(57)【要約】  多層基板およびアンテナ素子の挿入損失を低減する。本発明の一実施形態による多層基板（１）は、積層体（１４０）と、配線導体（１３０）と、第１グランド電極（１１０）とを備える。積層体（１４０）は、複数の誘電体層が積層されることにより形成されている。配線導体（１３０）は、積層体（１４０）に形成され、高周波信号が通過する。第１グランド電極（１１０）は、積層体（１４０）に形成され、配線導体（１３０）に対向する第１面を有する。第１面は、第１領域（１１２）および第２領域（１１１Ａ）を有する。第１領域（１１２）の表面粗さは、第２領域（１１１Ａ）の表面粗さよりも小さい。第１グランド電極（１１０）の法線方向から平面視したとき、第１領域（１１２）は、配線導体（１３０）の少なくとも一部と重なっている。
2019150892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層が積層された積層体と、
前記積層体に形成され、高周波信号が通過する配線導体と、
前記積層体に形成され、前記配線導体に対向する第１面を有する第１グランド電極とを備え、
前記第１面は、第１領域および第２領域を有し、
前記第１領域の表面粗さは、前記第２領域の表面粗さよりも小さく、
前記第１グランド電極の法線方向から平面視したとき、前記第１領域は、前記配線導体の少なくとも一部と重なっている、多層基板。
【請求項２】
前記第２領域は、前記第１領域に囲まれている、請求項１に記載の多層基板。
【請求項３】
前記第１領域は、
第１方向に延在する複数の第１帯状領域と、
前記第１方向と異なる第２方向に延在する複数の第２帯状領域とを含み、
前記第１領域は、前記複数の第１帯状領域と前記複数の第２帯状領域とが交差することによって形成されている、請求項２に記載の多層基板。
【請求項４】
前記法線方向から平面視したとき、前記第１領域は、前記配線導体の全部と重なっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層基板。
【請求項５】
前記第１領域および前記配線導体の各々は、帯状であり、
前記法線方向から平面視したとき、前記配線導体は、前記第１領域に沿って形成され、
前記第１領域の幅は、前記配線導体の幅の８倍以下である、請求項４に記載の多層基板。
【請求項６】
前記第１グランド電極に対向する前記配線導体の表面粗さは、前記第２領域の表面粗さよりも小さい、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多層基板。
【請求項７】
前記積層体に形成され、前記第１グランド電極に対向する第２面を有する第２グランド電極をさらに備え、
前記配線導体は、前記第１グランド電極と前記第２グランド電極との間に形成され、
前記第２面は、第３領域および第４領域を有し、
前記第３領域の表面粗さは、前記第４領域の表面粗さよりも小さく、
前記法線方向から平面視したとき、前記第３領域は、前記配線導体の少なくとも一部と重なっている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の多層基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の多層基板と、
前記積層体に形成され、前記第１グランド電極に対向する放射電極とを備え、
前記放射電極は、前記配線導体に電気的に接続されている、アンテナ素子。
【請求項９】
前記法線方向に延在し、前記配線導体と前記放射電極とを接続するビア導体をさらに備え、
前記第１グランド電極は、前記放射電極に対向する第３面を有し、
前記第３面は、第５領域および第６領域を有し、
前記第５領域の表面粗さは、前記第６領域の表面粗さよりも小さく、
前記法線方向から平面視したとき、前記第５領域は、前記放射電極の少なくとも一部と重なっている、請求項８に記載のアンテナ素子。
【請求項１０】
多層基板と、
前記多層基板に形成され、高周波信号が放射される放射電極とを備え、
前記多層基板は、
複数の誘電体層が積層された積層体と、
前記積層体に形成され、前記放射電極に対向する第１面を有する第１グランド電極とを含み、
前記第１面は、第１領域および第２領域を有し、
前記第１領域の表面粗さは、前記第２領域の表面粗さよりも小さく、
前記第１グランド電極の法線方向から平面視したとき、前記第１領域は、前記放射電極の少なくとも一部と重なっている、アンテナ素子。
【請求項１１】
前記多層基板は、
前記積層体に形成され、前記高周波信号が通過する配線導体と、
前記法線方向に延在し、前記配線導体と前記放射電極とを接続するビア導体とを含む、請求項１０に記載のアンテナ素子。
