特開 2024-6773 伝送線路、及び伝送線路の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024006773

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】伝送線路、及び伝送線路の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01P 3/08 20060101AFI20240110BHJP

   H01P 11/00 20060101ALI20240110BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01P3/08 200

H01P11/00 102

H05K3/00 J

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022107967

(22)【出願日】2022-07-04

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-08-22

(71)【出願人】

【識別番号】000216184

【氏名又は名称】天竜精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹村 勇一

(72)【発明者】

【氏名】小野 賢一

(72)【発明者】

【氏名】須藤 卓宏

【テーマコード（参考）】

5J014

【Ｆターム（参考）】

5J014CA02

5J014CA33

5J014CA54

5J014GA04

(57)【要約】

【課題】シールド性能を有し、省スペースに対応した薄型であるとともに、高速伝送に対応できる伝送ロスの少ない構造の伝送線路を提供することを目的とする。
【解決手段】伝送線路２０は、伝送線路導体３２とグランド導体３３とからなる第１導体３１と、第１導体３１が形成された第１基材３４と、伝送線路導体３２を覆うカバーレイ３５と、第２導体４１が第２基材４２に形成された第１シールド４０と、第３導体４６が第３基材４７に形成された第２シールド４５を備え、カバーレイ３５は第１基材に熱圧着されており、前記第１基材は前記第２基材に熱圧着されており、前記第３基材はカバーレイ３４に熱圧着されており、第２導体４１と第３導体４６は伝送線路導体３２を囲むように配されて互いに超音波接合されており、第２導体４１は折り返された端部がグランド導体３３に重なって超音波接合されている構成である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

伝送線路導体と前記伝送線路導体の入力端と出力端とにそれぞれ近接する一対のグランド導体とからなる第１導体と前記第１導体が形成された第１基材と、前記伝送線路導体を覆うカバーレイと、第２導体が第２基材に形成された第１シールドと、第３導体が第３基材に形成された第２シールドを備え、前記カバーレイは前記第１基材に熱圧着されており、前記第１基材は前記第２基材に熱圧着されており、前記第３基材は前記カバーレイに熱圧着されており、前記第２導体と前記第３導体は前記伝送線路導体を囲むように配されて互いに超音波接合されており、前記第２導体は折り返された端部が前記グランド導体に重なって超音波接合されていること
を特徴とする伝送線路。

【請求項2】

前記伝送線路導体は第１間隔で形成されており、前記第２導体は、底面視で前記グランド導体に重なる位置に、第２間隔で貫通孔が形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の伝送線路。

【請求項3】

前記第１基材と前記カバーレイはフッ素樹脂からなること
を特徴とする請求項１または２に記載の伝送線路。

【請求項4】

伝送線路導体と前記伝送線路導体の入力端と出力端とにそれぞれ近接する一対のグランド導体とからなる第１導体と前記第１導体が形成された第１基材と、前記伝送線路導体を覆うカバーレイと、第２導体が第２基材に形成された第１シールドと、第３導体が第３基材に形成された第２シールドを備え、前記カバーレイは前記第１基材に熱圧着されており、前記第１基材は前記第２基材に熱圧着されており、前記第３基材は前記カバーレイに熱圧着されており、前記第２導体と前記第３導体は前記伝送線路導体を囲むように配されて互いに超音波接合されており、前記伝送線路導体が第１間隔で形成されている構成の伝送線路を製造する製造方法であって、前記第２導体の端部を折り返して前記グランド導体に重ねて、アンビルを前記端部に当接させ、かつ、錐台が第２間隔で配されているホーンを前記アンビルに対向する方向から突いて前記グランド導体に当接させて、前記アンビルと前記ホーンとによって、前記端部と前記グランド導体を超音波接合すること
を特徴とする伝送線路の製造方法。

【請求項5】

前記第１基材と前記カバーレイはフッ素樹脂からなること
を特徴とする請求項４に記載の伝送線路の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器に用いられる伝送線路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、可撓性を有する誘電体素体（液晶ポリマー）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、前記補助グランド導体と前記グランド導体とを電気的に接続しているビアホール導体を備えており、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が前記信号線と前記グランド導体との間隔よりも小さい構成の高周波信号線路が提案されている（特許文献１：実用新案登録第３１７３１４３号公報）。また、伝送線路導体を囲むように２導体と第３導体を配設し超音波接合した構造の伝送線路が提案されている（特許文献２：特許第６５０７３０２号公報、特許文献３：特許第６６１１２９３号公報、特許文献４：特許第６８５０５０１号公報）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実用新案登録第３１７３１４３号公報

