JP5186375B2

JP5186375B2 - 高周波伝送線路用傾斜接合導電膜及びそれを用いた高周波伝送線路並びに高周波フィルタ

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Description

本発明は、二種類の金属薄膜が組成の傾斜をもって接合した高周波伝送線路用導電膜、並びにそれを用いた高周波伝送線路及び高周波フィルタに関する。

パーソナルコンピュータ等の情報処理機器、携帯電話等の無線通信機器等には高周波伝送線路が使用されている。従来から高周波伝送線路として、図26に示すように線状の内導体100及び外導体100'の間に誘電体基板200を介在させた同軸ケーブルや、図27に示すように四角い断面を有する金属管100からなる導波管が使用されている。しかし同軸ケーブルや導波管は所定の減衰率で高周波信号を伝送し、かつ伝送特性は等方的（両方向とも同じ）である。

その他に、誘電体基板210の一面に平行な一対の帯状導体線路110，110を設けた高周波伝送線路（図28）、誘電体基板210の両面に接地導体120，120を設け、中心部に導体110を設けた高周波伝送線路（図29）、誘電体基板210の一面に接地導体120を設け、他面に帯状導体110を設けた高周波伝送線路（図30）、セラミック誘電体基板210の一面に帯状導体110を設け、その両側に接地導体120，120を配置した高周波伝送線路（図31）等がある。特開平7-336113号は、使用周波数における表皮深さの1.14〜2.75倍の膜厚を有する導体膜を有し、例えば図28及び31等に示す構造の高周波伝送線路を開示している。

しかしながら特開平7-336113号に記載のように、セラミック誘電体基板210の上に導体膜を形成しても、周波数に応じて高周波伝送率（入力振幅／出力振幅）が増大したりゼロになったりすることがなく、また高周波信号の伝送方向により特性に差が生じる（異方性を有する）こともない。このような高周波伝送率の周波数依存性や異方性を利用すれば、極めて分波特性の良い高周波フィルタが得られる。

従って本発明の目的は、高周波伝送率の周波数依存性を有する高周波伝送線路用導電膜、及びかかる導電膜を有する高周波伝送線路並びに高周波フィルタを提供することである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、プラスチックフィルムに少なくとも二層の金属薄膜を有する導電膜において、金属薄膜同士の境界部が傾斜組成層になっていると、高周波伝送率の周波数依存性が得られることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜は、プラスチックフィルムの少なくとも一面に電気抵抗が異なる第一及び第二の金属薄膜を有し、前記第一及び第二の金属薄膜の境界が、金属組成比が厚さ方向に変化する傾斜組成層を有することを特徴とする。

かかる傾斜接合導電膜において、前記プラスチックフィルムと前記金属薄膜との境界も、前記金属の割合が前記金属薄膜から前記プラスチックフィルムにかけて減少する傾斜組成層となっているのが好ましい。前記第一の金属薄膜は蒸着膜、めっき膜又は箔であり、前記第二の金属薄膜は蒸着膜又はめっき膜であるのが好ましい。

本発明の好ましい実施例では、前記第二の金属薄膜は前記第一の金属薄膜より２×10^-6Ω・cm以上大きな電気抵抗を有する。この場合、前記第一の金属薄膜が銅からなり、前記第二の金属薄膜がニッケルからなるのが好ましい。

本発明の別の好ましい実施例では、前記第一の金属薄膜は前記第二の金属薄膜より２×10^-6Ω・cm以上大きな電気抵抗を有する。この場合、前記第一の金属薄膜がニッケルからなり、前記第二の金属薄膜が銅からなるのが好ましい。

前記第一の金属薄膜が第二の金属薄膜より大きい電気抵抗を有する場合、及びその逆の場合のいずれにおいても、電気抵抗が小さい方の金属薄膜の厚さを、電気抵抗が大きい方の金属薄膜の厚さに対して2／1〜20／1の比とするのが好ましい。特に前記第一及び第二の金属薄膜がともに蒸着膜である場合、この比を3／1〜15／1とするのがより好ましい。前記第一及び第二の金属薄膜がともに蒸着膜である場合、電気抵抗が大きい方の金属薄膜の厚さが10〜70 nmであり、電気抵抗が小さい方の金属薄膜の厚さが0.1〜１μmであるのが好ましい。

少なくとも前記第一及び第二の金属薄膜に0.5〜50μmの平均開口径を有する多数の微細孔が形成されているのが好ましい。前記微細孔の平均分布密度は１×10⁴〜２×10⁵個／cm²であるのが好ましい。前記プラスチックフィルムはポリエチレンテレフタレート又はポリイミドからなるのが好ましい。

本発明の高周波伝送線路は、二つの離隔した傾斜接合導電膜を並列に具備する。

二つの傾斜接合導電膜は、(1) 誘電体基板の同一面上か、(2) 断面コの字状誘電体基板の対向内面上か、(3) 断面L字状の誘電体基板の直交内面上のいずれかに配置されているのが好ましい。

本発明の高周波フィルタは、上記高周波伝送線路を具備する。

本発明の傾斜接合導電膜は高周波伝送率の周波数依存性を有するので、航空機や自動車等、各種の情報処理機器及び無線通信機器等に用いる高周波伝送線路に利用すると、所望の高周波信号を効率良く伝送できるとともに、特定の周波数の高周波信号の伝送をゼロにすることができる。このような高周波伝送線路は、アンテナ、例えば電子タグ用アンテナとしての応用も期待される。また高周波伝送の異方性を有する構成にすると、例えば送信信号は伝送できるが受信信号は伝送しない特性を有する簡単な構造の高周波フィルタが得られ、ハッカー防止用フィルタ等としての応用が期待される。