【請求項１２】
前記第１グランド電極は、前記放射電極と前記配線導体との間に形成され、
前記第１グランド電極は、前記配線導体に対向する第２面をさらに有し、
前記第２面は、第３領域および第４領域を有し、
前記第３領域の表面粗さは、前記第４領域の表面粗さよりも小さく、
前記法線方向から平面視したとき、
前記第３領域は、前記配線導体の少なくとも一部と重なっている、請求項１１に記載のアンテナ素子。
【請求項１３】
前記多層基板は、前記積層体に形成され、前記第１グランド電極に対向する第２グランド電極をさらに含み、
前記配線導体は、前記第１グランド電極と前記第２グランド電極との間に形成され、
前記第２グランド電極は、前記配線導体に対向する第３面を有し、
前記第３面は、第５領域および第６領域を有し、
前記第５領域の表面粗さは、前記第６領域の表面粗さよりも小さく、
前記法線方向から平面視したとき、
前記第５領域は、前記配線導体の少なくとも一部と重なっているとともに、前記放射電極の少なくとも一部と重なっている、請求項１２に記載のアンテナ素子。
【請求項１４】
前記法線方向から平面視したとき、前記第１領域と前記第５領域とを併せた領域は、前記放射電極の全部と重なっている、請求項１３に記載のアンテナ素子。
【請求項１５】
前記配線導体は、前記放射電極と前記第１グランド電極との間に形成され、
前記法線方向から平面視したとき、前記第１領域は、さらに前記配線導体の少なくとも一部と重なっている、請求項１１に記載のアンテナ素子。
【請求項１６】
前記法線方向から平面視したとき、前記第１領域は、前記放射電極の全部と重なっている、請求項１１または１５に記載のアンテナ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層基板およびアンテナ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波信号は導体の表面近くを密集して流れるという表皮効果のため、導体の表面粗さが小さいほど挿入損失が低減することが知られている。たとえば、特開２０１５−１０５４４０号公報（特許文献１）には、高周波信号が通過する表面処理銅箔の少なくとも一方の表面の表面粗さＲｚＪＩＳを２．２μｍ以下とする構成が開示されている。多層基板の給電配線を当該表面処理銅箔によって形成することにより、多層基板の挿入損失を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
たとえばストリップライン、マイクロストリップライン、あるいはマイクロストリップアンテナのように、高周波信号が通過する導体に対向するようにグランド電極が形成される場合がある。このような構成では、高周波信号が導体を通過すると、当該導体周辺の電磁界が変動するため、グランド電極に高周波信号が通過するリターンパスが形成される。すなわち、グランド電極には、導体を通過する高周波信号と進行方向が逆の高周波信号であるリターン信号が流れる。本願発明者は、鋭意検討の結果、グランド電極のうちリターンパスが形成される領域の表面粗さが多層基板の挿入損失に影響を及ぼすという知見を得て、この影響により、特許文献１のように導体の表面粗さを小さくしたとしても挿入損失の低減には限界があるという問題を見出した。【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多層基板およびアンテナ素子の挿入損失を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による多層基板は、積層体と、配線導体と、第１グランド電極とを備える。積層体は、複数の誘電体層が積層されることにより形成されている。配線導体は、積層体に形成され、高周波信号が通過する。第１グランド電極は、積層体に形成され、配線導体に対向する第１面を有する。第１面は、第１領域および第２領域を有する。第１領域の表面粗さは、第２領域の表面粗さよりも小さい。第１グランド電極の法線方向から平面視したとき、第１領域は、配線導体の少なくとも一部と重なっている。【０００７】
本発明の他の実施形態によるアンテナ素子は、多層基板と、放射電極とを備える。放射電極は、多層基板に形成され、高周波信号が放射される。多層基板は、積層体と、第１グランド電極とを含む。積層体は、複数の誘電体層が積層されることにより形成されている。第１グランド電極は、積層体に形成され、放射電極に対向する第１面を有する。第１面は、第１領域および第２領域を有する。第１領域の表面粗さは、第２領域の表面粗さよりも小さい。第１グランド電極の法線方向から平面視したとき、第１領域は、放射電極の少なくとも一部と重なっている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態による多層基板によれば、給電配線に対向するグランド電極の面において表面粗さの小さい領域が給電配線の少なくとも一部と重なっていることにより、挿入損失を低減することができる。【０００９】
