JPH0697710A

JPH0697710A - マイクロウエーブ導波管の製造方法

Info

Publication number: JPH0697710A
Application number: JP5107094A
Authority: JP
Inventors: Susan L Oldham; スーザン・エル・オールドハム; Martha J Harvey; マーザー・ジェー・ハーベイ; Steve K Panaretos; スティーブ・ケー・パナリトス; John L Fugatt; ジョン・エル・フガット; Richard L Ducharme; リチャード・エル・ドゥチャーム; Jeffrey M Bille; ジェフリー・エム・ビル; Douglas O Klebe; ダグラス・オー・クレベ
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1992-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: EP0569017A2; AU657407B2; DE69323347D1; EP0569017A3; ES2126612T3; AU3845593A; IL105662A; EP0569017B1; US5380386A; IL105662A0; CA2095652A1; JP2574625B2; CA2095652C; DE69323347T2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】低コストで製造し易いマイクロ波導波管の製造
方法を提供すること。【構成】複数の接続可能な熱可塑性部材が最初に形成さ
れる。これらの部材は、接合されると、メッキされる内
部表面を持ったマイクロウエーブ導波管部１１，１２を
構成する。この熱可塑性部材は互いに接着される。次
に、内部表面がメッキされて、マイクロウエーブ導波管
部が完成する。この方法によれば、マイクロウエーブ導
波管部が、メッキされた、射出成型熱可塑性および反応
射出成型熱硬化プラスチックにより作られる。本発明に
よるプラスチック材は、金属、メタライズされた従来の
熱硬化プラスチック、或は成型されメッキされ半田処理
された熱可塑性プラスチックで作られたものとの比較に
於いて、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）及び内部損失の点で
十分な電気的特性を持ちながら、軽量且つローコストで
ありさらに信頼性があって量産にも向いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波導波管コンポ
ーネントの製造方法、特に、成形され、冷間加工され、
金属被覆されたマイクロ波導波管コンポーネントの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】［関連出願の相互参照］「成形マイクロ波コンポーネント」についてに出
願され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第
号を参照のこと。

【０００３】マイクロ波用の導波管や導波管アセンブリ
は通常金属で製造される。最も一般に用いられている金
属材料はアルミニウム合金（ＡＳＴＭＢ２１０に基づ
く合金番号１１００、６０６１、６０６３及びＱＱ−Ａ
−６０１に基づく７１２．０，４０Ｅ及びＤ６１２のよ
うにろう付け可能な鋳造合金）、マグネシウム合金（Ａ
ＳＴＭＢ１０７に基づく合金ＡＺ３１Ｂ）、銅合金
（ＡＳＴＭＢ３７１及びＭＩＬ−Ｓ−１３２８２に基
づくもの）、銀合金（ＭＩＬ−Ｓ−１３２８２に基づく
グレードＣ）、銀で裏打ちされた銅合金（ＭＩＬ−Ｓ−
１３２８２に基づくグレードＣ）、銅で被覆されたアン
バーである。これらの材料は２種類のクラスに分類され
る。即ち、硬いものと柔らかいものに分類される。硬い
材料は精錬、絞り加工、鋳造、電気鋳造、押し出し加工
され、柔らかい材料は回旋状の管組織からなる。これら
の材料が網状に形成されていない場合には、加工して成
形するか（全ての特徴が許容可能な場合）、個々のコン
ポーネントに分解してから相互に接合して複雑なアセン
ブリを形成する。硬い矩形状導波管に関する更なる情報
はＭＩＬ−Ｗ−８５Ｇに記載されており、硬くてまっす
ぐで９０度脇に折り曲げられ（90 degree step twis
t）、４５−、６０−、９０度Ｅ及びＨ面が折り曲げら
れ（45-, 60-, and 90 degree E and H plane bend）、
角が斜め継ぎされている導波管パラメータがＭＩＬ−Ｗ
−３９７０Ｃに記載されている。ＡＳＴＭＢ１０２には
押し出し加工されたマグネシウム合金製のバー、ロッ
ド、成形品、管が含まれる。絞り加工されたアルミニウ
ム合金製のシームレス管はＡＳＴＭＢ２１０に、シーム
レスな銅及び銅合金製の矩形状導波管用の管はＡＳＴＭ
Ｂ３７２にそれぞれ記載されている。導波管のろう付
け法はＭＩＬ−Ｂ−７８８３Ｂに記載されており、電気
鋳造法はＭＩＬ−Ｃ−１４５５０Ｂに記載されている。
金属製の導波管では複雑な形状にすることができないと
いう欠点がある。

【０００４】金属を網状に形成又は加工することができ
ない場合、複雑な構造は個々のコンポーネントを（好ま
しくは数値制御された切削工具を用いて）加工するとい
う方法が採用される。その後、ろう付け、折り曲げ、半
田付け、電子ビーム溶接などを用いて個々のコンポーネ
ントを接合する。ＭＩＬ−Ｂ−７８８３に記載されてい
るろう付けは、どぶ付け、ファーネス（「不活性ガスに
よるろう付け」とも言う）、漆喰による固定技術などを
用いて実施される。真空ろう付けを用いることもでき
る。どぶ付け法は、接合するコンポーネント同士を塩化
ナトリウムやフラックスの湯に浸水させ、その後コンポ
ーネントを温水内でゆっくりと冷却して塩化ナトリウム
やフラックスを融解させる。不活性ガスを用いたろう付
けや真空ろう付けはいずれも費用の掛かる技術であり、
コンポーネントを相互に固定してから、溶加材の存在す
る真空内で加熱する。溶加材は溶融してろう接部（braz
e joint ）を形成する。漆喰を用いた接合は、主に合わ
せ目の修整に用いられるが、中性炎や僅かな還元炎でパ
ーツを予熱して溶加材を液化する。この溶加材は接合面
の一方の一箇所にのみ導入する。接合面は溶加材が溶け
て流れることによりろう付けされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】どのようなろう付け法
にも次のような欠点がある。パーツに無視できない歪み
が生じる。多くの場合には、歪みによりマイクロ波コン
ポーネントの電気特性が劣化してしまう。ろう付けされ
る元の接合部はろう付けにより厚さが減少してしまう。
この材料の損失は制御可能な変数ではない。ろう付けさ
れる合金の熱処理は、劣化する。残留フラックスや質の
悪い溶加材のために、ろう付け処理によりろう付けされ
たハードウェアには傷が潜んでいるかも知れない。残留
フラックスは腐食の原因になる。フラックスや溶加材を
量を越えて使用すると大きな隅肉が生じて、マイクロ波
コンポーネントの電気特性を劣化させることがある。