【特許文献2】特許第６５０７３０２号公報

【特許文献3】特許第６６１１２９３号公報

【特許文献4】特許第６８５０５０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電子機器に用いられる伝送線路には、シールド性能を有し、省スペースに対応した薄型構造であるとともに、高速伝送に対応できる伝送ロスの少ない構造が要求されている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、シールド性能を有し、省スペースに対応した薄型であるとともに、高速伝送に対応できる伝送ロスの少ない構造の伝送線路を提供することを目的とする。

【0006】

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

【0007】

本発明に係る伝送線路は、伝送線路導体と前記伝送線路導体の入力端と出力端とにそれぞれ近接する一対のグランド導体とからなる第１導体と前記第１導体が形成された第１基材と、前記伝送線路導体を覆うカバーレイと、第２導体が第２基材に形成された第１シールドと、第３導体が第３基材に形成された第２シールドを備え、前記カバーレイは前記第１基材に熱圧着されており、前記第１基材は前記第２基材に熱圧着されており、前記第３基材は前記カバーレイに熱圧着されており、前記第２導体と前記第３導体は前記伝送線路導体を囲むように配されて互いに超音波接合されており、前記第２導体は折り返された端部が前記グランド導体に重なって超音波接合されていることを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、伝送線路導体が、第２導体と前記第３導体とで囲まれていることで必要なシールド性能を有することができる。そして、折り返された端部が、熱圧着と超音波接合を組み合わせていることで省スペースに対応した薄型構造にできる。一例として、前記伝送線路導体は第１間隔で形成されており、前記第２導体は、底面視で前記グランド導体に重なる位置に、第２間隔で貫通孔が形成されている。

【0009】

本発明に係る伝送線路の製造方法は、伝送線路導体と前記伝送線路導体の入力端と出力端とにそれぞれ近接する一対のグランド導体とからなる第１導体と前記第１導体が形成された第１基材と、前記伝送線路導体を覆うカバーレイと、第２導体が第２基材に形成された第１シールドと、第３導体が第３基材に形成された第２シールドを備え、前記カバーレイは前記第１基材に熱圧着されており、前記第１基材は前記第２基材に熱圧着されており、前記第３基材は前記カバーレイに熱圧着されており、前記第２導体と前記第３導体は前記伝送線路導体を囲むように配されて互いに超音波接合されており、前記伝送線路導体が第１間隔で形成されている構成の伝送線路を製造する製造方法であって、前記第２導体の端部を折り返して前記グランド導体に重ねて、アンビルを前記端部に当接させ、かつ、錐台が第２間隔で配されているホーンを前記アンビルに対向する方向から突いて前記グランド導体に当接させて、前記アンビルと前記ホーンとによって、前記端部と前記グランド導体を超音波接合することを特徴とする。

【0010】

この構成によれば、第２導体の端部とグランド導体とを正確な位置で確実に超音波接合することができる。また、第２導体の端部とグランド導体とが重なった部分はアンビルで抑えることで超音波接合時に導体が引っ張られることが防止できる。そして、超音波接合時に熱可塑性樹脂が必要以上に押し出されることが防止できるとともに、超音波接合後に熱可塑性樹脂が熱収縮したときに、熱歪みが緩和できる。よって、シールド性能を有し、省スペースに対応した薄型構造であるとともに、高速伝送に対応できる伝送ロスの少ない構造の伝送線路を製造することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の伝送線路によれば、電子機器に用いられる場合に必要なシールド性能を有し、省スペースに対応した薄型であるとともに、高速伝送に対応できる伝送ロスの少ない構造の伝送線路が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は本実施形態の伝送線路の例を示す概略の斜視図である。

【図2】図２は図１に示す伝送線路の平面図である。

【図3】図３は図２に示す伝送線路のIII-III線断面図である。

【図4】図４は図２に示す伝送線路のIV-IV線断面図である。

【図5】図５Ａは本実施形態の伝送線路の製造方法における超音波接合構造を示す概略の断面図であり、図５Ｂは図５Ａにおける第１先端部の例を示す概略の斜視図であり、図５Ｃは図５Ａにおける第２先端部の例を示す概略の斜視図である。

