模式转换器的制造方法
模式转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模式转换器，尤其是涉及在毫米波段的通信用的波导中使用的技术。
[0002]本申请基于2012年12月27日提出申请的日本特愿2012 — 283993号提出，并主张享有其优先权，并在此援引其全部内容。
【背景技术】
[0003]近年来，提出有利用毫米波段的数G[bps]的高速大容量通信，且其一部分正在实现。特别是在60GHz带动作的无线通信设备的重要性更大。由于无需许可就能够利用57?66GHz的宽频带，因此期待面向民生领域的普及，当务之急是实现廉价且小型的毫米波通信丰旲块。
[0004]作为实现小型且廉价的毫米波通信模块的方式，在非专利文献1、专利文献1中公开有利用了由印刷电路基板形成的波导(杆壁波导天线:PWA，Post-wall WaveguideAntenna)的毫米波模块。如专利文献1的图1?图7所示，在上述技术中，用印刷电路基板的贯通孔组(杆组)置换现有的波导的侧壁(金属壁)。无线通信IC(CM0S - 1C)安装在PWA上，通过引线接合、凸块(bump)连接等方法从无线通信1C(在专利文献1的说明书中记为半导体芯片4。下同)输出的毫米波信号暂时在由平面电路形成的传送线路(记为微带、共面线、带等线路24)传输，经过平面电路/波导变换构造(记为中心导体23)，最终传导至波导构造部(记为波导2)。
[0005]图35是示出现有的模式转换器(转换器)的结构例的剖视图。如图35所示，在转换器810中，波导802在前方端面(图35的右方侧)具有放射电波的开口部825。波导802由多个杆(柱)壁820和接地导体层(铜箔)821、822构成。在波导802，作为供电部插入有管脚(平面电路/波导转换器)823。从传送线路824导入管脚823后的毫米波信号从波导802的前方的开口部825作为电磁波放射。作为天线组件的转换器810经由导体827A、827B以及作为电介质的多个基板828A、828B、828C层叠多层而形成。管脚823通过在基板828B和828C预先形成导孔(via)然后层叠基板而形成。
[0006]在一般的高频电路中，在连接电路A与电路B的情况下，需要进行阻抗匹配。这意味着在从电路A到电路B的连接点处以不反射的方式传送信号。即，在从作为电路A的平面电路/传送线路到作为电路B的波导的连接点处，需要使信号以不反射的方式传送。在图35所示的构造的情况下，在规定的频带，通过将管脚823的长度调整为规定的值，实现抑制了反射损耗的信号传送从而进行阻抗匹配。除此之外，作为阻抗匹配方法之一，还有使管脚823与接地导体层822之间的距离最优化的方法。
[0007]专利文献1:日本国特开2011 - 109438号公报
[0008]专利文献2:日本国特开2011 — 082337号公报
[0009]非专利文献1:R.Suga，et al.uCost-Effective 60-GHz Antenna-Packagewith End-Fire Radiat1n from Open-Ended Post-Wal1 Waveguide forWireless File-Transfer System，，，2011 IEEE MTT-S Internat1nal MicrowaveSymposium, pp.348—351
[0010]在现有的转换器的制造方法中，通过在厚度确定的多个基板预先形成导孔，并层叠这样的多个基板来制造管脚，因此，管脚的长度取决于基板的厚度尺寸，仅能够取离散的值，不容易调整阻抗。另外，所层叠的各基板的厚度尺寸无法独立地决定，而是取决于材料是否容易得到等。因此，难以实现最佳长度的管脚。
[0011]另外，现有的转换器的管脚在基板内构成。因此，实际上很难确认管脚延伸到基板内的何处位置。特别是在转换器完成后，无法调整管脚823与接地导体层822之间的距离(参照专利文献2)。
[0012]另外，在上述构造中，由于基板层叠时的导体或者位置偏移以及基板层叠时所使用的粘合材料的影响，存在反射特性劣化等而无法得到设计的特性，进而波导的损失变大等问题。
[0013]并且，现有的转换器具有将形成有导孔的基板层叠多个的构造。因此，会产生加工工时的增加、因粘合材料而导致的传送损失的增加、由各层的材料引起的传送特性差别、层叠工序中的位置偏移、材料难以得到等非优选的状况。
【发明内容】
[0014]本发明是考虑以上情况而完成的，提供一种具有最佳的管脚且容易进行管脚的前端与接地导体层之间的离开距离的确认以及调整的模式转换器。另外，提供一种减少加工工时且具有最佳特性的制造效率高的模式转换器。
[0015]本发明的第一实施方式涉及一种模式转换器，具备:基板，该基板具有第一主面和第二主面；第一接地导体层，该第一接地导体层形成于第一主面；第二接地导体层，该第二接地导体层形成于第二主面；平面电路，该平面电路形成于第一主面并传播高频波；管脚，该管脚与平面电路连接，形成在从第一主面贯通到第二主面的贯通孔的内部，且与第一主面以及第二主面连通；以及隔离焊盘，该隔离焊盘形成于在第二主面中露出的管脚的端部与第二接地导体层之间。
[0016]根据第一实施方式所涉及的模式转换器，管脚的端部在基板的第二主面中露出，使管脚的端部与接地导体层电绝缘的隔离焊盘设置于第二主面。因此，容易进行管脚与接地导体层之间的位置关系的确认以及管脚与接地导体层之间的调整(修整)。
[0017]本发明的第二实施方式的特征在于，在第一实施方式所涉及的模式转换器中，管脚在第二主面上延伸设置。
[0018]根据第二实施方式所涉及的模式转换器，形成为贯通孔的内壁与管脚之间的界面并不在第二主面露出的构造。因此，能够防止微粒等从界面侵入。
[0019]本发明的第三实施方式的特征在于，在第一或者第二实施方式所涉及的模式转换器中，管脚沿着贯通孔的内壁形成，且具有圆筒形。
[0020]根据第三实施方式所涉及的模式转换器，管脚为圆筒形，在因施加有弯曲或者扭转的应力而导致基板变形的情况下，管脚也能够容易地随着变形。因而，能够防止施加有过度的应力而模式转换器破损的情况。
[0021]本发明的第四实施方式的特征在于，在第一?第三实施方式所涉及的模式转换器中，隔离焊盘具有圆形环状。
[0022]本发明的第五实施方式的特征在于，在第四实施方式所涉及的模式转换器中，具有圆形环状的隔离焊盘的外径与内径之差为40?80 ym。
[0023]本发明的第六实施方式的特征在于，在第四实施方式所涉及的模式转换器中，在贯通孔填充有电介质。
[0024]本发明的第七实施方式的特征在于，在第六实施方式所涉及的模式转换器中，具有圆形环状的隔离焊盘的外径与内径之差为50?80 ym。
[0025]本发明的第八实施方式的特征在于，在第一?第三实施方式所涉及的模式转换器中，隔离焊盘具有矩形环状。
[0026]本发明的第九实施方式的特征在于，在第八实施方式所涉及的模式转换器中，在贯通孔填充有电介质。
[0027]本发明的第十实施方式的特征在于，在第八或者第九实施方式所涉及的模式转换器中，具有矩形环状的隔离焊盘的矩形环的外侧的一边与内侧的一边之间的长度为40?120 u m0
[0028]根据具有上述第四?第十实施方式所涉及的隔离焊盘的形状的模式转换器，能够进行管脚的反射损失的控制、即能够进行使管脚的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0029]根据上述本发明的实施方式，管脚的端部在第二主面露出，使管脚的端部与接地导体层电绝缘的隔离焊盘设置于第二主面。因此，能够容易地进行管脚与接地导体层之间的位置关系的确认以及管脚与接地导体层之间的调整(修整)。
[0030]另外，以往使用钻削加工形成贯通孔，但根据上述本发明的实施方式，能够通过一次开孔工序形成贯通孔，因此能够使作业工序高效化，能够提高作业的可靠性以及成品率。
[0031]根据上述本发明的实施方式，能够在第一基板以及第二基板一并形成贯通孔，因此，与在两个基板独立地进行开孔作业的情况相比较，不需要进行各基板的贯通孔间的对位。因此，能够消除贯通孔间的位置偏移，能够减少因位置偏移而引起的传送特性的劣化。另外，能够容易地确认管脚的端部与接地导体层之间的位置关系。
[0032]根据上述本发明的实施方式，激振管脚的位置以及直径在基板内统一决定，因此能够减少传送特性的劣化。
[0033]根据上述本发明的实施方式，在基板形成有从第一主面贯通到第二主面的贯通孔，因此，不需要进行孔的高度方向的控制，能够容易地制造模式转换器。
【附图说明】
[0034]图1是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的结构的立体图。
[0035]图2是将本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的输送路的结构放大并示意性地示出的立体图。
[0036]图3是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的结构例的剖视图。
[0037]图4是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的其它结构例的剖视图。
[0038]图5是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的其它结构例的剖视图。
[0039]图6是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的GND导孔附近的结构的剖视图。
[0040]图7是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的导体柱的配置的图。
[0041]图8A是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0042]图8B是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0043]图8C是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0044]图8D是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0045]图8E是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0046]图8F是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0047]图8G是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0048]图8H是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0049]图81是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0050]图8J是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0051]图8K是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0052]图8L是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0053]图8M是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0054]图9是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的管脚的形状的一个例子的剖视图。
[0055]图10是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的管脚的形状的其它例的剖视图。
[0056]图11是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换 器的管脚的形状的其它例的剖视图。
[0057]图12是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的GND导孔的配置例的图。
[0058]图13是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的结构例的俯视图。
[0059]图14是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的立体图。
[0060]图15是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的俯视图。
[0061]图16是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的俯视图。
[0062]图17是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的俯视图。
[0063]图18是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的导体柱的形状的其它例的剖视图。
[0064]图19是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的导体柱的形状的其它例的剖视图。
[0065]图20是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的立体图。
[0066]图21是示意性地说明在本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器搭载半导体芯片后的结构的剖视图。
[0067]图22是示意性地说明在本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器搭载半导体芯片、并安装于母基板后的结构例的剖视图。
[0068]图23是示意性地说明在本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器搭载半导体芯片、并安装于母基板后的其它结构例的剖视图。
[0069]图24是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的控制性的图表。
