JP5949220B2 - 伝送線路 - Google Patents

Description

本発明は、高周波信号を伝送するための伝送線路に関する。

伝送線路は、回路や回路素子の間で信号を伝送するための配線であり、携帯電話等の電子機器に使用されている。同軸ケーブルは、代表的な伝送線路であり、信号を効率よく伝送する。しかし、同軸ケーブルは、十分な薄さを有さないため、薄型の電子機器での使用に適さない。

積層構造を有する伝送線路は、同軸ケーブルに比べて薄い。また、当該伝送線路は、優れた可撓性を有し、狭いスペースに配置することができる。したがって、当該伝送線路は、薄型の電子機器での使用に適する。

積層構造を有する従来の伝送線路として、例えば、図８に示すものがある（特許文献１参照）。図８（Ａ）は、伝送線路１Ｐの外観斜視図である。図８（Ｂ）は、伝送線路１ＰのＡ−Ａ’断面図である。以下では、それぞれの図の上側を向いている面を上面、下側を向いている面を下面と称して説明する。

伝送線路１Ｐは、グランド導体パターン１１，１２、信号線路導体２１、基材層３１，３２、レジスト層４１，４２およびコネクタ４３，４４を備える。

グランド導体パターン１１，１２は、基材層３１，３２を間に挟んで、積層されている。グランド導体パターン１１，１２は、略矩形平板状の導体である。基材層３２は、基材層３１の上面に形成されている。基材層３１，３２は、略矩形平板状の誘電体である。基材層３１，３２は、樹脂材料等から作られ、可撓性を有する。

信号線路導体２１は、基材層３１と基材層３２との間に形成されている。信号線路導体２１の周囲は、基材層３１，３２により満たされている。信号線路導体２１は、略矩形平板状の導体である。

レジスト層４１は、グランド導体パターン１１の下面に形成されている。レジスト層４２は、グランド導体パターン１２の上面に形成されている。レジスト層４１，４１は、略矩形平板状の外形形状を有する。

コネクタ４３，４４は、レジスト層４２の上面に形成されている。コネクタ４３は伝送線路１Ｐの一方端に、コネクタ４４は伝送線路１Ｐの他方端に、それぞれ形成されている。コネクタ４３は信号線路導体２１の一方端に、コネクタ４４は信号線路導体２１の他方端に、それぞれ接続されている。

グランド導体パターン１１，１２の電位をグランドとし、信号線路導体２１の一方端に所定の電圧を印加する。これにより、伝送線路１Ｐの一方端から伝送線路１Ｐの他方端に信号を伝送することができる。

伝送線路１Ｐは，可撓性を有する構成要素が積層されることにより形成されている。したがって、伝送線路１Ｐは、可撓性に優れている。

特開２０１０−１７８２６５号公報

図８に示すように、基材層３１，３２は、伝送線路１Ｐの側面に露出している。また、基材層３１，３２に用いられる樹脂材料等は、一般的に吸湿性を有する。このため、大気中の水分が伝送線路１Ｐの側面から基材層３１，３２に浸入し、基材層３１，３２の比誘電率は変化する。基材層３１，３２の比誘電率の変化により、伝送線路１Ｐの特性インピーダンスは変化する。

本発明の目的は、可撓性と特性インピーダンスの安定性とを有する伝送線路を提供することにある。

本発明に係る伝送線路は、以下のように構成される。本発明に係る伝送線路は、第１および第２のグランド導体パターンと信号線路導体と基材部と吸湿防止層とを備える。第２のグランド導体パターンは、第１のグランド導体パターンと対向するように形成される。信号線路導体は、第１のグランド導体パターンと第２のグランド導体パターンとの間に形成される。基材部は、第１のグランド導体パターンと第２のグランド導体パターンとの間を埋めるように形成され、可撓性を有する。吸湿防止層は、基材部の側面を被覆し、可撓性と耐湿性とを有する。第１のグランド導体パターンと第２のグランド導体パターンとは、基材部における信号線路導体の延伸方向に平行な側面を避けて配置されている。吸湿防止層は、第１のグランド導体パターンの端面から所定の範囲と第２のグランド導体パターンの端面から所定の範囲とを被覆し、かつ、第１のグランド導体パターンおよび第２のグランド導体パターンの少なくとも一部を被覆しないように形成されている。