【０００６】金属製のコンポーネントの接合には導電性
の接着剤が用いられる。導電性の接着剤はプラスチック
・パーツの接着に用いられる非導電性構造の接着剤より
も接着強度が弱い。更に、金属パーツに導電性の接着剤
を用いると、最終アセンブリに無線周波数（ＲＦ）の漏
れや物質の漏れが生じる恐れがあり、漏れが生じると電
気特性が悪化し、アセンブリ内に流体が浸入して溜まる
可能性がある。

【０００７】金属部品を半田付けすると、接合部分の金
属クリープが重大な問題となり、構造的に不安定な接合
となる。電子ビーム溶接はコストが高く、金属部品を接
合するプロセスを制御するのが困難であり、「接合すべ
き面に衝突する高速電子の集中ビームから得られる熱に
よる金属の合着」を必要とする（Welding Handbook、第
７版、第３巻、W.H. Kearns, American Welding Societ
y 、１９８０年）。電子ビーム溶接を用いた溶接の品質
管理は、接着層の管理に比べて問題が大きい。というの
は、電子ビーム溶接においては、ビームの入射角、排気
に伴う不利益、溶接箇所自体の幅対深さの比を制御する
ことに本質的に困難が伴うためである。本発明は、上記
の点に鑑みてなされたもので、従来の金属導波管部品に
匹敵する性能レベルを有する部品で低コストで製造し易
いものを提供できるマイクロ波導波管の製造方法を得る
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のマイクロウエーブ導波管の製造方法は、接
合可能であって接合されると内部表面にマイクロウエー
ブ導波管部が形成されるところの熱可塑性部材を複数形
成する形成ステップと、前記内部表面を持ったマイクロ
ウエーブ導波管部が形成されるように前記接合可能な熱
可塑性部材を複数接合する接合ステップと、マイクロウ
エーブエネルギを伝送するためのマイクロウエーブ導波
管部が形成されるように前記内部表面を金属化する金属
化ステップとを具備したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】即ち、本発明は、熱可塑性射出成形プラスチッ
クめっき及び熱硬化性反応射出成形プラスチックからマ
イクロ波構成部品を形成する方法であり、（１）金属、
（２）金属化された従来の熱硬化性プラスチック、
（３）成形、めっき及びはんだ付けを施された熱可塑
物、を用いて形成される装置に比較して改良された装置
を提供するものである。特に、このプラスチック装置は
電圧安定波比（VSWR）及びインサーションロス（insert
ion loss）により測定されるような電気的成果を示し、
重量とコストが抑えられ、高信頼性かつ連続製造可能な
装置である。

【００１０】本願はマイクロ波導波管構成部品の形成方
法を提供する。この形成方法においては、まず複数の接
合可能な熱可塑性部材が通常射出成形方法により成形さ
れる。接合され、冷間機械加工されてから、部材は内部
表面がめっき可能なマイクロ波導波管構成部品を形成す
る。その後、熱可塑部材は接着される。いったん接着さ
れ、機械加工されると、内部表面はめっきされてマイク
ロ波導波管構成部品は完成する。

【００１１】本願の一つの特徴において、マイクロ波波
導管構成部品形成方法は以下に述べる工程により構成部
品を無電解銅めっきする方法を含む。構成部品表面は、
予め決められた膨張剤に構成部品を浸して表面に化学的
感光性を与え、エッチングにより化学的に表面を粗く
し、水中でゆすいでエッチング用試薬の残さを除去し、
予め決められた中和剤に浸してエッチングを中止させ、
水中でゆすいで中和剤の残さを除去することにより製法
される。ついで構成部品の表面は、部品を予め決められ
た触媒製法溶液に浸して表面から余分な水分を除去する
ことにより触媒され、パラジウム- スズ溶液を用いて触
媒されて銅着を促進する。構成部品を冷水でゆすいで溶
液の残さが除去され、余分なスズを触媒された表面から
剥離することにより触媒は活性化されコロイド粒子のパ
ラジウムコアを露出させ、構成部品を冷水でゆすいで溶
液の残さが除去される。薄銅層の所々を銅ストライク溶
液に浸し、構成部品を冷水でゆすぎ溶液の残さを除去す
ることにより薄銅層が蒸着される。構成部品を乾燥して
銅付着を加速する。最終的に、構成部品表面を無電解め
っきすることにより厚い銅層が蒸着され、厚さ約３００
ミクロインチのめっきができあがり、構成部品を冷水で
ゆすいで溶液の残さを除去し、構成部品を乾燥させる。

