DE68908690T2

DE68908690T2 - Biegsames koaxialkabel und herstellungsverfahren desselben.

Info

Publication number: DE68908690T2
Application number: DE89908136T
Authority: DE
Inventors: Gerhard Badasch; Christopher Schreiber
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2009-06-24
Also published as: DE68908690D1; JPH0748608B2; EP0380620B1; US4845311A; IL90836A; ES2014815A6; IL90836A0; JPH03501435A; EP0380620A1; WO1990001222A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Umfeld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Signalübertragungsleitungen und genauer flexible Koaxialkabel, welche in der Lage sind, Signale im GHz-Frequenzbereich ohne merklichen Signalverlust zu übertragen und welche eine hochdichte Packung haben.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die US-A-4,646,436 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Koaxialleiter-Verbindungsschaltkreiskarte, sowie der Karte selbst durch Bereitstellen eines ersten leitfähigen Überzugs auf einem Substrat, Aufschreiben eines isolierten Drahtsignalleitermusters auf den ersten Überzug und eines zweiten leitfähigen Überzugs über dem Draht zum Bereitstellen einer leitfähigen Abschirmung, welche den Draht umgibt, Entfernen von leitfähigem Material von den Überzügen in Abstandsbereichen an Anschlußpunkten und Bohren der Anschlußpunkte mittels Laserstrahl oder mittels mechanischem Bohren, um den Signalleiter freizulegen.
Fortschritte bei integrierten Schaltkreisen haben deren Arbeitsgeschwindigkeiten in den Gigahertz-Bereich angehoben, also über die Fähigkeit üblicherweise erhaltbarer, mit einer geflochtenen Abschirmung versehenen Kabeln hinaus, Signale ohne erheblichen Strahlungsverlust zu übertragen, der bei Frequenzen oberhalb von 10 kHz spürbar wird. Wenn weiterhin solche Kabel während der Verbindung gebogen werden, wird ihr variables Stehwellenverhältnis ungleich. Ein Ergebnis eines ungleichen variablen Stehwellenverhältnisses ist die Streuung der Signalintensität aufgrund von Signalvermischung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Übertragungsleitung, sowie das Kabel oder die Übertragungsleitung selbst zu schaffen, in welcher ein elektrisches Signal von einem integrierten Schaltkreis zum anderen im Gigahertz-Frequenzbereich ohne merklichen Signalverlust laufen kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 bzw. Anspruch 10 gelöst.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, eine hochdichte Packung für solche Kabel zu schaffen;
ein anderer Vorteil der Erfindung ist, dar ein flexibles Kabel bereitgestellt wird, welches gegenüber Übertragungsleitungsverlusten, welche von Kabelbiegungen herrühren, weniger anfällig ist; und
ein weiterer Vorteil der Erfindung ist das Bereitstellen einer elektrischen Signalfortpflanzung in einem Übertragungskabel mit einem gleichmäßigen variablen Stehwellenverhältnis.
Gemäß der Erfindung wird eine Mehrzahl von leitfähigen Signalleitungen geschaffen, von denen jede von dielektrischem Material umgeben ist. Eine 360º-Signalrücklaufleitung ist um jede der Mehrzahl von Signalleitungen und einen Bereich des umgebenden dielektrischen Materials herum geformt, so daß eine Mehrzahl von aneinanderliegenden Koaxialstrukturen gebildet wird. Jede dieser Koaxialstrukturen ist von einem zusätzlichen isolierenden dielektrischen Material und einer 360º-Schicht von leitfähigem Material zum Abschirmen jeder der Koaxialstrukturen umgeben.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann die Mehrzahl von leitfähigen Signalleitungen passend von benachbarten Signalspuren in einer Mehrschichtstruktur ausgewählt werden. Andere als die benachbarten Signalspuren werden ausgewählt, um als Elemente der 360º-Rücklauf- und Abschirmstrukturen zu dienen. Die Struktur wird bevorzugt in einer Schichttechnik unter Verwendung von bekannten Photoätz-, chemischen Abtragungs-, Laserabtragungs- und elektrolytischen Platierungstechniken hergestellt. Der fortlaufende flexible Aufbau, der sich hieraus ergibt, schafft einen erheblich verbesserten Betrieb gegenüber aus Litzen aufgebauten Koaxialkabeldesigns.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die soeben zusammengefaßte Erfindung wird nun in Zusammenschau mit der Zeichnung im Detail beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines flexiblen Koaxialkabels gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist;
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung einer anfänglichen Mehrschicht-Konfiguration zeigt, welche in dem Herstellungsprozeß gemäß der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 3 bis Fig. 16 Querschnittsdarstellungen aufeinanderfolgender Stufen in der Herstellung eines flexiblen Koaxialkabels gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigen;
Fig. 17 eine Querschnittsdarstellung des flexiblen Koaxialkabels gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
