JP2018074269A

JP2018074269A - 伝送線路

Info

Publication number: JP2018074269A
Application number: JP2016209291A
Authority: JP
Inventors: 瑞木白井; Mizuki Shirai; 宏樹近藤; Hiroki Kondo
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-05-10
Also published as: US20180115041A1; DE102017219079A1; US10490873B2

Abstract

【課題】製造面の煩雑化を抑えつつ、不要結合を抑制すると共に特性インピーダンスを安定させ、且つ導体損失を低減させることが可能な伝送線路を提供する。
【解決手段】伝送線路１は、信号の伝送路となる第１及び第２導体パターン１１，１２と、これらを挟み込む第１及び第２絶縁層２１，２２と、第１及び第２導体パターン１１，１２間に設けられ信号が伝送されない第３導体パターン４０をさらに備え、第１及び第２導体パターン１１，１２間の距離をＳとし、第１及び第２導体パターン１１，１２の幅をｗとした場合、Ｓ≧２ｗを満たす範囲において、第１導体パターン１１と第３導体パターン４０との距離をＳ１とし、第２導体パターン１２と第３導体パターン４０との距離をＳ２とした場合、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗ、且つ、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗを満たす。
【選択図】図２

Description

本発明は、伝送線路に関する。

従来、導体パターンを絶縁層にて挟み込んで形成した伝送線路が提案されている。このような伝送線路では、導体パターンが並列に複数設けられることがあり、例えば複数の導体パターンが信号線として用いられる場合には信号線同士の不要結合を抑えるために導体パターン間に空孔を形成したものも提案されている。さらには、導体パターンを上下方向にオフセットさせたものも提案されている。加えて、導体パターンを挟む絶縁層の表面にグランドパターンを形成し、導体パターンとグランドパターンとの表裏の表面粗さを調整して導体損失（信号減衰量）を低減させたものも提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１６−９２５６１号公報

しかし、特許文献１に記載の伝送線路では、不要結合を抑えるために導体パターン間に空孔を設けたり、上下方向にオフセットしたりするなど、製造面において煩雑化を招いてしまうものであった。

さらに、特許文献１に記載の伝送線路では、導体損失を低減させるために導体パターンとグランドパターンとの表裏の表面粗さを調整する必要があり、化学的や物理的に導体表面を改質させる工程が増えて製造面の煩雑化を招いてしまうものであった。

加えて、このような伝送線路では特性インピーダンスを安定させる必要もある。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、製造面の煩雑化を抑えつつ、不要結合を抑制すると共に特性インピーダンスを安定させ、且つ導体損失を低減させることが可能な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、信号の伝送路となる第１及び第２導体パターンと、前記第１及び第２導体パターンを挟み込む第１及び第２絶縁層とを備えた伝送線路であって、前記第１及び第２導体パターン間に設けられ信号が伝送されない第３導体パターンをさらに備え、前記第１及び第２導体パターン間の距離をＳとし、前記第１及び第２導体パターンの幅をｗとした場合、Ｓ≧２ｗを満たす範囲において、前記第１導体パターンと前記第３導体パターンとの距離をＳ１とし、前記第２導体パターンと前記第３導体パターンとの距離をＳ２とした場合、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗ、且つ、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗを満たすことを特徴とする。

この伝送線路によれば、第１及び第２導体パターン間の距離をＳとし、第１及び第２導体パターンの幅をｗとした場合、Ｓ≧２ｗを満たすため、信号が流される導体パターン間の距離を充分に確保して不要結合による影響を抑えることができる。また、この距離を満たす範囲において、第１導体パターンと第３導体パターンとの距離をＳ１とし、第２導体パターンと第３導体パターンとの距離をＳ２とした場合、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗ、且つ、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗを満たすため、信号が流されない第３導体パターンとの距離をある程度確保して特性インピーダンスを安定させると共に、信号が流されない第３導体パターンとの距離を所定内に収めて信号の減衰量を抑えることができる。特に、上記の構成においては、第３導体パターンを第１及び第２導体パターン間に設けて、これらの距離を調整すればよいことから、空孔及びオフセット構成並びに表面粗さの調整等を不要と出来、製造面の煩雑化を抑えることができる。従って、製造面の煩雑化を抑えつつ、不要結合を抑制すると共に特性インピーダンスを安定させ、且つ導体損失を低減させることが可能な伝送線路を提供することができる。

また、本発明に係る伝送線路において、前記第１、第２及び第３導体パターンは、略同じ幅、且つ、略同じ厚みとなっていることが好ましい。

この伝送線路によれば、第１、第２及び第３導体パターンは、略同じ幅、且つ、略同じ厚みとなっているため、同形状の３つのパターンを、第１、第２及び第３導体パターンとして構成することができ、一層製造面の煩雑化を抑えることができる。

本発明によれば、製造面の煩雑化を抑えつつ、不要結合を抑制すると共に特性インピーダンスを安定させ、且つ導体損失を低減させることが可能な伝送線路を提供することができる。