【００１２】熱可塑性部材はガラスを充填したポリエー
テルイミドを有してもい良い。この場合、表面製法ステ
ップにおいて、第２のエッチングステップは、２沸化ア
ンモニア酸もしくは硫化アンモニア酸中で上記構成部分
をリンスすることで最初のエッチングステップで露出し
た余分のグラスファイバを取り除くステップを備える。
この他にも本発明の上記特定の態様においてガラスを充
填したポリエーテルイミドに種々の処置ステップを適用
することができる。例えば、結合に先だって、イソプロ
パノールの代わりにアルカリ溶液を使って上記構成部分
の汚れを落とすようにしてもよい。又、部材同士を溶解
結合ではなく接着結合させることで上記構成部分を形成
し、その後エポキシ接着剤をおよそ華氏３００度の温度
で１時間硬化させるようにしてもいい。この場合、クロ
ム酸エッチングと中和剤に代えて、過マンガン酸ナトリ
ウムエッチングと中和剤を使用して表面を荒くする。構
成部分は沸化水素酸中浸すか沸化水素酸にさらすことに
よりエッチングし、最初のエッチングステップで露出し
た余分のグラスファイバを取り除く。表面被膜の後、構
成部分はロスの少ない十分にイミド化されたポリイミド
によりコーテイングされ、銅が腐食されるのを防ぐ。そ
の後、構成部分は真空中で華氏約２５０度で約１時間乾
燥させる。

【００１３】本発明のプラスチック形成組立方法をマイ
クロ波装置に利用すれば、従来の熱硬化性金属材料もし
くははんだ付け可能なメッキされた熱可塑性物質を使用
する従来の方法に対して、製造面でも性能面でも著しい
改善を図ることができる。本発明を利用することで、金
属で形成した装置にひけをとらない挿入損失特性が得ら
れ、更に再現性のある総合電気的性能（挿入損失、ＶＳ
ＷＲ，及び周波数位相応答性）、低コストでの製造、寸
法的変形の減少、組み立てられたものの重量の減少、及
び高い処理歩留りが可能になる。これらに加え、モルデ
ィング行程を繰り返すことができるので、機能的測定
（functional gauging）を利用することもできる。これ
により、装置検査時間とコストの低減がはかれる。はん
だ付け可能なメッキされた熱可塑性物質を使用する場合
に比べ、本発明の方法を用いることで、組立プロセスが
簡単になり、部分的変形が抑えられ、更に構成的完成
度、寸法的制御、及び精度が著しく高められる（後者
は、複合マイクロ波装置と小型のマイクロ波装置の少な
くとも１つに当てはまることである）。

【００１４】更にこのプロセスは、ポリマの選択性、装
置の複雑度、再加工性、二次的機械加工性という観点に
おいても何等制限を受けるものではない。従来の熱硬化
性物質（これらは反応射出成形が不可能であった）を使
用した場合に比べ、本発明を用いれば、制作行程が短時
間ですみ、コストを低く抑えることができ、鋳型の設計
が簡単になり、モルディング行程における操作者の高度
な技術が不要になり、補助的装置を少なくしても部分的
に不均質になったり空洞ができたりするのを防ぐことが
でき、更に種々の重合体物質から従来よりも複雑な幾何
学的形状を有する小型で精度の高いマイクロ波装置と電
子装置を制作することができる。加えて、本発明に係わ
る熱可塑性物質を用いることで、モルディングされた装
置の再加工（再研削加工と再モルディング加工）が可能
になる。これは熱可塑性物質ではできなかったことであ
る。

【００１５】本方法を使用すると、従来の金属製装置に
匹敵するコスト安で、重さを軽減した、確実で再現性が
あり電気的性能を備えたプラスチックマイクロウエーブ
構成物が製造できる。接着、成形、メッキを施した導波
管を本方法によって製造する場合、接着、冷間機械加
工、メッキ操作の温度がプラスチックの柔軟化温度より
非常に低いので、プラスチック生物分解が起こらず、歪
みが少ない。素材の厚み損失が無く、接着ラインの制御
が可能なばかりでなく、最適にできる。接着剤は非金属
であるので、腐食はこのパーツのメカニズムの失点とは
ならない。プラスチックパーツが、メッキに先行して接
着されるので、メッキが接着接合部のシールとして作用
する。更に、構造的接合が形成されるので、接着剤接合
したプラスチックパーツにとってメタルクリーピングは
問題とならない。特に、本発明の権利譲渡者によって
製造された特殊なアンテナタイプにとって、注入成形、
接着剤接合、冷間機械加工、メッキ導波管送電網および
相互連結導波管の使用は、競合のメタルアンテナより、
アンテナあたり最少でも６５万ドルを削減すると推定さ
れる。本アンテナに、金属装置に代わり、プラスチック
装置を使用すると、重量の削減は３５％と推定される。
本発明は軍用および商業的利用が望める。空軍、海軍、
陸軍のレーダー、アンテナ（反射板、平面アレー）、レ
ードーム、ヘッドアップデイスプレイ、ストライプライ
ン装置、ラデイエーター（二極、フレアーノッチ、ルー
プ、螺旋、パッチ、スロット）、サーキュレーター、導
波管アセンブリー、パワーデイバイダー、送電網｛共同
波（コーポレート）波および移動波）、多重送信、四方
向、同軸導波管等に利用可能である。

【００１６】

【実施例】本発明は、メッキした射出成形熱可塑性物質
及び反応射出成形熱硬化性樹脂物質から、優秀な電気的
性能，低歪み，確実且つ繰り返し可能な加工性を示す軽
量導波管コンポーネントの形成方法を含む。以下の説明
は、本発明の多くの態様及び効果の例を示すものであ
り、本発明の範囲を限定するものではない。

