JPH01202842A - マイクロ波集積回路用線路交差回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波集積回路に関し、特に、マイクロ
波集積回路上のマイクロ波伝送線路と、低周波線路ある
いは直流バイアス線との線路交差回路に関するものであ
る。

〔従来技術〕

増幅器、周波数変換器（ミキサ）、周波数逓倍器、発振
器、それらの複合体等の比較的規模の大きいマイクロ波
集積回路、例えば、１〜数個の電界効果トランジスタ（
ＦＥＴ）、分布定数回路、インダクタ、キャパシタから
なる整合回路や信号分配合成回路、バイアス回路等で構
成されるギガヘルツ（ＧＨ２）以上のアナログ集積回路
においては、マイクロ波信号が伝搬する伝送線路と、中
間周波信号、制御信号などの低周波用線路ならびに直流
バイアス線との交差がしばしば必要となる。このような
線路交差回路においては交差する線路間の干渉がないこ
と、及び交差部がマイクロ波信号の伝送に影響を及ぼさ
ないことが必要である。

従来のマイクロ波集積回路における線路交差回路を第８
Ａ図に示し、その断面を第８Ｂ図（第８Ａ図のｘ−Ｘ線
で切断した断面図）及び第８Ｃ図（第８Ａ図のＹ−Ｙ線
で切断した断面図）に示す。

第８Ａ図乃至第８Ｃ図において、１は誘電体基板、２は
マイクロ波信号が伝搬するコプレーナ線路、４，５は低
周波信号あるいは直流用の線路、９．１０は絶縁膜、１
３はブリッジ導体である。また、各伝送線路は中心導体
２ａ、４ａ、５ａとその上に形成されたメツキ導体層２
ｂ、４ｂ、５ｂ及び接地導体８ａ、８ｂにより構成され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来のマイクロ波集積回路における
線路交差回路では、コプレーナ線路２を伝ばんするマイ
クロ波信号の一部が、主にコプレーナ線路２とブリッジ
導体１３との間の浮遊容量Ｃを介して漏れマイクロ波と
して伝ばんすると共に。

ブリッジ導体１３に電磁誘導を起して電磁誘導電流が流
れる。これらの現象により、コプレーナ線路２を伝ばん
するマイクロ波が、ブリッジ導体１３から線路４，５を
介して回路中の他の部分に干渉する。また、逆に線路４
，５を通る低周波信号は、ブリッジ導体１３に線路２に
漏れマイクロ波部に干渉する。このため、前述の能動素
子を含むマイクロ波集積回路においては、これらの干渉
により相互変調を起こし不要周波数成分が発生するとい
う問題があった。さらに、ブリッジ導体１３自体がコプ
レーナ線路２の電磁界分布を乱しコプレーナ線路２を通
るマイクロ波信号の損失および反射を引き起こすという
問題があった。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、マイクロ波集積回路用線路交差回路に
おける交差線路間において、相互干渉がなくマイクロ波
信号の伝送特性を良好にすることができる技術を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明は、誘電体基板上に絶縁膜を備えたマ
イクロ波集積回路における線路交差回路において、前記
絶縁膜上に形成され、共通の接地導体を介して中心導体
の端部が対向する第１．第２のコプレーナ線路と、接地
導体を跨ぎ前記第１゜第２のコプレーナ線路の中心導体
端部を互いに接続する帯状のブリッジ導体と、前記絶縁
膜と誘電体基板の間に形成され、接地導体を挟んで前記
ブリッジ導体と交差する帯状導体を備え、前記ブリッジ
導体と前記接地導体から成る伝送線路の特性インピーダ
ンスが第１．第２のコプレーナ線路の特性インピーダン
スとほぼ等しくなるようにしたことを主な特徴とする゛
。

〔作用〕

前述の手段によれば、交差する両線回路間に接地導体を
設けて遮蔽した多層構造としたので、交差する両線回路
間に相互干渉がなくマイクロ波信号の伝送特性を良好に
することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細にに説明す
る。

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

第１図は、本発明の一実施例のマイクロ波集積回路にお
けるマイクロ波伝送線路と低周波線路あるいは直流バイ
アス線との線路交差回路の概略構成を説明するための要
部斜視図、 第２Ａ図は、第１図のＡ−Ａ線で切断した断面図。