本発明の一実施例による傾斜接合導電膜を示す断面図である。図1(a) のA部分を示す拡大断面図である。図1(b) のA'部分を概略的に示す拡大断面図である。図1(b) のA''部分を概略的に示す拡大断面図である。本発明の別の実施例による傾斜接合導電膜を示す断面図である。図２(a) のB部分を示す拡大断面図である。図２(b) のB'部分を概略的に示す拡大断面図である。図２(b) のB''部分を概略的に示す拡大断面図である。本発明のさらに別の実施例による傾斜接合導電膜を示す断面図である。図３(a) のC部分を概略的に示す拡大断面図である。本発明のさらに別の実施例による傾斜接合導電膜を示す断面図である。図4(a) のD部分を概略的に示す拡大断面図である。本発明のさらに別の実施例による傾斜接合導電膜を示す断面図である。図５(a) のE部分を概略的に示す拡大断面図である。本発明のさらに別の実施例による傾斜接合導電膜を示す斜視図である。本発明のさらに別の実施例による傾斜接合導電膜を示す斜視図である。本発明のさらに別の実施例による傾斜接合導電膜を示す斜視図である。本発明の一実施例によるによる高周波伝送線路を示す斜視図である。本発明の別の実施例による高周波伝送線路を示す斜視図である。本発明のさらに別の実施例による高周波伝送線路を示す斜視図である。本発明のさらに別の実施例による高周波伝送線路を示す斜視図である。本発明のさらに別の実施例による高周波伝送線路を示す斜視図である。本発明の一実施例による高周波フィルタを示す概略斜視図である。高周波伝送線路に発振器及び受信器を接続した状態を示す概略図である。高周波伝達率の測定に使用した発振器の構成を概略的に示す回路図である。発振器から信号が（＋）側から出力するように伝送した場合の信号パターンを示す概略図である。発振器から信号が（−）側から出力するように伝送した場合の信号パターンを示す概略図である。実施例１の高周波伝送線路について、周波数と高周波伝達率の関係を示すグラフである。実施例２の高周波伝送線路への結線構成を示す部分断面図である。実施例２の高周波伝送線路について、周波数と高周波伝達率の関係を示すグラフである。実施例３の高周波伝送線路について、周波数と高周波伝達率の関係を示すグラフである。実施例４の高周波伝送線路について、周波数と高周波伝達率の関係を示すグラフである。比較例１の高周波伝送線路について、周波数と高周波伝達率の関係を示すグラフである。比較例２の高周波伝送線路について、周波数と高周波伝達率の関係を示すグラフである。比較例３の高周波伝送線路について、周波数と高周波伝達率の関係を示すグラフである。従来の高周波伝送線路の例を示す斜視図である。従来の高周波伝送線路の別の例を示す斜視図である。従来の高周波伝送線路のさらに別の例を示す斜視図である。従来の高周波伝送線路のさらに別の例を示す斜視図である。従来の高周波伝送線路のさらに別の例を示す斜視図である。従来の高周波伝送線路のさらに別の例を示す斜視図である。

[1] 傾斜接合導電膜
(1) 構造
図１は、本発明の傾斜接合導電膜の一例を示す。プラスチックフィルム10の一面に第一及び第二の金属薄膜11a，11bが一様に形成されており、両金属薄膜11a，11bの境界部は、第一の金属と第二の金属との組成比が厚さ方向に変化する傾斜組成層12'になっている。傾斜組成層12'では、金属組成比がほぼ連続的に変化しているのが好ましい。限定的ではないが、プラスチックフィルム10と金属薄膜11aとの境界部は、金属の割合が金属薄膜11aからプラスチックフィルム10にかけて減少する傾斜組成層12となっているのが好ましい。傾斜組成層12では、金属の割合がほぼ連続的に変化するのがより好ましい。図１の(c) は、第二の金属原子11b’が第一の金属原子11a’の間に部分的に進入した様子を概略的に示し、(d) は、第一の金属原子11a’がフィルム10のプラスチック分子10’の間に部分的に進入した様子を概略的に示す。

図２は傾斜接合導電膜の別の例を示す。この例の傾斜接合導電膜は、第一の金属薄膜11aが接着層13を介してプラスチックフィルム10に接合している以外、図１に示すものと同じである。接着層13を有するので、第一の金属薄膜11aは金属箔でよい。図２の(c) は、第二の金属原子11b’が第一の金属原子11a’の間に部分的に進入した様子を概略的に示し、(d) は、接着層13のために第一の金属原子11a’がフィルム10のプラスチック分子10’の間に進入していない様子を概略的に示す。

図３は傾斜接合導電膜のさらに別の例を示す。この例の傾斜接合導電膜は、第一及び第二の金属薄膜11a，11bに多数の微細孔14が設けられている以外、図１に示すものと同じである。多数の微細孔14は、後述するようにダイヤモンド微粒子を表面に有するロールにより形成するので種々の深さを有するが、プラスチックフィルム10を貫通する必要はない。

図４は傾斜接合導電膜のさらに別の例を示す。この例の傾斜接合導電膜は、プラスチックフィルム10の両面に第一及び第二の金属薄膜11a，11bが一様に形成されており、一面の第一及び第二の金属薄膜11a，11bに多数の微細孔14が設けられている以外、図１に示すものと同じである。

図５は傾斜接合導電膜のさらに別の例を示す。この例では、プラスチックフィルム10の両面に第一及び第二の金属薄膜11a，11bが形成されており、かつ多数の微細孔14はほぼ導電膜を貫通している。金属薄膜11a，11bは貫通する孔の形成中に塑性変形して、微細孔14内に進入すると考えられる。

図６は傾斜接合導電膜のさらに別の例を示す。この例の傾斜接合導電膜は、プラスチックフィルム10の一面に二つの積層金属帯状薄膜（第一及び第二の金属薄膜11a，11bからなる）が平行に形成されている以外、図１に示すものと同じである。

図７は傾斜接合導電膜のさらに別の例を示す。この例の傾斜接合導電膜は、プラスチックフィルム10の一面に一つの積層金属帯状薄膜（第一及び第二の金属薄膜11a，11bからなる）が形成されており、他面に積層金属薄膜（第一及び第二の金属薄膜11a，11bからなる）が一様に形成されている以外、図１に示すものと同じである。