【００１７】以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１８】［第１実施例］本実施例は、図１（Ａ）に
示すように、変態ポリフェニレンオキシド（General El
ectrics Company, Plastics Divisionより得ることがで
きるＮｏｒｙｌＰＮ２３５）を使用する０．１５０”
×０．０８３”×６．０”の内寸を有する縮小されたＫ
ｕ帯域ストレート導波管部１１，１２の構成を詳説する
ものである。二つの導波管１１，１２は、それらが噛み
合わされたときに、マイクロ波導波管１０を形成する。
導波管部１１，１２は、Ｎｏｒｙｌの非強化「プレータ
ブル」グレードの１／２インチ厚の射出成形シートか
ら、図１（Ａ）に示された構造に機械加工されている。
これら導波管部１１，１２は、ＮｏｒｙｌＧＦＮ３０
のように、ガラス強化グレードを持つ網形に射出成形さ
れることが好ましい。溶解接着の前に、合わせ面１３ａ
〜１３ｄを４００グリット紙やすりで軽く研磨し、イソ
プロパノールでゆすぐことにより、残っている粒子を取
り除いておく。合わせ面１３ａ〜１３ｄは、図１（Ａ）
に小円で示したような導波管リッジ１４ａ〜１４ｄに塗
られた塩化メチレンを用いて溶解接着される。あるい
は、導波管部１１，１２は、粘着性接着もしくは超音波
接着を使用して接合することも可能である。固着後、導
波管部１１，１２は、残っている接着剤を蒸発させるこ
とができるように、約７２時間の間乾かされる。その
後、導波管部１１，１２は、固着部より外され、冷機械
加工されて平面フランジ面１５を作り、全ての露出面上
を非電着性金属析出銅でメッキされる。

【００１９】ここで、その高導電性特性のため、銅が堆
積されるべき金属として選択されたものである。非電着
性金属析出メッキは、Electroplating Engineering Han
dbook, Third Edition, edited by A.Kenneth Graham,
Van Nostrand Reinhold andCompany, 1971 に論じられ
ているように、「堆積される金属又は合金によって触媒
作用を及ぼされた制御された化学還元による金属コーテ
ィングの堆積」を含む。ここで、内部導波管１８の一様
な金属被覆化を保証するために、電解質銅の代わりに、
非電着性金属析出銅又は触媒銅が選択されたものであ
る。電解質メッキ即ち電気メッキは、前述のハンドブッ
クに定義されているように、「ベース金属の性質や寸法
と異なる性質や寸法を持った面を護るという目的のた
め、電極上の付着金属コーティングの電気堆積物」を含
む。電解質メッキが使用された場合には、突出部や端部
にメッキ電流が集中してしまい、リセス部では薄い堆積
になってしまうので、金属堆積厚は一様とはならない。
導波管１０内部の小型電極の形成及び使用が難しいとす
れば、電気メッキに対するこのアプローチも、堆積一様
性の保証はないだろう。電極配置は、内部キャビティが
段々に小さくなるにつれて、特に案じられるところであ
る。

【００２０】非電着性金属析出メッキ処理は、表面準
備、表面触媒作用、銅堆積、薄い銅堆積の４つのステッ
プを含む。表面準備ステップは、以下のようにして、図
１のＮｏｒｙｌ導波管１０上に行われる。（１）クロム
酸エッチング用の特定の膨張剤（Shipley Company, In
c. より入手可能なＨｙｄｒｏｌｙｚｅｒＰＭ９４０
−７）に導波管を浸して、その表面を化学的に調製す
る。（２）表面を化学的に粗面化するためにクロム酸エ
ッチング（Shipley から入手可能なＰＭ９４０−７エッ
チング剤）を行なう。（３）冷水中でゆすいで残留エッ
チング剤を取り除く。（４）クロム酸中和剤（１％のク
リーナー・コンディショナーＥＭＣ−１５１８Ａを有す
るShipley より入手可能なＥＭＣ−１５５４）に浸し
て、エッチング処理を止める。（５）冷水中でゆすい
で、残留中和剤を取り除く。

【００２１】表面触媒作用ステップは、以下のようであ
る。（１）触媒調製溶剤の引き込み及び希薄化を防ぐた
めプラスチック表面から余分な水分を取り除くために、
上記導波管部を触媒調製溶剤（Shipley より入手可能な
Ｃａｔａｐｒｅｐ４０４）に浸す。（２）この導波管
部にパラジウム／錫コロイド溶液（Shipley より入手可
能なＣａｔａｐｏｓｉｔ４４）を使用して接触作用を
及ぼして、銅の堆積を促進する。（３）冷水中でゆすい
で、残留溶液を取り除く。（４）触媒作用を及ぼした表
面から余剰の錫を取り去ってコロイド粒のパラジウム
（Shipley より入手可能なＡｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ２
４１）のコアにさらすことにより表面の触媒を活性化す
る。（５）冷水中でゆすいで、残留物を取り除く。

【００２２】薄い銅の沈着は、銅ストライク溶液（シッ
プレイ（Ｓｈｉｐｌｅｙ）・無電界銅９９４）中に部品
を浸すことにより得られる。この銅ストライクは以下の
３つの目的を達成する。（１）初期の金属沈着として、
比較的高価な高“スロー”無電界銅のためのすくい出し
の保護として機能する。（２）次のメッキのための基礎
として円滑な水準面を形成する。（３）制御とメッキと
の両方の始動が高“スロー”浴のためよりも容易にな
る。次に、銅ストライクは、銅の大量沈着の前に、残留
溶液を除去するように２重の冷水洗浄される。メッキ処
理の工程で並びに／もしくは高“スロー”銅の後で、周
囲温度による乾燥もしくは昇温によるベーキングが銅の
密着性を高めるために行われる。

【００２３】そして、高“スロー”、即ち大量沈着無電
界銅メッキが、約３００マイクロインチのメッキ厚を達
成するためになされる（シープレイＸＰ８８３５）。最
終処理は、空気乾燥に続いて、溶液残物を除去するため
の２重冷水洗浄である。

