(57)【要約】  【課題】  高周波信号の伝送損失が小さくて、伝送特性が安定な非放射性誘電体線路およびその製造方法を提供すること。  【解決手段】  高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平板導体１，２間にその高周波信号を伝送する誘電体線路３が配置され、一方の平板導体２の内面と誘電体線路３との間に金属シート４が介在しているとともに、金属シート４に誘電体線路３がめり込んでいる非放射性誘電体線路である。高周波信号の伝送損失を小さくできるとともに、伝送特性を経時的にも安定させることができる。【選択図】  図１
2005210423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平板導体間に前記高周波信号を伝送する誘電体線路が配置され、前記平板導体の少なくとも一方の内面と前記誘電体線路との間に金属シートが介在しているとともに、該金属シートに前記誘電体線路がめり込んでいることを特徴とする非放射性誘電体線路。
【請求項２】
少なくとも一方の内面に金属シートが貼り付けられた２つの平板導体を、誘電体線路を挟んで対向させて配置し、前記金属シートに前記誘電体線路がめり込むまで押圧して高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で固定することを特徴とする非放射性誘電体線路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波集積回路やミリ波レーダモジュール等に用いられる非放射性誘電体線路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特にミリ波帯（30ＧＨｚ〜300ＧＨｚ）の高周波信号を伝送する高周波用伝送線路として、非放射性誘電体線路（NonRadiative Dielectric Waveguide、以下、ＮＲＤガイドともいう。）が知られている。
【０００３】
この非放射性誘電体線路の基本的構成は、図３に部分破断斜視図で示すように、所定の間隔ａをもって平行に配置された平行平板導体11，12間に、断面が矩形状の誘電体線路13を、間隔ａをミリ波信号の波長λに対してａ≦λ／２として配置したものである。これにより、外部から誘電体線路13へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路13中によりミリ波信号をほとんど損失なく伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）でのミリ波信号の波長である。
【０００４】
従来、このような非放射性誘電体線路の具体的な例として様々なものが提案されており、例えば特許文献１乃至特許文献３には、平行平板導体11，12の内面の一部に溝を形成し、その溝に誘電体線路13をはめ込んだ例が開示されている。これらによれば、誘電体線路13の取り付けの位置決めを正確に行なえるとともに、誘電体線路13の固定強度を高めることもできるというものである。
【０００５】
また、特許文献４には、平行平板導体11，12と誘電体線路13との間の隙間に導電性膜を形成して空気による隙間を無くした例が開示されている。これによれば、平行平板導体11，12との隙間にＬＳＭモードと結合する不要な高次のモードやＬＳＥモードが生じるのを防ぐことができ、不要なモードによる特性の劣化をなくすことができるというものである。
【０００６】
また、本出願人は、特許文献５において、平行平板導体11，12の少なくとも一方の内面に接着剤層と金属箔とを順次積層した構成を提案している。これによれば、誘電体線路13が平行平板導体11，12の内面に接着材層と金属箔とを順次積層して成る積層体を介して接するため、接着材層の弾性により、誘電体線路13にかかる応力を緩和し、高い信頼性が得られ、また、誘電体線路13は下層側に接着材層が設けられた変形が可能な金属箔に接しているため、誘電体線路13と金属箔との間にほとんど隙間が生じないこととなり、誘電体線路13を伝送する高周波信号の伝送損失を小さく抑えることができるというものである。
【特許文献１】実開昭59−183002号公報
【特許文献２】特許2998614号公報
【特許文献３】特開2001−44714号公報
【特許文献４】特開2003−218613号公報
【特許文献５】特開2003−188612号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に開示されている非放射性誘電体線路では、実際に作製する際に、平行平板導体11，12に形成された溝について誘電体線路13が当接する底面の平坦度を機械加工によって良好に確保することが難しいため、誘電体線路13を平行平板導体11，12の溝の底面に隙間なく均一に当接させることが困難であることから、その隙間に起因して、ミリ波信号の伝送損失が大きくなり、また、特性が不安定なものとなるという問題点があった。また、溝および誘電体線路13のはめ合わせのための製造上の公差を溝の幅の大きさに必ず設けなければならないため、誘電体線路13の側面と溝の側面との間にいわゆる遊び（隙間）が必ず生じてしまうことから、機械的な振動が加わることによって、その遊びの範囲内において溝内で誘電体線路13の固定位置が変わってしまうことがあり、そのため特性が不安定になることがあるという問題点もあった。
