特許 5750410 導波路、導波路製造方法、導波路実装構造、導波路実装方法及び高周波通信モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5750410

(24)【登録日】2015年5月22日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】導波路、導波路製造方法、導波路実装構造、導波路実装方法及び高周波通信モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01P 3/12 20060101AFI20150702BHJP

   H01P 11/00 20060101ALI20150702BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20150702BHJP

【ＦＩ】

   H01P3/12

   H01P11/00 101

   H01L23/12 301Z

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-161480(P2012-161480)

(22)【出願日】2012年7月20日

(65)【公開番号】特開2014-23028(P2014-23028A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2013年7月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】官 寧

(72)【発明者】

【氏名】韓 旭

【審査官】 岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５５−０７６３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４１７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１９５６０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ ３／００−３／２０

Ｈ０１Ｐ ５／００−５／２２

Ｈ０１Ｐ １１／００

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波を伝送する導波路において、
硬質誘電体からなり、前記電磁波の伝播方向に延在する導波路基体と、
前記導波路基体の表面に形成された金属被覆層と、
を備え、
前記導波路基体は、長辺をａ、短辺をｂ、前記電磁波の周波数をｆ、光速をｃ、前記硬質誘電体の比誘電率をεrとしたときに、

【数2】

を満足する伝播モードに応じた長さの前記長辺及び前記短辺を有する矩形の断面形状に形成されることを特徴とする導波路。

【請求項2】

前記硬質誘電体は、純石英、石英化合物、アルミナ、或いはセラミックのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の導波路。

【請求項3】

前記導波路基体は、アナログ回路部品として付加すべき機能に応じた平面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の導波路。

【請求項4】

前記金属被覆層は、金属メッキによって形成された金属メッキ層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の導波路。

【請求項5】

前記金属メッキ層は、銅メッキによって形成された銅メッキ層であることを特徴とする請求項４に記載の導波路。

【請求項6】

前記金属被覆層は、前記金属メッキ層と前記導波路基体との密着性を高める目的で形成された下地層を有することを特徴とする請求項４または５に記載の導波路。

【請求項7】

電磁波を伝送する導波路の製造方法において、
硬質誘電体を加工して前記電磁波の伝播方向に延在する導波路基体を作製する工程と、
前記導波路基体の表面に金属被覆層を形成する工程と、
を有し、
前記導波路基体を、長辺をａ、短辺をｂ、前記電磁波の周波数をｆ、光速をｃ、前記硬質誘電体の比誘電率をεrとしたときに、

【数3】

を満足する伝播モードに応じた長さの前記長辺及び前記短辺を有する矩形の断面形状に形成することを特徴とする導波路製造方法。

【請求項8】

前記硬質誘電体として、純石英、石英化合物、アルミナ、或いはセラミックのいずれかを用いることを特徴とする請求項７に記載の導波路製造方法。

【請求項9】

前記硬質誘電体を加工して、アナログ回路部品として付加すべき機能に応じた平面形状を有する前記導波路基体を作製することを特徴とする請求項７または８に記載の導波路製造方法。

【請求項10】

前記導波路基体の表面に、前記金属被覆層として金属メッキによる金属メッキ層を形成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の導波路製造方法。

【請求項11】

前記金属メッキ層として、銅メッキによる銅メッキ層を形成することを特徴とする請求項１０に記載の導波路製造方法。

【請求項12】

前記導波路基体の表面に、前記金属メッキ層と前記導波路基体との密着性を高める目的で下地層を形成した後、前記下地層の表面に前記金属メッキ層を形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の導波路製造方法。

【請求項13】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の導波路が、回路基板の表面に設けられた溝部或いは前記回路基板の内部に埋め込み実装される、または前記回路基板の表面に表面実装されることを特徴とする導波路実装構造。

【請求項14】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の導波路を回路基板の表面に設けられた溝部に埋め込み実装する工程、或いは前記導波路を前記回路基板の内部に埋め込み実装する工程、或いは前記導波路を前記回路基板の表面に表面実装する工程を有することを特徴とする導波路実装方法。