【００２４】さらに、ノーリイ（Ｎｏｒｙｌ）導波部１
１，１２と全く同じデメンションを有する導波管（図示
せず）の２つの他の真っ直ぐな部分は、６０６１アルミ
ニゥムから機械加工され、浸漬ろう付けにより接続さ
れ、そして平坦なフランジ面を形成するように機械加工
される。これら３つの部品の全ては、ヘワレット・パッ
カード８５１０Ａ・オウトマチック・ネットワーク・ア
ナライザー、同軸ケーブルからなるベンチセットアッ
プ、同軸ケーブルから標準Ｋｕ−帯導波管、並びに０．
６２２”×０．３１１”ないし０．５１０”×０．０８
３”の内側デメンションから導波管を徐々にテーパ付け
した１セットの導波管テーパを使用して、電気的にテス
トされる。前記オウトマチック・ネットワーク・アナラ
イザーマイクロ波成分のＳ−パラメータを測定する。

【００２５】前記Ｓ−パラメータはテストのもとでの装
置、この場合には導波管１０の散乱マトリックスパラメ
ータである。各Ｓ−パラメータはベクトル量のために、
これらは振幅と位相との両方により示される。Ｓ１１
は、反射率として規定されたベクトルであり、既知の量
のＲＦエネルギーをテスト中の装置に注入したときに反
射されるＲＦ入力エネルギーの量である。反射率は、定
在波比（ＶＳＷＲ）、スカラー量のタームで交互に示さ
れる。これは、ＶＳＷＲ＝［（１＋｜Ｓ１１｜）÷（１
−｜Ｓ１１｜）により与えられる。反射が無い場合（Ｓ
１１＝０）、ＶＳＷＲ＝１．０であり、これは理論上完
全な場合である。ＶＲＷＲは１．０にりも大きくなるの
に従って、電気的動作は減少すると考えられている。こ
れは、利用できる入力パワーが全て装置に入ることはな
いためである。

【００２６】Ｓ２１は透過率で有る。これは、利用でき
る入力エネルギーに比較して、ポート２に導かれるエネ
ルギー（振幅並びに位相）の量を測定する。かくして、
これは、反射損失による装置内でのエネルギー損失の
量、ＶＳＷＲ、と、有限の導電性による減衰とを測定す
る。Ｓ１２はＳ２１の往復透過確率である。この透過確
率は、度々、挿入損失としてスカラー形態で表され、１
０ｘｌｏｇ₁₀［１／｜Ｓ２１｜²］で規定される。も
し、全てのエネルギーが装置を通るのであれは、全く反
射されず制限された導電性に対して損失が生じない。か
くして、｜Ｓ２１｜は１．０に等しく、また挿入損失は
０．０ｄＢである。これは、理論上完全な場合であり、
挿入損失が増すのに従って、電気的動作が減少する。

【００２７】測定データは、２つのメッキされたプラス
チック導波管の一方が、同じデイメンションの浸漬ろう
付けアルミニゥム導波管よりも優れた電気的動作を有し
ていたことを示す。特別の周波数（データの＃１０）で
のアルミニゥム導波管のＶＳＷＲは、ポート１に対して
は１．０１６５そしてポート２に対しては１．０３５で
あった。一方、好ましいプラスチック導波管は、ポート
１に対しては１．０１１５そしてポート２に対しては
１．０２３であった。導波管を測定するために使用され
たシステムによる損失を引いたアルミニゥム導波管のみ
の挿入損失は０．１７３３ｄＢであった。一方、プラス
チック導波管１０は０．１０２１１ｄＢであった。全て
の内面に完全にメッキしていない１つのプラスチック導
波管１０は良くない。このプラスチック導波管１０は、
ポート１に対しては３．０８そしてポート２に対しては
１．５６８のＶＳＷＲと、２１．０ｄＢの挿入損失とを
有していた。

【００２８】［第２実施例］この実施例は第１実施例に
おける導波管長が６インチであるのを１２インチにした
以外は同様の構造を持つ８個のＵｌｔｅｍ２３００（ゼ
ネラル・エレクトリック・カンパニーのプラスチック部
で入手可能の３０パ−セントのガラスを含有したポリエ
チルイミド）を製造する場合について述べている。メッ
キの４つの工程を除いては全て同じ工程である。Ｕｌｔ
ｅｍの増感の為に開発された専用の溶剤であるシプリー
８８３１がハイドロライザーＰＭ９４０−７の代わりに
用いられる。アンモニウム・バイフルオライド・サルフ
ァリック・アシドによるガラス・エッチングが用いられ
て、クロミックアシドによるエッチングの際に露出した
ガラス繊維を取り除かれる。実施例１ではノーリイＰＮ
２３５にガラスが含まれていないので、このエッチング
は行われていない。加速器１９とエレクトロレス銅３２
８とが、加速器２４１とエレクトロレス銅９９４との代
わりに用いられるが、これらはいずれも必要に応じて互
いに交換してもちいることができる。

【００２９】電気的な試験が実施例１と同様に行われ
た。８個の導波管１０の内の一個のみが十分な電気的性
能をしめしたが、残りのものはいずれも溶剤接着剤の性
能不足によるものであった。比較のために、同一の寸法
のアルミニウム製の導波管を作り、浸漬ハンダ付けし、
８個のプラスチック導波管１０とともに測定された。測
定データによれば、一つの良好なプラスチック導波管は
二つのポート１、２において１．１３のＶＳＷＲを示
し、挿入損が０．２９２ｄＢであったのに対し、アルミ
ニウム製の導波管のＶＳＷＲはそれぞれポート１、２に
対して１．１１および１．１３であり、挿入損は０．３
０４ｄＢであった。残りの７個のプラスチック導波管の
ＶＳＷＲは１．１２から１．９６の間の値を示し、挿入
損は１．４３から３３．９ｄＢの間の値を示した。即
ち、この内の最初の二つのプラスチック導波管は電気的
な特性に関してこのロットの特徴を表しており、夫々Ｖ
ＳＷＲが１．１８と１．６２であり、挿入損が１１．６
４と５．５７ｄＢであった。これらの二つのプラスチッ
ク導波管は銅のメタライズ部を除去し、この実施例の方
法で再度メタライズ処理され、再度測定された。その結
果、特性は著しく改善され、十分な電気的性能をしめし
た。その一方の導波管１０はＶＳＷＲがポート１、２に
おいて夫々１．１２２と１．１０とを示し、挿入損が
０．３６８ｄＢであった。

