(57)【要約】【課題】製造コストおよび量産性を改善することが可能な高周波受動部品の製造方法を提供する。【解決手段】誘電体からなる基板３５と、基板３５に形成された側壁または貫通電極４５とを有する高周波受動部品の製造方法であって、側壁または貫通電極４５に対応する凹部を有する原型をガラスから作製する工程と、原型を用いて、凹部に対応する凸部を有する型を金属から作製する工程と、型を用いて、凸部に対応する凹部を有する基板３５を樹脂から作製する工程と、基板３５の凹部３１が開口する側とは反対側の面３４を研磨して、凹部３１を反対側の面３６に露出する工程と、反対側の面３６に露出する前または露出した後の凹部３１に、側壁または貫通電極４５となる導体層４１を形成する工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなる基板と、前記基板に形成された側壁および／または貫通電極とを有する高周波受動部品の製造方法であって、
側壁および／または貫通電極に対応する凹部を有する原型をガラスから作製する工程と、
前記原型を用いて、前記凹部に対応する凸部を有する型を金属から作製する工程と、
前記型を用いて、前記凸部に対応する凹部を有する基板を樹脂から作製する工程と、
前記基板の前記凹部が開口する側とは反対側の面を研磨して、前記凹部を前記反対側の面に露出する工程と、
前記基板の前記凹部または前記基板の前記反対側の面に露出した凹部に、側壁および／または貫通電極となる導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする高周波受動部品の製造方法。
【請求項２】
前記側壁および／または前記貫通電極に対応する凹部を有する原型をガラスから作製する工程に、フェムト秒レーザアシストエッチングを使用することを特徴とする請求項１に記載の高周波受動部品の製造方法。
【請求項３】
前記凹部を有する前記基板の、前記凹部が開口する側に導体層を形成する工程と、
前記凹部を前記反対側の面に露出する工程の後に、前記反対側の面に導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の高周波受動部品の製造方法。
【請求項４】
前記凹部を前記反対側の面に露出する工程に先立って、
前記凹部を有する前記基板の、前記凹部が開口する側に導体層を形成する工程と、
前記凹部が開口する側に形成された導体層を絶縁材で被覆する工程と、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波受動部品の製造方法。
【請求項５】
前記凹部を前記反対側の面に露出する工程に先立って、前記基板の前記凹部に、側壁および／または貫通電極となる導体層を形成する工程を有し、
前記凹部を前記反対側の面に露出する工程において、前記凹部に形成された前記導体層を、前記反対側の面に露出させて、側壁および／または貫通電極とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波受動部品の製造方法。
【請求項６】
前記高周波受動部品が、前記基板の両面に形成された導体層と、前記導体層に接続された側壁または貫通電極により導波領域を囲むように構成される導波路構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波受動部品の製造方法。
【請求項７】
前記基板を、他の配線基板上に接合する工程と、
前記基板と前記他の配線基板とを貫通する連通孔を形成する工程と、
前記連通孔に接続導体を形成して、前記基板に形成される高周波受動部品と前記他の配線基板の配線とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の高周波受動部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波等の高周波通信に利用可能な導波路構造を有する高周波受動部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波帯を利用した数Ｇ［ｂｐｓ］の高速大容量通信が提案され、その一部が実現されつつある。小型で安価なミリ波通信モジュールを実現する形態として、例えば、特許文献１には、ポスト壁導波路（Ｐｏｓｔ−ｗａｌｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を利用したモード変換器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、精密な受動部品を作製するために用いられる基板としては、ガラス基板、石英基板等が示されている。