図８は傾斜接合導電膜のさらに別の例を示す。この例の傾斜接合導電膜は、プラスチックフィルム10の一面に三本の積層金属帯状薄膜（各々第一及び第二の金属薄膜11a，11bからなる）が設けられている以外、図１に示すものと同じである。

(2) プラスチックフィルム
プラスチックフィルム10を構成する樹脂は特に制限されず、例えばポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリウレタン、フッ素樹脂、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。中でもポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン及びポリエーテルエーテルケトンのような高耐熱性樹脂が好ましく、特にポリエステル及びポリイミドが好ましい。

(a) ポリエステルフィルム
ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリブチレンナフタレート（PBN）等が挙げられる。中でもPETフィルム及びPBTフィルムは安価に市販されているので好ましい。

(i) PETフィルム
PETフィルムは、基本的にエチレングリコールとテレフタル酸とからなる飽和ポリエステルフィルムである。特性を損なわない範囲で、エチレングリコール以外のジオール成分、及びテレフタル酸以外のカンボン酸成分を含んでも良い。市販のPETフィルムは、約３の誘電率（10⁶ Hz）、約0.01〜0.02の誘電正接（10⁶ Hz）、約250〜270℃の融点、及び約70〜80℃のガラス転移温度を有する。誘電率及び誘電正接はASTM D150により測定し、融点はASTM D4591により測定し、ガラス転移温度はJIS K7121により測定する（以下同じ）。

(ii) PBTフィルム
PBTフィルムは、基本的に1,4-ブタンジオールとテレフタル酸とからなる飽和ポリエステルフィルムである。物性を損なわない範囲で、1,4-ブタンジオール以外のジオール成分、及びテレフタル酸以外のカンボン酸成分を含んでも良い。市販のPBTフィルムは、約３〜４の誘電率（10⁶ Hz）、約0.02の誘電正接（10⁶ Hz）、約220〜230℃の融点、及び約20〜45℃のガラス転移温度を有する。PBTフィルムの熱収縮率（150℃に10分間加熱する条件で測定）は、MD（長手方向）及びTD（横手方向）ともに２％以下であるのが好ましい。熱収縮率が２％以下のPBTフィルムは、例えば特開2004-268257号に記載の空冷インフレーション成形法により製造することができる。

(iii) 他の添加成分
ポリエステルは、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリウレタン、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマー等の熱可塑性樹脂を含有しても良い。他の熱可塑性樹脂の含有量は、ポリエステル全体を100質量％として、５〜20質量％であるのが好ましく、5〜15質量％であるのがより好ましく、５〜10質量％であるのが特に好ましい。また必要に応じて、可塑剤、酸化肪止剤や紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止剤、界面活性剤、染料や顔料等の着色剤、流動性の改善のための潤滑剤、無機充填剤等の添加剤を適宜含有しても良い。

(b) ポリイミドフィルム
ポリイミドは、基本的に芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの脱水縮合反応物からなり、ピロメリット酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニルエーテルとの脱水縮合反応物を主成分とするものが好ましい。市販のポリイミドは、約3.4の誘電率（10⁶ Hz）及び約0.01の誘電正接（10⁶ Hz）を有する。ポリイミドは他の熱可塑性樹脂や添加剤を含有してもよい。他の熱可塑性樹脂の含有量は、ポリイミド全体を100質量％として、５〜20質量％であるのが好ましい。

(c) 積層フィルム
プラスチックフィルム10は単層に限らず、積層フィルムでも良い。例えば、異なるプラスチックフィルムを熱融着したり、ポリエチレン等の接着層を介して接着したりすることにより、積層フィルムを形成することができる。

(d) フィルムの厚さ
プラスチックフィルム10の厚さは特に限定されないが、実用的には約４〜50μmが好適である。プラスチックフィルム10の厚さを約４μm未満とするのは技術的に困難であり、また約50μm超にすると傾斜接合導電膜が厚くなりすぎる。

(3) 金属薄膜
第一及び第二の金属薄膜11a，11bは電気抵抗が異なる。電気抵抗は、第一の金属薄膜11aの方が第二の金属薄膜11bより大きくてもよいし、その逆でもよい。第一及び第二の金属薄膜11a，11bの電気抵抗差は、常温で２×10^-6Ω・cm以上であるのが好ましく、４×10^-6Ω・cm以上であるのがより好ましい。

第一及び第二の金属薄膜11a，11bを形成する金属として、銅［抵抗率（20℃）：1.6730×10^-6 Ω・cm］、アルミニウム［抵抗率（20℃）：2.6548×10^-6 Ω・cm］、銀［抵抗率（20℃）：1.59×10^-6 Ω・cm］、金［抵抗率（20℃）：2.35×10^-6 Ω・cm］、白金［抵抗率（20℃）：10.6×10^-6 Ω・cm］、ニッケル［抵抗率（20℃）：6.84×10^-6 Ω・cm］、鉄［抵抗率（20℃）：9.71×10^-6 Ω・cm］、コバルト［抵抗率（20℃）：6.24×10^-6 Ω・cm］、マグネシウム［抵抗率（20℃）：4.45×10^-6 Ω・cm］、チタン［抵抗率（20℃）：42×10^-6 Ω・cm］、クロム［抵抗率（0℃）：12.9×10^-6 Ω・cm］、亜鉛［抵抗率（20℃）：5.916×10^-6 Ω・cm］、ガリウム［抵抗率（20℃）：17.4×10^-6 Ω・cm］、モリブデン［抵抗率（0℃）：5.2×10^-6 Ω・cm］、パラジウム［抵抗率（20℃）：10.8×10^-6 Ω・cm］、錫［抵抗率（0℃）：11.0×10^-6 Ω・cm］、及びこれらの合金等が挙げられる。

