JP2003268040A - Dielectric resin material and circuit member molded out of the dielectric resin material - Google Patents
Dielectric resin material and circuit member molded out of the dielectric resin materialInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、周波数3
0GHz乃至300GHzのミリ波(EHF)以上の周
波数帯域で使用される回路部材(又はミリ波デバイス)
に係り、特に、50GHz以上の周波数帯域で使用され
るミリ波デバイスに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to frequency 3
Circuit members (or millimeter wave devices) used in the frequency band of 0 GHz to 300 GHz millimeter wave (EHF) or higher
In particular, the present invention relates to a millimeter wave device used in a frequency band of 50 GHz or higher.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、高度情報化社会を背景に無線を利
用した通信システムが汎用されており、特に、ミリ波領
域を使用した通信システムは無線LANや自動車におけ
る衝突防止用レーダのように複数の分野での応用が期待
されている。2. Description of the Related Art In recent years, wireless communication systems have been widely used against the backdrop of the highly information-oriented society. In particular, communication systems using the millimeter wave region include a plurality of wireless LANs and collision prevention radars for automobiles. The application in the field of is expected.
【0003】ミリ波領域を使用した通信システムにおい
ては、波長が短い故にその誘電部材の寸法精度は厳し
く、かつ、屋外に設置される状況下では寸法等の安定性
が周波数特性に影響を及ぼす。また、50GHz以上の
電波を利用する回路部材において誘電正接の変動を小さ
くしなければ実用上問題になる。このような誘電部材と
して高い精度で成形でき、寒暖の差、乾湿の差によって
も安定して損失の少ない誘電樹脂材料の出現が望まれて
きた。例えば、誘電損失を低くするために、特開平10
−316829号公報は、誘電正接が低いノルボルネン
系構造を有するオレフィンモノマーを提案している。In a communication system using the millimeter wave region, the dimensional accuracy of the dielectric member is strict due to the short wavelength, and the stability of the size influences the frequency characteristic under the condition of being installed outdoors. Further, in a circuit member using a radio wave of 50 GHz or more, if the variation of the dielectric loss tangent is not reduced, it will be a practical problem. It has been desired to develop a dielectric resin material that can be molded with high accuracy as such a dielectric member and that is stable and has a small loss even when the temperature is different from the temperature and the humidity is different. For example, in order to reduce the dielectric loss, Japanese Patent Laid-Open No.
JP-A-316829 proposes an olefin monomer having a norbornene-based structure having a low dielectric loss tangent.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平10−
316829号公報は、50GHz以上の帯域で好まし
い誘電正接を有する材料については開示しておらず、ノ
ルボルネン系構造を有するオレフィンモノマーの誘電正
接は47GHzで約2.4x10−4と大きく、常温・
高温における50GHz以上の電波を利用する回路部材
に安定的に用いるには難点があった。また、特開平10
−316829号公報は、かかる材料の、寒暖及び乾湿
の差が大きい環境での使用に耐えられる機械的特性につ
いても十分に考慮していなかった。However, JP-A-10-
Japanese Patent No. 316829 does not disclose a material having a preferable dielectric loss tangent in a band of 50 GHz or more, and the dielectric loss tangent of an olefin monomer having a norbornene-based structure is as large as about 2.4 × 10 −4 at 47 GHz, which is high at room temperature.
There is a difficulty in stably using it for a circuit member that uses radio waves of 50 GHz or higher at high temperatures. In addition, JP-A-10
JP-A-316829 also fails to sufficiently consider the mechanical properties of such a material, which can withstand use in an environment where there is a large difference in temperature and dryness.
【0005】そこで、本発明は、50GHz以上の周波
数帯域で使用されるミリ波デバイスに好適な機械的特性
を満足する材料及び当該材料を使用したミリ波デバイス
を提供することを例示的な目的とする。Therefore, it is an exemplary object of the present invention to provide a material satisfying mechanical characteristics suitable for a millimeter wave device used in a frequency band of 50 GHz or more and a millimeter wave device using the material. To do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一側面としての誘電体樹脂材料は、吸水率
0.01%以下で、熱膨張率が7x10−5以下で、非
晶質の合成樹脂からなる50GHz以上の電波を利用す
る回路部材に使用可能である。かかる誘電体樹脂材料に
よれば、吸水率が0.01%以下と小さいので水分によ
る特性変化に実用上影響されず、雨天や水辺付近などの
使用に耐えることができる。また、熱膨張率(又は線膨
張係数)が7x10−5以下と小さいが、これは線膨張
係数が大きすぎると実用上動作が不安定になるからであ
る。このように、吸収率と熱膨張係数の範囲を制限する
ことによって機械的特性を担保している。また、樹脂材
料は射出成型に好適であり、特に、非晶質(アモルファ
ス)は高い精度で成型するのに好適である。In order to achieve the above object, the dielectric resin material according to one aspect of the present invention has a water absorption of 0.01% or less and a thermal expansion coefficient of 7 × 10 −5 or less. It can be used for a circuit member that uses radio waves of 50 GHz or higher made of crystalline synthetic resin. Since such a dielectric resin material has a small water absorption rate of 0.01% or less, it is practically unaffected by changes in characteristics due to moisture, and can be used in wet weather or near water. Further, the coefficient of thermal expansion (or the coefficient of linear expansion) is as small as 7 × 10 −5 or less, because the operation becomes unstable in practice if the coefficient of linear expansion is too large. In this way, the mechanical characteristics are secured by limiting the range of the absorption coefficient and the coefficient of thermal expansion. Further, a resin material is suitable for injection molding, and particularly, amorphous is suitable for molding with high accuracy.