この構成では、大気中の水分は、伝送線路の内部にほとんど浸入しない。このため、基材部の比誘電率の変化は、小さくなる。したがって、伝送線路の特性インピーダンスを安定させることができる。また、積層構造により優れた可撓性を得ることができる。

本発明に係る伝送線路では、吸湿防止層は、基材部側に貼り付け層を有する金属箔であってもよい。この構成では、第１および第２のグランド導体パターンは、金属箔を介した容量結合または接触により接続されている。これにより、ビア導体により第１および第２のグランド導体パターンを接続する必要がなくなる。

本発明に係る伝送線路では、吸湿防止層は、基材部側に貼り付け層を有する樹脂フィルムであってもよい。樹脂フィルムは、蒸着または塗布された金属もしくは無機酸化物を有する。この構成では、外部からの機械的接触により吸湿防止層が損傷することを防止することができる。

本発明に係る伝送線路では、以下のように構成されてもよい。吸湿防止層は、第１のグランド導体パターンの主面のうち、第１のグランド導体パターンの長手方向の中心線に沿った範囲を被覆しない。吸湿防止層は、第２のグランド導体パターンの主面のうち、第２のグランド導体パターンの長手方向の中心線に沿った範囲を被覆しない。この構成では、吸湿防止層が第１および第２のグランド導体パターンの中央部分を被覆している場合に比べて、高い可撓性を得ることができる。

本発明によると、大気中の水分が伝送線路の内部に浸入することを抑制することができる。これにより、伝送線路の特性インピーダンスを安定させることができる。また、可撓性に優れた伝送線路を得ることができる。

図１（Ａ）は、第１の実施形態に係る伝送線路の外観斜視図である。図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係る伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。図１（Ｃ）は、第１の実施形態に係る伝送線路の層構成分解図である。 図２（Ａ）は、第２の実施形態に係る伝送線路の外観斜視図である。図２（Ｂ）は、第２の実施形態に係る伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。 第３の実施形態に係る伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。 図４（Ａ）は、第４の実施形態に係る伝送線路の外観斜視図である。図４（Ｂ）は、第４の実施形態に係る伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。 図５（Ａ）は、第５の実施形態に係る伝送線路の外観斜視図である。図５（Ｂ）は、第５の実施形態に係る伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。 第５の実施形態に係る伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。 図７（Ａ）は、第６の実施形態に係る伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。図７（Ｂ）は、第６の実施形態に係る伝送線路の層構成分解図である。 図８（Ａ）は、従来の伝送線路の外観斜視図である。図８（Ｂ）は、従来の伝送線路のＡ−Ａ’断面図である。

本発明の第１の実施形態に係る伝送線路１について説明する。図１（Ａ）は、伝送線路１の外観斜視図である。図１（Ｂ）は、伝送線路１のＡ−Ａ’断面図である。図１（Ｃ）は、伝送線路１の層構成分解図である。以下では、それぞれの図の上側を向いている面を上面、下側を向いている面を下面、上面に略垂直な面を側面と称して説明する。

伝送線路１は、略直方体状の外形形状を有し、平面視して略矩形状である。伝送線路１は、上面に垂直な方向に薄い構造を有する。なお、伝送線路１の外形形状は、平面視したときに必ずしも矩形である必要はなく、適宜、凹凸を有していたり、屈曲していたり、湾曲していたりといった形状としてもよい。

伝送線路１は、グランド導体パターン１１，１２、信号線路導体２１、基材層３１，３２、レジスト層４１，４２、コネクタ４３，４４、ビア導体４７，４８および吸湿防止層５１を備える。基材層３１，３２は、第１の実施形態に係る基材部である。

グランド導体パターン１１，１２は、基材層３１，３２を間に挟んで、積層されている。グランド導体パターン１１，１２は、略矩形平板状の導体である。グランド導体パターン１１，１２は、図示されていないビア導体により接続されている。

基材層３２は、基材層３１の上面に形成されている。基材層３１，３２は、略矩形平板状の誘電体である。基材層３１，３２の主面の面積は、グランド導体パターン１１，１２の主面の面積に比べて大きい。基材層３１，３２は、ポリイミド等の樹脂材料から作られ、可撓性を有する。

信号線路導体２１は、基材層３１と基材層３２との間に形成されている。信号線路導体２１の周囲は、基材層３１，３２により満たされている。信号線路導体２１は、略矩形平板状の導体である。グランド導体パターン１１，１２と基材層３１，３２と信号線路導体２１とは、トリプレート線路（対称ストリップ線路）を構成する。

