JP3173143U - 高周波信号線路 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄型化を図ることができる高周波信号線路を提供することである。
【解決手段】誘電体素体12は、可撓性を有している。信号線20は、誘電体素体12に設けられている。グランド導体24は、誘電体素体12に設けられ、かつ、信号線20と対向している。補助グランド導体22は、誘電体素体12のz軸方向において、信号線20に関してグランド導体24の反対側に設けられており、z軸方向から平面視したときに、信号線20を挟んでいると共に、信号線20に沿って延在している2つの主要部58a,58bと、2つの主要部58a,58bを接続していると共に、信号線20と交差するブリッジ部とを含んでいる。z軸方向において、信号線20と補助グランド導体58a,58bとの間隔T1は、信号線20とグランド導体24との間隔T2よりも小さい。
【選択図】図4

Description

本考案は、高周波信号線路に関し、より特定的には、可撓性を有する高周波信号線路に関する。
従来の高周波信号線路としては、例えば、特許文献1に記載の信号線路が知られている。図14は、特許文献1に記載の信号線路510の断面構造図である。
信号線路510は、本体512、グランド導体530、534及び信号線532を備えている。本体512は、可撓性材料により作製されている。グランド導体530,534は、上下方向から信号線532を挟んでいる。これにより、グランド導体530,534及び信号線532は、ストリップライン構造をなしている。更に、グランド導体534には、信号線532と重なる位置にスリットS500が設けられている。以上のように構成された信号線路510は、容易にU字状に曲げることができ、不要輻射を低減でき、かつ、優れた高周波特性を有する。
しかしながら、特許文献1に記載の信号線路510は、薄型化が困難であるという問題を有している。より詳細には、グランド導体534は、上方から平面視したときに、信号線532と重なっている。そのため、信号線532とグランド導体534との間には、比較的に大きな容量が発生し易い。ただし、信号線532の特性インピーダンスを所定の特性インピーダンスに整合させる必要がある。そこで、信号線532とグランド導体534との間の容量が大きくなりすぎないように、信号線532とグランド導体534との間の距離を大きくする必要がある。その結果、信号線路510の薄型化が困難となる。
特開2010−263470号公報
そこで、本考案の目的は、薄型化を図ることができる高周波信号線路を提供することである。
本考案の一形態に係る高周波信号線路は、可撓性を有する誘電体素体と、前記誘電体素体に設けられている線状の信号線と、前記誘電体素体に設けられ、かつ、前記信号線と対向しているグランド導体と、前記誘電体素体の主面の法線方向において、前記信号線に関して前記グランド導体の反対側に設けられている補助グランド導体であって、該法線方向から平面視したときに、前記信号線を挟んでいると共に、該信号線に沿って延在している2つの主要部と、該2つの主要部を接続していると共に、該信号線と交差するブリッジ部とを含んでいる補助グランド導体と、を備えており、前記法線方向において、前記信号線と前記補助グランド導体との間隔は、該信号線と前記グランド導体との間隔よりも小さいこと、を特徴とする。
本考案の高周波信号線路によれば、薄型化を図ることが可能である。
本考案の実施形態に係る高周波信号線路の外観斜視図である。 図1の高周波信号線路の分解図である。 高周波信号線路を積層方向の上側から透視した図である。 高周波信号線路の断面構造図である。 高周波信号線路の一部を抜き出したときの等価回路図である。 第2の実施形態に係る高周波信号線路の分解図である。 第2の実施形態に係る高周波信号線路の信号線のインピーダンスを示したグラフである。 第3の実施形態に係る高周波信号線路の分解図である。 第4の実施形態に係る高周波信号線路の分解図である。 第5の実施形態に係る高周波信号線路の分解図である。 図10の高周波信号線路を積層方向の上側から透視した図である。 第6の実施形態に係る高周波信号線路の分解図である。 図12の高周波信号線路を積層方向の上側から透視した図である。 特許文献1に記載の信号線路の断面構造図である。
以下に、本考案の実施形態に係る高周波信号線路について図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
(高周波信号線路の構成)
以下に、本考案の第1の実施形態に係る高周波信号線路の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、本考案の実施形態に係る高周波信号線路10の外観斜視図である。図2は、図1の高周波信号線路10の分解図である。図3は、高周波信号線路10を積層方向の上側から透視した図である。図4は、高周波信号線路10の断面構造図である。図5は、高周波信号線路10の一部を抜き出したときの等価回路図である。図1ないし図4において、高周波信号線路10の積層方向をz軸方向と定義する。また、高周波信号線路10の長手方向をx軸方向と定義し、x軸方向及びz軸方向に直交する方向をy軸方向と定義する。
高周波信号線路10は、例えば、携帯電話等の電子機器内において、2つの高周波回路を接続するために用いられる。高周波信号線路10は、図1及び図2に示すように、誘電体素体12、保護材(レジスト層)14、外部端子16(16a〜16d)、信号線20、補助グランド導体22、グランド導体24、接続導体26(26a,26b)、ビアホール導体b1〜b6,B1,B2を備えている。
誘電体素体12は、z軸方向から平面視したときに、x軸方向に延在する長方形状をなしており、図2に示す誘電体シート(誘電体層)18(18a〜18c)がz軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に積層されて構成されている。
