JPH0631762Y2 - 高周波電力伝送回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、高周波電源から負荷に電力を伝送するために
用いる伝送回路に関するものである。

［従来の技術］ 従来、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、エッチング装
置、アッシング（灰化）装置及びイオンプレーティング
装置等に、１００KHzないし数１０MHzの高周波電源から
電力を伝送する場合には、第９図に示した伝送回路が用
いられていた。

第９図において１は高周波電力を発生する高周波電源、
２はスパッタリング装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置
等の負荷、３及び４はそれぞれ電源側及び負荷側の同軸
ケーブル、５はインピーダンス整合器である。インピー
ダンス整合器５は、可変コンデンサＣ１及びＣ２と、リ
アクトルＬ１とにより構成されている。電源１と負荷２
との間を接続する線路の長さは短い場合で数１０セン
チ、長い場合には数メートルに達する。

［考案が解決しようとする課題］ 第９図に示した高周波電力伝送回路において、電源１の
出力インピーダンスが例えば４０Ω、負荷２のインピー
ダンスが２０Ωである場合には、同軸ケーブル３及び４
としてそれぞれ特性インピーダンスが４０Ω及び２０Ω
のものを用い、インピーダンス整合器５によりケーブル
３，４間のインピーダンスを整合させる必要がある。

ところが、市販の同軸ケーブルは特性インピーダンスの
種類が非常に少なく、電源及び負荷のインピーダンスに
等しい特性インピーダンスを有する同軸ケーブルを入手
することができない場合がしばしばある。例えば上記の
例において、特性インピーダンスが４０Ωの同軸ケーブ
ルを入手できない場合には、入手し得るケーブルの中か
ら特性インピーダンスが電源１のインピーダンスに最も
近いもの（例えば５０Ωのもの）を選択し、これをケー
ブル３として用いざるを得ない。

同様に特性インピーダンスが負荷２のインピーダンスに
等しいケーブルを入手できない場合には、ケーブル４と
して特性インピーダンスが負荷のインピーダンスに近い
ものを用いることになる。

そのため電源１と同軸ケーブル３との間または同軸ケー
ブル４と負荷２との間でインピーダンスの不整合が生じ
て電力の反射が生じ、電源から負荷への電力の伝送を効
率よく行うことができないという問題が生じていた。

またインピーダンス整合器はコストが高いため、電源と
負荷との間を結ぶ伝送回路のコストが高くなるのを避け
られなかった。

なお特公昭３３−７３２２号公報に示されているよう
に、対のストリップ状外側導体間にストリップ状中心導
体を配置した平衡形ストリップ線路を用いた伝送回路で
は、対の外側導体相互間の間隔を連続的に変化させるこ
とによりインピーダンスの整合をとることが行われてい
るが、従来のこの種の伝送回路では、インピーダンス整
合部において外側導体相互間の間隔を調整することがで
きなかったため、インピーダンス整合部の入出力インピ
ーダンスを自在に調整することができなかった。従っ
て、従来のこの種の伝送回路は特定の高周波電源と負荷
との間を接続する用途にしか用いることができず、汎用
性を持たせることができなかった。

本考案の目的は、高価なインピーダンス整合器を用いる
ことなく電源から負荷への電力の伝送を効率的に行うこ
とができるようにするとともに、インピーダンス整合部
のインピーダンスの調整を容易にして汎用性を持たせる
ことができるようにした高周波電力伝送回路を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案においては、対向配置された対のストリップ状外
側導体と、該対の外側導体の間に配置されたストリップ
状中心導体と、対の外側導体と中心導体との間にそれぞ
れ配置された誘電体とを備えて、対の外側導体と中心導
体とがそれぞれの長手方向に間隔をあけて設けられた多
数の絶縁性結合手段により結合された平衡形ストリップ
線路を用いる。

そしてストリップ線路を電源側から見た特性インピーダ
ンス及び負荷側から見た特性インピーダンスがそれぞれ
電源側インピーダンス及び負荷側インピーダンスに等し
くなるように、ストリップ線路の電源側端部での外側導
体相互間の間隔と負荷側端部での外側導体相互間の間隔
とが異なる大きさに設定され、外側導体相互間の間隔
が、ストリップ線路の一端側と他端側との間で長さ方向
に沿って徐々に変化させられる。