Fig. 18 eine Querschnittsdarstellung einer ersten Anordnung von flexiblen Koaxialkabeln gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt; und
Fig. 19 eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Anordnung von flexiblen Koaxialkabeln gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung eines flexiblen Kabels 8 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Kabel 8 umfaßt eines oder mehrere flexible Koaxialkabel 10. Jedes der Koaxialkabel 10 beinhaltet eine mittige leitende Signalleitung 60, umgeben von einer ersten dielektrischen Schicht 14. Eine Signalrücklaufleitung 74 ist um die erste dielektrische Schicht 14 herum ausgeformt. Die Signalrücklaufleitung 74 ist von einer zweiten dielektrischen Schicht 82 umgeben, welche wiederum von einer Abschirmung 104 umgeben ist. Die erste dielektrische Schicht 14 dient als Isolator zwischen der leitenden Signalleitung 60 und der Signalrücklaufleitung 74, während die zweite dielektrische Schicht 82 als Isolator zwischen der Signalrücklaufleitung 74 und der Abschirmung 104 dient. Ein bevorzugtes Material für die dielektrischen Schichten 14 und 82 ist dielektrisches Polyimid, beispielsweise das unter dem Markennamen "Kapton" von DuPont verkaufte Produkt. Selbstverständlich lassen sich auch andere dielektrischen Stoffe verwenden.
Die Signalrücklaufleitung 74 besteht aus einer Mehrzahl von leitenden Elementen 75, 27, 44, 19, 76, 17, 42, 26, welche in einer im wesentlichen rechteckförmigen Konfiguration elektrisch miteinander verbunden sind. Das untere ebene leitende Element 75 ist elektrisch durch ein vertikales leitendes Element 27 mit einem Signalspurelement 44 verbunden. Die Signalspur 44 ist über ein zweites vertikales leitendes Element 19 mit dem oberen ebenen leitenden Element 76 verbunden. Ein drittes vertikales leitendes Element 17 verbindet elektrisch das obere ebene Element 76 mit einer Signalspur 42. Das vierte vertikale leitende Element 26 vervollständigt den leitfähigen Pfad durch Verbinden der Signalspur 42 mit dem unteren ebenen leitenden Element 75.
Auf ähnliche Weise ist die Abschirmung 104 aus einer Mehrzahl von elektrisch verbundenen leitenden Elementen 105, 87, 46, 83, 106, 81, 40, 82 aufgebaut. Das bodenseitige ebene leitende Element 105 ist durch ein erstes vertikales leitendes Element 87 mit einer Signalspur 46 elektrisch verbunden. Eine Verbindung zwischen einem oberen ebenen leitenden Element 105 und der Signalspur 46 wird durch ein zweites vertikales leitendes Element 83 hergestellt. Das obere ebene leitende Element 106 ist durch ein drittes vertikales leitendes Element 81 elektrisch mit einer Signalspur 40 verbunden. Die Signalspur 40 ist durch ein viertes vertikales leitendes Element 85 elektrisch mit dem bodenseitigen ebenen leitenden Element 105 verbunden, so daß eine im wesentlichen rechteckförmige Abschirmstruktur vervollständigt ist.
Die mittige leitende Signalleitung 60, die dielektrische Schicht 14 und die Signalrücklaufleitung 74 bilden in der Kombination eine funktionale Koaxialkabel-Konfiguration 80. Die schützende Abschirmung 104 schützt das Signal, welches sich in der Koaxialkabel-Konfiguration 80 fortpflanzt vor Verlusten aufgrund von Abstrahlung und vor Störungen von außen. Jede Abschirmung 104 teilt sich eine gemeinsame, im wesentlichen vertikale leitende Wand mit der benachbarten Abschirmung 104, so daß jeweils benachbarte Koaxialstrukturen zusammengefügt sind. In Fig. 1 ist eine derartige Wand diejenige, welche durch die Signalspur 40 und seine benachbarten vertikalen leitenden Elemente 81, 82 und durch die Signalspur 44 und seine benachbarten vertikalen leitenden Elemente 83, 87 geformt wird.
Die nachfolgende Beschreibung offenbart den bevorzugten Prozeß zur Herstellung des Kabels 8. Der Aufbau und die Funktion der Vorrichtung der bevorzugten Ausführungsform läßt sich besser verstehen, da jeder Schritt ihrer Ausbildung eräutert wird.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer gemeinsamen Mehrschicht-Konfiguration 11, welche allgemein bekannt ist. Diese Struktur bildet die Grundlage zur Herstellung des Kabels 8. Die gemeinsame Mehrschicht-Konfiguration 11 besteht aus Signalspuren 12, welche aus einer Ummantelung geätzt sind und in dielektrisches Material 14 sandwichartig eingeschlossen oder gekapselt sind. Die Spuren 12 können beispielsweise 0,0356 mm (1,4 mils) hoch und 0,127 mm (5 mils) breit und mit ihren Mittelpunkten 0,254 mm (10 mils) voneinander beabstandet sein.
Eine äußere Grundebenenschicht 16 ist auf dem dielektrischen Material 14 befestigt. Die Grundebenenschicht 16 kann aus jedem guten Leiter hergestellt sein, ist jedoch bevorzugt, ein Überzug aus gerolltem, geglühtem Kupfer.