[0070]图25是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的传送损失的控制性的图表。
[0071]图26A是说明由本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器产生的电场分布的图。
[0072]图26B是说明由本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器产生的电场分布的图。
[0073]图27是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的隔离焊盘的立体图。
[0074]图28是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的图表。
[0075]图29是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的其它模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的图表。
[0076]图30是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的其它隔离焊盘的立体图。
[0077]图31是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的其它图表。
[0078]图32是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的其它图表。
[0079]图33是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的电场矢量的剖视图。
[0080]图34是示意性地示出基于现有技术的模式转换器中的电场矢量的剖视图。
[0081]图35是示意性地示出基于现有技术的模式转换器的结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0082]以下，基于优选的实施方式，参照附图对本发明进行说明。此外，以下所示的实施方式只不过是为了更好地理解发明的宗旨而举例进行说明的，只要没有特意指定，则并不限定本发明。另外，对于在以下的说明中使用的附图，为了容易理解本发明的特征，方便起见有时将作为主要部位的部分放大，各构成要素的尺寸比率等未必与实际情况相同。
[0083]模式转换器的结构
[0084]使用图1?3对本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器100的结构进行说明。图1是示意性地示出模式转换器100的结构的立体图。图2是将模式转换器100的输送路122的结构放大并示意性地示出的立体图。图3是示意性地示出模式转换器100的结构例的、沿着图2的A — A线的剖视图。
[0085]如图1?图3所示，模式转换器100具备基板101、高频信号传播用的平面电路(输送路)122、管脚(导体管脚、激发管脚、激振管脚)120、接地的接地导体层(导体膜)111、接地导体层(导体膜)112、波导110。
[0086]基板101是将单一的部件或者多个基材层叠而成的层叠基板，如图1所示，具有从一方的主面(第一主面)贯通到另一方的主面(第二主面)的一个第一贯通孔(贯通孔)103以及多个第二贯通孔104。第二贯通孔104在基板101的俯视图中配置于呈U字形地包围第一贯通孔103的位置。
[0087]如图3所示，管脚120通过在从基板的一方的主面101a贯通到另一方的主面101b的第一贯通孔103的内壁(内壁面)103a依次层叠导体膜123f、导体膜122f而构成。管脚120经由第一贯通孔103将基板的双方的主面101a、101b连通。导体膜122f是从平面电路122延伸设置的膜。
[0088]波导110由接地导体层111、112和多个导体柱(杆)114构成，接地导体层111、112分别配置于第一基板(基板)的一方的主面101a、另一方的主面101b，多个导体柱(杆)114在接地导体层111、112之间立起设置，并将二者连结在一起。导体柱114由第二贯通孔104和配置于其内部的导体构成。导体柱114的两端分别与接地导体层111、112电连接。
[0089]如图1所示，多个导体柱114在第一基板101的俯视图中以呈U字形地包围管脚120的方式配置。另外，在第一基板101的侧面中的一端101c侧，并未配置导体膜以及导体柱114，而是形成有放射电磁波的开口部102。导体柱114在模式转换器100动作时将从管脚120放射的电磁波封闭在波导110内。通过具备导体柱114，能够使所放射的电磁波不会泄漏而仅沿所希望的方向传播。
[0090]多个导体柱114在第一基板101的俯视图中以与呈近似矩形的周边部中的、除了与开口部102对应的一边之外的三边平行的方式排列。多个导体柱114的排列设定成对从管脚120放射的电磁波进行反射以防止其泄漏至外部。具体而言，在相邻的导体柱114离开配置的情况下，如图7所示，导体柱114的中心轴间距离L决定为:比导体柱114的直径d的2倍小。S卩，决定为:导体柱114的再接近位置彼此的间隔X比导体柱114的直径d小。
[0091]接地导体层111、112分别由铜等导体构成，是作为电接地的配线(GND)发挥功能的膜。接地导体层111在第一基板的一方的主面101a中的第一贯通孔的开口部103b的周边部并未设置。未设置接地导体层111、而对接地导体层111与管脚120进行绝缘的区域为隔离焊盘111a。在第一基板的另一方的主面101b中也同样，接地导体层112在第一贯通孔的开口部103c的周边部并未设置，未设置接地导体层111的区域为规定的宽度H4的隔离焊盘112a。
[0092]此外，隔离焊盘111a在第一基板的一方的主面101a中定义为从第一贯通孔的开口部103b向外侧扩展的绝缘区域。而且，隔离焊盘112a在第一基板的另一方的主面101b中定义为从第一贯通孔的开口部103c向外侧扩展的未配置任何部件的绝缘区域。此外，形成隔离焊盘111a、隔离焊盘112a的区域只要是电绝缘区域即可，例如也可以是配置有绝缘体的区域。例如，可以利用形成于第一基板的一方的主面101a侧的绝缘部124、或者形成于第一基板的另一方的主面101b侧的绝缘部(未图示，也称为钝化)覆盖接地导体层111、112以及隔离焊盘llla、112a。通过形成绝缘部，保护接地导体层111、112以及隔离焊盘llla、112a免遭异物附着或污染等。另外，能够以与模式转换器100直接接触的方式层叠其它基板。
[0093]在导体膜111层叠有大致均匀的厚度的绝缘部124，在绝缘部124的外侧表面上形成有输送路122。输送路122设置为至少与隔离焊盘111a重叠。输送路122的一端侧与管脚120的外部侧端部连接，另一端侧与绝缘部124上的GSG焊盘125连接，形成微带线。
[0094]在GSG焊盘125的两个外侧，如图2所示，在绝缘部124上的输送路122的两侧离开配置有GND焊盘126。在GND焊盘126的两个外侧，如图2所示，邻接有GND连接导孔127。GND连接导孔127如图6所示形成为从绝缘部124上连接到导体膜111。
[0095]管脚120只要至少表面由Cu、Ag、Au等导体形成即可，内部可以形成为由与表面相同的导体、空洞、或绝缘树脂等占据的构造。绝缘树脂只要与隔离焊盘llla、112a相比具有0.lS/m以下的导电率即可。
[0096]如图3所示，管脚120沿第一贯通孔的内壁103a形成，呈具有外径H1的圆筒状。因而，在因施加有弯曲或者扭转的应力而导致基板101变形的情况下，管脚120也能够随之容易地变形，能够防止施加有过大的应力而导致模式转换器100破损的情况。
[0097]管脚120相对于第一基板101的双方的主面(101a、101b)垂直地形成。在第一基板101的一方的主面101a侧的管脚120的端部，环设有与接地导体层111同层且由与接地导体层111相同的材料构成的凸缘状的台肩123c。第一基板101的俯视图中呈圆环状的台肩123c的表面中的外缘部123d由绝缘部124覆盖。台肩123c的中央侧的圆环部123e的表面由从输送路122延长且在绝缘部124的厚度方向扩径的导体122a覆盖。
[0098]如图3所示，外缘部123d的外径尺寸(台肩123c的外径尺寸)H3、与台肩123c连接的部分的导体122a的外径尺寸H2以及管脚120的外径尺寸H1以满足H3 > H2 > H1的方式决定。
[0099]此外，上述的平面电路122、管脚120、接地导体层111、112、构成导体柱114的导体通过从第一基板101或者树脂124的表面侧起依次层叠由钛(Ti)或者铬(Cr)构成的膜、由铜(Cu)构成的膜而形成。上述导体可以使用镀敷法或者使用导电膏形成。
[0100]图4是示出相对于图3的模式转换器100的其它结构例的、模式转换器200的沿着图2所示的A — A线的剖视图。在图3中，示出了第一贯通孔103的长边方向的中心轴附近为空洞的例子，但如图4所示，第一贯通孔203的内部也可以由构成管脚220的导体222f、223f填充。第一贯通孔203以外的构成要素与图3的模式转换器100相同。
[0101]图5是示出相对于图3的模式转换器100的其它结构例的、模式转换器300的沿着图2所示的A — A线的剖视图。在图3中，示出了管脚120沿着第一贯通孔的内壁103a形成，在第一基板的另一方的主面101b侧露出的管脚120的露出面在与第一基板的另一方的主面101b相同的面上形成的例子。然而，如图5所示，管脚320可以从第一基板的另一方的主面301b延伸设置。即，管脚320可以具有在第一贯通孔的开口部303c向外侧扩展的边缘部(台肩)322b。
[0102]通过形成为上述结构，在第一基板的另一方的主面301b中，第一贯通孔的内壁303a与管脚320之间的界面不露出。因而，能够防 止微粒等从界面侵入。
[0103]如以上说明了的那样，根据本实施方式所涉及的模式转换器，配置于第一基板的另一方的主面的接地导体层作为接地端子(GND)发挥功能。因此，在第一基板的另一方的主面中，管脚的端部与接地导体层电场耦合，管脚的阻抗根据管脚的端部与接地导体层之间的离开距离、即隔离焊盘的尺寸而变化。因而，通过调整隔离焊盘的尺寸，能够以使得管脚的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的方式进行控制。
[0104]此外，例如，使用图3对模式转换器的动作进行说明，在模式转换器中，电场的模式按照形成微带线的输送路122与形成GND的导体膜111之间为TEM模式、在波导110内传输的为TE模式的方式转换。
[0105]在图35的现有例的结构中，管脚823并未贯通基板，因此会在导体827A与接地导体层822之间产生基板的厚度方向的电场(纵向分量的电场)(参照图34)。该垂直的电场会产生具有纵向分量的倾斜方向(图34中用箭头示出)的电场，因此会诱发前方端面(即，图34、图35的右侧)的TE模式。由此，进行电场的模式转换。
[0106]另一方面，在本申请的结构中，例如如图3所示，形成有贯通基板101的贯通孔103和隔离焊盘112a。在隔离焊盘112a中，会产生垂直于基板的厚度方向的方向的电场(横向分量的电场)(参照图33)。然而，在贯通孔103周边以及隔离焊盘112a周边，也会产生具有纵向分量的倾斜方向(图33中用箭头示出)的电场。由于该具有纵向分量的倾斜方向的电场，会诱发前方端面(即，图3、图33的右侧)的TE模式。因而，即便是如本申请那样具备贯通孔103和隔离焊盘112a的结构，也能够作为模式转换器动作。
[0107]另外，根据本实施方式所涉及的模式转换器，管脚的端部在第一基板的另一方的主面中露出，对管脚的端部与接地导体层进行电绝缘的隔离焊盘设置于基板的另一方的主面。因此，能够容易地确认管脚的端部与接地导体层之间的位置关系。而且，通过一边确认隔离焊盘的尺寸一边进行调整(修整)而最优化，能够容易地实现输入阻抗匹配的输送路。
[0108]隔离焊盘的尺寸的调整作为工序来说很容易，能够微调，因此能够使平面电路以及管脚的输入阻抗准确地匹配。因而，能够通过调整隔离焊盘的尺寸而准确地控制从平面电路传播到管脚的信号的反射损失。而且，通过使隔离焊盘的尺寸最优化，能够显著地减少反射损失。
[0109]模式转换器的制造方法
[0110]使用图8A?图8M对图1所示的模式转换器100的制造方法的一个例子进行说明。图8A?图8M是按制造工序的顺序分阶段示出模式转换器100的各制造过程中的主要部位剖面的图。
[0111]首先，如图8A所示，作为准备工序，准备具有后述的激光能够透过的透明度的、由玻璃等构成的第一基板。第一基板的厚度为约850 ym。
[0112]接下来，如图8B所示，作为第二工序，向第一基板101的规定的位置照射激光，由此形成改性部a、改性部0。
[0113]改性部a在第一基板101内部的形成管脚的位置，从第一基板的一方的主面到另一方的主面、即在与第一基板101的厚度相等的长度量的区域形成。
[0114]改性部0在第一基板的形成导体柱的位置，从第一基板的一方的主面到另一方的主面、即在与第一基板101的厚度相等的长度量的区域形成。
[0115]此外，改性部0形成为:具有直径尺寸d，且与邻接的改性部0之间的距离X比直径d小。第一基板101例如可以由派热克斯玻璃(注册商标)形成，通过作为激光而聚光照射脉冲宽度为250fs的飞秒激光，形成改性部。上述改性部a、0的尺寸由激光照射的条件控制。
[0116]对第一工序中的激光的照射方法进行说明。向第一基板101的欲改性的位置照射激光12，并且使激光12的焦点13扫描。此时，以使得随着改性工序的进展而到达焦点13的激光12中的至少一部分不在之前已形成的改性部传播、即不在已通过激光12的照射而被改性了的区域传播的方式，使激光12的焦点13扫描。具体而言，使激光12的焦点13在图8B所示的箭头的方向扫描，由此在第一基板101内部形成改性部a、0。另外，优选激光12从第一基板101的表面向内部连续地照射、即从一方的主面侧向另一方的主面侧照射。
[0117]一般地，由激光形成的改性部比第一基板101的折射率大，但改性部与其附近的折射率分布稍稍不均，因此，在改性部传播的光随机地反射、折射。因而，在第一基板101的内部，由于激光12在传播到聚光部之前不在改性部传播，因此能够防止光束直径扩大，能够抑制峰值强度变小的情况。另外，激光12中的至少一部分不在改性部14传播，由此，能够快速地形成通过激光12的照射而被改性的区域。
[0118]接着，如图8C所示，作为第二工序，通过蚀刻将改性部a以及改性部0除去。通过将形成有改性部a、0的玻璃基板101浸渍在收纳于容器(未图示)内的规定的药液中来进行蚀刻。由此，改性部a以及改性部0由药液从玻璃基板101的两侧湿法蚀刻，被从玻璃基板101的内部除去。