誘電体シート18は、z軸方向から平面視したときに、x軸方向に延在する長方形状をなしており、ポリイミドや液晶ポリマー等の可撓性を有する熱可塑性樹脂により構成されている。誘電体シート18aの厚さT1は、図4に示すように、誘電体シート18bの厚さT2よりも薄い。例えば、誘電体シート18a〜18cの積層後において、厚さT1は10〜100μmである。本実施形態では、厚さT1は50μmである。また、厚さT2は50〜300μmである。本実施形態では、厚さT2は150μmである。以下では、誘電体シート18のz軸方向の正方向側の主面を表面と称し、誘電体シート18のz軸方向の負方向側の主面を裏面と称す。
外部端子16aは、図1に示すように、誘電体素体12のz軸方向の正方向側の主面において、x軸方向の負方向側の端部に設けられている長方形上の導体である。すなわち、外部端子16aは、図2に示すように、誘電体シート18aの表面のx軸方向の負方向側の端部に設けられている。
外部端子16bは、図1に示すように、誘電体素体12のz軸方向の正方向側の主面において、x軸方向の正方向側の端部に設けられている長方形上の導体である。すなわち、外部端子16bは、図2に示すように、誘電体シート18aの表面のx軸方向の正方向側の端部に設けられている。
外部端子16cは、図1に示すように、誘電体素体12のz軸方向の正方向側の主面において、x軸方向の正方向側の端部に設けられている長方形上の導体である。すなわち、外部端子16cは、図2に示すように、誘電体シート18aの表面のx軸方向の正方向側の端部に設けられている。外部端子16cは、図1及び図2に示すように、外部端子16bよりもx軸方向の負方向側に設けられている。
外部端子16dは、図1に示すように、誘電体素体12のz軸方向の正方向側の主面において、x軸方向の負方向側の端部に設けられている長方形上の導体である。すなわち、外部端子16dは、図2に示すように、誘電体シート18aの表面のx軸方向の負方向側の端部に設けられている。外部端子16dは、図1及び図2に示すように、外部端子16aよりもx軸方向の正方向側に設けられている。
外部端子16a〜16dは、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。なお、外部端子16(16a〜16d)のいずれかは、誘電体素体12のz軸方向の負方向側の主面(裏面)に形成されていてもよい。すなわち、外部端子16a〜16dは、外部接続を得たい主面側に配置されていればよい。
接続導体26aは、図2に示すように、誘電体シート18bのz軸方向の正方向側の主面において、x軸方向の正方向側の端部に設けられている長方形状の導体である。接続導体26aは、z軸方向から平面視したときに、外部端子16cと重なっている。接続導体26aは、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。
接続導体26bは、図2に示すように、誘電体シート18bのz軸方向の正方向側の主面において、x軸方向の負方向側の端部に設けられている長方形状の導体である。接続導体26bは、z軸方向から平面視したときに、外部端子16dと重なっている。接続導体26bは、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。
信号線20は、図2に示すように、誘電体素体12内に設けられている線状導体であり、誘電体シート18bの表面をx軸方向に延在している。ただし、信号線20は、接続導体26a,26bと接触しないように、接続導体26a,26bを迂回している。そして、信号線20の両端はそれぞれ、z軸方向から平面視したときに、外部端子16a,16bと重なっている。信号線20の線幅は、例えば100〜500μmである。本実施形態では、信号線20の線幅は240μmである。信号線20は、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。
グランド導体24は、図2に示すように、誘電体素体12内において信号線20よりもz軸方向の負方向側に設けられ、より詳細には、誘電体シート18cの表面に設けられている。グランド導体24は、誘電体シート18cの表面においてx軸方向に連続的に延在する長方形状をなしている、いわゆるベタ状の導体であって、誘電体シート18bを介して信号線20と対向している。なお、グランド導体24はその形成領域において信号線20を完全に覆っている必要はなく、例えば、誘電体シート18の熱可塑性樹脂が熱圧着される際に発生するガスを逃がすためにグランド導体24の所定の位置に微小な穴などが設けられるものであってもよい。グランド導体24は、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。
補助グランド導体22は、図2に示すように、誘電体素体12内において信号線20よりもz軸方向の正方向側(すなわち、信号線20に関してグランド導体24の反対側)に設けられ、より詳細には、誘電体シート18aの表面に設けられている。すなわち、補助グランド導体22は、誘電体素体12のz軸方向(誘電体素体12の法線方向)の正方向側の主面上に設けられている。また、補助グランド導体22は、外部端子16c,16dと接続されている。補助グランド導体22は、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。
更に、補助グランド導体22は、図3に示すように、主要部58a,58b及びブリッジ部60を含んでおり、はしご型をなしている。主要部58a,58bは、z軸方向から平面視したときに、y軸方向の両側から信号線20を挟んでいると共に、信号線20に沿ってx軸方向に延在している長方形状をなしている。よって、主要部58a,58bは、z軸方向において信号線20に重なっていない。また、主要部58a,58bの間隔(y軸方向の距離)は、図3に示すように、距離L2である。
ブリッジ部60は、主要部58a,58bを接続していると共に、信号線20と交差している。より詳細には、ブリッジ部60は、y軸方向に延在することによって、信号線20と直交する線状の導体である。ブリッジ部60の線幅は、主要部58a,58bに近づくにしたがって太くなっている。ブリッジ部60のy軸方向の中央部分の線幅は、線幅W1である。ブリッジ部60と主要部58a,58bとが接続されている部分におけるブリッジ部60の線幅は、線幅W1よりも大きい線幅W2である。そして、ブリッジ部60の線幅は、線幅W1から線幅W2に段階的に変化している。