レジスト層４１は、グランド導体パターン１１の下面を被覆するように形成されている。レジスト層４２は、グランド導体パターン１２の上面を被覆するように形成されている。レジスト層４１，４２は、略矩形平板状の外形形状を有する。レジスト層４１，４２は、例えば、異方性液晶ポリマー等から作られ、可撓性を有する。なお、レジスト層４１，４２は、グランド導体パターン１１，１２の酸化を防止する。

吸湿防止層５１は、基材層３１，３２の側面を被覆している。吸湿防止層５１は、レジスト層４１を介して、グランド導体パターン１１の下面を被覆している。吸湿防止層５１は、グランド導体パターン１１の下面のうち、当該下面の長手方向の辺の周囲を被覆している。吸湿防止層５１は、レジスト層４２を介して、グランド導体パターン１２の上面を被覆している。吸湿防止層５１は、グランド導体パターン１２の上面のうち、当該上面の長手方向の辺の周囲を被覆している。吸湿防止層５１は、各側面において一体的に形成されている。

つまり、吸湿防止層５１は、グランド導体パターン１１の下面のうち、グランド導体パターン１１の長手方向の中心線に沿った範囲を被覆していない。吸湿防止層５１は、グランド導体パターン１２の上面のうち、グランド導体パターン１２の長手方向の中心線に沿った範囲を被覆していない。

吸湿防止層５１は、例えば、レジスト層４１の下面とレジスト層４２の上面と基材層３１，３２の側面とに金属箔を貼りつけることにより形成されている。吸湿防止層５１は、可撓性と耐湿性とを有する。

コネクタ４３，４４は、レジスト層４２の上面に形成されている。コネクタ４３は伝送線路１の一方端に、コネクタ４４は伝送線路１の他方端に、それぞれ形成されている。コネクタ４３は、コネクタ用端子４５とビア導体４７とを介して、信号線路導体２１の一方端に接続されている。コネクタ４４は、コネクタ用端子４６とビア導体４８とを介して、信号線路導体２１の他方端に接続されている。例えば、高周波デバイスや回路基板等に伝送線路１を接続するために、コネクタ４３，４４は用いられる。

グランド導体パターン１１，１２の電位をグランドとし、信号線路導体２１の一方端に所定の電圧を印加する。これにより、伝送線路１の一方端から伝送線路１の他方端に信号を伝送することができる。

伝送線路１は、例えば、移動体通信端末等の高周波機器に内蔵される。そして、アンテナ素子等の高周波素子とＲＦ回路等の高周波デバイスとの間を接続するために、伝送線路１は用いられる。

伝送線路１は、例えば、以下のように製造される。熱可塑性樹脂シートに配設された導体をパターニングすることにより、複数の同一導体パターンを熱可塑性樹脂シート上に形成する。導体パターンを形成した熱可塑性樹脂シートを重ね、加熱しつつ、上下から加圧する。加圧された熱可塑性樹脂シートを同一構造毎に切断する。このように、伝送線路１は積層構造部をマザー基板で作製し、切断することによって得ることができるため、量産性を高めることができる。なお、切断によるバリの発生や切断用のブレードの摩耗を避けるため、上記のように、グランド導体パターン１１，１２の主面の面積を基材層３１，３２の主面の面積に比べて小さくしている。

第１の実施形態によると、基材層３１，３２の側面は、耐湿性を有する吸湿防止層５１により被覆されている。このため、大気中の水分は、基材層３１，３２の側面から内部にほとんど浸入しない。基材層３１，３２の上面と下面とは、グランド導体パターン１１，１２と吸湿防止層５１とにより被覆されている。このため、大気中の水分は、基材層３１，３２の上面と下面とから内部にほとんど浸入しない。これにより、基材層３１，３２の比誘電率の変化は、小さくなる。したがって、伝送線路１の特性インピーダンスを安定させることができる。なお、レジスト層４１，４２は、吸湿性を有する。しかし、吸湿防止層５１により、グランド導体パターン１１，１２の長手方向の側面端縁の周囲を被覆したため、大気中の水分は、レジスト層４１，４２を通って基材層３１，３２の内部にほとんど到達しない。

また、伝送線路１は、可撓性を有する構成要素が積層されることにより形成されている。したがって、優れた可撓性を得ることができる。なお、吸湿防止層５１は、グランド導体パターン１１，１２の主面のうち、グランド導体パターン１１，１２の長手方向の中心線に沿った範囲を被覆していない。これにより、吸湿防止層５１がグランド導体パターン１１，１２の中央部分に形成されている場合に比べて、高い可撓性を得ることができる。

