介電線及其製作方法
2023-07-29 02:23:01
專利名稱：介電線及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種介電線以及該介電線的製造方法，該介電線具有優越的強度特性和高頻信號的傳輸特性，並且適合批量生產。
背景技術：
至今，微波帶狀線路、介電線、波導線以及類似線路已經被用於集成電路，該集成電路需要傳輸毫米波帶的高頻信號。尤其是，由於無輻射介電線(NRD波導)可以抑制能量的輻射損失，所以可以獲得優越的高頻信號傳輸特性，其中無輻射介電線是介電線的一種，並且已經被日本已審查的專利申請No.1-51202公開。
圖7示出了普通NRD波導10的結構。傳統和普通的NRD波導10具有這樣的結構，其中兩個導電板1和2相互之間大致平行，介電帶4夾在導電板1和2之間，其中介電帶4的寬度比導電板1和2的寬度窄。除了介電帶4以外的兩個導電板1和2之間的部分3是空(空氣)的。如上所述，在傳統的NRD波導10中，由於介電帶4的寬度比導電板1和2的寬度窄，並且其間的接觸區域小，所以當操作NRD波導10時，很難確保保持上述結構的強度。確保NRD波導10的強度的技術已經被日本未審查專利申請Nos.3-270401，6-45807以及8-65015公開。
例如，在日本未審查專利申請No.3-270401中，為了增加導電板和介電帶之間的接觸區域，公開了一種技術，其中介電帶形成為具有H形橫截面。另外，在日本未審查專利申請No.6-45807中，已經公開了一種沿著介電帶為導電板提供保護壩的技術；並且在日本未審查專利申請No.8-65015中，已經公開了一種技術，其中在介電帶的表面提供凸起，以與導電板相接合併且被埋設在其中。因此，當介電帶和導電板相互接合時，可以容易地校準，並且可以防止接合部分的移位。
另外，在日本未審查專利申請No.6-260814中，公開了這樣一種技術，其中為了改進NRD波導的成品率，頂部和底部被單獨製造並且隨後被安裝在NRD波導中，在日本未審查專利No.2001-7611中，公開了這樣一種技術，其中使用抗蝕處理來作為適合批量製造NRD波導的方法。
但是，根據傳統的結構以及上述的NRD波導的製造方法，導電板和介電帶必須使用不同的加工步驟，結果是，帶來了上述方法不適合應用於批量生產的問題。
另外，通過兩個導電板和介電帶之間的接合部分來保證強度是有限的，並因此具有不能獲得足夠強度的問題。
因此，本發明考慮到上述的情況而完成，本發明的一個目的是提供一種介電線以及該介電線的製造方法，該介電線能夠保證足夠的強度並且適合批量生產。
發明內容
為了達到上述的目的，本發明提供一種介電線，該介電線具有位於兩個大致平行的導電板之間的介電帶，並且介電帶具有比導電板窄的寬度。在上述的這種介電線中，介電帶由多孔材料組成，並且在兩個導電板之間除了介電帶以外的其它部分被介電層填充，該介電層由介電常數比介電帶的介電常數小的多孔材料組成。
在上述的介電線中，介電帶的介電常數最好是介電層的介電常數的1.5倍或更多。
通過上述的結構，與除了介電帶以外的部分是空(空氣)的傳統介電線(參見圖7)相比，由於介電帶和介電層被填充在兩個導電板之間，所以介電帶不可能被替代，結果是，強度被大大增加，從而形成穩定的結構。
另外，由於多孔材料被用於介電帶和介電層，通過增加其的氣孔率，介電常數和介電損耗會明顯的減少，結果是，可以很高傳輸效率(低損耗)的傳輸高頻信號。
另外，也可以考慮這種情況，其中介電帶和介電層由實質相同的材料形成並且具有彼此不同的氣孔率。在這種情況下，當兩個導電板之間的距離形成為介電層中信號波長的一半或更少時，其中該信號通過介電線傳輸，NRD波導(無輻射介電線)可以形成，其中不會發生傳輸信號的不必要的輻射。從而，可以執行更有效的信號傳輸。
為了保證無輻射特性(介電帶的密閉效應)，介電帶和介電層之間的介電常數的差值是很重要的。在普通的介電體中，介電常數具有一個預定的值，該值由介電體的材料決定；因此，當調整介電常數的差時，必須使用多個介電材料。但是，在多孔電介體中，即使使用相同的材料，它們的介電常數也是取決於氣孔率(氣孔率越高，介電常數越低)；因此，通過調整氣孔率，可以形成介電帶和介電層。術語「相同」基本上意味著主要的材料相互相同，並且由不同的生產條件(乾燥條件和類似條件)引起的元件之間的微小差異也基本上包括在「相同」的範圍內(以下，上述術語就像上面那樣來解釋)。如上所述，當通過改變氣孔率調整介電常數時，介電帶和介電層可以由一種材料形成，所以可以容易地進行生產(生產成本降低)。除了上面所描述的，與通過機械方法或類似方法製造三維結構的傳統情況相比，由於該生產過程使用圖案化處理來進行，所以，可以適當的進行批量生產，並且也可以製造出複雜的形狀。進而，由於氣孔率可以被自由決定，所以可以得到可選的介電常數。結果是，由於具有可選的介電常數的介電帶可以形成在一個基底(導電板)上，所以能夠響應不同頻率傳輸信號的NRD波導可以形成在一個基底上。(至今，必須布置多種相互具有不同介電常數的介電材料，並且在一些情況下，由於不存在具有期望介電常數的介電材料，所以不能形成響應於特定傳輸信號頻率的NRD波導。)因此，設計NRD波導的自由度明顯增加。