また、ブリッジ部60は、図2に示すように、信号線20に沿って等間隔に複数設けられている。ブリッジ部60間の距離は、距離L1である。隣り合うブリッジ部60間の距離とは、隣り合うブリッジ部60の最も線幅が細くなっている部分(すなわち、線幅が線幅W1の部分)の間の距離である。そして、距離L2は、距離L1よりも短い。
また、ブリッジ部60のy軸方向の長さは、主要部58a,58bの間隔である距離L2と等しい。そして、図3に示すように、主要部58a,58bのy軸方向(信号線20に直交する方向)の幅W3は、距離L2よりも小さい。
ここで、ブリッジ部60の線幅が最も太い部分(すなわち、線幅が線幅W2の部分)に挟まれている領域を領域A1と定義する。また、ブリッジ部60の線幅が最も細い部分の領域を領域A2と定義する。また、領域A1,A2に挟まれた領域を領域A3と定義する。
領域A1では、補助グランド導体22と信号線20とは、重なっておらず、最も離れている。領域A2では、補助グランド導体22と信号線20とは、重なっており、最も近接している。領域A3では、補助グランド導体22と信号線20とは、重なっていない。また、領域A1のx軸方向の長さは、例えば、1000〜10000μmである。本実施形態では、領域A1のx軸方向の長さは、2000μmである。領域A2のx軸方向の長さは、例えば、25〜200μmである。本実施形態では、領域A2のx軸方向の長さは、100μmである。領域A3のx軸方向の長さは、例えば、200〜2000μmである。本実施形態では、領域A3のx軸方向の長さは、450μmである。
以上のように、信号線20及びグランド導体24は、マイクロストリップライン構造をなしている。また、z軸方向における信号線20と補助グランド導体22との間隔は、図4に示すように誘電体シート18aの厚さT1と略等しく、例えば、10〜100μmである。本実施形態では、信号線20と補助グランド導体22との間隔は、50μmである。一方、z軸方向における信号線20とグランド導体24との間隔は、図4に示すように誘電体シート18bの厚さT2と略等しく、例えば、50〜300μmである。本実施形態では、信号線20とグランド導体24との間隔は、150μmである。すなわち、厚みT1は厚みT2よりも小さくなるように設計されている。よって、信号線20はグランド導体24よりも補助グランド導体22寄りの位置に配置されている。
ビアホール導体b1は、誘電体シート18aをz軸方向に貫通しており、外部端子16aと信号線20のx軸方向の負方向側の端部とを接続している。ビアホール導体b2は、誘電体シート18aをz軸方向に貫通しており、外部端子16bと信号線20のx軸方向の正方向側の端部とを接続している。これにより、信号線20は、外部端子16a,16b間に接続されている。
ビアホール導体b3は、誘電体シート18aをz軸方向に貫通しており、外部端子16cと接続導体26aとを接続している。ビアホール導体b4は、誘電体シート18bをz軸方向に貫通しており、接続導体26aとグランド導体24とを接続している。これにより、グランド導体24は、ビアホール導体b3,b4及び接続導体26aを介して外部端子16cに接続されている。
ビアホール導体b5は、誘電体シート18aをz軸方向に貫通しており、外部端子16dと接続導体26bとを接続している。ビアホール導体b6は、誘電体シート18bをz軸方向に貫通しており、接続導体26bとグランド導体24とを接続している。これにより、グランド導体24は、ビアホール導体b5,b6及び接続導体26bを介して外部端子16dに接続されている。ビアホール導体b1〜b5は、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。
ビアホール導体B1,B2はそれぞれ、誘電体シート18a,18bをz軸方向に貫通しており、誘電体シート18a,18bに複数ずつ設けられている。そして、ビアホール導体B1,B2は、互いに接続されることにより1本のビアホール導体を構成しており、補助グランド導体22とグランド導体24とを電気的に接続している。
また、ビアホール導体B1,B2は、図3に示すように、誘電体シート18a,18bの各領域A2に2つずつ設けられている。なお、図3では、ビアホール導体B1,B2は、領域A2から領域A3にわずかにはみ出しているが、ビアホール導体B1,B2の中心は、領域A2内に位置している。ビアホール導体B1,B2は、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料、好ましくは金属箔により作製されている。
保護材14は、誘電体シート18aの表面に設けられ、補助グランド導体22を覆っている。保護材14は、例えば、レジスト材等の可撓性樹脂からなり、誘電体素体12よりも高い誘電率を有している。
以上のように構成された高周波信号線路10では、信号線20の特性インピーダンスは、隣り合う2つのブリッジ部60間において、一方のブリッジ部60から他方のブリッジ部60に近づくにしたがって、最小値Z2、中間値Z3、最大値Z1の順に増加した後に、最大値Z1、中間値Z3、最小値Z2の順に減少するように変動する。より詳細には、領域A1における信号線20と補助グランド導体22との距離は、領域A3における信号線20と補助グランド導体22との距離よりも大きい。これにより、領域A1における信号線20に発生する磁界の強度が、領域A3における信号線20に発生する磁界の強度よりも大きくなり、領域A1におけるインダクタンス成分が大きくなる。つまり、領域A1においてはL性が支配的になる。
更に、領域A2には、ブリッジ部60が設けられている。そのため、領域A3における信号線20と補助グランド導体22との距離は、領域A2における信号線20と補助グランド導体22との距離よりも大きい。これにより、領域A2における信号線20に発生する静電容量が、領域A3における信号線20に発生する静電容量よりも大きくなることに加えて、信号線20の領域A2における磁界強度が領域A3における磁界強度より小さくなる。つまり、領域A2においてはC性が支配的になる。
以上より、信号線20の特性インピーダンスは、領域A1において、最大値Z1となっている。また、信号線20の特性インピーダンスは、領域A3において、中間値Z3となっている。また、信号線20の特性インピーダンスは、領域A2において、最小値Z2となっている。