しかし、ガラス基板、石英基板等は加工が難しく、時間が掛かる等、製造コストおよび量産性の課題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストおよび量産性を改善することが可能な高周波受動部品の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、誘電体からなる基板と、前記基板に形成された側壁および／または貫通電極とを有する高周波受動部品の製造方法であって、側壁および／または貫通電極に対応する凹部を有する原型をガラスから作製する工程と、前記原型を用いて、前記凹部に対応する凸部を有する型を金属から作製する工程と、前記型を用いて、前記凸部に対応する凹部を有する基板を樹脂から作製する工程と、前記基板の前記凹部が開口する側とは反対側の面を研磨して、前記凹部を前記反対側の面に露出する工程と、前記基板の前記凹部または前記基板の前記反対側の面に露出した凹部に、側壁および／または貫通電極となる導体層を形成する工程と、を有することを特徴とする高周波受動部品の製造方法を提供する。
【０００７】
前記側壁および／または前記貫通電極に対応する凹部を有する原型をガラスから作製する工程に、フェムト秒レーザアシストエッチングを使用してもよい。
【０００８】
前記凹部を有する前記基板の、前記凹部が開口する側に導体層を形成する工程と、前記凹部を前記反対側の面に露出する工程の後に、前記反対側の面に導体層を形成する工程と、を有してもよい。
前記凹部を前記反対側の面に露出する工程に先立って、前記凹部を有する前記基板の、前記凹部が開口する側に導体層を形成する工程と、前記凹部が開口する側に形成された導体層を絶縁材で被覆する工程と、を有してもよい。
【０００９】
前記凹部を前記反対側の面に露出する工程に先立って、前記基板の前記凹部に、側壁および／または貫通電極となる導体層を形成する工程を有し、前記凹部を前記反対側の面に露出する工程において、前記凹部に形成された前記導体層を、前記反対側の面に露出させて、側壁および／または貫通電極としてもよい。
前記高周波受動部品が、前記基板の両面に形成された導体層と、前記導体層に接続された側壁または貫通電極により導波領域を囲むように構成される導波路構造を有してもよい。
【００１０】
前記基板を、他の配線基板上に接合する工程と、前記基板と前記他の配線基板とを貫通する連通孔を形成する工程と、前記連通孔に接続導体を形成して、前記基板に形成される高周波受動部品と前記他の配線基板の配線とを電気的に接続する工程と、を有してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガラスの原型をマスターとして精密な加工が可能であり、マスターから所望の数量で金属の型を作製し、型を用いて精密な側壁および／または貫通電極が形成された樹脂基板を低コストで安価に製造することができ、量産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】原型から型を作製する工程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す断面図である。
【図２】型から基板を作製する工程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す断面図である。
【図３】高周波受動部品を作製する工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す断面図である。
【図４】基板を配線基板と接合する工程を（ａ）〜（ｂ）の順に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、原型から型を作製する工程を順に示す。図２（ａ）〜（ｃ）は、型から基板を作製する工程を順に示す。図３（ａ）〜（ｄ）は、基板に高周波受動部品を作製する工程を順に示す。図４（ａ）〜（ｂ）は、高周波受動部品が作製された基板を他の配線基板と接合する工程を示す。
【００１４】
本実施形態による高周波受動部品の製造方法は、概略として、図１に示すように、側壁または貫通電極に対応する凹部１１および貫通電極に対応する凹部１２を有する原型１０をガラスから作製する工程と、原型１０を用いて、原型１０の凹部１１，１２に対応する凸部２１，２２を有する型２０を金属から作製する工程と、図２に示すように、型２０を用いて、型２０の凸部２１，２２に対応する凹部３１，３２を有する基板３５を樹脂からなる基板材料３０から作製する工程と、図３に示すように、基板３５の凹部３１，３２が開口する側とは反対側の第２主面３４を研磨して、基板３５の凹部３１，３２を第２主面３４に露出する工程と、を有する。基板３５には、側壁または貫通電極４５、貫通電極４６を設けることができる。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、原型１０は、凹部１１，１２が開口した第１主面１３と、この第１主面１３とは反対側にある第２主面１４とを有する。凹部１１，１２は第２主面１４に到達せず、底部が閉鎖されている。本実施形態で原型１０とは、基板３５と同様な形状を有し、原型１０の形状を型２０に転写し、さらに型２０の形状を基板材料３０に転写するために用いられる。つまり、原型１０は、直接基板３５を成形するための型２０ではなく、型２０の元となるマスター型である。