【請求項15】

請求項１３に記載の導波路実装構造によって構成されたアナログフロントエンドを備えることを特徴とする高周波通信モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導波路、導波路製造方法、導波路実装構造、導波路実装方法及び高周波通信モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、マイクロ波やミリ波等の高周波の電磁波を伝送する導波路（導波管と同義）として、矩形或いは円形の断面形状を有する中空の金属管で構成された中空導波路や、誘電体に設けられた孔に金属を充填して疑似的な導波路の壁が形成された誘電体集積基板導波路（ＳＩＷ：Substrate Integrated Waveguide）、液晶ポリマー等の高分子材料を誘電体として用いる誘電体導波路などが知られている。
下記特許文献１には、ミリ波フロントエンドを構成する部品の一つである結合器を、中空導波路或いは誘電体導波路で構成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−７３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年では、免許不要で一般に広く開放されているミリ波帯域を利用して無線伝送を行うミリ波通信が、家庭向けやオフィス向けの大容量伝送技術として注目されている。昨今のＣＭＯＳ技術の発展により、ミリ波ＩＣチップの低コスト化の目途が立ったことから、ミリ波通信モジュールの開発が急ピッチで進んでいるが、今後は、ミリ波通信モジュールに搭載されるアナログフロントエンドの小型化及び低損失化が要求される。

【0005】

上記のように、アナログフロントエンドを構成する部品に中空導波路や誘電体導波路を用いる技術は従来から知られているが、中空導波路は、誘電体による波長短縮効果を得られず、寸法が大きくなるという欠点があり、一方、液晶ポリマー等の高分子誘電体を用いる誘電体導波路は、厚さ寸法を大きくすることができず、誘電正接（tanδ）も大きいため、伝送損失が大きいという欠点がある。

【0006】

また、近年、開発が進んでいるＳＩＷを、アナログフロントエンドを構成する部品に適用することも考えられるが、このＳＩＷは、小型化を実現できても製造プロセスが複雑であるが故に製造コストが高く、さらに、銅損及び誘電体損の他、電磁放射損と表面波励振損等の発生によってトータルの伝送損失が大きくなるという欠点がある。

【0007】

アナログフロントエンドの小型化及び低損失化は、ミリ波通信モジュール全体の小型化及び低損失化（伝送効率の向上）につながる。しかしながら、上記のように、中空導波路、誘電体導波路、ＳＩＷなどの従来の導波路は、それぞれ寸法が大きい、或いは伝送損失が大きいという欠点があり、ミリ波通信モジュールのアナログフロントエンドを構成する部品として要求される性能を満たしていない。

【0008】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも小型化及び低損失化を実現可能な導波路、導波路製造方法、導波路実装構造、導波路実装方法及び高周波通信モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明に係る導波路は、電磁波を伝送する導波路において、硬質誘電体からなり、前記電磁波の伝播方向に延在する導波路基体と、前記導波路基体の表面に形成された金属被覆層と、を備え、前記導波路基体は、長辺をａ、短辺をｂ、前記電磁波の周波数をｆ、光速をｃ、前記硬質誘電体の比誘電率をεrとしたときに、

【数4】

を満足する伝播モードに応じた長さの前記長辺及び前記短辺を有する矩形の断面形状に形成されることが好ましい。
本発明に係る導波路において、前記硬質誘電体は、純石英、石英化合物、アルミナ、或いはセラミックのいずれかであることが好ましい。
本発明に係る導波路において、前記導波路基体は、アナログ回路部品として付加すべき機能に応じた平面形状を有することが好ましい。
本発明に係る導波路において、前記金属被覆層は、金属メッキによって形成された金属メッキ層であることが好ましい。
本発明に係る導波路において、前記金属メッキ層は、銅メッキによって形成された銅メッキ層であることが好ましい。
本発明に係る導波路において、前記金属被覆層は、前記金属メッキ層と前記導波路基体との密着性を高める目的で形成された下地層を有することが好ましい。