另外，例如氣凝膠材料可以作為一種用於介電帶和介電層的材料。
另外，本發明還提供一種用於製造上述介電線的方法。也就是，該方法是用於製造介電線和介電層的方法，其中，介電線具有位於大致平行的兩個導電板之間的介電帶，介電帶具有比導電板的寬度窄的寬度，而介電層被填充在導電板之間介電帶以外的部分，並且介電層由介電常數比介電帶的介電常數小的多孔材料組成。上述的方法具有薄膜成形步驟、帶暴露步驟以及孔成形步驟，其中薄膜成形步驟是使用介電原材料在導電板之一上形成薄膜，帶暴露步驟是將介電原材料的薄膜的一部分暴露到預定的光線、光束以及蒸汽下，該暴露部分具有相應於介電帶的形狀，而孔成形步驟是製造介電原材料孔的整個薄膜。
因此，與由暴露步驟處理的那部分相比，也就是，與具有相應於介電帶的形狀的那部分相比，未被暴露步驟處理的其它部分(也就是，相應於介電層的部分)具有高的氣孔率，結果是，介電帶和介電層可以形成為具有良好平衡的介電常數，這就是介電線所需要的。
在上述的薄膜成形步驟中形成的薄膜中，在執行帶暴露步驟之前，材料本身的化學鍵基本上不形成，因此薄膜處於不完整的狀態。當帶暴露步驟在上述狀態的薄膜中進行時，與未暴露的部分相比，化學反應(聚合反應和類似反應)在被暴露的部分能夠被促進。因此，密度的差異發生在具有相應於介電帶的形狀的部分以及其它部分(相應於介電層的部分)之間，其中在前的那部分由帶暴露步驟處理，結果是，通過隨後的孔成形步驟，在它們之間出現氣孔率的差異。氣孔率的差異產生了介電常數的差異，結果是，形成介電線。另外，在執行帶暴露步驟之後，即使當包括除了介電帶以外的部分的整個薄膜的化學反應(化學鍵接)由熱處理促進時，由熱處理產生的化學反應與由帶暴露步驟產生的化學反應相比是適度的，因此密度的差異也發生在具有相應於介電帶的形狀的部分和其它部分之間。
另外，不像傳統的製造方法那樣，其中組成元件單獨形成，隨後進行這些元件的組裝，本發明可以通過圖案化進行製造，因此適於進行介電線的批量生產。
作為上述的帶暴露步驟，可以採用這樣一個步驟，其中具有相應於介電帶的形狀的那部分被暴露到紫外線、電子束、X射線或者離子束下，在這種情況下，介電原材料可以包含感光材料。可選的是，作為帶暴露步驟，可以採用這樣一個步驟，其中具有相應於介電帶的形狀的那部分被暴露到溼蒸汽、包含酸性材料的蒸汽、包含原材料的蒸汽或者包含介電原材料的蒸汽當中。根據上述的方法中的任何一個，在孔成形步驟之後可以獲得氣孔率的差異。
另外，在製造上述的介電線的方法中，實質相同的材料被用於介電帶以及介電層；但是，本發明並不限制於此，在一些情況下，也會使用不同的材料。
例如，提供一種用於製造介電線的方法，其中該介電線具有介電帶和介電層，介電帶位於大致平行的兩個導電板之間，並且具有比導電板的寬度窄的寬度，介電層填充在導電板之間介電帶以外的部分，並且由介電常數比介電帶的介電常數小的多孔材料組成。上述的方法具有第一薄膜成形步驟、薄膜去除步驟、第二薄膜成形步驟以及孔成形步驟，其中第一薄膜成形步驟是使用第一介電原材料在導電板之一上形成第一薄膜的步驟，薄膜去除步驟是去除除了具有相應於介電帶的形狀的那部分之外的第一薄膜的步驟，第二薄膜成形步驟是使用第二介電原材料在由薄膜去除步驟中處理的所述兩個導電板之一上形成第二薄膜的步驟，並且孔成形步驟是使得第一和第二介電原材料的整個薄膜多孔的步驟。
因此，在第一介電原材料的第一薄膜形成為具有第一薄膜成形步驟和薄膜去除步驟中的介電帶的形狀之後，相應於介電層的部分由第二薄膜成形步驟中的第二介電原材料的第二薄膜而形成。通過上述的製造方法，也可以形成介電線。
另外，作為薄膜去除步驟，例如，可以採用這樣一個步驟，其中，在第一介電原材料的第一薄膜中，在具有相應於介電帶的形狀的部分被暴露到預定的光線或光束下之後，隨後進行顯影處理，具有相應於介電帶的形狀的部分之外的其它部分被去除。
如上所述，在上述薄膜成形步驟中形成的薄膜中，在執行帶暴露步驟之前基本不形成化學鍵，並且薄膜處於不完整狀態。也就是，由於具有低分子量，薄膜在多種溶劑中被溶解(有機溶劑和鹼性溶劑)。因此，在具有相應於介電帶的形狀的部分被暴露到上述的光線或者光束下以有利於化學鍵的成形之後，除了具有相應於介電帶的形狀的部分(暴露到光線或者光束下的部分)以外的部分可以有選擇的被顯影處理去除。
在這種情況下，當第一介電原材料包含感光材料時，是最好的，這是由於可以容易的獲得在薄膜去除步驟中在光線或光束下的暴露效果。
當然，具有充足的能量的光線和光束可以被用來促進薄膜中的分子的化學反應(聚合反應)；但是，當感光材料如上述那樣被使用，光線和光束的暴露量會減少，結果是，可以獲得許多好處，比如，用於處理的時間減少以及使用簡單設備能夠容易處理。
另外，例如光致酸生成劑可以被用作感光材料。
例如包含有機金屬材料的原材料可以被用作介電原材料。金屬醇鹽可以通過示例的方式被用作該有機金屬材料。