【００１６】
原型１０を構成する誘電体としては、ガラスが挙げられる。ガラスとしては、多成分ガラス、石英ガラス（シリカガラス）、ケイ酸塩ガラス等が挙げられる。ガラスと同様な材料として、サファイア、合成石英、天然石英、半導体等の無機材料を採用することもできる。原型１０を構成する誘電体基板は、例えばウエハ状をした大面積の基板であってもよい。図１では原型１０の凹部１１，１２を下向きに表示しているが、下向きとは異なる向きに原型１０を配置してもよい。
【００１７】
原型１０に凹部１１，１２を形成する方法としては、ドリル等の穿孔機械、レーザ、エッチング等が挙げられる。例えば、レーザの集光照射により、ガラス等の材料を局所的に改質した後、改質により溶解性が高くなった部分をウェットエッチングで選択的に除去する方法が挙げられる。例えばフェムト秒レーザアシストエッチングにより、位置精度および加工精度の高い加工が可能となる。ここでいうフェムト秒レーザーアシストエッチングとは、第一に、パルス幅１０ｐｓ以下の超短パルスレーザーを集光走査させることで集光部に沿って、クラックあるいは構造変性部からなる改質部を設け、次いで、エッチングによって改質部を選択的にエッチングし凹部１１，１２などを設ける加工法を指す。アスペクト比（径に対する深さの比率）が高い微細孔を形成できるだけでなく、テーパ形状、段差形状等を含む任意形状の凹部が加工できる。テーパ形状は、材料の第１主面から第２主面または内部に向けて、径または形状が小さくなってもよく、逆に、径または形状が大きくなってもよい。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、例えばＮｉ等の金属を用いた電鋳、メッキ等により、原型１０の凹部１１，１２と第１主面１３に金属を付着させ、型２０を形成する。原型１０の凹部１１，１２に堆積した金属から凸部２１，２２が構成され、原型１０の第１主面１３に堆積した金属から基部２３が構成される。原型１０と型２０とを剥離することにより、図１（ｃ）に示すように、基部２３の片面に凸部２１，２２が突出して形成された型２０が得られる。原型１０を構成する材料は耐久性に優れるため、同一の原型１０を用いて、原型１０から型２０を作製する工程を複数回繰り返して行うことができる。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、樹脂からなる基板材料３０を準備し、図２（ｂ）に示すように、型２０の凸部２１，２２に基板材料３０を重ね合わせる。基板材料３０は、平坦なフィルム、シート等でもよい。基板材料３０として好ましい樹脂としては、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、フッ素樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等が挙げられる。図２では型２０の凸部２１，２２を上向きに表示しているが、上向きとは異なる向きに型２０を配置してもよい。
【００２０】
基板材料３０を構成する樹脂が熱可塑性樹脂である場合、加熱により樹脂を軟化させ、ホットエンボス法により、型２０の形状を基板材料３０に転写させ、凸部２１，２２に対応する形状の凹部３１，３２を形成することができる。基板材料３０が熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の硬化性樹脂である場合は、液状などの流動性を有する未硬化の状態で基板材料３０を型２０に塗布し、型２０と重ね合わせたまま樹脂を硬化させることで、凸部２１，２２に対応する形状の凹部３１，３２を形成することができる。
【００２１】