【図6】図６は図１に示す伝送線路の底面図である。

【図7】図７は本実施形態の伝送線路の製造手順を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。本実施形態の伝送線路２０は、一例として、２つの伝送線路導体３２が第１間隔Ｐ１で形成されており、一方側の端部と他方側の端部とは対称形状になっている。図１は伝送線路２０の例を示す概略の斜視図であり、破線で囲んだエリアＰ４は伝送線路２０の端部の拡大図を示している。図２は伝送線路２０の例を示す概略の平面図であり、破線で囲んだエリアＰ５は伝送線路２０の端部の拡大図を示している。図３は図２のIII-III線断面図である。図４は図２のIV-IV線断面図である。図６は伝送線路２０の例を示す概略の底面図であり、破線で囲んだエリアＰ６は伝送線路２０の端部の拡大図を示している。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0014】

図１～図６に示すように、伝送線路２０は、フレキシブル多層配線基板からなり、伝送線路２０は、伝送線路導体３２とグランド導体３３とからなる第１導体３１と、第１導体３１が形成された第１基材３４とを有するベース３０と、伝送線路導体３２を覆うカバーレイ３５と、第２導体４１が第２基材４２に形成された第１シールド４０と、第３導体４６が第３基材４７に形成された第２シールド４５を備え、カバーレイ３５は第１基材３４に熱圧着されており、第１基材３４は第２基材４２に熱圧着されており、第３基材４７はカバーレイ３５に熱圧着されており、第２導体４１と第３導体４６は伝送線路導体３２を囲むように配されて互いに超音波接合されており、第２導体４１は折り返された端部４１ａがグランド導体３３に重なって超音波接合されている構成である。一例として、伝送線路導体３２の入力端にコネクタが実装されて制御回路に接続され、伝送線路導体３２の出力端にコネクタが実装されてアンテナ構造体に接続され、前記制御回路と前記アンテナ構造体とが信号接続される。

【0015】

一例として、第１基材３４とカバーレイ３５は熱可塑性のフッ素樹脂からなる。第２導体４１は、底面視でグランド導体３３に重なる位置に、貫通孔４１ｂが第２間隔Ｐ２で形成されている。一例として、第２基材４２と第３基材４７は熱可塑性のポリイミド樹脂からなる。

【0016】

一例として、伝送線路２０の製造装置は、上流側から順に、第１導体形成機、不要領域除去機、第１接合機、熱圧着機、第２接合機、検査機、分割取出し機、が配設されており、そして、これらを制御するコントローラを備える。この製造装置は、上述の特許文献２～３の技術を適用してもよい。

【0017】

続いて、本発明に係る伝送線路２０の製造方法について、以下に説明する。

【0018】

図７は本実施形態の伝送線路２０の製造手順を示すフローチャート図である。伝送線路２０は一例として、第１導体形成ステップＳ１、不要領域除去ステップＳ２、第１接合ステップＳ３、熱圧着ステップＳ４、第２接合ステップＳ５、検査ステップＳ６、分割ステップＳ７の順に製造される。

【0019】

一例として、第１導体３１と第２導体４１と第３導体４６は、銅または銅合金からなる。第１導体形成ステップＳ１は、サブトラクティブ法によって、両面銅張基板にエッチング処理を施して、第１基材３４の第１主面に伝送線路導体３２とグランド導体３３を形成し、第１基材３４の第２主面から導体を除去してベース３０にする。これにより、反りを防止して平坦なベース３０にできる。上記以外の方法として、アディティブ法によって、第１基材３４の第１主面にパターンめっき処理を施して、伝送線路導体３２とグランド導体３３を形成し、ベース３０にすることもできる。

【0020】

ベース３０は、伝送線路導体３２が第１間隔Ｐ１で形成されている。第１導体３１は、直線状に形成された伝送線路導体３２と、伝送線路導体３２の入力端と出力端とにそれぞれ近接するグランド導体３３とからなる。ベース３０は、伝送線路導体３２と伝送線路導体３２との間に不要領域がある。

【0021】

一例として、第１基材３４とカバーレイ３５は、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、その他既知の熱可塑性のフッ素樹脂から選択される。一例として、第２基材４２と第３基材４７は熱可塑性のポリイミド樹脂からなる。

【0022】

不要領域除去ステップＳ２は、ベース３０とカバーレイ３５とを重ね合わせた状態で、不要領域除去機を用いて、伝送線路導体３２と伝送線路導体３２との間の不要領域を打ち抜いて長方形状の貫通穴を形成する。第１接合ステップＳ３は、第１接合機を用いて、ワークにおける前記不要領域が除去された箇所にて、第２導体４１を第３導体４６に超音波接合する。