【0007】前記誘電体樹脂材料は、例えば、非晶質ポ
リオレフィンであり、ジメタノナフタレン及びその誘導
体を含む共重合体が好ましい。また、前記誘電体樹脂材
料は、誘電正接が2.0x10−4以下、好ましくは、
1.8x10−4以下を有するため、誘電損失を低く抑
えることができ、電気的特性を維持することができる。
上述の誘電体樹脂材料を利用して射出成型によって形成
された回路部材も本発明の一側面を構成する。この射出
成形による回路部材形成においては、誘電体樹脂に結晶
性樹脂を用いると成形による歪みが顕著となり、回路特
性に悪影響を及ぼす。そのため非晶質樹脂を用いる事が
本目的達成に好適である。The dielectric resin material is, for example, an amorphous polyolefin, preferably a copolymer containing dimethanonaphthalene and its derivative. Further, the dielectric resin material has a dielectric loss tangent of 2.0 × 10 −4 or less, preferably,
Since it has 1.8 × 10 −4 or less, the dielectric loss can be suppressed to be low and the electrical characteristics can be maintained.
A circuit member formed by injection molding using the above-mentioned dielectric resin material also constitutes one aspect of the present invention. In the formation of a circuit member by this injection molding, if a crystalline resin is used as the dielectric resin, distortion due to the molding becomes remarkable, which adversely affects the circuit characteristics. Therefore, it is preferable to use an amorphous resin to achieve this object.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明者らは、まず、不飽和二重
結合、エーテル結合、水酸基、窒素や燐、硫黄が含まれ
ていることによる電波による共振に基づく損失を考慮
し、実用的な樹脂としてアモルファスポリオレフィン、
ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレンなどの樹脂材料について、5
0GHz以上の周波数帯域で使用可能な回路部材として
利用可能なものがあるかどうかを検討した。誘電正接
は、例えば、1MHz程度の誘電正接の値で50GHz
以上での特性を予想することはできない。1MHz程度
の誘電正接は、アモルファスポリオレフィン、ポリテト
ラフルオロエチレン、ポリプロピレンは同程度でポリス
チレンが若干劣る程度であるが、50GHzではポリス
チレンは誘電正接が7〜10x10−4と大きく回路の
損失につながる。これはベンゼン環を含むことが原因と
思われる。一方、特開平10−316829号公報によ
れば、ポリプロピレンは約10GHzでも誘電正接が約
6x10−4と大きく50GHzでは特性上不十分であ
る。誘電正接は低ければ低いほど好ましいが、本発明で
許容できる誘電正接は2.0x10−4、好ましくは、
1.8x10−4である。また、ポリプロピレンは線膨
張係数も広い温度範囲で使うには大き過ぎる。線膨張係
数が大きすぎると実用上動作が不安定になる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors consider first the loss due to resonance by radio waves due to the inclusion of unsaturated double bonds, ether bonds, hydroxyl groups, nitrogen, phosphorus, and sulfur, and Amorphous resin,
Regarding resin materials such as polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polypropylene and polystyrene, 5
It was examined whether there is a circuit member that can be used in a frequency band of 0 GHz or higher. The dielectric loss tangent is, for example, 50 GHz at a value of the dielectric loss tangent of about 1 MHz.
The above characteristics cannot be predicted. The dielectric loss tangent of about 1 MHz is about the same for amorphous polyolefin, polytetrafluoroethylene, and polypropylene, but is slightly inferior to polystyrene, but at 50 GHz, polystyrene has a large dielectric loss tangent of 7 to 10 × 10 −4 , which leads to a loss of a circuit. This is probably because it contains a benzene ring. On the other hand, according to Japanese Patent Laid-Open No. 10-316829, polypropylene has a large dielectric loss tangent of about 6 × 10 −4 even at about 10 GHz, which is insufficient at 50 GHz. The lower the dielectric loss tangent, the more preferable it is, but the dielectric loss tangent allowable in the present invention is 2.0 × 10 −4 , preferably,
It is 1.8 × 10 −4 . Further, polypropylene has a linear expansion coefficient too large to be used in a wide temperature range. If the linear expansion coefficient is too large, the operation becomes unstable in practical use.