型２０と基板材料３０とを剥離することにより、図２（ｃ）に示すように、型２０の基部２３に接した第１主面３３に凹部３１，３２が形成された基板３５が得られる。第１主面３３は、凹部３１，３２が開口した側の面である。また、第２主面３４は、第１主面３３とは反対側の面である。凹部３１，３２は第２主面３４に到達せず、底部が閉鎖されている。型２０を構成する材料は耐久性に優れるため、同一の型２０を用いて、凹部３１，３２を有する基板３５を成形する工程を複数回繰り返して行うことができる。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、第１主面３３に凹部３１，３２が開口した基板３５に対して、第１主面３３側に第１導体層４１，４２，４３が形成される。これらのうち、第１導体層４１は凹部３１の内壁に、第１導体層４２は凹部３２の内壁に、第１導体層４３は第１主面３３に、それぞれ形成されている。凹部３１，３２の内壁に各々形成された第１導体層４１，４２は、基板３５の第２主面３４に露出していない。第１導体層４２はブラインドビアを構成している。第１導体層４１は凹部３１が穴状の場合はブラインドビアを構成している。第１導体層４１は、凹部３１が図３（ｄ）に示す導波路構造４８に沿って連続した溝状の場合は、連続した側壁４５を構成する。溝状の凹部３１または側壁４５が連続する範囲は、導波路構造４８の長手方向または幅方向の少なくとも一部であれば特に限定されず、導波路構造４８の全周にわたってもよい。
【００２３】
第１導体層４１，４２，４３のような導体層を形成する方法としては、スパッタ、蒸着、無電解メッキ、電解メッキ、導体ペーストなどの１種または２種以上が挙げられる。２種以上の導体材料または成膜方法を併用してもよく、２種以上の導体を積層して導体層を構成してもよい。絶縁体上に導体層を形成する場合には、スパッタ、蒸着、無電解メッキにより目標より薄い膜厚でシード層を形成した後、電解メッキにより目標の膜厚まで導体を積層してもよい。第１導体層４１，４２，４３の表面（基板３５に接する側とは反対側の外面）には、酸化防止のため、ＮｉＡｕ，ＮｉＰｄＡｕ等の酸化防止層を設けてもよい。また、第１導体層４３が配線、パッド等の形状を有するようにパターニング等を適宜行ってもよい。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、第１主面３３に第１導体層４３が形成された基板３５の第１主面３３を、絶縁材４４で被覆する。絶縁材４４は、凹部３１，３２内に充填されてもよい。絶縁材４４としては、例えば樹脂が挙げられる。これにより、後述するように、基板３５の第２主面３４を研磨する際に、第１主面３３側の第１導体層４１，４２，４３を保護することができる。また、第１導体層４１が側壁となる場合、基板３５の第２主面３４を研磨し、凹部３１，３２が基板３５の第２主面３６に露出した際に、絶縁材４４が接合材または接着材として機能し、導波路構造４８が基板３５から離反することを防ぐことができる。
【００２５】
図３（ｃ）に示すように、基板３５の第２主面３４を研磨することにより、凹部３１，３２が新たな第２主面３６に露出する。また、凹部３１，３２に形成された第１導体層４１，４２が新たな第２主面３６に露出されて、側壁または貫通電極４５、貫通電極４６となる。側壁または貫通電極４５および貫通電極４６の形状は各々、原型１０の凹部１１，１２の形状に従って、精密に形成された凹部３１，３２の形状に基づく。これにより、樹脂からなる基板３５に高精度な側壁や貫通孔を作製することができる。
【００２６】
図３（ｄ）に示すように、基板３５の第２主面３６に第２導体層４７を形成する。第２導体層４７を形成する方法は、上述したように、第１導体層４１，４２，４３を形成する方法と同様でよい。また、上述したように、第２導体層４７の表面（基板３５に接する側とは反対側の外面）に酸化防止層を設けてもよく、第２導体層４７のパターニングなどを適宜行ってもよい。層構成、パターニング等に関して、第２主面３６に形成された第２導体層４７が、第１主面３３に形成された第１導体層４３と同様であってもよく、互いに異なってもよい。
【００２７】
パターン状のレジストを用いてパターン状の導体層を形成する方法としては、（１）パターン状のレジストを形成した後に導体層を形成し、レジスト上に積層された導体層をレジストと一緒に除去して、レジストのない領域に導体層を残す方法（リフトオフ）や、（２）全面的に導体層を形成した上にパターン状のレジストを形成した後、レジストに覆われていない領域の材料層をエッチング等で除去し、さらに必要に応じて不要なレジストを除去する方法などが挙げられる。エッチング法としては、適宜、ドライエッチング、ウェットエッチング等の各種から選択することができる。
【００２８】
基板３５に形成された側壁または貫通電極４５、貫通電極４６は、導波路、フィルタ、ダイプレクサ、方向性結合器、分配器等の受動部品（パッシブデバイス）を構成してもよい。例えば、基板３５を構成する誘電体が、第１導体層４３と第２導体層４７と側壁４５とで囲まれる領域を有する場合は、導波管と同様な導波路構造４８を構成することができる。この導波路構造は、例えばミリ波などの高周波信号（電磁波）が伝搬される高周波デバイスとして利用することができる。周波数は特に限定されないが、例えば３０〜３００ＧＨｚ、６０〜８０ＧＨｚ等が挙げられる。
