CN107408751B - 电介质波导线路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供传送效率优异的电介质波导线路。一种电介质波导线路，其特征在于，其具备聚四氟乙烯成型体，该聚四氟乙烯成型体在2.45GHz或12GHz的介电常数为2.05以上，在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为1.20×10‑4以下，硬度为95以上。

Description

电介质波导线路
技术领域
本发明涉及具备聚四氟乙烯成型体的电介质波导线路。
背景技术
在同轴电缆、LAN电缆之类的传送高频信号的电缆中，经常产生介电损耗。聚四氟乙烯能够降低传送高频信号的电缆的介电损耗。从而，有人提出了使用聚四氟乙烯作为传送高频信号的电缆的绝缘包覆层材料的提案。
例如，在专利文献1中提出了一种半刚性同轴电缆，其特征在于，其在中心导体的外周设置多孔质四氟乙烯树脂绝缘层，该多孔质四氟乙烯树脂绝缘层被热处理调整成表面的结晶度为75％～92％、并且绝缘层整体的气孔率为5％～30％，在该多孔质四氟乙烯树脂绝缘层上设置有依次施设无电解镀锚固金属层和电镀金属层而成的外部金属导体层。
另外，在专利文献2中记载了，在使用聚四氟乙烯作为绝缘包覆层材料的情况下，为了取得介电常数、介质损耗角正切之类的电气特性与加工性等的平衡，需要控制聚四氟乙烯的热处理程度。
在专利文献1和专利文献2中，作为芯线中使用金属材料的高频信号传送用电缆的绝缘包覆层材料，均公开了使用聚四氟乙烯。但是，芯线中使用金属材料的高频信号传送用电缆尽管能够传送波长较长的微波，但在传送毫米波或亚毫米波时，衰减量过大。因此，已知在用于传送毫米波或亚毫米波的波导线路中使用聚四氟乙烯成型体。
例如，在专利文献3中记载了一种传送线路，其由棒状的中心电介质和电介质层形成，该中心电介质由烧制固定的拉伸连续气孔性聚四氟乙烯构成，该电介质层将拉伸连续气孔性聚四氟乙烯带重叠卷绕而设置在上述中心电介质的外侧。
另外，在专利文献4中记载了利用未烧制或不完全烧制的聚四氟乙烯成型物形成用于传送毫米波或亚毫米波的电介质波导的波动能量传送部分的内容。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-21250号公报
专利文献2：日本特开2002-157930号公报
专利文献3：日本特公昭63-38884号公报
专利文献4：日本特开平10-123072号公报
发明内容
发明所要解决的课题
鉴于上述现状，本发明的目的在于提供传送效率优异的电介质波导线路。
解决课题的手段
在用于传送毫米波或亚毫米波的电介质波导线路中，需要利用高介电常数的材料形成中心部分、利用低介电常数的材料形成其外层。在光纤领域中，已知若光纤由内层和外层构成、内层与外层之间的折射率差大，则光信号的封闭效果高、传送效率优异。基于该技术思想，本发明人认为，在电介质波导线路中，通过增大中心部分与外层的介电常数差，可增大电磁波的封闭效果、提高传送效率。另外，在为了提高传送效率而增大介电常数差的同时，也要求介质损耗角正切低以降低衰减量。
由于针对聚四氟乙烯成型体的研究旨在与聚四氟乙烯中通常期待的介电常数和介质损耗角正切相比使介电常数和介质损耗角正切这两者降低，因而并未尝试得到具有高介电常数、同时具有低介质损耗角正切的聚四氟乙烯成型体。但是，本发明人成功制造出了具有高介电常数、同时具有低介质损耗角正切的聚四氟乙烯成型体。本发明是基于该成果而完成的发明。
即，本发明涉及一种电介质波导线路，其特征在于，其具备聚四氟乙烯成型体，该聚四氟乙烯成型体在2.45GHz或12GHz的介电常数为2.05以上，在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为1.20×10-4以下，硬度为95以上(在本说明书中，有时称为第1电介质波导线路)。
上述聚四氟乙烯成型体优选通过将未烧制聚四氟乙烯在326℃～345℃加热10秒～2小时而得到。
上述电介质波导线路优选具备上述聚四氟乙烯成型体作为中心电介质，进一步具备设于上述中心电介质的周围的电介质层，上述电介质层由下述材料构成，该材料在2.45GHz或12GHz的介电常数为1.90以下，在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为2.00×10-4以下。
上述电介质波导线路还优选进一步具备导体基板和电介质，该电介质由介电常数低于上述聚四氟乙烯成型体的材料构成，上述聚四氟乙烯成型体隔着所述电介质被设置在上述导体基板上。
上述电介质波导线路还优选进一步具备一对导电板，上述聚四氟乙烯成型体被上述一对导电板夹持。
本发明还涉及一种电介质波导线路的制造方法，其特征在于，其包括下述工序：将未烧制聚四氟乙烯在326℃～345℃加热10秒～2小时得到聚四氟乙烯成型体的工序；以及使用上述聚四氟乙烯成型体制造电介质波导线路的工序。
本发明还涉及一种电介质波导线路，其具备电介质A和介电常数低于电介质A的电介质B，该电介质波导线路的特征在于，电介质A由聚四氟乙烯成型体构成，将电介质A在2.45GHz或12GHz的介电常数表示为εA、将电介质B在2.45GHz或12GHz的介电常数表示为εB、将电介质A与电介质B的介电常数之差表示为Δε＝εA-εB时，Δε为0.70以上(在本说明书中，有时称为第2电介质波导线路)。