Es zeigt sich, daß jede mittige leitende Signalleitung 60 anfänglich als Signalspur 12 beginnt, wie es auch die Signalspuren 42 und 44 tun, welche einen Teil der Signalrücklaufleitung 74 ausmachen und die Signalspuren 40 und 46 tun, welche Teile der Abschirmung 104 bilden. Ein Teilbereich der äußeren Grundebenenschicht 16 wird schließlich einen Teil einer jeden Signalrücklauleitung 74.
Die Mehrschicht-Konfiguration 11 ist die Ausgangsstruktur gemäß der bevorzugten Ausführungsform. Die folgende Diskussion der Fig. 3 bis 7 wird die Prozeßschritte darstellen, die vorgesehen sind, Gräben in der Mehrschicht-Konfiguration 11 auszubilden. Diese Gräben werden abschließend mit leitfähigem Material gefüllt, um Elemente der Signalrücklaufleitung 74 oder der Abschirmung 104 zu bilden.
Gemäß Fig. 3 wird die freie Oberfläche der äußeren Grundebenenschicht 16 mit einem photoempfindlichen Schutzlack 20 überzogen. Der Schutzlack 20 kann auf die Grundebenenschicht 16 unter Verwendung eines Photoresist-Laminators auflaminiert werden, was eine allgemein bekannte Vorrichtung ist. Bei einem Photoresist-Laminator wird der Photoschutzlack unter Verwendung von Hitze und Druck aufgerollt. Die ungefähre Temperatur, welche in dem Heizprozeß verwendet wird, beträgt 107,2 bis 121,1ºC (225 bis 250ºF). Ein Photoresist-Laminator kann den Schutzlack auf ein Segment mit 61 cm (24 inch) Breite mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 61 cm pro Minute (2 Fuß pro Minute) aufbringen.
Der aufgebrachte photoempfindliche Schutzlack 20 wird dann durch eine Maske hindurch belichtet, so daß ein gewünschtes Muster in einer "Belichtungseinheit" definiert wird, ein handelsübliches, allgemein bekanntes Belichtungsgerät. Die (nicht dargestellte) Belichtungseinheit polymerisiert den unbedeckten Schutzlack 20, indem sie ihn einer UV-Strahlung aussetzt. Der Schutzlack 20 wird dann entwickelt. Ein Förderband-Entwickler des allgemein bekannten Typs ist geeignet. Die Entwicklerlösung entfernt den nicht polymerisierten Schutzlack (den Schutzlack, der nicht belichtet wurde, da er bedeckt war). Gemäß Fig. 4 hinterläßt der entfernte Schutzlack Spalten 22, welche mit ausgewählten Signalspuren 12 fluchten.
Ein anderes Verfahren zur Definierung eines gewünschten Musters wäre das Drucken des Musters unter Verwendung eines Siebdrucks und eines alkalilöslichen Ätz-Schutzlacks. Diese Alternative würde das Auflaminieren des Schutzlackes, die Belichtungs- und Entwicklungsvorgänge unnötig machen.
Gemäß Fig. 5 werden Teile der äußeren Grundebenenschicht 16 aus Kupfer chemisch entfernt oder geätzt, um Öffnungen zu erzeugen, welche mit den Spalten 22 fluchten. Der verbleibende Photoschutzlack 20 wird verwendet, um ein Muster für den chemischen Entfernungs- oder Ätzvorgang zu bilden. In dem chemischen Entfernungsprozeß können mit Förderband ausgestattete Ätzmaschinen verwendet werden. Ätzmittel, welche in dem Prozeß verwendet werden können, umfassen Kupfer(II)- chlorid, Schwefel-Peroxid (sulfuric peroxide), Ammoniumhydroxid, Ammonium-Peroxid (ammonium peroxide), Eisen (III)- chlorid (mit Ausnahmen, wie von dem EPA vorgeschrieben) etc. Nach dem chemischen Entfernen entfernt eine mit Förderbändern arbeitende Abziehmaschine den verbleibenden Schutzlack und reinigt, spült und trocknet die Vorrichtung.
Nach dem Abziehen wirkt die verbleibende äußere Grundebenenschicht 16 als Maske, so daß Teile des dielektrischen Material 14 mit einem Laser entfernt werden können. Der Laser wird verwendet, um das Dielektrikum 14 selektiv abzutragen, so daß gemäß Fig. 7 Gräben 48 bis 59 erzeugt werden. Bestimmte dieser Gräben, nämlich 49, 50, 51, 52, 55, 56, 57, 58 führen zu ausgewählten Signalspuren 40, 42, 44, 46, wie in Fig. 7 dargestellt. Wie erwähnt, bilden diese Signalspuren 40, 42, 44, 46 abschließend Teile der Abschirmung 104, der Signalrücklaufleitung 74, und der Abschirmung 104 für ein Koaxialkabel 10.
Nachdem gewünschte Bereiche des Dielektrikums 14 und der Grundebene 16 entfernt worden sind, sind die Gräben 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 gemäß Fig. 7 bereit, mit leitfähigem Material gefüllt zu werden, was gemäß Fig. 8 bewerkstelligt wird.
Gemäß Fig. 8 werden nach dem Reinigen der Gräben (48 bis 59 in Fig. 7) diese während eines ersten Metallabscheideprozesses elektrolytisch beschichtet. In diesem ersten Metallabscheidungsprozeß wird jeder Graben 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 mit leitfähigem Material gefüllt, um jeweils vertikale leitende Elemente 13, 15, 17, 19, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 zu erzeugen.
Der elektrolytische Beschichtungsprozeß, der verwendet wird, die leitfähigen Elemente 13, 15, 17, 19, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 28, und 29 zu erzeugen, kann aus einer Metallabscheidung bestehen, bei der eine hochpegelige RF-Strahlung oder ein Gleichstrom auf ein Metall innerhalb eines Vakuums aufgebracht wird. Das Metall ist bevorzugt Kupfer oder ein anderes sehr gut leitfähiges Metall. Ein anderes Verfahren zur Erzeugung der leitenden Elemente 13, 15, 17, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 und 29 wäre das Aufbringen eines leitfähigen Epoxys durch Siebdruck.
