(57)【要約】【課題】低損失で省スペースな並列伝送路を提供することができるようにする。【解決手段】誘電体で形成される誘電体層と、誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路と、単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号を、多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達する単層多層変換部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体で形成される誘電体層と、前記誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、前記２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、
前記誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路と、
前記単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号を、前記多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達する単層多層変換部と
を備える信号伝送ケーブル。
【請求項２】
単層の導体層上に２以上のパッドが配置されてなるコネクタ部をさらに備え、
前記コネクタ部のパッドと、前記単層並列伝送路の前記誘電体導波管を構成する導体層とが、テーパードマイクロストリップ型のモード変換器を介して接続される
請求項１に記載の信号伝送ケーブル。
【請求項３】
前記２以上のパッドのそれぞれに各チャネルの信号が供給され、
前記パッドのそれぞれから前記導波管の中心を通って前記多層並列伝送路の端部に至る各チャネルの信号の伝送に係る経路の長さが同一とされる
請求項２に記載の信号伝送ケーブル。
【請求項４】
前記コネクタ部と同一の導電層上に形成される２以上のパッチアンテナをさらに備える
請求項２に記載の信号伝送ケーブル。
【請求項５】
単層多層変換部は、前記誘電体導波管の導体層の一部を除去して形成される層変換窓を有し、
前記層変換窓を介して上下に隣接する２つの前記誘電体導波管の誘電体層どうしが接続される
請求項１に記載の信号伝送ケーブル。
【請求項６】
前記多層並列伝送路と並行して延在し、電源電圧を伝送する電源線路をさらに備える
請求項１に記載の信号伝送ケーブル。
【請求項７】
前記誘電体導波管内の誘電体層の一部が中空化されている
請求項１に記載の信号伝送ケーブル。
【請求項８】
前記誘電体層は、液晶ポリマー、または、ポリイミドにより形成される
請求項１に記載の信号伝送ケーブル。
【請求項９】
誘電体で形成される誘電体層と、前記誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、前記２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、
前記誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路と、
前記単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号を、前記多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達する単層多層変換部と
を備えるフレキシブルプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、信号伝送ケーブルおよびフレキシブルプリント基板に関し、特に、低損失で省スペースな並列伝送路を提供することができるようにする信号伝送ケーブルおよびフレキシブルプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、スマートフォンなどの電子機器における、データ通信の高速、大容量化のニーズが高まっており、これに対応して信号周波数も数ＧＨｚ乃至数十ＧＨｚの帯域まで高周波化が進んでいる。
【０００３】
同時に、信号レートを上げるために伝送路を並列化してチャネル数を増やす事も行われている。現在、このような用途には、細線同軸と呼ばれる微細な線路を数本乃至数十本並列化した細線同軸並列ケーブルが広く使用されている。
【０００４】
しかし、このような細線同軸も２０ＧＨｚ以上の周波数帯域になると、誘電体に起因する誘電損失が増大してしまい、ケーブルの特性が悪化してしまう。
【０００５】
一方、マイクロ波帯、ミリ波帯用の低損失な伝送路として従来から使用されているものとして、金属導波管が挙げられる。金属導波管は方形、または円形の管状の中空構造を持っており、誘電損失の原因である誘電体が空気である為、損失が極めて少ないという特徴がある。
【０００６】
一方で、金属導波管は構造上、並列化や軽量化が困難であり、コストも高く、また柔軟性を持たせることもできないため、電子機器内部の並列伝送路としては使用できないという問題がある。
【０００７】