第一及び第二の金属薄膜11a，11bを形成する金属は、電気抵抗が異なるように上記の中から選択できる。好ましい組合せとして、第一の金属薄膜11aが銅及び／又はアルミニウムからなり、第二の金属薄膜11bがニッケル、亜鉛、錫、チタン、コバルト、鉄及びクロムからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる組合せ、並びに第一の金属薄膜11aがニッケル、亜鉛、錫、チタン、コバルト、鉄及びクロムからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、第二の金属薄膜11bが銅及び／又はアルミニウムからなる組合せが挙げられる。中でも第一の金属薄膜11aが銅からなり、第二の金属薄膜11bがニッケルからなる組合せ、及び第一の金属薄膜11aがニッケルからなり、第二の金属薄膜11bが銅からなる組合せがより好ましい。

第一の金属薄膜11aが第二の金属薄膜11bより大きい電気抵抗を有する場合、及びその逆の場合のいずれにおいても、電気抵抗が小さい方の金属薄膜の厚さを、電気抵抗が大きい方の金属薄膜の厚さに対して2／1〜20／1の比とするのが好ましい。特に第一及び第二の金属薄膜11a，11bがともに蒸着膜である場合、この比を3／1〜15／1とするのがより好ましい。

第一の金属薄膜11aが第二の金属薄膜11bより大きい電気抵抗を有する場合、及びその逆の場合のいずれにおいても、電気抵抗が小さい方の金属薄膜の厚さは0.1〜35μmが好ましく、電気抵抗が大きい方の金属薄膜の厚さは0.01〜20μmが好ましい。ただし第一及び第二の金属薄膜11a，11bがともに蒸着膜である場合、電気抵抗が小さい方の金属薄膜の厚さは0.1〜１μmが好ましく、0.15〜0.7μmがより好ましく、0.2〜0.6μmが最も好ましく、電気抵抗が大きい方の金属薄膜の厚さは10〜70 nmが好ましく、20〜60 nmがより好ましい。電気抵抗が小さい方の金属蒸着膜の厚さが0.1μm未満だと、高周波伝達特性が悪い。一方１μm超だと、高周波伝送率の周波数依存性が悪い。

第一の金属薄膜11aは蒸着、めっき又は箔により形成するのが好ましく、第二の金属薄膜11bは蒸着又はめっきにより形成するのが好ましい。金属の蒸着膜は通常結晶性であり、純度が高く、耐酸化性に優れている。

(4) 傾斜組成層
(a) 金属薄膜−プラスチックフィルム
例えば図１に示すように、傾斜組成層12では、金属原子11a’はフィルム10のプラスチック分子10’の間に部分的に進入している。従って、金属原子11a’の組成比（濃度）は金属薄膜11aからプラスチックフィルム10にかけて減少する。金属原子11a’の組成比の減少は厚さ方向にほぼ連続的であるのが好ましい。「ほぼ連続的」とは、厚さ方向における金属原子11a’の組成比がほぼ単調に変化することを意味するが、局所的にはこの条件を必ずしも満たさなくても良い。傾斜組成層12では金属原子11a’の濃度が低下するので、非晶質相を形成していると考えられる。

(b) 第一の金属薄膜−第二の金属薄膜
例えば図１に示すように、傾斜組成層12'では、第二の金属原子11b’は第一の金属11a’の間に部分的に進入している。従って、第一の金属11a’の組成比（濃度）は第一の金属薄膜11aから第二の金属薄膜11bにかけて減少し、第二の金属原子11b’は第二の金属薄膜11bから第一の金属薄膜11aにかけて減少する。傾斜組成層12'でも、金属組成比の変化は厚さ方向にほぼ連続的であるのが好ましい。傾斜組成層12'では両金属原子11a’，11b’の濃度が徐々に変化しているので、非晶質であると考えられる。

非晶質な傾斜組成層12，12'を有する導電膜には、明確な理由は不明であるが、高周波伝達率が100％以上の増幅帯域と、高周波伝達率がほぼ０％の減衰帯域とが発現する。

(5) 微細孔
優れた高周波伝達特性を得るために、傾斜接合導電膜に微細孔14を形成するのが好ましい。図３及び図４に示すように、微細孔14は、少なくとも金属薄膜11a，11bを貫通しているのが好ましい。微細孔14は、金属薄膜11a，11bを貫通していれば、プラスチックフィルム10の途中まで達しても良い。また図５に示すように、微細孔14は傾斜接合導電膜１を貫通してもよい。

微細孔14の平均開口径は0.1〜100μmが好ましく、0.5〜50μmがより好ましい。微細孔14の平均開口径を0.1μｍ未満とするのは技術的に困難である。また微細孔14の平均開口径を100μm超にすると、傾斜接合導電膜１の強度が低下するおそれがある。良好な伝送損失を有するために、平均開口径の上限は20μｍが特に好ましく、10μmが最も好ましい。平均開口径は、傾斜接合導電膜の任意の位置における50μm×50μmの５箇所の領域内の全微細孔14の径を原子間力顕微鏡を用いて測定し、平均することにより求める。

微細孔14の平均分布密度は500個／cm²以上であるのが好ましく、５×10³個／cm²以上であるのがより好ましい。微細孔14の平均分布密度が500個／cm²未満であると、伝送損失が大きくなる。その理由は明らかではないが、高周波信号の伝送時に微細孔14付近に渦電流が発生するためであると推測される。良好な伝送損失を有するために、微細孔14の平均分布密度は１×10⁴〜３×10⁵個／cm²であるのが特に好ましく、１×10⁴〜２×10⁵個／cm²であるのが最も好ましい。微細孔14の平均分布密度は、傾斜接合導電膜の任意の位置における50μm×50μmの５箇所の領域内の微細孔14の個数を、原子間力顕微鏡を用いて数え、得られた値を平均し、１cm²当たりの個数に換算することにより求める。