Das elektrolytische Beschichten der Gräben 50, 51, 56 und 57 erzeugt eine 360º-Signalrücklaufleitung 74, um eine ausgewählte innere Signalspur 60 herum, wie in Fig. 8 dargestellt. Beginnend bei der Signalspur 42 und entgegen Uhrzeigersinn gesehen, besteht die 360º-Signalrücklaufleitung 74 aus der Signalspur 42, einem vertikalen leitenden Element 26, einem unteren ebenen leitenden Element 75, einem vertikalen leitenden Element 27, einer Signalspur 44, einem vertikalen leitenden Element 19, einem oberen ebenen leitenden Element 76 und einem vertikalen leitenden Element 17. Die Breite der vertikalen leitenden Elemente 17, 19, 26 und 27 und die Dicke der ebenen leitenden Elemente 75 und 76 kann gleich der Höhe der mittigen Leiter 60 sein, z.B. 0,035 mm (1.4 mils).
Nachfolgend werden die 360º-Signalrücklaufleitungen 74 voneinander isoliert. Die Schritte, die verwendet werden, diese Isolation zu erzeugen, sind in den Fig. 9 bis 12 dargestellt.
Gemäß Fig. 9 wird eine zusätzliche Schicht von photoempfindlichem Schutzlack 62 auf die Struktur gemäß Fig. 8 aufgebracht. Der Schutzlack 62 wird durch den gleichen Laminierprozeß auflaminiert, der in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden ist. Der photoempfindliche Schutzlack 62 wird selektiv durch eine Maske hindurch belichtet, um ein gewünschtes Muster zu definieren. Nachfolgend wird der nicht belichtete Schutzlack durch die Entwicklerlösung des mit dem Förderband ausgestatteten Entwicklers auf gleiche Weise wie vorstehend beschrieben entfernt. Das Entfernen dieses Teils des Schutzlackes legt die äußere Grundebenenschicht 16 an ausgewählten Stellen 70 frei, wie in Fig. 10 gezeigt.
Gemäß Fig. 11 wird die äußere Grundebenenschicht 16 an den ausgewählten Stellen 70 in dem Schutzlack 62 chemisch entfernt, so daß bestimmte Stellen 71 des dielektrischen Materials 14 freigelegt werden. Nach Abschluß dieses Schrittes ist die Koaxialkabel-Konfiguration bestehend aus der koaxialen Signalrücklaufleitung 74 und der Signalleitung 60 von benachbarten Kabeln um volle 360º elektrisch isoliert.
Gemäß Fig. 12 wird die Schutzlackschicht 62 von der in Fig. 11 dargestellten Struktur entfernt. Fig. 12 zeigt, daß die koaxiale Signalrücklaufleitung 74 zwei Abschnitte 75 und 76 aufweist, welche aus dem gebildet sind, welches als äußere Grundebenenschicht 16 bezeichnet wurde. Die spezielle Signalleitung 60 ist der gewünschte Signalträger. Die spezielle Signalleitung 60 ist in dielektrisches Material 14 eingebettet, welches wiederum in der rechteckförmigen koaxialen Signalrücklaufleitung 74 eingebettet ist. Die rechteckförmige Signalrücklaufleitung 74, das Dielektrikum 14 und die Signalleitung 16 stellen in Kombination eine rechteckförmige Koaxialkabel-Konfiguration 80 dar. Eine unbestimmte Anzahl dieser rechteckförmigen Koaxialkabel-Konfiguration 80 kann Seite an Seite hergestellt werden, um ein Element zu erzeugen, welches einem Bandkabel sehr ähnlich ist.
Bis zu diesem Punkt wurde ein funktionales Koaxialkabel beschrieben. Die Koaxialkabel-Konfiguration 80 werden nachfolgend abgeschirmt, um sie vor Übertragungsverlusten zu schützen, welche durch Ausstrahlung oder durch Empfänglichkeit gegenüber Störungen von außen verursacht werden, wie nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 13 bis 17 beschrieben wird.
Gemäß Fig. 13 wird eine Schicht eines Dielektrikums 82 auflaminiert, abgeschieden oder sonst wie auf das Bauteil von Fig. 12 aufgebracht. Zusätzlich wird eine andere Schicht eines Leiters oder Überzugs 84 auflaminiert, abgeschieden oder sonst wie auf die Oberfläche der zusätzlichen Dielektrikumschicht 82 aufgebracht. Die zusätzliche Schicht des Überzugs 84 wird letztendlich als Teil der Abschirmung 104 verwendet. Die zusätzliche Schicht des Überzugs 84 kann durch Vakuumabscheidung aufgebracht werden.
Gemäß Fig. 14 wird eine Schicht eines photoempfindlichen Schutzlacks 90 auf die Struktur gemäß Fig. 13 auflaminiert unter Verwendung eines Laminierprozesses ähnlich dem, der verwendet wird, die Schutzlackschicht 20 gemäß Fig. 3 aufzubringen. Der photoempfindliche Schutzlack 90 wird selektiv belichtet und entwickelt. Der nicht entwickelte Schutzlack wird von ausgewählten Bereichen entfernt, wo die zusätzliche Schicht des Überzugs 84 chemisch entfernt wird. Der chemische Entfernungsprozeß ist der gleiche wie derjenige, der unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben wurde.
Gemäß Fig. 15 wird der Schutzlack 90 entfernt, nachdem er als Maske für das chemische Entfernen der zusätzlichen Überzugsschicht 84 gedient hat. Die Überzugsschicht 84 ist dargestellt mit entfernten speziellen Abschnitten, um Öffnungen 95 zu erzeugen, welche das Ergebnis des chemischen Entfernungsprozesses sind. Die Öffnuungen 95 sind in vertikaler Fluchtung mit den Signalspuren 40 und 46.