[0119]结果，如图8C所示，在存在改性部a以及改性部0的部分，形成第一贯通孔103以及第二贯通孔104。在本实施方式中，作为药液，能够使用以氢氟酸为主要成分的酸溶液、或者以氢氧化钾为主要成分的酸溶液。
[0120]此外，第二工序中的蚀刻利用了被改性的部分与未被改性的部分相比非常快地被蚀刻的现象。由此，能够形成由改性部a、0的形状导致的微细的第一贯通孔103、第二贯通孔104。在本实施方式中，微细的第一贯通孔103、第二贯通孔104的孔径能够根据所制造的部分的用途而在10 ym?300 ym的范围适当决定。
[0121]接着，作为第三工序的前工序即基底形成工序，如图8D所示，在第一基板的一方的主面101a、第一贯通孔103以及第二贯通孔104的内部形成种子层121a，并且如图8E所示，在第一基板的另一方的主面101b形成种子层121b。种子层121a、121b都能够通过溅射形成，由Cr与Cu的混合物、Ti与Cu的混合物等构成，厚度优选为10nm?500nm左右。
[0122]接着，作为第三工序的前工序即抗蚀剂形成工序，如图8F所示，在种子层121a上的与第一贯通孔的开口部103b连接的台肩的形成区域周围，形成通过镀敷形成的抗蚀剂115a。另外，在种子层121b上的与第一贯通孔的开口部103c重叠的区域周围，形成通过镀敷形成的抗蚀剂115b。
[0123]在从第一基板的一方的主面101a侧俯视观察的俯视图中，抗蚀剂115a呈圆环状，以覆盖与除第一贯通孔的开口部103b以及台肩123c部分后的隔尚焊盘111a对应的区域的方式形成。另外，在从第一基板的另一方的主面101b侧俯视观察的俯视图中，抗蚀剂115b呈圆环状，以覆盖与除第一贯通孔的开口部103c后的隔离焊盘112a对应的区域的方式形成。考虑台肩123c的外径尺寸H3来决定抗蚀剂115a的内径尺寸H3。作为抗蚀剂115a、115b，例如能够使用液态负性抗蚀剂、膜状负性抗蚀剂、液态正性抗蚀剂、膜状正性抗蚀剂。
[0124]接着，作为第三工序，进行镀铜，如图8G所示，在除由抗蚀剂115覆盖的部分之外的种子层121a、121b的表面成长镀层。以下，将形成于第一基板的一方的主面101a侧的镀层记为接地导体层111，将形成于另一方的主面101b侧的镀层记为接地导体层112，将形成于第一贯通孔103的内部的镀层记为管脚120，将形成于第二贯通孔104的内部的镀层记为导体柱114。
[0125]镀层的厚度优选为至少比由毫米波段的信号导致的趋肤深度厚。由60GHz的信号导致的趋肤深度为270nm，因此认为若为2 ym左右即是充分的。此外，通过镀铜形成的管脚120、导体柱114可以分别并不完全填充第一贯通孔103、第二贯通孔104的内部，但在要求气密性的情况等中，优选完全填充。
[0126]接着，作为抗蚀剂剥离工序，如图8H所示，将抗蚀剂115a、115b剥离，并且进行残存的种子层121a、112b的蚀刻。由此形成导体膜111、台肩123c、隔离焊盘111a、112a。
[0127]接着，作为第四工序，如图81所示，在导体膜111上以及台肩123c的外周部上形成绝缘部124。绝缘部124形成有在与由第一贯通孔a的开口部和周围的台肩123c的中央侧的圆环部123e构成的部分、以及构成平面电路(传送线路)122终端部的GND连接导孔127的部分重叠的部分被除去的开口部124a、124b。第一贯通孔103周边的开口部的直径尺寸定为H2，由此，如图2所示，决定与台肩123c连接的部分的导体122a的外径尺寸H2。
[0128]在第四工序中形成的绝缘部124由感光性树脂构成，例如通过旋涂法将液态的感光性树脂涂布于导体膜111以及开口部部分的玻璃基板表面111a上。接着，在使所涂布的感光性树脂层固化时，通过光刻法将第一贯通孔103周边的开口部124a、和构成GND导孔127的开口部124b除去，形成绝缘部124。
[0129]此外，在通过光刻进行的树脂除去工序时，当在开口部124a产生仅通过圆环部123e上的显影未被完全除去的感光性树脂残渣的情况下，在该感光性树脂残渣的除去中，实施利用CF4气体、0 2气体进行的RIE (Reactive 1n Etching:反应离子刻蚀)工艺的方法非常有效。
[0130]接着，作为输送路形成工序的前工序亦即基底形成工序，如图8K所示，在绝缘部124的表面、台肩123c的圆环部123e以及孔a的内部、开口部124b内部形成种子层128。种子层128与种子层121a、121b同样可以通过溅射形成，由Cr和Cu的混合物、Ti和Cu的混合物等构成，厚度优选为10nm?500nm左右。
[0131]接着，作为输送路形成工序的前工序亦即抗蚀剂形成工序，如图8K所示，在形成输送路122的部分以外的种子层128上，形成通过镀敷形成的抗蚀剂129。抗蚀剂129以覆盖除形成输送路122的部分以及形成GSG焊盘(未图示)、GND焊盘(未图示)、GND导孔(未图示)的部分之外的区域的方式形成。抗蚀剂129的材料可以是与抗蚀剂115a、115b相同的材料。
[0132]接着，作为抗蚀剂剥离工序，如图8M所示，将抗蚀剂129剥离，并且进行残存的种子层128的蚀刻。由此，形成有形成微带线的输送路122。
[0133]经过以上的工序，得到图1?3所示的模式转换器。此外，在如上所述使用激光形成第一贯通孔以及第二贯通孔的情况下，构成第一基板的部件限定于激光能够透过的玻璃等部件。但是，第一贯通孔以及第二贯通孔可以通过干法蚀刻、利用钻头等进行的机械加工形成，在该情况下，构成第一基板的部件没有限定。另外，也可以在第一基板的另一方的主面101b侧形成覆盖接地导体层112以及隔离焊盘112a的钝化膜。通过形成绝缘部，保护接地导体层111、112以及隔离焊盘llla、112a免遭异物附着、污染等。另外，可以以与模式转换器100直接接触的方式层叠其它基板。作为钝化膜，例如可以利用聚酰亚胺、聚硅氧烷树脂等绝缘树脂。
[0134]如以上所说明了的那样，根据本实施方式所涉及的模式转换器的制造方法，能够通过设置于基板的另一方的主面的隔离焊盘的尺寸来调整管脚的输入阻抗。因而，具备管脚的第一贯通孔只要至少贯通第一基板即可，无需进行与其长 度、其它的电路要素等有关的调整，就能够实现抑制了反射损耗的信号传送而获得阻抗匹配。
[0135]另外，根据本实施方式所涉及的模式转换器的制造方法，隔离焊盘是在模式转换器的外侧露出的部位。因此，能够一边通过目视观察进行确认一边进行隔离焊盘的尺寸的微调。而且，例如即便在模式转换器完成后，也能够容易地进行隔离焊盘尺寸的再次调整。
[0136]并且，根据本实施方式所涉及的模式转换器的制造方法，作为第一基板，不是层叠多个基材而成的基板，而可以使用由单一的基材构成的基板。通过使用单一的基材作为第一基板，能够完全避免在层叠多个基材时因粘合材料而导致的损失、各层的特性差异、叠层的错位等各种不希望的状况。
[0137]在上述实施方式中，如图3所示，从第一基板的一方的主面101a侧的端部直至另一方的主面101b侧的端部，管脚120的直径尺寸均匀。
[0138]然而，如图9所示，也可以使第一基板的另一方的主面101b侧的端部123b的直径比一方的主面101a侧的端部123a缩径，使第一贯通孔103的侧壁面与第一基板的一方的主面101a形成角度00。在该情况下，在从端部123b侧进行成膜加工时，第一贯通孔103内部的金属附着效果提高，因此能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0139]另外，如图10所示，关于第一贯通孔103，也可以使第一基板的另一方的主面101b侧的端部123b的直径比一方的主面101a侧的端部123a扩径，使第一贯通孔103的侧壁面与第一基板的另一方的主面101b形成角度0 1。在该情况下，能够顺利地导入管脚120的毫米波信号。并且，能够提高相对于波导的耦合效率，因此能够顺利地导入毫米波信号。
[0140]另外，如图11所示，关于第一贯通孔103，也可以从第一基板的另一方的主面101b侧的端部123b向一方的主面101a侧的端部123a暂时缩径之后扩径，使第一贯通孔103的侧壁面与第一基板的另一方的主面101b的角度在端部123b为0 3，在端部123a为0 4。在该情况下，在从第一基板双方的主面侧进行成膜加工时，第一贯通孔103内部的金属附着效果提高，因此能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0141]在本实施方式中，从管脚120延伸的传送线路122的终端成为GSG焊盘125，GND连接导孔127与GND焊盘126邻接。如图4所示，GND连接导孔127可以相对于GND焊盘126位于GSG焊盘125的相反侧。然而，如图12所示，也可以是相对于GND焊盘126位于将从管脚120延长的输送路122进一步延长的位置的GND连接导孔127a，还可以是相对于GND焊盘126位于靠管脚120侧的位置的GND连接导孔127b。另外，GND连接导孔127可以配置在朝GND导孔127a方向错开任意长度的量的位置，也可以配置在朝GND连接导孔127b方向错开任意长度的量的位置。此外，图12是为了对GND连接导孔的位置进行说明而相对于GND焊盘126示出多个位置不同的GND导孔的俯视图。
[0142]并且，在本实施方式中，如图1所示，波导110具有多个导体柱114。然而，如图11所示，也可以形成为:在俯视呈矩形的波导110中，将与开口 102对置的形成后方壁的边形成为多个导体柱140，另外，将沿着从管脚120朝向开口 120的方向延伸的2个边形成为在该方向连续的狭缝壁141，在第一工序、第二工序中，形成连续的孔。
[0143]通过将形成后方壁的边形成为多个导体柱140，即便假设在一部分导体柱中产生在电气上断开等不良情况，也能够利用其余的导体柱维持作为波导110的功能。通过将波导110的侧壁形成为连续的狭缝壁141，能够防止电磁波的泄漏。
[0144]另外，在本实施方式中，如图1所示，波导110的侧壁由相互离开地排列的多个导体柱构成，但如图13所示，波导的侧壁也可以由一体化的导体构成。通过形成为这样的结构，电磁波的行进方向的侧壁成为连续壁，因此能够防止由于杆的不连续配置而导致的电磁波的紊乱。
[0145]另外，在以上述方式形成第二贯通孔141的情况下，如图14所示，能够形成为以俯视观察重叠的方式连续地形成多个圆柱的形状。
[0146]并且，如图15所示，能够形成为如下的波导110:将矩形的波导110中的除开口102以外的三边形成连续的长孔0 2从而形成为呈U字形地连续的狭缝壁142，并且仅在开口 102附近具有分离的导体柱140。在该情况下，管脚120周围的环境不是杆而是密闭空间，因此能够阻止电磁波注入时电磁波从管脚周围泄漏的情况。
[0147]另外，如图16所示，能够形成为如下的波导110相离开的状态:在矩形的波导110中的除开口 102以外的三边分别形成连续的孔0 1、0 3，形成对应的狭缝壁141、143，并且，在各边的相交部分设置导体柱140。在该情况下，不连续部仅为一个杆的量，因此能够将不连续部处的电磁波的紊乱抑制在最小限度，并且，能够与图15所示的构造相比能够得到在机械性方面稳定的构造。这样，波导110在内侧与外侧形成连续的状态，由此，第一基板101不会分离。
[0148]另外，如图17所示，也可以在开口 102的外侧设置使对置的导体柱114彼此的距离扩大的形态的狭缝壁144。在该情况下，能够构成H面扇型喇叭形天线，能够提高天线增益。
[0149]在上述实施方式中，如图1?图3所示，将导体柱114的直径尺寸决定为从第一基板101的一方的主面101a直至另一方的主面101b都均匀。然而，如图18所示，也可以形成为以具有角度0 5的方式随着从主面101a趋向主面101b而缩径。在该情况下，能够提高孔0内部的金属附着效果，能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体柱。另外，通过具有角度0 5，能够提高孔a内部的金属附着效果，能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0150]并且，如图19所示，也可以形成为使导体柱114以具有角度0 6、角度07的方式随着从表面101a趋向背面101b而在暂时缩径之后扩径。通过具有角度0 6、角度07，能够提高第一贯通孔103内部的金属附着效果，能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0151]另外，在波导110中，如图20所示，也可以仅在导体柱146的表面、仅在狭缝壁147的表面形成导体膜D1、D2。S卩，对应的孔0以及长孔0 1的内部可以不通过镀敷而由导体填充，可以是中空的。在上述情况下，能够在狭缝壁147的对置的内表面之间仅在对应的部分设置导体膜111、112。在该情况下，优选导体柱146的两端可靠地与导体膜111、112连接。
[0152]这样，在波导110中，关于具有间隙的导体柱114的一部分，通过形成为具有狭缝壁141、142、143、144、147的构造，能够将形成波导100的导体膜111、112之间的波导110的大部分置换为狭缝壁141、142、143、144、147。由此，与以往相比能够大幅度抑制电磁波的泄漏，能够提高天线的放射效率，能够削减波导的放射损失。另外，通过采用狭缝壁，与仅为导体柱114的情况相比，电流的流动面积增大。因而，能够大幅度减轻在全部为杆壁114的情况下产生的、因杆壁114与导体膜111、112的电气不导通而导致的传送模式的紊乱/破绽及其风险。
[0153]图21是模式转换模块500的剖视图。如图21所示，模式转换模块500通过将具有无线收发信号功能元件的无线通信1C (半导体芯片)510在本实施方式的模式转换器100的配置有平面电路122的一侧倒装连接而构成。
[0154]在构成图3所示的模式转换器100的第一基板101的一方的主面101a，设置有形成GND的导体膜111以及绝缘部124上的输送路122，并且在与它们相同的层设置有未图示的电路。作为GSG焊盘发挥功能的输送路的终端部125与无线通信1C 510的端子511连接。毫米波等高频的信号受到寄生电感非常大的影响，因此，对于终端部125与端子511之间的连接，与引线接合相比，优选进行使用凸块的短距离安装。此外，电磁波导波部分的电磁场由杆以及连续壁从外部环境隔断，因此不受安装环境等外部的影响。
