JP2017005639A - 導波管取付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導波管を基板に取り付ける際の取り付け精度が高精度となるようにする。
【解決手段】 基板に設けられて信号が伝導する信号配線と、信号配線に接続されたインピーダンス整合板と、少なくとも２つ以上のマーカーと、を備えて、導波管を基板に取り付ける際に、導波管の所定部位をマーカーに合わせることにより、インピーダンス整合板に対する導波管の位置を規定しながら、当該導波管を基板に取り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、導波管取付装置に関する。

信号送受信用アンテナと信号処理用集積回路とが、基板に形成された伝送線路を介して接続されていることがある。この場合、信号処理用集積回路から出力される送信用信号は、伝送線路を伝搬してアンテナに到達し、当該アンテナから電磁波として放射される。また、アンテナで受信された電磁波は、伝送線路を伝搬して信号処理用集積回路に入力し、当該信号処理用集積回路で信号処理が行われる。

アンテナは、基板に直接形成される場合や導波管の上に設けられる場合がある。図１８は、アンテナ１０８が取り付けられた導波管１０７を基板１０３に取り付けた場合の図である。

この場合、電磁波が伝送線路１０５を介して信号処理用集積回路１０４から導波管１０７に伝送される。この際に、導波管１０７を基板１０３に取り付けている箇所（接合部）でインピーダンスの大きな不整合が発生する。インピーダンスの不整合は、エネルギー損失（通過信号パワーの大きな減衰）となる。

このような現象は、通信信号やレーダー信号におけるパワーの減少を引き起こすため、性能の劣化要因となる。従って、当該接合部の構成としては、インピーダンス不整合を小さくできる構成が望ましい。

接合部におけるインピーダンス不整合を小さくするためには、導波管を基板に取り付ける際の取り付け位置にばらつきが生じないようにすることが重要である。

そこで、特許第３６３１６６７号公報においては、基板に導体帯を設けて、当該導体帯により導波管を位置決めする技術が開示されている。

特許第３６３１６６７号公報

しかしながら、特許第３６３１６６７号公報にかかる構成では、導体帯により導波管を位置決めするが、このとき比較的大きな自由度が与えられるため、導波管を所望の場所で高精度に取り付けることが難しい問題があった。

そこで、本発明の主目的は、上記事情を鑑みなされたものであって、導波管を基板に取り付ける際の取り付け精度が高精度となるようにする導波管取付装置を提供することである。

上記課題を解決するため、導波管を基板に取り付ける導波管取付装置にかかる発明は、基板に設けられて信号が伝導する信号配線と、信号配線に接続されたインピーダンス整合板と、少なくとも２つ以上のマーカーと、を備えて、導波管を基板に取り付ける際に、導波管の所定部位をマーカーに合わせることにより、インピーダンス整合板に対する導波管の位置を規定しながら、当該導波管を基板に取付る、ことを特徴とする。

本発明に依れば、導波管の所定部位をマーカーに合わせながら取り付けるので、導波管を高精度に位置決めして取り付けられて、インピーダンス不整合は抑制できる。

第１実施形態にかかる導波管が取り付けられる基板の構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。 キャラクタ形状のマーカーを備える導波管取付装置を例示した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。 孔形状のマーカーを備える基板の構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。 第１層〜第４層の４層からなる基板の上面図である。 図４のＹ−Ｙ’断面図である。 図４の基板における第２層の上面図である。 図４の基板における第３層又は第４層の上面図である。 基板に導波管を取り付けた際の上面図である。 図８のＺ−Ｚ’断面図である。 基板に導波管を取り付けた系における信号通過特性を示した図である。 第２実施形態にかかる導波管取付装置を備える基板の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。 キャラクタ形状のマーカーを備える導波管取付装置を例示した図である。 孔形状のマーカーを備える導波管取付装置を例示した図である。 マーカー、信号配線、インピーダンス整合板を含む大きなスリットを備える基板の上面図である。 基板に導波管を取り付けた際の上面図であり 図１５におけるｚ−ｚ’断面図である。 基板に導波管を取り付けた系における信号通過特性を示した図である。 関連技術の説明に適用されるアンテナを備える導波管を基板に取り付けた場合の図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は、導波管が取り付けられる基板２Ａの構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。以下、便宜上、図１（ｂ）で示す左側の面を表面、右側の面を裏面とする。

