FI106585B

FI106585B - Koaksiaalijohto, menetelmä koaksiaalijohdon valmistamiseksi ja langaton viestin

Info

Publication number: FI106585B
Application number: FI974022A
Authority: FI
Inventors: Markku Lipponen
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2001-02-28
Also published as: EP0911903A2; FI974022A0; EP0911903A3; FI974022A; US6523252B1; US20010040051A1

Description

106585

Koaksiaalijohto, menetelmä koaksiaalijohdon valmistamiseksi ja langaton viestin Tämän keksinnön kohteena on koaksiaalijohto, joka käsittää sisäjohti-5 men, sisäjohdinta ainakin osittain ympäröivän ulkojohtimen ja näiden väliin sijoittuvan eristeen. Keksinnön kohteena on myös menetelmä koaksiaalijohdon valmistamiseksi, jolloin koaksiaalijohto käsittää sisäjoh-timen, sisäjohdinta ainakin osittain ympäröivän ulkojohtimen ja näiden väliin sijoittuvan eristeen. Keksinnön kohteena on lisäksi langaton νίβει 0 tin, joka käsittää ainakin yhden monikerrospiirilevyn ja ainakin yhden koaksiaalijohdon, jolloin koaksiaalijohto käsittää sisäjohtimen, sisäjohdinta ainakin osittain ympäröivän ulkojohtimen ja näiden väliin sijoittuvan eristeen.

15 Erilaisten johtorakenteiden valinta eri käyttökohteisiin sähköisten signaalien siirtämiseksi paikasta toiseen riippuu johtorakenteiden ominaisuuksista, kuten johtimien aiheuttamasta vaimennuksesta, siirrettävän signaalin taajuuskaistasta, johtimien tehonkestosta ja koosta. Muihin tunnettuihin johtorakenteisiin verrattuna koaksiaalijohtojen etuna on so-20 veltuvuus laajakaistaisille radiotaajuisille, jopa mikroaaltotaajuisille signaaleille. Muita johtorakenteita ovat esimerkiksi eristetty johdin, johdin-pari ja useita johdinpareja käsittävä kaapeli. Erityisenä koaksiaalijohdon etuna on erinomaiset häiriösuojausominaisuudet sen rakenteen ansiosta. Tällöin koaksiaalijohdon ulkopuoliset sähkömagneettiset kentät häi-25 ritsevät koaksiaalijohdossa siirrettäviä signaaleja vähemmän kuin muissa johtorakenteissa, joihin nämä kentät indusoivat häiriösignaaleja.

Tunnetun tekniikan mukaisesti langattomissa viestimissä, kuten matkapuhelimissa, käytetään koaksiaalijohdosta muodostettua koaksiaalikaa-30 peliä radiotaajuisen signaalin siirrossa piirilevylle sijoitetuilta komponenteilta, kuten integroiduilta piireiltä (IC) antennille. Koaksiaalikaapelia voidaan käyttää myös herkkien signaalien, esimerkiksi audiosignaalien siirrossa piirilevyllä paikasta toiseen. Langattomien viestimien tiedonsiirron häiriöttömyyden edellytyksenä on myös johtorakenteiden häiriö-35 suojauskyky ja erityisesti mikroaaltotaajuisten signaalien ollessa kyseessä myös muiden, esimerkiksi piirilevylle sijoitettujen komponenttien suojaus signaalin sähkömagneettista kenttää vastaan. Johtorakentees-sa siirrettävä signaali voi myös itse aiheuttaa häiritsevän sähkömag- 2 106585 neettisen kentän. Käyttämällä signaalin siirrossa koaksiaalikaapelia ja koaksiaalijohtoa voidaan myös suojata muita komponentteja ja johtoja signaalin aiheuttamilta häiriöiltä.

5 Koaksiaalijohdossa sähköinen piiri signaalin siirtämiseksi paikasta toiseen muodostuu sisäjohtimesta ja sitä ympäröivästä ulkojohtimesta, jolloin nämä ovat sijoittuneet samankeskisesti. Sisäjohdin on tavallisesti lankamainen ja poikkileikkaukseltaan pyöreä. Ulkojohdin on tavallisesti sylinterimäinen sekä sisäjohtimen ja ulkojohtimen välissä on eriste. Ul-10 kojohdin kytketään tavallisesti maapotentiaaliin ja ulkojohtimen tehtävänä on antaa koaksiaalijohdolle riittävä sähkömagneettinen suojaus, jolloin paras tulos saavutetaan aukottomalla ja jäykällä putkimaisella rakenteella. Sisäjohdin ja ulkojohdin valmistetaan johtavasta materiaalista, tavallisimmin kuparista. Johtimien välitilan täyttävä eriste toimii joh-15 timien mekaanisena tukena ja osaltaan vaikuttaa myös koaksiaalijoh-don sähköisiin ominaisuuksiin, kuten siirrettävän signaalin vaimentumiseen. Koaksiaalikaapeleita valmistettaessa ulkojohdin vielä päällystetään tavallisimmin muovimateriaalista valmistetulla vaipalla, jonka tarkoituksena on toimia eristeenä sekä suojata koaksiaalijohtoa mekaa-20 nista kulumista ja ympäristön olosuhteita vastaan. Koaksiaalikaapeleissa ulkojohtimena käytetään myös kierrettyjä nauhakerroksia tai lanka-punoksia, jolloin kaapelia voidaan helposti taivuttaa.