これにより、高周波信号線路10は、図5に示す回路構成を有する。より詳細には、領域A1では、信号線20と補助グランド導体22との間に殆ど静電容量が発生しないので、主に、信号線20のインダクタンスL1によって特性インピーダンスZ1が発生する。また、領域A2では、信号線20と補助グランド導体22との間に大きな静電容量C3が発生しているので、主に、静電容量C3によって特性インピーダンスZ2が発生する。また、領域A3では、信号線20と補助グランド導体22との間に静電容量C3よりも小さな静電容量C2が発生しているので、信号線20のインダクタンスL2及び静電容量C2によって特性インピーダンスZ3が発生している。また、特性インピーダンスZ3は、例えば、55Ωである。特性インピーダンスZ1は、特性インピーダンスZ3よりも高く、例えば、70Ωである。特性インピーダンスZ2は、特性インピーダンスZ3よりも低く、例えば、30Ωである。また、高周波信号線路10全体の特性インピーダンスは、50Ωである。
高周波信号線路10は、以下に説明するようにして用いられる。具体的には、高周波信号線路10は、図1に示すように折り曲げられた状態で電子機器内に収容され、電子機器に内蔵されている第1の高周波回路と第2の高周波回路とを接続する。例えば、第1の高周波回路はアンテナ素子であり、第2の高周波回路は給電回路である。高周波信号線路10のx軸方向の負方向側の端部は、第1の高周波回路が設けられた基板(第1の回路基板)のコネクタに接続される。この際、外部端子16aは、第1の回路基板のコネクタ内の信号端子に接触し、外部端子16dは、第1の回路基板のコネクタ内のグランド端子に接触する。また、高周波信号線路10のx軸方向の負方向側の端部は、第2の高周波回路が設けられた基板(第2の回路基板)のコネクタに接続される。この際、外部端子16bは、第2の回路基板のコネクタ内の信号端子に接触し、外部端子16cは、第2の回路基板のコネクタ内のグランド端子に接触する。これにより、外部端子16c,16dには、グランド電位が印加され、外部端子16a,16bには、高周波信号(例えば、2GHz)が印加される。
更に、電子機器内には、電池や筐体等の物品が設けられている。高周波信号線路10の誘電体素体12は、信号線20から見てグランド導体24と同じ方向(すなわち、z軸方向の負方向側)に位置している主面において物品に取り付けられている。すなわち、誘電体素体12のz軸方向の負方向側の主面は、電池や筐体等の物品に対して接着剤等により固定されている。
(高周波信号線路の製造方法)
以下に、高周波信号線路10の製造方法について図2を参照しながら説明する。以下では、一つの高周波信号線路10が作製される場合を例にとって説明するが、実際には、大判の誘電体シートが積層及びカットされることにより、同時に複数の高周波信号線路10が作製される。
まず、表面の全面に銅箔が形成された熱可塑性樹脂からなる誘電体シート18(18a〜18c)を準備する。誘電体シート18の銅箔の表面は、例えば、防錆のための亜鉛鍍金が施されることにより、平滑化されている。誘電体シート18は、20μm〜80μmの厚みを有する液晶ポリマーである。また、銅箔の厚みは、10μm〜20μmである。
次に、フォトリソグラフィ工程により、図2に示す外部端子16及び補助グランド導体22を誘電体シート18aの表面に形成する。具体的には、誘電体シート18aの銅箔上に、図2に示す外部端子16及び補助グランド導体22と同じ形状のレジストを印刷する。そして、銅箔に対してエッチング処理を施すことにより、レジストにより覆われていない部分の銅箔を除去する。その後、レジストを除去する。これにより、図2に示すような、外部端子16及び補助グランド導体22が誘電体シート18aの表面に形成される。
次に、フォトリソグラフィ工程により、図2に示す信号線20及び接続導体26を誘電体シート18bの表面に形成する。また、フォトリソグラフィ工程により、図2に示すグランド導体24を誘電体シート18cの表面に形成する。なお、これらのフォトリソグラフィ工程は、外部端子16及び補助グランド導体22を形成する際のフォトリソグラフィ工程と同様であるので、説明を省略する。
次に、誘電体シート18a,18bのビアホール導体b1〜b6,B1,B2が形成される位置に対して、裏面側からレーザービームを照射して、ビアホールを形成する。その後、誘電体シート18a,18bに形成したビアホールに対して、導電性ペーストを充填する。
次に、誘電体シート18a〜18cをz軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に積み重ねる。そして、誘電体シート18a〜18cに対してz軸方向の正方向側及び負方向側から熱及び圧力を加えることにより、誘電体シート18a〜18cを軟化させて圧着・一体化するとともに、ビアホールに充填された導電性ペーストを固化して、図2に示すビアホール導体b1〜b6,B1,B2を形成する。なお、各誘電体シート18は、熱及び圧力による圧着に代えてエポキシ系樹脂等の接着剤を用いて一体化されてもよい。また、ビアホールb1〜b6,B1,B2は、誘電体シート18を一体化した後に、貫通孔を形成し、貫通孔に導電性ペーストを充填するかめっき膜を形成することによって形成されてもよい。
最後に、樹脂ペーストを塗布することにより、誘電体シート18a上に保護材14を形成する。これにより、図1に示す高周波信号線路10が得られる。
(効果)
高周波信号線路10によれば、薄型化を図ることができる。より詳細には、特許文献1に記載の信号線路510では、グランド導体534は、上方から平面視したときに、信号線532と重なっている。そのため、信号線532とグランド導体534との間には、比較的に大きな容量が発生し易い。ただし、信号線532の特性インピーダンスを所定の特性インピーダンスに整合させる必要がある。そこで、信号線532とグランド導体534との間の容量が大きくなりすぎないように、信号線532とグランド導体534との間の距離を大きくする必要がある。その結果、信号線路510の薄型化が困難となる。
一方、高周波信号線路10では、補助グランド導体22の主要部58a,58bは、信号線20と重なっていない。よって、補助グランド導体22は、ブリッジ部60において信号線20とわずかに重なっているだけである。そのため、信号線20と補助グランド導体22との間に発生する容量は、信号線532とグランド導体534との間に発生する容量よりも小さい。したがって、信号線20と補助グランド導体22とを近づけることが可能となる。その結果、高周波信号線路10の薄型化が図られる。
