(57)【要約】【課題】回路基板上における専有面積を抑えつつ、且つ、特殊な絶縁材料を用いることなく、アンテナを広帯域化する。【解決手段】複数の絶縁層と複数の導体層が交互に積層されてなる回路基板１であって、積層方向から見た平面位置の異なる回路領域１０とアンテナ領域２０を有する。アンテナ領域は２０、回路領域１０に設けられた給電ライン２３に接続されたアンテナパターン２１，２２を有し、且つ、積層方向における厚みが回路領域１０よりも薄い。本発明によれば、回路基板１の厚みがアンテナ領域２０において選択的に薄くされていることから、アンテナ領域２０における実効的な誘電率が低くなる。これにより、アンテナパターン２１，２２の形状を複雑化することなく、且つ、特殊な絶縁材料を用いることなく、アンテナを広帯域化することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層と複数の導体層が交互に積層されてなる回路基板であって、
積層方向から見た平面位置の異なる回路領域とアンテナ領域を有し、
前記アンテナ領域は、前記回路領域に設けられた給電ラインに接続されたアンテナパターンを有し、且つ、前記積層方向における厚みが前記回路領域よりも薄いことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記回路領域の一方の表面と前記アンテナ領域の一方の表面は同一平面を構成しており、前記回路領域の他方の表面と前記アンテナ領域の他方の表面は段差を有していることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記回路領域の一方の表面と前記アンテナ領域の一方の表面は段差を有しており、前記回路領域の他方の表面と前記アンテナ領域の他方の表面は段差を有していることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項４】
前記アンテナ領域は前記積層方向から見て矩形であり、且つ、２辺以上が前記回路領域と接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項５】
前記アンテナパターンは、前記アンテナ領域上において露出していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記アンテナパターンは、ダイポールアンテナを構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記アンテナパターンは、モノポールアンテナを構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項８】
前記アンテナ領域は、前記アンテナパターンに沿って配置された無給電パターンをさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項９】
複数の絶縁層と複数の導体層を交互に積層することによって、給電ラインが設けられた回路領域と、前記給電ラインに接続されたアンテナパターンを有するアンテナ領域を形成する第１の工程と、
前記アンテナ領域に位置する前記複数の絶縁層の一部を除去することによって、積層方向における前記アンテナ領域の厚みを選択的に薄くする第２の工程と、を備えることを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の工程においては、前記アンテナパターンが露出するまで、前記複数の絶縁層の一部を除去することを特徴とする請求項９に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の工程をエッチング法により行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路基板及びその製造方法に関し、特に、アンテナパターンを有する回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイポールアンテナの帯域幅を拡大する方法として、特許文献１には、ダイポールアンテナの第１放射導体に切欠き部を設け、この切欠き部に湾曲形状を有する第２放射導体を配置する方法が提案されている。特許文献１に記載されたダイポールアンテナは、第１放射導体と第２放射導体を有していることから共振点が増え、これにより帯域幅を拡大することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたダイポールアンテナは放射導体の形状が複雑であることから、回路基板上に形成すると、回路基板上の専有面積が大幅に増加するという問題があった。
【０００５】
また、帯域幅を拡大する別の方法として、アンテナパターンを支持する絶縁体に誘電率の低い特殊な絶縁材料を用いる方法も考えられる。しかしながら、誘電率の低い特殊な絶縁材料の開発及び作製には多大なるコストが発生するという問題がある。
【０００６】