Die verbleibenden Bereiche der zusätzlichen Überzugsschicht 84 wirken als Lasermaske. Laserstrahlung wird verwendet, um vertikal in die Öffnungen 95 in der Überzugsschicht 84 einzudringen und das dielektrische Material 82 an ausgewählten Bereichen zu entfernen, bis Material 91 freiliegt, welches in leitfähiger Verbindung mit den Signalspuren 40 und 46 ist. Die durch das Entfernen des Dielektrikums 82 erzeugten Vertiefungen sind als Gräben 100 bis 103 bezeichnet und in Fig. 16 dargestellt. Diese Gräben 100 bis 103 werden nach dem Entfernen des dielektrischen Materials gereinigt.
Gemäß Fig. 17 werden die Gräben 100 bis 103 mit leitfähigem Material gefüllt, um durch einen elektrolytischen Überzugsprozeß leitende Elemente 81, 83, 85 und 87 zu bilden. Diese Elemente 81, 83, 85 und 87 erzeugen einen leitfähigen Durchgang zwischen dem Überzug 84 und den Signalspuren 40 und 46 und bilden eine rechteckförmige Abschirmung 104 um die Kabel-Konfiguration 80 herum. Der elektrolytische Überzugsprozeß kann der gleiche Prozeß sein, der unter Bezug auf Fig. 8 beschrieben worden ist. Die Abschirmung 104 besteht von der Signalspur 40 aus entgegen Uhrzeigersinn gesehen aus den folgenden Elementen: Vertikales leitendes Element 85, ein unteres ebenes leitendes Element 105, ein vertikales leitendes Element 87, eine Signalspur 46, ein vertikales leitendes Element 83, ein oberes ebenes leitendes Element 106 und ein vertikales leitendes Element 81, welches die um 360º umlaufende elektrische Verbindung mit der Signalspur 40 vervollständigt. Die Breite der vertikalen leitenden Elemente 81, 83, 85 und 87 und die Dicke der ebenen leitenden Elemente 105 und 106 kann hier wiederum gleich der Höhe der mittigen Leiter 60 sein, z.B. 0,035 mm (1.4 mils).
Zusätzlich zu der Erzeugung eines Kabels 10 und wie oben erwähnt, kann eine Mehrzahl von Kabeln 10 Seite an Seite erzeugt werden, um ein zusammengesetztes Kabel 8 zu bilden, das einem Bandkabel sehr ähnlich ist. Weiterhin können Kabel 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform übereinander angeordnet und miteinander verklebt werden. Die einzelnen Kabel 10 können in vertikalen Spalten fluchten, um eine flexible Kabelanordnung 110 zu bilden, wie in Fig. 18 dargestellt, oder die jeweiligen Kabel 10 können zueinander versetzt sein, um die flexible Anordnung 112 zu bilden, die in Fig. 19 dargestellt ist. Die Anordnungen 110 und 112 zeigen eine hochdichte Packung und bieten den gleichen Vorteil des Betriebsbereiches im Gigahertz-Frequenzbereich, der durch die einzelnen flexiblen Koaxialkabeln 10 geboten wird.
Die beschriebene bevorzugte Ausführungsform hat zahlreiche Merkmale und Vorteile. Die Flexibilität und durchgehend stabile Konstruktion der Signalrücklaufleitung im Gegensatz zu den Netzkonstruktionen des Standes der Technik sind verantwortlich zur Erzeugung eines gleichmäßigen variablen Stehwellenverhältnisses, wenn das Kabel gebogen ist und verhindern Signalmischung. Die stabile Konstruktion und Flexibilität verringert auch Signalverlust aufgrund von Ausstrahlungen. Eine Kombination dieser Merkmale mit der schützenden Abschirmung erzeugt einen Schutz vor Anfälligkeit gegenüber externer Strahlung. Das Ergebnis ist eine Hochfrequenz-Signalübertragung im Gigahertzbereich mit keinem nennenswerten Verlust.
Ebenfalls bemerkenswert ist die hohe Packungsdichte, mit der die Koaxialkabel hergestellt werden können. Die Seite-an- Seite-Anordnung und die relativ kleine Größe eines jeden Kabels gibt die Möglichkeit der hochdichten Packung. Zusätzlich können Kabellagen, welche praktisch in der gleichen Weise wie ein Bandkabel hergestellt werden, aufeinander angeordnet werden und mit Epoxy oder einem anderen Kleber zusammengehalten werden, um eine noch größere hochdichte Packungsmöglichkeit zu schaffen.
Die beschriebene Ausführungsform ist nur eine Darstellung der vorliegenden Erfindung. Andere analoge und äquivalente Verfahren zur Herstellung und funktionell äquivalente Vorrichtungen ergeben sich für den Durchschnittsfachmann aus der Beschreibung des Gegenstandes. Beispielsweise ist die beschriebene rechteckförmige Formgebung aus Gründen einer leichten Herstellung vorgesehen. Das Kabel könnte auch verschiedene andere Formgebungen, beispielsweise kreisförmige oder elliptische Formgebungen haben.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels (8) zur elektrischen Signalfortpflanzung, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen einer mehrschichtigen Leiter-Konfiguration (11) bestehend aus einer Mehrzahl von seitlich beabstandeten leitenden Signalspuren (12), welche in einein Überzug geätzt und in dielektrisches Material (14) sandwichartig eingeschlossen oder eingekapselt sind und aus zwei äußeren Grundebenenschichten (16), welche an dem dielektrischen Material (14) befestigt sind und dieses einschließen;