[0155]图22是模式转换模块550安装于第二基板(母基板、母板)513而成的模式转换单元600的剖视图。模式转换模块550具有沿厚度方向贯通模式转换器100的第三贯通孔605。借助第三贯通孔605，无线通信1C 510与第二基板513电连接。可以在模式转换模块550与第二基板513之间填充有底层填料(未图示)。也可以形成为利用底层填料覆盖模式转换器100的接地导体层以及隔离焊盘覆盖，并且第一基板101与第二基板513接合的结构。第三贯通孔605以外的构成要素与图21的模式转换模块500相同。
[0156]图23是结构与图21的模式转换模块500不同的模式转换模块560安装于第二基板(母基板、母板)513而成的模式转换单元700的剖视图。模式转换模块560包含半导体芯片510，配置于模式转换器100的表面的导体膜713b与半导体芯片510的端子(未图示)经由线512电连接。模式转换模块560具有沿厚度方向贯通模式转换器100的第三贯通孔705。借助第三贯通孔705，无线通信1C 510与第二基板513电连接。可以在模式转换模块560与第二基板513之间填充有底层填料(未图示)。也可以形成为利用底层填料覆盖模式转换器100的接地导体层以及隔离焊盘，并且第一基板101与第二基板513接合的结构。无线通信1C 510、第三贯通孔705以外的构成要素与图21的模式转换模块500相同。
[0157]实施例
[0158]以下，使用上述实施方式所涉及的实施例1?6，对本发明进行进一步具体说明，但能够应用本发明的实施例不限定于此。
[0159]实施例1
[0160]对使用上述模式转换器的实施例1进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况、和使用基于现有技术的模式转换器(图35)的情况，进行与从平面电路(高频输送路)传播至管脚的信号中的反射的成分(反射损失)有关的仿真。在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式和现有技术中，第一基板的厚度均为850 ym。仿真的结果如图24的图表所示。此外，在本实施方式的模式转换器中，第一基板的另一方的隔离焊盘的尺寸为100 ym。
[0161]图表的横轴表示从传送电路传播至管脚的信号的频率，纵轴表示所传播的信号在管脚处的反射损失S11。图表上的实线与基于本实施方式的模式转换器的结果对应，虚线与基于现有技术的模式转换器的结果对应。如图表所示可知:两条线大致一致，因此，在本实施方式和现有技术的任一模式转换器中，能够得到同样的反射损失的频率依赖性。由此可知:通过如本实施方式那样以贯通第一基板的方式形成管脚，并调整隔离焊盘的尺寸，能够实现与现有技术那样调整管脚自身的长度的情况相同等级的阻抗匹配。
[0162]实施例2
[0163]对使用上述模式转换器的实施例2进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况、和使用基于现有技术的模式转换器(图35)的情况，进行与从平面电路传播来的信号中的、从第一基板的另一方的主面301b侧的开口部泄漏的成分(传送损失)有关的仿真。在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式与现有技术中，第一基 板的厚度均为850 ym。仿真的结果如图25的图表所示。此外，在本实施方式的模式转换器中，第一基板的另一方的隔离焊盘的尺寸为100 ym。
[0164]图表的横轴表示从传送电路传播至管脚的信号的频率，纵轴表示所传播的信号从管脚的传送损失S21。图表上的实线与基于本实施方式的模式转换器的结果对应，虚线与基于现有技术的模式转换器的结果对应。如图表所示可知:两条线大致一致，因此，在本实施方式和现有技术的任一模式转换器中，能够得到同样的传送损失的频率依赖性。由此可知:通过如本实施方式那样形成为管脚贯通第一基板的构造，即便在管脚的内部的空间相对于外部开放的情况下，能够将传送损失抑制在与像现有技术那样使管脚的内部的空间在第一基板的内部密闭的情况同等的程度。
[0165]实施例3
[0166]对使用上述模式转换器的实施例3进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况、和使用基于现有技术的模式转换器(图35)的情况，进行与在使模式转换器动作时在第一基板内部产生的电场的分布有关的仿真。在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式和现有技术中，第一基板的厚度均为850 ym。基于现有技术的仿真结果、基于本实施方式的仿真结果分别如图26A、图26B所示。但是，实际上，电场分布随时间变动，这些图是示出某一瞬间的电场分布的图表。
[0167]此外，为了不出在模式转换器300内部产生的电场分布，并未图不导体柱314、输送路322、管脚320、台肩323c以及322b、隔离焊盘312a以外的构成要素。在本实施方式的模式转换器中，隔离焊盘312a的尺寸为100 ym。
[0168]将从管脚的开口部303b朝向图2所示的GSG焊盘125的方向设为y轴，将在与第一基板的双方的主面301a、301b平行的面内与1轴呈90度的方向设为x轴，将从第一基板的另一方的主面301b朝向一方的主面301a的方向设为z轴。在图26A、图26B的任一仿真结果中，可以看出如下的分布:电场最强的部位存在于管脚的附近，电场以与距最强的部位的距离成反比例的方式变弱。而且，电场强的部位沿远离管脚120 ( — y)的方向隔开一定间隔地周期性排列，在各个部位能够看出相同的分布。使用图26A、图26B，在距管脚等距离的位置彼此对仿真结果进行比较，可知两者的电场分布大致一致。
[0169]实施例4
[0170]对使用上述模式转换器的实施例4进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况，使用不同尺寸的隔离焊盘，进行与从平面电路向管脚激振的信号中的反射的比率(反射损失)有关的仿真。在本实施例中，隔离焊盘312a为圆形环状，外径与内径之差H4在30 ym以上且小于90 ym的范围尺寸依次相差10 ym。图27示意性地示出隔离焊盘312a的形状。此外，这里，用于控制由隔离焊盘产生的电容值的圆形环状的台肩322b也形成于管脚前端。因而，这里，也可以认为H4是台肩322b的外径与隔离焊盘312a的外径之差。台肩322b的外径比管脚320的外径大，且以台肩322b的中心与管脚的中心一致的方式配置。在模式转换器300动作时，从台肩322b的外周面相对于接地导体层312产生与基板301的厚度方向垂直的方向的电场。此外，TE模式的电磁波的前进方向如箭头所示。通过使用圆形的隔离焊盘，能够减小基板与导体之间的应力，另外，能够容易地制造本实施例的管脚的前端构造。
[0171 ] 在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式和现有技术中，第一基板的厚度均为850 ym。另外，假设在第一贯通孔303的内部填充有树脂、且树脂为相对介电常数3.4的电介质而进行仿真。其结果如图28的图表所示。
[0172]图表的横轴表示从传送电路传播至管脚的信号的频率，纵轴表示所传播的信号在管脚处的反射损失S11。将对于模式转换器来说充分的反射损失S11设为约一 15dB以下，以一 15dB为阈值。另外，使用频带为约57?66GHz。
[0173]由图表所示的结果可知:反射损失的大小根据隔离焊盘的尺寸变化。在上述使用频带中呈现阈值以下的反射损失的情况是:形成H4为50 y m以上且小于80 y m的隔离焊盘的情况。因而，优选使隔离焊盘的尺寸(即H4)为50 ym以上且小于80 ym。可知:由此，能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0174]实施例5
[0175]使用除了不利用电介质填充第一贯通孔303的内部以外、其它结构与实施例4相同的模式转换器，在相同的实验条件下进行仿真。仿真的结果如图29的图表所示。
[0176]由图表所示的结果可知:反射损失的大小根据隔离焊盘的尺寸变化。在上述使用频带中呈现阈值以下的反射损失的情况是:形成H4为40 y m以上且小于80 y m的隔离焊盘的情况。因而，优选使隔离焊盘的尺寸(即H4)为40 ym以上且小于80 ym。可知:由此，即便在不利用电介质进行填充的情况下，也能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0177]实施例6
[0178]使用矩形环状的隔离焊盘312a，进行与实施例4相同的仿真。使用与实施例4相同的模式转换器，实验条件也相同。图30示意性地示出隔离焊盘的形状。在仿真中使用的矩形环状的隔离焊盘312a的图5所示的宽度H4在40 ym以上且小于120 ym的范围设定为40、50、60、80、120^111。此外，这里，用于控制由隔离焊盘产生的电容值的矩形环状的台肩322b也形成于管脚320的前端。因而，这里，H4是台肩322b的一边与隔着绝缘区域对置的接地导体层312的一边之间的距离。从台肩322b的中心到外框为止的长度比管脚320的外径大，且以台肩322b的中心与管脚320的中心一致的方式配置。在模式转换器300动作时，从台肩322b的外周面相对于接地导体层312产生与基板301的厚度方向垂直的方向的电场。若使用矩形的隔离焊盘，则产生包含很多与基板的厚度方向垂直的方向的成分(横向成分)的方向的电场，因此能够更高效地诱发TE模式。这里，TE模式的电磁波的前进方向用箭头表示。另外，为了高效地产生横向成分，优选以使得台肩322b的一边与矩形的隔离焊盘312a的外框的一边隔开H4的间隔相互平行、且与箭头所示的TE模式的电磁波的前进方向垂直的方式配置。
[0179]仿真的结果如图31的图表所示。
[0180]由图表所示的结果可知:在使用矩形环状的隔离焊盘的情况下，反射损失的大小也根据隔离焊盘的尺寸变化。在H4为40?120 ym的所有范围，在上述使用频带均呈现阈值以下的反射损失。因而，隔离焊盘的尺寸优选为40?120 ym。可知:由此，能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0181]实施例7
[0182]使用除了不利用电介质填充第一贯通孔203的内部以外其它结构都与实施例6相同的模式转换器，在相同的实验条件下进行仿真。仿真的结果如图32的图表所示。
[0183]由图表所示的结果可知:反射损失的大小根据隔离焊盘的尺寸变化。在H4为40?120 ym的所有范围，在上述使用频带均呈现阈值以下的反射损失。因而，隔离焊盘的尺寸优选为40?120 ym。可知:由此，即便在不利用电介质进行填充的情况下，也能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0184]以上对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明不限定于这些实施例。在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以进行结构的附加、省略、置换以及其它变更。
[0185]产业上的利用可能性
[0186]本发明能够作为利用毫米波段的数Gbps的高速大容量通信用的设备广泛使用。
[0187]标号说明
[0188]100、200、300:模式转换器；101、201、301:第一基板;101a、101b、201a、201b、301a、301b:主面；101c:— 端；102:第二基板；103:第一贯通孔；103a:内壁面；103b、103c:开口部；104:第二贯通孔;110、210、310:波导;111、112、211、212、311、312:接地导体层(导体膜)；llla、112a、212a、212b、312a、312b:隔离焊盘；114、214、314:导体柱；122a、222a、322a:导体；122fU23f:导体膜;120、220、320:管脚；123c、223c、323c:台肩；123d、223d、323d:外缘部；123e、223e、323e:圆环部。
【主权项】
1.一种模式转换器，其特征在于，具备: 基板，该基板具有第一主面和第二主面； 第一接地导体层，该第一接地导体层形成于所述第一主面； 第二接地导体层，该第二接地导体层形成于所述第二主面； 平面电路，该平面电路形成于所述第一主面并传播高频波； 管脚，该管脚与所述平面电路连接，形成在从所述第一主面贯通到所述第二主面的贯通孔的内部，且与所述第一主面以及所述第二主面连通；以及 隔离焊盘，该隔离焊盘形成于在所述第二主面中露出的所述管脚的端部与所述第二接地导体层之间。2.根据权利要求1所述的模式转换器，其特征在于， 所述管脚在所述第二主面上延伸设置。3.根据权利要求1或2所述的模式转换器，其特征在于， 所述管脚沿着所述贯通孔的内壁形成，且具有圆筒形。4.根据权利要求1?3中任一项所述的模式转换器，其特征在于， 所述隔离焊盘具有圆形环状。5.根据权利要求4所述的模式转换器，其特征在于， 具有所述圆形环状的所述隔离焊盘的外径与内径之差为40?80 μπι。6.根据权利要求4所述的模式转换器，其特征在于， 在所述贯通孔填充有电介质。7.根据权利要求6所述的模式转换器，其特征在于， 具有所述圆形环状的所述隔离焊盘的外径与内径之差为50?80 μπι。8.根据权利要求1?3中任一项所述的模式转换器，其特征在于， 所述隔离焊盘具有矩形环状。9.根据权利要求8所述的模式转换器，其特征在于， 在所述贯通孔填充有电介质。10.根据权利要求8或9所述的模式转换器，其特征在于， 具有所述矩形环状的所述隔离焊盘的矩形环的外侧的一边与内侧的一边之间的长度为 40 ?120 μπι。
【专利摘要】一种模式转换器，具备：基板，该基板具有第一主面和第二主面；第一接地导体层，该第一接地导体层形成于第一主面；第二接地导体层，该第二接地导体层形成于第二主面；平面电路，该平面电路形成于第一主面并传播高频波；管脚，该管脚与平面电路连接，形成在从第一主面贯通到第二主面的贯通孔的内部，且与第一主面以及第二主面连通；以及隔离焊盘，该隔离焊盘形成于在第二主面中露出的管脚的端部与第二接地导体层之间。
【IPC分类】H01P3/12, H01P5/107
【公开号】CN104904061
【申请号】CN201380068055
【发明人】上道雄介
【申请人】株式会社藤仓
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月27日