【０００８】
また、特許文献４に開示されている非放射性誘電体線路では、平行平板導体11，12と誘電体線路13との間に形成された導電性膜は導電性ペーストや導電性樹脂から成るものであり、これらは一般的には水分を吸湿して経時的に劣化し、その電気伝導性が低下するものであることから、導電性膜の電気伝導性が低下することによって経時的に、誘電体線路13と平行平板導体11，12との間に隙間が生じているときと同様にミリ波信号の伝送損失が大きくなるという問題点があった。また、導電性膜は経時的な劣化により応力破壊に対する耐性が低下するために、機械的な振動が加わった際に平行平板導体11，12または誘電体線路13との接触面において一部に剥離が生じて、そのため特性が不安定になることがあるという問題点もあった。さらに、平行平板導体11，12に平行な方向に誘電体線路13を支えるものが平行平板導体11，12と誘電体線路13との間からはみ出した導電性膜の一部以外にないために、平行平板導体11，12に平行な方向に対する誘電体線路13の保持力が弱いことから、機械的な振動が加わった際に誘電体線路13の固定位置が変わってしまって、そのため特性が不安定になることがあるという問題点もあった。
【０００９】
また、本出願人が特許文献５において提案した非放射性誘電体線路においても、複数の誘電体線路13を設ける場合に、それら複数の誘電体線路13のそれぞれの高さにばらつきがあっても、平行平板導体11，12の内面と複数の誘電体線路13のそれぞれの対向する面とを確実に隙間なく均一に密着させるとともに、平行平板導体11，12に平行な方向に力が加わっても誘電体線路13の固定位置が変わってしまうことがないように平行平板導体11，12に平行な方向への誘電体線路13の機械的な保持力を強くして、さらに伝送損失が小さくなるとともに特性が安定するものとしたいという、さらに改良が望まれる点があった。
【００１０】
本発明は上記のような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、ミリ波信号の伝送損失が小さくて伝送特性が安定な非放射性誘電体線路およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の非放射性誘電体線路は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平板導体間に前記高周波信号を伝送する誘電体線路が配置され、前記平板導体の少なくとも一方の内面と前記誘電体線路との間に金属シートが介在しているとともに、この金属シートに前記誘電体線路がめり込んでいることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の非放射性誘電体線路の製造方法は、少なくとも一方の内面に金属シートが貼り付けられた２つの平板導体を、誘電体線路を挟んで対向させて配置し、前記金属シートに前記誘電体線路がめり込むまで押圧して高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で固定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の非放射性誘電体線路によれば、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平板導体間に前記高周波信号を伝送する誘電体線路が配置され、前記平板導体の少なくとも一方の内面と前記誘電体線路との間に金属シートが介在しているとともに、この金属シートに前記誘電体線路がめり込んでいることから、誘電体線路が金属シートにめり込んでいる深さと同じ大きさまでの平板導体の内面同士の間隔差があっても、誘電体線路が金属シートに隙間なく均一に密着するとともに、平板導体に当接している面から誘電体線路の側面の一部にまで金属シートがまわり込んで密着するため、平板導体の内面に平行な方向にも固定位置が変わらないように、しっかりと誘電体線路を保持できるので、確実に伝送損失を小さくできるとともに、誘電体線路の固定状態について経時的な変化を生じず、伝送特性を安定させることができるものとなる。
【００１４】
また、本発明の非放射性誘電体線路の製造方法によれば、少なくとも一方の内面に金属シートが貼り付けられた２つの平板導体を、誘電体線路を挟んで対向させて配置し、前記金属シートに前記誘電体線路がめり込むまで押圧して高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で固定することから、金属シートに誘電体線路をめり込ませるときに金属シートに誘電体線路の形状に合った溝状の凹みが形成されるため、平板導体に予め形成された溝に合わせて誘電体線路をはめ合わせるような手間は必要なく、設計上の変更や製造上の公差等によって誘電体線路の配置が変わっても、その変更に合わせて溝の位置を変えたり、平板導体と誘電体線路とを位置合わせしたりすることなく、簡単かつ確実に誘電体線路の平板導体に当接している面の少なくとも一方が平板導体の内面に形成された凹みに密着して挿入された構造を容易に実現することができる。