本発明の他の実施形態によるアンテナ素子によれば、放射電極に対向するグランド電極の面において、表面粗さの小さい領域が放射電極の少なくとも一部と重なっていることにより、挿入損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る多層基板をＸ軸方向から平面視した図である。
【図２】給電配線に高周波信号を通過させたときのグランド電極における表面電流密度の分布のシミュレーション結果を、Ｚ軸方向から平面視した図である。
【図３】図１の領域の幅と挿入損失との関係を示すシミュレーション結果である。
【図４】領域の幅が６０μｍ未満である多層基板をＺ軸方向から平面視した図である。
【図５】領域の幅が６０μｍである多層基板をＺ軸方向から平面視した図である。
【図６】領域の幅が６０μｍより大きい多層基板をＺ軸方向から平面視した図である。
【図７】実施の形態１の変形例１に係る多層基板をＸ軸方向から平面視した図である。
【図８】実施の形態１の変形例２に係る多層基板をＸ軸方向から平面視した図である。
【図９】実施の形態１の変形例３に係る多層基板をＺ軸方向から平面視した図である。
【図１０】実施の形態１の変形例４に係る多層基板をＺ軸方向から平面視した図である。
【図１１】実施の形態２に係る多層基板をＺ軸方向から平面視した図である。
【図１２】実施の形態３に係るアンテナ素子をＺ軸方向から平面視した図である。
【図１３】図１２のアンテナ素子の外観透視図である。
【図１４】放射電極を正方形状として、放射電極の一辺の長さを変化させたときのアンテナゲイン（ｄＢｉ）のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】実施の形態４に係るアンテナ素子をＸ軸方向から平面視した図である。
【図１６】図１５のグランド電極をＺ軸方向から平面視した図である。
【図１７】図１５のグランド電極をＺ軸方向から平面視した図である。
【図１８】図１５のアンテナ素子の斜視図である。
【図１９】実施の形態４の変形例に係るアンテナ素子をＸ軸方向から平面視した図である。
【図２０】図１９のグランド電極をＺ軸方向から平面視した図である。
【図２１】図１９のアンテナ素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。
【００１２】
実施の形態では、表面粗さとして、ＪＩＳＢ０６０１で定義される最大高さ粗さＲｚを用いる。表面粗さは、最大高さ粗さＲｚに限定されるものではなく、たとえば、ＪＩＳＢ０６０１で定義される算術平均粗さＲａ、あるいは十点平均粗さＲｚＪＩＳを用いてもよい。また、導体の表面粗さは、当該導体を形成する導電性材料（または形成方法）を異ならせることによって違わせる。
【００１３】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る多層基板１をＸ軸方向から平面視した図である。図１に示されるように、多層基板１は、第１グランド電極であるグランド電極１１０および第２グランド電極であるグランド電極１２０と、配線導体である給電配線１３０と、積層体１４０と、接続導体１５１，１５２とを備える。
【００１４】
積層体１４０は、複数の誘電体層がＺ軸方向に積層されることにより形成されている。グランド電極１１０，１２０は、Ｚ軸方向を法線とする積層体１４０の上面および底面にそれぞれ形成された平面状電極である。接続導体１５１および１５２の各々は、グランド電極１１０と１２０とを接続している。
【００１５】
なお、グランド電極１１０，１２０のそれぞれは、積層体１４０の内部に形成されていてもよい。また、積層体１４０の上面および底面はそれぞれＺ軸方向プラス側の面およびＺ軸方向マイナス側の面であり、多層基板１の実際の使用態様における上面および底面には限らない。
【００１６】
給電配線１３０は、積層体１４０に形成され、高周波信号が通過する配線導体である。具体的には、給電配線１３０は、Ｘ軸方向に延在し、帯状に形成されている。給電配線１３０は、積層体１４０の内部に形成されている。給電配線１３０は、グランド電極１１０と１２０との間に形成されており、グランド電極１１０，１２０とともにストリップラインを構成している。
【００１７】