以上のように、高周波信号線路10の薄型化が図られると、高周波信号線路10を曲げることが容易となる。よって、電子機器内の狭いスペースに高周波信号線路10を折り曲げて収容することが可能となる。
また、補助グランド導体22、信号線20及びグランド導体24は、誘電体層18に比べて曲がりにくい。そのため、これらが重なっていると、高周波信号線路10を曲げにくくなる。そこで、高周波信号線路10では、信号線20は、補助グランド導体22とはブリッジ部60においてのみ重なっている。そのため、高周波信号線路10において、z軸方向に補助グランド導体22、信号線20及びグランド導体24が重なる部分が少ない。その結果、高周波信号線路10を容易に曲げることが可能となる。
また、高周波信号線路10では、ブリッジ部60は、信号線20と交差している。これにより、信号線20からの不要輻射の発生が抑制される。
また、信号線20の特性インピーダンスは、高周波信号線路10のように隣り合う2つのブリッジ部60間において一方のブリッジ部60から他方のブリッジ部60に近づくにしたがって、最小値Z2、中間値Z3、最大値Z1の順に増加した後に最大値Z1、中間値Z3、最小値Z2の順に減少するように変動しているとさらに好ましい。これにより、高周波信号線路10の薄型化が実現できるとともに、薄型であるにもかかわらず、信号線20の電極幅が広げられるので、信号線20、グランド導体24、および補助グランド導体22において高周波電流の流れる電極部分の表面積を拡大することができ、高周波信号の伝送損失が小さくなる。また、図3に示すように、1周期(領域A1と2つの領域A2と領域A3)の長さCが1〜5mmほどと短いので、より高周波域まで不要輻射の抑制と伝送損失の改善ができる。また、領域A1の両端に領域A3を置くことで信号線を流れる電流によって生じる強い磁界を領域A2に直接伝えないため領域A2のグランド電位が安定し、補助グランド導体22のシールド効果が保たれる。これにより不要輻射の発生が抑制できる。その結果、高周波信号線路10では、信号線20と補助グランド導体22との距離を小さくしたとしても信号線20の電極幅を広くでき、特性インピーダンスを保ったまま伝送損失が小さく、不要輻射の小さい高周波信号線路10の薄型化を図ることが可能となる。よって、高周波信号線路10を容易に折り曲げることが可能となり、高周波信号線路10を湾曲させて用いることが可能となる。
また、高周波信号線路10によれば、補助グランド導体22におけるグランド電位の安定化にともなう伝送ロスの低減、さらにはシールド特性の向上ができる。領域A1における信号線20と補助グランド導体22との距離は、領域A3における信号線20と補助グランド導体22との距離よりも大きい。これにより、高周波信号線路10では、領域A1内に位置している信号線20の磁界エネルギーは、領域A3内に位置している信号線20の磁界エネルギーよりも高くなる。また、領域A2内に位置している信号線20の磁界エネルギーは、領域A3内に位置している信号線20の磁界エネルギーよりも低くなる。よって、信号線20の特性インピーダンスが、Z2、Z3、Z1、Z3、Z2・・・の順に繰り返し変動するようになる。よって、信号線20において、x軸方向に隣り合う部分における磁界エネルギーの変動が緩やかになる。その結果、単位構造(領域A1〜A3)の境界において磁界エネルギーが小さくなり、グランド導体のグランド電位の変動が抑制され、不要輻射の発生および高周波信号の伝送損失が抑制される。言い換えると、領域A3によって、ブリッジ部における不要インダクタンス成分の発生を抑制することができ、その結果、ブリッジ部と信号線との間の相互インダクタンス成分を小さくすることができ、グランド電位も安定化できる。ゆえに、薄型であって、グランド導体に比較的大きな開口部を有しているにもかかわらず、不要輻射を低減できるとともに、高周波信号の伝送損失を小さくすることができる。
また、ブリッジ部60の延伸方向にビアホール導体B1を配置することで、さらにブリッジ部60における不要インダクタンス成分の発生を抑制できる。特に、主要部58a,58bの間隔L2をブリッジ部60間の距離L1よりも短くすることで、信号線20が露出している部分の面積をできるだけ大きくして所定の特性インピーダンスを達成しつつも、不要輻射の発生を抑えることができる。
また、ブリッジ部60は、信号線20が延在している方向(x軸方向)に周期的に配置される構造の単位構造をなしている。これにより、ブリッジ部60の間における信号線20の特性インピーダンスの周波数特性をブリッジ部60間の距離L1により決定することができる。すなわち、信号線20の特性インピーダンスの周波数特性は、ブリッジ部60間の距離L1が短くなるほど、より高周波域まで拡大できる。ブリッジ部60間の距離L1を短くした場合、特性インピーダンスが変化する部分の電気長が短くなり、高周波域まで安定した電気的特性が得られる。また、主要部58a,58bの間隔L2を広くすることで、信号線20と補助グランド導体22との距離を小さくできる。これにより、信号線20の線幅を広くすることができるので伝送損失を小さくできる。以上から、不要輻射を小さくし、伝送損失を小さくできるので、高周波信号線路10のインピーダンス特性の広帯域化、安定化が図られる。
また、以下の理由によっても、高周波信号線路10を湾曲して用いることが可能である。高周波信号線路10では、領域A1は、ブリッジ部60が存在していないので最も撓みやすい。一方、領域A2は、ブリッジ部60が存在しているので最も撓みにくい。そのため、高周波信号線路10が折り曲げられて用いられる場合には、領域A1が折り曲げられ、領域A2が殆ど折り曲げられない。そこで、高周波信号線路10では、誘電体シート18よりも変形しにくいビアホール導体B1,B2は領域A2に設けられている。これにより、領域A1を容易に曲げることが可能となる。
なお、高周波信号線路10では、信号線20と補助グランド導体22との距離T1の大きさ、及び、信号線20とグランド導体24との距離T2の大きさを調整することによっても、所望の特性インピーダンスを得ることができる。