Koaksiaalikaapelia käytetään erinomaisten ominaisuuksiensa takia ylei-25 sesti, mutta koaksiaalikaapelia piirilevyyn liitettäessä on suoritettava . useita manuaalisia työvaiheita. Työvaiheet käsittävät esimerkiksi koak siaalikaapelin päiden juottamisen piirilevyn pintaan tai liittimiin, mikä etenkin piirilevyjen ja piirilevylle sijoitettavien komponenttien pienentyessä vaatii yhä enemmän tarkkuutta ja aikaa. Piirilevyjen pienentymi-30 nen vaatii myös tarkkaa koaksiaalikaapelin sijoittelua, jolloin kaapeliin on tehtävä tarvittaessa myös taivutuksia. Alarajan koaksiaalikaapelien taivutuksen kaarevuussäteelle asettaa kuitenkin ulkojohtimen mahdollinen rikkoutuminen, jolloin koaksiaalijohto säteilee rikkoutuneesta kohdasta ja aiheuttaa siten häiriöitä. Pienet taivutussäteet vaurioittavat 35 myös sisäjohdinta ja eristettä, jolloin koaksiaalikaapelin sähköiset ominaisuudet muuttuvat. Kokonsa ja suurten taivutussäteiden, tavallisesti noin 5—8 kertaa koaksiaalikaapelin ulkohalkaisija, takia koaksiaalikaapelit vaativat runsaasti tilaa piirilevyllä.

3 106585

Matkapuhelimia valmistettaessa eri komponentit ja koaksiaalikaapelit kiinnitetään piirilevylle juotospastan avulla ja juottaminen tapahtuu ensin lämmittämällä piirilevy uunissa, esimerkiksi 270 asteessa, jolloin 5 juotospasta sulaa. Tämän jälkeen piirilevy jäähdytetään, jolloin lopulliset kestävät juotosliitokset syntyvät. Huomattavana ongelmana kuitenkin on, että uunissa voi tapahtua myös koaksiaalikaapelin irtoamista kokonaan tai osittain juotospastasta, mikä johtuu koaksiaalikaapelin ja piirilevyn erilaisista käyristymissuunnista niiden materiaalien lämmetessä. 10 Vialliset tuotteet aiheuttavat valmistuskustannusten kasvua tai tuotteiden vikaantumista niiden käytön aikana.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja aikaansaada kokonaan uusi koaksiaaiijohdon rakenne. Keksinnön mu-15 kaiselle koaksiaalijohdolle on tunnusomaista se, että koaksiaalijohto on muodostettu monikerrospiirilevyyn pääasiallisesti läpivientien ja liuska-johtimien avulla.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle koaksiaaiijohdon valmistamiseksi 20 on tunnusomaista se, että koaksiaalijohto muodostetaan monikerros-piirilevyyn pääasiallisesti läpivientien ja liuskajohtimien avulla. Myös keksinnön mukaiselle langattomalle viestimelle on tunnusomaista se, että ainakin yksi koaksiaalijohto on muodostettu monikerrospiirilevyyn pääasiallisesti läpivientien ja liuskajohtimien avulla.

25

Keksinnön mukaisen koaksiaaiijohdon huomattavana etuna on sen integroitavuus monikerrospiirilevylle, jolloin koaksiaalijohto voidaan valmistaa piirilevyn muiden johdinkuvioiden valmistuksen yhteydessä. Tällöin koaksiaalikaapelin erillinen asennus piirilevylle voidaan välttää. 30 Koska koaksiaalijohto voidaan integroida monikerrospiirilevyn sisään, vapautetaan samalla tilaa piirilevyn pintaan asennettaville komponenteille. Keksinnön avulla esimerkiksi matkapuhelimien valmistuksessa esiintyviä ongelmia voidaan poistaa ja tuotteiden luotettavuus paranee. Keksinnön avulla koaksiaaiijohdon ja monikerrospiirilevyn levykerroksi-35 en väliin sijoittuvien johdinkuvioiden kytkeminen toisiinsa on erittäin yksinkertaista, jolloin tarvittavia juotoksia voidaan vähentää. Huomattavana etuna on myös, että keksinnön mukaisen koaksiaaiijohdon suunnanmuutoksia voidaan toteuttaa ilman taivutussäteiden asettamia rajoi- 106585 tuksia. Koaksiaalijohdon haaroitus voidaan myös toteuttaa hyvin yksinkertaisella tavalla, jolloin vältetään erilliset liittimet ja manuaaliset työvaiheet. Seurauksena on, että keksinnön mukaisen koaksiaalijohdon käsittävän laitteen valmistuskustannukset alenevat tunnettuun tekniik-5 kaan verrattuna.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 10 kuvio 1a esittää tunnetun tekniikan mukaista koaksiaalikaapelia osittain auki leikattuna ja sivulta katsottuna, kuvio 1b esittää tunnetun tekniikan mukaista koaksiaalikaapelia päästä katsottuna, 15 kuvio 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista langatonta viestintä päältä katsottuna ja yksityiskohtaa tunnetun tekniikan mukaisesta koaksiaalikaapelin sijoittamisesta piirilevyn yhteyteen aksonometrisenä kuvantona, 20 kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen koaksiaalijohdon erästä edullista suoritusmuotoa aksonometrisenä kuvantona, kuviot 4—7 esittävät keksinnön mukaisen koaksiaalijohdon muita 25 suoritusmuotoja aksonometrisinä kuvantoina, ja kuvio 8 esittää keksinnön mukaisen menetelmän erästä edul lista suoritusmuotoa kaaviokuvana.