したがって、本発明は、アンテナパターンを有する回路基板及びその製造方法において、回路基板上における専有面積を抑えつつ、且つ、特殊な絶縁材料を用いることなく、アンテナを広帯域化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による回路基板は、複数の絶縁層と複数の導体層が交互に積層されてなる回路基板であって、積層方向から見た平面位置の異なる回路領域とアンテナ領域を有し、アンテナ領域は、回路領域に設けられた給電ラインに接続されたアンテナパターンを有し、且つ、積層方向における厚みが回路領域よりも薄いことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、回路基板の厚みがアンテナ領域において選択的に薄くされていることから、アンテナ領域における実効的な誘電率が低くなる。これにより、アンテナパターンの形状を複雑化することなく、且つ、特殊な絶縁材料を用いることなく、アンテナを広帯域化することが可能となる。
【０００９】
本発明において、回路領域の一方の表面とアンテナ領域の一方の表面は同一平面を構成しており、回路領域の他方の表面とアンテナ領域の他方の表面は段差を有していても構わない。これによれば、アンテナ領域を他方の表面側から薄くすることにより、回路基板を作製することができる。
【００１０】
本発明において、回路領域の一方の表面とアンテナ領域の一方の表面は段差を有しており、回路領域の他方の表面とアンテナ領域の他方の表面は段差を有していても構わない。これによれば、アンテナ領域を一方及び他方の表面側から薄くすることにより、回路基板を作製することができる。
【００１１】
本発明において、アンテナ領域は積層方向から見て矩形であり、且つ、２辺以上が回路領域と接していても構わない。これによれば、アンテナ領域の機械的強度を高めることが可能となる。
【００１２】
本発明において、アンテナパターンはアンテナ領域上において露出していても構わない。これによれば、実効的な誘電率をより低くすることが可能となる。
【００１３】
本発明において、アンテナパターンはダイポールアンテナを構成するものであっても構わないし、モノポールアンテナを構成するものであっても構わない。また、アンテナ領域は、アンテナパターンに沿って配置された無給電パターンをさらに有するものであっても構わない。
【００１４】
本発明による回路基板の製造方法は、複数の絶縁層と複数の導体層を交互に積層することによって、給電ラインが設けられた回路領域と、給電ラインに接続されたアンテナパターンを有するアンテナ領域を形成する第１の工程と、アンテナ領域に位置する複数の絶縁層の一部を除去することによって、積層方向におけるアンテナ領域の厚みを選択的に薄くする第２の工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、特殊な絶縁材料を用いることなく、アンテナ領域の実効的な誘電率を低くすることができる。しかも、アンテナ領域の厚さを事後的に薄くしていることから、第１の工程が複雑化することもない。
【００１６】
第２の工程においては、アンテナパターンが露出するまで複数の絶縁層の一部を除去しても構わない。これによれば、アンテナ領域の実効的な誘電率をより低くすることが可能となる。
【００１７】
本発明においては、第２の工程をエッチング法により行っても構わない。これによれば、アンテナ領域の厚みを任意に設定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明によれば、回路基板上における専有面積を抑えつつ、且つ、特殊な絶縁材料を用いることなく、アンテナを広帯域化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による回路基板１の外観を示す略斜視図である。
【図２】図２は、回路基板１の略上面図である。
【図３】図３は、回路基板１の略断面図である。
【図４】図４は、回路基板１Ａの略断面図である。
【図５】図５は、絶縁層の誘電率とダイポールアンテナの比帯域幅との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、第１の実施形態の第１の変形例による回路基板１Ｂの略断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の第２の変形例による回路基板１Ｃの外観を示す略斜視図である。
【図８】図８は、第１の実施形態の第３の変形例による回路基板１Ｄの外観を示す略斜視図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の第４の変形例による回路基板１Ｅの外観を示す略斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施形態による回路基板２の外観を示す略斜視図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の第１の変形例による回路基板２Ａの外観を示す略斜視図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態の第２の変形例による回路基板２Ｂの外観を示す略斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施形態による回路基板３の外観を示す略斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４の実施形態による回路基板４の外観を示す略斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の第５の実施形態による回路基板５の外観を示す略斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の第６の実施形態による回路基板６の外観を示す略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図１〜図３は、それぞれ本発明の第１の実施形態による回路基板１の外観を示す略斜視図、略上面図及び略断面図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、第１の実施形態による回路基板１は、複数の絶縁層と複数の導体層がｚ方向に交互に積層されてなり、積層方向における厚みが厚い回路領域１０と、積層方向における厚みが薄いアンテナ領域２０とを有している。回路領域１０とアンテナ領域２０は、ｚ方向から見た平面位置が互いに異なっている。