第2电介质波导线路中，优选Δε为0.90以上。
第2电介质波导线路中，优选εA为2.05以上。
第2电介质波导线路中，优选电介质A在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为1.20×10-4以下、电介质A的硬度为95以上。
发明的效果
现有的聚四氟乙烯成型体的介电常数和介质损耗角正切均较低，本发明人成功制造出了具有高介电常数和低介质损耗角正切的聚四氟乙烯成型体。
本发明的第1电介质波导线路具备具有高介电常数和低介质损耗角正切的聚四氟乙烯成型体，因而毫米波和亚毫米波的传送效率高。
本发明的第2电介质波导线路由于具备上述构成，因而毫米波和亚毫米波的传送效率高。
附图说明
图1是圆柱状电介质线路的截面的示意图。
图2是海岛图像(insular image)线路的示意图。
图3是非放射性电介质线路的示意图。
图4是非放射性电介质线路的示意图。
具体实施方式
以下具体说明本发明。
本发明的第1电介质波导线路的特征在于，其具备聚四氟乙烯(PTFE)成型体，该聚四氟乙烯成型体在2.45GHz或12GHz的介电常数为2.05以上，在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切(tanδ)为1.20×10-4以下，硬度为95以上。
上述介电常数优选为2.10以上，更优选为2.16以上。对上限没有特别限定，可以为2.30。
上述介质损耗角正切(tanδ)优选为1.00×10-4以下、更优选为0.95×10-4以下。对上述介质损耗角正切(tanδ)的下限没有特别限定，可以为0.10×10-4、可以为0.80×10-4。
上述电介质波导线路可以具备上述PTFE成型体作为中心电介质。上述电介质波导线路优选进一步具备设于上述中心电介质的周围的电介质层，上述电介质层由下述材料构成，该材料在2.45GHz或12GHz的介电常数为1.90以下，在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为2.00×10-4以下。将该优选方式的一例示于图1。
上述中心电介质的适当的直径由频率和中心电介质的介电常数决定。通常，上述频率为1GHz～1THz的情况下，该直径为0.1mm～100mm。
上述电介质波导线路可以具备上述PTFE成型体、并进一步具备导体基板和电介质，该电介质由介电常数低于上述PTFE成型体的材料构成。这种情况下，优选上述PTFE成型体隔着上述电介质被设置在上述导体基板上。上述导体基板可以为金属板。作为上述电介质，优选由在2.45GHz或12GHz的介电常数为1.90以下、在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为2.00×10-4以下的材料构成的电介质。将该优选方式的一例示于图2。
上述电介质波导线路可以具备上述PTFE成型体、并进一步具备一对导电板。这种情况下，优选上述PTFE成型体被上述一对导电板夹持。另外，还可以进一步具备电介质，该电介质被上述一对导电板夹持，由介电常数低于上述PTFE成型体的材料构成。上述导电板可以为金属板。作为上述电介质，优选由在2.45GHz或12GHz的介电常数为1.90以下、在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为2.00×10-4以下的材料构成的电介质。将这些优选方式的一例示于图3或图4。
本发明的第2电介质波导线路的特征在于，其具备电介质A和介电常数低于电介质A的电介质B，将电介质A在2.45GHz或12GHz的介电常数表示为εA、将电介质B在2.45GHz或12GHz的介电常数表示为εB、将电介质A与电介质B的介电常数之差表示为Δε＝εA-εB时，Δε为0.70以上。本发明的第2电介质波导线路利用电介质A与电介质B的介电常数之差，能够传送毫米波、亚毫米波等高频波，由于其差值为0.70以上，因而传送效率极高。
作为Δε，从传送效率的方面出发，优选为0.90以上、更优选为1.00以上、进一步优选为1.10以上。上限可以为1.50。
作为εA，从传送效率的方面出发，优选为2.05以上、更优选为2.10以上、进一步优选为2.16以上。对上限没有特别限定，可以为2.30。
作为电介质A在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切，优选为1.20×10-4以下、更优选为1.00×10-4以下、进一步优选为0.95×10-4以下。对下限没有特别限定，可以为0.10×10-4、可以为0.80×10-4。另外，作为电介质A的硬度，优选为95以上。
电介质A由PTFE成型体构成。关于上述PTFE成型体，出于容易设置介电常数之差(Δε)的原因，优选与第1电介质波导线路所具备的上述PTFE成型体相同。利用该构成，不仅可利用介电常数之差(Δε)得到高传送效率，而且电介质A的介电常数高、介质损耗角正切低，因而能够进一步更高效率地实现能够传送高频波的电介质波导线路。