30 Kuvioihin 1a ja 1b viitaten tunnetun tekniikan mukainen koaksiaalikaapeli KK käsittää koaksiaalijohdon K, joka on muodostettu lankamaisesta ja poikkileikkaukseltaan tavallisesti pyöreästä sisäjohtimesta S sekä ul-kojohtimesta U. Tavallisesti lieriömäinen ja poikkileikkaukseltaan pyöreä ulkojohdin U on sijoitettu sisäjohtimen S ympärille ja sen kanssa 35 oleellisesti samankeskisesti. Sisäjohtimen S ja ulkojohtimen U välissä on eriste E. Kuvaan 1a viitaten koaksiaalikaapeli KK on esitetty eri sisäkkäiset kerrokset paljastettuna havainnollisuuden vuoksi. Sisäjohdin S ja ulkojohdin U on valmistettu johtavasta materiaalista, tavallisimmin 5 106585 kuparista. Sisäjohtimen S ja ulkojohtimen U välisen tilan täyttävä eriste E toimii koaksiaalijohdon K mekaanisena tukena ja vaikuttaa myös ko-aksiaalijohdon K sähköisiin ominaisuuksiin. Eristeen E hyvin yleinen materiaali on polyeteeni eli PE-muovi. Toinen hyvin yleinen materiaali 5 on polytetrafluorieteeni eli PTFE-muovi, jolla on laaja käyttölämpötila-alue. Koaksiaalikaapeleita KK valmistettaessa ulkojohdin U on vielä päällystetty muovimateriaalista, tavallisimmin polyvinyylikloridista eli PVC-muovista tai PE-muovista valmistetulla vaipalla V, jonka tarkoituksena on suojata koaksiaalijohtoa K mekaanista kulumista ja ympäristön 10 olosuhteita vastaan. Koaksiaalikaapeleissa KK käytetään ulkojohtimena U myös kierrettyjä tai punottuja kerroksia, jotka on valmistettu lanka-maisesta tai nauhamaisesta kuparista. Muita ulkojohtimen U mahdollisia materiaaleja ovat kuparipäällysteinen alumiini ja tinattu kuparilanka.

15 Kuviossa 2 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen langaton viestin, matkapuhelin MS, jonka sisään on sijoitettu (nuoli N1) monikerrospiiri-levy M. Monikerrospiirilevy M on esitetty aksonometrisenä kuvantona ja sen mittoja on liioiteltu havainnollisuuden vuoksi. Tähän monikerrospiiri-levyyn M on muodostettu liuskajohtimien avulla johdinkuviot R1—R6 20 signaalien siirtämiseksi paikasta toiseen. Nämä johdinkuviot R1—R6 voivat olla yhteydessä toisiinsa läpivientien ja monikerrospiirilevyn M levykerrosten väliin sijoitettujen johdinkuvioiden avulla. On selvää, että matkapuhelimen MS monikerrospiirilevyn M muoto voi vaihdella kuviossa 2 esitetystä ja monikerrospiirilevylle M on tavallisesti sijoitettu kom-25 ponentteja, kuten integroituja piirejä (IC), matkapuhelimen toimintojen toteuttamiseksi. Komponenttien väliset kytkennät on toteutettu johdinkuvioiden avulla. Monikerrospiirilevylle M on kuvion 2 mukaisesti sijoitettu myös koaksiaalikaapeli KK, jonka tehtävänä on siirtää radiotaajuinen signaali johdinkuvioiden R1 ja R2 välillä.