【００２３】
回路領域１０は、グランドパターン１１及び配線パターン１２を有しているとともに、半導体チップ１３が埋め込まれている。これに対し、アンテナ領域２０には、グランドパターンが設けられておらず、ダイポールアンテナを構成する一対のアンテナパターン２１，２２が形成されているのみである。アンテナパターン２１，２２は、いずれもｘ方向に延在する導体パターンであり、その一端２１ａ，２２ａは、回路領域１０に設けられた給電ライン２３に接続されている。アンテナパターン２１，２２の他端２１ｂ，２２ｂは開放されている。給電ライン２３は、送受信回路を含む半導体チップ１３に接続されており、回路領域１０に設けられたグランドパターン１１と重なることによって、ストリップ線路又はマイクロストリップ線路を構成する。
【００２４】
本実施形態においては、回路領域１０の裏面１０ｂとアンテナ領域２０の裏面２０ｂが同一平面を構成しており、回路領域１０の表面１０ａとアンテナ領域２０の表面２０ａが段差を有している。回路基板１をこのような形状に加工するためには、図４に示すように、複数の絶縁層３１と複数の導体層３２を交互に積層することによって、厚みがほぼ一定である回路基板１Ａを作製した後、アンテナ領域２０に位置する複数の絶縁層３１の一部を除去することによって、積層方向におけるアンテナ領域２０の厚みを選択的に薄くすればよい。これによれば、アンテナ領域２０を薄くする前の回路基板１Ａの厚みがほぼ一定であることから、熱プレス工法などを用いた回路基板１Ａの作製が容易となる。
【００２５】
図５は、絶縁層の誘電率とダイポールアンテナの比帯域幅との関係を示すグラフであり、平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍであり厚みが０．６ｍｍである誘電体層の中心に厚さが０．０１８ｍｍであるアンテナパターン２１，２２を配置し、中心周波数が２８ＧＨｚとなるようアンテナパターン２１，２２の平面サイズを調整した場合における値である。
【００２６】
図５に示すように、ダイポールアンテナの比帯域幅は、絶縁層の誘電率が低いほど広くなることが分かる。そして、本実施形態においては、回路基板１の厚さが均一ではなく、アンテナ領域２０において選択的に薄くされていることから、アンテナ領域２０における実効的な誘電率が低下し、これによりダイポールアンテナの比帯域幅が拡大する。
【００２７】
アンテナ領域２０を薄くする方法としては、エッチング法を用いることができる。エッチング法を用いた場合、処理時間を変えることによって、アンテナ領域２０の厚みを制御することが可能である。図３に示す例のように、アンテナ領域２０においてアンテナパターン２１，２２を露出させる場合、アンテナパターン２１，２２が露出するまでエッチングを行えばよい。但し、アンテナパターン２１，２２を露出させることは必須でなく、図６に示す第１の変形例による回路基板１Ｂのように、アンテナパターン２１，２２上に薄い絶縁層３１を残存させても構わない。これによれば、アンテナパターン２１，２２を絶縁層３１によって保護することが可能となる。
【００２８】
或いは、図７に示す第２の変形例による回路基板１Ｃのように、アンテナ領域２０における絶縁層３１の厚みをアンテナパターン２１，２２と重なる部分において厚くし、アンテナパターン２１，２２と重ならない部分において薄くしても構わない。このような形状は、金属に対するエッチングレートよりも樹脂材料に対するエッチングレートが十分に大きくなる条件でエッチングを行うとともに、アンテナパターン２１，２２が露出した後も絶縁層３１をオーバーエッチングすることにより得ることができる。これによれば、アンテナ領域２０の実効的な誘電率がより低下することから、より広帯域化することが可能となる。
【００２９】
また、図８に示す第３の変形例による回路基板１Ｄのように、平面視で矩形状であるアンテナ領域２０の２辺が回路領域１０と接する構造であっても構わないし、図９に示す第４の変形例による回路基板１Ｅのように、平面視で矩形状であるアンテナ領域２０の３辺が回路領域１０と接する構造であっても構わない。これらの変形例によれば、厚みの薄いアンテナ領域２０の機械的強度を高めることが可能となる。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
図１０は、本発明の第２の実施形態による回路基板２の外観を示す略斜視図である。
【００３１】
図１０に示すように、第２の実施形態による回路基板２は、回路領域１０の表面１０ａとアンテナ領域２０の表面２０ａが段差を有しているとともに、回路領域１０の裏面１０ｂとアンテナ領域２０の裏面２０ｂが段差を有している点において、第１の実施形態による回路基板１と相違している。その他の構成は、第１の実施形態による回路基板１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３２】