作为电介质B在2.45GHz或12GHz的介电常数，优选为1.50以下、更优选为1.43以下、进一步优选为1.35以下、特别优选为1.30以下，优选为1.03以上。
作为电介质B在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切，优选为1.00×10-4以下、更优选为0.60×10-4以下、进一步优选为0.30×10-4以下。
作为构成电介质B的材料，可以举出拉伸PTFE多孔质体、发泡聚乙烯等。
接着，对第1和第2电介质波导线路所具备的上述PTFE成型体中共同的优选方式进行详细说明。
在上述PTFE成型体的形状为圆柱或管状的情况下，上述介电常数和介质损耗角正切使用关东电子应用开发株式会社制造的空腔谐振器在2.45GHz进行测定。
另外，在上述PTFE成型体的形状为平板状的情况下，上述介电常数和介质损耗角正切按照埼玉大学小林教授的MW87-7“电介质平板材料的微波复介电常数测定”在12GHz进行测定。
上述PTFE成型体的比重优选为2.160以上。上述比重更优选为2.165以上、进一步优选为2.170以上。对上限没有特别限定，可以为2.30。上述PTFE成型体的上述比重为上述范围内时，能够容易地实现具有高介电常数、同时具有低介质损耗角正切的成型体。
上述比重通过液中称量法(根据JIS Z 8807)进行测定。
上述PTFE成型体的结晶度优选为70％以上。上述结晶度更优选为73％以上、进一步优选为75％以上。对上限没有特别限定，可以为99％。上述PTFE成型体的上述结晶度为上述范围内时，能够实现具有高介电常数、同时具有低介质损耗角正切的成型体。
上述结晶度通过比重法测定。
上述PTFE成型体优选硬度为97以上。上述硬度更优选为98以上、进一步优选为99以上。对上限没有特别限定，可以为99.9。上述成型体的上述硬度在上述范围内时，能够容易地实现具有高介电常数、同时具有低介质损耗角正切的PTFE成型体。另外，即使将上述PTFE成型体应用于电介质波导线路中，上述电介质波导线路也不容易破损，不容易发生闭塞或折断。
上述硬度为基于JIS A的硬度。上述硬度利用JIS K6301-1975中规定的弹簧式硬度计(JIS-A型)进行测定。
上述PTFE成型体包含PTFE。上述PTFE可以是TFE的均聚物，也可以是利用其他单体改性得到的改性PTFE。
上述改性PTFE为由四氟乙烯[TFE]和TFE以外的单体(以下也称为“改性剂”)形成的PTFE。改性PTFE可以是被均匀改性而得到的改性PTFE，也可以是具有后述的核壳结构的改性PTFE。
上述改性PTFE含有基于TFE的TFE单元和基于改性剂的改性剂单元。上述改性PTFE中，改性剂单元优选为全部单体单元的0.005质量％～1质量％。更优选为0.02质量％～0.5质量％。
在本说明书中，“改性剂单元”是改性PTFE的分子结构上的一部分，是指来自作为改性剂使用的共聚单体的重复单元。关于上述改性剂单元，例如作为改性剂使用全氟丙基乙烯基醚的情况下，该改性剂单元由-[CF2-CF(-OC3F7)]-表示；作为改性剂使用六氟丙烯的情况下，该改性剂单元由-[CF2-CF(-CF3)]-表示。
作为上述改性剂，只要能够与TFE共聚就没有特别限定，例如可以举出六氟丙烯[HFP]等全氟烯烃；三氟氯乙烯[CTFE]等氟氯烯烃；三氟乙烯、偏二氟乙烯[VDF]等含氢氟代烯烃；全氟乙烯基醚；全氟烷基乙烯、乙烯等。另外，所使用的改性剂可以为1种，也可以为两种以上。
作为上述全氟乙烯基醚没有特别限定，例如可以举出由下述通式
CF2＝CF-ORf
(式中，Rf表示全氟有机基团)所表示的全氟不饱和化合物等。在本说明书中，上述“全氟有机基团”是指结合在碳原子上的氢原子全部被取代为氟原子而成的有机基团。上述全氟有机基团可以具有醚氧。
作为上述全氟乙烯基醚，例如可以举出上述通式中的Rf是碳原子数为1～10的全氟烷基的全氟(烷基乙烯基醚)[PAVE]。上述氟烷基的碳原子数优选为1～5。
作为上述PAVE中的全氟烷基，例如可以举出全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基等，全氟烷基优选为全氟丙基。即，上述PAVE优选为全氟丙基乙烯基醚[PPVE]。
作为上述全氟乙烯基醚，进一步可以举出上述通式中的Rf是碳原子数为4～9的全氟(烷氧基烷基)的物质、Rf是由下式
【化1】
Figure BDA0001420666960000071
(式中，m表示0或1～4的整数)所表示的基团的物质、Rf是由下式
【化2】
Figure BDA0001420666960000081
(式中，n表示1～4的整数)所表示的基团的物质等。
作为全氟烷基乙烯(PFAE)没有特别限定，例如可以举出(全氟丁基)乙烯(PFBE)、(全氟己基)乙烯等。
作为上述改性PTFE中的改性剂，优选为选自由HFP、CTFE、VDF、PAVE、PFAE和乙烯组成的组中的至少一种。更优选为PAVE、进一步优选为PPVE。
上述改性PTFE也可以具有包含颗粒芯部和颗粒壳部的核壳结构。
上述PTFE优选具有原纤化性。原纤化性的有无能够利用“糊料挤出”进行判断，该“糊料挤出”是对由TFE的聚合物制作出的粉末、即“高分子量PTFE粉末”进行成型的代表性方法。这是由于，通常，在能够进行糊料挤出时，高分子量的PTFE具有原纤化性。在通过进行糊料挤出而得到的未烧制的成型物不具有实质性的强度或伸长率的情况下，例如在伸长率为0％、若拉伸则会断裂这样的情况下，可视为不具有原纤化性。