また、高周波信号線路10では、以下に説明する理由により、ブリッジ部60間の距離L1は、主要部58a,58b間の間隔L2よりも長い。すなわち、高周波信号線路10における高周波信号の伝送モードは、TEMモードである。TEMモードでは、高周波信号の伝送方向(x軸方向)に対して、電界及び磁界が直交して形成される。すなわち、磁界は、信号線20を中心に円を描くように発生し、電界は、信号線20から補助グランド導体22及びグランド導体24に向かって放射状に発生する。ここで、補助グランド導体22がブリッジ部60以外において信号線20と重なっていないと、磁界は、円形を描きやすくなるので、補助グランド導体22がブリッジ部60以外において信号線20と重なっていない部分においてわずかに半径が大きくなるように膨らむだけで、高周波信号線路10外へと大きく漏れない。一方、電界の一部は高周波信号線路10外へ放射する。したがって、高周波信号線路10の不要輻射では、電界放射が大きな割合を示している。
ここで、電界は、高周波信号の伝送方向(x軸方向)に対して直交しているので、主要部58a,58b間の間隔L2が大きくなると、主要部58a,58b間から放射される電界の量が多く(不要輻射が増加)なってしまう。一方で、間隔L2は大きくするほど高周波伝送線路10の特性インピーダンスが高くすることができるが、高周波伝送線路10は、高周波信号の伝送方向(x軸方向)に対して直交する方向に信号線20からその線幅のおよそ3倍離れた距離で電界がほぼなくなるため、それ以上間隔L2を広げても特性インピーダンスをさらに高くすることができない。したがって、間隔L2が大きくなるほど不要輻射が増加することを考慮すると、必要以上に間隔L2を広げることは好ましくない。さらに、間隔L2が高周波信号の波長の1/2近くに達するとスロットアンテナとして電磁波が輻射されてしまい、さらに不要輻射が増加してしまう。
一方、ブリッジ部60間の距離L1は、その長さが長くなるほど信号線20の補助グランド導体22との対向面積を減少させることができることから、信号線20の線幅を広くすることが可能となる。これにより、信号線20における高周波抵抗値を小さくすることができるという利点を有する。
また、距離L1が間隔L2よりも大きい場合、補助グランド導体22における反電流(渦電流)の高周波抵抗値が小さくなる。
以上から、距離L1は間隔L2よりも長くすることが好ましく、好ましくは2倍以上とすることが好ましい。ただし、距離L1が高周波信号の波長の1/2に近くなると、スロットアンテナとして主要部58a,58b間から電磁波が輻射されることから、距離L1は、波長に対して十分に短い必要があることは考慮すべきである。
(第2の実施形態)
以下に、第2の実施形態に係る高周波信号線路について図面を参照しながら説明する。図6は、第2の実施形態に係る高周波信号線路10aの分解図である。図7は、第2の実施形態に係る高周波信号線路10aの信号線20のインピーダンスを示したグラフである。
高周波信号線路10aと高周波信号線路10との相違点は、ブリッジ部60の形状とブリッジ部60aの形状とが異なっている点である。より詳細には、ブリッジ部60の線幅は、図2に示すように、段階的に変化していた。これに対して、ブリッジ部60aの線幅は、連続的に変化している。より詳細には、ブリッジ部60aの線幅は、y軸方向において主要部58a,58bに近づくにしたがって連続的に太くなっている。これにより、図7に示すように、信号線20の磁界エネルギー及び特性インピーダンスは、周期的に連続的に変化するようになる。
なお、高周波信号線路10aでは、図6に示すように、領域A1は、ブリッジ部60の最も線幅が太い部分に挟まれている領域である。そのため、領域A1には、ブリッジ部60が存在せず、主要部58a,58bが対向している。したがって、信号線20の特性インピーダンスは、領域A1内において最大値Z1となっている。また、領域A2は、補助グランド導体22と信号線20とが重なっていることにより最も近接している領域である。したがって、信号線20の特性インピーダンスは、領域A2内において最小値Z2となっている。また、領域A3は、領域A1と領域A2とに挟まれて領域であり、ブリッジ部60の線幅が連続的に変化している領域である。したがって、信号線20の特性インピーダンスは、領域A3内において中間値Z3となっている。
以上のような構成を有する高周波信号線路10aにおいても、高周波信号線路10と同様に、湾曲して用いることができ、不要輻射を低減でき、更に、信号線20内における伝送損失を抑制できる。
(第3の実施形態)
以下に、第3の実施形態に係る高周波信号線路について図面を参照しながら説明する。図8は、第3の実施形態に係る高周波信号線路10bの分解図である。
高周波信号線路10bと高周波信号線路10との相違点は、グランド導体40,42の有無である。より詳細には、高周波信号線路10bでは、誘電体シート18bの表面上にグランド導体40,42が設けられている。グランド導体40は、信号線20よりもy軸方向の正方向側において、x軸方向に延在している長方形状の導体である。グランド導体40は、ビアホール導体B1,B2を介して補助グランド導体22及びグランド導体24に接続されている。また、グランド導体42は、信号線20よりもy軸方向の負方向側において、x軸方向に延在している長方形状の導体である。グランド導体42は、ビアホール導体B1,B2を介して補助グランド導体22及びグランド導体24に接続されている。
以上のような高周波信号線路10bでは、信号線20のy軸方向の両側にもグランド導体40,42が設けられているので、信号線20からy軸方向の両側へと不要輻射が漏れることが抑制される。
(第4の実施形態)
以下に、第4の実施形態に係る高周波信号線路について図面を参照しながら説明する。図9は、第4の実施形態に係る高周波信号線路10cの分解図である。
高周波信号線路10cと高周波信号線路10bとの相違点は、x軸方向において補助グランド導体22及びグランド導体24が設けられていない領域A4が存在している点である。具体的には、高周波信号線路10cでは、図9に示すように、領域A4において補助グランド導体22及びグランド導体24が設けられていない。そのため、補助グランド導体22及びグランド導体24はそれぞれ2つに分断されている。これにより、領域A4が曲げやすくなるので、高周波信号線路10cを容易に折り曲げることが可能となる。
