(57)【要約】【課題】信号線とグランドパターンとの間に設けられた基板に対し、信号線を直接形成することなく、高周波の信号を伝送可能な高周波回路基板を提供するとともに、そのような高周波回路基板を、基板の材料によらず統一した方法で製造する製造方法を提供する。【解決手段】高周波回路基板は、グランドパターンがうら面側に形成された第１基板と、信号線がおもて面側に形成された第２基板と、前記第１基板の前記うら面と、前記第２基板の前記おもて面との間に設けられ、前記グランドパターン及び前記信号線とともに伝送線路を形成する第３基板と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2019080236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランドパターンがうら面側に形成された第１基板と、
信号線がおもて面側に形成された第２基板と、
前記第１基板の前記うら面と、前記第２基板の前記おもて面との間に設けられ、前記グランドパターン及び前記信号線とともに伝送線路を形成する第３基板と、
を備えることを特徴とする高周波回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波回路基板であって、
前記第３基板の圧縮弾性率は、少なくとも０．０１ＧＰａ以上であること、
を特徴とする高周波回路基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高周波回路基板であって、
前記第３基板の誘電正接は、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの周波数帯域において０．０１以下であること、
を特徴とする高周波回路基板。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の高周波回路基板であって、
前記第２基板の厚さは、１００μｍ以下であること、
を特徴とする高周波回路基板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の高周波回路基板であって、
第１基板と第３基板とは、第１接着剤で接着され、前記第２基板と前記第３基板とは、第２接着剤で接着されること、
を特徴とする高周波回路基板。
【請求項６】
高周波回路基板の製造方法であって、
第１基板のうら面側にグランドパターンを形成する工程と、
第２基板のおもて面側に信号線を形成する工程と、
前記第１基板の前記うら面と、前記第２基板の前記おもて面との間に第３基板を設け、前記グランドパターン及び前記信号線とともに伝送線路を形成する工程と、
を含むことを特徴とする高周波回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波回路基板及び高周波回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信で多くの情報をやりとりするために、マイクロ波やミリ波帯の通信技術の開発が行われている。特に、ミリ波帯のような高い周波数帯の信号を伝送する際には、信号線が形成された誘電体基板での伝送損失を小さくすることが重要となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
信号線が形成された誘電体基板の伝送損失を小さくするために、誘電体基板の材料として、誘電正接の小さい石英ガラスが用いられることがある。しかしながら、石英ガラスは一般に脆弱である。このため、石英ガラスの表面に信号線を形成する際には、石英ガラスが割れないよう補強板等を用いる必要があり、作業負荷が増加する。
【０００５】
また、誘電体基板の材料として、ポリテトラフルオロエチレン (ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene)等のフッ素樹脂が用いられることがあるが、この場合、基板と信号線との密着性が悪くなる。このため、基板と信号線との密着性を向上させる処理、すなわち、信号線の基板側の面を粗くする処理が信号線に施されることがある。ただし、このような場合、信号線の粗くした面に電流が集中してしまい、結果的に伝送損失が大きくなってしまう。
【０００６】
また、例えば、誘電体基板に対し、無機系の材料を用いる場合には、一般に信号線を形成する際のプロセスコストが上昇する。
【０００７】