Auswählen eines ersten Satzes der Signalspuren (12), wobei diese Auswahl so erfolgt, daß jedes Mitglied des ersten Satzes von dem nächsten durch eine Mehrzahl von wenigstens drei nicht ausgewählten Signalspuren (12) getrennt ist;

Auswählen als zweiter Satz der Signalspuren (12) diejenigen benachbart dem ersten Satz, d.h., die äußeren von der Mehrzahl und als dritter Satz von Signalspuren (12) diejenigen, die von der Mehrzahl übrigbleiben;

Entfernen von Streifen der Grundebenenschicht (16) und von dem dielektrischen Material (14) auf beiden Seiten des mehrschichtigen Leiters (11) entlang jeder einzelnen der Spuren (12) aus dem zweiten und dritten Satz, wodurch Gräben (48 bis 59) gebildet werden, welche die Spuren (12) freilegen;

Abscheiden von leitfähigem Material (13, 15, 17, 19, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) entlang jedes der Gräben (48 bis 59), wodurch jede der Signalspuren (12) aus dem zweiten und dritten Satz mit den beiden äußeren Grundebenenschichten (16) elektrisch verbunden wird und eine 360º umlaufende Signalrücklaufleitung (74) um jede der Signalspuren (12) aus dem ersten Satz gebildet wird;

Entfernen von Streifen der Grundebenenschichten (16) auf beiden Seiten des mehrschichtigen Leiters (11) an Stellen zwischen den Spuren (12), welche zu dem zweiten und dritten Satz gehören;