上述PTFE优选具有非熔融加工性。上述非熔融加工性是指，根据ASTM D-1238和D-2116，在高于结晶化熔点的温度无法测定熔体流动速率的性质。
上述PTFE的标准比重[SSG]优选为2.13～2.23、更优选为2.15～2.19。上述标准比重是根据ASTM D-4895 98通过水中置换法测定得到的值。
上述PTFE的第一熔点优选为333℃～347℃。更优选为335℃～345℃。上述第一熔点是下述熔解热曲线中的极大值所对应的温度，该熔解热曲线是对于没有经历过加热到300℃以上的温度的加热历史的PTFE使用差示扫描量热计[DSC]以10℃/分钟的速度进行升温时得到的熔解热曲线。
另外，作为上述PTFE，还能够使用高分子量PTFE和低分子量PTFE。上述高分子量PTFE的第一熔点优选为333℃～347℃、更优选为335℃～345℃。上述低分子量PTFE的第一熔点优选为322℃～333℃、更优选为324℃～332℃。上述第一熔点是下述熔解热曲线中的极大值所对应的温度，该熔解热曲线是对于没有经历过加热到300℃以上的温度的加热历史的PTFE使用差示扫描量热计[DSC]以10℃/分钟的速度进行升温时得到的熔解热曲线。
上述高分子量PTFE与上述低分子量PTFE的质量比优选为80/20～99/1、更优选为85/15～97/3、进一步优选为90/10～95/5。
上述PTFE成型体可以为含有上述PTFE和上述PTFE以外的树脂的成型体。作为上述PTFE以外的树脂，例如可以举出TFE/六氟丙烯[HFP]共聚物[FEP]、TFE/全氟(烷基乙烯基醚)[PAVE]共聚物[PFA]、乙烯/TFE共聚物[ETFE]、聚偏二氟乙烯[PVdF]、聚三氟氯乙烯[PCTFE]、聚丙烯、聚乙烯等。
上述PTFE成型体可以包含其他成分。作为上述其他成分，也可以举出表面活性剂、抗氧化剂、光稳定剂、荧光增白剂、着色剂、颜料、染料、填料等。另外还可以举出炭黑、石墨、氧化铝、云母、碳化硅、氮化硼、二氧化钛、氧化铋、青铜、金、银、铜、镍等的粉末或纤维粉末等。
在上述PTFE成型体中，作为上述其他成分，可以包含高介电常数无机颗粒。作为高介电常数无机颗粒，可以举出钛酸钡、钛酸钙、钛酸锶、钛酸镁、钛酸铅、钛酸锌、锆酸铅、锆酸钙、锆酸锶、锆钛酸钡、锆钛酸铅等。
上述PTFE成型体包含上述PTFE以外的树脂、上述其他成分的情况下，相对于上述成型体优选包含99.0质量％以上的上述PTFE、更优选包含99.9质量％以上的上述PTFE。
上述PTFE成型体优选通过在下述条件下对未烧制PTFE进行加热而得到，该条件为能够将未烧制PTFE所包含的空气放出到外部、同时未烧制PTFE没有被完全烧制的条件。
具体的加热条件根据PTFE成型体的形状和尺寸适当地变更。上述PTFE成型体例如优选通过将未烧制PTFE在326℃～345℃加热10秒～2小时而得到。加热温度更优选为330℃以上。
上述未烧制PTFE是没有经历过加热到326℃以上的加热历史的PTFE，优选是没有经历过加热到300℃以上的加热历史的PTFE。上述的用于得到PTFE成型体的制造方法的特征在于，其包括将未烧制PTFE在326℃～345℃加热10秒～2小时的工序，该制造方法为新型制造方法。
据推测，通过在上述温度进行规定时间的加热，未烧制PTFE所包含的空气被放出到外部，能够得到具有高介电常数的PTFE成型体。另外据推测，由于未烧制PTFE没有被完全烧制，因而能够得到具有低介质损耗角正切的PTFE成型体。
上述的加热可以使用盐浴、砂浴、热风循环式电炉等来进行，从容易控制加热条件的方面考虑，优选使用盐浴进行。另外，加热时间变短、在上述范围内，从这方面考虑也是有利的。上述使用盐浴的加热例如可以使用日本特开2002-157930号公报所记载的包覆电缆的制造装置来进行。
上述成型体优选是在没有将未烧制PTFE加热到超过345℃的条件下得到的。一旦加热到超过345℃，则未烧制PTFE本来具有的结晶性溃散，可能无法得到具有高结晶度的PTFE成型体。另一方面，在没有将未烧制PTFE加热到超过345℃的条件下，通过在326℃～345℃加热10秒～2小时而得到的PTFE成型体具有与未烧制PTFE所具有的结晶性同等的结晶性，具有高介电常数和低介质损耗角正切。
以往认为PTFE的烧制程度与介电常数和介质损耗角正切成比例。例如，在专利文献2的[0003]段中记载了，与未烧制的PTFE相比，半烧制的PTFE的介电常数和介质损耗角正切高，完全烧制的PTFE的介电常数和介质损耗角正切更高。
但是，本发明人进行了深入研究，结果发现，在以往未经实施的条件下对PTFE进行加热时，与现有常识相反地，与未烧制的PTFE相比，介质损耗角正切并不那么高，而另一方面，介电常数高于完全烧制的PTFE。
上述技术思想是通过使用要求熟练运用的技术的盐浴、并能精细地设定了以往无法实现的加热条件而能够首先发现的技术思想。
上述未烧制PTFE优选是将含有未烧制PTFE的粉末和挤出助剂的混合物进行糊料挤出成型而得到的。另外，在糊料挤出成型后，可通过将所得到的挤出物干燥而除去挤出助剂。上述混合物可以如下得到：将未烧制PTFE的粉末与挤出助剂通过公知的方法混合，熟化1小时～24小时，在压力0.5MPa～2.0MPa进行预成型，从而得到该混合物。上述糊料挤出可以在挤出压力2MPa～100MPa进行。