【公告号】EP2940784A1, US20150295295, WO2014104336A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及模式转换器，尤其是涉及在毫米波段的通信用的波导中使用的技术。
[0002]本申请基于2012年12月27日提出申请的日本特愿2012 — 283993号提出，并主张享有其优先权，并在此援引其全部内容。
【背景技术】
[0003]近年来，提出有利用毫米波段的数G[bps]的高速大容量通信，且其一部分正在实现。特别是在60GHz带动作的无线通信设备的重要性更大。由于无需许可就能够利用57?66GHz的宽频带，因此期待面向民生领域的普及，当务之急是实现廉价且小型的毫米波通信丰旲块。
[0004]作为实现小型且廉价的毫米波通信模块的方式，在非专利文献1、专利文献1中公开有利用了由印刷电路基板形成的波导(杆壁波导天线:PWA，Post-wall WaveguideAntenna)的毫米波模块。如专利文献1的图1?图7所示，在上述技术中，用印刷电路基板的贯通孔组(杆组)置换现有的波导的侧壁(金属壁)。无线通信IC(CM0S - 1C)安装在PWA上，通过引线接合、凸块(bump)连接等方法从无线通信1C(在专利文献1的说明书中记为半导体芯片4。下同)输出的毫米波信号暂时在由平面电路形成的传送线路(记为微带、共面线、带等线路24)传输，经过平面电路/波导变换构造(记为中心导体23)，最终传导至波导构造部(记为波导2)。
[0005]图35是示出现有的模式转换器(转换器)的结构例的剖视图。如图35所示，在转换器810中，波导802在前方端面(图35的右方侧)具有放射电波的开口部825。波导802由多个杆(柱)壁820和接地导体层(铜箔)821、822构成。在波导802，作为供电部插入有管脚(平面电路/波导转换器)823。从传送线路824导入管脚823后的毫米波信号从波导802的前方的开口部825作为电磁波放射。作为天线组件的转换器810经由导体827A、827B以及作为电介质的多个基板828A、828B、828C层叠多层而形成。管脚823通过在基板828B和828C预先形成导孔(via)然后层叠基板而形成。
[0006]在一般的高频电路中，在连接电路A与电路B的情况下，需要进行阻抗匹配。这意味着在从电路A到电路B的连接点处以不反射的方式传送信号。即，在从作为电路A的平面电路/传送线路到作为电路B的波导的连接点处，需要使信号以不反射的方式传送。在图35所示的构造的情况下，在规定的频带，通过将管脚823的长度调整为规定的值，实现抑制了反射损耗的信号传送从而进行阻抗匹配。除此之外，作为阻抗匹配方法之一，还有使管脚823与接地导体层822之间的距离最优化的方法。
[0007]专利文献1:日本国特开2011 - 109438号公报
[0008]专利文献2:日本国特开2011 — 082337号公报
[0009]非专利文献1:R.Suga，et al.uCost-Effective 60-GHz Antenna-Packagewith End-Fire Radiat1n from Open-Ended Post-Wal1 Waveguide forWireless File-Transfer System，，，2011 IEEE MTT-S Internat1nal MicrowaveSymposium, pp.348—351
[0010]在现有的转换器的制造方法中，通过在厚度确定的多个基板预先形成导孔，并层叠这样的多个基板来制造管脚，因此，管脚的长度取决于基板的厚度尺寸，仅能够取离散的值，不容易调整阻抗。另外，所层叠的各基板的厚度尺寸无法独立地决定，而是取决于材料是否容易得到等。因此，难以实现最佳长度的管脚。
[0011]另外，现有的转换器的管脚在基板内构成。因此，实际上很难确认管脚延伸到基板内的何处位置。特别是在转换器完成后，无法调整管脚823与接地导体层822之间的距离(参照专利文献2)。
[0012]另外，在上述构造中，由于基板层叠时的导体或者位置偏移以及基板层叠时所使用的粘合材料的影响，存在反射特性劣化等而无法得到设计的特性，进而波导的损失变大等问题。
[0013]并且，现有的转换器具有将形成有导孔的基板层叠多个的构造。因此，会产生加工工时的增加、因粘合材料而导致的传送损失的增加、由各层的材料引起的传送特性差别、层叠工序中的位置偏移、材料难以得到等非优选的状况。
【发明内容】
[0014]本发明是考虑以上情况而完成的，提供一种具有最佳的管脚且容易进行管脚的前端与接地导体层之间的离开距离的确认以及调整的模式转换器。另外，提供一种减少加工工时且具有最佳特性的制造效率高的模式转换器。
[0015]本发明的第一实施方式涉及一种模式转换器，具备:基板，该基板具有第一主面和第二主面；第一接地导体层，该第一接地导体层形成于第一主面；第二接地导体层，该第二接地导体层形成于第二主面；平面电路，该平面电路形成于第一主面并传播高频波；管脚，该管脚与平面电路连接，形成在从第一主面贯通到第二主面的贯通孔的内部，且与第一主面以及第二主面连通；以及隔离焊盘，该隔离焊盘形成于在第二主面中露出的管脚的端部与第二接地导体层之间。
[0016]根据第一实施方式所涉及的模式转换器，管脚的端部在基板的第二主面中露出，使管脚的端部与接地导体层电绝缘的隔离焊盘设置于第二主面。因此，容易进行管脚与接地导体层之间的位置关系的确认以及管脚与接地导体层之间的调整(修整)。
[0017]本发明的第二实施方式的特征在于，在第一实施方式所涉及的模式转换器中，管脚在第二主面上延伸设置。
[0018]根据第二实施方式所涉及的模式转换器，形成为贯通孔的内壁与管脚之间的界面并不在第二主面露出的构造。因此，能够防止微粒等从界面侵入。
[0019]本发明的第三实施方式的特征在于，在第一或者第二实施方式所涉及的模式转换器中，管脚沿着贯通孔的内壁形成，且具有圆筒形。
[0020]根据第三实施方式所涉及的模式转换器，管脚为圆筒形，在因施加有弯曲或者扭转的应力而导致基板变形的情况下，管脚也能够容易地随着变形。因而，能够防止施加有过度的应力而模式转换器破损的情况。
[0021]本发明的第四实施方式的特征在于，在第一?第三实施方式所涉及的模式转换器中，隔离焊盘具有圆形环状。
[0022]本发明的第五实施方式的特征在于，在第四实施方式所涉及的模式转换器中，具有圆形环状的隔离焊盘的外径与内径之差为40?80 ym。
[0023]本发明的第六实施方式的特征在于，在第四实施方式所涉及的模式转换器中，在贯通孔填充有电介质。
[0024]本发明的第七实施方式的特征在于，在第六实施方式所涉及的模式转换器中，具有圆形环状的隔离焊盘的外径与内径之差为50?80 ym。
[0025]本发明的第八实施方式的特征在于，在第一?第三实施方式所涉及的模式转换器中，隔离焊盘具有矩形环状。
[0026]本发明的第九实施方式的特征在于，在第八实施方式所涉及的模式转换器中，在贯通孔填充有电介质。
[0027]本发明的第十实施方式的特征在于，在第八或者第九实施方式所涉及的模式转换器中，具有矩形环状的隔离焊盘的矩形环的外侧的一边与内侧的一边之间的长度为40?120 u m0
[0028]根据具有上述第四?第十实施方式所涉及的隔离焊盘的形状的模式转换器，能够进行管脚的反射损失的控制、即能够进行使管脚的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0029]根据上述本发明的实施方式，管脚的端部在第二主面露出，使管脚的端部与接地导体层电绝缘的隔离焊盘设置于第二主面。因此，能够容易地进行管脚与接地导体层之间的位置关系的确认以及管脚与接地导体层之间的调整(修整)。
[0030]另外，以往使用钻削加工形成贯通孔，但根据上述本发明的实施方式，能够通过一次开孔工序形成贯通孔，因此能够使作业工序高效化，能够提高作业的可靠性以及成品率。
[0031]根据上述本发明的实施方式，能够在第一基板以及第二基板一并形成贯通孔，因此，与在两个基板独立地进行开孔作业的情况相比较，不需要进行各基板的贯通孔间的对位。因此，能够消除贯通孔间的位置偏移，能够减少因位置偏移而引起的传送特性的劣化。另外，能够容易地确认管脚的端部与接地导体层之间的位置关系。
[0032]根据上述本发明的实施方式，激振管脚的位置以及直径在基板内统一决定，因此能够减少传送特性的劣化。
[0033]根据上述本发明的实施方式，在基板形成有从第一主面贯通到第二主面的贯通孔，因此，不需要进行孔的高度方向的控制，能够容易地制造模式转换器。
【附图说明】
[0034]图1是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的结构的立体图。
[0035]图2是将本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的输送路的结构放大并示意性地示出的立体图。
[0036]图3是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的结构例的剖视图。
[0037]图4是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的其它结构例的剖视图。
[0038]图5是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的其它结构例的剖视图。
[0039]图6是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的GND导孔附近的结构的剖视图。
[0040]图7是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的导体柱的配置的图。
[0041]图8A是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0042]图8B是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0043]图8C是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0044]图8D是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0045]图8E是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0046]图8F是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0047]图8G是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0048]图8H是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0049]图81是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0050]图8J是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0051]图8K是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0052]图8L是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0053]图8M是说明本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的制造方法的图。
[0054]图9是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的管脚的形状的一个例子的剖视图。
[0055]图10是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的管脚的形状的其它例的剖视图。
[0056]图11是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换 器的管脚的形状的其它例的剖视图。
[0057]图12是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的GND导孔的配置例的图。
[0058]图13是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的结构例的俯视图。
[0059]图14是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的立体图。
[0060]图15是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的俯视图。
[0061]图16是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的俯视图。
[0062]图17是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的俯视图。
[0063]图18是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的导体柱的形状的其它例的剖视图。
[0064]图19是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的导体柱的形状的其它例的剖视图。
[0065]图20是示意性地说明构成本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的波导的其它结构例的立体图。
[0066]图21是示意性地说明在本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器搭载半导体芯片后的结构的剖视图。
[0067]图22是示意性地说明在本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器搭载半导体芯片、并安装于母基板后的结构例的剖视图。
[0068]图23是示意性地说明在本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器搭载半导体芯片、并安装于母基板后的其它结构例的剖视图。
[0069]图24是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的控制性的图表。
