路1的特性或者根据所需的强度(线材部件30的强度)而被设定为任意的直径。线材部件30的长度被严格地设定为预先规定的长度。因此，电介质基板11的内部的线材部件30的第一端的位置、以及导波管20的管内的线材部件30的第二端的位置也被严格地设定。此外，线材部件30的形状也可以是圆柱形状以外的形状(例如，四棱柱形状)。

图4是放大表示本发明的一实施方式的线材部件的剖视图。此外，图4是将图2的一部分放大而成的图。如图4所示，在电介质基板11，从开口h侧起至电介质基板11的厚度方向的中途，形成有与线材部件30同径(或者，相同程度的直径)的孔11a。线材部件30的第一端侧插通形成于电介质基板11的孔11a。由此，线材部件30被设置为从形成于第1导体层12a的开口h相对于柱壁导波路10垂直地突出的状态。

另外，在形成于电介质基板11的孔11a的开口部的周围，形成有内径与孔11a的内径同径(或者，相同程度的直径)、外径比线材部件30大的焊盘l1。线材部件30经由焊盘l1而插通于在电介质基板11形成的孔11a。即，在与第1导体层12a相同的面内的线材部件30的周围形成有焊盘l1。该焊盘l1例如通过实施铜等金属镀覆而形成。此外，在焊盘l1与第1导体层12a之间，形成具有圆形环状的反焊盘ap。

图5是表示本发明的一个实施方式中的线材部件的另一安装方式的剖视图。

如图5所示所示，在本安装方式中，形成有导体膜31，导体膜31沿着在电介质基板11形成的孔11a的内壁而具有有底的圆筒形状，线材部件30的第一端侧插通于形成有导体膜31的孔11a。另外，导体膜31以从孔11a的开口部沿着电介质基板11的表面延伸的方式形成，沿着该电介质基板11的表面(与厚度方向垂直的面)延伸的部分成为焊盘l1。导体膜31例如通过实施铜等金属镀覆而形成。此外，也可以在孔11a的内壁形成基底层(由钛、钨等形成的基底层)之后形成导体膜31。

这里，在电介质基板11内应当配置线材部件30的第一端的位置被预先设定为形成于电介质基板11的孔11a的底部的位置。在图4所示的安装方式中，为了将线材部件30的第一端配置于上述的预先设定的位置，需要将线材部件30插通于孔11a直至线材部件30的第一端到达孔11a的底部为止。

与此相对地，在图5所示的本安装方式中，沿着孔11a的内壁形成有导体膜31，导体膜31的底部配置于上述的预先设定的位置。在线材部件30与导体膜31接触的状态下，两者电连接，因此能够将导体膜31的底部视为线材部件30的第一端。因此，在本安装方式中，未必需要如图4所示的安装方式那样将线材部件30插通于孔11a直至线材部件30的第一端到达孔11a的底部为止。即，只要是线材部件30与导体膜31接触的状态，则如图5所示，也可以是线材部件30的第一端未到达孔11a的底面的状态。这样，在本安装方式中，与图4所示的安装方式相比，容易进行线材部件30的安装。

此外，如图5所示，在线材部件30的第一端未到达孔11a的底面的状态下，考虑导波管20的管内的线材部件30的第二端的位置从预先规定的位置偏移的情况。在这样的情况下，例如进行将线材部件30的第二端侧切断等的处理，从而以使从柱壁导波路10突出的线材部件30的长度成为预先规定的长度的方式进行调整。

在上述结构的传送线路1中，从－x侧导入至柱壁导波路10的高频信号在由柱壁导波路10的第1导体层12a、第2导体层12b、以及柱壁13(一对第1柱壁13a、13b)包围的导波区域g沿着从－x侧朝向+x侧的方向传播。若在柱壁导波路10的导波区域g传播的高频信号到达线材部件30的位置，则高频信号经由线材部件30被朝向导波管20的管内引导。导入至导波管20的管内的高频信号在导波管20的管内从配置成相对于柱壁导波路10突出的状态的线材部件30向导波管20的管内放射，并且在导波管20的管内沿着从－x侧朝向+x侧的方向传播。

如以上那样，在本实施方式中，经由在柱壁导波路10的第1导体层12a形成的开口h，以使导波管20的管内和柱壁导波路10的导波区域g连通的方式连接有柱壁导波路10和导波管20。而且，经由开口h，以第一端位于电介质基板11的内部、第二端位于导波管20内的方式配置有线材部件30。

这里，认为线材部件30担负了将在柱壁导波路10的导波区域g传播的高频信号的模式暂时解除之后向柱壁导波路10的外部(导波管20的管内)引导的功能、和作为用于形成被导入至柱壁导波路10的外部的高频信号的导波管20内的模式的起点的功能。认为通过这些功能，从而在本实施方式中，能够遍及宽频带而降低反射损失。

另外，在本实施方式中，以使导波管20的轴向与柱壁导波路10的导波区域g所延伸的方向成为相同的方向的方式，连接有柱壁导波路10的第1导体层12a和导波管20。因此，若利用未图示的支承部对例如柱壁导波路10以及导波管20的底部(位于－z侧的各自的底部)进行支承，则与以往的结构(相对于形成柱壁导波路的电介质基板垂直地安装了导波管的结构)相比，能够稳固地保持导波管20和柱壁导波路10。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，考虑以下的第1～第3变形例。

〈第1变形例〉

图6是表示本发明的一实施方式所涉及的传送线路的第1变形例的剖视图。此外，在图6中，对于与图4所示的部件相同的部件，标注相同的附图标记。在上述的实施方式中，线材部件30为圆柱形状(或者，四棱柱形状)。然而，如图6所示，线材部件30也可以在第一端侧以及第二端侧，随着趋近各前端而直径逐渐变细。