図５に示すように微細孔14が傾斜接合導電膜を貫通する場合、金属薄膜11a，11bは塑性変形し、微細孔14の壁面に進入する。これにより伝送損失が一層少なくなる。

(6) 接着層
接着層13は、例えばポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（EVA）、ポリビニルアセタール系樹脂［例えばポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール（PVB）、変性PVB等］、塩化ビニル樹脂、ホットメルト接着剤、シーラントフィルム等からなる。

[2] 傾斜接合導電膜の製造方法
傾斜接合導電膜１は、プラスチックフィルム10の一面又は両面に、蒸着法、めっき法又は箔接合法により第一の金属薄膜11aを形成し、さらに蒸着法又はめっき法により第二の金属薄膜11bを形成することにより製造する。第一の金属薄膜11aと第二の金属薄膜11bとの間に傾斜組成層12’が形成されるので、プラスチックフィルム10と第一の金属薄膜11aとの間に傾斜組成層12が形成される必要はない。例えば図２に示す傾斜接合導電膜１では、金属箔からなる第一の金属薄膜11aをプラスチックフィルム10に接着し、蒸着法又はめっき法により第二の金属薄膜11bを形成する。

(1) 金属薄膜形成工程
(a) 蒸着法
金属の蒸着は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法、プラズマCVD法、熱CVD法、光CVD法等の化学気相蒸着法等により行うことができる。経済性の観点から、真空蒸着法が好ましい。

プラスチックフィルム10と蒸着金属との密着性を高めるために、あらかじめプラスチックフィルム10に洗浄を兼ねた表面処理を施してもよい。表面処理としては、ブラスト、エンボス加工等による機械的処理；コロナ放電、プラズマ、火炎処理、UV照射等による物理化学的処理；溶剤、酸性溶液、アルカリ性溶液等による化学的処理等がある。表面処理後のフィルム10を加熱又は真空加熱処理して、フィルム10中の水分やガス分を除去してもよい。

真空蒸着法は、半連続法（フィルムの送り出し、蒸着及び巻取りを真空中で行う方法）、又は連続法（蒸着のみ真空中で行う方法）のいずれでも良い。いずれも、10^-2Pa程度の高真空下で金属蒸気をプラスチックフィルム10又は第一の金属薄膜11a上に凝縮させる。第一の金属薄膜11aの蒸着後直ちに、第二の金属薄膜11bを蒸着するのが好ましい。

化学気相蒸着法（CVD法）の場合、低温で薄膜を形成できるプラズマCVD法が好ましい。プラズマCVD法では、低圧反応ガスのプラズマを発生させて金属蒸着層を形成するか、減圧下で反応ガスの分解により金属蒸着層を形成する。出発原料として、ハロゲン化金属、有機金属、有機金属錯体、金属アルコラート等を用い、さらに窒素、アンモニア、一酸化二窒素、酸素、一酸化炭素、メタン、水素等の反応性ガスをヘリウム、アルゴン等のキャリアガスとともに用いる。

銅の蒸着層を形成する場合、原料ガスとして例えば銅アセチルアセトナート［Cu(acac)₂］を用いる。またアルミニウムの蒸着層を形成する場合、原料ガスとして例えばトリメチルアルミニウム（Al(CH₃)₃）を用いる。さらにニッケルの蒸着層を形成する場合、原料ガスとして例えば塩化ニッケルガスを用いる。

(b) めっき法
めっきは、電解めっき法、無電解めっき法等により行う。めっき法の詳細は、例えば「めっき技術ハンドブック」（東京鍍金材料協同組合技術委員会編）等に開示されている。無電解めっき層を形成した後、電解めっき層を形成してもよい。

めっき法により金属薄膜11a，11bを形成する場合、プラスチックフィルム10又は第一の金属薄膜11aに下地層を設けても良い。無電解めっきの場合、下地層は、金属蒸着層、めっき触媒を含有するポリマーバインダー層、触媒プリカーサーを含有するポリマーバインダー層等でよい。触媒含有下地層は、例えばPd触媒を含浸したポリマーバインダー層、還元性金属粒子（例えばNi、Co、Rh、Pd等のコロイド）を添加したポリマーバインダー層等である。

例えば無電解銅めっきの場合、まずプラスチックフィルム10に、帯電防止剤、金属粒子、カーボン等を含有する樹脂層、導電性金属酸化物層、又は金属薄膜層等の導電性下地層を設けた後、硫酸銅めっき浴等の無電解銅めっき液に浸漬する。無電解銅めっき液の組成自体は公知であるのでその説明を省略する。銅めっき層は無電解めっき法だけで形成しても良いが、効率を上げるために無電解めっき法と電解めっき法を組合せるのが好ましい。無電解ニッケルめっきには例えばアルカリニッケル液を用い、電解ニッケルめっきには例えばワット浴，スルファミン酸浴等を用いる。

(c) 金属帯状薄膜を形成する場合
図６〜図８に示すような金属帯状薄膜11a，11bは、(i) プラスチックフィルム10に一様に金属薄膜11a，11bを形成した後、帯状にフォトレジストを塗布し、露光後エッチングする方法、(ii) プラスチックフィルム10にあらかじめ帯状開口部を有するようにフォトレジストを塗布し、露光後、蒸着法又はめっき法により金属薄膜11a，11bを形成し、フォトレジスト層を除去する方法等により、形成できる。

(2) 微細孔の形成
図３〜５に示すように傾斜接合導電膜の金属薄膜11a，11bに多数の微細孔14を形成する場合、いわゆるポーラス加工法を用いる。ポーラス加工法は、例えば特許第2063411号、特許第2542772号、特許第2643730号、特許第2703151号、特開平9-99492号、特開平9-57860号、特開2002-059487号等に記載されている。例えば、鋭い角部を有する多数のモース硬度５以上の粒子が表面に付着した第一ロールと、表面が平滑な第二ロールとの間に、金属薄膜11a，11bを第一ロールの側にして、傾斜接合導電膜を均一な押圧力下で通過させる。第二ロールとしては、例えば鉄系ロール、Niメッキ、Crメッキ等を施した鉄系ロール、ステンレス系ロール、特殊鋼ロール等を用いることができる。微細孔14の平均開口径及び平均分布密度は、第一ロールの微粒子の粒径及び密度を調整することにより調整できる。第一ロール及び第二ロール間の押圧力により、微細孔14の深さ、及び傾斜接合導電膜を貫通するか否かが決まる。微細孔14は傾斜接合導電膜１に均一に設けるのが好ましい。微細孔14を高密度に形成する場合、第一及び第二のロールからなる二つ以上のユニットをタンデムに設けたポーラス加工装置を用いるのが好ましい。