【0010】

また、本発明に係る導波路製造方法は、電磁波を伝送する導波路の製造方法において、硬質誘電体を加工して前記電磁波の伝播方向に延在する導波路基体を作製する工程と、前記導波路基体の表面に金属被覆層を形成する工程と、を有し、前記導波路基体を、長辺をａ、短辺をｂ、前記電磁波の周波数をｆ、光速をｃ、前記硬質誘電体の比誘電率をεrとしたときに、

【数5】

を満足する伝播モードに応じた長さの前記長辺及び前記短辺を有する矩形の断面形状に形成することが好ましい。
本発明に係る導波路製造方法において、前記硬質誘電体として、純石英、石英化合物、アルミナ、或いはセラミックのいずれかを用いることが好ましい。
本発明に係る導波路製造方法において、前記硬質誘電体を加工して、アナログ回路部品として付加すべき機能に応じた平面形状を有する導波路基体を作製することが好ましい。
本発明に係る導波路製造方法において、前記導波路基体の表面に、前記金属被覆層として金属メッキによる金属メッキ層を形成することが好ましい。
本発明に係る導波路製造方法において、前記金属メッキ層として、銅メッキによる銅メッキ層を形成することが好ましい。
本発明に係る導波路製造方法において、前記導波路基体の表面に、前記金属メッキ層と前記導波路基体との密着性を高める目的で下地層を形成した後、前記下地層の表面に前記金属メッキ層を形成することが好ましい。

【0011】

また、本発明に係る導波路実装構造は、上記の導波路が、回路基板の表面に設けられた溝部或いは前記回路基板の内部に埋め込み実装される、または前記回路基板の表面に表面実装されることを特徴とする。
また、本発明に係る導波路実装方法は、上記の導波路を回路基板の表面に設けられた溝部に埋め込み実装する工程、或いは前記導波路を前記回路基板の内部に埋め込み実装する工程、或いは前記導波路を前記回路基板の表面に表面実装する工程を有することを特徴とする。
さらに、本発明に係る高周波通信モジュールは、上記の導波路実装構造によって構成されたアナログフロントエンドを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、従来の中空導波路、誘電体導波路、ＳＩＷなどと比較して、小型化及び低損失化を実現可能な導波路、導波路製造方法、導波路実装構造、導波路実装方法及び高周波通信モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る導波路１の斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。

【図2】純石英の導波路基体１０を備えた導波路１のカットオフ周波数のａ依存性を測定した結果を示す図である。

【図3】純石英の導波路基体１０を備えた導波路１の伝送損失のａ依存性を測定した結果を示す図である。

【図4】純石英の導波路基体１０を備えた導波路１の伝送損失のｂ依存性を測定した結果を示す図である。

【図5】幅寸法ａが２ｍｍ、厚さ寸法ｂが１ｍｍに設定された純石英の導波路基体１０を備えた導波路１の伝送損失の周波数依存性を測定した結果を示す図である。

【図6】幅寸法ａが２ｍｍ、厚さ寸法ｂが０．５ｍｍに設定された純石英の導波路基体１０を備えた導波路１の伝送損失の周波数依存性を測定した結果を示す図である。

【図7】幅寸法ａが２ｍｍ、厚さ寸法ｂが０．１ｍｍに設定された液晶ポリマーを用いた従来の誘電体導波路の伝送損失の周波数依存性を測定した結果を示す図である。

【図8】導波路基体１０の断面形状の変形例を示す図である。

【図9】導波路基体１０の平面形状の変形例を示す図である。

【図10】本実施形態に係る導波路１の製造方法を示す図である。

【図11】本実施形態に係る導波路１の実装構造を示す図である。

【図12】本実施形態に係る導波路１の実装方法を示す図である。

【図13】本実施形態に係るミリ波通信モジュール１００の回路構成図である。

【図14】ミリ波通信モジュール１００の実装構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
図１（ａ）は、本実施形態に係る導波路１の斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る導波路１の断面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る導波路１は、硬質誘電体からなり、ミリ波等の電磁波の伝播方向に延在すると共に矩形の断面形状を有する棒状の導波路基体１０と、この導波路基体１０の表面に形成された金属被覆層２０とから構成されている。