另外，包含表面活性劑的原材料也可以被用作介電原材料。
如上所述，當包含表面活性劑時，形成有規則的位於介電薄膜中的表面活性劑膠束。通過執行上述的介電薄膜的孔成形步驟(也就是，去除薄膜的表面活性劑的步驟)，形成規則排列的孔。結果是，多孔結構的機械強度增加，因此薄膜的可加工性被改進。
另外，例如暴露介電原材料到超臨界流體下的步驟可以被用作孔成形步驟。
例如暴露薄膜到具有高極性的乙醇基有機溶劑下的步驟被用作孔成形步驟(移去薄膜中的表面活性劑的步驟)；但是，通過暴露薄膜到具有低表面張力的超臨界流體下的步驟，超臨界流體可以被擴散到十分細微的區域，結果是，即使在十分細微的區域中，表面活化劑也可以被有效的去除。
在上述的情況下，例如二氧化碳、乙醇、甲醇、水、氨以及氟化碳材料可以被單獨使用或者相結合來作為超臨界流體。
進而，當孔成形步驟包括熱處理的步驟時，該熱處理的步驟在暴露介電原材料到超臨界流體下之後執行，可以穩定薄膜質量。
在上述的情況下，例如，孔成形步驟中的熱處理可以在200℃或更高的溫度下被執行。
因此，例如，當薄膜由矽石材料(介電原材料的一個例子)形成時，Si-O結合鍵被增強。
圖1是根據本發明的一個實施例的介電線X的結構的透視圖。
圖2是多孔材料的氣孔率和相對介電常數之間的關係的曲線圖。
圖3是根據本發明的一個實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖。
圖4是本發明的第一實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖。
圖5是本發明的第二實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖。
圖6是本發明的第三實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖。
圖7是示出傳統的普通NRD波導的結構的透視圖。
具體實施例方式
以下，本發明的實施例和例子將被描述，以便於理解本發明。本發明的以下的實施例和例子將通過例子來描述，並且可以自然的理解本發明並不限制於此。
在這個實施例中，圖1是根據本發明的一個實施例的介電線X的結構的透視圖；圖2是示出多孔材料的氣孔率和相對介電常數之間的關係的曲線圖；圖3是示出根據本發明的一個實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖；圖4是示出根據本發明的第一實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖；圖5是示出根據本發明的第二實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖；圖6是示出根據本發明的第三實施例的介電線X的製造方法的過程的流程圖；以及圖7是示出傳統的普通NRD波導的結構的透視圖。
首先，參考圖1，根據本發明的實施例的介電線X的結構將被描述。
如圖1所示，介電線X具有這樣的結構，其中該結構由兩個導電板1和2以及介電帶40組成，該介電帶位於其間並且具有比導電板1和2窄的寬度，上述的結構與圖7所示的傳統介電線(NRD波導)相同；但是，不同點在下面。也就是，介電帶40由多孔材料形成，並且在導電板1和2之間而不是介電帶40的部分被介電層30填充，介電層30由介電常數比介電帶40的介電常數小的多孔材料組成。
由於介電帶40和介電層30被填充在上述的兩個導電板1和2之間，與之前已經被使用的介電線相比(如圖7所示，其中除了介電帶之外的部分是空(空氣)的)，介電帶40的移位不會發生，並且強度被大大增加，從而形成穩定的結構。
另外，由於多孔材料被用於介電帶40和介電層30，，通過增加其氣孔率，介電常數和介電損耗會被大量的減小，結果是，可以很高傳輸效率(低損耗)的傳輸高頻信號。進而，通過任意的選擇多孔材料的氣孔率，可以實現所期望的介電常數(見圖2)，因此設計的自由度被顯著增加。
圖2是示出了介電薄膜的氣孔率與介電常數之間的關係的曲線圖，其中介電薄膜由金屬醇鹽(tetramethoxysilane)形成作為原材料，介電薄膜是多孔材料的一個例子。如圖2所示，應當理解，當氣孔率增加時，相對介電常數線性地接近1.00。也就是，當多孔材料的氣孔率極限增加到100％時，可以獲得某特性(相對介電常數和介電損耗)，該特性無限地接近空氣的特性。
另外，兩個導電板1和2之間的距離(也就是，介電帶40的厚度以及介電層30的厚度)形成為介電層30中的信號的波長一半或更少，信號通過介電線X傳輸。因此，介電線X形成NRD波導(無輻射介電線)，其中不會發生傳輸信號的不必要的輻射。因此，可以執行沒有輻射損耗的有效信號傳輸。
接下來，參考圖3所示的流程圖，圖1所示的介電線X的製造方法的一個例子將被描述。以下，S11、S12…分別表示過程步驟(步驟)中的序數。