对上述PTFE成型体的形状没有特别限定，可以制成符合上述电介质波导线路所要求的特性的形状。作为上述PTFE成型体，截面形状可以为矩形、圆形、椭圆形、圆环形等。
上述PTFE成型体可以通过后述的电介质波导线路的制造方法适当地制造。
本发明还涉及一种电介质波导线路的制造方法，其特征在于，其包括将未烧制PTFE在326℃～345℃加热10秒～2小时得到PTFE的成型体的工序、以及使用上述PTFE成型体制造电介质波导线路的工序。
上述未烧制PTFE的加热时间根据上述未烧制PTFE的直径、加热温度、加热中使用的设备而不同。
例如，在上述未烧制PTFE的直径为0.1mm～6mm、利用盐浴加热的情况下，加热时间优选为10秒～10分钟、更优选为30秒～6分钟。
在上述未烧制PTFE的直径为0.1mm～6mm、利用热风循环式电炉加热的情况下，加热时间优选为3分钟～2小时、更优选为10分钟～30分钟。
另外，在上述未烧制PTFE的直径为大于6mm～20mm、利用盐浴加热的情况下，加热时间优选为1分钟～20分钟、更优选为3分钟～10分钟。
在上述未烧制PTFE的直径为大于6mm～20mm、利用热风循环式电炉加热的情况下，加热时间优选为10分钟～2小时、更优选为30分钟～1小时。
上述制造方法优选包括下述工序：
将含有未烧制PTFE的粉末和挤出助剂的混合物进行糊料挤出成型，得到未烧制PTFE的成型体的工序；
将上述未烧制PTFE的成型体干燥，除去挤出助剂的工序；
将干燥后的上述成型体在326℃～345℃加热10秒～2小时的工序；以及
使用上述PTFE成型体制造电介质波导线路的工序。
在上述制造方法中，加热温度和加热时间通过PTFE成型体的形状和尺寸、加热介质(热风、硝酸钾和硝酸钠的1：1混合物等熔融盐、砂浴用砂等粉体)等而在上述范围内适当地变更。
在上述制造方法中，为了得到具有高介电常数和低介质损耗角正切的成型体，优选完全不包括将未烧制PTFE加热至超过345℃的工序。
使用上述PTFE成型体制造电介质波导线路的方法根据电介质波导线路所要求的特性而不同，因而利用后述的实验例等进行说明。
第1和第2电介质波导线路优选具备上述PTFE成型体作为波导介质。另外，第1电介质波导线路优选为利用电介质间的介电常数差传送毫米波、亚毫米波等高频波的电介质波导线路。第1电介质波导线路中的上述PTFE成型体具有高介电常数和低介质损耗角正切，因而通过与具有低介电常数和低介质损耗角正切的电介质组合，可实现传送效率优异的电介质波导线路。
作为第1和第2电介质波导线路，可以举出圆柱状电介质线路、管状电介质线路、图像线路、海岛图像线路、捕获图像(trapped image)线路、脊背式波导、带状(strip)电介质线路、反带状(anti-strip)线路、H形波导、非放射性电介质线路(NRD波导)等。
将第1电介质波导线路的一个实施方式示于图1。图1所示的电介质波导线路是截面为圆形的圆柱状电介质线路。在图1所示的电介质波导线路中，设有中心电介质11，进一步在其周围设有电介质层12。中心电介质11可以由上述PTFE成型体构成。第1电介质波导线路中的电介质层12可以由介电常数低于上述PTFE成型体的材料构成，利用这些构成，能够高效率地传送毫米波、亚毫米波等高频波。电介质层12例如可以将拉伸PTFE多孔质体、发泡聚乙烯卷绕在中心电介质11上来形成。
由于第1电介质波导线路中的上述PTFE成型体的介电常数高，因而在中心电介质11由上述PTFE成型体构成时，能够增大中心电介质11与电介质层12的介电常数之差。而且，由于第1电介质波导线路中的中心电介质11的介质损耗角正切也低，因而可实现能够高效率地传送高频波的电介质波导线路。
在图1所示的电介质波导线路中，在电介质层12的外周进一步设有用于保护中心电介质11和电介质层12的保护层13，但保护层13的设置是任选的。保护层13可以由聚氯乙烯、聚烯烃等以往在电线保护层(护套层)中使用的材料构成。
第1电介质波导线路优选具备上述PTFE成型体作为中心电介质。第1电介质波导线路优选进一步具备设于上述中心电介质的周围的电介质层。在第1电介质波导线路中，上述电介质层在2.45GHz或12GHz的介电常数优选为1.90以下。在第1电介质波导线路中，上述电介质层优选由在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为2.00×10-4以下的材料构成。即，下述电介质波导线路也是本发明的第1电介质波导线路的优选方式之一，该电介质波导线路具备作为中心电介质的PTFE成型体、以及设置在上述中心电介质的周围的电介质层，上述电介质层由下述材料构成，该材料在2.45GHz或12GHz的介电常数为1.90以下，在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为2.00×10-4以下。
在第1电介质波导线路中，构成上述电介质层的材料的介电常数更优选为1.70以下、进一步优选为1.50以下、特别优选为1.30以下，优选为1.03以上。另外，在第1电介质波导线路中，构成上述电介质层的材料的介质损耗角正切更优选为1.00×10-4以下、进一步优选为0.60×10-4以下、特别优选为0.30×10-4以下。作为构成上述电介质层的材料，可以举出拉伸PTFE多孔质体、发泡聚乙烯等。