【0015】

導波路基体１０の構成材料である硬質誘電体は、従来の誘電体導波路に使用されていた液晶ポリマー等の高分子誘電体と比較して、誘電率が大きく（誘電正接tanδが小さく）且つ硬度が高い誘電体である。このような硬質誘電体としては、例えば純石英、石英化合物、アルミナ、或いはセラミックのいずれかを用いることが好ましいが、これらに限定されるものではなく、他の硬質誘電体を用いても良い。以下では、硬質誘電体として純石英（比誘電率εr＝３．８２、誘電正接tanδ＝０．０００５３）を用いる場合を想定する。

【0016】

金属被覆層２０は、導波路基体１０の表面に金属メッキによって形成された金属メッキ層である。この金属メッキ層は、銅メッキによって形成された銅メッキ層であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、銅以外の金属による金属メッキ層であっても良い。また、この金属被覆層２０は、単層構造に限らず、多層構造としても良い。また、金属メッキに限らず、スパッタリングや蒸着等の他の手段によって金属被覆層２０を形成しても良い。

【0017】

このような構成の導波路１においては、導波路基体１０の幅寸法ａと厚さ寸法ｂの設定により、電磁波を特定の伝播モードで伝播させることができる。例えば、下記（１）式を満足するように、導波路基体１０の幅寸法ａと厚さ寸法ｂを設定する（具体的には幅寸法ａ＞厚さ寸法ｂとする）ことにより、電磁波を例えばＴＥ１０モードで伝播させることができる。なお、下記（１）式において、ｆは電磁波の周波数、ｃは光速、εrは硬質誘電体の比誘電率である。

【0018】

【数1】

【0019】

本願発明者は、上記構成の導波路１の各種特性を測定し、従来の導波路に対する優位性について検証した。以下、その検証結果について説明する。

【0020】

図２は、純石英からなる導波路基体１０の厚さ寸法ｂを１ｍｍ、金属被覆層２０（銅メッキ層）の厚さを０．３μｍ以上として、導波路基体１０の幅寸法ａとカットオフ周波数との関係（つまりカットオフ周波数のａ依存性）を、２つの伝播モード（ＴＥ１０モード、ＴＥ２０モード）のそれぞれについて測定した結果である。この測定結果から、本実施形態の導波路１を６０〜７０ＧＨｚ帯のミリ波通信に適用する場合、導波路基体１０の幅寸法ａを１．２６ｍｍ以上２．１９ｍｍ以下に設定すれば良いことがわかる。

【0021】

図３は、純石英からなる導波路基体１０の厚さ寸法ｂを１ｍｍ、金属被覆層２０（銅メッキ層）の厚さを０．３μｍ以上として、６０ＧＨｚ帯の伝送損失と導波路基体１０の幅寸法ａとの関係（つまり伝送損失のａ依存性）を測定した結果である。この測定結果から、導波路基体１０の幅寸法ａが大きくなるほど、６０ＧＨｚ帯の伝送損失が小さくなることがわかる。

【0022】

図４は、純石英からなる導波路基体１０の幅寸法ａを２ｍｍ、金属被覆層２０（銅メッキ層）の厚さを０．３μｍ以上として、６０ＧＨｚ帯の伝送損失と導波路基体１０の厚さ寸法ｂとの関係（つまり伝送損失のｂ依存性）を測定した結果である。この測定結果から、導波路基体１０の厚さ寸法ｂが大きくなるほど、６０ＧＨｚ帯の伝送損失が小さくなることがわかる。

