JPH11136009A

JPH11136009A - 高周波用フレキシブル線路

Info

Publication number: JPH11136009A
Application number: JP9300927A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takenoshita; 健竹之下; Hiroshi Uchimura; 弘志内村; Mikio Fujii; 幹男藤井; Katsura Hayashi; 桂林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】マイクロ波やミリ波等の高周波信号の伝送が可
能であり、且つ屈曲性を有し、３次元的な接続が可能な
高周波用フレキシブル線路を提供する。【解決手段】有機樹脂などのから形成される屈曲可能な
長尺の誘電体テープ１と、誘電体テープ１の両面に形成
された一対の導体層２、３と、導体層２、３間を電気的
に接続し且つ誘電体テープ１の長手方向に、伝播する信
号波長の１／２未満の間隔を置いて二列以上に配列され
たビアホール導体群４、５を具備し、一対の導体層２、
３と、ビアホール導体群４、５によって囲まれた領域に
高周波信号を伝送させたフレキシブル線路を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、ミリ
波等の高周波信号を伝送させるケーブルなどの接続用の
線路に関し、具体的には、高周波配線基板間、高周波電
子部品間、基板−電子部品間などを２次元または３次元
的に自由に接続可能なフレキシブルな接続線路に関す
る。

【０００２】

【従来技術】マイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波で用い
られる高周波回路の伝送線路には小型で伝送損失が小さ
いことが求められる。従来、このような高周波用信号を
伝送可能な伝送線路構造としては、同軸線路、ストリッ
プ線路、マイクロストリップ線路、コプレナー線路、導
波管、誘電体導波管等が知られている。

【０００３】同軸線路、ストリップ線路、マイクロスト
リップ線路、コプレナー線路は、誘電体と導体層からな
る信号線路とグランド板で構成されており、信号線路と
グランド板の周囲の空間および誘電体中を電磁波が伝播
される。また、誘電体として高誘電率の誘電体を用いれ
ば、線路自体を小型に形成できるが、用いる誘電体の誘
電損失や導体層における導体損が大きいために、特に１
ＧＨｚ以上の高周波での伝送損失が大きいという問題が
あった。更に、マイクロストリップ線路とコプレナー線
路は、信号線路がグランド板で完全に囲まれていないた
め、放射による損失が大きいという欠点があった。

【０００４】一方、導波管は、内部が空洞の金属管から
なるもので、金属管で囲まれた空間を電磁波が伝播され
るため、高周波での伝送損失が小さく、放射損失も小さ
いという長所を有する反面、サイズが大きくなるという
欠点があった。

【０００５】また、誘電体導波管は、導波管における金
属管内部の空間を誘電体で満たしたもので、導波管の優
れた伝送特性を活かしながら小型化が可能である反面、
導波管と比較して誘電体損失により伝送損失が大きくな
るという欠点があった。

【０００６】また、上記の高周波用伝送線路のうち、マ
イクロストリップ線路、ストリップ線路、コプレナー線
路は、配線回路基板における絶縁基板表面に形成された
配線回路層として利用されているのに対して、高周波用
電子部品間や、高周波用配線基板間を接続するための接
続用線路としては、同軸線路、導波管、誘電体導波管が
一般に用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
接続用線路によれば、導波管や誘電体導波管は、金属管
からなるために、剛性を有することから屈曲性に劣り、
３次元的な自在な接続に対する制約が大きいものであ
る。また、一般的な同軸線路は、導体線が埋め込まれた
有機樹脂製の誘電体の周囲をメッシュ状の金属シートで
被覆したものであるために、屈曲性に優れるものの、マ
イクロ波やミリ波などの１ＧＨｚ以上の高周波信号の伝
送に対しては、前述した通り、誘電体損や導体損により
伝送損失が大きいものであった。

【０００８】従って、本発明は、マイクロ波やミリ波等
の高周波信号の伝送が可能であり、且つ屈曲性を有し、
３次元的な接続が可能な高周波用フレキシブル線路を提
供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
に対して検討を重ねた結果、少なくとも有機樹脂を含
み、屈曲可能な長尺の誘電体テープに対して、その両面
に一対の導体層を形成し、その導体層間を電気的に接続
し且つ誘電体テープの長手方向に、伝播する信号波長の
１／２未満の間隔を置いて二列以上に配列されたビアホ
ール導体群を形成することにより、一対の導体層と、ビ
アホール導体群により、疑似的な誘電体導波管を形成す
ることにより、フレキシブル性を有し、且つ高周波信号
の伝送損失に優れた接続線路を形成するものである。