[0070]图25是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的传送损失的控制性的图表。
[0071]图26A是说明由本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器产生的电场分布的图。
[0072]图26B是说明由本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器产生的电场分布的图。
[0073]图27是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的隔离焊盘的立体图。
[0074]图28是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的图表。
[0075]图29是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的其它模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的图表。
[0076]图30是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的其它隔离焊盘的立体图。
[0077]图31是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的其它图表。
[0078]图32是说明基于本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器的、信号的反射损失的隔离焊盘尺寸依赖性的其它图表。
[0079]图33是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器中的电场矢量的剖视图。
[0080]图34是示意性地示出基于现有技术的模式转换器中的电场矢量的剖视图。
[0081]图35是示意性地示出基于现有技术的模式转换器的结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0082]以下，基于优选的实施方式，参照附图对本发明进行说明。此外，以下所示的实施方式只不过是为了更好地理解发明的宗旨而举例进行说明的，只要没有特意指定，则并不限定本发明。另外，对于在以下的说明中使用的附图，为了容易理解本发明的特征，方便起见有时将作为主要部位的部分放大，各构成要素的尺寸比率等未必与实际情况相同。
[0083]模式转换器的结构
[0084]使用图1?3对本发明的一个实施方式所涉及的模式转换器100的结构进行说明。图1是示意性地示出模式转换器100的结构的立体图。图2是将模式转换器100的输送路122的结构放大并示意性地示出的立体图。图3是示意性地示出模式转换器100的结构例的、沿着图2的A — A线的剖视图。
[0085]如图1?图3所示，模式转换器100具备基板101、高频信号传播用的平面电路(输送路)122、管脚(导体管脚、激发管脚、激振管脚)120、接地的接地导体层(导体膜)111、接地导体层(导体膜)112、波导110。
[0086]基板101是将单一的部件或者多个基材层叠而成的层叠基板，如图1所示，具有从一方的主面(第一主面)贯通到另一方的主面(第二主面)的一个第一贯通孔(贯通孔)103以及多个第二贯通孔104。第二贯通孔104在基板101的俯视图中配置于呈U字形地包围第一贯通孔103的位置。
[0087]如图3所示，管脚120通过在从基板的一方的主面101a贯通到另一方的主面101b的第一贯通孔103的内壁(内壁面)103a依次层叠导体膜123f、导体膜122f而构成。管脚120经由第一贯通孔103将基板的双方的主面101a、101b连通。导体膜122f是从平面电路122延伸设置的膜。
[0088]波导110由接地导体层111、112和多个导体柱(杆)114构成，接地导体层111、112分别配置于第一基板(基板)的一方的主面101a、另一方的主面101b，多个导体柱(杆)114在接地导体层111、112之间立起设置，并将二者连结在一起。导体柱114由第二贯通孔104和配置于其内部的导体构成。导体柱114的两端分别与接地导体层111、112电连接。
[0089]如图1所示，多个导体柱114在第一基板101的俯视图中以呈U字形地包围管脚120的方式配置。另外，在第一基板101的侧面中的一端101c侧，并未配置导体膜以及导体柱114，而是形成有放射电磁波的开口部102。导体柱114在模式转换器100动作时将从管脚120放射的电磁波封闭在波导110内。通过具备导体柱114，能够使所放射的电磁波不会泄漏而仅沿所希望的方向传播。
[0090]多个导体柱114在第一基板101的俯视图中以与呈近似矩形的周边部中的、除了与开口部102对应的一边之外的三边平行的方式排列。多个导体柱114的排列设定成对从管脚120放射的电磁波进行反射以防止其泄漏至外部。具体而言，在相邻的导体柱114离开配置的情况下，如图7所示，导体柱114的中心轴间距离L决定为:比导体柱114的直径d的2倍小。S卩，决定为:导体柱114的再接近位置彼此的间隔X比导体柱114的直径d小。
[0091]接地导体层111、112分别由铜等导体构成，是作为电接地的配线(GND)发挥功能的膜。接地导体层111在第一基板的一方的主面101a中的第一贯通孔的开口部103b的周边部并未设置。未设置接地导体层111、而对接地导体层111与管脚120进行绝缘的区域为隔离焊盘111a。在第一基板的另一方的主面101b中也同样，接地导体层112在第一贯通孔的开口部103c的周边部并未设置，未设置接地导体层111的区域为规定的宽度H4的隔离焊盘112a。
[0092]此外，隔离焊盘111a在第一基板的一方的主面101a中定义为从第一贯通孔的开口部103b向外侧扩展的绝缘区域。而且，隔离焊盘112a在第一基板的另一方的主面101b中定义为从第一贯通孔的开口部103c向外侧扩展的未配置任何部件的绝缘区域。此外，形成隔离焊盘111a、隔离焊盘112a的区域只要是电绝缘区域即可，例如也可以是配置有绝缘体的区域。例如，可以利用形成于第一基板的一方的主面101a侧的绝缘部124、或者形成于第一基板的另一方的主面101b侧的绝缘部(未图示，也称为钝化)覆盖接地导体层111、112以及隔离焊盘llla、112a。通过形成绝缘部，保护接地导体层111、112以及隔离焊盘llla、112a免遭异物附着或污染等。另外，能够以与模式转换器100直接接触的方式层叠其它基板。
[0093]在导体膜111层叠有大致均匀的厚度的绝缘部124，在绝缘部124的外侧表面上形成有输送路122。输送路122设置为至少与隔离焊盘111a重叠。输送路122的一端侧与管脚120的外部侧端部连接，另一端侧与绝缘部124上的GSG焊盘125连接，形成微带线。
[0094]在GSG焊盘125的两个外侧，如图2所示，在绝缘部124上的输送路122的两侧离开配置有GND焊盘126。在GND焊盘126的两个外侧，如图2所示，邻接有GND连接导孔127。GND连接导孔127如图6所示形成为从绝缘部124上连接到导体膜111。
[0095]管脚120只要至少表面由Cu、Ag、Au等导体形成即可，内部可以形成为由与表面相同的导体、空洞、或绝缘树脂等占据的构造。绝缘树脂只要与隔离焊盘llla、112a相比具有0.lS/m以下的导电率即可。
[0096]如图3所示，管脚120沿第一贯通孔的内壁103a形成，呈具有外径H1的圆筒状。因而，在因施加有弯曲或者扭转的应力而导致基板101变形的情况下，管脚120也能够随之容易地变形，能够防止施加有过大的应力而导致模式转换器100破损的情况。
[0097]管脚120相对于第一基板101的双方的主面(101a、101b)垂直地形成。在第一基板101的一方的主面101a侧的管脚120的端部，环设有与接地导体层111同层且由与接地导体层111相同的材料构成的凸缘状的台肩123c。第一基板101的俯视图中呈圆环状的台肩123c的表面中的外缘部123d由绝缘部124覆盖。台肩123c的中央侧的圆环部123e的表面由从输送路122延长且在绝缘部124的厚度方向扩径的导体122a覆盖。
[0098]如图3所示，外缘部123d的外径尺寸(台肩123c的外径尺寸)H3、与台肩123c连接的部分的导体122a的外径尺寸H2以及管脚120的外径尺寸H1以满足H3 > H2 > H1的方式决定。
[0099]此外，上述的平面电路122、管脚120、接地导体层111、112、构成导体柱114的导体通过从第一基板101或者树脂124的表面侧起依次层叠由钛(Ti)或者铬(Cr)构成的膜、由铜(Cu)构成的膜而形成。上述导体可以使用镀敷法或者使用导电膏形成。
[0100]图4是示出相对于图3的模式转换器100的其它结构例的、模式转换器200的沿着图2所示的A — A线的剖视图。在图3中，示出了第一贯通孔103的长边方向的中心轴附近为空洞的例子，但如图4所示，第一贯通孔203的内部也可以由构成管脚220的导体222f、223f填充。第一贯通孔203以外的构成要素与图3的模式转换器100相同。
[0101]图5是示出相对于图3的模式转换器100的其它结构例的、模式转换器300的沿着图2所示的A — A线的剖视图。在图3中，示出了管脚120沿着第一贯通孔的内壁103a形成，在第一基板的另一方的主面101b侧露出的管脚120的露出面在与第一基板的另一方的主面101b相同的面上形成的例子。然而，如图5所示，管脚320可以从第一基板的另一方的主面301b延伸设置。即，管脚320可以具有在第一贯通孔的开口部303c向外侧扩展的边缘部(台肩)322b。
[0102]通过形成为上述结构，在第一基板的另一方的主面301b中，第一贯通孔的内壁303a与管脚320之间的界面不露出。因而，能够防 止微粒等从界面侵入。
[0103]如以上说明了的那样，根据本实施方式所涉及的模式转换器，配置于第一基板的另一方的主面的接地导体层作为接地端子(GND)发挥功能。因此，在第一基板的另一方的主面中，管脚的端部与接地导体层电场耦合，管脚的阻抗根据管脚的端部与接地导体层之间的离开距离、即隔离焊盘的尺寸而变化。因而，通过调整隔离焊盘的尺寸，能够以使得管脚的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的方式进行控制。
[0104]此外，例如，使用图3对模式转换器的动作进行说明，在模式转换器中，电场的模式按照形成微带线的输送路122与形成GND的导体膜111之间为TEM模式、在波导110内传输的为TE模式的方式转换。
[0105]在图35的现有例的结构中，管脚823并未贯通基板，因此会在导体827A与接地导体层822之间产生基板的厚度方向的电场(纵向分量的电场)(参照图34)。该垂直的电场会产生具有纵向分量的倾斜方向(图34中用箭头示出)的电场，因此会诱发前方端面(即，图34、图35的右侧)的TE模式。由此，进行电场的模式转换。
[0106]另一方面，在本申请的结构中，例如如图3所示，形成有贯通基板101的贯通孔103和隔离焊盘112a。在隔离焊盘112a中，会产生垂直于基板的厚度方向的方向的电场(横向分量的电场)(参照图33)。然而，在贯通孔103周边以及隔离焊盘112a周边，也会产生具有纵向分量的倾斜方向(图33中用箭头示出)的电场。由于该具有纵向分量的倾斜方向的电场，会诱发前方端面(即，图3、图33的右侧)的TE模式。因而，即便是如本申请那样具备贯通孔103和隔离焊盘112a的结构，也能够作为模式转换器动作。
[0107]另外，根据本实施方式所涉及的模式转换器，管脚的端部在第一基板的另一方的主面中露出，对管脚的端部与接地导体层进行电绝缘的隔离焊盘设置于基板的另一方的主面。因此，能够容易地确认管脚的端部与接地导体层之间的位置关系。而且，通过一边确认隔离焊盘的尺寸一边进行调整(修整)而最优化，能够容易地实现输入阻抗匹配的输送路。
[0108]隔离焊盘的尺寸的调整作为工序来说很容易，能够微调，因此能够使平面电路以及管脚的输入阻抗准确地匹配。因而，能够通过调整隔离焊盘的尺寸而准确地控制从平面电路传播到管脚的信号的反射损失。而且，通过使隔离焊盘的尺寸最优化，能够显著地减少反射损失。
[0109]模式转换器的制造方法
[0110]使用图8A?图8M对图1所示的模式转换器100的制造方法的一个例子进行说明。图8A?图8M是按制造工序的顺序分阶段示出模式转换器100的各制造过程中的主要部位剖面的图。
[0111]首先，如图8A所示，作为准备工序，准备具有后述的激光能够透过的透明度的、由玻璃等构成的第一基板。第一基板的厚度为约850 ym。
[0112]接下来，如图8B所示，作为第二工序，向第一基板101的规定的位置照射激光，由此形成改性部a、改性部0。
[0113]改性部a在第一基板101内部的形成管脚的位置，从第一基板的一方的主面到另一方的主面、即在与第一基板101的厚度相等的长度量的区域形成。
[0114]改性部0在第一基板的形成导体柱的位置，从第一基板的一方的主面到另一方的主面、即在与第一基板101的厚度相等的长度量的区域形成。
[0115]此外，改性部0形成为:具有直径尺寸d，且与邻接的改性部0之间的距离X比直径d小。第一基板101例如可以由派热克斯玻璃(注册商标)形成，通过作为激光而聚光照射脉冲宽度为250fs的飞秒激光，形成改性部。上述改性部a、0的尺寸由激光照射的条件控制。
[0116]对第一工序中的激光的照射方法进行说明。向第一基板101的欲改性的位置照射激光12，并且使激光12的焦点13扫描。此时，以使得随着改性工序的进展而到达焦点13的激光12中的至少一部分不在之前已形成的改性部传播、即不在已通过激光12的照射而被改性了的区域传播的方式，使激光12的焦点13扫描。具体而言，使激光12的焦点13在图8B所示的箭头的方向扫描，由此在第一基板101内部形成改性部a、0。另外，优选激光12从第一基板101的表面向内部连续地照射、即从一方的主面侧向另一方的主面侧照射。
[0117]一般地，由激光形成的改性部比第一基板101的折射率大，但改性部与其附近的折射率分布稍稍不均，因此，在改性部传播的光随机地反射、折射。因而，在第一基板101的内部，由于激光12在传播到聚光部之前不在改性部传播，因此能够防止光束直径扩大，能够抑制峰值强度变小的情况。另外，激光12中的至少一部分不在改性部14传播，由此，能够快速地形成通过激光12的照射而被改性的区域。