30

Tunnetun tekniikan mukaisesti painettuja piirilevyjä eli PCB-levyjä käy-. ·, tetään varsinkin elektroniikassa komponenttien asennusalustana. PCB- ” levyille painettujen johdinkuvioiden avulla ainakin osittain korvataan erilliset johdot komponenttien kytkemiseksi sähköisesti. Johdinkuvioi-35 den materiaalina on yleisimmin kuparikaivo. PCB-levyjen hyvin yleinen valmistusmateriaali on lasikuituvahvisteinen epoksihartsi ja vaativissa mikroaaltotaajuisissa sovelluksissa käytetään myös lasikuituvahvisteis-ta PTFE-muovia. Eräs PCB-levyjen materiaalivaihtoehto on aramidikui- 6 106585 tuvahvisteinen epoksihartsi. Painettuja piirilevyjä on tunnetun tekniikan mukaisesti yksipuoleisia, jolloin johdinkuviot on sijoitettu PCB-levyyn vain yhdelle pinnalle, ja kaksipuoleisia, jolloin johdinkuviot on sijoitettu PCB-levyn molemmille pinnoille. Saatavilla on PCB-levyjä, joiden aina-5 kin yksi pinta on kauttaaltaan päällystetty kuparilla esimerkiksi höyrys-tämällä, jolloin johdinkuviot voidaan muodostaa syövyttämällä. Eri pinnoilla sijaitsevien johdinkuvioiden välisen sähköisen kontaktin aikaansaamiseksi ne voidaan yhdistää johdinkuvioiden kohdalle tehtyjen läpi-vientiaukkojen avulla, jolloin läpivientiaukkojen seinämät päällystetään 10 kuparilla. Päällystäminen tapahtuu tavallisesti elektrolyyttisesti. Yhdistäminen voidaan toteuttaa myös täytettyjen läpivientien avulla, jolloin piirilevyyn porattu reikä täytetään johtavalla kuparipastalla. Kuparipasta käsittää esimerkiksi kuparijauhoa, epoksihartsia ja kovettaja-ainetta. Reiän täyttäminen tapahtuu painamalla sinänsä tunnettua paksukalvo-15 tekniikkaa käyttäen. Läpiviennin reikä voidaan valmistaa myös lasersäteen avulla.

Monikerrospiirilevyt voivat käsittää kaksi tai useampia levykerroksia, jotka on yhdistetty esimerkiksi puristimessa lämmön avulla. Levyker-20 roksien väliin on sijoitettu johdinkuvioita, joiden sähköinen kontakti PCB-levylle kiinnitettyihin komponentteihin on toteutettu yhden tai useamman levykerroksen läpi ulottuvilla läpivienneillä. Usean levykerrok-sen läpi ulottuva läpivienti voidaan muodostaa siten, että läpivienti tehdään erikseen jokaiseen levykerrokseen ja sen jälkeen levykerrokset 25 yhdistetään, tai siten, että läpivienti tehdään vasta tarvittavien levyker-rosten yhdistämisen jälkeen. Monikerrospiirilevylle, jossa on esimerkiksi kaksi levykerrosta, voidaan johdinkuvioiden kerroksia sijoittaa piirilevyn alapinnalle, yläpinnalle ja kahden levykerroksen väliin.

30 Kuvioihin 3—7 viitaten keksinnön mukainen koaksiaalijohto K käsittää sisäjohtimen S, sisäjohdinta S ympäröivän ulkojohtimen U ja näiden väliin sijoittuvan eristeen E. Esimerkiksi kuviossa 3 on keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen koaksiaalijohto K muodostettu monikerrospiirilevyyn M pitkänomaisten johtavien läpivientien 2a—2g ja 35 liuskamaisten johtimien 1a—1h avulla. Koaksiaalijohto K on muodostettu pääasiallisesti läpivientien ja liuskamaisten johtimien avulla, mutta koaksiaalijohto K käsittää lisäksi esimerkiksi monikerrospiirilevyn M materiaalista muodostuvan eristeen E. Läpiviennillä tarkoitetaan tämän 7 106585 selityksen yhteydessä monikerrospiirilevyn yhden levykerroksen läpi muodostettua läpivientiä, jolloin esimerkiksi kuviossa 3 ulkojohdin U käsittää kuusi läpivientiä 2b—2g ja monikerrospiirilevy M käsittää kolme levykerrosta 3a—3c. Läpivienti voi olla sylinterimäinen kuten kuviossa 7 5 tai pitkänomainen kuten kuviossa 3 on esitetty. Liuskamaisilla johtimilla eli liuskajohtimilla tarkoitetaan tämän selityksen yhteydessä myös läpivientien väliin sijoitettua johdinta, joita ovat esimerkiksi kuviossa 3 ulko-johtimen U neljä liuskajohdinta 1e—1h. Kuvioissa 3—7 on selvyyden vuoksi monikerrospiirilevystä M esitetty vain keksinnön kannalta oleelli-10 nen osa, mutta on selvää, että koaksiaalijohto K voidaan valmistaa myös suuremmalle PCB-levylle edullisimmin muiden johdinkuvioiden valmistuksen yhteydessä. Tällöin koaksiaalijohdon K pituus voi olla huomattavasti sen leveyttä suurempi ja on selvää, että koaksiaalijohdon K alku- ja loppupää voivat sijaita piirilevyn sisäosassa eikä reunata-15 sossa, kuten esimerkiksi kuviossa 3 on esitetty. Samoin on selvää, että läpivientien muoto vaihtelee valmistustavan mukaan, jolloin ne voivat olla esimerkiksi kartiomaisia. Läpiviennit voivat olla reikämäisiä tai pitkänomaisia täytettyjä tai päällystettyjä läpivientiaukkoja. Valmistettaessa päällystettyjä läpivientiaukkoja liuskajohdin, kuviossa 3 liuskajohti-20 met 1a ja 1b, voidaan muodostaa samanaikaisesti läpivientiaukon reikää päällystettäessä sinänsä tunnetuin tavoin. Tällöin on mahdollista, että esimerkiksi läpivientien 2b ja 2d väliin sijoittuva liuskajohdin 1e on muodostettu kahdesta kerroksesta, joista ensimmäinen on kiinnittynyt levykerroksen 3a alapintaan ja toinen levykerroksen 3c yläpintaan. Pit-25 känomaiset läpiviennit voidaan korvata muodostamalla levykerrokseen lähekkäin olevia reikiä jonomuotoon, jotka reiät edelleen täytetään tai päällystetään, ja joiden keskinäinen sähköinen kontakti toteutetaan lius-kajohtimien avulla. Tällöin koaksiaalijohdon ulkojohtimeen syntyy kuitenkin aukkoja, joiden kautta varsinkin mikroaaltotaajuiset häiriösig-30 naalit voivat päästä etenemään. Kuvioihin 3—7 viitaten on myös selvää, että kunkin liuskajohtimen leveys voi vaihdella niiden pituussuunnassa ja leveyssuunnassa, mutta ne on esitetty yksinkertaisuuden : vuoksi oleellisesti vakiolevyisinä.