首先，介電原材料A被施加到基底上，從而具有預定的厚度，其中介電原材料是預定的介電原材料，基底是上述兩個導電板之一的導電板1(S11)。這個厚度是介電層30中的信號的波長的一半或更少，該信號通過介電線X傳輸。
介電原材料A是由下面的過程準備的一種溶液。也就是，在混合併攪拌2g的四甲基氧化矽烷(tetramethoxysilane)(金屬醇鹽)Si(CH3)O4、10g乙醇、2g丁醇、1g甲基3-甲氧基丙酸鹽(methoxypropionate)以及1.2g的PH值為3的水之後，將混合物維持在60℃大約6小時以利於它們之間的化學反應，從而形成一種溶液，然後通過混合上述具有IBCF(由SanwaChemical Co.，Ltd製造)的溶液來準備一種透明溶液，該溶液是光致酸生成劑，具有0.05％的比例(重量百分比)，隨後將0.2g的十六碳烷三甲基銨氯化物(表面活性劑的一個例子)與10cc的上述溶液混合，然後攪拌。
接下來，被上述的介電原材料A覆蓋的部分通過在80℃的空氣中加熱而被乾燥，因此介電原材料A的薄膜形成(S12)。這個加熱過程執行足夠的時間段(例如接近1至5分鐘)以除去過剩的溶劑(覆蓋所需但其後不需要)，並通過增加薄膜的粘度穩定基底上的薄膜，其中過剩的溶劑例如是包含在原材料溶液中的乙醇。在這個實施例中，S11和S12是薄膜成形步驟的一個例子。
隨後，上述介電原材料A的薄膜的僅僅一部分，其具有相應於介電帶40的形狀，被電子束照射(也就是，具有相應於介電帶40的形狀的部分被暴露在電子束下)(S13)。例如加速電壓為50KeV並且用量為10μC/cm2的電子束被用作電子束。
因此，由四甲基氧化矽烷(tetramethoxysilane)形成的Si-OH結合鍵形成為Si-O結合鍵(所謂交聯反應)。
也就是，在電子束輻射之前形成的薄膜沒有理想的矽石結構，並且仍然具有一些未反應的部分(尤其是，Si-OH結合鍵)。當上述的狀態中的薄膜被電子束照射時，未反應的部分被交聯，結果是，作為矽石的碳質頁巖可以被逐漸的增強。另外，同時，由表面活化劑形成的膠束結構被破壞，交聯反應繼續進行，從而可以形成更高的密集結構。
接著，在空氣中對介電原材料A以100℃進行加熱(烘烤)(S14)。該步驟便於那些沒有輻射電子束的部分進行交聯反應，並進行例如大約1至5分鐘。
接著，通過採用80℃、15Mpa的超臨界CO2(超臨界流體的一個例子)，對表面活性劑十六碳烷三甲基銨氯化物進行萃取處理，從而殘留在介電原材料中的有機成分(表面活性劑)被該超臨界萃取去除(S15)。
在該步驟中，例如，在介電原材料填充到預定壓力的容器當中之後，接著引入未處於超臨界狀態的CO2到該壓力容器中，增加溫度和/或壓力，從而CO2處於超臨界狀態。此外，處於超臨界狀態的流體可以填充到介電材料的壓力容器當中。
接著，被上述萃取處理過的介電原材料在空氣中被加熱到200℃(S16)。該加熱進行例如大約5至30分鐘。在該實施例中，S15和S16構成上述孔成形步驟的一個示例。
通過上述步驟，在介電原材料A的那一層中，由於之前存在有機成分但是已經將這些成分去除的那些部分被形成為孔，所以，由多孔材料製成的一層形成在基底上(也就是，兩個導電板之一，導電板1)。此外，相比於接受了電子束輻射的部分(也就是，相應於介電帶40的部分)，其它部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)具有高氣孔率。當通過上述步驟形成的多孔材料層的相對介電常數被測量時，被電子束輻射的部分(也就是，相應於介電帶40的部分)的相對介電常數是2.0，而其它部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)的相對介電常數是1.5。如上所述，介電帶40和介電層30具有良好平衡的介電常數，這就是介電線所需要的。該實施例中形成的介電帶40和介電層30是具有不同氣孔率的氣凝膠材料(乾燥氣凝膠材料)。
另一個導電板2粘附到這樣形成的介電帶40和介電層30上，從而形成介電線X。
根據上述製造方法，不同於組成元件單獨形成然後進行裝配的傳統製造方法，本發明的製造方法通過圖案化來進行，因此，上述方法能夠合適的用於批量生產。
此外，在步驟13中，替代上述電子束的輻射，當X射線(例如，具有1GeV電子能量)或離子束(比如，200keV能量、1e13到1e14/cm2的離子量的Be2+輻射)進行輻射時，也可以獲得類似的結果。
作為用於步驟S15中的萃取處理的超臨界流體，可以採用包含兩種或更多種材料的混合物，其中上述兩種或更多種材料中的至少一種選自下面的材料構成的組二氧化碳、乙醇、甲醇、水、氨以及氟化碳材料。
除了上述材料，還可以加入溶劑，以改進萃取處理的性能。作為在這種情況下使用的溶劑，考慮到CO2的兼容性，最好使用有機溶劑。作為可用的有機溶劑，例如，可以採用乙醇基溶劑、酮基溶劑、氨基溶劑。
作為特定的乙醇基溶劑，例如，可以採用甲醇、乙醇、n-丙醇二酸、異丙醇、n-丁醇、異丁醇、sec-丁醇、t-丁醇、n-戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、sec-戊醇、t-戊醇、3-甲氧基丁醇、n-己醇、2-甲基戊醇、sec-己醇、以及2-乙烷基丁醇。