グランド電極１１０は、給電配線１３０に対向する第１面である面１１０Ｆを有する。面１１０Ｆは、各々が比較的表面粗さが大きな第２領域である領域１１１Ａ，１１１Ｂと、比較的表面粗さが小さな第１領域である領域１１２とを有する。領域１１２は、Ｘ軸方向に延在する帯状領域であり、Ｚ軸方向から平面視したとき、給電配線１３０の中心線に沿って形成されている。領域１１２の表面粗さは、領域１１１Ａ，１１１Ｂの表面粗さよりも小さい。
【００１８】
グランド電極１２０は、給電配線１３０に対向する第２面である面１２０Ｆを有する。面１２０Ｆは、各々が比較的表面粗さが大きな第４領域である領域１２１Ａ，１２１Ｂと、比較的表面粗さが小さな第３領域である領域１２２とを有する。領域１２２は、上記領域１１２と同様に、給電配線１３０の中心線に沿って形成された帯状領域である。領域１２２の表面粗さは、領域１２１Ａ，１２１Ｂの表面粗さよりも小さい。
【００１９】
給電配線１３０の表面粗さは、領域１１１Ａ，１１１Ｂの表面粗さよりも小さく、領域１２１Ａ、１２１Ｂの表面粗さよりも小さい。
【００２０】
Ｚ軸方向から平面視したとき、領域１１２は、給電配線１３０の少なくとも一部と重なっている。同じく、Ｚ軸方向から平面視したとき、領域１２２は、給電配線１３０の少なくとも一部と重なっている。
【００２１】
図２は、給電配線１３０に高周波信号を通過させたときのグランド電極１１０における表面電流密度の分布のシミュレーション結果を、Ｚ軸方向から平面視した図である。表面電流とは高周波信号の電磁界の影響を受けた電極の表面に流れる電流のことである。なお、電磁界とは、電界および磁界の総称である。図２において、輝度が高い部分ほど表面電流密度（Ａ／ｍ）が大きい。
【００２２】
図２に示されるように、表面電流密度の大きい部分は給電配線１３０およびその周辺に集中している。そのため、グランド電極１１０において、給電配線１３０に対向する部分には、給電配線１３０に流れる高周波電流のリターンパスが形成される。すなわち、グランド電極１１０には、給電配線１３０を通過する高周波信号と進行方向が逆の高周波信号であるリターン信号が流れる。本願発明者は、鋭意検討の結果、グランド電極１１０のうちリターンパスが形成される領域の表面粗さが多層基板１の挿入損失に影響を及ぼすという知見を得て、この影響により挿入損失の低減には限界があるという問題を見出した。
【００２３】
そこで、実施の形態１においては、給電配線１３０に対向するグランド電極１１０の面のうち、表面粗さの小さい領域１１２が給電配線１３０の少なくとも一部と重なるように形成する。これにより、リターンパスが形成される部分の表面粗さを小さくすることができるため、多層基板１の挿入損失が低減される。また、表面粗さを小さくする領域をグランド電極１１０の一部の領域１１２に限定するため、グランド電極１１０と積層体１４０との固着性を維持することができる。グランド電極１２０のうちリターンパスが形成される領域の表面粗さによる多層基板１の挿入損失への影響、グランド電極１２０と積層体１４０との固着性に関してもグランド電極１１０と同様である。
【００２４】
図３は、図１の領域１１２，１２２の幅Ｗｒａと挿入損失との関係を示すシミュレーション結果である。図３においては、領域１１１Ａ，１１１Ｂ，１２１Ａ，１２１Ｂに或る表面粗さを設定するとともに、領域１１２，１２２の各表面に凹凸がない（表面粗さが０）という設定をした場合の幅Ｗｒａと挿入損失との関係が示されている。挿入損失Ｉｓ１０は、グランド電極１１０，１２０の各表面に凹凸がない（表面粗さが０）という設定をした場合の理論値である。
【００２５】
図４は、領域１１２，１２２の幅Ｗｒａが６０μｍ未満である多層基板１をＺ軸方向から平面視した図である。図５は、領域１１２，１２２の幅Ｗｒａが６０μｍである多層基板１をＺ軸方向から平面視した図である。図６は、領域１１２，１２２の幅Ｗｒａが６０μｍより大きい多層基板１をＺ軸方向から平面視した図である。
【００２６】
図３〜図６を参照しながら、幅Ｗｒａが大きくなると、挿入損失は減少し、５００μｍに達すると理論値Ｉｓ１０とほぼ等しくなる。幅Ｗｒａが６０μｍ未満である場合の挿入損失の変化量の傾きは、幅Ｗｒａが６０μｍ以上である場合の挿入損失の変化量の傾きよりも大きい。幅Ｗｒａが給電配線１３０の幅と等しくなるまでに、挿入損失は急激に減少する。幅Ｗｒａは、領域１１２，１２２が給電配線１３０の全部と重なる６０μｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