第２Ｂ図は、第１図のＢ−Ｂ線で切断した断面図である
。

なお、第１図において、構成をわかりやすくするために
、最上層の絶縁膜は省略した部分がある。

本実施例のマイクロ波集積回路におけるマイクロ波伝送
線路と低周波線路あるいは直流バイアス線との線路交差
回路はと第１図、第２Ａ図及び第２Ｂに示すように、誘
電体基板１の上に下層導体７が設けられ、さらにその上
に共通の接地導体となる下層導体７が設けられ、その上
に絶縁膜９が設けられている。この絶縁膜９の上に、第
１コプレーナ線路中心導体（第１のコプレーナ線路）２
ａ及び第２コプレーナ線路中心導体（第２のコプレーナ
線路）３ａが、接地導体８を挟んでそれぞれの端部が対
向するように設けられている。これらの第１コプレーナ
線路中心導体２ａ及び第２コプレーナ線路中心導体３ａ
は、それぞれの上にメツキ導体層２ｂ、３ｂが施されて
いる。そして、第１コプレーナ線路中心導体２ａ及び第
２コプレーナ線路中心導体３ａのそれぞれの端部は、前
記メツキ導体層２ｂ、３ｂと一体に形成されている帯状
のブリッジ導体６により接続されている。すなわち、こ
の帯状のブリッジ導体６は、前記接地導体８を跨ぎ前記
第１コプレーナ線路中心導体２ａの端部と第２コプレー
ナ線路中心導体８ａの端部を互いに電気的に接続する。

また、ブリッジ導体６と接地導体８で構成されるマイク
ロストリップ線路状の伝送線路の特性インピーダンスは
、前記第１コプレーナ線路及び第２コプレーナ線路の特
性インピーダンスとほぼ等しくしである０例えば、第１
コプレーナ線路及び第２コプレーナ線路の特性インピー
ダンスが５０Ωのとき、ブリッジ導体６の幅を接地導体
からの高さの約５倍にすればよい。

また、前記絶縁膜９の上に低周波信号あるいは直流用の
第３線路中心導体４ａ及び第４線路中心導体５ａが、そ
れぞれの前記下層導体７とスルーホール１１．１２によ
り接続される端部が対向するように設けられている。す
なわち、第３線路中心導体４ａ及び第４線路中心導体５
ａは、前記下層導体７を介して前記ブリッジ導体６と交
差するように構成されている。前記第３線路中心導体４
ａ及び第４線路中心導体５ａは、それぞれの上にメツキ
導体層４ｂ、５ｂが施されている。

また、前記下層導体７の上の絶縁体９の上に、前記第１
コプレーナ線路中心導体２　ａ　を第２コプレーナ線路
中心導体３　ａ　を第３線路中心導体４ａ及び第４線路
中心導体５ａが設けられている領域を除いた部分に接地
導体８が設けられている。この接地導体８の上には、絶
縁膜１０が設けられている。

次に、第１図に示す線路交差回路の製造方法を簡単に説
明する。

第３図乃至第６図は、第１図に示す線路交差回路の製造
方法を説明するための各製造工程における断面図である
。

第３図に示すように、例えば、ガリウムひ素等の半絶縁
性半導体基板から成る誘電体基板１の上に第１層目配線
用の金属膜を例えばスパッタ法で形成し、この金属膜を
所定の形状にエツチングして下層導体７を形成する０次
に、この下層導体７の上に窒化膜等の絶縁膜９をＣＶＤ
法で形成し、その絶縁膜９の上に第２層目線用の金属膜
を例えばスパッタ法で形成し、第４図に示すように、こ
の金属膜を所定の形状にエツチングして第１コプレーナ
線路中心導体２ａ、第２コプレーナ線路中心導体３ａ及
び接地導体８を形成する。この時。

図示していないが、前記絶縁膜９にスルーホールを形成
した後、第２層目配線用の金属膜で第３線路中心導体４
ａ及び第４線路中心導体５ａを形成する。

次に、第５図に示すように、接地導体８の上に絶縁膜１
０を例えばＣＶＤで形成する。次に、この絶縁膜１０の
上にフォトレジストを塗布し、ブリッジ導体６の形状に
エツチングによりパターニングして第１コプレーナ線路
中心導体２ａの端部から第２コプレーナ線路中心導体３
ａの端部までの所定のエアブリッジ用レジスト２０を残
す、第６図に示すように、この残ったエアブリッジ用レ
ジスト２０をマスクとして金属メツキを施した後、前記
エアブリッジ用レジストを除去してブリッジ導体６とメ
ツキ導体層２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂを同時に形成して本
実施例の線路交差回路が完成する。