35 Kuvioon 3 viitaten keksinnön mukaisen koaksiaalijohdon erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti koaksiaalijohto K käsittää liuskajohti-met 1a—1 h, jolloin liuskajohtimet 1e ja 1g on sijoitettu läpivientien 2b, 2d ja 2f väliin, ja jolloin liuskajohtimet 1 f ja 1 h on sijoitettu läpivientien 8 106585 2c, 2e ja 2g väliin. Näiden liuskajohtimien avulla on varmistettu eri levy-kerroksissa 3a—3c sijaitsevien läpivientien sähköisten kontaktien syntyminen sekä säilyminen monikerrospiirilevyn M ja johdinkuvioiden valmistuksen aikana. Läpivientien valmistuksen yhteydessä on tunne-5 tusti ongelmana se, että reiät täyttyvät vain osittain tai reikien täytön yhteydessä syntyy ilmatäytteisiä ontelolta. Sisäjohdin S on sijoitettu monikerrospiirilevyn M levykerrosten 3b ja 3c väliin, jolloin sisäjohdin S on monikerrospiirilevyn M muiden johdinkuvioiden kanssa oleellisesti yhdensuuntainen. Sisäjohdin S on pääosin muodostettu pitkänomaises-10 ta läpiviennistä 2a. Sisäjohdin S käsittää myös liuskajohtimet 1a ja 1b mutta on selvää, että läpivienti 2a voi yksinäänkin muodostaa sisäjoh-timen S. Koaksiaalijohdon K erään toisen suoritusmuodon sisäjohdin S on kuvioihin 4 ja 5 viitaten muodostettu yhdestä liuskajohtimesta 1a ja ulkojohdin U on muodostettu neljästä johtavasta läpiviennistä 2d—2g ja 15 neljästä liuskajohtimesta 1c—1f. Myös tässä suoritusmuodossa sisäjohdin S on tasomaisten levykerrosten 3b ja 3c kanssa oleellisesti yhdensuuntainen. Kuvioon 3 viitaten sisäjohtimen S pituussuunnan suhteen kohtisuorassa poikkileikkaustasossa läpiviennit 2b—2g ja liuskajohtimet 1c—1h muodostavat edullisimmin suljetun kehämäisen ja sisä-20 johdinta S ympäröivän ulkojohtimen U. Eristeen E muodostaa tässä tapauksessa ulkojohtimen U ja sisäjohtimen S väliin jäävä osa monikerrospiirilevyn M materiaalista. Tämän suoritusmuodon mukaisesti eriste E on muodostettu kolmesta levykerroksesta 3a—3c. Useiden levyker-roksien ollessa kyseessä on mahdollista, että eriste E osittain muodos-25 tuu ilmatäytteisistä onteloista, jotka on muodostettu levykerroksiin tehtyjen aukkojen avulla.

Kuvioissa 4—7 on esitetty keksinnön mukaisen koaksiaalijohdon muita vaihtoehtoisia suoritusmuotoja. Kuvioissa 3—7 esitettyjen keksinnön 30 suoritusmuotojen avulla voidaan korvata kuviossa 2 esitetty tunnetun tekniikan mukaisen matkapuhelimen MS monikerrospiirilevylle M sijoi-; tettu koaksiaalikaapeli KK tai korvata jokin häiritsevä tai häiriöherkkä