多数の微細孔14が形成される際、微細孔14の壁面金属薄膜11a，11bは塑性変形し、微細孔14の壁面を少なくとも部分的に覆う。

[3] 高周波伝送線路
以下本発明の高周波伝送線路について詳細に説明する。

(1) 第一の高周波伝送線路
図９に示す第一の高周波伝送線路は、二本の帯状傾斜接合導電膜1，1が誘電体基板２の上面に平行に配置されている。帯状傾斜接合導電膜1，1は傾斜接合導電膜1を公知の方法によりスリットしたものである。二本の帯状傾斜接合導電膜1，1の間に電界が集中するので、高周波信号を効率良く伝送することができる。優れた高周波伝送性を得るために、誘電体基板２は、二本の帯状傾斜接合導電膜1，1間に凸部20を有するのが好ましい。支持体２上に配置する帯状傾斜接合導電膜1，1は、金属薄膜が上に来ても下に来ても良い。

各傾斜接合導電膜1，1の幅d₁は、高周波信号の周波数及び振幅等に応じて適宜設定するが、１〜10 mmであるのが好ましく、1.5〜７mmであるのがより好ましい。幅d₁が１mm以上であれば、十分な高周波信号伝達性を有する。また幅d₁を10 mm超としても、高周波信号伝達性のさらなる向上は得られない。

二本の帯状傾斜接合導電膜1，1の間隔d₂は１〜10 mmであるのが好ましく、1.5〜７mmであるのがより好ましい。間隔d₂が１mm未満だと高周波信号伝達性が不十分であり、一方10 mm超だと放射損失が多い。凸部20の高さhは１〜10 mmであるのが好ましく、1.5〜７mmであるのがより好ましい。

支持体２を形成する誘電体は、例えば樹脂（プラスチックフィルム10と同じでも良い）、アルミナ等のセラミックス等からなる。傾斜接合導電膜1，1を誘電体基板２に固定するには、接着層３を介するのが好ましい。

(2) 第二の高周波伝送線路
図10に示す第二の高周波伝送線路では、二本の帯状傾斜接合導電膜１，１がコの字状断面を有する誘電体基板２の対向内面に配置されている。二本の帯状傾斜接合導電膜１，１の間に電界が集中し、高周波信号を効率良く伝送することができる。図10に示すように、二本の帯状傾斜接合導電膜１，１が片面に金属薄膜11a，11bを有する場合、両金属薄膜11b，11bが対向するように配置するのが好ましい。誘電体基板２は、二本の帯状傾斜接合導電膜を対向配置できれば、図示の形状に限定されない。

各傾斜接合導電膜１，１の幅は第一の高周波伝送線路と同じでよい。二本の帯状傾斜接合導電膜１，１の間隔d₃は、１〜10 mmであるのが好ましく、1.5〜７mmであるのがより好ましい。間隔d₃が１mm未満だと高周波信号伝達性が不十分であり、一方10 mm超だと放射損失が多い。

(3) 第三の高周波伝送線路
図11に示す第三の高周波伝送線路では、二本の帯状傾斜接合導電膜１，１が、L字状断面を有する誘電体基板２の直交内面に配置されている。二本の帯状傾斜接合導電膜１，１の間に電界が集中し、高周波信号を効率良く伝送することができる。誘電体基板２は、二本の帯状傾斜接合導電膜１，１を直交するように配置できれば、図示の形状に限定されない。

各傾斜接合導電膜１，１の幅は第二の高周波伝送線路と同じでよい。二本の帯状傾斜接合導電膜１，１の間隔d₄は、１〜10 mmであるのが好ましく、1.5〜７mmであるのがより好ましい。間隔d₄が１mm未満だと高周波信号伝達性が不十分であり、一方10 mm超だと放射損失が多い。

(4) 第四の高周波伝送線路
図12に示す第四の高周波伝送線路は、円柱状誘電体基板２を傾斜接合導電膜１が被覆した誘電体円形導波管である。

(5) 第五の高周波伝送線路
図13に示す第五の高周波伝送線路は、円筒状誘電体基板２の内面に傾斜接合導電膜からなる中心導体１を設け、外面に傾斜接合導電膜からなる接地導体1'を設けた同軸線路である。同軸線路の内径及び外径は、高周波信号の周波数に応じて適宜設定すればよい。中心導体１及び接地導体1'の一方のみに傾斜接合導電膜を用いてもよい。

[4] 高周波フィルタ
本発明の高周波フィルタは、上記いずれかの高周波伝送線路に入力端子及び出力端子を設ければ得られる簡単な構造を有する。図14はかかる高周波フィルタの一例を示す。第二の金属薄膜11bが第一の金属薄膜11aより大きな電気抵抗を有する場合、第一の金属薄膜11aに端子４を設けるのが好ましい。本発明の高周波フィルタは優れた高周波伝達率及び必要に応じて異方性を有し、帯域除去フィルタやハッカー防止用フィルタとして有用である。

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

実施例１
(1) 傾斜接合導電膜の作製
二軸延伸ポリイミドフィルム［厚さ：25μm、融点：なし、ガラス転移温度：280℃以上、商品名：「カプトンH」（東レ・デュボン（株）製）］の一面に、厚さ30μmの圧延銅箔を接着した。銅箔上に電解めっき法により15μmの厚さのニッケル層を形成した。得られた傾斜接合導電膜を５mmの幅となるようにスリットした。