また、表面粗さの小さい領域１１２，１２２の幅Ｗｒａが給電配線１３０の幅の８倍（４８０μｍ）程度より大きくなっても、挿入損失は理論値Ｉｓ１０でほぼ一定となる。一方で、給電配線１３０に対向するグランド電極１１０，１２０の各面において、表面粗さが小さい領域１１２，１２２が大きくなると、グランド電極１１０，１２０と積層体１４０との固着性が劣化する。
【００２８】
幅Ｗｒａを給電配線１３０の幅の８倍（４８０μｍ）程度より大きくしても、挿入損失のさらなる低減はほとんど生じない一方で、グランド電極１１０，１２０と積層体１４０との固着性が劣化する。グランド電極１１０，１２０と積層体１４０との固着性を維持するため、表面粗さの小さい領域１１２，１２２の幅Ｗｒａは、給電配線１３０の幅の８倍以下であることがさらに望ましい。
【００２９】
［実施の形態１の変形例１］
実施の形態１においては、給電配線が２つのグランド電極の間に配置されているストリップラインについて説明した。しかし、当該２つのグランド電極のうち一方のグランド電極のみが形成されていてもよく、実施の形態に係る多層基板の給電配線は、一方のグランド電極とともにマイクロストリップラインを構成してもよい。
【００３０】
図７は、実施の形態１の変形例１に係る多層基板１ＡをＸ軸方向から平面視した図である。多層基板１Ａの構成は、図１の多層基板１から、グランド電極１２０および接続導体１５１，１５２が除かれた構成である。それら以外の構成は同様であるため、説明を繰り返さない。図７に示されるように、給電配線１３０は、グランド電極１１０とともにマイクロストリップラインを構成している。
【００３１】
［実施の形態１の変形例２］
実施の形態１および変形例１においては、給電配線の表面粗さが、グランド電極の第２領域（領域１１１Ａ，１１１Ｂ）の表面粗さよりも小さい場合について説明した。実施の形態に係る多層基板においては、グランド電極の法線方向から平面視したとき、給電配線の少なくとも一部と重なる第１領域（領域１１２）の表面粗さが第２領域の表面粗さよりも小さければよく、給電配線の表面粗さが第２領域の表面粗さ以上であってもよい。
【００３２】
図８は、実施の形態１の変形例２に係る多層基板１ＢをＸ軸方向から平面視した図である。多層基板１Ｂの構成は、図７の多層基板１Ａの給電配線１３０が１３０Ｂに置き換えられた構成である。給電配線１３０Ｂの表面粗さは、領域１１１Ａ，１１１Ｂの表面粗さ以上である。それ以外の構成は同様であるため、説明を繰り返さない。
【００３３】
［実施の形態１の変形例３］
実施の形態１および変形例１，２においては、給電配線に対向するグランド電極の面において、表面粗さが小さい第１領域が１つである場合について説明した。当該面において、第１領域は複数形成されていてもよい。
【００３４】
図９は、実施の形態１の変形例３に係る多層基板１ＣをＺ軸方向から平面視した図である。図９に示されるように、多層基板１Ｃは、第１グランド電極であるグランド電極１１０Ｃと、給電配線１３０と、積層体１４１とを備える。
【００３５】
グランド電極１１０Ｃは、積層体１４１のＺ軸方向を法線とする上面に形成された平面状電極である。給電配線１３０に対向するグランド電極１１０Ｃの面は、第２領域である領域１１３Ａ〜１１３Ｃと、第１領域である領域１１４Ａ，１１４Ｂとを有する。領域１１４Ａ，１１４Ｂの各々は、Ｘ軸方向に延在する帯状領域である。領域１１４Ａ，１１４Ｂの各表面粗さは、領域１１３Ａ〜１１３Ｃの各表面粗さよりも小さい。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域１１４Ａ，１１４Ｂの各々は、給電配線１３０の一部と重なっている。
【００３６】
［実施の形態１の変形例４］
実施の形態１および変形例１〜３においては、第１グランド電極の第１領域が給電配線と同じ方向に延在する場合について説明した。第１領域は、給電配線と異なる方向に延在するように形成されてもよい。
【００３７】
図１０は、実施の形態１の変形例４に係る多層基板１ＤをＺ軸方向から平面視した図である。多層基板１Ｄの構成は、図９の多層基板１Ｃのグランド電極１１０Ｃが、第１グランド電極であるグランド電極１１０Ｄに置き換えられた構成である。それ以外の構成は同様であるため、説明を繰り返さない。
【００３８】
図１０に示されるように、グランド電極１１０Ｄは、第２領域である領域１１５、および第１領域である領域１１６Ａ〜１１６Ｄを有する。領域１１６Ａ〜１１６Ｄの各々は、Ｙ軸方向に延在する帯状領域である。領域１１６Ａ〜１１６Ｄの各々が延在する方向は、給電配線１３０が延在する方向と異なる。領域１１６Ａ〜１１６Ｄの各表面粗さは、領域１１５の表面粗さよりも小さい。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域１１６Ａ〜１１６Ｄの各々は、給電配線１３０の一部と重なっている。