【0023】

以上の測定結果を踏まえ、幅寸法ａが２ｍｍ、厚さ寸法ｂが１ｍｍに設定された純石英の導波路基体１０を備えた導波路１の伝送損失の周波数依存性を測定した結果を図５に示す。また、幅寸法ａが２ｍｍ、厚さ寸法ｂが０．５ｍｍに設定された純石英の導波路基体１０を備えた導波路１の伝送損失の周波数依存性を測定した結果を図６に示す。これらの測定結果から、導波路基体１０の幅寸法ａと厚さ寸法ｂを適切に設定することにより、６０ＧＨｚ帯での伝送損失を最小にできることがわかる。さらに、導波路基体１０の厚さ寸法ｂを大きくするほど、６０ＧＨｚ帯での伝送損失をより小さくできることもわかる。

【0024】

一方、図７は、幅寸法ａが２ｍｍ、厚さ寸法ｂが０．１ｍｍに設定された液晶ポリマー（比誘電率εr＝３．１６、誘電正接tanδ＝０．００３）を用いた従来の誘電体導波路の伝送損失の周波数依存性を測定した結果である。この測定結果から、液晶ポリマーを用いた従来の誘電体導波路は、本実施形態の導波路１と比較して、６０ＧＨｚ帯での伝送損失が非常に大きいことがわかる。

【0025】

このように、液晶ポリマーを用いた従来の誘電体導波路の伝送損失が大きい理由は、厚さ寸法ｂを大きくすることができず、また、純石英等の硬質誘電体からなる導波路基体１０と比較して、誘電正接tanδが大きいためと考えられる。これに対して、硬質誘電体からなる導波路基体１０は、寸法の設計自由度が高く、また、誘電正接tanδも小さいので、幅寸法ａと厚さ寸法ｂを適切に設定することにより、所望の周波数帯域での伝送損失を最小化することができる。

【0026】

また、既に述べたように、従来の中空導波路は、誘電体による波長短縮効果を得られないため、寸法が大きくなる。本願発明者の試算によると、例えば、本実施形態の導波路１と同程度のカットオフ周波数を中空導波路で実現するためには（換言すれば、中空導波路を６０ＧＨｚ帯のミリ波通信に適用するためには）、中空導波路の幅を約３．７ｍｍとする必要があり、本実施形態の導波路１（幅寸法ａ＝２ｍｍ）に対して約２倍の大きさとなる。つまり、本実施形態の導波路１は、従来の中空導波路より小型化を実現できる。

【0027】

また、既に述べたように、従来のＳＩＷは、小型化を実現できるが、銅損及び誘電体損の他、電磁放射損と表面波励振損等の発生によって伝送損失が大きい。これに対して、本実施形態の導波路１は、電磁放射損と表面波励振損が発生しないので、ＳＩＷと比較しても伝送損失を小さくできる。

【0028】

以上のように、本実施形態の導波路１は、従来の中空導波路、液晶ポリマーを用いた誘電体導波路、ＳＩＷなどと比較して、小型化及び低損失化を実現でき、以下で説明するミリ波通信モジュール１００のアナログフロントエンド１１０を構成する部品として要求される性能を満たすことができる。

【0029】

なお、上記実施形態では、矩形の断面形状を有する導波路基体１０を用いる場合を例示したが、例えば、図８（ａ）に示すような梯形（台形）の断面形状を有する導波路基体１１、図８（ｂ）に示すような円形の断面形状を有する導波路基体１２、或いは図８（ｃ）に示すような楕円形の断面形状を有する導波路基体１３を用いても良い。

【0030】

また、例えば、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、アナログ回路部品として付加すべき機能に応じた平面形状を有する導波路基体１４、１５を用いても良い。このように、電磁波の伝播方向に対して幅が変化したり、湾曲部分が存在するような平面形状を有する導波路基体１４、１５を用いることにより、例えばフィルターや共振器等のアナログ回路部品としての機能を導波路１に付加させることができる。

