JP2013027038A - 導波路 - Google Patents

Abstract

【課題】低発散損の優れたＥＭ波閉じ込めを有する、複合材料による導波路の作成を可能にする。
【解決手段】プリント基板組立体上の電子集積回路（ＩＣ）チップ間を接続する、薄いストライプをセラミック粉末と高分子バインダのスラリーから導波路５０１を形成し、熱硬化し、導波路５０１を製造する方法。そのような方法で作成された導波路５０１及びプリント基板組立体。
【選択図】図６

Description

本開示は、導波路に関する。

薄型相互接続構造に関する研究は、プリント回路との競争を計るために、製造におけるコストの削減と複雑さの軽減を目指すものであった。高データ転送速度の薄型相互接続構造の開発は、特に、高周波数信号に関する問題により困難である。電子装置内で有効なデータ通信を確立するには、信号強度の一貫性だけでなく電磁（ＥＭ）伝搬の安定性が望ましいことがある。

本明細書では、低発散損の優れたＥＭ波閉じ込めを有する導波路の作成を可能にする複合材料が提案される。

本開示は、特にプリント基板組立体上の電子集積回路（ＩＣ）チップ間で薄いストライプを接続することによって電磁（ＥＭ）波の伝達を導く構造と方法に関する。本開示は、高周波相互接続に不可欠な高誘電率と低誘電損失を達成することを目標とする。

この方法では、制御可能な誘電率と低損失正接を有する高分子セラミックス複合材料が提案される。この材料は、水に懸濁されたポリテトラフルオロエチレン粒子の分散溶液と混合された金属酸化物の微粉末を含む。完全な混合により、室内条件でスラリー混合物を生成することができる。

詳細には、有機バインダとセラミック粉末を含む粘性ペーストを小出しする被覆法を使用する薄型誘電体シートの形成が提案される。薄型誘電体シートの誘電特性は、高誘電率を得るようにセラミック内容物の混合比によって調整される。この複合物を容易に圧縮または圧延して、所望のパターンにスライスすることができる均一で一貫した薄層を提供することができる。

薄層のそのような構造により、平坦なプリント回路基板（ＰＣＢ）上で共形の面接触が可能になる。この点で、ＥＭ波を薄層内に供給し、電子装置内の最小のＥＭ放射及び吸収で様々な場所にあるＩＣ構成要素間で伝搬させることができる。

本開示は、高周波範囲で薄型導波路の誘電挙動を調整することによって、薄型導波路内でＥＭ通信信号の集束と閉じ込めを行う方法を提供することを目標とする。

一般論として、本開示は、ＩＣ構成要素間の相互接続を改善するために、ＰＣＢ上に取り付ける特定パターンに切断し機械加工することができる均一に作り出される薄型シートを提案する。

第２の態様では、本開示は、ＰＣＢの生産を修正することなく、ＩＣ構成要素間に適合する多数の曲がり部分を有する細いストライプを作成するための低コスト処理方法を可能にする方法を提供する。

セラミック粉末と高分子バインダの提案された混合を示す図である。 薄型シートを構成する合成スラリーの提案された小出しを示す図である。 重合後の複合物シートの概略図である。 提案された複合物シート用カッター組立体を示す図である。 導波路の提案された切断プロセスを示す図である。 導波路を使用するＰＣＢ上の相互接続の概略図である。

次に、以下の図を参照して、本開示の１つまたは複数の例示的な実施形態を説明する。

高データ転送速度システムでは、相互接続用の材料は、安定し頑強な電磁（ＥＭ）伝搬を達成するのに重要な役割を果たす。電子組立体が、より小さく、より高密度になるとき、集積回路（ＩＣ）構成要素間の薄くて狭い相互接続の設計は、高データ量の場合に、より難しくなることがある。

高分子は、通常、誘電率が低い。低い誘電率は、ＥＭ波伝搬の集束と閉じ込めの効果を低下させるので、導波路には望ましくないことがある。しかしながら、液体の形態では、高分子は、被覆および印刷工程を使用することにより生産を容易かつ安価にすることがある。

高誘電率の媒体を形成するために、セラミック粒子は、複雑な加熱焼結工程で処理されることがある。しかしながら、この工程は高価なことがある。

一実施形態では、セラミック粒子のバインダとして液状高分子が使用される。微細なセラミック粒子は、高分子を硬化させることによって接着されて、薄いシートが形成され、複雑な加熱焼結工程が回避される。