【００２９】
導体層および貫通電極から構成される導波路構造として、例えばポスト壁導波路が挙げられる。ポスト壁導波路を構成する基板の両主面には、例えばグランド電位に接続することで接地された広壁が設けられてもよい。貫通電極は、例えば多数を配列することで導波路構造を囲む壁部を構成することができる。貫通電極から構成される壁部としては、導波路構造の幅方向に対向する狭壁、長手方向の端部に設けられるショート壁、その他の側壁等が挙げられる。壁部を構成する貫通電極の形状は、図３に示されるような円筒形状に限定されず、円柱形状等でもよい。また、貫通電極の配列も、受動部品の機能等に応じて種々の構成が可能であり、貫通電極が等間隔に配置された部分、貫通電極の間隔が不均等の部分、貫通電極が所定の区間に渡り配置されていない部分等を設けてもよい。
【００３０】
導波路構造４８の内部に設けられる貫通電極４６は、モード変換機構を構成してもよい。モード変換機構は、導波路構造４８の外部に設けられる配線層（図示せず）と接続され、配線層から導波路構造に対して電気信号を入力したり、または導波路構造から配線層に対して電気信号を出力したりすることができる。
【００３１】
図３（ｄ）に示されるように、導波路構造４８等の受動部品を有する基板３５において、基板３５が複数の受動部品を搭載している場合は、受動部品ごとに基板を切断する個片化工程を有してもよい。基板を切断する手段としては、ブレードダイサー、レーザーなどの公知の加工手段が挙げられる。
【００３２】
図４には、基板３５に導波路構造４８が形成された受動部品４０を、配線基板５０と接合する工程の一例を示す。配線基板５０は、絶縁基材５１の少なくとも片面に配線層５２を有する。図４（ａ）の場合は、受動部品４０の第２導体層４７が配線基板５０と対向する側に重ね合わされている。また、受動部品４０に対向する側の配線層５２には、配線層５２の保護等のため、絶縁層５３が設けられている。これにより、第２導体層４７と配線層５２との間に、絶縁層５３が介在した構造となる。受動部品４０と配線基板５０との接合手法は、特に限定されないが、接着剤、半田付け、嵌合や係合等の機械構造等が挙げられる。
【００３３】
受動部品４０を、配線基板５０と電気的に接続する場合、例えば、図４（ｂ）に示すように、受動部品４０と配線基板５０とを貫通する連通孔５５を形成した後、無電解メッキ等により、連通孔５５に接続導体５４を形成してもよい。これにより、基板３５に形成される導波路構造４８と配線基板５０の配線層５２とを電気的に接続することができる。接続導体５４および連通孔５５は、第２導体層４７を貫通し、側壁４５の間または貫通電極４５の内部の絶縁材４４に配置されてもよい。連通孔５５を形成する手段は特に限定されないが、例えば、ドリル等の穿孔機械、レーザ等が挙げられる。
【００３４】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。改変としては、各実施形態における構成要素の追加、置換、省略、その他の変更が挙げられる。
【００３５】
貫通孔に貫通電極を設ける方法は、上述の実施形態のように、基板の第２主面を研磨する前の凹部に導体層を形成する方法に限られない。例えば、基板の第２主面を研磨して、基板に貫通孔を形成した後で、貫通孔に導体層を形成してもよい。
【００３６】
上述の実施形態に係る高周波受動部品においては、同一の基板に複数の部品が構成されてもよい。基板に構成される他の部品は、高周波用の受動部品に限らず、他の受動部品や能動部品等を含んでもよい。部品をモジュール化することにより、高周波モジュールを構成することもできる。本実施形態の高周波モジュールは、例えば、上述の高周波受動部品を備えるモジュールである。モジュールには、機能に必要な種々の部品を組み込むことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…原型、１１，１２…原型の凹部、２０…型、２１，２２…型の凸部、３０…基板材料、３１，３２…凹部、３５…基板、４０…受動部品、４１，４２，４３…第１導体層、４４…絶縁材、４５…側壁または貫通電極、４６…貫通電極、４７…第２導体層、４８…導波路構造、５０…配線基板、５２…配線層、５４…接続導体、５５…連通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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