Aufbringen einer Schicht eines dielektrischen Materials (82) auf beiden Seiten des mehrschichtigen Leiters (11);

Aufbringen einer Schicht eines Leiters (84) auf die freiliegenden Flächen der Schicht des dielektrischen Materials (82) auf beiden Seiten des mehrschichtigen Leiters (11);

Entfernen von Streifen von der Schicht des Leiters (84) und des dielektrischen Materials (82) auf beiden Seiten des mehrschichtigen Leiters (11) entlang jeder der Spuren (12) des dritten Satzes, wodurch Gräben (100 bis 103) gebildet werden, welche das leitfähige Material (15, 21, 25, 28) freilegen, welches vorher entlang der Spuren (12) des dritten Satzes abgeschieden wurde und wodurch diese mit den Grundebenenschichten (16) verbunden werden; und

Abscheiden von leitfähigem Material (81, 83, 85, 87) entlang jedes der zuletzt geformten Gräben (100 bis 103), wodurch jede Signalspur (12) aus dem dritten Satz mit den beiden Schichten des Leiters (84) elektrisch verbunden wird und eine um 360º umlaufende leitfähige Abschirmung (104) gebildet wird zur Abschirmung einer jeden Koaxialstruktur (80), welche jeweils durch jede Signalspur (12) des ersten Satzes und der Signalrücklaufleitung (74) gebildet wird.

2. Das Verfahren von Anspruch 1, bei dem beim Auswählen des ersten Satzes von Signalspuren (12) diese Auswahl so gemacht wird, daß jedes Mitglied dieses ersten Satzes von dem nächsten durch genau drei nicht ausgewählte Signalspuren (12) getrennt ist und bei dem beim Auswählen des zweiten Satzes von Signalspuren (12) diejenigen benachbart zum ersten Satz, d.h., die äußeren dieser drei und beim Auswählen des dritten Satzes von Signalspuren (12) die verbleibenden, d.h., die mittleren dieser drei ausgewählt werden.

3. Das Verfahren von Anspruch 1, bei dem der Schritt des Entfernens der Streifen der Grundebenenschichten (16) die folgenden Schritte aufweist:

Aufbringen eines photoempfindlichen Schutzlacks (20) auf die freiliegende Seite der beiden Grundebenenschichten (16);

Belichten des Schutzlackes (20) durch eine Maske hindurch, um ein gewünschtes Muster zu definieren;

Entwickeln des Schutzlackes (20) und Entfernen von nicht belichteten Teilen hiervon;

chemisches Entfernen der Grundebenenschichten (16) an Stellen, die von dem Schutzlack (20) nicht geschützt werden;

Abziehen des verbleibenden Schutzlackes (20); und

Entfernen derjenigen Bereiche des dielektrischen Materials (14), welche durch das Muster in den Grundebenenschichten (16) unbedeckt sind, um die Gräben (48 bis 59) zu definieren, welche die Spuren (12) freilegen.

4. Das Verfahren von Anspruch 1, bei dem der Schritt des Abscheidens des leitfähigen Materials (13, 15, 17, 19, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) entlang jedes der Gräben (48 bis 59) durch einen Metall-Abscheideprozeß oder durch Aufbringen eines leitfähigen Harzes mittels Siebdruck bewerkstelligt wird.

5. Das Verfahren von Anspruch 1, bei dem der Schritt des Entfernens der Streifen der Grundebenenschichten (16) auf beiden Seiten eines mehrschichtigen Leiters (11) an Stellen zwischen den Spuren (12), welche zu dem zweiten und dritten Satz gehören, aufweist:

Aufbringen eines photoempfindlichen Schutzlackes (62) auf die freiliegende Seite der beiden Grundebenenschichten (16);

Belichten des Schutzlackes (62) durch eine Maske, um ein gewünschtes Muster zu definieren;

Entwickeln des Schutzlacks (62) und Entfernen von unbelichteten Teilen hiervon, um die Grundebenenschichten (16) an ausgewählten Stellen (70) freizulegen;

chemisches Entfernen der Grundebenenschichten (16) an den ausgewählten Stellen (70), wodurch gewisse Stellen (71) des dielektrischen Materials (14) freigelegt werden; und

Abziehen des verbleibenden Schutzlacks (62).

6. Das Verfahren von Anspruch 1, bei dem der Schritt des Entfernens von Streifen der Schichten des Leiters (84) und des dielektrischen Materials (82) auf beiden Seiten des mehrschichtigen Leiters (11) entlang jeder der Spuren (12) des dritten Satzes aufweist:

Aufbringen eines photoempfindlichen Schutzlackes (90) auf die freiliegende Seite von beiden Schichten des Leiters (84);

Belichten des Schutzlacks (90) durch eine Maske, um ein gewünschtes Muster zu definieren;

Entwickeln des Schutzlacks (90) und Entfernen von unbelichteten Teilen hiervon, um das dielektrische Material (82) an ausgewählten Stellen (95) freizulegen;

Entfernen des dielektrischen Materials (82) an den ausgewählten Stellen (95), wodurch die Gräben (100 bis 103) gebildet werden, welche mit den Signalspuren des dritten Satzes fluchten; und

Abziehen des verbleibenden Schutzlackes (90).