【００１０】かかる発明によれば、疑似的な誘電体導波
管からなるために、マイクロ波やミリ波などの高周波信
号の伝送においても低伝送損失で信号の伝達を行うこと
ができるとともに、屈曲可能な長尺の誘電体テープを基
材として用いているために、接続線路自体が屈曲可能で
あり、その結果、この疑似的な誘電体導波管を２次元的
あるいは３次元的な配線基板同士、電子部品同士、ある
いは配線基板と電子部品との接続に適用することができ
る。例えば、高周波配線基板モジュールと、それを収納
する筐体間の高周波信号の伝達のための接続線路や、動
作時に振動などの変位を伴う高周波部品と、配線基板な
どとの接続に有効である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の高周波用フレキ
シブル線路の基本構造を説明するための概略斜視図であ
る。図１によれば、屈曲可能な厚さｔの長尺の誘電体テ
ープ１の上下面には、導体層２、３が形成されている。
そして、この導体層２、３間を電気的に接続するよう
に、誘電体テープ１には、２列以上のビアホール導体群
４、５が幅ａの列間隔をもって配列されている。このビ
アホール導体群４、５は、誘電体導波管の側壁を形成す
るものであり、電磁波のもれが生じないように設定され
ている。上記の構成によれば、ｔ×ａの導波管領域が形
成され、この領域Ａ内を長手方向に信号が伝送される。

【００１２】なお、上記の構成において、ビアホール導
体群４、５により形成する導波管の側壁において、電磁
波が漏洩しないようにするには、ビアホール導体群４、
５におけるビアホール導体間間隔ｂを伝播信号波長の１
／２未満の間隔に設定すればよい。但し、この間隔ｂ
は、接続線路のフレキシブル性から、屈曲時にビアホー
ル導体間間隔が部分的に広くなる場合があるために、最
大屈曲時においても、ビアホール導体間間隔が常に伝播
信号波長の１／２未満となるように設計することが必要
である。なお、誘電体テープ１の厚さｔおよびビアホー
ル導体群４、５の列間隔ａは、いずれも遮断周波数にお
ける波長の１／４〜１／２に設定されることが望まし
い。

【００１３】ここで、長尺の誘電体テープ１は、少なく
とも有機樹脂を含み、屈曲可能な誘電体であれば、特に
限定するものではないが、望ましくは、ポリイミド、ポ
リエステル、ポリスルホン、ポリ４フッ化エチレン、ガ
ラスエポキシ、アラミドなどの有機樹脂からなることが
望ましい。なお、この有機樹脂中には、誘電特性、特に
誘電率を高める上で、ＴｉＯ₂、ＢａＴｉＯ₂、ＣａＴ
ｉＯ₂などの高誘電率のセラミック粒子を分散含有させ
ることも可能である。また、誘電体は、その誘電損失が
小さいほど望ましい。

【００１４】また、導体層２、３は、メッキ、金属箔、
金属粉末を含有する導体ペースト、金属繊維の織布など
から形成することができるが、導体層自体の屈曲性、安
定性、ビアホール導体群４、５との接続信頼性の点で、
厚みが１００μｍ以下の金属箔から構成することが最も
望ましい。

【００１５】さらに、ビアホール導体群４、５は、誘電
体テープ１に対して所定箇所に金属線（ワイヤ）を差し
込んだり、あるいは、誘電体テープ１にレーザーやマイ
クロドリル等によりビアホールを形成した後、金属粉末
を含む導体ペーストを充填することにより形成すること
もできる。

【００１６】なお、導体層２、３、ビアホール導体群
４、５は、銅、金、銀、白金、アルミニウムの群から選
ばれる１種または２種以上、あるいはそれらの合金から
形成することが望ましい。特に、屈曲性、コストの点か
ら銅、アルミニウムのうちの少なくとも１種を主成分と
することが最も望ましい。

【００１７】また、図１の線路においては、ビアホール
導体群は、２列に形成したが、このビアホール導体群
は、図２に示すように、３列あるいはそれ以上に形成す
ることも可能である。図２によれば、ビアホール導体群
６、７、８が、それぞれの列間隔ａをもって形成されて
いる。かかる構成によれば、導体層２、３とビアホール
導体群６、７によって囲まれた導波管領域Ｂ、導体層
２、３とビアホール導体群７、８によって囲まれた導波
管領域Ｃにより２つの線路が形成されるものであり、こ
の場合、ビアホール導体群７は、２つの導波管線路の側
壁として共有されたものである。また、２つの導波管線
路を形成する場合、共有することなく、それぞれ独立し
たビアホール導体群により側壁を形成しても当然よい。

【００１８】さらに、図１あるいは図２に示したような
線路は、絶縁性の樹脂中に埋設されていてもよく、例え
ば、図３に示すように、図１の線路を被覆樹脂９により
全体を被覆したり、図４に示すように、導体層２、３の
表面に、さらに樹脂テープ１０を積層して保護すること
も可能である。