本発明の実施形態に係る伝送線路を示す斜視図である。図１に示した伝送線路の断面図である。比較例に係る伝送線路の断面図である。導体パターン間距離と不要結合との相関を示すグラフである。導体パターン間距離と特性インピーダンスとの相関を示すグラフである。導体パターン間距離と減衰量との相関を示すグラフである。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が生じない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る伝送線路を示す斜視図であり、図２は、図１に示した伝送線路の断面図である。図１及び図２に示すように、伝送線路１は、並列配置され信号の伝送路となる第１及び第２導体パターン１１，１２と、第１及び第２導体パターン１１，１２が同一面に位置するように両者を挟み込む第１及び第２絶縁層２１，２２とを備えたものである。さらに、伝送線路１は、第１及び第２絶縁層２１，２２の表面（外側表面であって各導体パターン１１，１２に接しない側の表面）に、グランドパターン３１，３２が設けられている。

本実施形態において第１及び第２導体パターン１１，１２は、高周波信号伝送用の平面回路であって、例えば銅材によって構成されている。第１及び第２絶縁層２１，２２は例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）のシートで構成されている。また、グランドパターン３１，３２は、第１及び第２導体パターン１１，１２と同様に例えば銅材によって構成されている。

ここで、第１及び第２導体パターン１１，１２は、高さ方向にオフセットされることなく、同一高さに設けられている。このため、第１及び第２絶縁層２１，２２は、それぞれ多層にされる必要がなく、それぞれが１層のもので構成されている。なお、第１及び第２導体パターン１１，１２を同一面に位置させていれば、第１及び第２絶縁層２１，２２は、少なくとも一方が２以上の層から構成されていてもよい。

さらに、本実施形態における伝送線路１は、第１及び第２導体パターン１１，１２の間に設けられた第３導体パターン４０を備えている。この第３導体パターン４０は、信号が伝送されない減衰抑制用の導体パターンとなっている。減衰抑制については後述する。第３導体パターン４０は、第１及び第２導体パターン１１，１２の間に設けられる関係上、第１及び第２導体パターン１１，１２と同一高さに設けられている。また、本実施形態において第１及び第２導体パターン１１，１２並びに第３導体パターン４０は、略同じ幅、且つ、略同じ厚みとなっている。

このような伝送線路１は、空孔及びオフセット構成並びに表面粗さの調整等を不要とできることから、製造面の煩雑化を抑えることができる構造となっている。

ここで、本実施形態において第１及び第２導体パターン１１，１２間の距離Ｓは、第１及び第２導体パターン１１，１２の幅をｗとした場合、Ｓ≧２ｗを満たす。さらに、第１導体パターン１１と第３導体パターン４０との距離Ｓ１は、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗを満たし、第２導体パターン１２と第３導体パターン４０との距離Ｓ２は、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗを満たす。

本実施形態に係る伝送線路１は、上記の条件を満たすことで、不要結合を抑制すると共に特性インピーダンスを安定させ、且つ導体損失を低減させることができる。

次に、本実施形態に係る伝送線路１の作用を説明するが、それに先立って、比較例に係る伝送線路の構成及び作用を説明する。

図３は、比較例に係る伝送線路の断面図である。図３に示す伝送線路１００は、図２に示した伝送線路１から第３導体パターン４０を取り除いた構造となっており、第１及び第２導体パターン１１１，１１２を有し、これらを第１及び第２絶縁層１２１，１２２によって挟み込み、第１及び第２絶縁層１２１，１２２の表面に、グランドパターン１３１，１３２を設けた構造となっている。なお、第１及び第２導体パターン１１１，１１２の幅はｗとなっている。また、これらの導体パターン１１１，１１２の間の距離をＳとする。

図４は、導体パターン間距離Ｓと不要結合との相関を示すグラフである。図４に示すように、不要結合は、導体パターン１１１，１１２の間の距離Ｓが大きくなるほど減少する傾向にあり、距離Ｓが幅ｗの２倍以上となると略ゼロとなる。このため、不要結合を略ゼロとするためには、Ｓ≧２ｗであることが良いといえる。

図５は、導体パターン間距離Ｓと特性インピーダンスとの相関を示すグラフである。図５に示すように、特性インピーダンスは、導体パターン１１１，１１２の間の距離Ｓが大きくなるほど安定する傾向にあり、距離Ｓが幅ｗの０．５倍以上となると安定する。このため、特性インピーダンスを安定させるためには、Ｓ≧０．５ｗであることが良いといえる。

よって、比較例に係る伝送線路１００において、不要結合を抑えつつ特性インピーダンスを安定させるためには、導体パターン間距離Ｓを幅ｗの２倍以上、すなわちＳ≧２ｗとすればよい。

図６は、導体パターン間距離Ｓと減衰量との相関を示すグラフである。なお、図６では、１０ＭＨｚに対する信号の減衰量と導体パターン間距離Ｓと相関を示している。図６に示すように、導体パターン１１１，１１２の間の距離Ｓが大きくなるほど、減衰量は大きくなる傾向にあり、距離Ｓが幅ｗの１．５倍を超えると最大値となってしまう。このため、信号の減衰を小さくするためにはＳ≦１．５ｗであることが良いといえる。