(2) 高周波伝送線路の作製
帯状傾斜接合導電膜２本を、ポリイミドフィルムが支持体側となるように、塩化ビニル樹脂製支持体に平行に接着し、図９に示す平行線路型の高周波伝送線路を作製した（長さ：50 cm、二本の帯状傾斜接合導電膜の間隔d₂：３mm）。

(3) 高周波伝達率の測定
(a) 高周波発振器のスプリアス特性測定
(i) スプリアス特性測定用高周波伝送線路の作製
二軸延伸PETフィルム［厚さ：12μm、誘電率：3.2（1 MHz）、誘電正接：1.0％（1 MHz）、融点：265℃、ガラス転移温度：75℃、商品名：「ルミラー」（東レ（株）製）］の一面に、蒸着法により0.3μmの厚さの銅層を形成した。得られた導電膜を５mmの幅となるようにスリットした。帯状導電膜２本を、PETフィルムが支持体側となるように、塩化ビニル樹脂製支持体に平行に接着し、上記と同様にして平行線路型のスプリアス特性測定用高周波伝送線路を作製した（長さ：50 cm、二本の帯状導電膜の間隔d₂：３mm）。

(ii) スプリアス特性測定
図15に示すように、接続用ケーブル70を介して、スプリアス特性測定用高周波伝送線路の導電膜1''，1''の一端に高周波発振器５を接続し、他端に高周波受信器６を接続した。反射波防止のための終端抵抗R（100Ω）を、受信器６の直前に設けた。図16に示すように、高周波発振器５は、電圧制御発振器（VCO）51、伝送する信号の周波数に応じて切り替えるようになっている３個の高周波発振モジュール52，52'，52''及び２個の高周波アンプ53，53'を具備している。高周波発振器５は、100〜200 MHz、260〜550 MHz及び600〜1,050 MHzの範囲の信号を伝送することができる。発振器５から100、200、300、500、700及び1,000 MHzの信号を伝送し、スプリアス特性を調べた。結果を表１に示す。この高周波発振器５は高調波の発生が少なく、高調波以外のスプリアスがない。

(b) 伝達係数の設定
接続用ケーブル70（図15参照）で発振器５と受信器６を接続し、発振器５から、1.0 Vの出力振幅で120〜1,050 MHzの周波数の信号を伝送した。図17(a)に示すように、発振器５の出力端子50，50から信号が（＋）側から出力するように伝送した場合（信号パターン１）と、図17(b)に示すように、発振器５の出力端子50，50から信号が（−）側から出力するように伝送した場合（信号パターン２：信号パターン１に対して位相が１／２波長ずれている）との両方について入力振幅を求めた。式：伝達係数=入力振幅（V）／出力振幅（V）に従い、各測定周波数における伝達係数を求め、信号パターン１及び２の各々について周波数−伝達係数曲線を作成した。

(c) 高周波伝達率の測定
上記(2)で作製した帯状傾斜接合導電膜を有する高周波伝送線路に、上記と同様にして上記高周波発振器５及び高周波受信器６を接続し、終端抵抗R（100Ω）を受信器６の直前に設けた（図15参照）。発振器５から1.0 Vの出力振幅（V）で発振した120〜1,050 MHzの信号（信号パターン１及び２）を伝送し、入力振幅（V）を求めた。上記周波数−伝達係数曲線から求められる伝達係数を用い、各測定周波数における高周波伝達率（％）を、式：高周波伝達率（％）=入力振幅（V）／（出力振幅（V）×伝達係数）×100に従い、算出した。周波数と高周波伝達率の関係をプロットした結果を図18に示す。図18から、信号パターン２に対して、430〜490 MHz及び650〜750 MHzの領域がほぼ除去されたことが分かる。信号パターン1を伝送した場合、特に700〜1,050 MHzの領域に対しては、伝達性に優れていた。中でも710〜810 MHz及び940〜1,050 MHzの領域で高周波伝達率が100％以上であった。

実施例２
上記PETフィルムの一面に、各々蒸着法により、0.3μmの厚さの銅層を形成し、40 nmの厚さのニッケル層を形成した。得られた傾斜接合導電膜を５mmの幅となるようにスリットした。帯状傾斜接合導電膜２本を、ニッケル層が支持体側となるように、塩化ビニル樹脂製支持体に平行に接着した以外実施例１と同様にして平行線路型の高周波伝送線路を作製した（長さ：50 cm、二本の帯状傾斜接合導電膜の間隔d₂：３mm）。図19に示すように、高周波伝送線路の両端部のPETフィルム10及び支持体２を除去し、ニッケル層11bの下の接着層３に絶縁体８を接合した状態で、鰐口クリップ７を用いて、傾斜接合導電膜1，1の銅層11aに上記高周波発振器５及び高周波受信器６を接続した以外実施例１と同様にして、高周波伝達率（％）を調べた。結果を図20に示す。図20から、信号パターン２に対して、670〜840 MHzの領域がほぼ除去されたことが分かる。信号パターン1及び２の両方に対して、260〜400 MHz及び950〜1,050 MHzの領域の伝達性に優れていた。中でも信号パターン２に対して、260〜380 MHz及び970〜1,050 MHzの領域で高周波伝達率が100％以上であった。

実施例３
実施例２と同様にして、PETフィルムの一面に、0.3μmの厚さの銅層及び40 nmの厚さのニッケル層を形成した。得られた傾斜接合導電膜を、定位置に固定した第一ロール（粒径15〜30μmの合成ダイヤモンド微粒子を電着したもの）と金属製第二ロールとの間に、金属薄膜が第一ロール側となるようにして通過させた。得られた多孔質傾斜接合導電膜は、ニッケル層及び銅層にのみ微細孔が形成され、微細孔の平均開口径が３μmであり、微細孔の平均分布密度が５×10⁴ 個／cm²であった。多孔質傾斜接合導電膜をスリットし、５mmの幅とし、実施例１と同様にして、平行線路型の高周波伝送線路を作製した。この高周波伝送線路について、実施例２と同様にして高周波伝達率（％）を調べた。結果を図21に示す。図21から、信号パターン２に対して、680〜740 MHzの領域がほぼ除去されたことが分かる。信号パターン１及び２に対して、260〜400 MHz及び780〜860 MHzの領域の伝達性に優れていた。特に信号パターン２に対して、260〜400 MHz、760〜840 MHz及び990〜1,050 MHzの領域で高周波伝達率が100％以上であった。