基板２Ａは、誘電体層３、該誘電体層３の表面に設けられた表導体層、裏面に設けられた裏導体層５を有して、図示しない導波管が表導体層に取り付けけられる。

表導体層は、グランドプレーン４、マーカー１２Ａ、インピーダンス整合板１３、信号配線１４等を含む。

そして、インピーダンス整合板１３及び信号配線１４は、スリット（整合板側スリット）１７ａによりグランドプレーン４と区画され、マーカー１２Ａは、スリット（マーカー側スリット）１７ｂによりグランドプレーン４と区画されている。

なお、以下の説明ではスリット１７ａ，１７ｂに誘電体が充填された構成を例に説明するが、当該誘電体の充填は必須要件ではない。この充填された誘電体を符号６ａ、６ｂで示す。

インピーダンス整合板１３は信号配線１４と電気的に接続されて、導波管への入力インピーダンス整合を行う。

そして、導波管取付装置は、上記のマーカー１２Ａ、インピーダンス整合板１３、及び、信号配線１４により構成される。

マーカー１２Ａは、導波管の取り付け位置を規定する位置決マークとして機能する。図１においては、基板２Ａの４隅にマーカー１２Ａが設けられている場合を示しているが、４隅に限定するものではない。即ち、マーカー１２Ａは、他の構成要素との干渉が発生しない任意の位置に形成することができる。また、マーカー１２Ａの数も２つ以上であればよく、４つに限定するものではない。

なお、図１においては、マーカー１２Ａの形状が方形状の場合を示している。しかし、例えば丸形状、三角形状等であっても良い。以下、このようなマーカー１２Ａの形状をパッド形状と記載する。

無論、マーカー１２Ａは位置決めマークとして機能すればよいので、パッド形状に限定されない。例えば、Ｌ字状、＋字状、×字状等のキャラクタ形状であっても良い。図２は、キャラクタ形状（この場合はＬ字状）のマーカー１２Ｂを備える導波管取付装置を例示した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。

さらに、例えば、図３に示すような基板２Ａを貫通する孔形状のマーカー１２Ｃであってもよい。即ち、貫通孔のマーカーでもよい。

なお、孔形状のマーカー１２Ｃの場合には、スリット１７ｂは不要である。図３は孔形状のマーカー１２Ｃを備える基板２Ａの構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。

グランドプレーン４をエッチングしてスリットが形成される。スリットが形成されると、このスリットに囲まれた領域がマーカーとなる。従って、この場合は、マーカーとグランドプレーンとは、同じ材質となる。しかし、このことはグランドプレーン４と異なる金属や樹脂により、マーカーを形成することを排除するものではない。

このような構成で、導波管をマーカー１２Ａに対して位置合わせして取り付ける。従って、導波管にはマーカー１２Ａと位置合わせする目印が必要となる。無論、当該目印を導波管に別途設けても良いが、導波管の角（コーナ）等の外郭辺を利用することも可能である。

以上により、導波管はマーカーに位置合わせして取り付けられるので、取り付け位置が高精度にすることができる。

次に、このような導波管取付装置の具体例を説明する。ここで、第１層〜第４層の４層からなる基板２Ｃを考える。図４は基板２Ｃの上面図、図５は図４のＹ−Ｙ’断面図である。

第１層２ａは、表面に露出している第１導体層と第１誘電体層とからなる。第２層２ｂは、第２導体層と第２誘電体層とからなり、第１層２ａの下層に配置されている。第３層２ｃは、第３導体層と第３誘電体層とからなり、第２層２ｂの下層に配置されている。第４層２ｄは、第３層２ｃの下層に配置されて裏面に露出した裏導体層５からなる。