【0031】

また、上記実施形態では、導波路基体１０の表面に金属被覆層２０として金属メッキ層（例えば銅メッキ層）を形成する場合を例示したが、導波路基体１０の表面に、金属メッキ層と導波路基体１０との密着性を高める目的で下地層を形成した後、その下地層の表面に金属メッキ層を形成しても良い。また、金属メッキ層の表面酸化を防止する目的で、金メッキによる金メッキ層を金属メッキ層の表面に形成しても良い。

【0032】

次に、上述した導波路１の製造方法について説明する。
本実施形態の導波路１の製造方法は、硬質誘電体を加工して、電磁波の伝播方向に延在する導波路基体１０を作製する加工工程と、この加工工程から得られた導波路基体１０の表面に金属被覆層２０を形成する被覆層形成工程とを有する。図１０（ａ）に示すように、まず、加工工程では、純石英からなるガラス基板をレーザー加工することにより、例えば幅寸法ａ＝２ｍｍ、厚さ寸法ｂ＝０．５ｍｍの矩形の断面形状を有する棒状の導波路基体１０を作製する。

【0033】

この加工工程において、導波路基体１０の断面形状を矩形ではなく、図８に示したように、梯形、円形、或いは楕円形のいずれかの形状に加工しても良い。また、導波路基体１０の平面形状を、図９に示したように、アナログ回路部品として付加すべき機能に応じた形状に加工しても良い。また、導波路基体１０の原材料である硬質誘電体として、純石英以外の石英化合物、アルミナ、或いはセラミック等を用いても良い。

【0034】

続いて、被覆層形成工程では、図１０（ｂ）に示すように、矩形形状に加工された導波路基体１０の表面に、無電解メッキによる厚さ０．３μｍ程度の無電解銅メッキ層２１を形成し、さらに、図１０（ｃ）に示すように、無電解銅メッキ層２１の表面に、電解メッキによる厚さ１μｍ程度の電解メッキ層２２を形成することにより、導波路基体１０の表面に金属被覆層２０を形成する。

【0035】

この被覆層形成工程において、導波路基体１０の表面に、金属メッキ層（ここでは、無電解銅メッキ層２１と電解メッキ層２２の多層構造からなる銅メッキ層）と導波路基体１０との密着性を高める目的でスパッタリング等により下地層（例えばチタン層）を形成した後、この下地層の表面に金属メッキ層を形成しても良い。また、金属メッキ層の表面酸化を防止する目的で、金メッキによる金メッキ層を金属メッキ層の表面に形成しても良い。

【0036】

次に、上述した導波路１の実装構造について説明する。
本実施形態の導波路１は、図１１（ａ）に示すように、回路基板３０の表面に設けられた溝部３１或いは回路基板３０の内部に埋め込み実装することができ、また、回路基板３０の表面に表面実装することができる。また、本実施形態の導波路１は硬質であるため、図１１（ｂ）に示すように、導波路１の一部が回路基板３０の端部から突出するように表面実装することもできる。

【0037】

なお、回路基板３０の溝部３１或いは内部に実装された導波路１と、例えば回路基板３０の裏面に形成された配線パターン３２との接続には、図１１（ａ）に示すように、スルーホール３３を用いれば良い。この場合、スルーホール３３は、導波路１の金属被覆層２０を貫通して導波路基体１０まで到達するように形成する必要がある。また、回路基板３０に表面実装された導波路１と、同じ表面に形成された配線パターン３４とを接続するには、図１１（ｃ）に示すように、端部の金属被覆層２０を剥がして導波路基体１０を露出させた状態で、導波路１を配線パターン３４上に接着剤シートを介して接着させれば良い。

【0038】

このような導波路１の実装方法は、導波路１を回路基板３０の表面に設けられた溝部３１に埋め込み実装する工程、或いは導波路１を回路基板３０の内部に埋め込み実装する工程、或いは導波路１を回路基板３０の表面に表面実装する工程を含むが、以下では、特に導波路１を回路基板３０の内部に埋め込み実装する工程について説明する。