また、誘電体の膜内に同軸に近い構造を埋め込む高周波フレキシブル多芯ケーブル接続システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、信号が伝送される中心導体を絶縁物で埋込み、その絶縁物をさらに外部導体で被覆した角型同軸構造のケーブルを形成した後、それらを複数本並列に束ねることにより高速伝送と耐雑音特性の向上を図る。また、多芯ケーブルと制御回路とを接続するための嵌合部では、ケーブル部の中心導体を突出させ、ケーブル嵌め込み部では反対に凹ませる、あるいは、それぞれ逆の構造とすることにより、嵌合部を密着接続して線路インピーダンス整合の連続性を保持している。
【０００８】
また、最近では、多層構造の配線基板内に誘電体で埋め込まれた導波管の構造を形成する、誘電体導波管が提案されている。
【０００９】
これはＳＩＷ（Substrate Integrated Waveguide）とも称され、誘電体を２枚の導体で挟み込み、２つの導体間をつなぐビアホールを２列に複数配置する事で金属導波管と同様の伝送モードで信号伝送を行うものである。この誘電体導波管は同軸線路よりも低損失な伝送が期待でき、数十ＧＨｚを超える信号伝送に適している
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２０３６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の技術では、同軸線路と同等の特性を有することになるため、数十ＧＨｚの帯域では損失が増大してしまう。また、伝送路を並列化する場合にも並列化された伝送路の数に比例してサイズが大きくなるデメリットがある。
【００１２】
また、ＳＩＷは、セラミックやガラスエポキシ、テフロン（登録商標）等の誘電体に内蔵されるものなので、例えば、小型化のために柔軟性が要求される、電子機器内部の基板間の接続経路として相応しくなかった。
【００１３】
本技術はこのような状況に鑑みて開示するものであり、低損失で省スペースな並列伝送路を提供することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本技術の第１の側面は、誘電体で形成される誘電体層と、前記誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、前記２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、前記誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路と、前記単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号を、前記多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達する単層多層変換部とを備える信号伝送ケーブルである。
【００１５】
単層の導体層上に２以上のパッドが配置されてなるコネクタ部をさらに備え、前記コネクタ部のパッドと、前記単層並列伝送路の前記誘電体導波管を構成する導体層とが、テーパードマイクロストリップ型のモード変換器を介して接続されるようにすることができる。
【００１６】
前記２以上のパッドのそれぞれに各チャネルの信号が供給され、前記パッドのそれぞれから前記導波管の中心を通って前記多層並列伝送路の端部に至る各チャネルの信号の伝送に係る経路の長さが同一とされるようにすることができる。
【００１７】
前記コネクタ部と同一の導電層上に形成される２以上のパッチアンテナをさらに備えるようにすることができる。
【００１８】
単層多層変換部は、前記誘電体導波管の導体層の一部を除去して形成される層変換窓を有し、前記層変換窓を介して上下に隣接する２つの前記誘電体導波管の誘電体層どうしが接続されるようにすることができる。
【００１９】
前記多層並列伝送路と並行して延在し、電源電圧を伝送する電源線路をさらに備えるようにすることができる。
【００２０】
前記誘電体導波管内の誘電体層の一部が中空化されているようにすることができる。
【００２１】
前記誘電体層は、液晶ポリマー、または、ポリイミドにより形成されるようにすることができる。
【００２２】
本技術の第２の側面は、誘電体で形成される誘電体層と、前記誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、前記２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、前記誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路と、前記単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号を、前記多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達する単層多層変換部とを備えるフレキシブルプリント基板である。
【００２３】
本技術の第１の側面および第２の側面においては、誘電体で形成される誘電体層と、前記誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、前記２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、前記誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路とを有し、前記単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号が、前記多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達される。