【００３９】
以上、実施の形態１および変形例１〜４に係る多層基板によれば、挿入損失を低減することができる。
【００４０】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、給電配線に対向するグランド電極の面のうち、表面粗さが小さい第１領域の形状が、給電配線と同様に帯状である場合について説明した。実施の形態２においては、第１領域がメッシュ状である場合について説明する。第１領域をメッシュ形状とすることにより、給電配線がどのような形状であっても、給電配線と重なる第１領域の部分をある程度確保することができる。実施の形態２に係る多層基板によれば、給電配線の形状によらず、挿入損失を低減することができる。
【００４１】
図１１は、実施の形態２に係る多層基板２をＺ軸方向から平面視した図である。図１１に示されるように、多層基板２は、第１グランド電極であるグランド電極２１０と、配線導体である給電配線２３０と、積層体２４０とを備える。
【００４２】
給電配線２３０は、高周波信号が通過する帯状の導体である。給電配線２３０は、Ｘ軸方向に延在する部分とＹ軸方向に延在する部分とを有し、両者の接続部分で屈曲している。
【００４３】
グランド電極２１０は、積層体２４０のＺ軸方向を法線とする上面に形成された平面状電極である。グランド電極２１０は、給電配線２３０に対向する第１面である面２１０Ｆを有する。面２１０Ｆは、第２領域である領域２１１Ａ〜２１１Ｈ，２１１Ｊ〜２１１Ｌと、第１領域である領域２１２とを有する。
【００４４】
領域２１２は、Ｙ軸方向に延在する複数の第１帯状領域と、Ｘ軸方向に延在する複数の第２帯状領域とが交差することによってメッシュ状に形成されている。領域２１１Ｃ〜２１１Ｈ，２１１Ｊ〜２１１Ｌの各々は、領域２１２に囲まれている。領域２１２の表面粗さは、領域２１１Ａ〜２１１Ｈ，２１１Ｊ〜２１１Ｌの各表面粗さよりも小さい。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域２１２は、給電配線２３０の一部と重なっている。
【００４５】
以上、実施の形態２に係る多層基板によれば、挿入損失を低減することができる。
実施の形態３，４においては、実施の形態に係るアンテナ素子について説明する。実施の形態３においては、アンテナ素子の放射電極に対向するグランド電極の面において、表面粗さが小さい領域が放射電極と重なっている場合について説明する。実施の形態４においては、放射電極に対向するグランド電極の面において表面粗さが小さい領域が放射電極と重なっているとともに、放射電極に給電する給電配線に対向するグランド電極の面においても表面粗さが小さい領域が給電配線と重なっている場合について説明する。
【００４６】
［実施の形態３］
図１２は、実施の形態３に係るアンテナ素子３をＺ軸方向から平面視した図である。図１３は、図１２のアンテナ素子３の外観透視図である。図１２，１３に示されるように、アンテナ素子３は、多層基板３００と、放射電極３３０とを備える。アンテナ素子３は、マイクロストリップアンテナである。
【００４７】
多層基板３００は、第１グランド電極であるグランド電極３１０と、積層体３４０と、ビア導体３５０とを含む。積層体３４０は、複数の誘電体層がＺ軸方向に積層されることによって形成されている。Ｚ軸方向を法線とする積層体３４０の上面および底面には、放射電極３３０およびグランド電極３１０がそれぞれ形成されている。
【００４８】
放射電極３３０は、Ｚ軸方向に延在するビア導体３５０によって不図示のＲＦＩＣ（Radio  Frequency  Integrated  Circuit）に接続される。ビア導体３５０は、グランド電極３１０から絶縁され、グランド電極３１０を貫通している。ＲＦＩＣからの高周波信号が放射電極３３０から外部に放射される。外部からの高周波信号が放射電極３３０によって受信され、ＲＦＩＣに伝達される。
【００４９】
グランド電極３１０は、放射電極３３０に対向する第１面である面３１０Ｆを有する。面３１０Ｆは、比較的表面粗さが大きな第２領域である領域３１１と比較的表面粗さが小さな第１領域である領域３１２とを有する。領域３１２の表面粗さは、領域３１１の表面粗さよりも小さい。図１２，１３においては、Ｚ軸方向から平面視したとき、領域３１２は、放射電極３３０の全部と重なっている。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域３１２は、放射電極３３０の少なくとも一部と重なっていればよい。
【００５０】