また、吸湿防止層５１が金属箔であるため、伝送線路１の側面からの信号漏洩は、吸湿防止層５１により抑えられる。したがって、伝送線路１の側面に金属が接触したとしても、伝送線路１の伝送特性は、ほとんど影響を受けない。また、グランド導体パターン１１，１２は、金属箔を介した容量結合により接続されている。これにより、ビア導体によりグランド導体パターン１１，１２を接続する必要がなくなる。

なお、吸湿防止層５１の厚みは、好ましくは、１０μｍ以下である。これにより、伝送線路１の可撓性を維持することができる。また、伝送線路１の一部分でさらに高い可撓性を必要とする場合、吸湿防止層５１を当該部分で設けなくともよい。この場合でも、伝送線路１の特性インピーダンスを安定させることができる。また、吸湿防止層５１は、可撓性の高い材料と吸湿性の低い材料との積層構造を有してもよい。

本発明の第２の実施形態に係る伝送線路１Ａについて説明する。図２（Ａ）は、伝送線路１Ａの外観斜視図である。図２（Ｂ）は、伝送線路１ＡのＡ−Ａ’断面図である。伝送線路１Ａは、第１の実施形態に係る伝送線路１の構成に加えて、保護層６１を備える。その他の構成は、第１の実施形態に係る伝送線路１と同様である。以下では、第１の実施形態に係る伝送線路１と異なる点について説明する。

伝送線路１Ａの表面は、保護層６１により形成されている。保護層６１は、樹脂材料等から作られる。なお、保護層６１に使用される材料は、好ましくは、吸湿性に比べて可撓性を重視して選択される。

第２の実施形態によると、伝送線路１と同様に、優れた耐湿性と可撓性とを得ることができる。また、外部からの機械的接触により吸湿防止層５１が損傷することを防止することができる。

本発明の第３の実施形態に係る伝送線路１Ｂについて説明する。伝送線路１Ｂの外観は、図２（Ａ）と同様である。図３は、伝送線路１ＢのＡ−Ａ’断面図である。伝送線路１Ｂは、第２の実施形態に係るレジスト層４１，４２を備えない。その他の構成は、第２の実施形態に係る伝送線路１Ａと同様である。以下では、第２の実施形態に係る伝送線路１Ａと異なる点について説明する。

吸湿防止層５１は、グランド導体パターン１１の下面のうち、当該下面の長手方向の辺の周囲に当接している。吸湿防止層５１は、グランド導体パターン１２の上面のうち、当該上面の長手方向の辺の周囲に当接している。

第３の実施形態によると、グランド導体バターン１１，１２と吸湿防止層５１とが当接するため、大気中の水分が基材層３１，３２に浸入することをさらに抑えることができる。また、伝送線路１Ａと同様に、優れた可撓性とを得ることができる。また、伝送線路１Ａと同様に、吸湿防止層５１が損傷することを防止することができる。また、グランド導体パターン１１，１２は、金属箔を介した接触により接続されている。これにより、ビア導体によりグランド導体パターン１１，１２を接続する必要がなくなる。

本発明の第４の実施形態に係る伝送線路１Ｃについて説明する。図４（Ａ）は、伝送線路１Ｃの外観斜視図である。図４（Ｂ）は、伝送線路１ＣのＡ−Ａ’断面図である。伝送線路１Ｃは、第１の実施形態に係る吸湿防止層５１に代えて、吸湿防止層５１Ｃを備える。その他の構成は、第１の実施形態に係る伝送線路１と同様である。以下では、第１の実施形態に係る伝送線路１と異なる点について説明する。

吸湿防止層５１Ｃは、吸湿防止膜５１１と樹脂フィルム５２２とを備える。吸湿防止膜５１１は、樹脂フィルム５２２に蒸着または塗布されている。吸湿防止膜は、例えば、金属薄膜である。吸湿防止層５１Ｃは、伝送線路１Ｃの表面が樹脂フィルム５２２により形成されるように、基材層３１，３２の側面等に貼り付けられる。