【0039】

図１２（ａ）に示すように、まず、第１のポリイミドシート４０の上面に第１の接着剤シート５０を貼り合わせた後、図１２（ｂ）に示すように、導波路１と同じ厚さを有し、導波路１の形状及び大きさに合わせて開口部６１が形成された第２のポリイミドシート６０を第１の接着剤シート５０に貼り合わせる。そして、図１２（ｃ）に示すように、第２のポリイミドシート６０の開口部６１に導波路１を埋め込んで第１の接着剤シート５０に接着させる。

【0040】

そして、図１２（ｄ）に示すように、第２のポリイミドシート６０の上面及び導波路１の上面に第２の接着剤シート７０を貼り合わせた後、第３のポリイミドシート８０を第２の接着剤シート７０に貼り合わせることにより、内部に導波路１が埋め込まれた多層基板（回路基板３０）を得る。この回路基板３０に加熱加圧キュア処理を施した後、導波路１の断面が露出するように回路基板３０を切断して実装工程は終了する。なお、必要に応じて、導波路１と不図示の配線パターンとを接続させるためのスルーホールも形成する。

【0041】

次に、本実施形態に係るミリ波通信モジュール１００について説明する。
図１３は、ミリ波通信モジュール１００の回路構成図である。この図に示すように、ミリ波通信モジュール１００は、例えば６０ＧＨｚ帯のミリ波信号をアナログ処理するアナログフロントエンド１１０と、ベースバンド信号及びＩＦ信号（中間周波数信号）をデジタル処理するデジタルバックエンド１３０とを備えている。

【0042】

アナログフロントエンド１１０において、ローカルオシレータ１１１から出力されたローカル信号（ミリ波帯域の周波数を有する信号）は、第１のフェイズシフター１１２を介して第１のミキサー１１３に入力される。第１のミキサー１１３には、上記のローカル信号とデジタルバックエンド１３０から出力される送信ＩＦ信号（送信すべき情報を含む中間周波数帯域の信号）が入力される。第１のミキサー１１３は、ローカル信号と送信ＩＦ信号を混合（乗算）して、ミリ波帯域の送信ミリ波信号を生成する。

【0043】

第１のミキサー１１３から出力された送信ミリ波信号は、第１のバンドパスフィルター１１４、パワーアンプ１１５及び第２のバンドパスフィルター１１６を経て、帯域制限処理や増幅処理を施された後、デュプレクサー１１７に入力される。デュプレクサー１１７は、送信ミリ波信号を第３のバンドパスフィルター１１８に出力する。デュプレクサー１１７から出力された送信ミリ波信号は、第３のバンドパスフィルター１１８及びパワーディバイダー１１９を経て、送信アンテナ１２０から送信される。

【0044】

一方、受信アンテナ１２１によって受信された受信ミリ波信号は、第２のフェイズシフター１２２、パワーディバイダー１１９及び第３のバンドパスフィルター１１８を経てデュプレクサー１１７に入力される。デュプレクサー１１７は、受信ミリ波信号を第４のバンドパスフィルター１２３に出力する。デュプレクサー１１７から出力された受信ミリ波信号は、第４のバンドパスフィルター１２３、リニアアンプ１２４、第５のバンドパスフィルター１２５を経て、帯域制限処理や増幅処理を施された後、第２のミキサー１２６に入力される。

【0045】

第２のミキサー１２６には、帯域制限処理や増幅処理を施された後の受信ミリ波信号とローカルオシレータ１１１から出力されたローカル信号とが入力される。第２のミキサー１２６は、ローカル信号と受信ミリ波信号を混合して、受信ＩＦ信号（受信した情報を含む中間周波数帯域の信号）を生成し、この受信ＩＦ信号をデジタルバックエンド１３０に出力する。

【0046】

デジタルバックエンド１３０は、ＩＦ信号をデジタル処理するＩＦプロセッサ１３１と、ベースバンド信号をデジタル処理するベースバンドプロセッサ１３２とから構成されている。ＩＦプロセッサ１３１は、ベースバンドプロセッサ１３２から入力される送信ベースバンド信号（送信すべき情報を含むベースバンド帯域の信号）を、送信ＩＦ信号に周波数変換してアナログフロントエンド１１０（第１のミキサー１１３）に出力する。