【発明の効果】
【００２４】
本技術によれば、低損失で省スペースな並列伝送路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本技術の一実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。
【図２】図１の点線Ａ−Ａ´における断面図であり、多層並列導波管の構成を説明する図である。
【図３】図１の点線Ｂ−Ｂ´における断面図であり、単層多層変換部の構成を説明する図である。
【図４】本技術の別の実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。
【図５】図４に示される信号伝送ケーブルにおけるＣＨ１乃至ＣＨ４の信号の経路を示す図である。
【図６】図４に示される信号伝送ケーブルの各層の構成を示す図である。
【図７】各チャネルの信号の伝送に係る経路の長さが等しくなるようにする構成の別の例を示す図である。
【図８】本技術のさらに別の実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。
【図９】本技術を適用した信号伝送ケーブル１０における誘電体層の形状の例を示す図である。
【図１０】導波管の内部の誘電体を一部中空化した場合の例を示す断面図である。
【図１１】図１０の断面図に対応する導波管の平面図である。
【図１２】多層並列導波管２５内部の導波管の積層の形態に係る別の例を示す図である。
【図１３】多層並列導波管２５内部の導波管の積層の形態に係るさらに別の例を示す図である。
【図１４】本技術のさらに別の実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、ここで開示する技術の実施の形態について説明する。
【００２７】
図１は、本技術の一実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。
【００２８】
図１に示される信号伝送ケーブル１０は、多層構造とされており、コネクタ部２２に配置されたパッドのそれぞれに入力される信号を並列に伝送するようになされている。
【００２９】
詳細は後述するが、この信号伝送ケーブル１０は、２つ金属層に挟まれた誘電体層と、誘電体層を貫通して２つの金属層を接続するスルーホール（またはビア）により構成される導波管の構造を有している。
【００３０】
図１に示されるように、信号伝送ケーブル１０は、コネクタ部２２、単層並列導波管２３、単層多層変換部２４、および多層並列導波管２５により構成されている。
【００３１】
コネクタ部２２には、パッド３１−１乃至パッド３１−６が配置されている。パッド３１−２およびパッド３１−５はＧＮＤ端子とされ、パッド３１−２乃至パッド３１−５は信号端子とされる。例えば、パッド３１−２にはＣＨ１の信号が供給（または出力）され、パッド３１−３にはＣＨ２の信号が供給（または出力）され、パッド３１−４にはＣＨ３の信号が供給（または出力）され、パッド３１−５にはＣＨ４の信号が供給（または出力）される。すなわち、この例では、信号伝送ケーブル１０により、ＣＨ１乃至ＣＨ４の４つのチャネルの信号が並列に伝送されることになる。
【００３２】
パッド３１−２乃至パッド３１−５からは、それぞれマイクロストリップ線路によって線路が引き出され、さらにテーパードマイクロストリップ型のマイクロストリップ導波管変換器３２を経て単層並列導波管２３に接続される。
【００３３】
ＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号は、マイクロストリップ導波管変換器３２でモード変換される。マイクロストリップ導波管変換器３２は、パッド３１−２乃至パッド３１−５から入力されるＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号のモードを、ＴＥＭからＴＥ１０に変換する。これにより、ＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号は導波管での伝送に適したモードとなる。
【００３４】
そして、ＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号は単層並列導波管２３内で水平並列化されて伝送される。
【００３５】
単層並列導波管２３は、ＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号を、１つの層の導波管の中で伝送する領域とされる。すなわち、単層並列導波管２３は、ＸＹ平面において４つの導波管を並列に配置（水平並列化と称することにする）して成る領域とされる。
【００３６】
なお、単層並列導波管２３では、ＸＹ平面において導波管が並列に配置されるのに対して、多層並列導波管２５では、Ｚ軸方向に導波管が並列に配置（垂直並列化と称することにする）される。
【００３７】
単層並列導波管２３内で並列に伝送されるＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号は、９０°ベントビアにより進行方向が９０°曲げられる。これにより、多層並列導波管２５が延在する方向にＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号が伝送されることになる。