また、内面に金属シートが貼り付けられた平板導体を誘電体線路に押圧して固定することによって金属シートに誘電体線路がめり込んで密着するため、平板導体と誘電体線路とを組み立てる際に平板導体と誘電体線路との隙間を埋めておくような手間がかからず、しかも、隙間を埋めるときに埋め込む物がはみ出て不均一な形状になってしまうようなこともなく、簡単かつ均一に平板導体と誘電体線路との間に隙間が生じないように非放射性誘電体線路を作製することができるので、伝送特性が均一な非放射性誘電体線路を安定に製造することができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の一例について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の一例を示す模式的な断面図であり、（ａ）は平板導体が平行に配置されて内面間の間隔差がない場合の例を示し、（ｂ）は平板導体が平行から少しずれて配置されて内面間の間隔差がある場合の例を示している。また、図２は、本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の他の例を示す模式的な断面図であり、図１（ａ）と同様に平板導体が平行に配置されている場合の例を示している。図１および図２において、１，２は平板導体、３は誘電体線路、４は金属シート、５，６は接着材層である。また、３ａ，３ｂは誘電体線路３の側面の一部分（図１に示す例では側面の上端部分）、Ｈは誘電体線路３の側面の一部分３ａ，３ｂ間での平板導体１，２の内面間の間隔差である。なお、この間隔差Ｈは、図１（ｂ）においては分かりやすくするために金属シート４の内面の傾きで代用して示している。
【００１７】
図１に示す本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の一例においては、高周波信号、例えばミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で上下に配置された平板導体１，２間にその高周波信号を伝送する誘電体線路３が配置され、これら平板導体１，２のうち、上側の平板導体２の内面と誘電体線路３との間に金属シート４が介在しているとともに、金属シート４に誘電体線路３の上面がめり込んでいる構成である。この構成において、金属シート４は、良導体である金属から成るものであり、誘電体線路３の上面にこの良導体を均一に密着させることによって、平板導体２が電気的に誘電体線路３に密着された状態で伝送方向に線路構造を均一にできるため、所望の伝送モード以外の別のモードへの結合を抑制するように働くものである。所望の伝送モード以外の別のモードへの結合が抑制されれば、誘電体線路３により伝送される高周波信号の伝送損失を小さくすることができる。
【００１８】
また、図１および図２に示す例では、好ましい構成として、平板導体１と誘電体線路３との間には接着材層５を介在させており、また、平板導体２と金属シート４との間には接着材層６を介在させている。この接着材層６が介在していることによって、金属シート４とともにこの接着剤層６も誘電体線路３が押圧されることにより変形する層となり、誘電体線路３を金属シート４により深くめり込ませることができ、平板導体２の内面の間隔差Ｈが大きくてもより確実に誘電体線路３を金属シート４にめり込ませて密着させることができる。また、本発明の非放射性誘電体線路の好ましい構成として、金属シート４が介在していない平板導体１と誘電体線路３との間に介在させて接着材層５を用いると、誘電体線路３に平板導体１と誘電体線路３との当接面に水平な方向の力が加わっても、誘電体線路３の固定位置が変わらないように強固に固定することができる。
【００１９】
図１に示す本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の一例によれば、上記構成とすることによって、誘電体線路３が金属シート４にめり込んでいる深さと同じ大きさまでの平板導体１，２の内面間の間隔差Ｈがあっても、また、誘電体線路３が複数配置されて、その複数の誘電体線路３間で高さのばらつきがあっても、誘電体線路３の上面が金属シート４にめり込んで均一に密着するとともに、誘電体線路３の側面の一部分３ａ，３ｂにまで金属シート４がまわり込んで密着することとなるため、平板導体２と誘電体線路３との当接面に水平な方向に力が加わっても固定位置が変わらないように、しっかりと誘電体線路３を保持することができるので、確実に伝送損失を小さくできるとともに、伝送特性を経時的にも安定させることができるものとなる。
【００２０】
なお、平板導体１，２の内面間の間隔差Ｈは、図１（ｂ）に示すように、平板導体２に対して平板導体１が平行な位置から少しずれた状態で配置されて生じる場合以外にも、例えば、平板導体１，２の内面が波打ったようになっていて生じる場合等もある。
【００２１】
次に、図２に示す本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の他の例においては、高周波信号、例えばミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で上下に配置された平板導体１，２間にその高周波信号を伝送する誘電体線路３が配置され、平板導体１，２の両方の内面と誘電体線路３との間に金属シート４が介在しているとともに、金属シート４に誘電体線路３の上面および下面がめり込んでいる構成である。