【0023】

熱圧着ステップＳ４は、熱圧着機を用いたロールプレスにて、ワークを一括で熱圧着する。これにより、カバーレイ３５は第１基材３４に熱圧着されて、第１基材３４は第２基材４２に熱圧着されて、第３基材４７はカバーレイ３５に熱圧着される。

【0024】

第２接合ステップＳ５は、ワークの底面に配された第１シールド４０の突出部をワークの上面に折り返し、第２導体４１における折り返された端部４１ａをグランド導体３３に重ね合わせて、第２接合機を用いて、第２導体４１の端部４１ａをグランド導体３３に超音波接合する。図５Ａ～図５Ｃに示すように、第２導体４１の端部４１ａをグランド導体３３に超音波接合するに際し、端部４１ａに上から当接するアンビル６１と、アンビル６１に対向してグランド導体３３に下から当接する錐台が第２間隔Ｐ２で配されているホーン６２とを用いて、ホーン６２をアンビル６１に対向する方向から突いてグランド導体３３に当接させて、アンビル６１とホーン６２とによって、端部４１ａとグランド導体３３を超音波接合する。

【0025】

一例として、アンビル６１における端部４１ａに当接する面は、先端が０．１ｍｍ×０．１ｍｍ、突起角度斜め４５度の四角錐台がピッチ０．２８ｍｍでマトリクス状に配設されている。一例として、ホーン６２は、先端が直径０．１ｍｍの円錐台であり、第２間隔Ｐ２を１．１２ｍｍとして一列に配設されている。

【0026】

検査ステップＳ６は、検査機の接触ピンを伝送線路導体３２に接触させて通電することで伝送線路導体３２が断線していないこと、及び導通レベルが正常範囲内であることを検査する。分割ステップＳ７は、分割取出し機の打ち抜き刃によって、ワークを所定のカットラインに沿って打ち抜く。

【0027】

続いて、実施例１と実施例２について、以下に説明する。

【0028】

［実施例１］
実施例１の伝送線路２０は、第１基材３４とカバーレイ３５は、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）からなる。伝送線路２０の全長は１９２ｍｍ、幅は８．８ｍｍ、厚さは０．３５ｍｍ、第１間隔Ｐ１は４ｍｍである。第１導体３１と第２導体４１と第３導体４６は銅からなり、厚さは１２μｍである。貫通孔４１ｂは、厚み方向に錐状に形成されており、第１基材３４とカバーレイ３５を貫通している。

【0029】

［実施例２］
実施例２の伝送線路２０は、第１基材３４とカバーレイ３５は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）からなる。それ以外は上述の実施例１と同様の構成である。

【0030】

各試料について、ネットワークアナライザ（キーサイトテクノロジー製Ｎ５２４７Ａ）を用いて、周波数が３ＧＨｚにおける伝送ロスと、周波数が６ＧＨｚにおける伝送ロスを測定した。評価結果を次の表１に示す。

【0031】

【表1】

【0032】

表１に示すように、実施例１は、実施例２に比べて、伝送ロスが大幅に改善されていることが確認できた。これは、第１基材３４とカバーレイ３５を構成する熱可塑性樹脂は、高周波帯域における比誘電率がより低い材質を用いることで伝送ロスが改善できることを示している。また、高周波帯域における誘電正接がより低い材質を用いることで伝送ロスが改善できることを示している。なお、参考例として、同種材料を組み合わせた同軸ケーブルと対比したところ、伝送ロスが１５％改善されていることが確認できた。

【0033】

上述の実施例は、第１基材３４とカバーレイ３５として、ＰＦＡまたはＬＣＰを用いたが、この例に限定されず、既知の熱可塑性樹脂が適用できる。また、上述の実施例は、フレキシブル基板を４層構造としたが、この例に限定されない。用途に応じて５層以上の多層構造にすることもできる。上述の実施例は、伝送線路導体３２を２つにした構成で説明したが、この例に限定されない。伝送線路導体３２を３つ以上にした構成にする場合がある。また、伝送線路導体３２を１つにした構成にすることもできる。本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。

【符号の説明】

【0034】

２０ 伝送線路
３０ ベース
３１ 第１導体
３２ 伝送線路導体
３３ グランド導体
３４ 第１基材
３５ カバーレイ
４０ 第１シールド
４１ 第２導体、４１ａ 端部、４１ｂ 貫通孔
４２ 第２基材
４５ 第２シールド
４６ 第３導体
４７ 第３基材
６１ アンビル
６２ ホーン
Ｐ１ 第１間隔
Ｐ２ 第２間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】