以上より、比較例に係る伝送線路１００では、不要結合を抑えること（すなわちＳ≧２ｗとすること）と、信号の減衰を小さくすること（すなわちＳ≦１．５ｗとすること）について両立することができなくなっている。

そこで、本実施形態に係る伝送線路１は、第１及び第２導体パターン１１，１２の間に第３導体パターン４０を備え、第１及び第２導体パターン１１，１２の間の距離ＳがＳ≧２ｗとなっており、第１導体パターン１１と第３導体パターン４０との距離Ｓ１が、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗとなっており、且つ、第２導体パターン１２と第３導体パターン４０との距離Ｓ２が、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗとなっている。

まず、本実施形態に係る伝送線路１は、導体パターン間距離ＳがＳ≧２ｗとなっている。このため、図４に示したように、不要結合を略ゼロとすることができる。なお、本実施形態では第１及び第２導体パターン１１，１２の間に第３導体パターン４０を備えているが、第３導体パターン４０には信号が流れないことから、第１及び第２導体パターン１１，１２への誘導も生じず、不要結合には影響を及ぼさないこととなる。

また、本実施形態に係る伝送線路１は、第１導体パターン１１と第３導体パターン４０との距離Ｓ１が、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗとなっており、且つ、第２導体パターン１２と第３導体パターン４０との距離Ｓ２が、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗとなっている。ここで、距離Ｓ１，Ｓ２が、０．５ｗ以上とされている。このため、図５に示したように、特性インピーダンスを安定させることができる。さらに、距離Ｓ１，Ｓ２が、１．５ｗ以下とされている。このため、図６に示したように、減衰量を抑えることができる。

以上より、本実施形態では不要結合を抑制することと、信号の減衰を小さくすることについて両立を図ることができることとなる。

このようにして、本実施形態に係る伝送線路１によれば、第１及び第２導体パターン１１，１２間の距離をＳとし、第１及び第２導体パターン１１，１２の幅をｗとした場合、Ｓ≧２ｗを満たすため、信号が流される第１及び第２導体パターン１１，１２の間の距離を充分に確保して不要結合による影響を抑えることができる。また、この距離を満たす範囲において、第１導体パターン１１と第３導体パターン４０との距離をＳ１とし、第２導体パターン１２と第３導体パターン４０との距離をＳ２とした場合、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗ、且つ、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗを満たすため、第３導体パターン４０との距離をある程度確保して特性インピーダンスを安定させると共に、第３導体パターン４０との距離を所定内に収めて信号の減衰量を抑えることができる。特に、上記の構成においては、第３導体パターン４０を第１及び第２導体パターン１１，１２間に設けて、これらの距離を調整すればよいことから、空孔及びオフセット構成並びに表面粗さの調整等を不要と出来、製造面の煩雑化を抑えることができる。従って、製造面の煩雑化を抑えつつ、不要結合を抑制すると共に特性インピーダンスを安定させ、且つ導体損失を低減させることが可能な伝送線路１を提供することができる。

また、第１、第２及び第３導体パターン１１，１２，４０は、略同じ幅、且つ、略同じ厚みとなっているため、同形状の３つのパターンを、第１、第２及び第３導体パターン１１，１２，４０として構成することができ、一層製造面の煩雑化を抑えることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の公知や周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態において第３導体パターン４０は、第１及び第２導体パターン１１，１２と略同じ幅、且つ、略同じ厚みとなっているが、これに限らず、幅又は厚みの少なくとも一方が異なっていてもよい。さらに、第３導体パターン４０は、両導体パターン間１１，１２を高さ方向に隔てるように高さ方向に長尺に形成されていてもよい。

さらに、上記では、第１及び第２導体パターン１１，１２の幅が同じであるものとして説明したが、これに限らず、異なっていてもよい。この場合、上記のｗは、小さい方の幅の値となる。

１：伝送線路
１１：第１導体パターン
１２：第２導体パターン
２１：第１絶縁層
２２：第２絶縁層
３１：グランドパターン
３２：グランドパターン
４０：第３導体パターン

Claims

信号の伝送路となる第１及び第２導体パターンと、前記第１及び第２導体パターンを挟み込む第１及び第２絶縁層とを備えた伝送線路であって、
前記第１及び第２導体パターン間に設けられ信号が伝送されない第３導体パターンをさらに備え、
前記第１及び第２導体パターン間の距離をＳとし、前記第１及び第２導体パターンの幅をｗとした場合、Ｓ≧２ｗを満たす範囲において、
前記第１導体パターンと前記第３導体パターンとの距離をＳ１とし、前記第２導体パターンと前記第３導体パターンとの距離をＳ２とした場合、０．５ｗ≦Ｓ１≦１．５ｗ、且つ、０．５ｗ≦Ｓ２≦１．５ｗを満たす
ことを特徴とする伝送線路。
前記第１、第２及び第３導体パターンは、略同じ幅、且つ、略同じ厚みとなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。