実施例４
上記PETフィルムの一面に、各々蒸着法により、50 nmの厚さのニッケル層を形成し、0.45μmの厚さの銅層を形成した。得られた傾斜接合導電膜に、実施例３と同様にして微細孔を形成した。得られた多孔質傾斜接合導電膜は、銅層及びニッケル層にのみ微細孔が形成され、微細孔の平均開口径が３μmであり、微細孔の密度が５×10⁴ 個／cm²であった。多孔質傾斜接合導電膜を５mmの幅となるようにスリットした。帯状多孔質傾斜接合導電膜２本を、PETフィルムが支持体側となるように、塩化ビニル樹脂製支持体に平行に接着した以外実施例１と同様にして平行線路型の高周波伝送線路を作製した（長さ：50 cm、二本の帯状傾斜接合導電膜の間隔d₂：３mm）。この高周波伝送線路について、実施例１と同様にして高周波伝達率（％）を調べた。結果を図22に示す。図22から、信号パターン１に対して、480〜530 MHzの領域がほぼ除去され、信号パターン２に対して、650〜700 MHzの領域がほぼ除去されたことが分かる。信号パターン１に対して、130〜160 MHz、260〜300 MHz、380〜400 MHz、650〜720 MHz及び920〜1,000 MHzの領域の伝達性に優れていた。信号パターン２に対して、130〜180 MHz、260〜360 MHz、450〜500 MHz、750〜820 MHz及び960〜990 MHzの領域の伝達性に優れていた。

比較例１
銅箔上にニッケル層を形成しなかった以外実施例１と同様にして、導電膜を形成した。この導電膜をスリットし、５mmの幅とし、PIフィルムが支持体側となるように塩化ビニル樹脂製支持体に平行に接着した以外実施例１と同様にして高周波伝送線路を作製した。この高周波伝送線路について、実施例１と同様にして高周波伝達率（％）を調べた。結果を図23に示す。この導電膜は傾斜組成層を有さないので、高周波伝達率が０％の領域が発現しなかった。

比較例２
実施例１と同様にして傾斜接合導電膜を作製した後、ニッケル層側から500℃で加熱し、傾斜組成層を消失させた。得られた金属フィルム（ニッケル／銅）を用い、ニッケル層が支持体側となるように、塩化ビニル樹脂製支持体に平行に接着した以外実施例１と同様にして高周波伝送線路を作製した。この高周波伝送線路について、実施例１と同様にして高周波伝達率（％）を調べた。結果を図24に示す。この導電膜は傾斜組成層を有さないので、高周波伝達率が０％の領域が発現しなかった。

比較例３
上記PETフィルムの一面に、鉄10原子％及び銅90原子％の合金を5,000Åの厚さで蒸着した。得られた導電膜をスリットし、５mmの幅とし、PETフィルムが支持体側となるように塩化ビニル樹脂製支持体に平行に接着した以外実施例１と同様にして高周波伝送線路を作製した。この高周波伝送線路について、実施例１と同様にして高周波伝達率（％）を調べた。結果を図25に示す。この導電膜は傾斜組成層を有さないので、実施例１〜４の高周波伝送線路に比べて、全体的に高周波伝達率が劣っていた。

Claims

プラスチックフィルムの少なくとも一面に下から順に電気抵抗が異なる第一及び第二の金属薄膜を有する高周波伝送線路用傾斜接合導電膜であって、前記第一及び第二の金属薄膜の境界に、金属組成比が厚さ方向に変化する傾斜組成層があることを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項１に記載の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜において、前記プラスチックフィルムと前記第一の金属薄膜との境界にも、前記金属の割合が前記第一の金属薄膜から前記プラスチックフィルムにかけて減少する傾斜組成層があることを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項１又は２に記載の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜において、前記第一の金属薄膜は蒸着膜、めっき膜又は箔であり、前記第二の金属薄膜は蒸着膜又はめっき膜であることを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項１〜３のいずれかに記載の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜において、前記第二の金属薄膜は前記第一の金属薄膜より２×10^-6Ω・cm以上大きな電気抵抗を有することを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項４に記載の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜において、前記第一の金属薄膜が厚さ0.1〜１μmの銅からなり、前記第二の金属薄膜が厚さ10〜70 nmのニッケルからなることを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項１〜３のいずれかに記載の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜において、前記第一の金属薄膜は前記第二の金属薄膜より２×10^-6Ω・cm以上大きな電気抵抗を有することを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項６に記載の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜において、前記第一の金属薄膜が厚さ10〜70 nmのニッケルからなり、前記第二の金属薄膜が厚さ0.1〜１μmの銅からなることを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項１〜７のいずれかに記載の高周波伝送線路用傾斜接合導電膜において、少なくとも前記第一及び第二の金属薄膜に0.5〜50μmの平均開口径を有する多数の微細孔が１×10 ⁴ 〜２×10 ⁵ 個／cm ² の平均分布密度で形成されていることを特徴とする高周波伝送線路用傾斜接合導電膜。
請求項１〜８のいずれかに記載の二つの離隔した傾斜接合導電膜が並列に、(a) 誘電体基板の同一面上、(b) 断面コの字状の誘電体基板の対向内面上、又は(c) 断面L字状の誘電体基板の直交内面上に配置されていることを特徴とする高周波伝送線路。
請求項９に記載の高周波伝送線路を具備することを特徴とする高周波フィルタ。