図１４は、放射電極３３０を正方形状として、放射電極３３０の一辺の長さＷ３を変化させたときのアンテナゲイン（ｄＢｉ）のシミュレーション結果を示す図である。図１４においては、領域３１２の表面に凹凸がない（表面粗さが０）という設定がされた場合のシミュレーション結果が示されている。図１４における直線Ａｇ１は、プロットされている点から、最小二乗法によって導出された直線である。
【００５１】
図１４に示される直線Ａｇ１によって、放射電極３３０の一辺の長さＷ３が大きくなるほど、アンテナゲインが増加する傾向があることが示されている。一般に、アンテナ素子のアンテナゲインが大きい程、アンテナ素子の挿入損失は小さい。表面粗さが小さい領域３１２を形成することによって、アンテナ素子３の挿入損失が低減される。
【００５２】
以上、実施の形態３に係るアンテナ素子によれば、挿入損失を低減することができる。
［実施の形態４］
図１５は、実施の形態４に係るアンテナ素子４をＸ軸方向から平面視した図である。図１５に示されるように、アンテナ素子４は、多層基板４００と、放射電極４３１とを備える。アンテナ素子４は、マイクロストリップアンテナである。
【００５３】
多層基板４００は、第１グランド電極であるグランド電極４１０と、第２グランド電極であるグランド電極４２０と、ビア導体４３２と、配線導体である給電配線４３３と、積層体４４０とを含む。積層体４４０は、複数の誘電体層がＺ軸方向に積層されることによって形成されている。積層体４４０のＺ軸方向を法線とする上面および底面には、放射電極４３１およびグランド電極４２０がそれぞれ形成されている。
【００５４】
グランド電極４１０は、放射電極４３１とグランド電極４２０との間に形成されている。給電配線４３３は、グランド電極４１０と４２０との間に形成されている。給電配線４３３は、不図示のＲＦＩＣに接続される。給電配線４３３は、グランド電極４１０，４２０とともにストリップラインを構成している。
【００５５】
放射電極４３１は、Ｚ軸方向に延在するビア導体４３２によって給電配線４３３に接続されている。ＲＦＩＣからの高周波信号が放射電極４３１から外部に放射される。外部からの高周波信号が放射電極４３１によって受信され、ＲＦＩＣに伝達される。給電配線４３３を通過する高周波信号の周波数は、たとえば、２８ＧＨｚ、３９ＧＨｚ、あるいは６０ＧＨｚである。
【００５６】
図１６は、図１５のグランド電極４１０をＺ軸方向から平面視した図である。図１５，１６を参照しながら、グランド電極４１０は、放射電極４３１に対向する第１面である面４１０Ｆを有する。面４１０Ｆは、比較的表面粗さが大きな第２領域である領域４１１と、比較的表面粗さが小さな第１領域である領域４１２Ａ，４１２Ｂとを有する。グランド電極４１０は、給電配線４３３に対向する第３面である面４１０Ｇを有する。面４１０Ｇは、面４１０Ｆと同様に、比較的表面粗さが大きな第６領域である領域４１１と、比較的表面粗さが小さな第５領域である領域４１２Ａ，４１２Ｂとを有する。領域４１２Ａの表面粗さおよび領域４１２Ｂの表面粗さの各々は、領域４１１の表面粗さよりも小さい。
【００５７】
なお、面４１０Ｆと面４１０Ｇとで、領域４１１および領域４１２Ａ，４１２Ｂの各々は異なる領域であってもよい。たとえば、Ｚ軸方向から平面視したとき、第１領域と第５領域とは重なっていなくてもよい。このことは、第２領域と第６領域についても同様である。
【００５８】
図１７は、図１５のグランド電極４２０をＺ軸方向から平面視した図である。図１５および図１７を参照しながら、グランド電極４２０は、給電配線４３３に対向する第３面である面４２０Ｆを有する。面４２０Ｆは、比較的表面粗さが大きな第６領域である領域４２１および比較的表面粗さが小さな第５領域である領域４２２を有する。領域４２２の表面粗さは、領域４２１の表面粗さよりも小さい。
【００５９】
図１８は、図１５のアンテナ素子４の斜視図である。図１８においては、アンテナ素子４の放射電極４３１、グランド電極４１０の領域４１２Ａ，４１２Ｂ、給電配線４３３、およびグランド電極４２０の領域４２２の位置関係を見易くするため、積層体４４０、グランド電極４１０の領域４１１、およびグランド電極４２０の領域４２１を示していない。
【００６０】
図１６〜１８を参照しながら、給電配線４３３の表面粗さは、グランド電極４１０の領域４１１の表面粗さ、およびグランド電極４２０の領域４２１の表面粗さよりも小さい。
【００６１】