また上記ストリップ線路を構成する対の外側導体と中心
導体との間を結合する各絶縁性結合手段は、ストリップ
線路の長さ方向に対して直角な方向に変位し得る対の可
動部を有していて、該対の可動部により前記対の外側導
体がそれぞれ位置決めされるように構成されている。

［作用］ 上記のように、高周波電源と負荷との間を平衡形ストリ
ップ線路を介して接続するようにし、該ストリップ線路
の外側導体相互間の間隔を電源側と負荷側とで異ならせ
て、該ストリップ線路を電源側から見た特性インピーダ
ンスと、負荷側から見た特性インピーダンスとをそれぞ
れ電源側及び負荷側のインピーダンスに等しく設定する
と、電源から負荷に至る伝送回路中にインピーダンスの
不整合部分を生じさせることなく、電力を効率良く伝送
することができる。また高価なインピーダンス整合器を
用いないため、伝送回路のコストの低減を図ることがで
きる。

更に上記のように、ストリップ線路の長さ方向に対して
直角な方向に変位し得る対の可動部を各絶縁性結合手段
に設けて、該対の可動部により対の外側導体をそれぞれ
位置決めするように構成すると、可動部を変位させるこ
とにより外側導体相互間の間隔を適宜に調整することが
できるため、インピーダンス整合の調整を容易に行うこ
とができる。従って負荷が変更された場合や高周波電源
が変更された場合にインピーダンスの再調整を容易に行
うことができ、汎用性を持たせることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案に係わる伝送回路の基本構成を示したも
ので、同図において１０は高周波電源１と負荷２との間
を接続するストリップ線路である。このストリップ線路
１０は、第２図にも示したように、所定の間隔を介して
対向配置された対の外側導体１１，１２と、対の外側導
体１１，１２の間に配置された中心導体１３と、対の外
側導体１１，１２と中心導体１３との間にそれぞれ配置
された誘電体１４とからなっており、対の外側導体１
１，１２と中心導体１３とは、それぞれの長手方向に間
隔をあけて設けられた多数の絶縁性結合手段２５，２
５，…により結合されている。

ここで外側導体１１，１２の幅寸法は等しく設定され、
外側導体１１と中心導体１３との間の間隔及び外側導体
１２と中心導体１３との間の間隔は等しく設定されてい
る。中心導体１３の幅寸法は外側導体１１，１２に等し
いかまたは外側導体１１，１２の幅寸法より小さく設定
される。

ストリップ導体１１ないし１３は銅板、アルミ板等の良
導電性材料からなり、誘電体１４はポリエチレン、ポリ
エステル等の誘電体材料の一体物、あるいはこれらの誘
電材料のシートを多数枚積層したものからなる。

本考案においては、ストリップ線路１０の一端（電源側
端部）１０ａ側での外側導体１１，１２相互間の間隔
ｂ′と、ストリップ線路１０の他端（負荷側端部）１０
ｂ側での外側導体１１，１２相互間の間隔ｂ″とを異な
らせ、これら間隔ｂ′及びｂ″を適値に設定することに
より、ストリップ線路１０を電源側から見た特性インピ
ーダンス及び該ストリップ線路１０を負荷側から見た特
性インピーダンスをそれぞれ電源側インピーダンス（図
示の例では電源１の出力インピーダンス）及び負荷側イ
ンピーダンス（図示の例では負荷２の入力インピーダン
ス）に等しくしてある。

また外側導体１１，１２相互間の間隔はストリップ線路
１０の一端側と他端側との間で長さ方向に沿って徐々に
（滑かに）変化するようにしてあり、これにより、スト
リップ線路１０の途中に特性インピーダンスが段階的に
変化する部分を生じさせないようにしてある。

一般に平衡ストリップ線路において、第８図に示すよう
に中心導体１３の幅寸法をａ、外側導体１１，１２相互
間の間隔をｂ、中心導体１３の厚さをｔ、誘電体１４の
比誘電率をεｒとすると、特性インピーダンスＺ_０は近
似的に次の式で与えられることが知られている。