このように、基板に対して信号線を直接形成すると、作業負荷、伝送損失、またはコストにおいて、様々な問題が発生する。また、基板の材料によって好ましい製造方法が異なる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、信号線とグランドパターンとの間に設けられた基板に対し、信号線を直接形成することなく、高周波の信号を伝送可能な高周波回路基板を提供するとともに、そのような高周波回路基板を、基板の材料によらず統一した方法で製造する製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明に係る高周波回路基板は、グランドパターンがうら面側に形成された第１基板と、信号線がおもて面側に形成された第２基板と、前記第１基板の前記うら面と、前記第２基板の前記おもて面との間に設けられ、前記グランドパターン及び前記信号線とともに伝送線路を形成する第３基板と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信号線とグランドパターンとの間に設けられた基板に対し、信号線を直接形成することなく、高周波の信号を伝送可能な高周波回路基板を提供するとともに、そのような高周波回路基板を、基板の材料によらず統一した方法で製造する製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】高周波回路基板１０の正面図である。
【図２】高周波回路基板１０の分解斜視図である。
【図３】高周波回路基板１０の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
−−−高周波回路基板１０−−−
図１は、高周波回路基板１０の正面図であり、図２は、高周波回路基板１０の分解斜視図である。なお、図１及び図２では、方向を表す補助線としてｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を図示している。これらｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交する。そして、ｘ軸は、高周波回路基板１０の短手方向に沿った軸であり、ｙ軸は、高周波回路基板１０の長手方向に沿った軸であり、ｚ軸は、高周波回路基板１０のおもて面及びうら面に対し垂直方向に沿った軸で、うら面からおもて面に至る方向が正方向である。
【００１３】
高周波回路基板１０は、マイクロ波やミリ波の電波を伝送する際に用いられる基板であり、基板２０〜２２、グランドパターン３０、信号線３１、及び接着シート５０，５１を含んで構成される。
【００１４】
基板２０（第１基板）は、うら面（−ｚ側の面）にグランドパターン３０が形成されたリジッド基板である。基板２０は、例えば、液晶ポリマーで形成された基板であるが、他の樹脂製の基板または、焼結体を用いた基板であっても良い。ここで、基板２０に用いられる樹脂としては、例えば、ガラスエポキシ、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、シクロオレフィンポリマ、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリフェニルエーテル、シアネート、エポキシ、マレイミド、ビスマレイミド、シクロオレフィンポリマ等がある。また、基板２０に用いられる焼結体としては、例えば、石英、硼珪酸ガラス、無アルカリガラス、サファイア、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムがある。
【００１５】
基板２１（第２基板）は、おもて面（＋ｚ側の面）に信号線３１が形成された液晶ポリマー製の基板である。ここで、基板２１は、電波が伝搬される信号線３１とグランドパターン３０との間には設けられておらず、電波の伝送損失に大きな影響を与えない。しかしながら、基板２１が厚くなると、基板２１の実効的な誘電率が上昇し、伝送損失が増加してしまう。このため、基板２１の厚さは、信号線３１が形成可能な厚みの範囲内でより薄いことが好ましい。本実施形態の基板２１の厚さは、２５μｍであるが、例えば１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下であれば、十分伝送損失を低減できる。なお、基板２１は、液晶ポリマー樹脂であるが、ポリイミド、ビスマレイミド・トリアジン樹脂等を用いた樹脂製の基板であっても良い。
【００１６】