【００３８】
単層多層変換部２４は、ＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号を多層並列導波管２５の４層の導波管のそれぞれに伝達する。すなわち、単層多層変換部２４は、水平並列化されて伝送されるＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号を垂直並列化する。
【００３９】
多層並列導波管２５は、上述したように、導波管が複数層設けられたものとされる。すなわち、多層並列導波管２５には、複数の導波管が紙面の奥行方向に積層されている。この例では、多層並列導波管２５は、４層の導波管から構成されており、各層の導波管がそれぞれＣＨ１乃至ＣＨ４の信号を伝送するようになされている。
【００４０】
図２は、図１の点線Ａ−Ａ´における断面図であり、多層並列導波管２５の構成を説明する図である。同図に示されるように、多層並列導波管２５は、２つの金属層に挟まれた誘電体層が４層積層されて構成されている。すなわち、５つの金属層と４つの誘電体層により多層並列導波管２５が構成されている。
【００４１】
また、図２の図中左右両端には、誘電体層を貫通して金属層と電気的に接続されるスルーホール（またはビア）が設けられている。ビアは、例えば、金属製の円形の支柱のように構成される。図２においては、ビアが図中右と左に各１本ずつ表示されているが、実際には、紙面の奥行方向にそれぞれ多数のビアが配置されている。このように多数のビアが配置されることにより、擬似的な導体壁が形成されることになり、誘電体層は上下左右を導体で囲まれることになる。
【００４２】
すなわち、本技術を適用した信号伝送ケーブル１０の導波管は、誘電体導波管とされている。これはＳＩＷ（Substrate Integrated Waveguide）とも称され、金属導波管と同様の伝送モードで信号伝送を行うものである。この誘電体導波管は、同軸線路よりも低損失な伝送が期待でき、数十ＧＨｚを超える信号伝送に適している
【００４３】
例えば、図中最も下側の２つのメタル層、１つの誘電体層、および２つのビア（実際には多数）により形成される領域が多層並列導波管２５の第１層となり、ＣＨ１の信号を伝送する導波管となる。その上に形成される２つのメタル層、１つの誘電体層、および２つのビア（実際には多数）から成る領域が多層並列導波管２５の第２層となり、ＣＨ２の信号を伝送する導波管となる。同様にして、多層並列導波管２５の第３層および第４層が形成されており、ＣＨ３の信号およびＣＨ４の信号を伝送する導波管となる。
【００４４】
図３は、図１の点線Ｂ−Ｂ´における断面図であり、単層多層変換部２４の構成を説明する図である。上述したように、単層多層変換部２４は、水平並列化されて伝送されるＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの信号を垂直並列化する。
【００４５】
図３に示されるように、単層多層変換部２４では、各所に層変換窓が設けられている。層変換窓は、金属層の一部を除去して上下の誘電体層を接続するものである。
【００４６】
例えば、単層多層変換部２４において、最も上層の導波管を形成する下側の金属層を除去して層変換窓が形成されていることにより、ＣＨ１の信号が単層多層変換部２４における上から２番目の層の導波管に伝達されることになる。そして、ＣＨ１の信号は、上から２番目の層の導波管を形成する下側の金属層を除去して層変換窓が形成されていることにより、上から３番目の層の導波管に伝達され、さらに上から３番目の層の導波管の層変換窓で最も下層の導波管に伝達される。なお、単層多層変換部２４における最も下層の導波管は、多層並列導波管２５の第１層に繋がっている。
【００４７】
また、ＣＨ２の信号は、単層多層変換部２４における最も上層の導波管の層変換窓と、上から２番目の層の導波管の層変換窓を経由して上から３番目の層の導波管に伝達される。なお、単層多層変換部２４における上から３番目の層（下から２番目の層）の導波管は、多層並列導波管２５の第２層に繋がっている。
【００４８】
また、ＣＨ３の信号は、単層多層変換部２４における最も上層の導波管の層変換窓を経由して上から２番目の層の導波管に伝達される。なお、単層多層変換部２４における上から２番目の層（下から３番目の層）の導波管は、多層並列導波管２５の第３層に繋がっている。
【００４９】
また、ＣＨ４の信号は、単層多層変換部２４において層変換窓を経由せず、最も上層の導波管内で伝達される。なお、単層多層変換部２４における最も上の層（下から４番目の層）の導波管は、多層並列導波管２５の第４層に繋がっている。
【００５０】
このようにして、水平並列化されて伝送される信号が垂直並列化される。
【００５１】
信号伝送ケーブル１０の導波管を形成する誘電体には、一般的に基板材料として用いられているガラスエポキシ、ＬＴＣＣ、テフロン（登録商標）、ポリイミドなどの材料を使用できる。材料の誘電正接が小さいほど誘電損失が減少し、損失の少ない伝送路を実現できる。
【００５２】
また、信号伝送ケーブル１０の導波管を形成する金属層、ビアの材料には、アルミ、銅、金等の一般的な配線材を使用できる。電気伝導率の高い材料であれば、導体損失が減少し、損失の少ない伝送路を実現できる。