[0118]接着，如图8C所示，作为第二工序，通过蚀刻将改性部a以及改性部0除去。通过将形成有改性部a、0的玻璃基板101浸渍在收纳于容器(未图示)内的规定的药液中来进行蚀刻。由此，改性部a以及改性部0由药液从玻璃基板101的两侧湿法蚀刻，被从玻璃基板101的内部除去。
[0119]结果，如图8C所示，在存在改性部a以及改性部0的部分，形成第一贯通孔103以及第二贯通孔104。在本实施方式中，作为药液，能够使用以氢氟酸为主要成分的酸溶液、或者以氢氧化钾为主要成分的酸溶液。
[0120]此外，第二工序中的蚀刻利用了被改性的部分与未被改性的部分相比非常快地被蚀刻的现象。由此，能够形成由改性部a、0的形状导致的微细的第一贯通孔103、第二贯通孔104。在本实施方式中，微细的第一贯通孔103、第二贯通孔104的孔径能够根据所制造的部分的用途而在10 ym?300 ym的范围适当决定。
[0121]接着，作为第三工序的前工序即基底形成工序，如图8D所示，在第一基板的一方的主面101a、第一贯通孔103以及第二贯通孔104的内部形成种子层121a，并且如图8E所示，在第一基板的另一方的主面101b形成种子层121b。种子层121a、121b都能够通过溅射形成，由Cr与Cu的混合物、Ti与Cu的混合物等构成，厚度优选为10nm?500nm左右。
[0122]接着，作为第三工序的前工序即抗蚀剂形成工序，如图8F所示，在种子层121a上的与第一贯通孔的开口部103b连接的台肩的形成区域周围，形成通过镀敷形成的抗蚀剂115a。另外，在种子层121b上的与第一贯通孔的开口部103c重叠的区域周围，形成通过镀敷形成的抗蚀剂115b。
[0123]在从第一基板的一方的主面101a侧俯视观察的俯视图中，抗蚀剂115a呈圆环状，以覆盖与除第一贯通孔的开口部103b以及台肩123c部分后的隔尚焊盘111a对应的区域的方式形成。另外，在从第一基板的另一方的主面101b侧俯视观察的俯视图中，抗蚀剂115b呈圆环状，以覆盖与除第一贯通孔的开口部103c后的隔离焊盘112a对应的区域的方式形成。考虑台肩123c的外径尺寸H3来决定抗蚀剂115a的内径尺寸H3。作为抗蚀剂115a、115b，例如能够使用液态负性抗蚀剂、膜状负性抗蚀剂、液态正性抗蚀剂、膜状正性抗蚀剂。
[0124]接着，作为第三工序，进行镀铜，如图8G所示，在除由抗蚀剂115覆盖的部分之外的种子层121a、121b的表面成长镀层。以下，将形成于第一基板的一方的主面101a侧的镀层记为接地导体层111，将形成于另一方的主面101b侧的镀层记为接地导体层112，将形成于第一贯通孔103的内部的镀层记为管脚120，将形成于第二贯通孔104的内部的镀层记为导体柱114。
[0125]镀层的厚度优选为至少比由毫米波段的信号导致的趋肤深度厚。由60GHz的信号导致的趋肤深度为270nm，因此认为若为2 ym左右即是充分的。此外，通过镀铜形成的管脚120、导体柱114可以分别并不完全填充第一贯通孔103、第二贯通孔104的内部，但在要求气密性的情况等中，优选完全填充。
[0126]接着，作为抗蚀剂剥离工序，如图8H所示，将抗蚀剂115a、115b剥离，并且进行残存的种子层121a、112b的蚀刻。由此形成导体膜111、台肩123c、隔离焊盘111a、112a。
[0127]接着，作为第四工序，如图81所示，在导体膜111上以及台肩123c的外周部上形成绝缘部124。绝缘部124形成有在与由第一贯通孔a的开口部和周围的台肩123c的中央侧的圆环部123e构成的部分、以及构成平面电路(传送线路)122终端部的GND连接导孔127的部分重叠的部分被除去的开口部124a、124b。第一贯通孔103周边的开口部的直径尺寸定为H2，由此，如图2所示，决定与台肩123c连接的部分的导体122a的外径尺寸H2。
[0128]在第四工序中形成的绝缘部124由感光性树脂构成，例如通过旋涂法将液态的感光性树脂涂布于导体膜111以及开口部部分的玻璃基板表面111a上。接着，在使所涂布的感光性树脂层固化时，通过光刻法将第一贯通孔103周边的开口部124a、和构成GND导孔127的开口部124b除去，形成绝缘部124。
[0129]此外，在通过光刻进行的树脂除去工序时，当在开口部124a产生仅通过圆环部123e上的显影未被完全除去的感光性树脂残渣的情况下，在该感光性树脂残渣的除去中，实施利用CF4气体、0 2气体进行的RIE (Reactive 1n Etching:反应离子刻蚀)工艺的方法非常有效。
[0130]接着，作为输送路形成工序的前工序亦即基底形成工序，如图8K所示，在绝缘部124的表面、台肩123c的圆环部123e以及孔a的内部、开口部124b内部形成种子层128。种子层128与种子层121a、121b同样可以通过溅射形成，由Cr和Cu的混合物、Ti和Cu的混合物等构成，厚度优选为10nm?500nm左右。
[0131]接着，作为输送路形成工序的前工序亦即抗蚀剂形成工序，如图8K所示，在形成输送路122的部分以外的种子层128上，形成通过镀敷形成的抗蚀剂129。抗蚀剂129以覆盖除形成输送路122的部分以及形成GSG焊盘(未图示)、GND焊盘(未图示)、GND导孔(未图示)的部分之外的区域的方式形成。抗蚀剂129的材料可以是与抗蚀剂115a、115b相同的材料。
[0132]接着，作为抗蚀剂剥离工序，如图8M所示，将抗蚀剂129剥离，并且进行残存的种子层128的蚀刻。由此，形成有形成微带线的输送路122。
[0133]经过以上的工序，得到图1?3所示的模式转换器。此外，在如上所述使用激光形成第一贯通孔以及第二贯通孔的情况下，构成第一基板的部件限定于激光能够透过的玻璃等部件。但是，第一贯通孔以及第二贯通孔可以通过干法蚀刻、利用钻头等进行的机械加工形成，在该情况下，构成第一基板的部件没有限定。另外，也可以在第一基板的另一方的主面101b侧形成覆盖接地导体层112以及隔离焊盘112a的钝化膜。通过形成绝缘部，保护接地导体层111、112以及隔离焊盘llla、112a免遭异物附着、污染等。另外，可以以与模式转换器100直接接触的方式层叠其它基板。作为钝化膜，例如可以利用聚酰亚胺、聚硅氧烷树脂等绝缘树脂。
[0134]如以上所说明了的那样，根据本实施方式所涉及的模式转换器的制造方法，能够通过设置于基板的另一方的主面的隔离焊盘的尺寸来调整管脚的输入阻抗。因而，具备管脚的第一贯通孔只要至少贯通第一基板即可，无需进行与其长 度、其它的电路要素等有关的调整，就能够实现抑制了反射损耗的信号传送而获得阻抗匹配。
[0135]另外，根据本实施方式所涉及的模式转换器的制造方法，隔离焊盘是在模式转换器的外侧露出的部位。因此，能够一边通过目视观察进行确认一边进行隔离焊盘的尺寸的微调。而且，例如即便在模式转换器完成后，也能够容易地进行隔离焊盘尺寸的再次调整。
[0136]并且，根据本实施方式所涉及的模式转换器的制造方法，作为第一基板，不是层叠多个基材而成的基板，而可以使用由单一的基材构成的基板。通过使用单一的基材作为第一基板，能够完全避免在层叠多个基材时因粘合材料而导致的损失、各层的特性差异、叠层的错位等各种不希望的状况。
[0137]在上述实施方式中，如图3所示，从第一基板的一方的主面101a侧的端部直至另一方的主面101b侧的端部，管脚120的直径尺寸均匀。
[0138]然而，如图9所示，也可以使第一基板的另一方的主面101b侧的端部123b的直径比一方的主面101a侧的端部123a缩径，使第一贯通孔103的侧壁面与第一基板的一方的主面101a形成角度00。在该情况下，在从端部123b侧进行成膜加工时，第一贯通孔103内部的金属附着效果提高，因此能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0139]另外，如图10所示，关于第一贯通孔103，也可以使第一基板的另一方的主面101b侧的端部123b的直径比一方的主面101a侧的端部123a扩径，使第一贯通孔103的侧壁面与第一基板的另一方的主面101b形成角度0 1。在该情况下，能够顺利地导入管脚120的毫米波信号。并且，能够提高相对于波导的耦合效率，因此能够顺利地导入毫米波信号。
[0140]另外，如图11所示，关于第一贯通孔103，也可以从第一基板的另一方的主面101b侧的端部123b向一方的主面101a侧的端部123a暂时缩径之后扩径，使第一贯通孔103的侧壁面与第一基板的另一方的主面101b的角度在端部123b为0 3，在端部123a为0 4。在该情况下，在从第一基板双方的主面侧进行成膜加工时，第一贯通孔103内部的金属附着效果提高，因此能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0141]在本实施方式中，从管脚120延伸的传送线路122的终端成为GSG焊盘125，GND连接导孔127与GND焊盘126邻接。如图4所示，GND连接导孔127可以相对于GND焊盘126位于GSG焊盘125的相反侧。然而，如图12所示，也可以是相对于GND焊盘126位于将从管脚120延长的输送路122进一步延长的位置的GND连接导孔127a，还可以是相对于GND焊盘126位于靠管脚120侧的位置的GND连接导孔127b。另外，GND连接导孔127可以配置在朝GND导孔127a方向错开任意长度的量的位置，也可以配置在朝GND连接导孔127b方向错开任意长度的量的位置。此外，图12是为了对GND连接导孔的位置进行说明而相对于GND焊盘126示出多个位置不同的GND导孔的俯视图。
[0142]并且，在本实施方式中，如图1所示，波导110具有多个导体柱114。然而，如图11所示，也可以形成为:在俯视呈矩形的波导110中，将与开口 102对置的形成后方壁的边形成为多个导体柱140，另外，将沿着从管脚120朝向开口 120的方向延伸的2个边形成为在该方向连续的狭缝壁141，在第一工序、第二工序中，形成连续的孔。
[0143]通过将形成后方壁的边形成为多个导体柱140，即便假设在一部分导体柱中产生在电气上断开等不良情况，也能够利用其余的导体柱维持作为波导110的功能。通过将波导110的侧壁形成为连续的狭缝壁141，能够防止电磁波的泄漏。
[0144]另外，在本实施方式中，如图1所示，波导110的侧壁由相互离开地排列的多个导体柱构成，但如图13所示，波导的侧壁也可以由一体化的导体构成。通过形成为这样的结构，电磁波的行进方向的侧壁成为连续壁，因此能够防止由于杆的不连续配置而导致的电磁波的紊乱。
[0145]另外，在以上述方式形成第二贯通孔141的情况下，如图14所示，能够形成为以俯视观察重叠的方式连续地形成多个圆柱的形状。
[0146]并且，如图15所示，能够形成为如下的波导110:将矩形的波导110中的除开口102以外的三边形成连续的长孔0 2从而形成为呈U字形地连续的狭缝壁142，并且仅在开口 102附近具有分离的导体柱140。在该情况下，管脚120周围的环境不是杆而是密闭空间，因此能够阻止电磁波注入时电磁波从管脚周围泄漏的情况。
[0147]另外，如图16所示，能够形成为如下的波导110相离开的状态:在矩形的波导110中的除开口 102以外的三边分别形成连续的孔0 1、0 3，形成对应的狭缝壁141、143，并且，在各边的相交部分设置导体柱140。在该情况下，不连续部仅为一个杆的量，因此能够将不连续部处的电磁波的紊乱抑制在最小限度，并且，能够与图15所示的构造相比能够得到在机械性方面稳定的构造。这样，波导110在内侧与外侧形成连续的状态，由此，第一基板101不会分离。
[0148]另外，如图17所示，也可以在开口 102的外侧设置使对置的导体柱114彼此的距离扩大的形态的狭缝壁144。在该情况下，能够构成H面扇型喇叭形天线，能够提高天线增益。
[0149]在上述实施方式中，如图1?图3所示，将导体柱114的直径尺寸决定为从第一基板101的一方的主面101a直至另一方的主面101b都均匀。然而，如图18所示，也可以形成为以具有角度0 5的方式随着从主面101a趋向主面101b而缩径。在该情况下，能够提高孔0内部的金属附着效果，能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体柱。另外，通过具有角度0 5，能够提高孔a内部的金属附着效果，能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0150]并且，如图19所示，也可以形成为使导体柱114以具有角度0 6、角度07的方式随着从表面101a趋向背面101b而在暂时缩径之后扩径。通过具有角度0 6、角度07，能够提高第一贯通孔103内部的金属附着效果，能够可靠地形成种子层121a、镀铜的导体膜111。
[0151]另外，在波导110中，如图20所示，也可以仅在导体柱146的表面、仅在狭缝壁147的表面形成导体膜D1、D2。S卩，对应的孔0以及长孔0 1的内部可以不通过镀敷而由导体填充，可以是中空的。在上述情况下，能够在狭缝壁147的对置的内表面之间仅在对应的部分设置导体膜111、112。在该情况下，优选导体柱146的两端可靠地与导体膜111、112连接。
[0152]这样，在波导110中，关于具有间隙的导体柱114的一部分，通过形成为具有狭缝壁141、142、143、144、147的构造，能够将形成波导100的导体膜111、112之间的波导110的大部分置换为狭缝壁141、142、143、144、147。由此，与以往相比能够大幅度抑制电磁波的泄漏，能够提高天线的放射效率，能够削减波导的放射损失。另外，通过采用狭缝壁，与仅为导体柱114的情况相比，电流的流动面积增大。因而，能够大幅度减轻在全部为杆壁114的情况下产生的、因杆壁114与导体膜111、112的电气不导通而导致的传送模式的紊乱/破绽及其风险。
[0153]图21是模式转换模块500的剖视图。如图21所示，模式转换模块500通过将具有无线收发信号功能元件的无线通信1C (半导体芯片)510在本实施方式的模式转换器100的配置有平面电路122的一侧倒装连接而构成。
[0154]在构成图3所示的模式转换器100的第一基板101的一方的主面101a，设置有形成GND的导体膜111以及绝缘部124上的输送路122，并且在与它们相同的层设置有未图示的电路。作为GSG焊盘发挥功能的输送路的终端部125与无线通信1C 510的端子511连接。毫米波等高频的信号受到寄生电感非常大的影响，因此，对于终端部125与端子511之间的连接，与引线接合相比，优选进行使用凸块的短距离安装。此外，电磁波导波部分的电磁场由杆以及连续壁从外部环境隔断，因此不受安装环境等外部的影响。