第４の実施形態によると、伝送線路１と同様に、優れた耐湿性と可撓性とを得ることができる。また、伝送線路１Ａと同様に、吸湿防止膜５１１が損傷することを防止することができる。なお、吸湿防止膜５１１は、基材層３１，３２に比べて吸湿率の低い材料でもよい。吸湿防止膜５１１は、例えば、無機酸化物等でもよい。

本発明の第５の実施形態に係る伝送線路１Ｄについて説明する。図５（Ａ）は、伝送線路１Ｄの外観斜視図である。図５（Ｂ）は、伝送線路１ＤのＡ−Ａ’断面図である。伝送線路１Ｄは、第１の実施形態に係る吸湿防止層５１に代えて、吸湿防止層５１Ｄを備える。その他の構成は、第１の実施形態に係る伝送線路１と同様である。以下では、第１の実施形態に係る伝送線路１と異なる点について説明する。

吸湿防止層５１Ｄは、無機酸化物等の吸湿率の低い材料を基材層３１，３２の側面に蒸着または塗布することにより、形成されている。なお、吸湿防止層５１Ｄは、金属等の吸湿率の低い導電性材料でもよい。また、吸湿防止層５１Ｄは、印刷またはめっき等により形成されてもよい。第５の実施形態によると、伝送線路１と同様に、優れた耐湿性と可撓性とを得ることができる。

なお、所望の可撓性が得られる場合、図６に示すように、吸湿防止層５１Ｄに代えて吸湿防止層５１Ｅを用いてもよい。伝送線路１Ｅの表面は、吸湿防止層５１Ｅにより形成されている。この場合でも、伝送線路１と同様に、優れた耐湿性を得ることができる。また、伝送線路１Ｄ，１Ｅは、伝送線路１Ａ，１Ｂのように、保護層を備えてもよい。

本発明の第６の実施形態に係る伝送線路１Ｆについて説明する。伝送線路１Ｆの外観は、伝送線路１と同様である。図７（Ａ）は、伝送線路１ＦのＡ−Ａ’断面図である。図７（Ｂ）は、伝送線路１Ｆの層構成分解図である。伝送線路１Ｆは、第１の実施形態に係るグランド導体パターン１１に代えて、はしご型の形状を有するグランド導体パターン１１Ｆを備える。その他の構成は、第１の実施形態に係る伝送線路１と同様である。

第７の実施形態によると、伝送線路１と同様に、優れた耐湿性と可撓性とを得ることができる。なお、伝送線路１Ｆは、伝送線路１Ａ，１Ｂのように、保護層を備えてもよい。また、伝送線路１Ｆは、伝送線路１Ｃのように、樹脂フィルムを吸湿防止層として備えてもよい。また、伝送線路１Ｆは、伝送線路１Ｄ，１Ｅのように、塗布等された無機酸化物等を吸湿防止層として備えてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｐ 伝送線路
１１，１２，１１Ｆ グランド導体パターン
２１ 信号線路導体
３１，３２ 基材層
４１，４２ レジスト層
４３，４４ コネクタ
４５，４６ コネクタ用端子
４７，４８ ビア導体
５１，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ 吸湿防止層
６１ 保護層

Claims (4)

1. 第１のグランド導体パターンと、
   第１のグランド導体パターンと対向するように形成される第２のグランド導体パターンと、
   前記第１のグランド導体パターンと前記第２のグランド導体パターンとの間に形成される信号線路導体と、
   前記第１のグランド導体パターンと前記第２のグランド導体パターンとの間を埋めるように形成され、可撓性を有する基材部と、
   前記基材部の側面を被覆し、可撓性と耐湿性とを有する吸湿防止層とを備え、
   前記第１のグランド導体パターンと前記第２のグランド導体パターンとは、前記基材部における前記信号線路導体の延伸方向に平行な側面を避けて配置されており、
   前記吸湿防止層は、前記第１のグランド導体パターンの端面から所定の範囲と前記第２のグランド導体パターンの端面から所定の範囲とを被覆し、かつ、前記第１のグランド導体パターンおよび前記第２のグランド導体パターンの少なくとも一部を被覆しないように形成されていることを特徴とする伝送線路。
2. 前記吸湿防止層は、前記基材部側に貼り付け層を有する金属箔であることを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。
3. 前記吸湿防止層は、前記基材部側に貼り付け層を有する樹脂フィルムであり、
   前記樹脂フィルムは、蒸着または塗布された金属もしくは無機酸化物を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。
4. 前記吸湿防止層は、前記基材部の側面に蒸着または塗布された金属もしくは無機酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。

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