【CEATEC 2008】LTCCの積層導波管でミリ波モジュール小型化、京セラが車載向け開発 ― EE Times Japan
【CEATEC 2008】LTCCの積層導波管でミリ波モ ジュール小型化、京セラが車載向け開発
（2008/10/02）
図1 手前が開発したミリ波フロントエンド・モジュールである。写真奥は、このモジュール を周辺回路を実装したプリント基板に取り付けたもの。
図2 今回のミリ波フロントエンド・モジュールの機能ブロック構成などを示した。180度ハ イブリッド（移相結合）器とミキサー、VCOを搭載する。
http://www.eetimes.jp/article/22374/ (1 / 3)2008-11-02 오후 1:35:35
【CEATEC 2008】LTCCの積層導波管でミリ波モジュール小型化、京セラが車載向け開発 ― EE Times Japan
図3 積層型導波管の構造と断面図である。なおこの断面図は、基板の面方向に進行する導波 管の例である。基板の厚み方向に進行する導波管も形成できるという。
京セラは、セラミックス多層基板の内部に立体的な導波管回路を形成する独自技術を使って 小型化した車載用ミリ波レーダーのフロントエンド・モジュールを開発し、エレクトロニクス の総合展示会「シーテック ジャパン 2008（CEATEC）」（2008年9月30日∼10月4日に幕張 メッセで開催）に参考出品した（図1）。この独自技術を同社は「積層型導波管」と呼ぶ。多 層の金属層とビア・ホールを立体的に組み合わせることで、ミリ波帯において疑似的に導波管 として機能する回路を構成する。コンセプトについては2007年の「CEATEC 2007」でパネル 展示していたが、実際にこの技術を適用した試作品を公開するのは今回が初めてである。
今回試作したミリ波フロントエンド・モジュールのセラミックス多層基板は、大きさが 23mm×23mmで厚みが1.5mm。この表面に複数のMMIC（Microwave Monolithic IC）を実装 してシールド・ケースを取り付けるとともに、セラミックス多層基板自体を1mm厚の金属 キャリア（支持基板）に取り付けた。搭載するMMICは、周波数変換を担うミキサーICが2個 と、局部発振回路を構成するVCO（電圧制御型発振器）ICとてい倍器ICがそれぞれ1個ずつで ある（図2）。今後、「車載用ミリ波レーダー装置に向けて信頼性の評価を進め、2010年を目 標に製品化したい」（同社の説明員）という。
方形導波管を多層基板内に疑似形成
積層型導波管の製造方法そのものは、一般的なLTCC（低温焼成セラミックス）である。前 述の通り、多層の金属層とビア・ホールを立体的に組み合わせて、擬似的な導波管構造を形成 する設計技術に独自性がある。例えば、基板の平面方向に進む導波管は、4層の金属層とビ ア・ホールを使って次のように形成する（図3）。すなわち、方形導波管の上面と下面に相当 する金属パターンを最上層と最下層に作り込み、方形導波管の左側面と右側面に相当する金属 パターンを中間層（第2層と第3層）に作り込むとともに、4層の金属パターンを貫くビア・
ホール列を一定の間隔で設ける。
こうすると、金属パターンとビア・ホールで囲まれた領域が疑似的な導波管として機能し、
電磁波がその中を進行する。電磁波の伝搬モードについては、TE波（Transverse Electric Wave）とTM波（Transverse Magnetic Wave）のいずれにも設計できるという。
高アイソレーションと縦型構造で小型化
この積層型導波管のメリットは、マイクロストリップ線路などの平面的な伝送路を採用する 場合に比べて、高周波回路を小型化できることだ。小型化できる理由は2つある。第1に、導波
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【CEATEC 2008】LTCCの積層導波管でミリ波モジュール小型化、京セラが車載向け開発 ― EE Times Japan
管構造は原理的に電磁波の閉じ込め効果が高く（漏れ出しが少なく）、導波管同士を近接させ ても結合が生じにくい。複数の回路を近接させてもアイソレーションを確保できるため、回路 面積を抑えられる。平面的な伝送路を採用する場合は、アイソレーションを確保するために回 路同士をある程度離して配置する必要があった。
第2に、結合器など伝送路を使って構成する高周波機能部品を立体的に形成できるため、平 面的な伝送路を使う場合に比べて回路面積を削減できるからである。例えば結合器であれば、
基板の厚み方向に進む（縦型の）導波管を2本並べて形成し、それぞれの導波管の互いに正対 する位置に開口部（実際には、金属パターンやビア・ホールが存在しない領域）を設ければよ い。こうした縦型構造を利用すれば、電界（E）面T型分岐導波管と磁界（H）面T型分岐導波 管を組み合わせた、いわゆる「マジックT型」の結合器も形成できるという。
同社は今後、自社で開発する高周波モジュールに積層型導波管技術を適用するほか、ユー ザーの仕様に基づくカスタム基板としても提供していく考えである。
（薩川格広：EE Times Japan）
http://www.eetimes.jp/article/22374/ (3 / 3)2008-11-02 오후 1:35:35