従って比誘電率εｒ及び（または）外側導体１１，１２
間の間隔ｂを変えることにより、特性インピーダンスＺ
_０の値を任意に調整することができる。

本考案では外側導体１１，１２間の間隔を容易に調整し
得るようにするため、各絶縁性結合手段２５が、ストリ
ップ線路の長さ方向に対して直角な方向に変位し得る対
の可動部を有していて、該対の可動部により対の外側導
体がそれぞれ位置決めされるように構成されている。

本実施例では、第２図に示したように、外側導体１１，
１２と中心導体１３と誘電体１４とを貫通する多数の絶
縁性結合ロッド１５，１５，…が、ストリップ線路１０
の長さ方向に間隔をあけて設けられ、各結合ロッド１５
はその中間部が中心導体１３に接着等により固定されて
いる。各結合ロッド１５の少なくとも両端部にはネジ部
が設けられ、外側導体１１，１２から外方に突出した各
結合ロッド１５の両端のネジ部にそれぞれナット１６，
１６が螺合されている。また外側導体１１，１２の両端
部付近には、拘束されない状態にあるときに互いに離反
する方向に変形する（反り返る）力が生じるようにバネ
性が付与されている。

この実施例では、結合ロッド１５とナット１６とによ
り、対の外側導体１１，１２と中心導体１３とを結合し
てこれらの位置関係を保持する絶縁性結合手段２５が構
成されている。この絶縁性結合手段においては、ナット
１６，１６がストリップ線路の長さ方向に対して直角な
方向に変位し得る対の可動部を構成しており、これらの
ナットにより外側導体１１，１２が位置決めされてい
る。

このように構成すると、ストリップ線路の両端付近の結
合ロッド１５，１５，…にそれぞれ螺合されたナット
（可動体）１６，１６，…の位置を調整することによ
り、外側導体１１，１２相互間の間隔を適値に調整する
ことができる。この例では、電源側端部での外側導体１
１，１２相互間の間隔をｂ′、負荷側端部での外側導体
１１，１２相互間の間隔をｂ″（＜ｂ′）としている。
この場合電源側の端部での外側導体相互間の間隔ｂ′
は、外側導体１１，１２と誘電体１４との間に空隙αが
形成されるような大きさに設定され、負荷側端部での外
側導体相互間の間隔ｂ″は、外側導体１１，１２と誘電
体１４との間に空隙を生じさせない大きさに設定されて
いる。

尚この実施例では、外側導体１１，１２と誘電体１４と
の間に空隙αを形成した場合に誘電体１４の厚さが変化
しないようにするため、誘電体１４を構成するシートを
接着等により拘束するか、または該誘電体１４を一体物
により構成するのが好ましい。

第２図に示した例において、高周波電源１の出力インピ
ーダンスを40Ω、負荷２のインピーダンスを20Ω、誘電
体（ポリエチレン）の比誘電率εｒを2.3、中心導体１
３の幅寸法ａを30mm、中心導体１３の厚みｔを１mm、誘
電体１４の厚さｃを６mmとすると、ストリップ線路の負
荷側端部での外側導体相互間の間隔ｂ″は13mmとなる。
またストリップ線路の電源側端部で誘電体１４と外側導
体１１，１２との間に形成される空隙αの大きさ（スト
リップ線路の長さ方向に対して直角な方向への寸法）を
ｄとすると、誘電体１４と空隙（空気層）とからなる複
合誘電体の等価的な比誘電率εｒは、(d×1+6×2.3)/(d
+6)で与えられる。これを（１）式及び（２）式のεｒ
に代入すると、ｄ＝９mmとなる。

上記のように伝送回路を構成すると、電源側から負荷側
に向って特性インピーダンスが徐々に変化し、伝送回路
の途中にインピーダンスの不整合部分が存在しないた
め、高周波電力を効率よく伝送することができる。

第２図に示した例ではストリップ線路の負荷側端部で外
側導体１１，１２と誘電体１４との間に空隙を形成して
いないが、第３図に示したように、負荷側でも同様に外
側導体１１，１２と誘電体１４との間に空隙βを形成し
て、該空隙βの大きさを調整することにより、負荷イン
ピーダンスに等しい特性インピーダンスを得るようにす
ることができる。