作為特定的酮基溶劑，例如，可以採用丙酮、甲基乙基酮、甲基n-丙基酮、甲基n-丁基酮、二乙基酮、甲基i-丁基酮、甲基n-戊基酮、乙基n-丁基酮、甲基n-己基酮、二n-丁基酮。
作為特定的氨基溶劑，例如，可以採用甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N，N′-二甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N，N′-二乙基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N，N′-二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺、N，N′-二乙基乙醯胺、N-甲基丙酸胺、以及N-甲基吡咯烷酮。
作為上述的表面活性劑，可以採用公知的材料，比如非離子式表面活性劑以及陽離子表面活性劑。作為非離子式表面活性劑，例如，可以採用乙撐氧衍生物以及環氧丙烷衍生物。
作為陽離子表面活性劑，例如，可以採用具有8-24個炭原子的烷基族季銨鹽，比如CnH2n+1(CH3)3N+X-，CnH2n+1(C2H5)3N+X-，CnH2n+1NH2，以及H2N(CH2)nNH2。
此外，除了上述材料，還可以採用所謂的二價染色體表面活性劑，其在一個分子中具有多個親水族和多個憎水族，比如CnH2n+1X2N+M-、(CH3)5N+M-X2CmH2m+1(n，m＝5-20)。在上述結構中，X表示陰離子(特別是，Cl-，Br-等等)，M表示氫原子或更低的烴基族(特別是，CH3，C2H5等等)。
上述表面活性劑可以單獨使用也可以結合使用。
作為介電原材料，無機材料在熱穩定性、加工性能以及機械強度方面是優越的。例如，可以採用氧化鈦、矽、鋁、硼、鍺、鑭、鎂、鈮、磷化合物、鉭、錫、釩以及鋯。在這些材料當中，當上述金屬的金屬醇鹽用作原材料時，在薄膜成形步驟中，最好進行和表面活性劑之間的混合。作為特定的金屬醇鹽，可以採用四乙氧基鈦、四異丙氧基鈦、四甲氧基鈦、四n-丁氧基鈦、四乙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四-n-丁氧基矽烷、三乙氧基氟矽烷、三乙氧基矽烷、三異丙氧基氟矽烷、三甲氧基氟矽烷、三甲氧基矽烷、三n-丁氧基氟矽烷、三n-丙氧基氟矽烷、三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三甲基氯矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基二乙氧基氯矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三甲氧基乙氧基乙烯基矽烷、三乙氧基鋁、三異丁氧基鋁、三異丙氧基鋁、三甲氧基鋁、三-n-丁氧基鋁、三-n-丙氧基鋁、三-sec-丁氧基鋁、三-tert-丁氧基鋁、三乙氧基硼、三異丁氧基硼、三異丙氧基硼、三甲氧基硼、三-n-丁氧基硼、三-sec-丁氧基硼、四乙氧基鍺、四異丙氧基鍺、四甲氧基鍺、四-n-丁氧基鍺、三甲氧基乙氧基鑭、二甲氧基乙氧基鎂、五乙氧基鈮、五異丁氧基鈮、五甲氧基鈮、五-n-丁氧基鈮、五-n-丙氧基鈮、三乙基磷酸鹽、三乙基磷酸鹽、三異丙氧基磷酸鹽、三異丙氧基亞磷酸鹽、三-n-丁基磷酸鹽、三-n-丁基亞磷酸鹽、三-n-丙基磷酸鹽、三-n-丙基亞磷酸鹽、五乙氧基鉭、五異丙氧基鉭、五甲氧基鉭、四-tert-丁氧基錫、錫醋酸鹽、三異丙氧基-n-丁基錫、三乙氧基釩、三-n-丙氧基氧化釩、三乙醯丙酮化釩、四異丙氧基鋯、四-n-丁氧基鋯、以及四-tert-丁氧基鋯。在上述材料中，通過示例的方式，以下材料可以選作最優的材料四異丙氧基鈦、四-n-丁氧基鈦、四乙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四-n-丁氧基矽烷、三異丁氧基鋁以及三異丙氧基鋁。這些金屬醇鹽可以單獨使用，也可以結合使用。作為無機材料，最好採用主要由矽石構成的材料，這是因為這樣可以獲得低介電常數的層。
此後，參照特定的實施例，將描述本發明的優越效果。
(實施例1)下面，參照圖4中的流程圖，將描述用於製造圖1所示的介電線X的方法的第一實施例。
首先，作為預定介電原材料的介電原材料B被施加到基底，該基底為上述兩個導電板之一，即導電板1，從而獲得一個預定厚度(S21)。