[0155]图22是模式转换模块550安装于第二基板(母基板、母板)513而成的模式转换单元600的剖视图。模式转换模块550具有沿厚度方向贯通模式转换器100的第三贯通孔605。借助第三贯通孔605，无线通信1C 510与第二基板513电连接。可以在模式转换模块550与第二基板513之间填充有底层填料(未图示)。也可以形成为利用底层填料覆盖模式转换器100的接地导体层以及隔离焊盘覆盖，并且第一基板101与第二基板513接合的结构。第三贯通孔605以外的构成要素与图21的模式转换模块500相同。
[0156]图23是结构与图21的模式转换模块500不同的模式转换模块560安装于第二基板(母基板、母板)513而成的模式转换单元700的剖视图。模式转换模块560包含半导体芯片510，配置于模式转换器100的表面的导体膜713b与半导体芯片510的端子(未图示)经由线512电连接。模式转换模块560具有沿厚度方向贯通模式转换器100的第三贯通孔705。借助第三贯通孔705，无线通信1C 510与第二基板513电连接。可以在模式转换模块560与第二基板513之间填充有底层填料(未图示)。也可以形成为利用底层填料覆盖模式转换器100的接地导体层以及隔离焊盘，并且第一基板101与第二基板513接合的结构。无线通信1C 510、第三贯通孔705以外的构成要素与图21的模式转换模块500相同。
[0157]实施例
[0158]以下，使用上述实施方式所涉及的实施例1?6，对本发明进行进一步具体说明，但能够应用本发明的实施例不限定于此。
[0159]实施例1
[0160]对使用上述模式转换器的实施例1进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况、和使用基于现有技术的模式转换器(图35)的情况，进行与从平面电路(高频输送路)传播至管脚的信号中的反射的成分(反射损失)有关的仿真。在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式和现有技术中，第一基板的厚度均为850 ym。仿真的结果如图24的图表所示。此外，在本实施方式的模式转换器中，第一基板的另一方的隔离焊盘的尺寸为100 ym。
[0161]图表的横轴表示从传送电路传播至管脚的信号的频率，纵轴表示所传播的信号在管脚处的反射损失S11。图表上的实线与基于本实施方式的模式转换器的结果对应，虚线与基于现有技术的模式转换器的结果对应。如图表所示可知:两条线大致一致，因此，在本实施方式和现有技术的任一模式转换器中，能够得到同样的反射损失的频率依赖性。由此可知:通过如本实施方式那样以贯通第一基板的方式形成管脚，并调整隔离焊盘的尺寸，能够实现与现有技术那样调整管脚自身的长度的情况相同等级的阻抗匹配。
[0162]实施例2
[0163]对使用上述模式转换器的实施例2进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况、和使用基于现有技术的模式转换器(图35)的情况，进行与从平面电路传播来的信号中的、从第一基板的另一方的主面301b侧的开口部泄漏的成分(传送损失)有关的仿真。在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式与现有技术中，第一基 板的厚度均为850 ym。仿真的结果如图25的图表所示。此外，在本实施方式的模式转换器中，第一基板的另一方的隔离焊盘的尺寸为100 ym。
[0164]图表的横轴表示从传送电路传播至管脚的信号的频率，纵轴表示所传播的信号从管脚的传送损失S21。图表上的实线与基于本实施方式的模式转换器的结果对应，虚线与基于现有技术的模式转换器的结果对应。如图表所示可知:两条线大致一致，因此，在本实施方式和现有技术的任一模式转换器中，能够得到同样的传送损失的频率依赖性。由此可知:通过如本实施方式那样形成为管脚贯通第一基板的构造，即便在管脚的内部的空间相对于外部开放的情况下，能够将传送损失抑制在与像现有技术那样使管脚的内部的空间在第一基板的内部密闭的情况同等的程度。
[0165]实施例3
[0166]对使用上述模式转换器的实施例3进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况、和使用基于现有技术的模式转换器(图35)的情况，进行与在使模式转换器动作时在第一基板内部产生的电场的分布有关的仿真。在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式和现有技术中，第一基板的厚度均为850 ym。基于现有技术的仿真结果、基于本实施方式的仿真结果分别如图26A、图26B所示。但是，实际上，电场分布随时间变动，这些图是示出某一瞬间的电场分布的图表。
[0167]此外，为了不出在模式转换器300内部产生的电场分布，并未图不导体柱314、输送路322、管脚320、台肩323c以及322b、隔离焊盘312a以外的构成要素。在本实施方式的模式转换器中，隔离焊盘312a的尺寸为100 ym。
[0168]将从管脚的开口部303b朝向图2所示的GSG焊盘125的方向设为y轴，将在与第一基板的双方的主面301a、301b平行的面内与1轴呈90度的方向设为x轴，将从第一基板的另一方的主面301b朝向一方的主面301a的方向设为z轴。在图26A、图26B的任一仿真结果中，可以看出如下的分布:电场最强的部位存在于管脚的附近，电场以与距最强的部位的距离成反比例的方式变弱。而且，电场强的部位沿远离管脚120 ( — y)的方向隔开一定间隔地周期性排列，在各个部位能够看出相同的分布。使用图26A、图26B，在距管脚等距离的位置彼此对仿真结果进行比较，可知两者的电场分布大致一致。
[0169]实施例4
[0170]对使用上述模式转换器的实施例4进行说明。针对使用基于本实施方式的模式转换器(图5)的情况，使用不同尺寸的隔离焊盘，进行与从平面电路向管脚激振的信号中的反射的比率(反射损失)有关的仿真。在本实施例中，隔离焊盘312a为圆形环状，外径与内径之差H4在30 ym以上且小于90 ym的范围尺寸依次相差10 ym。图27示意性地示出隔离焊盘312a的形状。此外，这里，用于控制由隔离焊盘产生的电容值的圆形环状的台肩322b也形成于管脚前端。因而，这里，也可以认为H4是台肩322b的外径与隔离焊盘312a的外径之差。台肩322b的外径比管脚320的外径大，且以台肩322b的中心与管脚的中心一致的方式配置。在模式转换器300动作时，从台肩322b的外周面相对于接地导体层312产生与基板301的厚度方向垂直的方向的电场。此外，TE模式的电磁波的前进方向如箭头所示。通过使用圆形的隔离焊盘，能够减小基板与导体之间的应力，另外，能够容易地制造本实施例的管脚的前端构造。
[0171 ] 在仿真中，使用三维电磁场解析软件HFSS，在本实施方式和现有技术中，第一基板的厚度均为850 ym。另外，假设在第一贯通孔303的内部填充有树脂、且树脂为相对介电常数3.4的电介质而进行仿真。其结果如图28的图表所示。
[0172]图表的横轴表示从传送电路传播至管脚的信号的频率，纵轴表示所传播的信号在管脚处的反射损失S11。将对于模式转换器来说充分的反射损失S11设为约一 15dB以下，以一 15dB为阈值。另外，使用频带为约57?66GHz。
[0173]由图表所示的结果可知:反射损失的大小根据隔离焊盘的尺寸变化。在上述使用频带中呈现阈值以下的反射损失的情况是:形成H4为50 y m以上且小于80 y m的隔离焊盘的情况。因而，优选使隔离焊盘的尺寸(即H4)为50 ym以上且小于80 ym。可知:由此，能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0174]实施例5
[0175]使用除了不利用电介质填充第一贯通孔303的内部以外、其它结构与实施例4相同的模式转换器，在相同的实验条件下进行仿真。仿真的结果如图29的图表所示。
[0176]由图表所示的结果可知:反射损失的大小根据隔离焊盘的尺寸变化。在上述使用频带中呈现阈值以下的反射损失的情况是:形成H4为40 y m以上且小于80 y m的隔离焊盘的情况。因而，优选使隔离焊盘的尺寸(即H4)为40 ym以上且小于80 ym。可知:由此，即便在不利用电介质进行填充的情况下，也能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0177]实施例6
[0178]使用矩形环状的隔离焊盘312a，进行与实施例4相同的仿真。使用与实施例4相同的模式转换器，实验条件也相同。图30示意性地示出隔离焊盘的形状。在仿真中使用的矩形环状的隔离焊盘312a的图5所示的宽度H4在40 ym以上且小于120 ym的范围设定为40、50、60、80、120^111。此外，这里，用于控制由隔离焊盘产生的电容值的矩形环状的台肩322b也形成于管脚320的前端。因而，这里，H4是台肩322b的一边与隔着绝缘区域对置的接地导体层312的一边之间的距离。从台肩322b的中心到外框为止的长度比管脚320的外径大，且以台肩322b的中心与管脚320的中心一致的方式配置。在模式转换器300动作时，从台肩322b的外周面相对于接地导体层312产生与基板301的厚度方向垂直的方向的电场。若使用矩形的隔离焊盘，则产生包含很多与基板的厚度方向垂直的方向的成分(横向成分)的方向的电场，因此能够更高效地诱发TE模式。这里，TE模式的电磁波的前进方向用箭头表示。另外，为了高效地产生横向成分，优选以使得台肩322b的一边与矩形的隔离焊盘312a的外框的一边隔开H4的间隔相互平行、且与箭头所示的TE模式的电磁波的前进方向垂直的方式配置。
[0179]仿真的结果如图31的图表所示。
[0180]由图表所示的结果可知:在使用矩形环状的隔离焊盘的情况下，反射损失的大小也根据隔离焊盘的尺寸变化。在H4为40?120 ym的所有范围，在上述使用频带均呈现阈值以下的反射损失。因而，隔离焊盘的尺寸优选为40?120 ym。可知:由此，能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0181]实施例7
[0182]使用除了不利用电介质填充第一贯通孔203的内部以外其它结构都与实施例6相同的模式转换器，在相同的实验条件下进行仿真。仿真的结果如图32的图表所示。
[0183]由图表所示的结果可知:反射损失的大小根据隔离焊盘的尺寸变化。在H4为40?120 ym的所有范围，在上述使用频带均呈现阈值以下的反射损失。因而，隔离焊盘的尺寸优选为40?120 ym。可知:由此，即便在不利用电介质进行填充的情况下，也能够进行管脚处的反射损失的控制、即能够进行使管脚处的阻抗与平面电路的阻抗相匹配的控制。
[0184]以上对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明不限定于这些实施例。在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以进行结构的附加、省略、置换以及其它变更。
[0185]产业上的利用可能性
[0186]本发明能够作为利用毫米波段的数Gbps的高速大容量通信用的设备广泛使用。
[0187]标号说明
[0188]100、200、300:模式转换器；101、201、301:第一基板;101a、101b、201a、201b、301a、301b:主面；101c:— 端；102:第二基板；103:第一贯通孔；103a:内壁面；103b、103c:开口部；104:第二贯通孔;110、210、310:波导;111、112、211、212、311、312:接地导体层(导体膜)；llla、112a、212a、212b、312a、312b:隔离焊盘；114、214、314:导体柱；122a、222a、322a:导体；122fU23f:导体膜;120、220、320:管脚；123c、223c、323c:台肩；123d、223d、323d:外缘部；123e、223e、323e:圆环部。
【主权项】
1.一种模式转换器，其特征在于，具备: 基板，该基板具有第一主面和第二主面； 第一接地导体层，该第一接地导体层形成于所述第一主面； 第二接地导体层，该第二接地导体层形成于所述第二主面； 平面电路，该平面电路形成于所述第一主面并传播高频波； 管脚，该管脚与所述平面电路连接，形成在从所述第一主面贯通到所述第二主面的贯通孔的内部，且与所述第一主面以及所述第二主面连通；以及 隔离焊盘，该隔离焊盘形成于在所述第二主面中露出的所述管脚的端部与所述第二接地导体层之间。2.根据权利要求1所述的模式转换器，其特征在于， 所述管脚在所述第二主面上延伸设置。3.根据权利要求1或2所述的模式转换器，其特征在于， 所述管脚沿着所述贯通孔的内壁形成，且具有圆筒形。4.根据权利要求1?3中任一项所述的模式转换器，其特征在于， 所述隔离焊盘具有圆形环状。5.根据权利要求4所述的模式转换器，其特征在于， 具有所述圆形环状的所述隔离焊盘的外径与内径之差为40?80 μπι。6.根据权利要求4所述的模式转换器，其特征在于， 在所述贯通孔填充有电介质。7.根据权利要求6所述的模式转换器，其特征在于， 具有所述圆形环状的所述隔离焊盘的外径与内径之差为50?80 μπι。8.根据权利要求1?3中任一项所述的模式转换器，其特征在于， 所述隔离焊盘具有矩形环状。9.根据权利要求8所述的模式转换器，其特征在于， 在所述贯通孔填充有电介质。10.根据权利要求8或9所述的模式转换器，其特征在于， 具有所述矩形环状的所述隔离焊盘的矩形环的外侧的一边与内侧的一边之间的长度为 40 ?120 μπι。
【专利摘要】一种模式转换器，具备：基板，该基板具有第一主面和第二主面；第一接地导体层，该第一接地导体层形成于第一主面；第二接地导体层，该第二接地导体层形成于第二主面；平面电路，该平面电路形成于第一主面并传播高频波；管脚，该管脚与平面电路连接，形成在从第一主面贯通到第二主面的贯通孔的内部，且与第一主面以及第二主面连通；以及隔离焊盘，该隔离焊盘形成于在第二主面中露出的管脚的端部与第二接地导体层之间。
【IPC分类】H01P3/12, H01P5/107
【公开号】CN104904061
【申请号】CN201380068055
【发明人】上道雄介
【申请人】株式会社藤仓
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月27日
【公告号】EP2940784A1, US20150295295, WO2014104336A1
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