7. Das Verfahren von Anspruch 1, bei dem der Schritt des Abscheidens des leitfähigen Materials (81, 83, 85, 87) entlang jedes der Gräben (100 bis 103) durch einen Metallabscheide-Prozeß oder durch Aufbringen eines leitfähigen Epoxys durch Siebdruck bewerkstelligt wird.

8. Das Verfahren von Anspruch 6, bei dem das Freilegen des dielektrischen Materials (82) an den ausgewählten Stellen (95) durch Ätzen bewerkstelligt wird.

9. Das Verfahren von Anspruch 6, bei dem das Entfernen des dielektrischen Materials (82) an den ausgewählten Stellen (95) durch Richten eines Laserstrahls auf das dielektrische Material (82) bewerkstelligt wird, wobei die Öffnungen in den zusätzlichen Schichten (84) des Leiters als Lasermaske verwendet werden.

10. Ein Kabel (10), insbesondere hergestellt durch das Verfahren nach wenigstens einen der Ansprüche 1 bis 9 zum Fortpflanzen elektrischer Signale, mit:

einer Mehrzahl von Einrichtungen (60) zum Leiten eines elektrisches Signales, wobei jede Einrichtung (60) zum Leiten des elektrischen Signales von dielektrischem Material (14) umgeben ist;

einer Mehrzahl von Leiteinrichtungen (74) für einen Signalrücklauf, von denen jede eine zugehörige Leiteinrichtung (60) für das elektrische Signal umgibt und hiervon durch das dielektrische Material (14) beabstandet ist, wobei jede Leiteinrichtung (74) für den Signalrücklauf aufweist:

ein unteres ebenes leitendes Element (75);

ein erstes vertikales leitendes Element (26), welches mit dem unteren ebenen leitenden Element (75) verbunden ist;

eine erste Signalspur (42), welche mit dem ersten vertikalen leitenden Element (26) verbunden ist;

ein oberes ebenes leitendes Element (76);

ein zweites vertikales leitendes Element (17), welches das obere ebene leitende Element (76) mit der ersten Signalspur (42) verbindet;

eine zweite Signalspur (44);

ein drittes vertikales leitendes Element (19), welches das obere ebene leitende Element (76) elektrisch mit der zweiten Signalspur (44) verbindet; und

ein viertes vertikales leitendes Element (27), welches die zweite Signalspur (44) elektrisch mit dem unteren ebenen leitenden Element (75) verbindet;

einer Schicht von dielektrischem Material (82), welche jede der leitenden Einrichtung (74) für den Signalrücklauf umgibt; und

Einrichtungen (104), welche jede der Schichten von dielektrischem Material (82) umgeben, zur Abschirmung einer jeden leitenden Einrichtung (74) für den Signalrücklauf, wobei die Einrichtungen (104) zur Abschirmung aufweisen:

ein zweites unteres ebenes leitendes Element (105);

ein fünftes vertikales leitendes Element (85), welches mit dem zweiten unteren ebenen leitenden Element (105) verbunden ist;

eine dritte Signalspur (40), welche mit dem fünften vertikalen leitenden Element (85) verbunden ist;

ein zweites oberes ebenes leitendes Element (106);

ein sechstes vertikales leitendes Element (81), welches das zweite obere ebene leitende Element (106) mit der dritten Signalspur (40) verbindet;

eine vierte Signalspur (46);

ein siebtes vertikales leitendes Element (83), welches das zweite obere ebene leitende Element (106) mit der vierten Signalspur (46) elektrisch verbindet; und

ein achtes vertikales leitendes Element (87), welches die vierte Signalspur (46) mit dem zweiten unteren ebenen leitenden Element (105) elektrisch verbindet.

11. Das Kabel nach Anspruch 10, wobei die dritte Signalspur (40) von einer Einrichtung (104) zum Abschirmen gleichzeitig die vierte Signalspur (46) einer benachbarten Einrichtung (104) zum Abschirmen ist.

12. Das Kabel nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Mehrzahl der Kabel (10) kombiniert ist, um eine flexible Kabelanordnung (110, 112) zu bilden.

13. Das Kabel nach Anspruch 12, wobei die Mehrzahl von Kabeln (10) in vertikalen Spalten fluchten, um die flexible Kabelanordnung (110) zu bilden.

14. Das Kabel nach Anspruch 12, wobei die Mehrzahl von Kabeln (10) in einer versetzten Beziehung zueinander angeordnet sind, um die flexible Kabelanordnung (112) zu bilden.