第２図及び第３図に示した実施例においては、外側導体
１１，１２の両端付近にバネ性を与える加工を施すとし
たが、外側導体１１，１２にバネ性を与える加工を施す
ことなく、ストリップ線路１０の両端の内、少なくとも
外側導体１１，１２と誘電体１４との間に空隙が形成さ
れる側の端部付近に、第４図に示すように外側導体１
１，１２と誘電体１４との間の空隙内に介在する絶縁性
バネ手段１７を設けて、このバネ手段により外側導体１
１，１２を外側に付勢するようにしてもよい。バネ手段
１７としては例えば絶縁材料からなる板バネを用いるこ
とができる。

第２及び第３図の実施例においては、各結合ロッド１５
を中心導体１３に固定しているが、各結合ロッドが中心
導体１３を貫通して外側導体１１，１２の対向方向に移
動し得るようにしてもよい。この場合には、必ずしも結
合ロッドの両端にネジを設ける必要はなく、結合ロッド
の一端のみにネジを設けて、該一端のネジに螺合させた
ナット（可動体）を調整することにより、外側導体１
１，１２相互間の間隔を調整するようにしてもよい。

上記の実施例では、外側導体１１，１２と中心導体１３
との間の位置関係を保持する絶縁性結合手段をネジ付き
の結合ロッド１５とナット１６とにより構成したが、こ
の結合手段は、ストリップ線路１０の長さ方向に対して
直角な方向に変位し得る対の可動部を有して、該対の可
動部が対の外側導体１１，１２を位置決めするようにし
たものであればよく、上記実施例で示したものに限定さ
れない。

例えば第５図に示すように、中心導体１３の幅方向の両
端を嵌合させて位置決めする溝２０ａを有する絶縁性の
基体２０と、外側導体１１，１２の幅方向の端部を保持
する絶縁性の可動部材（可動体）２１，２２と、可動部
材２１，２２にそれぞれ回転自在に保持された絶縁性の
ネジ２３，２４とからなる絶縁性結合手段２５を用いる
こともできる。この場合、基体２０は中心導体１３に接
着等により固定し、ネジ２３，２４は基体２０に設けら
れたネジ孔に螺合させる。外側導体を位置決めする可動
体を構成する可動部材２１及び２２には、例えば１対の
ピン２１ａ，２１ｂ及び２２ａ，２２ｂを設けておき、
これらのピンの間に外側導体１１及び１２を挟んだ状態
で保持させる。

第５図に示した例では、２３，２４を回転させることに
より可動部材２１及び２２とともに外側導体１１及び１
２を変位させることができ、これにより外側導体相互間
の間隔を調整することができる。

第６図は外側導体と中心導体との間を結合する絶縁性結
合手段２５の他の構成例を示したもので、この例では、
結合手段２５が、絶縁材料により略Ｅ字形に形成された
結合手段本体２６と、該本体２６の両端の突出部２６
ａ，２６ｂにそれぞれ設けられたネジ孔に螺合されたネ
ジ２７及び２８とからなっている。本体２６の中央の突
出部２６ｃの端面には中心導体１３の幅方向端部を嵌合
させて位置決めする溝２６clが形成され、突出部２６ｃ
と中心導体１３は接着等により結合されている。

この例では、ネジ２７及び２８がそれぞれ外側導体１１
及び１２を位置決めする可動体を構成しており、これら
のネジ２７及び２８の先端が外側導体１１及び１２に当
接されている。外側導体１１，１２と突出部２６ｃとの
間の空隙には絶縁性の板バネ２９が挿入され、ネジ２７
及び２８を回転させることにより、外側導体１１，１２
相互間の間隔を調整し得るようになっている。

上記の説明では、外側導体１１，１２相互間の間隔を広
げる方向に調整した際に外側導体と誘電体との間に空隙
が形成されるとしたが、誘電体１４に弾力性を持たせる
ことができる場合には、第７図の左端に示されているよ
うに誘電体１４の端部付近の厚みを徐々に増大させて、
この誘電体１４の弾力性により外側導体１１，１２の端
部付近を外側に付勢するようにしても良く、このように
した場合には、外側導体相互間の間隔を調整した際に外
側導体と誘電体との間に空隙が形成されないようにする
ことができる。