補助グランド導体22及びグランド導体24が設けられていない領域A4の特性インピーダンスは高くなるので、補助グランド導体22において領域A4の近傍のブリッジ部60の線幅をその他の部分のブリッジ部60の線幅より広くしてインピーダンスを下げることにより領域A4の近傍の特性インピーダンスを調整することが好ましい。
(第5の実施形態)
以下に、第5の実施形態に係る高周波信号線路について図面を参照しながら説明する。図10は、第5の実施形態に係る高周波信号線路10dの分解図である。図11は、図10の高周波信号線路10dを積層方向の上側から透視した図である。
高周波信号線路10dと高周波信号線路10との第1の相違点は、ブリッジ部60における信号線20の線幅が、信号線20の特性インピーダンスが最大値Z1となる位置における信号線20の線幅よりも細い点である。高周波信号線路10dと高周波信号線路10との第2の相違点は、ブリッジ部60が、主要部58a,58bとの接続部分においてテーパー状をなしている点である。高周波信号線路10dと高周波信号線路10との第3の相違点は、ブリッジ部60が、線幅が最も細くなる部分においてテーパー状をなしている点である。
まず、高周波信号線路10dにおける領域A1〜A3の定義について説明する。領域A1は、ブリッジ部60の線幅が最も太い部分に挟まれている領域である。領域A2は、ブリッジ部60の線幅が最も細い部分の領域である。領域A3は、領域A1,A2に挟まれた領域である。領域A3では、主要部58a,58bに近づくにしたがってブリッジ部60の線幅が太くなっている。
第1の相違点について説明する。図10及び図11に示すように、信号線20の領域A1における線幅は、線幅Wbである。一方、信号線20の領域A1における信号線20の線幅は、線幅Wbよりも太い線幅Waである。線幅Waは、例えば、100〜500μmである。本実施形態では、線幅Waは、350μmである。線幅Wbは、例えば、25〜250μmである。本実施形態では、線幅Wbは、100μmである。このように、領域A2における信号線20の線幅が、領域A1における信号線20の線幅よりも細くなることにより、信号線20とブリッジ部60とが重なる面積が小さくなる。その結果、信号線20とブリッジ部60との間に発生する浮遊容量が低減されるようになる。更に、領域A1,A3内の信号線20の線幅は、線幅Waであるので、かかる部分の信号線20のインダクタンス値の増加が抑制される。更に、信号線20の全体の線幅が細くなっているのではなく、信号線20の線幅が部分的に細くなっているので、信号線20の抵抗値の増加が抑制される。
また、信号線20は、線幅が変化する部分においてテーパー状をなしている。これにより、信号線20の線幅が変化する部分における抵抗値の変動が緩やかになり、信号線20の線幅が変化する部分において高周波信号の反射が発生することが抑制される。
第2の相違点について説明する。ブリッジ部60は、主要部58a,58bとの接続部分においてテーパー状をなしている。これにより、補助グランド導体22に流れる電流の損失が低減される。
第3の相違点について説明する。更に、ブリッジ部60は、線幅が最も細くなる部分においてテーパー状をなしている。これにより、ブリッジ部60の線幅は、信号線20と重なっている部分においてその他の部分よりも細くなる。その結果、ブリッジ部60と信号線20との間に発生する浮遊容量が低減される。また、ブリッジ部60の全体の線幅が細くなっているのではなく、ブリッジ部60の線幅が部分的に細くなっているので、ブリッジ部60の抵抗値及びインダクタンス値の増加が抑制される。
(第6の実施形態)
以下に、第6の実施形態に係る高周波信号線路について図面を参照しながら説明する。図12は、第6の実施形態に係る高周波信号線路10eの分解図である。図13は、図12の高周波信号線路10eを積層方向の上側から透視した図である。
高周波信号線路10eと高周波信号線路10との相違点は、浮遊導体50が設けられている点である。より詳細には、高周波信号線路10eは、誘電体シート18d及び浮遊導体50を更に備えている。誘電体シート18dは、誘電体シート18aのz軸方向の正方向側に積層される。
浮遊導体50は、図12及び図13に示すように、長方形状をなす導体層であって、誘電体シート18dの表面上に設けられている。これにより、浮遊導体50は、補助グランド導体22に関して信号線20の反対側に設けられている。
また、浮遊導体50は、z軸方向から平面視したときに、信号線20及び補助グランド導体22に対向している。浮遊導体50のy軸方向の幅W4は、図13に示すように、主要部58a,58b間の間隔L2よりも細く、ブリッジ部60の線幅が最も細い部分のy軸方向の長さL3よりも太い。これにより、ブリッジ部60の線幅が最も細い部分は、浮遊導体50により覆われている。
また、浮遊導体50は、信号線20や補助グランド導体22等の導体層と電気的に接続されておらず、浮遊電位となっている。浮遊電位は、信号線20と補助グランド導体22との間の電位である。
また、浮遊導体50のz軸方向の正方向側の面は、保護材14によって覆われている。
ところで、高周波信号線路10eでは、浮遊導体50が信号線20と対向することによって、信号線20と浮遊導体50との間に浮遊容量が発生しても、信号線20の特性インピーダンスが変動しにくい。より詳細には、浮遊導体50は、信号線20や補助グランド導体22と電気的に接続されていないため、浮遊電位となっている。そのため、信号線20と浮遊導体50との間の浮遊容量と、浮遊導体50と補助グランド導体22との間の浮遊容量とは、直列接続されていることになる。
ここで、浮遊導体50の幅W4は、主要部58a,58b間の間隔L2よりも細く、ブリッジ部60の線幅が最も細い部分のy軸方向の長さL3よりも太い。そのため、補助グランド導体22と浮遊導体50とが対向する面積は小さく、補助グランド導体22と浮遊導体50との間の浮遊容量も小さい。したがって、直列接続されている信号線20と浮遊導体50との間の浮遊容量と、浮遊導体50と補助グランド導体22との間の浮遊容量との合成容量は、小さくなる。したがって、浮遊導体50が設けられることによって、信号線20の特性インピーダンスに発生する変動も小さい。
(その他の実施形態)