【００５３】
さらに、信号伝送ケーブル１０の導波管を形成する金属層、誘電層、ビアに関して、個々の構造は一般的な回路基板においても用いられているものであり、基板製造で広く用いられるメッキ、リソグラフィ、エッチング技術を用いて作成することが可能である。
【００５４】
また、金属層、およびビアは、必ずしも金属を材料として形成される必要はなく、金属以外の導電体により金属層、およびビアが形成されるようにしてもよい。つまり、金属を含めて、何等かの導体により形成される導体層によって誘電体層が囲まれるような構成を採用すれば本技術に係る導波管を形成することができる。
【００５５】
上述したように、本技術では、導波管を用いた信号の伝送が行われる。導波管での伝送は、プレーナ線路に比べて低損失であるため、例えば、一般的なケーブルなどと比較して低損失な伝送路を実現できる。また、信号伝送ケーブル１０の導波管は、極めて薄い構造で実現できるため、多層化が容易である。
【００５６】
上述した実施の形態では、５層の金属層を設けて４チャネルの伝送路を構成する例について説明したが、さらに多数の導波管を積層してチャネル数を増やすことも可能である。なお、本技術によれば、導波管を積層する際に、１層あたりの厚みは５０μｍ程度とすることが可能であり、例えば、２０チャネルの伝送路を構成する場合でも厚みは１ｍｍ程度と薄くできる。
【００５７】
次に、導波管の幅について説明する。
【００５８】
導波管の幅は、導波管のカットオフ周波数によって定まる。一般的な方形導波管において、誘電体中の波長の１/２以上の波長の信号は導波管を通過する事ができず、この時の波長に対応する周波数をカットオフ周波数（Ｆｃ）と称する。
【００５９】
信号伝送ケーブル１０を介して伝送される信号は、通常、搬送波によって変調されて伝送されるので、搬送波周波数とＦｃとの関係が問題となる。つまり、搬送波周波数をＦｃより高くする必要がある。換言すれば、高周波の信号を伝送することにより、導波管の幅をより細くすることが可能となる。
【００６０】
例えば、誘電率３.５のポリイミドを層間膜に用いた場合には、幅３mmでＦｃ＝２６.７ＧＨｚとなり、幅1１mmでＦｃ＝８０.１ＧＨｚとなる。
【００６１】
本技術を適用した信号伝送ケーブル１０は、上述したように、多層並列導波管２５において導波管が積層される構造とされているので、ケーブルをより細くすることが可能となる。また、近年では、数十から数百ＧＨｚの高周波の搬送波を利用する技術も普及しつつあり、これにより、さらなるケーブルの細線化が可能となる。
【００６２】
このように、本技術によれば、低損失で省スペースな並列伝送路を提供することができる。
【００６３】
図４は、本技術の別の実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。図４に示される信号伝送ケーブル１０は、伝送路における位相調整を考慮した構成とされている。
【００６４】
図４に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合と同様に、コネクタ部２２、単層並列導波管２３、単層多層変換部２４、および多層並列導波管２５により構成されている。
【００６５】
しかし、図４に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合とは異なり、コネクタ部２２のパッド３１−１乃至パッド３１−６が多層並列導波管２５の延在する方向と同じ向きに取り付けられている。また、図４に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合とは異なり、単層多層変換部２４において、４つの層の導波管がそれぞれ異なる形状に曲げられている。さらに、図４に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合とは異なり、９０°ベントビアが設けられていない。
【００６６】
例えば、図１に示される構成の場合、パッド３１−２から入力されたＣＨ１の信号が多層並列導波管２５の図中右側端部に到達するまでに要する経路の長さと、パッド３１−５から入力されたＣＨ４の信号が多層並列導波管２５の図中右側端部に到達するまでに要する経路の長さが大きく異なってしまう。伝送路の長さが異なると、例えば、本来同位相の信号として伝送されるべき信号間の位相が異なってしまうことがある。信号間で伝送遅延のずれ（スキュー）が生じるからである。特に高周波の信号になるほど、スキューによる位相への影響が大きくなる。
【００６７】
図４に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合とは異なり、パッド３１−２から入力されたＣＨ１の信号が多層並列導波管２５の図中右側端部に到達するまでに要する経路の長さと、パッド３１−３から入力されたＣＨ２の信号が多層並列導波管２５の図中右側端部に到達するまでに要する経路の長さとが同じになる。また、パッド３１−４から入力されたＣＨ３の信号が多層並列導波管２５の図中右側端部に到達するまでに要する経路の長さ、および、パッド３１−５から入力されたＣＨ４の信号が多層並列導波管２５の図中右側端部に到達するまでに要する経路の長さも同じ長さになる。
【００６８】
図４の信号伝送ケーブル１０における、上述した部分以外の構成は、図１の場合と同様なので詳細な説明は省略する。
【００６９】