液状高分子−セラミックは、金属酸化物粉末１０１（例えば、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）または二酸化チタン（ＴｉＯ_２））を含んでもよく、金属酸化物粉末１０１は、液状高分子１０２（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ））に入れられ攪拌される。混合物１０３は、滑らかな質感を有し、塗料と類似し、均一に分散された粒子を保持し、所望の型に小出しまたは被覆することができる粘性スラリーである。

前述の成分の電気的挙動は、以下の通りである。

＊１〜１０ＧＨｚで公開

次に、図２に示されたように、混合物は、約０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの収容深さを有する平らなトレー２０１に小出しされる。トレーの深さは、誘電体シートの厚さを決定する。同様に、トレー２０１のサイズによって、所望のシートの表面積を調整することができる。注いだ混合物１０３の余分は、トレー２０１の外に溢れる。

次に、トレー２０１内の小出しされた液体混合物１０３が、脱ガスのために低圧チャンバに移される。脱ガスするために、塗られた複合物層を、範囲５０〜８０ｋＰａの低圧デシケータに少なくとも５時間入れてもよい。これは、混合工程により生成された小出し層中の空気泡を除去するのに役立つ。

液体混合物１０３の熱硬化を使用して、バインダ中の有機含有物を乾燥させ重合させる。これは、約３００〜３５０℃で約１時間行われる。次に、乾いた層を、冷却し次第すぐにトレー２０１から剥がすことができる。図３のように、複合材料で作成されたこのシート３０１は、低損失正接を有するセラミックの高誘電率がある程度継承されるはずである。

所望の相互接続形状により、機械式切断組立体４００をカスタマイズすることができる。図４に示されたように、「Ｚ」形状を望む場合には、調整された切断ナイフ４０１は、鋼スロット付きダイ４０２，４０３と共に、所望の導波路の寸法と形状に従って設計される。複合物シート３０１は、２つの鋼ブロック４０２，４０３の間に留められ、位置決めされ、各ブロック４０３内の貫通パターン・スロット４０４が位置合わせされる。図５のように、複合物シート３０１を挟む２つの鋼ブロック４０２，４０３内のスロット４０４内でカッター・ナイフ４０１が下方に押され、カッター組立体４００の基部のスロット４０４から導波路相互接続５０１が放出される。

導波路相互接続５０１は、図６に示されたように、両端が集積回路チップや他の電子回路構成要素と接触された状態で、ＰＣＢ上で接着されてもよい。複合物の材質特性は、データ伝達動作の際にＥＭ波の集束と保持を支援しなければならない。付加的なインタフェースなしに導波路を集積回路チップに接触して配置させることができる。理想的には、導波路の端とＩＣ構成要素の端の間のギャップが最小でなければならない。

本開示の例示的な実施形態を詳細に述べたが、熟練した読者には明瞭なように、多くの変形が、本開示の範囲内で可能である。

１０１ 粉末（金属酸化物粉末）
１０２ バインダ（液状高分子）
１０３ 混合物
２０１ トレー
３０１ 複合物シート
４００ 機械式切断組立体（カッター組立体）
４０１ 切断ナイフ（可動ナイフ）
４０２、４０３ 鋼スロット付きダイ
４０４ スロット
５０１ 導波路相互接続

Claims (13)

1. 導波路を製造する方法であって、
   セラミック粉末と高分子バインダのスラリーを提供する段階と、
   前記スラリーから前記導波路を形成する段階とを含む方法。
2. 前記スラリーからフィルムを形成する段階をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記フィルムを硬化させる段階を更に含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記硬化されたフィルムから前記導波路を打ち抜く段階を更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記セラミック粉末が、チタン酸ストロンチウムまたは二酸化チタンであり、前記高分子バインダが、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレンまたはポリプロピレンである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項の方法によって生成された導波路。
7. セラミック粉末と高分子バインダの複合物を含む相互接続導波路。
8. 前記複合物の誘電率が、１０を超える、請求項７に記載の導波路。
9. 前記複合物の誘電体損失正接が、０．００５未満である、請求項７または８に記載の導波路。
10. 前記セラミック粉末が、チタン酸ストロンチウムまたは二酸化チタンであり、前記高分子バインダが、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレンまたはポリプロピレンである、請求項７〜９のいずれか一項に記載の導波路。
11. 前記誘電率が、５０〜３００の範囲である、請求項８に記載のセラミック粉末。
12. 前記絶縁体損失正接が、０．００１未満である、請求項９に記載の高分子バインダ。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項による１つまたは複数の導波路によって接続された複数のＩＣ構成要素を含むＰＣＢ。

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