: normaali piirilevyn reititys. Kuviossa 4 puuttuu monikerrospiirilevystä M

kuviossa 3 esitettyyn suoritusmuotoon verrattuna levykerros 3a. On 35 huomattava, että esimerkiksi päällekkäiset läpiviennit 2f ja 2d voidaan muodostaa myös yhtäaikaisesti vasta levykerrosten 3b ja 3c yhdistämisen jälkeen, jolloin liuskajohtimen 1e muodostaminen ei ole tarpeellista. Sama pätee myös kuvion 3 liuskajohtimiin 1e—1h. Kuviossa 5 on esi- 9 106585 tetty suoritusmuoto, jossa kuviossa 4 esitettyyn suoritusmuotoon verrattuna on lisätty levykerrokset 3d ja 3e, jolloin koaksiaalijohto K jää kokonaisuudessaan monikerrospiirilevyn M sisään. On myös mahdollista, että toinen näistä levykerroksista 3d ja 3e puuttuu, jolloin leveä liuska-5 johdin 1c tai 1d on näkyvillä monikerrospiirilevyn M pinnalla. Saman periaatteen mukaisesti voidaan kuvioon 3 viitaten monikerrospiirilevyn M ylä- ja alapinnalle lisätä uusi levykerros. Monikerrospiirilevyn M käsittäessä kuvion 5 mukaisesti useita levykerroksia 3b—3e on mahdollista, että eri levykerroksien 3b—3e väleihin sijoitetut eri koaksiaalijohtojen K 10 sisäjohtimet S on kytkettävä toisiinsa signaalin siirtämiseksi. Tällöin voidaan käyttää läpivientiaukkoja sekä sisäjohtimien S että ulkojohti-mien U kytkemiseksi. Sisäjohtimen S kytkeminen monikerrospiirilevylle M tehtyyn johdinkuvioon tapahtuu helposti sisäjohtimen S yhteydessä olevan liuskajohtimen 1a avulla jatkamalla sitä koaksiaalijohdon K pää-15 tytason yli ja käyttämällä tarvittaessa läpivientejä.

Kuvioon 6 viitaten ulkojohtimen U levykerrokseen 3d sijoittuva osuus on muodostettu useista vierekkäin sijoitetuista läpivienneistä, joiden sähköinen kontakti on varmistettu leveiden liuskajohtimien 1d ja Ti avulla. 20 Edelleen ulkojohtimen U levykerrokseen 3e sijoittuva osuus on muodostettu yhden leveän pitkänomaisen läpiviennin 2h avulla. Kuvion 7 mukaisesti ulkojohtimen U eri levykerroksiin sijoittuvat läpiviennit kehämuotoon järjestämällä ja niiden keskinäinen sähköinen kontakti liuskajohtimien avulla muodostamalla on aikaansaatu levykerrosten suh-25 teen oleellisesti kohtisuoraan suuntautuva koaksiaalijohto K sisäjohti-mineen S. Tällöin on selvää, että ulkojohdin U voi olla muodostettu kaarevista pitkänomaisista läpivienneistä tai yksittäisistä pyöreistä läpivienneistä.

30 Keksinnön mukaisen menetelmän koaksiaalijohdon valmistamiseksi erästä edullista suoritusmuotoa on havainnollistettu kuviossa 8. Siinä . on esitetty kuvion 3 mukaisen koaksiaalijohdon K valmistaminen kaa- : viokuvan muodossa. Kuvion 8 vaiheissa A—I on selvyyden vuoksi mo- nikerrospiirilevystä M ja eri levykerroksista 3a—3c esitetty vain keksin-35 non kannalta oleellinen osa. Samoin on selvää, että liuskajohtimien ja läpivientien keskinäiset mitat voivat vaihdella esitetystä. Kuvion 8 vaiheen A mukaisesti monikerrospiirilevyn M valmistamiseksi lähtökohtana on levykerrokset 3a—3c. Seuraavassa vaiheessa B levykerroksiin 10 106585 3a—3c muodostetaan pitkänomaiset urat 4a—4g, esimerkiksi kaivertamalla, jyrsimällä tai lasersäteen avulla leikkaamalla, läpivientien 2a—2g valmistamiseksi. Vierekkäisten urien, kuviossa 8 esimerkiksi pitkänomaiset urat 4a ja 4b, ollessa hyvin pitkät muodostuu levykerrok-5 seen pitkänomaisia kielekkeitä, jotka voidaan tarvittaessa tukea siltara-kenteiden avulla. Nämä siltarakenteet muodostetaan esimerkiksi siten, että yksittäinen pitkä ura korvataan kahdella peräkkäisellä lyhyemmällä uralla. Seurauksena kuitenkin on, että koaksiaalijohdon K ulkojohti-meen U muodostuu aukko. Seuraavassa vaiheessa C pitkänomaiset 10 urat 4a—4g täytetään johtavalla kuparipastalla johtavien läpivientien 2a—2g valmistamiseksi. Seuraavassa vaiheessa D levykerroksen 3a molemmille puolille asetetaan kuparikaivot 5a ja 5b, jotka kiinnitetään levykerrokseen 3a joko höyrystämällä tai esimerkiksi puristamalla. Samalla muodostuu sähköinen kontakti levykerroksen 3a pinnoille kiinni-15 tettyjen kuparikaivojen 5a ja 5b sekä pitkänomaisiin uriin 4a—4g tehtyjen johtavien läpivientien 2a—2c kesken, mikä on esitetty vaiheessa E.