Ｚ軸方向から平面視したとき、領域４１２Ａは、放射電極４３１の一部と重なっている。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域４１２Ｂは、給電配線４３３の一部と重なっている。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域４２２は、放射電極４３１の一部と重なっているとともに、給電配線４３３の全部と重なっている。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域４１２Ａと４２２とを併せた領域は、放射電極４３１の全部と重なっている。
【００６２】
なお、実施の形態４に係るアンテナ素子は、上記の構成に限られない。たとえば、アンテナ素子は、グランド電極４１０，４２０の一方のみを含んでもかまわない。つまり、給電配線４３３は、グランド電極４１０とともにマイクロストリップラインを構成してもよいし、グランド電極４２０とともにマイクロストリップラインを構成してもよい。また、ノッチアンテナのように、給電配線とグランド電極とが同じ誘電体層に形成されてもよい。
【００６３】
［実施の形態４の変形例］
実施の形態４においては、第１グランド電極が放射電極と給電配線との間に形成されている場合について説明した。第１グランド電極は、給電配線より下の層に形成されてもよい。すなわち、給電配線は、放射電極と第１グランド電極との間に形成されてもよい。
【００６４】
図１９は、実施の形態４の変形例に係るアンテナ素子４ＡをＸ軸方向から平面視した図である。アンテナ素子４Ａの構成は、図１５のアンテナ素子４の構成からグランド電極４１０が除かれているとともに、第２グランド電極であるグランド電極４２０が、第１グランド電極であるグランド電極４５０に置き換えられている点である。これら以外の構成は同様であるため、説明を繰り返さない。
【００６５】
図２０は、図１９のグランド電極４５０をＺ軸方向から平面視した図である。図１９，２０を参照しながら、グランド電極４５０は、放射電極４３１および給電配線４３３に対向する第１面である面４５０Ｆを有する。面４５０Ｆは、比較的表面粗さが大きな第２領域である領域４５１と、比較的表面粗さが小さな第１領域である領域４５２とを有する。領域４５２の表面粗さは、領域４５１の表面粗さよりも小さい。
【００６６】
図２１は、図１９のアンテナ素子４Ａの斜視図である。図２１においては、アンテナ素子４Ａの放射電極４３１、給電配線４３３、およびグランド電極４５０の領域４５２の位置関係を見易くするため、積層体４４０およびグランド電極４５０の領域４５１を示していない。
【００６７】
図１９〜２１を参照しながら、給電配線４３３の表面粗さは、グランド電極４５０の領域４５１の表面粗さよりも小さい。Ｚ軸方向から平面視したとき、領域４５２は、放射電極４３１の全部と重なっているとともに、給電配線４３３の全部と重なっている。
【００６８】
以上、実施の形態４および変形例に係るアンテナ素子によれば、挿入損失を低減することができる。
【００６９】
今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わされて実施されることも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，２，３００，４００  多層基板、３，４，４Ａ  アンテナ素子、１１０，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１２０，２１０，３１０，４１０，４２０，４５０  グランド電極、１３０，１３０Ｂ，１３１，２３０，４３３  給電配線、１４０，１４１，２４０，３４０，４４０  積層体、１５１，１５２  接続導体、３３０，４３１  放射電極、３５０，４３２  ビア導体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月2日(2020.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
そこで、実施の形態１においては、給電配線１３０に対向するグランド電極１１０の面１１０Ｆのうち、表面粗さの小さい領域１１２が給電配線１３０の少なくとも一部と重なるように形成する。これにより、リターンパスが形成される部分の表面粗さを小さくすることができるため、多層基板１の挿入損失が低減される。また、表面粗さを小さくする領域をグランド電極１１０の一部の領域１１２に限定するため、グランド電極１１０と積層体１４０との固着性を維持することができる。グランド電極１２０のうちリターンパスが形成される領域の表面粗さによる多層基板１の挿入損失への影響、グランド電極１２０と積層体１４０との固着性に関してもグランド電極１１０と同様である。
【国際調査報告】
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