上述拉伸PTFE多孔质体可以是通过对片状的PTFE成型体进行拉伸而得到的拉伸PTFE多孔质膜，也可以是通过对管状的PTFE成型体进行拉伸而得到的拉伸PTFE多孔质管。上述拉伸PTFE多孔质体可以利用现有公知的方法制作。上述拉伸PTFE多孔质体的介电常数和介质损耗角正切可通过拉伸倍率、拉伸速度、拉伸温度等拉伸条件适当地控制。例如，拉伸倍率越高，介电常数和介质损耗角正切均越降低。
将上述电介质波导线路的另一实施方式示于图2。图2的电介质波导线路为海岛图像线路。在图2所示的电介质波导线路中，将电介质21隔着电介质22设于导体基板23上。电介质21可以由第1电介质波导线路所具备的上述PTFE成型体构成。电介质22可以由第1电介质波导线路所具备的介电常数低于上述PTFE成型体的材料构成，利用这些构成，能够高效率地传送毫米波、亚毫米波等高频波。由于第1电介质波导线路中的上述PTFE成型体的介电常数高于现有的PTFE成型体，因而在电介质22由现有的PTFE成型体构成时，也能够在电介质21与电介质22之间设置介电常数之差。而且，由于电介质21的介质损耗角正切也低，因而可实现能够高效率地传送毫米波的电介质波导线路。另外，尽管未图示，但可以在电介质21上进一步设置导体基板23。在电介质21、电介质22和导体基板23的各层间可以设置粘接层。粘接层例如可以由具有粘接功能的氟树脂片形成。作为上述氟树脂片，可以举出由具有羟基、羧基、氨基等粘接性官能团的四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)形成的片。
另外，上述电介质波导线路可以为图像线路(未图示)。作为上述图像线路的电介质使用上述PTFE成型体时，上述PTFE成型体的介质损耗角正切低、同时介电常数高，因而能够减小电介质的线径，能够将图像线路小型化。
将上述电介质波导线路的另一实施方式示于图3。图3的电介质波导线路为非放射性电介质线路(NRD波导)。图3所示的电介质波导线路具备一对导电板31a和31b和被导电板31a和31b夹持的电介质32。电介质32可以由第1电介质波导线路所具备的上述PTFE成型体构成。由于第1电介质波导线路所具备的上述PTFE成型体的介质损耗角正切低、同时介电常数高，因而能够减小电介质32的线径、能够将NRD波导小型化。在导电板31a、31b和电介质32的各层间可以设置粘接层。粘接层例如可以由具有粘接功能的氟树脂片形成。作为上述氟树脂片，可以举出由具有羟基、羧基、氨基等粘接性官能团的四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)形成的片。
另外，如图4所示，可以由电介质41和介电常数低于电介质41的电介质42构成电介质。在该构成中，在隔着介电常数低的电介质42进行高频波的输入输出时，与将高频波在介电常数高的电介质41直接进行输入输出的情况相比，能够抑制高频波的反射，高频波的输入输出容易。由于上述PTFE成型体的介电常数高于现有的PTFE成型体，因而在电介质41由第1电介质波导线路所具备的上述PTFE成型体构成时，即使电介质42由现有的PTFE成型体构成，也能够在电介质41与电介质42之间设置介电常数之差。
接下来使用图1、图2和图4对第2电介质波导线路的实施方式进行说明。
图1所示的电介质波导线路是截面为圆形的圆柱状电介质线路。在图1所示的电介质波导线路中，设有作为电介质A的中心电介质11，进一步在其周围设有作为电介质B的电介质层12。中心电介质11由上述PTFE成型体构成。在第2电介质波导线路中，在中心电介质11的介电常数εA与电介质层12的介电常数εB间设有介电常数之差(Δε)，因而能够高效率地传送毫米波、亚毫米波等高频波。
中心电介质11的适当的直径由频率和中心电介质的介电常数决定。通常，上述频率为1GHz～1THz的情况下，该直径为0.1mm～100mm。
电介质层12例如可以将拉伸PTFE多孔质体、发泡聚乙烯等卷绕在中心电介质11上来形成。
在图1所示的电介质波导线路中，在电介质层12的外周进一步设有用于保护中心电介质11和电介质层12的保护层13，但保护层13的设置是任选的。保护层13可以由聚氯乙烯、聚烯烃等以往在电线保护层(护套层)中使用的材料构成。
将上述电介质波导线路的另一实施方式示于图2。图2的电介质波导线路为海岛图像线路。在图2所示的电介质波导线路中，将作为电介质A的电介质21隔着作为电介质B的电介质22设于导体基板23上。电介质21由上述PTFE成型体构成。导体基板23可以为金属板。在第2电介质波导线路中，由于在电介质21的介电常数εA与电介质22的介电常数εB间设有介电常数之差(Δε)，因而能够高效率地传送毫米波、亚毫米波等高频波。电介质22可以由拉伸PTFE多孔质体、发泡聚乙烯等形成。
另外，尽管未图示，但在电介质21上可以进一步设置导体基板23。在电介质21、电介质22和导体基板23的各层间可以设置粘接层。粘接层例如可以由具有粘接功能的氟树脂片形成。作为上述氟树脂片，可以举出由具有羟基、羧基、氨基等粘接性官能团的四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)形成的片。