本考案に係る高周波信号線路は、前記実施形態に係る高周波信号線路10,10a〜10eに限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。
なお、高周波信号線路10,10a〜10eでは、複数のブリッジ部60,60a,60bはそれぞれ、同じ形状を有している。しかしながら、複数のブリッジ部60,60a,60bの一部の形状が、その他の複数のブリッジ部60,60a,60bの形状と異なっていてもよい。また、複数のブリッジ部60,60a,60b間の距離L1は、一定でなくてもよい。これにより、ブリッジ部60,60a,60b間の距離L1が他のブリッジ部60,60a,60b間の距離L1よりも長い部分において、高周波信号線路10,10a〜10eを容易に曲げることが可能となる。
なお、高周波信号線路10,10a〜10eに示した構成を組み合わせてもよい。
また、高周波信号線路10,10a〜10eでは、信号線20の特性インピーダンスは、隣り合う2つのブリッジ部60間において、一方のブリッジ部60から他方のブリッジ部60に近づくにしたがって、最小値Z2、中間値Z3、最大値Z1の順に増加した後に、最大値Z1、中間値Z3、最小値Z2の順に減少するように変動していた。しかしながら、信号線20の特性インピーダンスは、隣り合う2つのブリッジ部60間において、一方のブリッジ部60から他方のブリッジ部60に近づくにしたがって、最小値Z2、中間値Z3、最大値Z1の順に増加した後に、最大値Z1、中間値Z4、最小値Z2の順に減少するように変動してもよい。すなわち、中間値Z3と中間値Z4とが異なっていてもよい。ただし、その場合、中間値Z4は、最小値Z2よりも大きくかつ、最大値Z1よりも小さい必要がある。
また、隣り合う2つのブリッジ部60間において、最小値Z2の値は異なっていてもよい。すなわち、高周波信号線路10,10a〜10eが全体として所定の特性インピーダンスに合わせられていれば全ての最小値Z2の値が同じである必要はない。ただし、その場合、一方のブリッジ部60側の最小値Z2は中間値Z3よりも低い必要があり、他方のブリッジ部60側の最小値Z2は中間値Z4よりも低い必要がある。
また、高周波信号線路10,10a〜10eでは、ブリッジ部60の線幅は、主要部58a,58bに近づくにしたがって太くなっていたが、本考案はこれに限定されず、ブリッジ部60の線幅は一定の線幅(太さ)としてもよい。すなわち、隣り合う2つのブリッジ部60間において、信号線20の特性インピーダンスが一定の値とされていてもよく、その場合も高周波信号線路の薄型化が実現できる。ただし、不要輻射の発生の抑制および高周波信号の伝送損失の抑制などの上述した効果を確実に得るためには、ブリッジ部60の線幅は、主要部58a,58bに近づくにしたがって太くすることが好ましい。
以上のように、本考案は、高周波信号線路に有用であり、特に、薄型化を図ることができる点で優れている。
A1〜A4 領域
B1,B2 ビアホール導体
10,10a〜10e 高周波信号線路
12 誘電体素体
14 保護材
16a〜16d 外部端子
18a〜18e 誘電体シート
20 信号線
22 補助グランド導体
24,40,42 グランド導体
26 接続導体
50 浮遊導体
58a,58b 主要部
60,60a,60b ブリッジ部

Claims (10)

  1. 可撓性を有する誘電体素体と、
    前記誘電体素体に設けられている線状の信号線と、
    前記誘電体素体に設けられ、かつ、前記信号線と対向しているグランド導体と、
    前記誘電体素体の主面の法線方向において、前記信号線に関して前記グランド導体の反対側に設けられている補助グランド導体であって、該法線方向から平面視したときに、前記信号線を挟んでいると共に、該信号線に沿って延在している2つの主要部と、該2つの主要部を接続していると共に、該信号線と交差するブリッジ部とを含んでいる補助グランド導体と、
    を備えており、
    前記法線方向において、前記信号線と前記補助グランド導体との間隔は、該信号線と前記グランド導体との間隔よりも小さいこと、
    を特徴とする高周波信号線路。
  2. 前記ブリッジ部は、前記信号線に沿って等間隔に複数設けられていること、
    を特徴とする請求項1に記載の高周波信号線路。
  3. 前記2つの主要部の間隔は、隣り合う前記ブリッジ部の間隔よりも小さいこと、
    を特徴とする請求項2に記載の高周波信号線路。
  4. 前記ブリッジ部の線幅は、前記主要部に近づくにしたがって太くなっていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の高周波信号線路。
  5. 前記信号線に直交する方向における前記2つの主要部の幅は、前記ブリッジ部の長さよりも小さいこと、
    を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の高周波信号線路。
  6. 前記グランド導体と前記補助グランド導体とは、電気的に接続されていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の高周波信号線路。
  7. 前記誘電体素体は、誘電体層が積層されて構成されていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の高周波信号線路。
  8. 前記補助グランド導体は、前記誘電体素体の主面上に設けられており、
    前記高周波信号線路は、
    前記補助グランド導体を覆い、かつ、前記誘電体素体の誘電率よりも高い誘電率を有するレジスト層を、
    更に備えていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の高周波信号線路。
  9. 前記誘電体素体は、液晶ポリマにより作製されていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の高周波信号線路。
  10. 前記誘電体素体は、前記信号線から見て前記グランド導体と同じ方向に位置している主面において物品に取り付けられていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の高周波信号線路。
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