基板２２（第３基板）は、グランドパターン３０と、信号線３１との間に設けられる、液晶ポリマー製の誘電体基板である。基板２２は、グランドパターン３０及び信号線３１とともに、マイクロストリップ線路（伝送線路）を構成する。このため、基板２２での伝送損失は小さい方が好ましい。そこで、本実施形態では、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの周波数帯域において、基板２２の誘電正接は、０．０１以下、より好ましくは、０．００５以下となるよう、基板２２の材料・組成が選定されている。なお、一般的に普及しているＦＲ−４（Flame Retardant Type 4）基板の誘電正接は、０．０１である。基板２２としては、一般的な基板よりも高周波特性が優れている必要がある。このため、上述のように、基板２２の誘電正接は、ＦＲ−４の誘電正接である値（０．０１）よりも小さい値であることが求められる。基板２２は、例えば液晶ポリマーで形成されているが、基板２０と同様の樹脂（例えば、フッ素樹脂、シクロオレフィンポリマ、ビスマレイミド・トリアジン樹脂）若しくは焼結体（例えば、石英、サファイア）で形成されても良い。
【００１７】
また、基板２２は、グランドパターン３０と、信号線３１との間に設けられ、グランドパターン３０と信号線３１との間の距離ｈを定める。ここで、基板２２の圧縮弾性率が小さいと、距離ｈのバラツキが大きくなり、信号線３１等で形成されるマイクロストリップ線路のインピーダンスもばらつく。このため、本実施形態の基板２２の圧縮弾性率は、少なくとも、０．０１ＧＰａ（ＧＰａ：ギガパスカル）以上、より好ましくは、０．１ＧＰａ以上、さらに好ましくは１ＧＰａ以上となるよう、基板２２の材料・組成が選定されている。ここで、ボイドを用いず、基板等を接着する際に使用する装置である、真空ラミネータの圧力は、０．１ＭＰａ（ＭＰａ：メガパスカル）以上、１ＭＰａ以下程度である。このため、真空ラミネータにより、基板２２に、大きな変形が起こらないようにするには、基板２２の圧縮弾性率は、１０ＭＰａ（０．０１ＧＰａ）以上であることが求められる。つまり、基板２２は、真空ラミネータの圧力に応じた値の圧縮弾性率を有している。
【００１８】
グランドパターン３０は、基板２０のうら面（−ｚ側の面）にパターン形成された、銅箔等の金属箔（接地導体）である。なお、本実施形態では、基板２０のうら面にグランドパターン３０が形成されているが、これに限られない。例えば、基板２０のうら面側に近い内部の層（うら面側）にパターン形成されていても良い。
【００１９】
信号線３１は、基板２１のおもて面（＋ｚ側の面）にパターン形成された、厚さｔ、幅ｗの直方体形状の配線（ストリップ導体）である。なお、信号線３１は、例えば銅で形成されている。また、信号線３１は、基板２１のおもて面に形成されているが、基板２１のおもて面に近い内部の層（おもて面側）にパターン形成されていても良い。また、信号線３１の表面には、信号線３１を保護する膜等が形成されていても良い。
【００２０】
接着シート５０（第１接着剤）は、グランドパターン３０と、基板２２のおもて面（＋ｚ側の面）とを接着する接着剤のシートである。
【００２１】
接着シート５１（第２接着剤）は、基板２１のおもて面及び信号線３１と、基板２２の裏面（−ｚ側の面）とを接着する接着剤のシートである。なお、接着シート５０，５１の材料は、ともにエポキシ樹脂であるが、異なっていても良い。具体的には、接着シート５０の材料をエポキシ樹脂とし、接着シート５１の材料をアクリル樹脂としても良い。また、接着シート５０，５１としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂以外の接着剤を用いても良い。
【００２２】
−−−高周波回路基板１０の製造方法（組立方法）−−−
図３は、高周波回路基板１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。なお、上述したように、基板２０〜２２は、液晶ポリマーで形成されていることとする。
【００２３】
まず、作業者は、パターニング装置Ｘ（不図示）を操作し、パターニング装置Ｘは、基板２０のうら面にグランドパターン３０を形成する（Ｓ１００）。また、パターニング装置Ｘは、基板２１のおもて面に信号線３１を形成する（Ｓ１０１）。そして、組立装置Ｙ（不図示）は、誘電体の基板２２のおもて面と、うら面との夫々に対し、接着シート５０，５１を貼り付ける（Ｓ１０２）。さらに、組立装置Ｙは、基板２０のグランドパターン３０を接着シート５０に貼り合せ、基板２１のおもて面及び信号線３１を接着シート５１に貼り合せ、基板２０〜２２を一体化して、マイクロストリップ線路を形成する（Ｓ１０３）。この結果、図１に示すように、グランドパターン３０、信号線３１及び基板２２を含むマイクロストリップ線路が形成された高周波回路基板１０が製造されることになる。なお、図３の処理は、所定の装置が実行することとしたが、一部の工程を作業者が実行しても良い。また、図３では、処理Ｓ１００の後に、処理Ｓ１０１，Ｓ１０２が実行されているが、処理Ｓ１００〜Ｓ１０２はどの様な順序で実行されても良い。
【００２４】