将上述电介质波导线路的另一实施方式示于图4。图4的电介质波导线路为非放射性电介质线路(NRD波导)。图4所示的电介质波导线路具备一对导电板43a和43b、作为电介质A的电介质41、以及作为电介质B的电介质42，电介质41和电介质42被导电板43a和43b夹持。在第2电介质波导线路中，由于在电介质41的介电常数εA与电介质42的介电常数εB间设置了介电常数之差(Δε)，因而在隔着介电常数低的电介质42进行高频波的输入输出时，与将高频波在介电常数高的电介质41直接进行输入输出的情况相比，能够抑制高频波的反射，高频波的输入输出容易。电介质41由上述PTFE成型体构成。导电板43a和43b可以为金属板。
电介质42可以由拉伸PTFE多孔质体、发泡聚乙烯等形成。在导电板43a与电介质41和42的层间、和/或在导电板43b与电介质41和42的层间可以设置粘接层。粘接层例如可以由具有粘接功能的氟树脂片形成。作为上述氟树脂片，可以举出由具有羟基、羧基、氨基等粘接性官能团的四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)形成的片。
上述拉伸PTFE多孔质体可以是通过对片状的PTFE成型体进行拉伸而得到的拉伸PTFE多孔质膜，也可以是通过对管状的PTFE成型体进行拉伸而得到的拉伸PTFE多孔质管。上述拉伸PTFE多孔质体可以利用现有公知的方法制作。上述拉伸PTFE多孔质体的介电常数和介质损耗角正切可通过拉伸倍率、拉伸速度、拉伸温度等拉伸条件适当地控制。例如，拉伸倍率越高，介电常数和介质损耗角正切均越降低。
实施例
接下来举出实验例对本发明进行说明，但本发明并不仅限定于该实验例。
实验例的各数值通过以下的方法测定。
介电常数和介质损耗角正切(tanδ)
圆柱状PTFE成型体、管状PTFE成型体和拉伸PTFE多孔质管的介电常数测定和介质损耗角正切(tanδ)的测定利用关东电子应用开发株式会社制造的空腔谐振器(2.45GHz)进行。
平板状PTFE成型体和拉伸PTFE多孔质膜的介电常数测定和介质损耗角正切(tanδ)的测定利用埼玉大学小林教授的MW87-7“电介质平板材料的微波复介电常数测定”(12GHz)进行。
硬度
利用JIS K6301-1975中规定的弹簧式硬度计(JIS-A型)测定硬度。
比重
通过液中称量法(根据JIS Z 8807)进行测定。
实验例1
在将标准比重(SSG)为2.175的PTFE细粉2kg中混合烃系溶剂400g，制作PTFE糊料。
接着，使用φ2.0mm的挤出模具，通过糊料挤出成型将上述PTFE糊料进行成型，以圆柱状得到未烧制的PTFE成型体(A)。将所得到的PTFE成型体(A)设置在热风循环式电炉内，使温度从100℃向250℃阶梯式上升，蒸发除去烃系溶剂，从而得到圆柱状PTFE成型体(B)。
将所得到的圆柱状PTFE成型体(B)放入盐浴(熔融盐，硝酸钾和硝酸钠的1：1混合物)中进行加热，得到圆柱状PTFE成型体(C)。加热后的直径为1.95mm。将加热的温度、时间和结果列于表1。
实验例2和比较例1～2
除了如表1所记载对加热温度和加热时间进行变更以外，与实验例1同样地得到圆柱状PTFE成型体。将结果列于表1。
实验例3
与实验例1同样地得到干燥后的圆柱状PTFE成型体(B)。将干燥后的圆柱状PTFE成型体(B)放入热风循环式电炉内进行加热。将加热的温度、时间和结果列于表1。
实验例4
在标准比重(SSG)为2.175的PTFE细粉2kg中混合烃系溶剂400g，制作PTFE糊料。
接着，使用φ2.2mm的挤出模具，通过糊料挤出成型将上述PTFE糊料挤出到φ0.511mm的镀银铜包钢线上，得到PTFE包覆金属线。将PTFE包覆金属线设置在热风循环式电炉内，使温度从100℃向250℃阶梯式上升，蒸发除去烃系溶剂。
将干燥后的PTFE包覆金属线放入盐浴中进行加热。将加热的温度和时间列于表1。
将加热后的PTFE包覆金属线切断成2m左右，仅抽出镀银铜包钢线，将镀银铜包钢线与PTFE包覆层分离，得到管状(圆筒状)的PTFE成型体。将上述PTFE成型体的各物性列于表1。
实验例5
在标准比重(SSG)为2.160的PTFE细粉2kg中混合烃系溶剂600g，制作PTFE糊料。
接着，使用φ16mm的挤出模具，通过糊料挤出成型将上述PTFE糊料进行成型，得到圆柱状PTFE成型体。
进一步使用压延辊，通过压延成型将上述圆柱状PTFE成型体成型，得到厚度为1.0mm的平板状PTFE成型体(D)。
将所得到的平板状PTFE成型体(D)设置在热风循环式电炉内，使温度从100℃向250℃阶梯式上升，蒸发除去烃系溶剂，得到平板状PTFE成型体(E)。
将平板状PTFE成型体(E)切断成100mm×150mm，浸渍在盐浴中，进行加热，得到平板状PTFE成型体(F)。将加热的温度、时间和结果列于表1。
[表1]
Figure BDA0001420666960000171
实验例6
将实验例5中得到的平板状PTFE成型体(E)利用单轴拉伸机在250℃气氛中在长度方向进行5倍拉伸，得到拉伸PTFE多孔质膜G(厚度200μm)。
所得到的拉伸PTFE多孔质膜G利用上述空腔谐振器平板法测定得到的介电常数为1.41，介质损耗角正切为0.4×10-4。