図５は、図４に示される信号伝送ケーブル１０におけるＣＨ１乃至ＣＨ４の信号の経路を示す図である。同図において、線９１−４はＣＨ１の信号の経路を表し、線９１−３はＣＨ２の信号の経路を表し、線９１−２はＣＨ３の信号の経路を表し、線９１−１はＣＨ４の信号の経路を表している。なお、線９１−１乃至線９１−４は、導波管の中心を通る経路とされる。
【００７０】
図５に示されるように、線９１−１乃至線９１−４は、全て同じ長さとなる。
【００７１】
図６は、図４に示される信号伝送ケーブル１０の各層の構成を示す図である。
【００７２】
同図に示されるように１層目は、信号伝送ケーブル１０のコネクタ部２２および単層並列導波管２３、並びに、単層多層変換部２４および多層並列導波管２５の最も上の層を形成する。２層目は、信号伝送ケーブル１０の単層多層変換部２４および多層並列導波管２５の上から２番目の層を形成する。３層目は、信号伝送ケーブル１０の単層多層変換部２４および多層並列導波管２５の上から３番目の層を形成する。４層目は、信号伝送ケーブル１０の多層並列導波管２５の上から４番目の層を形成する。
【００７３】
なお、例えば、ＣＨ１の信号は、単層多層変換部２４により、１層目から４層目に伝達されるので、ＣＨ２乃至ＣＨ４の信号と比較して経路が長くなる。つまり、信号伝送ケーブル１０の多層並列導波管２５は、垂直並列化されて構成されるため、実際には、垂直方向の伝送に要する経路の長さが各チャネルの信号毎に異なることになる。しかし、上述したように、本技術によれば、導波管を積層する際に、１層あたりの厚みは５０μｍ程度と極めて薄くすることが可能であり、位相への影響に関して垂直方向の経路の長さの相違は無視できる。
【００７４】
このように、本技術によれば、低スキューの低損失で省スペースな並列伝送路を提供することができる。
【００７５】
なお、図４は、伝送路における位相調整を考慮した構成の一例であり、これとは異なる構成も採用することができる。要は、各チャネルの信号の伝送に係る経路の長さが等しくなるようにすればよい。
【００７６】
図７は、各チャネルの信号の伝送に係る経路の長さが等しくなるようにする構成の別の例を示す図である。
【００７７】
例えば、図７Ａに示されるように、パッドから多層並列導波管までの距離が近い経路は、多層並列導波管内で蛇行させるようにしてもよい。この例では、線９１−４が大きく蛇行しており、線９１−３および線９１−２も蛇行している。一方で、線９１−１は蛇行していない。
【００７８】
また、例えば、入力側においてパッドから多層並列導波管までの距離が近い経路は、出力側においてパッドから多層並列導波管までの距離が遠くなるように配置してもよい。例えば、線９１−４は入力側においてパッドから多層並列導波管までの距離が近いが、出力側においてパッドから多層並列導波管までの距離が遠くなるように配置されている。また、例えば、線９１−１は入力側においてパッドから多層並列導波管までの距離が遠いが、出力側においてパッドから多層並列導波管までの距離が近くなるように配置されている。
【００７９】
例えば、図７Ａまたは図７Ｂに示されるような構成を採用することで、各チャネルの信号の伝送に係る経路の長さが等しくなるようにすることができ、やはり低スキューの低損失で省スペースな並列伝送路を提供することができる。
【００８０】
図８は、本技術のさらに別の実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。図８に示される信号伝送ケーブル１０は、より多くパッドを配置でき、信号の伝送とともに電源電圧を伝送できる構成とされている。
【００８１】
図８に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合と同様に、コネクタ部２２、単層並列導波管２３、単層多層変換部２４、および多層並列導波管２５により構成されている。
【００８２】
しかし、図８に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合とは異なり、コネクタ部２２のパッドがスタッガード状に配置されており、パッド３１−１乃至パッド３１−９から成る９つのパッドが配置されている。
【００８３】
パッドをスタッガート状に配置することにより、コネクタ部２２の面積を大きくすることなく、パッド数を増やすことが可能となる。
【００８４】
なお、図８の例では、コネクタ部２２において、パッドが２列のスタッガード状に配置されているが、例えば、３列以上のスタッガード状に配置されるようにしてもよい。また、例えば、コネクタ部２２の面積を大きくすることが可能であれば、あえてスタッガード状に配置する必要はなく、行列状にパッドが配置されるようにしてもよい。
【００８５】
また、図８に示される信号伝送ケーブル１０は、図１の場合とは異なり、多層並列導波管２５と並行して延在する電源線路２６が設けられている。この例では、電源線路２６として３本の電源線路が設けられている。
【００８６】
上述したように、導波管は、カットオフ周波数Ｆｃ未満の周波数の信号を伝送できないので、電源電圧の伝送は、電源線路２６を介して行う必要がある。一方で、導波管は、ＧＮＤの金属層によってシールドされた構成となるため、電源線路２６を多層並列導波管２５の近傍に配置しても、干渉によるノイズなどの影響を排除することができる。
【００８７】