本実施形態においては、アンテナ領域２０の厚みがより薄くなることから、アンテナ領域２０の実効的な誘電率をより低下させることが可能となる。これにより、第１の実施形態による回路基板１よりもさらにダイポールアンテナを広帯域化させることが可能となる。但し、アンテナ領域２０の厚みが薄すぎると、アンテナ領域２０の機械的強度が不足するおそれがある。この場合には、図１１に示す第１の変形例による回路基板２Ａのように、平面視で矩形状であるアンテナ領域２０の２辺が回路領域１０と接する構造としても構わないし、図１２に示す第２の変形例による回路基板２Ｂのように、平面視で矩形状であるアンテナ領域２０の３辺が回路領域１０と接する構造としても構わない。これらの変形例によれば、厚みの薄いアンテナ領域２０の機械的強度を高めることが可能となる。
【００３３】
＜第３の実施形態＞
図１３は、本発明の第３の実施形態による回路基板３の外観を示す略斜視図である。
【００３４】
図１３に示すように、第３の実施形態による回路基板３は、アンテナ領域２０に含まれる絶縁層３１がアンテナパターン２１，２２と重なる部分にのみ残存し、アンテナパターン２１，２２と重ならない部分の絶縁層３１が全て削除されている点において、第１及び第２の実施形態による回路基板１，２と相違している。その他の構成は、第１及び第２の実施形態による回路基板１，２と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３５】
本実施形態においては、アンテナパターン２１，２２の周囲に位置する絶縁層３１の体積が非常に少なくなることから、アンテナ領域２０の実効的な誘電率をよりいっそう低下させることが可能となる。これにより、第１及び第２の実施形態による回路基板１，２よりもさらにダイポールアンテナを広帯域化させることが可能となる。
【００３６】
＜第４の実施形態＞
図１４は、本発明の第４の実施形態による回路基板４の外観を示す略斜視図である。
【００３７】
図１４に示すように、第４の実施形態による回路基板４は、アンテナパターン２４が追加されている点において、第１の実施形態による回路基板１と相違している。その他の構成は、第１の実施形態による回路基板１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
アンテナパターン２４は、アンテナパターン２１の他端２１ｂとアンテナパターン２２の他端２２ｂを接続する導体パターンであり、これによりいわゆる折り返しダイポールアンテナを構成する。本実施形態が例示するように、本発明においてアンテナ領域２０に形成するアンテナパターンは、単純なダイポールアンテナに限らず、折り返しダイポールアンテナであっても構わない。
【００３９】
＜第５の実施形態＞
図１５は、本発明の第５の実施形態による回路基板５の外観を示す略斜視図である。
【００４０】
図１５に示すように、第５の実施形態による回路基板５は、無給電パターン２５が追加されている点において、第１の実施形態による回路基板１と相違している。その他の構成は、第１の実施形態による回路基板１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
無給電パターン２５は、アンテナパターン２１，２２に沿って配置されたｘ方向に延在する導体パターンであり、他の導体パターンに接続されておらず、直流的にはフローティング状態である。このような無給電パターン２５を追加すれば、アンテナ帯域をより拡大することが可能となる。
【００４２】
＜第６の実施形態＞
図１６は、本発明の第６の実施形態による回路基板６の外観を示す略斜視図である。
【００４３】
図１６に示すように、第６の実施形態による回路基板６は、ダイポールアンテナを構成するアンテナパターン２１，２２の代わりに、モノポールアンテナを構成するアンテナパターン２６が形成されている点において、第１の実施形態による回路基板１と相違している。その他の構成は、第１の実施形態による回路基板１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４４】
本実施形態が例示するように、本発明においてアンテナ領域２０に形成するアンテナパターンは、ダイポールアンテナに限らず、モノポールアンテナであっても構わない。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４６】
１〜６，１Ａ〜１Ｅ，２Ａ，２Ｂ    回路基板
１０    回路領域
１０ａ    回路領域の表面
１０ｂ    回路領域の裏面
１１    グランドパターン
１２    配線パターン
１３    半導体チップ
２０    アンテナ領域
２０ａ    アンテナ領域の表面
２０ｂ    アンテナ領域の裏面
２１，２２，２４，２６    アンテナパターン
２１ａ，２２ａ    アンテナパターンの一端
２１ｂ，２２ｂ    アンテナパターンの他端
２３    給電ライン
２５    無給電パターン
３１    絶縁層
３２    導体層
【図１】
2019216362.tif 000003
【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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