实验例7
除了将拉伸倍率变更为15倍以外，与实验例6同样地得到拉伸PTFE多孔质膜H。利用上述空腔谐振器平板法测定的介电常数为1.07、介质损耗角正切为0.1×10-4。
实验例8
在标准比重(SSG)为2.175的PTFE细粉2kg中混合烃系溶剂410g，制作PTFE糊料。
接着，使用φ6.2mm的挤出模具和φ2.2mm的中心销，通过糊料挤出成型以管状得到未烧制的PTFE成型体。将所得到的管状的未烧制的PTFE成型体设置在热风循环式电炉内，使温度从100℃向250℃阶梯性上升，蒸发除去烃系溶剂。
将干燥后的管状的未烧制的PTFE成型体利用单轴拉伸机在250℃气氛中在长度方向进行5倍拉伸，得到拉伸PTFE多孔质管I(外径：6.0mm、内径：2.0mm)。
所得到的拉伸PTFE多孔质管I利用上述空腔谐振器平板法测定得到的介电常数为1.20、介质损耗角正切为0.3×10-4。
实验例9
将实施例6中得到的拉伸PTFE多孔质膜G(介电常数1.41、介质损耗角正切0.4×10-4)进一步切成5mm宽，将所得到的带作为电介质层卷绕在作为中心电介质的实验例1中得到的圆柱状PTFE成型体C(介电常数2.14、直径1.95mm)上，得到厚度为2.0mm、中心电介质与电介质层的介电常数之差Δε为0.73、直径为6.0mm的HE11混成模式的圆柱状电介质线路。
实验例10
将作为中心电介质的实验例1中得到的圆柱状PTFE成型体C(介电常数2.14、直径1.95mm)插入到作为电介质层的实施例8中得到的拉伸PTFE多孔质管I(介电常数1.20、介质损耗角正切0.3×10-4)中，得到中心电介质与电介质层的介电常数之差Δε为0.94、直径为6.0mm的HE11混成模式的圆柱状电介质线路。
实验例11
将实施例7中得到的拉伸PTFE多孔质膜H(介电常数1.07、介质损耗角正切0.1×10-4)进一步切成5mm宽，将所得到的带作为电介质层卷绕在作为中心电介质的实验例3中得到的圆柱状PTFE成型体(介电常数2.19、直径1.95mm)上，得到厚度为2.0mm、中心电介质与电介质层的介电常数之差Δε为1.12、直径为6.0mm的HE11混成模式的圆柱状电介质线路。
实验例12
按照以下记载的层结构制作海岛图像线路。
第1层：铜箔(导体基板)
第2层：具有粘接功能的PFA片(厚度12.5μm)
第3层：实验例5中得到的平板状PTFE成型体(F)(介电常数：2.14)
第4层：具有粘接功能的PFA片(厚度12.5μm)
第5层：实验例6中得到的拉伸PTFE多孔质膜G(介电常数：1.41、介质损耗角正切0.4×10-4)
第6层：具有粘接功能的PFA片(厚度12.5μm)
第7层：铜箔(导体基板)
将7层材料叠置后，利用310℃冲床以1.0MPa的压力进行10分钟的冲压粘接。通过蚀刻除去第1、第7层和各层的一部分，从而制作出HE11模式的海岛图像线路。
符号的说明
11 中心电介质
12 电介质层
13 保护层
21、22 电介质
23 导体基板
31a、31b、43a、43b 导电板
32、41、42 电介质

Claims (7)

1.一种电介质波导线路，其特征在于，其具备聚四氟乙烯成型体作为中心电介质，该聚四氟乙烯成型体在2.45GHz或12GHz的介电常数为2.05以上，在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为1.20×10-4以下，硬度为95以上，
该电介质波导线路进一步具备设于所述中心电介质的周围的电介质层，所述电介质层由下述材料构成，该材料在2.45GHz或12GHz的介电常数为1.90以下、在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为2.00×10-4以下。
2.如权利要求1所述的电介质波导线路，其中，所述聚四氟乙烯成型体是通过将未烧制聚四氟乙烯在326℃～345℃加热10秒～2小时而得到的。
3.如权利要求1或2所述的电介质波导线路，其中，该电介质波导线路进一步具备导体基板和电介质，该电介质由介电常数低于所述聚四氟乙烯成型体的材料构成，所述聚四氟乙烯成型体隔着所述电介质被设置在所述导体基板上。
4.如权利要求1或2所述的电介质波导线路，其中，该电介质波导线路进一步具备一对导电板，所述聚四氟乙烯成型体被所述一对导电板夹持。
5.一种电介质波导线路，其具备电介质A和介电常数低于电介质A的电介质B，其特征在于，
电介质A由聚四氟乙烯成型体构成，
将电介质A在2.45GHz或12GHz的介电常数表示为εA、将电介质B在2.45GHz或12GHz的介电常数表示为εB、将电介质A与电介质B的介电常数之差表示为Δε＝εA-εB时，Δε为0.70以上，
εA为2.05以上，
所述聚四氟乙烯成型体包含相对于所述聚四氟乙烯成型体为99.0％质量以上的聚四氟乙烯。
6.如权利要求5所述的电介质波导线路，其中，Δε为0.90以上。
7.如权利要求5或6所述的电介质波导线路，其中，电介质A在2.45GHz或12GHz的介质损耗角正切为1.20×10-4以下，电介质A的硬度为95以上。
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