図６は、第２層２ｂの上面図を示している。また、図７は、第３層２ｃ（第４層２ｄ）の上面図を示している。

第１導体層には、グランドプレーン４、信号配線１４、インピーダンス整合板１３（１３ａ〜１３ｃ）が含まれる。なお、インピーダンス整合板１３ｄは、第２層２ｂに設けられている。各インピーダンス整合板１３の寸法は、それぞれ異なっている。

インピーダンス整合板１３ａだけが信号配線１４と接続されている。インピーダンス整合板１３ｂ，１３ｃは、信号配線１４に沿って設けられ、かつ、インピーダンス整合板１３ａと隣接する位置に設けられている。

また、インピーダンス整合板１３ｄは、第２層２ｂの第２導体層に形成され、かつ、インピーダンス整合板１３ｂやインピーダンス整合板１３ｃと部分的に重なる位置に配置されている。

さらに、インピーダンス整合板１３ａを囲むように複数の貫通孔が基板２Ｃを貫通して形成されている。なお、複数の貫通孔は電磁波漏洩抑制部２０を構成する。そして、この電磁波漏洩抑制部２０は、信号配線１４やインピーダンス整合板１３ａから輻射される電磁波の漏洩を抑制する。効果的に電磁波の漏洩を抑制するために、貫通孔の間隔は、当該電磁波の波長より短い寸法に設定されている。

また、信号配線１４の下側位置に、第２導体層と第３導体層とを接続する接続ホール１５が形成されている。

そして、グランドプレーン４の４隅には、マーカー１２Ａが設けられている。

インピーダンス整合板１３ａは１ｍｍ×０．０７５ｍｍ、インピーダンス整合板１３ｂは０．６５ｍｍ×０．１５ｍｍ、インピーダンス整合板１３ｃは０．４５ｍｍ×０．１５ｍｍ、インピーダンス整合板１３は１．２ｍｍ×０．２ｍｍ、信号配線１４の線幅は０．１５ｍｍとなっている。

信号配線１４とグランドプレーン４からなる伝送線路の特性インピーダンスは約５０オームである。また、誘電体層３の比誘電率は４、誘電正接は０．０２、電磁波漏洩抑制部２０の隣接距離は０．８ｍｍである。スリット１７ｂ、マーカー１２Ａは、それぞれ０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの寸法に形成されている。

このような基板２Ｃに導波管が取り付けられる。図８は、基板２Ｃに導波管１６を取り付けた際の上面図である。また、図９は、図８のＺ−Ｚ’断面図である。

導波管１６は３．３ｍｍ×４．６ｍｍの矩形状である。そして、導波管１６の四隅の位置に対応して、マーカー１２Ａが配置されている。

図１０は、基板２Ｃに導波管１６を取り付けた系における信号通過（｜Ｓ２１｜）特性を示した図である。電磁エネルギーは、信号配線１４を介してインピーダンス整合板１３ａに到達し、その後導波管１６を伝わり開口部１８から出力される。

なお、上記実施形態にかかるマーカーを設けた構成を点線（マーカーあり）とし、マーカーを設けない構成を実線（マーカーなし）としている。図１０では、マーカーあり（本発明例）とマーカーなし（従来例）との信号通過特性が示されているが、これらの結果は全く同じ結果であるため、区別できない。このことは、マーカーにより電磁エネルギーの伝送特性が影響を受けないことを示している。従って、マーカーは、導波管の位置合わせ精度を向上させるが、伝送特性に影響を与えないことが実証された。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。

図１１は、本実施形態にかかる導波管取付装置を備える基板２Ｂの構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。

図１１に示すように、スリット１７ｃは、マーカー１２Ａ、信号配線１４、インピーダンス整合板１３を含むように大きく形成されて、当該スリット１７ｃに誘電体６ｃが充填されている。

なお、マーカー１２Ａの形状は、第１実施形態で説明したようにパッド形状、キャラクタ形状、孔形状等のいずれの形状であってもよい。図１２は、キャラクタ形状（この場合はＬ字状）のマーカー１２Ｂを備える導波管取付装置を例示した図である。図１３は、孔形状のマーカー１２Ｃを備える導波管取付装置を例示した図である。