【００２２】
また、図２に示す例では、好ましい構成として、平板導体１，２の内面と金属シート４との間には、それぞれ接着材層６を介在させている。
【００２３】
図２に示す例によれば、図１に示す例と同様に、誘電体線路３の上面および下面が金属シート４にめり込んでいる深さと同じ大きさまでの平板導体１，２の内面間の間隔差があっても、また、誘電体線路３が複数配置されて、その複数の誘電体線路３間で高さのばらつきがあっても、誘電体線路３の上下面がそれぞれ金属シート４にめり込んで均一に密着するとともに、誘電体線路３の側面の一部分３ａ，３ｂにまで金属シート４がまわり込んで密着することとなるため、平板導体１，２と誘電体線路３との当接面に水平な方向に力が加わっても固定位置が変わらないように、しっかりと誘電体線路３を保持することができるので、確実に伝送損失を小さくできるとともに、伝送特性を経時的にも安定させることができるものとなる。
【００２４】
なお、図２に示す例は、図１に示す例とは、誘電体線路３の上下に金属シート４を介在させている点で異なる。この場合には、平板導体１，２の内面の良好な平坦性が確保されていなくても、誘電体線路３の上下面の両方に、良導体である金属シート４をめり込ませることによって密着させることができる。
【００２５】
また、図１に示す例と図２に示す例とでは、下側の平板導体１と誘電体線路３との当接面に水平な方向の力が誘電体線路３に加わったときの保持力が異なるものとなる。図１に示す例では、下側の平板導体１と誘電体線路３の下面との間に介在した接着材層５で誘電体線路３を支える構造となっているのに対して、図２に示す例では、金属シート４と誘電体線路３の下面に加えて、誘電体線路３の側面の一部分（この場合は下端部分）３ａ，３ｂでも誘電体線路３を支える構造となっていることから、図１に示す例よりも図２に示す例の方が、誘電体線路３の保持力が強くなり、平板導体１と誘電体線路３との当接面に水平な方向の力が誘電体線路３に加わったときの抵抗力を強くすることができる。
【００２６】
次に、本発明の非放射性誘電体線路の製造方法の実施の形態の一例について、図１に示す本発明の非放射性誘電体線路の例に基づいて説明する。本発明の非放射性誘電体線路の製造方法は、少なくとも一方（図１に示す例では上側の平板導体２）の内面に金属シート４が貼り付けられた２つの平板導体１，２を、誘電体線路３を挟んで対向させて配置し、金属シート４に誘電体線路３がめり込むまで押圧して高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で固定する構成である。この構成においては、対向させて配置した平板導体１，２を、誘電体線路３を挟んで押圧すると同時に、上側の平板導体２の内面に貼り付けられた金属シート４に誘電体線路３の上側の端部がめり込んで、その端部の形状と整合する形状の凹部が形成されるとともに誘電体線路３と金属シート４とが密着される。
【００２７】
このような本発明の非放射性誘電体線路の製造方法によれば、金属シート４に誘電体線路３をめり込ませるときに金属シート４に誘電体線路３の形状に合った溝状の凹部が形成されるため、従来のように平板導体に予め形成された溝に合わせて誘電体線路をはめ合わせるような手間は必要なく、設計上の変更や製造上の公差等によって誘電体線路３の配置が変わっても、その変更に合わせて溝の位置を変えたり、平板導体１，２と誘電体線路３とを位置合わせしたりしなければならないようなことはなく、簡単かつ確実に誘電体線路３の平板導体２に当接している上面が平板導体２の内面に形成された凹部に密着して挿入された構造を容易に実現することができる。また、内面に金属シート４が貼り付けられた平板導体２を誘電体線路３に押圧して固定することによって金属シート４に誘電体線路３がめり込んで密着するため、平板導体１，２と誘電体線路３とを組み立てる際に平板導体２と誘電体線路３との隙間を埋めておくような手間がかからず、しかも、隙間を埋めるときに埋め込む物がはみ出て不均一な形状になってしまうようなこともなく、簡単かつ均一に平板導体２と誘電体線路３との間に隙間が生じないように非放射性誘電体線路を作製することができるので、伝送特性が均一な非放射性誘電体線路を安定に製造することができるものとなる。
【００２８】
本発明の非放射性誘電体線路およびその製造方法において、金属シート４は、薄板状に成型された金属製のシートや薄く圧延された金属箔、あるいは金属テープを用いればよい。金属シート４の材料には、銅，アルミニウム（Ａｌ），鉄（Ｆｅ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），ＳＵＳ（ステンレススチール），真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金）等を用いればよい。中でも、アルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金）は、程良い柔らかさがあって誘電体線路３をめり込ませやすく、またその後では誘電体線路３を確実に保持しやすいため好適である。これらの材料から成る金属シート４を用いれば、誘電体線路３を金属シート４にめり込ませて確実に密着させ、保持することができる。