Johdinkuvioiden, kuten liuskamaisten johtimien, valmistaminen kupari-kalvoihin 5a ja 5b tapahtuu sinänsä tunnetuin tavoin. Eräs tällainen ta-20 pa esitetään seuraavaksi, jolloin esimerkiksi kuparikaivo 5a päällystetään ultraviolettivalolle (UV) herkällä aineella eli fotoresistillä. Tämän jälkeen fotoresistikerros valotetaan UV-valon avulla maskikerroksen läpi. Fotoresistin valottuneilla alueilla tapahtuu fotokemiallinen muutos, joka jättää fotoresistiin jäljennöksen maskikerroksessa olleesta johdin-25 kuviosta. Valottunut fotoresistikerros kehitetään kemiallisesti, jolloin fo-toresisti poistuu muualta paitsi valottuneilta alueilta. Kun nyt levykerros 3a viedään syövyttävään kylpyyn, niin levykerroksen 3a kuparikaivo 5a liukenee kylpyyn muualta paitsi alueilta, jotka ovat fotoresistikerroksen peitossa. Lopuksi fotoresisti poistetaan levykerroksen 3a pinnalta esi-30 merkiksi liuottimena. Tuloksena on vaiheen F mukainen levykerros 3a, johon on muodostettu liuskajohtimet 1a, 1b ja läpivienti 2a sisäjohtimen S muodostamiseksi sekä liuskajohtimet 1e—1h ja läpiviennit 2b, 2c ul-: kojohtimen U muodostamiseksi. Liuskajohtimet 1a, 1b ja 1e—1h ovat tarpeellisia erityisesti silloin, kun levykerroksen 3a ylä- ja alapinnalle 35 muodostetaan johdinkuvioita. Nämä, tässä yhteydessä muodostuvat liuskajohtimet suojaavat samalla läpivientejä 2a—2c syövytyksen yhteydessä. Seuraavassa vaiheessa G yhdistetään vaiheen F mukainen levykerros 3a, vaiheen C mukaiset levykerrokset 3b ja 3c (nuolet Ga ja 106585

Gb) sekä kuparikaivot 5c ja 5d, jolloin puristimessa suoritetun yhdistämisen tuloksena on vaiheen H mukainen levykerroksista 3a—3c muodostuva monikerrospiirilevy M. Monikerrospiirilevyn M kuparikaivot 5c ja 5d voidaan käsitellä fotoresistillä, valottaa ja syövyttää edellä esitetyllä 5 tavalla, jolloin vaiheen I mukaisten liuskajohtimien 1c ja 1d muodostamisen yhteydessä voidaan muodostaa myös muita johdinkuvioita monikerrospiirilevyn M pinnalle. Levykerrosten 3a—3c väliin voidaan muodostaa johdinkuvioita vaiheessa E. Koaksiaalijohdon K valmistuksen yhteydessä muodostetaan myös tarvittavat johdinkuvioinnit esimerkiksi 10 sisäjohtimen S kytkemiseksi muihin johdinkuvioihin ja siten signaalin siirtämiseksi.

Edellä kuvattua keksinnön mukaisen menetelmän erästä edullista suoritusmuotoa voidaan soveltaa myös muiden kuvioissa A—7 esitettyjen 15 koaksiaalijohtojen K muodostamiseksi patenttivaatimuksien puitteissa. Tarvittavat vaiheet ovat kuitenkin alan ammattimiehelle selviä edellä olevan kuvauksen johdosta, joten perusteellinen selvittäminen on tässä yhteydessä tarpeetonta. On myös selvää, että levykerroksien lukumäärää ei ole rajoitettu vain kuviossa 6 esitettyihin viiteen levykerrokseen 20 3a—3e. Samoin on mahdollista, että sisäjohdin S käsittää ainakin kah teen levykerrokseen sijoittuvat johtavat läpiviennit myös silloin, kun sisäjohdin S on levykerroksien kanssa yhdensuuntainen. Lisäksi useiden levykerroksien ollessa kyseessä on koaksiaalijohdon K ulkojohdin U mahdollista muodostaa poikkileikkaukseltaan kuvioissa 3—6 esitettyä 25 ympyrämäisemmäksi, jolloin eri levykerroksissa sijaitsevat päällekkäiset johtavat läpiviennit sijoitetaan toistensa suhteen porrastettuihin asemiin.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei rajoitu vain edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan voi vaihdella patenttivaatimuksien puit-30 teissä.

•«

Claims

12 106585

1. Koaksiaalijohto, joka käsittää sisäjohtimen (S), sisäjohdinta (S) aina-5 kin osittain ympäröivän ulkojohtimen (U) ja näiden väliin sijoittuvan eristeen (E), joka koaksiaalijohto (K) on muodostettu kaksi tai useampia levykerroksia (3a—3e) käsittävään monikerrospiirilevyyn (M), jolloin — ulkojohdin (U) on muodostettu ainakin neljästä sähköä 10 johtavasta läpiviennistä (2b—2h) ja ainakin kahdesta liuskajohtimesta (1c—1i), ja — jolloin eriste (E) on ainakin osittain muodostettu levykerrosten materiaalista (3a—3e), 15 tunnettu siitä, että: — sisäjohdin (S) on muodostettu ainakin yhdestä liuskajohtimesta (1a, 1b), ainakin yhdestä sähköä johtavasta 20 läpiviennistä (2a) tai näiden yhdistelmästä, ja — että koaksiaalikaapeli (K) on muodostettu liittämällä toisiinsa kaksi tai useampia levykerroksia (3a—3e) monikerrospiirile-vyksi (M) sen jälkeen, kun mainitut läpiviennit (2a—2h) on 25 muodostettu mainittuihin levykerroksiin (3a—3e), jolloin kukin läpivienti (2a—2h) ulottuu levykerroksen (3a—3e) läpi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koaksiaalijohto, tunnettu siitä, että kaksi ulkojohtimen (U) muodostavaa liuskajohdinta (1c, 1d) on 30 muodostettu kuparikaivoista (5c, 5d), jotka on yhdistetty monikerrospiirilevyyn (M) mainitun liittämisen aikana.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koaksiaalijohto, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi tai kolme levykerrosta (3a—3c). 35

4. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen koaksiaalijohto, tunnettu siitä, että ainakin yksi pitkänomainen läpivienti (2a—2h) on muodostettu lähekkäin olevia täytettyjä tai päällystettyjä reikiä 13 106585 jonomuotoon järjestämällä, jotka reiät ovat sähköisessä kontaktissa keskenään.

5. Menetelmä koaksiaalijohdon valmistamiseksi, joka koaksiaalijohto 5 (K) käsittää sisäjohtimen (S), sisäjohdinta (S) ainakin osittain ympäröi vän ulkojohtimen (U) ja näiden väliin sijoittuvan eristeen (E), joka koaksiaalijohto (K) muodostetaan kaksi tai useampia levykerroksia (3a—3e) käsittävään monikerrospiirilevyyn (M), jolloin 10. ulkojohdin (U) muodostetaan ainakin neljästä sähköä johtavasta läpiviennistä (2b—2h) ja ainakin kahdesta liuskajohtimesta (1c—1 i), ja — jolloin eriste (E) muodostetaan ainakin osittain levykerrosten 15 materiaalista (3a—3e), tunnettu siitä, että: — sisäjohdin (S) muodostetaan ainakin yhdestä 20 liuskajohtimesta (1a, 1b), ainakin yhdestä sähköä johtavasta läpiviennistä (2a) tai näiden yhdistelmästä, ja — että koaksiaalikaapeli (K) muodostetaan liittämällä toisiinsa kaksi tai useampia levykerroksia (3a—3e) monikerrospiirile- 25 vyksi (M) sen jälkeen, kun mainitut läpiviennit (2a—2h) on muodostettu mainittuihin levykerroksiin (3a—3e), jolloin kukin läpivienti (2a—2h) ulottuu levykerroksen (3a—3e) läpi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 kaksi ulkojohtimen (U) muodostavaa liuskajohdinta (1c, 1d) muodostetaan kuparikaivoista (5c, 5d), jotka yhdistetään monikerrospiirilevyyn (M) mainitun liittämisen aikana.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 35 että koaksiaalikaapelia (K) varten liitetään toisiinsa kaksi tai kolme levykerrosta (3a—3c). 14 106585

8. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yksi pitkänomainen läpivienti (2a—2h) muodostetaan lähekkäin olevia täytettyjä tai päällystettyjä reikiä jonomuotoon järjestämällä, jotka reiät järjestetään sähköiseen kontaktiin 5 keskenään.

9. Langaton viestin, joka käsittää ainakin yhden monikerrospiirilevyn (M) ja ainakin yhden koaksiaalijohdon (K), jolloin koaksiaalijohto käsittää sisäjohtimen (S), sisäjohdinta (S) ainakin osittain ympäröivän 10 ulkojohtimen (U) ja näiden väliin sijoittuvan eristeen (E), joka koaksiaalijohto (K) on muodostettu kaksi tai useampia levykerroksia (3a—3e) käsittävään monikerrospiirilevyyn (M), jolloin — ulkojohdin (U) on muodostettu ainakin neljästä sähköä 15 johtavasta läpiviennistä (2b—2h) ja ainakin kahdesta liuskajohtimesta (1c—1 i), ja — jolloin eriste (E) on ainakin osittain muodostettu levykerrosten materiaalista (3a—3e), 20 tunnettu siitä, että: — sisäjohdin (S) on muodostettu ainakin yhdestä liuskajohtimesta (1a, 1b), ainakin yhdestä sähköä johtavasta 25 läpiviennistä (2a) tai näiden yhdistelmästä, ja — että koaksiaalikaapeli (K) on muodostettu liittämällä toisiinsa kaksi tai useampia levykerroksia (3a—3e) monikerrospiiriie-vyksi (M) sen jälkeen, kun mainitut läpiviennit (2a—2h) on 30 muodostettu mainittuihin levykerroksiin (3a—3e), jolloin kukin läpivienti (2a—2h) ulottuu levykerroksen (3a—3e) läpi.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen langaton viestin, tunnettu siitä, että ainakin yksi pitkänomainen läpivienti (2a—2h) on muodostettu 35 lähekkäin olevia täytettyjä tai päällystettyjä reikiä jonomuotoon järjestämällä, jotka reiät ovat sähköisessä kontaktissa keskenään. 15 106585