通過下面的過程獲得介電原材料B。將2g四乙氧基矽烷(金屬醇鹽)Si(CH3O)4，其是有機金屬材料的一種，和10g乙醇、2g丁醇、1g甲基3-甲氧基丙酸鹽以及1.2gPH值3的水混合併攪拌後，在60℃保持該混合物達大約6小時，以便於反應生成一種溶液，然後通過將上述溶液和IBCF(由Sanwa Chemical Co.，Ltd製造)的溶液混合來準備一種透明溶液，該溶液是光致酸生成劑，具有0.05％的比例(重量百分比)，隨後將0.2g的十六碳烷三甲基銨氯化物(表面活性劑的一個例子)與10cc的上述溶液混合，然後攪拌。接著通過在200℃下進行加熱(烘烤)處理，從而形成介電原材料B。
接下來，被上述的介電原材料B覆蓋的部分通過在80℃的空氣中加熱(烘烤)而被乾燥，因此介電原材料B的薄膜形成(S22)。這個加熱過程執行足夠的時間段(例如接近1至5分鐘)，以通過增加薄膜的粘度穩定基底上的薄膜。在這個實施例中，S21和S22是薄膜成形步驟的一個例子。
隨後，上述介電原材料B的薄膜的僅僅一部分，其具有相應於介電帶40的形狀，被紫外線照射(也就是，具有相應於介電帶40的形狀的部分被暴露在紫外線下)(S23)。
因此，通過交聯反應形成Si-O結合鍵。
接著，在100℃的空氣中對介電原材料B的薄膜進行加熱(烘烤)(S24)。該步驟也便於那些沒有輻射紫外線的部分進行交聯反應，並進行例如大約1至5分鐘。
接著，通過採用80℃、15Mpa的超臨界CO2(超臨界流體的一個例子)，對表面活性劑十六碳烷三甲基銨氯化物進行萃取處理，從而殘留在介電原材料中的有機成分被去除(S25，孔成形步驟的一個例子)。
另一個導電板2粘附到這樣形成的介電帶40和介電層30上(S26)，從而形成介電線X。
通過上述步驟，相比於接受了紫外線輻射的部分(也就是，相應於介電帶40的部分)，其它部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)具有高氣孔率。當通過上述步驟形成的多孔材料層的相對介電常數被測量時，相應於介電帶40的部分的相對介電常數是2.0，而其它部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)的相對介電常數是1.5。
(實施例2)下面，參照圖5中的流程圖，將描述用於製造圖1所示的介電線X的方法的第二實施例。
首先，作為預定介電原材料的介電原材料C被施加到基底，該基底為上述兩個導電板之一，即導電板1，從而獲得一個預定厚度(S31)。
通過下面的過程獲得介電原材料C。將2g四乙氧基矽烷(金屬醇鹽)Si(CH3O)4，其是有機金屬材料的一種，和10g乙醇、2g丁醇、1g甲基3-甲氧基丙酸鹽以及1.2gPH值3的水混合併攪拌後，在60℃保持該混合物達大約6小時，以便於反應生成一種透明溶液，隨後將0.2g的十六碳烷三甲基銨氯化物(表面活性劑的一個例子)與10cc的上述溶液混合，然後攪拌。
接下來，被上述的介電原材料C覆蓋的部分通過在80℃的空氣中加熱(烘烤)而被乾燥，因此介電原材料C的薄膜形成(S32)。這個加熱過程執行足夠的時間段(例如接近1至5分鐘)，以通過增加薄膜的粘度穩定基底上的薄膜。在這個實施例中，S31和S32是薄膜成形步驟的一個例子。
隨後，上述介電原材料C的薄膜的僅僅一部分，其具有相應於介電帶40的形狀，暴露到蒸汽中(S33)。在該步驟中，例如，上述部分經一個掩模暴露到蒸汽中，該掩模具有一個相應於介電帶40的形狀的窗口(開口)，從而，除了該具有相應於介電帶40的形狀的部分的其它部分未暴露到蒸汽中。
因此，通過交聯反應形成Si-O結合鍵。
接著，在該掩模被去除後，通過採用80℃、15Mpa的超臨界CO2(超臨界流體的一個例子)，對表面活性劑十六碳烷三甲基銨氯化物進行萃取處理，從而殘留在介電原材料中的有機成分被去除(S34)，並且在200℃的空氣中進行進一步加熱(S35)。該加熱例如進行大約5至30分鐘。在該實施例中，步驟34和35是孔成形步驟的一個例子。
另一個導電板2粘附到這樣形成的介電帶40和介電層30上(S36)，從而形成介電線X。
通過上述步驟，相比於暴露到蒸汽中的部分(也就是，相應於介電帶40的部分)，其它部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)具有高氣孔率。當通過上述步驟形成的多孔材料層的相對介電常數被測量時，相應於介電帶40的部分的相對介電常數是2.0，而其它部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)的相對介電常數是1.5。
此外，在步驟33中，替代暴露到四乙氧基矽烷蒸汽，例如，還可以暴露到比如四甲氧基矽烷的矽醇鹽蒸汽當中、暴露到潮溼蒸汽(比如100℃、1大氣壓的潮溼蒸汽)當中、暴露到另一種酸性材料蒸汽(比如，23C、1大氣壓的飽和含水鹽酸溶液蒸汽)當中、暴露到原始材料蒸汽(比如，23C、1大氣壓的飽和含水銨溶液蒸汽)當中，並將獲得類似上述的結果。
(實施例3)下面，參照圖6中的流程圖，將描述用於製造圖1所示的介電線X的方法的第三實施例。
首先，作為預定介電原材料的介電原材料E被施加到基底，該基底為上述兩個導電板之一，即導電板1，從而獲得一個預定厚度(S41)。