ここで、一般に、マイクロストリップ線路の特性インピ
ーダンスは、第７図に示すように、マイクロストリップ
線路３０の導体幅Ｗをその接地導体３１からの高さｈで
除算した値（Ｗ／ｈ）によって決まるので、ブリッジ導
体６の特性インピーダンスを自由に設定することができ
る。すなわち、前述の第１コプレーナ線路及び第２コプ
レーナ線路の特性インピーダンスとブリッジ導体６と接
地導体８で構成されるマイクロストリップ線路状の伝送
線の特性インピーダンスをほぼ等しくするには。

前記ブリッジ導体６の接地導体８からの高さ及び導体幅
を製造の際に制御することにより行うことができる。

以上の説明かられかるように１本実施例によれば、低周
波信号あるいは直流は、接地導体８の下にある下層導体
７を通るため、ブリッジ導体６を通るマイクロ波信号と
は互いに遮蔽されている。

このため、ブリッジ導体６と下層導体７どの線路間の干
渉及び電磁誘導はほとんど起らない、また、マイクロ波
信号が伝搬するブリッジ導体６と接地導体８は、第７図
に示す中空のマイクロストリップ線路３０を構成してい
るため、ブリッジ導体６の接地導体８からの高さ及びブ
リッジ導体６の幅を制御することにより、その特性イン
ピーダンスを自由に設定することができる。したがって
、ブリッジ導体６と接地導体８で構成されるマイクロス
トリップ状の伝送線の特性インピーダンスを第１コプレ
ーナ線路及び第２コプレーナ線路の特性インピーダンス
と等しくすることができ１反射や損失の少ない良好な伝
送特性を得ることができる。

また１本発明のマイクロ波集積回路用線路交差回路は、
一般的なマイクロ波集積回路（ＩＣ）の製造プロセスで
製造することができる。

なお１本発明は、マイクロ波信号が伝ばんする伝送線路
と、中間周波信号、制御信号などの低周波用線路ならび
に直流バイアス線との交差が必要となる比較的大きいマ
イクロ波集積回路への応用に最も適している。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

例えば、本発明は、前記実施例のマイクロ波集積回路へ
の応用だけではなく、マイクロ波信号が伝ばんする伝送
線路と、中間周波信号、制御信号などの低周波用線路な
らびに直流バイアス線との交差が必要となる回路の全て
のものに適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、線路間の相互干
渉がなくマイクロ波信号の伝送特性に影響を与えない線
路交差回路が得られることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のマイクロ波集積回路にお
けるマイクロ波伝送線路と低周波線路あるいは直流バイ
アス線との線路交差回路の概略構成を説明するための要
部斜視図、 第２Ａ図は、第１図のＡ−Ａ線で切断した断面図、 第２Ｂ図は、第１図°のＢ−Ｂ線で切断した断面図、 第３図乃至第６図は、第１図に示す線路交差回路の製造
方法を説明するための各製造工程における断面図、 第７図は、マイクロストリップ線路の特性インピーダン
スを説明するための図。 第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図は、従来のマイクロ波集
積回路におけるマイクロ波伝送線路と低周波線路あるい
は直流バイアス線との線路交差回路の問題点を説明する
ための図である。 図中、１・・・誘電体基板、２ａ・・・第１コプレーナ
線路中心導体、３ａ・・・第２コプレーナ線路中心導体
、２ｂ、３ｂ・・・メツキ導体層、４ａ・・・第３線路
中心導体、５ａ・・・第４線路中心導体、４ｂ、５ｂ・
・・メツキ導体層、６・・・ブリッジ導体、７・・・下
層導体、８・・・接地導体、９，１０・・・絶縁膜であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体基板上に絶縁膜を備えたマイクロ波集積回
   路における線路交差回路において、前記絶縁膜上に形成
   され、共通の接地導体を介して中心導体の端部が対向す
   る第１、第２のコプレーナ線路と、接地導体を跨ぎ前記
   第１、第２のコプレーナ線路の中心導体端部を互いに接
   続する帯状のブリッジ導体と、前記絶縁膜と誘電体基板
   の間に形成され、接地導体を挟んで前記ブリッジ導体と
   交差する帯状導体を備え、前記ブリッジ導体と前記接地
   導体から成る伝送線路の特性インピーダンスが第１、第
   ２のコプレーナ線路の特性インピーダンスとほぼ等しく
   なるようにしたことを特徴とするマイクロ波集積回路用
   線路交差回路。