すなわち、本技術によれば、ＳＩ（Signal integrity）を低下させることなく、信号の伝送とともに電源電圧の伝送を行うことが可能のとなる。
【００８８】
図８の信号伝送ケーブル１０における、上述した部分以外の構成は、図１の場合と同様なので詳細な説明は省略する。
【００８９】
ところで、上述した実施の形態における誘電体層を構成する材料は、ポリイミドや液晶ポリマーのような柔軟性をもつ材料とされることが望ましい。誘電体層は、例えば、金属層のパターンを片取って形成され、細長いケーブル状の形態として形成される。
【００９０】
図９は、本技術を適用した信号伝送ケーブル１０における誘電体層の形状の例を示す図である。同図において濃い色で示された部分が誘電体により形成される。この誘電体を形成する材料として、例えば、ポリイミド、液晶ポリマーなどが用いられる。
【００９１】
誘電層をポリイミドや液晶ポリマーのような柔軟性をもつ材料で構成することにより、広く使われているフレキシブルフラット基板（ＦＰＣ）と同様のフレキシブル性能を有し、従来のＦＰＣよりも優れた高周波特性を有するＦＰＣを実現できる。また、上述した実施の形態に係る金属層、誘電層、およびビアは、一般的なＦＰＣにおいても用いられているものであり、ＦＰＣ製造に広く用いられるメッキ、リソグラフィ、エッチング技術を用いて簡単に作成する事が可能である。
【００９２】
また、上述した実施の形態においては、導波管の内部が誘電体層で満たされていることを前提として説明したが、導波管の内部が一部中空化されるようにしてもよい。導波管の内部は、空洞化されることにより損失を最小化させることができるが、このようにすると柔軟性を維持できなくなる。金属層に囲まれた空洞として構成される導波管では、曲げに対して断面の変形が生じてしまうからである。そこで、例えば、図１０に示されるように、導波管の内部の誘電体を一部中空化する。
【００９３】
図１０は、導波管の内部の誘電体を一部中空化した場合の例を示す断面図である。同図に示されるように、誘電体が上下の２つの金属層および左右のビアに挟まれて導波管が形成されている。図１０の例では、導波管の内部の誘電体が、５か所において紙面の奥行方向に中空化されている。
【００９４】
図１１は、図１０の断面図に対応する導波管の平面図である。図１１Ａおよび図１１Ｂにおいては、図中の円がビアを表している。
【００９５】
例えば、図１１Ａに示されるように、導波管の内部の誘電体がライン状に中空化されるようにしてもよいし、図１１Ｂに示されるように、導波管の内部の誘電体がドット状に中空化されるようにしてもよい。
【００９６】
例えば、図１０および図１１に示されるように、導波管の内部の誘電体を一部中空化することにより、損失を少なくするとともに、柔軟性を維持したフレキシブルフラット基板を形成することが可能となる。
【００９７】
図１２は、多層並列導波管２５内部の導波管の積層の態様に係る別の例を示す図である。同図の例では、図中縦方向に８層の導波管が積層されており、図中横方向に２列の導波管が配置されている。すなわち、金属層が９層配置され、それぞれの金属層の間には８層の誘電体層が配置され、ビアは３列配置されている。なお、この場合、図中中央のビアは、図中左側の導波管と右側の導波管が共有することになる。
【００９８】
多層並列導波管２５を図１２に示されるように構成した場合、１６（＝８×２）チャネルの信号を並列に伝送することが可能となる。
【００９９】
多層並列導波管２５内部の導波管がこのように積層されるようにしてもよい。
【０１００】
なお、横方向に２列以上導波管を配置することも、勿論可能である。
【０１０１】
図１３は、多層並列導波管２５内部の導波管の積層の態様に係るさらに別の例を示す図である。同図の例では、図中縦方向に３層の導波管が積層されており、図中横方向に１列または２列の導波管が配置されている。すなわち、図中の上の層には１つの導波管が配置され、図中中央の層には２つの導波管が配置され、図中の下の層には１つの導波管が配置されている。
【０１０２】
また、図１３の例の場合、多層並列導波管２５の４隅に電源線路が配置されている。
【０１０３】
多層並列導波管２５内部の導波管がこのように積層されるようにしてもよい。
【０１０４】
図１４は、本技術のさらに別の実施の形態に係る信号伝送ケーブルの外観を示す斜視図である。図１４に示される信号伝送ケーブル１０は、例えば、基板間での無線通信が行われる場合、アンテナへの給電線路として利用できるように構成されている。
【０１０５】
図１４に示される信号伝送ケーブル１０は、コネクタ部２２、単層並列導波管２３、単層多層変換部２４、多層並列導波管２５、およびアンテナアレイ２７により構成されている。
【０１０６】
アンテナアレイ２７には、パッチアンテナ４１−１乃至パッチアンテナ４１−４が配置されている。図１４の構成の場合、パッチアンテナ４１−１乃至パッチアンテナ４１−４から送出される信号、または、パッチアンテナ４１−１乃至パッチアンテナ４１−４で受信した信号が並列に伝送されることになる。
【０１０７】
パッチアンテナ４１−１乃至パッチアンテナ４１−４は、金属層の加工工程において同時に形成することが可能である。また、図１４の構成において、パッチアンテナ４１−１乃至パッチアンテナ４１−４と、パッド３１−２乃至パッド３１−５を同じ金属層として加工することができるので、アンテナアレイ２７とコネクタ部２２との境界における信号の損失を低く抑えることが可能となる。
【０１０８】