【００２９】
また、金属シート４の厚さは、例えば、ミリ波信号に対しては80μｍ程度が好適である。金属シート４が厚すぎる場合には、金属シート４が変形しにくくなり、誘電体線路３をめり込ませて均一な密着状態を得にくくなる傾向があり、金属シート４が薄すぎる場合には、誘電体線路３のめり込む深さが不十分となる傾向がある。
【００３０】
また、金属シート４には、予め平板導体２側の面（平板導体１側に配置する場合であれば平板導体１側の面）に、接着材層６としての粘着質の層を形成しておいてもよい。このようにすれば、平板導体１または平板導体２の特定の領域のみに金属シート４を貼り付けたい場合に、予め接着材層６が形成された金属シート４を所望の形状にパターン形成すれば、金属シート４および接着材層６が一度に加工できるので都合がよい。また、金属シート４を複数枚重ねて用いても構わない。
【００３１】
また、接着材層６の材質には、アクリル系樹脂であって粘着質のもの（市販のアルミテープに塗布されているようなもののうち、例えば、アクリル系重合体成分の平均分子量，ガラス転移温度，カルボキシル基の含有量および水酸基の含有量等を最適化することにより耐熱性が改良されたもので構わない。）、またはアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂もしくはシリコン系樹脂の接着材を用いればよい。また、接着材層６の厚さは、例えば、ミリ波信号に対しては50μｍ程度が好適である。接着材層６が厚すぎる場合には、金属シート４の表面が波打ってしまい、非放射性誘電体線路構造の上下の非対称性を生じることとなって高周波信号が所望の伝送モード以外のモードに結合しやすくなる傾向があり、接着材層６が薄すぎる場合には、誘電体線路３のめり込む深さが大きくなる効果が十分に得られなくなる傾向がある。
【００３２】
平板導体１と誘電体線路３との間に介在させる接着材層５の材質には、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂もしくはシリコン系樹脂の接着材を用いればよい。また、この接着材層５には、樹脂製の接着材に代えて半田や金属ろう材を用いても構わない。
【００３３】
また、金属シート４は、接着材層６を介さずに直接、平板導体１または平板導体２に、圧着や融着等で貼り付けてもよい。この場合には、接着材層６を用いたときよりも、非放射性誘電体線路構造の上下の対称性が良好になり、高周波信号が所望の伝送モード以外のモードに結合しにくくなる。
【００３４】
また、誘電体線路３の材質には、四フッ化エチレン，ポリスチレン等の樹脂、または低比誘電率のコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）セラミックス，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスが好ましく、これらはミリ波帯域において低損失である。また、誘電体線路３の断面形状は基本的には矩形状であるが、図１および図２に示したように、矩形の角部をまるめた形状であってもよく、高周波信号の伝送に使用される種々の断面形状のものを使用することができる。
【００３５】
かくして、本発明によれば、ミリ波信号の伝送損失が小さくて、伝送特性が安定な非放射性誘電体線路およびその製造方法を提供することができる。
【００３６】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例えば、下側に配置される平板導体２の内面に設けられた金属シート４に、複数の誘電体線路３を逐次所定の位置に位置決めしてから、これらの下面を金属シート４にめり込ませた後に、平板導体１を、誘電体線路３を挟んで平板導体２に対向させて配置し、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔に固定してもよい。この場合には、複数の誘電体線路３を平板導体２に逐次配置していく間に、先に取り付けた誘電体線路３をその自重で平板導体２にめり込ませて、下面および側面の一部分３ａ，３ｂで保持させるようにもできるため、組立て工程における機械的な振動等で先に配置した誘電体線路３が位置ずれすることなく、誘電体線路３を所望の配置通りとして組み立てることができるので、誘電体線路３を逐次配置する場合においても非放射性誘電体線路を安定に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の一例を示す模式的な断面図であり、（ａ）は平板導体が平行に配置されて内面間の間隔差がない場合の例を示す断面図であり、（ｂ）は平板導体が平行から少しずれて配置されて内面間の間隔差がある場合の例を示す断面図である。
【図２】本発明の非放射性誘電体線路の実施の形態の他の例を示す模式的な断面図である。
【図３】非放射性誘電体線路の基本的構成を示す部分破断斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，２：平板導体
３：誘電体線路
４：金属シート
５，６：接着材層
【図１】
2005210423.tif 000003
【図２】
2005210423.tif 000004
【図３】
2005210423.tif 000005