上記の説明では、ストリップ線路１０を電源１及び負荷
２に直結しているが、電源１の出力インピーダンスに等
しい特性インピーダンスを有する他の接続手段（例えば
同軸ケーブル）または負荷２の入力インピーダンスに等
しい特性インピーダンスを有する他の接続手段を入手で
きる場合には、ストリップ線路１０と電源１との間及び
負荷２とストリップ線路１０との間の少なくとも一方に
該他の接続手段を介在させることもできる。この場合に
はストリップ線路１０がインピーダンス整合器と同様の
機能を果す。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、高周波電源と負荷との
間を平衡形ストリップ線路を介して接続して該ストリッ
プ線路の外側導体相互間の間隔を電源側と負荷側とで異
ならせ、ストリップ線路を電源側から見た特性インピー
ダンスと、該ストリップ線路を負荷側から見た特性イン
ピーダンスとをそれぞれ電源側及び負荷側のインピーダ
ンスに等しく設定したので、電源から負荷に至る伝送回
路中にインピーダンスの不整合部分を生じさせることな
く、電力を効率良く伝送することができる利点がある。

また高価なインピーダンス整合器を用いないため、伝送
回路のコストの低減を図ることができる利点もある。

特に、本考案では、ストリップ線路の長さ方向に対して
直角な方向に変位し得る対の可動部を各絶縁性結合手段
に設けて、該対の可動部により対の外側導体をそれぞれ
位置決めするように構成したので、可動部を変位させる
ことにより外側導体相互間の間隔を適宜に調整してイン
ピーダンス整合の調整を容易に行うことができる。従っ
て負荷が変更された場合や高周波電源が変更された場合
にインピーダンスの再調整を容易に行うことができ、汎
用性を持たせることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を概略的に示した構成図、第２
図は同実施例で用いるストリップ線路の構成を示した断
面図、第３図は第２図のストリップ線路において電源側
端部と負荷側端部の双方で外側導体と誘電体との間に空
隙を形成した状態を示した断面図、第４図は第２図に示
したストリップ線路において外側導体と誘電体との間に
バネ手段を配設した例を示した断面図、第５図及び第６
図はそれぞれ本考案で用いるストリップ線路の他の異な
る構成例を示す断面図、第７図は本考案で用いるストリ
ップ線路の更に他の構成例を示した断面図、第８図はス
トリップ線路の一部を示す斜視図、第９図は従来の伝送
回路を示す回路図である。 １……高周波電源、２……負荷、１０……ストリップ線
路、１１，１２……外側導体、１３……中心導体、１４
……誘電体、１５……結合ロッド、１６……ナット、１
７……バネ手段、２０……絶縁性結合手段の基体、２
１，２２……絶縁性結合手段の可動部材、２１ａ，２１
ｂ，２２ａ，２２ｂ……ピン、２３，２４……絶縁性結
合手段のネジ、２５……絶縁性結合手段、２６……結合
手段本体、２７……ネジ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 杉生 眞人 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)考案者 福本 佳樹 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)考案者 石田 勇二 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (56)参考文献 実開 昭62−42302（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭33−7322（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波電源と負荷との間を接続する高周波
   電力伝送回路において、 対向配置された対のストリップ状外側導体と、前記対の
   外側導体の間に配置されたストリップ状中心導体と、前
   記対の外側導体と中心導体との間にそれぞれ配置された
   誘電体とを備えて、対の外側導体と中心導体とがそれぞ
   れの長手方向に間隔をあけて設けられた多数の絶縁性結
   合手段により結合された平衡形ストリップ線路を具備
   し、 前記ストリップ線路を電源側から見た特性インピーダン
   ス及び負荷側から見た特性インピーダンスがそれぞれ前
   記電源側インピーダンス及び負荷側インピーダンスに等
   しくなるように、前記ストリップ線路の電源側端部での
   外側導体相互間の間隔と負荷側端部での外側導体相互間
   の間隔とが異なる大きさに設定されて、前記外側導体相
   互間の間隔が前記ストリップ線路の電源側端部と負荷側
   端部との間で長さ方向に沿って徐々に変化させられ、 前記各絶縁性結合手段は、前記ストリップ線路の長さ方
   向に対して直角な方向に変位し得る対の可動部を有して
   いて、該対の可動部により前記対の外側導体がそれぞれ
   位置決めされるように構成されていることを特徴とする
   高周波電力伝送回路。