【００１９】さらに、線路の終端部には、配線基板や電
子部品と接続するために、フランジを形成して取付を容
易にすることも可能である。

【００２０】図１のフレキシブル線路の作製方法につい
て説明すると、まず、屈曲可能な誘電体テープの表面
に、導体層２、３を形成する。導体層２、３は、前述し
たように、電解あるいは無電解メッキにより形成する
か、金属箔を接着または転写するか、または導体ペース
トの印刷により形成するか、あるいは金属繊維の織布の
接着により形成することができる。また、場合によって
は、この導体層２、３に対して公知のエッチング処理を
施し不要部分の導体層を除去することも可能である。

【００２１】次に、導体層２、３を形成した誘電体テー
プ１に、導体層２、３を電気的に接続するように、誘電
体テープ１表面から垂直なビアホール導体を配列したビ
アホール導体群４、５を形成する。このビアホール導体
群４、５は、例えば、誘電体テープ１に対して、導体層
２、３を貫通して金属線（ワイヤ）を所定位置に埋め込
むか、あるいはＮＣパンチやレーザ等でビアホールを所
定位置に形成した後、導体ペーストを充填することによ
り形成される。

【００２２】そして、場合によっては、加熱処理して誘
電体テープを硬化させたり、あるいは図３、図４で示し
たように、保護用の樹脂９、１０を形成することにより
完成される。なお、誘電体テープ１に対してビアホール
導体群４、５を先に形成した後、ビアホール導体群４、
５を覆う位置に導体層２、３を形成してもよい。

【００２３】

【実施例】比誘電率２．１、誘電正接０．０００２（測
定周波数６０ＧＨｚ）の厚さ１．３ｍｍ、長さ５ｃｍｍ
のポリ４フッ化エチレンの誘電体テープの両面に厚さ２
０μｍの銅箔を貼付した。そして、この銅箔の不要な部
分をフォトリソグラフィ法を用いてエッチング除去し
た。次にＮＣパンチャーにより伝播する信号波長の１／
２未満の間隔（ｂ＝０．３ｍｍ）で列間隔が２．６ｍｍ
の２列のビアホールを開けた後、更にそのビアホール内
に厚膜印刷法によりＣｕ粉末と有機ビヒクルからなる金
属ペーストを充填してビアホール導体群を形成してフレ
キシブル線路（試料Ｎo.１）接続線路を作製した。

【００２４】作製した接続線路の伝送特性をネットワー
クアナライザーを用いて測定した結果、図５に示すよう
に、遮断周波数はｆｏ＝３９．８ＧＨｚ、Ｓ２１＝−
１．０ｄＢであり、それ以上の周波数で信号が透過して
おり、導波管に類似した良好な伝送特性が得られた。

【００２５】また、屈曲性について、作製した接続線路
の両端をもって徐々に曲げ、伝送特性が変化した時の屈
曲部の曲率半径を測定した結果、１ｃｍまでの屈曲が可
能であり、この結果、本発明の接続線路により３次元的
に接続が可能な接続線路であることが確認できた。

【００２６】また、同様に表１のように誘電体テープの
材質および銅箔厚みを変える以外は上記と全く同様にし
てフレキシブル線路（試料Ｎo.２〜４）を形成し上記と
同様な評価を行い、良好な伝送特性と屈曲性を示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高周波用フ
レキシブル線路によれば、マイクロ波、ミリ波の高周波
信号を優れた伝送特性で伝送可能であり、且つ自在に屈
曲可能であるために、高周波配線基板同士、高周波用電
子部品同士、あるいは基板−電子部品同士を接続するた
めの接続線路として２次元のみならず、３次元的な配線
の接続をが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波用フレキシブル線路の基本的構
造を説明するための概略斜視図である。

【図２】本発明の高周波用フレキシブル線路の応用例を
説明するための概略斜視図である。

【図３】本発明の高周波用フレキシブル線路の他の応用
例を説明するための概略斜視図である。

【図４】本発明の高周波用フレキシブル線路のさらに他
の応用例を説明するための概略斜視図である。

【図５】本発明の実施例における高周波用フレキシブル
線路の伝送特性を示す図である。

【符号の説明】

１誘電体テープ２，３導体層４，５，６，７，８ビアホール導体群９被覆樹脂１０樹脂テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林桂鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも有機樹脂を含み、屈曲可能な長
尺の誘電体テープと、該誘電体テープの両面に形成され
た一対の導体層と、該導体層間を電気的に接続し且つ前
記誘電体テープの長手方向に伝播信号波長の１／２未満
の間隔を置いて二列以上に配列されたビアホール導体群
を具備し、前記一対の導体層と、前記ビアホール導体群
によって囲まれた領域に高周波信号を伝送させる高周波
用フレキシブル線路。