认为通过使用这样的线材部件30，能够提高与柱壁导波路10的第2导体层12b之间的高频信号的电场强度、以及与导波管20的宽壁20a之间的高频信号的电场强度，从而能够进一步减少高频信号的反射损失。此外，线材部件30可以仅第一端侧随着趋近前端而直径逐渐变细，也可以仅第二端侧随着趋近前端而直径逐渐变细。即，也可以第一端侧与第二端侧的至少一方随着趋近前端而直径逐渐变细。

〈第2变形例〉

图7是表示本发明的一实施方式所涉及的传送线路的第2变形例的剖视图。在上述的实施方式中，导波管20的宽度被设定为比柱壁导波路10的宽度宽(参照图3)。另一方面，在本变形例中，如图7所示，也可以使导波管20的宽度和柱壁导波路10的宽度相同(或者，大致相同)。对图7和图3进行比较，在本变形例中，导波管20的左右一对窄壁21c、21d的厚度减少，导波管20的宽度和柱壁导波路10的宽度相同。此外，若在导波管20的管内传播的高频信号向外部泄漏，则也能够将导波管20的宽度设定得比柱壁导波路10的宽度窄。

〈第3变形例〉

上述的实施方式中说明的传送线路1是柱壁导波路10的导波区域g所延伸的方向和导波管20的轴向相同的方向。然而，柱壁导波路10的导波区域g所延伸的方向与导波管20的轴向也可以在俯视观察时交叉(例如，正交)。即，若使柱壁导波路10以及导波管20的底部(位于－z侧的各自的底部)由未图示的支承部支承，则即便柱壁导波路10的导波区域g所延伸的方向与导波管20的轴向在俯视观察时交叉，也与上述的实施方式(柱壁导波路10的导波区域g所延伸的方向与导波管20的轴向为相同的方向的方式)相同，相比于以往的结构能够稳固地保持导波管20和柱壁导波路10。

实施例

本申请的发明人对上述的结构的传送线路进行实际设计来进行模拟，从而求得通过传送线路传送的高频信号的强度分布、传送线路的反射特性以及透过特性。进行了模拟的传送线路1的设计参数如下。

·柱壁导波路10

电介质基板11的厚度：520[μm]

电介质基板11的相对介电常数：3.82

第1柱壁13a、13b的间隔(中心间距离)：1540[μm]

第2柱壁13c与线材部件30的间隔(中心间距离)：480[μm]

开口h(反焊盘ap)的直径：620[μm]

·导波管20

管内的高度：1149[μm]

管内的宽度：2500[μm]

从线材部件30的中心到窄壁21e为止的距离：815[μm]

·线材部件30

直径：180[μm]

从柱壁导波路10起的突出长度：700[μm]

柱壁导波路10内部的长度：420[μm]

焊盘l1的直径：280[μm]

图8是表示通过实施例所涉及的传送线路传送的高频信号的电场强度分布的模拟结果的图。图8所示的模拟结果是将某种频率(例如，80[ghz])的高频信号从纸面右侧(－x侧)沿柱壁导波路10引导而向纸面左方向(+x方向)传送的情况的结果。此外，导入至柱壁导波路10的高频信号在被导入至导波管20后在导波管20的管内向纸面左方向(+x方向)传送。

参照图8，在柱壁导波路10的纸面右侧部分，在从纸面右侧朝向纸面左侧的方向(传送方向)上，高频信号的电场强度以条状变化。由此，可知被导入至柱壁导波路10的高频信号在柱壁导波路10的内部以某种模式沿传送方向传送。同样地，在导波管20的纸面左侧部分，在传送方向上高频信号的电场强度也以条状变化。由此，可知被导入至导波管20的管内的高频信号在导波管20的管内以某种模式沿传送方向传送。

另外，参照图8，在柱壁导波路10的设置有线材部件30的位置，高频信号的电场强度不以条状变化，高频信号的电场强度在线材部件30的第一端与柱壁导波路10的底面(第2导体层12b)之间显著增强。认为这样的电场强度是通过在柱壁导波路10的导波区域g传播的高频信号的模式被线材部件30暂时解除而得到的。

另外，参照图8，在线材部件30的第二端与导波管20的内表面(朝向－z方向的面)之间，高频信号的电场强度也显著升高。具体地，在线材部件30的第二端部的周边，电场强度显著升高，形成有沿上下方向延伸而到达导波管20的上表面的椭圆形状的电场分布。认为通过得到这样的电场强度，从而进行了以线材部件30为起点的模式的形成。

图9是表示实施例所涉及的传送线路的反射特性以及透过特性的模拟结果的图。在图9中，标注了附图标记r的曲线是表示传送线路的反射特性的曲线，标注了附图标记t的曲线是表示传送线路的透过特性的曲线。参照图9中的曲线r，s参数，在－15[db]以下的频带(反射损失低的频带)约为71～88[ghz]。这样，对于本实施例所涉及的传送线路而言，可知反射损失遍及宽频带而较低，例如能够使e带(70～90[ghz]带)的高频信号以低损失传送。

附图标记的说明

1...传送线路；10...柱壁导波路；11...电介质基板；11a...孔；12a...第1导体层；12b...第2导体层；13a、13b...第1柱壁；20...导波管；21b...宽壁；30...线材部件；31...导体膜；ap...反焊盘；h...开口；l1...焊盘；op...开口部；g...导波区域。