【0047】

また、このＩＦプロセッサ１３１は、アナログフロントエンド１１０（第２のミキサー１２６）から入力される受信ＩＦ信号を、受信ベースバンド信号（受信した情報を含むベースバンド帯域の信号）に周波数変換してベースバンドプロセッサ１３２に出力する。一方、ベースバンドプロセッサ１３２は、送信すべき情報に変調処理及び符号化処理を施すことにより、送信ベースバンド信号を生成してＩＦプロセッサ１３１に出力すると共に、ＩＦプロセッサ１３１から入力される受信ベースバンド信号に復調処理及び復号処理を施すことにより、受信した情報を受信ベースバンド信号から抽出する。

【0048】

以上のように構成されたミリ波通信モジュール１００において、アナログフロントエンド１１０を構成する部品の内、ローカルオシレータ１１１、第１のミキサー１１３、パワーアンプ１１５、リニアアンプ１２４及び第２のミキサー１２６を除く全て（信号伝送路も含む）を、本実施形態の導波路１で構成することができる。信号伝送路以外の部品を導波路１で構成する場合、前述のように、導波路基体１０の平面形状をアナログ回路部品として付加すべき機能に応じた形状とすれば良い。これにより、フェイズシフターやバンドパスフィルター、デュプレクサー、パワーディバイダー、アンテナ等の機能を導波路１に付加することができる。

【0049】

図１４は、ミリ波通信モジュール１００の実装構造を示す図である。図１４（ａ）に示すように、ミリ波通信モジュール１００は、第１の回路基板１４０と、これに貼り合わされた第２の回路基板１５０とから構成されている。第１の回路基板１４０には、デジタルバックエンド１３０に相当する第１の回路ブロック１４１と、アナログフロントエンド１１０を構成する部品の内、ローカルオシレータ１１１、第１のミキサー１１３、パワーアンプ１１５、リニアアンプ１２４及び第２のミキサー１２６からなる第２の回路ブロック１４２が実装されている。

【0050】

また、図１４（ｂ）に示すように、第２の回路基板１５０には、アナログフロントエンド１１０を構成する部品の内、第１のフェイズシフター１１２、第１のバンドパスフィルター１１４、第２のバンドパスフィルター１１６、デュプレクサー１１７、第３のバンドパスフィルター１１８、パワーディバイダー１１９、送信アンテナ１２０、受信アンテナ１２１、第２のフェイズシフター１２２、第４のバンドパスフィルター１２３及び第５のバンドパスフィルター１２５に相当する導波路１（単純な信号伝送路も含む）が埋め込み実装されている。

【0051】

第１の回路基板１４０上の第１の回路ブロック１４１と第２の回路ブロック１４２は、通常の配線パターン１４３によって電気的に接続されているが、第２の回路基板１５０に導波路１で構成されたミリ波アナログ回路と、第１の回路基板１４０の第２の回路ブロック１４２は、第１の回路基板１４０と第２の回路基板１５０を貫通する結合器１４４によって電気的に接続されている。

【0052】

以上のような構成のミリ波通信モジュール１００によると、本実施形態の導波路１及び図１１に示した導波路１の実装構造によってアナログフロントエンド１１０を構成することにより、アナログフロントエンド１１０の小型化及び低損失化を実現でき、ひいてはモジュール全体としての小型化及び低損失化（伝送効率の向上）を実現することができる。
なお、図１３に示したミリ波通信モジュール１００の回路構成と、図１４に示したミリ波通信モジュール１００の実装構造は、あくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0053】

１…導波路、１０…導波路基体、２０…金属被覆層、１００…ミリ波通信モジュール（高周波通信モジュール）、１１０…アナログフロントエンド、１３０…デジタルバックエンド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】