【００３０】他方の導波管のＶＳＷＲがポート１、２に
おいて夫々１．１２２と１．１１７とを示し、挿入損が
０．３３４ｄＢであった。

【００３１】［第３実施例］この実施例は図２に示した
射出成型したＵｌｔｅｍ２３００接続用導波管の製造方
法を詳細に示している。図２に示したものは、この発明
により製造された射出成型したＵｌｔｅｍ２３００接続
用導波管アセンブリ３０である。図２において、６イン
チのＨ面屈曲型の接続用導波管アセンブリ３０の４つの
構造が示されている。この接続用導波管アセンブリ３０
は二つの構造体、ベース３１、カバー３２を有する。ベ
ース３１はＵ型の側壁３３と複数の端壁３４とを有し、
複数の端壁３４は側壁３３と接続されてＵ型のキャビテ
ィ３５を形成する。カバー３２はベース３１に対応する
Ｕ型の部材であり、側壁３６および側壁３６と接続され
た複数の端壁３７とを有する。

【００３２】この射出成型した接続用導波管アセンブリ
３０の製造工程は以下の点を除いては実施例２と同じで
ある。（１）ベース３１とカバー３２とは接着前に、イ
ソプロパノールではなく、アルカリ溶剤（オーカイト・
プロダクツ社製のオーカイト１６６）を用いて清浄化さ
れる。（２）ベース３１とカバー３２とは（溶媒接着よ
りも強固な一体接着を行うために）接着剤、例えばハイ
ソール・デクスター社のＥＡ９４５９（一剤エポキシ接
着剤であって、硬化するとメッキ用の薬剤に対して安定
となる）を用いて接着され、固定され、華氏約３００度
で１時間固化される。（３）この接続用導波管アセンブ
リ３０はメッキ工程の前に取り付けられ、冷却される。
（４）メッキ工程では、クロミック・アシドによるエッ
チングの代わりに（ＥｎｔｏｎｅＣＤＥ −１０００
のエッチング剤と中和剤を用いた）ソジウム・パーマン
ガネートによるエッチングと中和を用い（前者は現在の
環境基準を満たすが後者は満たさない）、ガラスのエッ
チングのためにはアンモニウム・バイフルオライド・サ
ルファリック・アシドを用いる代わりにハイドロ・フル
オリック・アシドを用いる。（いずれを用いても同じ結
果が得られる。）（５）この接続用導波管アセンブリ３
０の外側はメッキ工程の後で（銅による腐食を防止する
ために）低損失の完全イミド化されたポリイミド（例え
ばＥ．Ｉ．デュポンのパイラリン：ＰＩ２５９０Ｄ）を
用いて適切に被覆され、真空中で華氏約２５０度で１時
間乾燥される。

【００３３】この実施例の方法を用いて製造されたマイ
クロ波用の導波管アセンブリ３０は極めて良好な電気的
性能を示した。４個の構造の内の３個の構造についての
ＶＳＷＲを１．２１，挿入損を０．１５ｄＢとしたとき
の電気的性能に関する歩留まりは夫々、３４個中の２
個、３２個中の０個、３０個中の２個であった。４つ目
の構造は対応して形成されたアルミニウム製のものと寸
法が異なり、ＶＳＷＲに関して性能の低下が見られた。
この場合の歩留まりは、２９個中の２０個がＶＳＷＲに
関して不良であった。この構造では挿入損に関しての不
良は一つもなかった。

【００３４】［第４実施例］この実施例では、第３図に
示すようにUltem2300 のインジェクションモールドで作
られ、加工された４つの部分を組み立てることによって
作られた高さが減少され、積み上げられたKuバンド導波
パワー分布ネットワーク５０或いは、フィード５０の作
り方を記載している。この供給ネットワーク５０は、Ｈ
面状の折り曲げ部５１、変換器５２、Ｅ面状の折り曲げ
部５３（屈曲スロット）、方向性結合器５４、及び積み
重ねられたウエーブガイド５５を備えた極めて複雑なマ
イクロウエーブ装置である。この寸法許容誤差は、この
Kuバンド導波フィーダの部品に対して十分に小さい、こ
の発明の原理に従って作られたインジェクションモール
ドされ、接合され、また鍍金された部品を用いて確実に
達成される。個々の部分は、結合スロットが加工された
後、全てOakite166 で洗浄され、Hysol EA 9459で接合
された。このプロセスは、実施例３と同様であった。

【００３５】各フィーダの電気特性は、ネットワーク５
０の各ポート測定されたＳパラメータで定まる。プラス
ッチックフィーダ５０の第１動作で６４％の充足度、３
０％のマージン及び６％の不良率の結果が得られた。比
較のためのフィーダ（図示せず）は、加工された6061個
のアルミ部品の組み立て体を浸漬半田付けによって作ら
れた。過去７年にわたって2000個以上のアルミニューム
フィーダが作られた。この作れた折り曲げられなアルミ
ニュームフィーダは、ほぼ４８％の満足度で、４７％の
マージンを有し、５％の不良率であった。時間と労力を
集中させた特別なチューニングの技術で満足度が５８％
に、マージンが３７％に、また、不良率が５％に向上さ
れた。鍍金されたプラスチックフィーダ５０は、特別な
チューニングが不要で、他の時間の掛かる測定が不要
で、それらの電気特性が向上された。このことは、コス
トとスケジュールを節約することができることとなる。
さらに、これは、鍍金されたプラスチックフィーダ５０
の初期動作及びいくつかの問題がこの段階で現れること
から、これらのフィーダ５０を作ることは、かなり時間
が節約されることとなる。