通過下面的過程獲得介電原材料E。將2g四乙氧基矽烷(金屬醇鹽)Si(CH3O)4，其是有機金屬材料的一種，和10g乙醇、2g丁醇、1g甲基3-甲氧基丙酸鹽以及1.2gPH值3的水混合併攪拌後，在60℃保持該混合物達大約6小時，以便於反應生成一種溶液，然後通過將上述溶液和IBCF(由Sanwa Chemical Co.，Ltd製造)的溶液混合來準備一種透明溶液D，該溶液是光致酸生成劑，具有0.05％的比例(重量百分比)，隨後將0.2g的烷基三甲基銨氯化物CH3(CH2)nN(CH3)3Cl(表面活性劑的一個例子)(其中滿足n＝12)與10cc的上述透明溶液D混合，然後攪拌。
接下來，被上述的介電原材料E覆蓋的部分通過在80℃的空氣中加熱(烘烤)而被乾燥，因此介電原材料E的薄膜形成(S42)。這個加熱過程執行足夠的時間段(例如接近1至5分鐘)，以通過增加薄膜的粘度穩定基底上的薄膜。在這個實施例中，S41和S42是薄膜成形步驟的一個例子。
隨後，上述介電原材料E的薄膜的僅僅一部分，其具有相應於介電帶40的形狀，被電子束照射(也就是，具有相應於介電帶40的形狀的部分被暴露在電子束下)(S43)，如該實施例所描述的那樣。電子束照射強度為10μC/cm2。
因此，通過交聯反應形成Si-O結合鍵。
接著，對於介電原材料E的薄膜，進行顯影處理(膜去除步驟的一個例子)，該處理採用比如有機溶劑的溶劑或者鹼性溶液(比如，四甲基銨氫氧化物的含水溶液)。通過該處理，在介電原材料E的薄膜中，化學鍵未形成的未照射部分(也就是，除了具有相應於介電帶形狀的那部分的其它部分)被選擇性去除。
接著，作為預定介電原材料的介電原材料F被施加到基底，從而獲得一個預定厚度(S45)，基底上薄膜所處區域的那部分被去除。
介電原材料F是一種溶液，通過混合和攪拌10cc的溶液D和0.2g的烷基三甲基銨氯化物CH3(CH2)nN(CH3)3Cl(表面活性劑的一個例子)(其中滿足n＝12)，來製備該溶液。
接著，在100℃的空氣中對介電原材料F的薄膜進行加熱(烘烤)(S46)。該步驟便於介電原材料F的交聯反應，並進行例如大約1至5分鐘。
接著，通過採用80℃、15Mpa的超臨界CO2(超臨界流體的一個例子)，對表面活性劑十六碳烷三甲基銨氯化物進行萃取處理，從而殘留在介電原材料E和F的薄膜(整個薄膜)中的有機成分被去除(S47)。在該萃取處理中，在200℃的空氣中進行進一步加熱(S48)。該加熱例如進行大約5至30分鐘。在該實施例中，步驟47和48是孔成形步驟的一個例子。
另一個導電板2粘附到這樣形成的介電帶40和介電層30上(S49)，從而形成介電線X。
通過上述步驟，相比於介電原材料E的薄膜部分(也就是，相應於介電帶40的部分)，介電原材料F的薄膜部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)具有高氣孔率。當通過上述步驟形成的多孔材料層的相對介電常數被測量時，相應於介電帶40的部分的相對介電常數是2.0，而其它部分(也就是，相應於介電層30的那些部分)的相對介電常數是1.5。
此外，除了電子束照射強度設置為5μC/cm2，介電線通過上述相同的方法和條件形成。在上述情況中，相應於介電層30的那些部分的相對介電常數是1.8。如上所述，通過改變電子束照射強度，相應於介電層30的那些部分的相對介電常數可以被調整到所需值。
此外，通過採用表面活性劑(烷基三甲基銨氯化物)，其中滿足n＝14，可以通過上述相同的方法和條件來形成介電線。在上述情況中，相應於介電層30的那些部分的相對介電常數是1.8。如上所述，可以改變相應於介電層30的那些部分的相對介電常數。
工業應用根據本發明，如上所述，與除了介電帶以外的部分是空(空氣)的傳統介電線(參見圖7)相比，由於兩個導電板之間的空間填充了介電帶和介電層，所以本發明的介電帶不可能被移位，從而強度被大大增加，以形成穩定的結構。
另外，由於多孔材料被用於介電帶和介電層，通過增加其氣孔率，介電常數和介電損耗會明顯的減少。結果是，可以很高傳輸效率(低損耗)的傳輸高頻信號。
此外，根據本發明，由於可以通過調整氣孔率，使得介電帶和介電層由實質相同的多孔材料形成，所以，介電帶和介電層可以由一種材料形成，所以可以容易地進行生產(生產成本降低)。此外，與通過機械方法製造三維結構的傳統情況相比，由於該生產過程使用圖案化處理來進行，所以，可以適當的進行批量生產，並且也可以製造出複雜的形狀。進而，由於具有可選的介電常數的多個介電帶可以形成在一個基底(導電板)上，所以，能夠響應不同頻率傳輸信號的NRD波導可以形成在一個基底上。因此，設計NRD波導的自由度明顯增加。
權利要求
1.一種介電線，包括位於兩個大致相互平行的導電板之間的介電帶，並且介電帶具有比導電板窄的寬度，其特徵在於，介電帶由多孔材料組成，以及在兩個導電板之間除了介電帶以外的其它部分被介電層填充，該介電層由介電常數比介電帶的介電常數小的多孔材料組成。
2.根據權利要求1所述的介電線，其特徵在於，介電帶和介電層由實質相同的材料形成並且具有彼此不同的氣孔率。