−−−まとめ−−−
以上、本実施形態の高周波回路基板１０について説明した。高周波回路基板１０では、信号線３１は、グランドパターン３０及び信号線３１の間に設けられた基板２２には形成されず、基板２１のおもて面に形成されている。そして、基板２０及び基板２１の間に、誘電体の基板２２が設けられることにより、グランドパターン３０、信号線３１、及び基板２２を含むマイクロストリップ線路が形成される。このように、本実施形態では、誘電体の基板２２に信号線３１を直接形成することなく、高周波の信号を伝送可能な高周波回路基板１０が実現できる。また、ここでは、基板２２に直接信号線３１を形成しないため、基板２２の材料に関わらず、常に一定の方法（例えば、図３の製造方法）で容易に高周波回路基板１０を製造することができる。
【００２５】
また、高周波回路基板１０では、グランドパターン３０と、信号線３１との間に挟まれた基板２２の圧縮弾性率は、少なくとも、０．０１ＧＰａ以上である。このため、基板２０〜２２を一体化した際に、グランドパターン３０と信号線３１との間の距離ｈのバラツキが小さくなる。この結果、形成されるマイクロストリップ線路のインピーダンスのバラツキも小さくなり、高周波回路基板１０に接続される回路等とのインピーダンス整合を容易にとることが可能となる。
【００２６】
また、高周波回路基板１０では、基板２２の誘電正接は、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの周波数帯域において、０．０１以下である。このため、基板２２を用いることにより、高周波回路基板１０の伝送損失を小さくすることができる。
【００２７】
また、基板２１の厚さは１００μｍ以下と薄いため、基板２１における実効的な誘電率は低下する。したがって、基板２１を用いることにより、高周波回路基板１０の伝送損失を小さくすることできる。
【００２８】
また、基板２０，２２は、接着シート５０で接着され、基板２１，２２は、接着シート５１で接着されている。例えば、基板２２の材料としてエポキシ樹脂等を用いる場合、基板２０，２２の間と、基板２１，２２の間とを加熱し、基板２０，２２及び基板２１，２２を熱融着させても良い。ただし、熱融着して基板２０〜２２を一体化するより、接着剤５０，５１を用いた方が、一般に基板２０〜２２に対する負担を軽減でき、密着性を向上させることができる。また、高周波回路基板１０では、信号線３１と、基板２２とは、接着シート５１で接着されており、基板２２に信号線３１が直接形成されていない。このため、信号線３１においてグランドパターン３０に対向する面、つまり、電流が集中する信号線３１のおもて面（＋ｚ側の面）を粗くする処理を施す必要がない。したがって、高周波回路基板１０では伝送損失の悪化を防ぐことができる。なお、基板２１と、信号線３１との密着性を向上させるべく、信号線３１のうら面（−ｚ側の面）を粗くする処理を施しても良い。このような処理を信号線３１のうら面に施した場合であっても、伝送損失が大きくなることを防ぐことができる。
【００２９】
また、高周波回路基板１０は、図３に示すように、グランドパターンを形成する工程（Ｓ１００）、信号線３１を形成する工程（Ｓ１０１）、及びマイクロストリップ線路を形成する工程（Ｓ１０３）を実行することにより製造される。
【００３０】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００３１】
例えば、本実施形態では、基板２２に接着シート５０，５１を貼り付けたが、接着シート５０，５１を用いず、基板２２のおもて面及びうら面に接着剤を塗布しても良い。
【００３２】
また、基板２０のうら面にのみグランドパターン３０が形成されているが、これに限られない。例えば、基板２０のおもて面、若しくは基板２０のおもて面側の層にグランドパターンが形成されていても良い。
【００３３】
また、基板２２に、石英等の材料を用いても良い。このような場合であっても、基板２０，２１，２５を一体化した際に、基板２２のうら面（−ｚ側の面）が凹むことはない。このため、グランドプレート３０と、信号線３１との距離ｈとのバラツキを小さくすることができるため、高周波回路基板１０のインピーダンスのバラツキも小さくなる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  高周波回路基板
２０〜２２  基板
３０  グランドパターン
３１  信号線
５０，５１  接着シート
【図１】
2019080236.tif 000003
【図２】
2019080236.tif 000004
【図３】
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