【００３６】［第５実施例］この実施例は、導波管の寸
法が他のマイクロウエーブ帯域に近づけられる点を除い
て実施例２で議論した装置の製造について記載されてい
る。即ち、図４は、この発明の原理に従って作られた小
さな寸法を有するモールドされ、相互接続された導波管
装置の一部を示している。これらの寸法は、下記テーブ
ル１に示されている。この製造技術は、実施例４と同様
である。上述した実施例に述べられたKu帯域の装置は、
金属性の装置に比べて優れた電気特性を有することか
ら、低い周波数で類似したマイクロウエーブ部品の予期
するテスト結果は、同様か或いは良くなることとなる。
この発明の方法は、寸法許容誤差が低周波数で厳しくな
いことから、低周波数（例えば、Ｘ帯域或いはＣ帯域）
に適用しても類似した結果を得ることができる。付け加
えるならば、工程で生じるマイクロウエーブ導波管装置
の歪は、Ku帯域のような高周波数で電気的特性に大きな
影響を与える。歪に基づく電気的特性に影響が与えられ
ないならないことが判明していることから、どの様な低
い周波数でもここで述べた方法で作られたマイクロウエ
ーブ導波管装置７０の電気的特性は、優れたものとなる
ことが予期される。

【００３７】

【表１】［第６実施例］この実施例は、反応インジェクションモ
ールデイング（ＲＩＭ）を用いたファイバーで強化され
たサーモセッテイングプラスチックで導波管が作られる
点を除いて実施例５で述べた同様の装置の製造について
記載している。最適なサーモセッチングプラスチックに
は、これに限られないが、フェノール系樹脂、エポキシ
樹脂、1,2-ポリブタジエン及びフタル酸ジアリル(DAP)
がある。ポリエステルバルクモールデイングコンパウン
ド(BMC) 、メラミン、尿素及びビニエステル樹脂が通常
反応インジェクションモールドされるが、これらの熱的
な安定性が低いことが金属化工程において付加的な工程
変更を必要とすることとなる。好適な補強は、ガラス、
グラファイト、セラミック、ケブラーファイバーを含ま
せることとなる。RIM ファイバー（クレー、カーボンブ
ラック、木繊維、カリオン、カルシュームカーボネイ
ト、タルク、及びシリカのようなファイバー）を含ませ
ることは、出来上がった導波管の構造をそのままに維持
する為には、最小にすべきである。

【００３８】RIM 導波管の工程は、実施例４と同様であ
る。但し、1)モールド部品をディフラッシュすること、
2)鍍金工程において用いる面を準備する工程における選
定が異なっている。サーモプラスチックポリマーの粘性
が低いことからしばしば必要とされるRIM 部品のデフラ
ッシュは、材料を分離線に流し込むことを実現でき、高
速プラスチックペレットに露出させ、或いは、詰め込む
ことによって通常達成される。(Modern Plastics Encyc
lopedia '91, Rosalind Juran, editor, McGraw Hill,
1990) 鍍金工程において接合された導波管装置の適切な
面を準備する為には、クロム酸、或いは、過マンガン酸
ナトリウム／カリウムのエッチングが用いられる。選定
されたエッチングに対しては特定の膨潤剤及び中和剤が
用いられる。強化材としてガラスをモールディングコン
パウンドが含む場合には、ガラスエッチングが実行され
る。

【００３９】サーモセットがマイクロ波部品の製造にお
いてサーモプラスチックに代えて用いられても良いこと
から、寸法許容度大きくすることが期待できる。なぜな
らば、クロスリンクプラスチックは、クリープしないか
らである。この寸法の安定化は、モールド率を上げるこ
とによって達成できる。なぜならば、サーモセットモー
ルドの時間は、サーモプラスチックに比べて長く、材料
の硬化、並びに、潜在的な休止を許すこととなる。（こ
こで、モールドは、ガスのベンチレーションの間、短く
開かれる。）ここで述べた工程を用いて出来上がったRI
M マイクロ波部品の電気的特性は、良好なものとなるこ
とが期待できる。

【００４０】上述には、新規で改良されたプラスチック
導波管部品及びモールドされ、メタライズされたサーモ
プラスチックｗ用いて作られた導波管部品の製造方法が
記載されている。この発明の原理の応用を示すための多
数の実施例は、例示的なものであることを理解された
い。明らかなように、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で当業者において種々の改変が可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来の金属導波管部品に匹敵する性能レベルを有する部
品で低コストで製造し易いものを提供できるマイクロ波
導波管の製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明の原理に
よる方法を使用した導波管のＫｕバンドの縮小直線断面
の構成を示す図である。

【図２】本発明の原理による方法により作成された相互
連結している成形導波管アッセンブリーを示す図であ
る。

【図３】本発明の原理による方法によりプラスチックの
４つの注入成形部分の集合で構成される、高さ部分を縮
小した背中部分より充填するＫｕバンド移動波パワー分
配網を示す図である。