上述した実施の形態においては、本技術を適用した信号伝送ケーブル１０が単体で構成される例について説明した。しかし、例えば、有機多層基板の内部に本技術を適用した信号伝送ケーブル１０が形成されるようにしてもよい。すなわち、有機多層基板の中の複数の配線層を、信号伝送ケーブル１０の金属層として利用し、有機多層基板の中の複数の基板層を、信号伝送ケーブル１０の誘電体層として利用するようにしてもよい。
【０１０９】
この場合、例えば、信号処理部やセンサ回路などが形成されたフレキシブルフラット基板の内部に信号伝送ケーブル１０が形成されていることになる。すなわち、本技術は、フレキシブルフラット基板に適用することも可能である。
【０１１０】
なお、本明細書において上述した一連の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１１１】
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１１２】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
【０１１３】
（１）
誘電体で形成される誘電体層と、前記誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、前記２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、
前記誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路と、
前記単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号を、前記多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達する単層多層変換部と
を備える信号伝送ケーブル。
（２）
単層の導体層上に２以上のパッドが配置されてなるコネクタ部をさらに備え、
前記コネクタ部のパッドと、前記単層並列伝送路の前記誘電体導波管を構成する導体層とが、テーパードマイクロストリップ型のモード変換器を介して接続される
（１）に記載の信号伝送ケーブル。
（３）
前記２以上のパッドのそれぞれに各チャネルの信号が供給され、
前記パッドのそれぞれから前記導波管の中心を通って前記多層並列伝送路の端部に至る各チャネルの信号の伝送に係る経路の長さが同一とされる
（２）に記載の信号伝送ケーブル。
（４）
前記コネクタ部と同一の導電層上に形成される２以上のパッチアンテナをさらに備える
（２）に記載の信号伝送ケーブル。
（５）
単層多層変換部は、前記誘電体導波管の導体層の一部を除去して形成される層変換窓を有し、
前記層変換窓を介して上下に隣接する２つの前記誘電体導波管の誘電体層どうしが接続される
（１）乃至（４）のいずれかに記載の信号伝送ケーブル。
（６）
前記多層並列伝送路と並行して延在し、電源電圧を伝送する電源線路をさらに備える
（１）乃至（５）のいずれかに記載の信号伝送ケーブル。
（７）
前記誘電体導波管内の誘電体層の一部が中空化されている
（１）乃至（７）のいずれかに記載の信号伝送ケーブル。
（８）
前記誘電体層は、液晶ポリマー、または、ポリイミドにより形成される
（１）乃至（７）のいずれかに記載の信号伝送ケーブル。
（９）
誘電体で形成される誘電体層と、前記誘電体層を挟んで形成される２層の導体層と、前記２層の導体層と電気的に接続される複数のビアからなる２列の疑似導体壁とを有する誘電体導波管が上下方向に２層以上重ねられ、上下に接する導体層を共有して配置された多層並列伝送路と、
前記誘電体導波管を左右方向に２つ以上、同一の誘電体層および導体層上に並べて配置した単層並列伝送路と、
前記単層並列伝送路に配置された導波管のそれぞれで伝送される信号を、前記多層並列伝送路に配置された導波管にそれぞれ伝達する単層多層変換部と
を備えるフレキシブルプリント基板。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  信号伝送ケーブル，  ２２  コネクタ部，  ２３  単層並列導波管，  ２４  単層多層変換部，  ２５  多層並列導波管，  ２６  電源線路，  ２７  アンテナアレイ，  ３１−１乃至３１−９  パッド，  ４１−１乃至４１−４  パッチアンテナ
【図１】
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【図２】
2014212465.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014212465.tif 000006
【図５】
2014212465.tif 000007
【図６】
2014212465.tif 000008
【図７】
2014212465.tif 000009
【図８】
2014212465.tif 000010
【図９】
2014212465.tif 000011
【図１０】
2014212465.tif 000012
【図１１】
2014212465.tif 000013
【図１２】
2014212465.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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