3.根據權利要求1所述的介電線，其特徵在於，兩個導電板之間的距離是介電層中信號波長的一半或更少，該信號通過介電線傳輸。
4.根據權利要求1所述的介電線，其特徵在於，介電帶和介電層由氣凝膠材料構成。
5.一種用於製造介電線的方法，所述介電線具有介電帶和介電層，介電帶位於兩個大致相互平行的導電板之間，並且介電帶具有比導電板窄的寬度，介電層填充在兩個導電板之間除了介電帶以外的其它部分，介電層由介電常數比介電帶的介電常數小的多孔材料組成，所述方法包括使用介電原材料在導電板之一上形成薄膜的薄膜成形步驟；將介電原材料的薄膜的一部分暴露到預定的光線、光束以及蒸汽下的帶暴露步驟，所述部分具有相應於介電帶的形狀；以及使得介電原材料整個薄膜多孔的孔成形的步驟。
6.根據權利要求5所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述帶暴露步驟是將具有相應於介電帶的形狀的那部分被暴露到紫外線、電子束、X射線或者離子束的步驟，以及介電原材料可以包含感光材料。
7.根據權利要求5所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述帶暴露步驟是將具有相應於介電帶的形狀的那部分被暴露到溼蒸汽、包含酸性材料的蒸汽、包含基本材料的蒸汽或者包含介電原材料的蒸汽當中的步驟。
8.根據權利要求6所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述感光材料包括光致酸生成劑。
9.根據權利要求5所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述介電原材料包括有機金屬材料。
10.根據權利要求9所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述有機金屬材料包括金屬醇鹽。
11.根據權利要求5所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述介電原材料包括表面活性劑。
12.一種用於製造介電線的方法，所述介電線具有介電帶和介電層，介電帶位於大致相互平行的兩個導電板之間，並且具有比導電板的寬度窄的寬度，介電層填充在導電板之間介電帶以外的部分，並且由介電常數比介電帶的介電常數小的多孔材料組成，所述方法包括使用第一介電原材料在導電板之一上形成第一薄膜的第一薄膜成形步驟；去除除了具有相應於介電帶的形狀的那部分之外的第一薄膜的薄膜去除步驟；使用第二介電原材料在由薄膜去除步驟中處理的所述兩個導電板之一上形成第二薄膜的第二薄膜成形步驟；以及使得第一和第二介電原材料的整個薄膜多孔的孔成形步驟。
13.根據權利要求12所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述薄膜去除步驟包括，暴露第一介電原材料的第一薄膜到預定的光線或光束下，其中該部分具有相應於介電帶的形狀，隨後進行顯影處理，以去除具有相應於介電帶的形狀的部分之外的第一薄膜。
14.根據權利要求12所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述第一介電原材料包括感光材料。
15.根據權利要求14所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述感光材料包括光致酸生成劑。
16.根據權利要求12所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述介電原材料包括有機金屬材料。
17.根據權利要求16所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，所述有機金屬材料包括金屬醇鹽。
18.根據權利要求12所述的用於製造介電線的方法，其特徵在於，介電原材料包括表面活性劑。
全文摘要
本發明提供了一種介電線，其具有足夠的強度，並適於批量生產，以及提供了一種該介電線的製造方法。該製造方法是一種用於製造介電線的製造方法，該介電線具有介電帶和介電層，介電帶位於兩個大致相互平行的導電板之間，並且介電帶具有比導電板窄的寬度，介電層填充在兩個導電板之間除了介電帶以外的其它部分，該介電層由介電常數比介電帶的介電常數小的多孔材料組成。該介電線(NRD波導)通過下列步驟製成使用介電原材料在導電板之一上形成薄膜的薄膜成形步驟；將介電原材料的上述薄膜的一部分暴露到預定的光線、光束以及蒸汽下的帶暴露步驟，其中該部分具有相應於介電帶的形狀；以及使得介電原材料整個薄膜多孔的孔成形步驟。
文檔編號H01P11/00GK1745497SQ20048000306
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月5日 優先權日2003年1月28日
發明者丸山政克, 川上信之, 福本吉人, 平野貴之 申請人:株式會社神戶制鋼所