【図４】本発明の原理による方法により形成されたっ縮
小寸法の成形相互連結導波管アッセンブリーの部分を示
す図である。

【符号の説明】

１０…マイクロ波導波管、１１，１２…導波管部、１３ａ〜１３ｄ…合わせ面、１４ａ〜１４ｄ…導波管リッジ、１５…平面フランジ面、１８…内部導波管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２３Ｃ 18/40 (72)発明者マーザー・ジェー・ハーベイアメリカ合衆国、カリフォルニア州 91355、バレンシア、ラ・ビタ・コート 26107 (72)発明者スティーブ・ケー・パナリトスアメリカ合衆国、カリフォルニア州 90045、ロサンゼルス、ウエスト・エイティーフィーフス・ストリート 6326 (72)発明者ジョン・エル・フガットアメリカ合衆国、カリフォルニア州 90254、ハーモサ・ビーチ、シックス・ストリート 1135 (72)発明者リチャード・エル・ドゥチャームアメリカ合衆国、カリフォルニア州 90503、トーランス、ウエスト・ワンハンドレッドナイティーワン・ストリート 4643 (72)発明者ジェフリー・エム・ビルアメリカ合衆国、カリフォルニア州 90505、トーランス、アベニュー・シー 4706 (72)発明者ダグラス・オー・クレベアメリカ合衆国、カリフォルニア州 90278、ロサンゼルス、グッドマン・アベニュー 1600

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接合可能であって接合されると内部表面
にマイクロウエーブ導波管部が形成されるところの熱可
塑性部材を複数形成する形成ステップと、前記内部表面を持ったマイクロウエーブ導波管部が形成
されるように前記接合可能な熱可塑性部材を複数接合す
る接合ステップと、マイクロウエーブエネルギを伝送するためのマイクロウ
エーブ導波管部が形成されるように前記内部表面を金属
化する金属化ステップとを具備したことを特徴とするマ
イクロウエーブ導波管の製造方法。
【請求項２】前記形成ステップが、複数の前記接合可
能熱可塑性部材を押出しして所望の形状に加工するステ
ップを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方
法。
【請求項３】前記形成ステップが、複数の前記接合可
能熱可塑性部材を射出成型するステップを含むことを特
徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】前記形成ステップが、複数の前記接合可
能熱可塑性部材を射出成型して所望の形状に加工するス
テップを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方
法。
【請求項５】前記接合ステップが、複数の前記接合可
能熱可塑性部材を溶剤を用いて互いに接合するステップ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】前記接合ステップに先立って、全ての粗
面を軽く研削し、研削した面をイソプロパノールでゆす
いで残留物を取り除くステップをさらに具備したことを
特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】前記接合ステップが、複数の前記接合可
能熱可塑性部材を接着材で互いに接合するステップを含
むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】前記接合ステップが、複数の前記接合可
能熱可塑性部材を超音波を用いて互いに接合するステッ
プを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】前記金属化ステップが、導波管内部表面
を無電解銅メッキするステップを含むことを特徴とする
請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】前記無電解銅メッキのステップが、（１）前記導波管部材の表面を化学的に活性化するため
にこの導波管部を所定の膨張剤に浸すことにより前記導
波管部材の表面を調製し、この導波管部の表面を化学的
に粗面化するためにエッチングを行ない、この導波管部
を冷水中でゆすいで残留エッチング剤を取り除き、この
導波管部を所定の中和剤に浸すことによりエッチング処
理を止め、この導波管部を冷水中でゆすいで残留中和剤
を取り除くステップと；（２）前記導波管部を所定の触媒調製溶剤に浸してこの
導波管部の表面に接触作用を及ぼすことによりその表面
から余分な水分を取り除き、この導波管部にパラジウム
／錫コロイド溶液で接触作用を及ぼすことにより銅の堆
積を促進し、この導波管部を冷水中でゆすいで残留溶液
を取り除き、触媒作用を及ぼした導波管部表面から余剰
の錫を取り去ってコロイド粒のパラジウムコアにさらす
ことにより導波管部表面の触媒を活性化し、この導波管
部を冷水中でゆすいで残留物を取り除くステップと；（３）銅ストライク溶剤に浸すことにより錫／銅の層を
堆積し、その後冷水中でゆすいで残留物を取り除くステ
ップと；（４）前記導波管部を乾燥して銅の接着強度を上げ、（５）無電解銅メッキにより前記導波管部の表面に薄い
銅の層を堆積しておよそ３００マイクロインチのメッキ
層を形成し、この導波管部を冷水中でゆすいで残留溶液
を取り除き、その後この導波管部を乾燥するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】ガラス充填ポリエーテルイミドからな
る複数の接続可能熱可塑性部材をモールドするものにお
いて、前記導波管部の表面を調製するステップに於ける
中和剤すすぎ落しステップのあとに、前記導波管部を二フッ化アンモニウム／硫酸中にてエッ
チングすることにより、初期のエッチングステップにお
いて露出した残留ガラスファイバを取り除くステップを
設けたことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１２】ガラス充填ポリエーテルイミドからな
る複数の接続可能熱可塑性部材をモールドするものにお
いて、接合に先立って、前記導波管部をアルカリ溶液で洗浄す
るステップと；複数の前記熱可塑性部材をくっつけて前
記導波管部を形成し、この形成された導波管部を約華氏
３００度Ｆでおよそ１時間保存するステップと；ナトリ
ウム過マンガン酸塩のエッチ／中和剤を用いて前記導波
管部の表面をエッチングし；初期のエッチングステップ
において露出した残留ガラスファイバを取り除くために
前記導波管部をフッ化水素酸中でエッチングするステッ
プと；前記導波管部をメッキするステップと；メッキ後
の前記導波管部に、低損失完全イミド化ポリイミドを等
角にコーティングして銅の腐食保護を行なうステップ
と；前記導波管部を約華氏２５０度Ｆでおよそ１時間、
真空中で乾燥するステップとをさらに具備したことを特
徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１３】前記形成ステップが、ファイバで補強
された熱硬化性プラスチックを用いた複数の前記接合可
能熱可塑性部材を射出成型するステップを含むことを特
徴とする請求項１に記載の製造方法。