信号配線１４及びインピーダンス整合板１３を取り囲むように電磁波漏洩抑制部２０が形成されている。この電磁波漏洩抑制部２０は、基板２Ａを貫通する複数の貫通孔から形成されている。このとき、隣接する貫通孔の間隔は、漏洩を抑制する電磁波の波長より短い寸法に設定されている。

このように、導波管をマーカー１２Ａに位置合わせするので、高精度で取り付けることが可能になると共に、信号配線１４及びインピーダンス整合板１３を取り囲むように電磁波漏洩抑制部２０を設けたので電磁波の漏洩が抑制できるようになる。

次に、具体例を説明する。図１４に示すように、マーカー１２Ａ、信号配線１４、インピーダンス整合板１３を含むように、大きなスリットが基板２Ａに形成されている。図１４は基板２Ｄの上面図である。また、図１５は、この基板２Ｄに導波管を取り付けた際の上面図であり、図１６は図１５におけるｚ−ｚ’断面図である。

導波管１６は、３．３ｍｍ×４．６ｍｍである、マーカー１２Ａは、約０．３ｍｍ角の方形状でグランドプレーン４と同じ層に形成され、かつ、同じ材質である。そして、導波管１６の４隅の位置が、４つのマーカー１２Ａの位置に対応している。

このように、導波管１６の所定部位（上記説明では４隅）の位置に対応してマーカー１２Ａを設けることにより、高精度に導波管１６が取り付けられるようになる。

図１７は、基板２Ｄに導波管１６を取り付けた系における信号通過（｜Ｓ２１｜）特性を示した図である。マーカーあり（本発明例）とマーカーなし（従来例）との信号通過特性には殆ど違いは無い（多少の違いは認められるが、有意差とは認められない）。このことは、スリットのサイズやマーカーの有無により信号通過特性は殆ど影響を受けないことを示している。従って、マーカーは、導波管の位置合わせ精度を向上させるが、伝送特性に影響を与えないことが実証された。

本発明にかかる導波管取付装置は、衝突防止（軽減）用車載ミリ波レーダーモジュールにおける基板と導波管とを接続する際に有効である。

２Ａ〜２Ｄ 基板
３ 誘電体層
４ グランドプレーン
５ 裏導体層
６ａ〜６ｃ 誘電体
１２Ａ〜１２Ｃ マーカー
１３（１３ａ〜１３ｄ） インピーダンス整合板
１４ 信号配線
１５ 接続ホール
１６ 導波管
１７ａ〜１７ｃ スリット
２０ 電磁波漏洩抑制部

Claims (5)

1. 導波管を基板に取り付ける導波管取付装置であって、
   前記基板に設けられて信号が伝導する信号配線と、
   前記信号配線に接続されたインピーダンス整合板と、
   少なくとも２つ以上のマーカーと、を備えて、
   前記導波管を前記基板に取り付ける際に、前記導波管の所定部位を前記マーカーに合わせることにより、前記インピーダンス整合板に対する前記導波管の位置を規定しながら、当該導波管を前記基板に取り付ける、
   ことを特徴とする導波管取付装置。
2. 請求項１に記載の導波管取付装置であって、
   前記導波管が取り付けけられる前記基板の面に配設された導体層を区画して前記マーカーを形成するスリットが設けられ、かつ、
   前記スリットは、前記マーカーを形成するマーカー側スリットと、
   前記信号配線と前記インピーダンス整合板とを形成する整合板側スリットと、を備える、
   ことを特徴とする導波管取付装置。
3. 請求項２に記載の導波管取付装置であって、
   前記マーカー側スリットと、前記整合板側スリットとは、１つのスリットをなす、
   ことを特徴とする導波管取付装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導波管取付装置であって、
   前記マーカーは、少なくとも金属又は樹脂を材料として形成されている、
   ことを特徴とする導波管取付装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導波管取付装置であって、
   前記マーカーは、前記基板に設けた貫通孔である、
   ことを特徴とする導波管取付装置。