【0009】本発明では、材料の化学構造やそれに由来
する誘電正接もさることながら、50GHz以上の電波
を利用する回路部材において初めて寒暖の差・乾湿の差
によって伝送効率が著しく影響を受けるという事実に遭
遇したので安定して使用できる樹脂材料の選定が必要で
あり、材料選定の目安を見直す必要に迫られた。吸水
率、熱膨張率の2つの条件は、特に、50GHz以上の
電波を利用する回路部材において乾湿の差、寒暖の差に
よる変動を小さくできることを、また、非晶質であると
いうことが高い精度で成型できるための、必須条件にな
っている。In the present invention, in addition to the chemical structure of the material and the dielectric loss tangent derived from it, the fact that the transmission efficiency is significantly affected by the difference in temperature and temperature and the difference in dryness and humidity in the circuit member using radio waves of 50 GHz or higher. Since I encountered this, I needed to select a resin material that can be used stably, and I had to revise the guideline for material selection. The two conditions of the water absorption coefficient and the thermal expansion coefficient are, in particular, that a circuit member using a radio wave of 50 GHz or more can reduce fluctuations due to a difference in dryness and humidity and a difference in temperature, and that it is highly accurate that it is amorphous. It is an indispensable condition for molding with.
【0010】これら条件は、10乃至40GHz程度で
は実用上問題にならなかった条件であった。特に、ミリ
波における寸法精度は少なくとも波長の1%以下に抑え
ることが必要とされ、例えば、60GHzにおいては数
十μmの精度が必要とされる。この程度の精度には射出
成型時の冷却過程における結晶化なども影響を与える。
従って、成型用材料として非晶質であることが望まし
い。この精度は更に使用の際にも乱されることが少ない
ようにしなければならない。These conditions were conditions that did not pose a practical problem at about 10 to 40 GHz. In particular, the dimensional accuracy in millimeter waves is required to be suppressed to at least 1% or less of the wavelength, and for example, the accuracy of several tens of μm is required at 60 GHz. The degree of precision is also affected by crystallization during the cooling process during injection molding.
Therefore, it is desirable that the material is amorphous as a molding material. This accuracy should also be such that it is not disturbed during use.
【0011】[0011]
【実施例】表1に射出成型されたプラスチック樹脂材料
を示す。かかる樹脂材料を用いて、50GHzの周波数
帯域において動作するストリップラインより構成された
共振回路を用いて環境試験後に伝送特性評価実験を行な
った。EXAMPLES Table 1 shows injection-molded plastic resin materials. Using such a resin material, a transmission characteristic evaluation experiment was conducted after an environmental test using a resonance circuit composed of a strip line operating in a frequency band of 50 GHz.
【0012】[0012]
【表1】 [Table 1]
【0013】特性の変動幅が最も少なかったものはアモ
ルファスポリオレフィンであった。アモルファスポリオ
レフィンは、約38GHzにおける誘電正接も約1.3
0x10−4乃至1.50x10−4であり、50GH
zにおいても約1.8x10 −4以下と特開平10−3
16829号公報の約2.5x10−4よりも十分小さ
な値なることがわかった。更に、アモルファスポリオレ
フィンの中で以下の化学式を有するジメタノナフタレン
構造は、特に特性が優れていた。The one with the smallest fluctuation range of characteristics is the ammo
It was a rufus polyolefin. Amorphous polio
The refin also has a dielectric loss tangent of about 1.3 at about 38 GHz.
0x10-4Through 1.50x10-4And is 50GH
about 1.8x10 in z -4The following and JP-A-10-3
Approximately 2.5 × 10 of 16829 publication-4Much smaller than
It turned out to be a good value. In addition, amorphous polyolefin
Dimethanonaphthalene having the following chemical formula in fins
The structure was particularly excellent in properties.
【0014】[0014]
【化1】 [Chemical 1]
【0015】以下、添付図面を参照して、本発明の誘電
体樹脂材料を適用可能な平面アンテナ100について説
明する。なお、添付図面の各図において、同一の参照番
号を付した部材は同一部材を表すものとし、重複説明は
省略する。ここで、図1は、本発明の平面アンテナ10
0の一面を示す概略斜視図である。図2は、図1に示す
平面アンテナ100の他面を示す概略斜視図である。図
3は、図1に示す平面アンテナ100の概略断面図であ
る。A planar antenna 100 to which the dielectric resin material of the present invention can be applied will be described below with reference to the accompanying drawings. In each drawing of the attached drawings, members with the same reference numerals represent the same members, and duplicated description will be omitted. Here, FIG. 1 shows a planar antenna 10 of the present invention.
It is a schematic perspective view which shows one surface of 0. FIG. 2 is a schematic perspective view showing the other surface of the planar antenna 100 shown in FIG. FIG. 3 is a schematic sectional view of the planar antenna 100 shown in FIG.
【0016】図3に示すように、本発明の平面アンテナ
100は基板110と、導体膜120とを有し、かかる
基板110には導体膜120が表皮効果を避けるべく所
定の厚さに形成されている。但し、平面アンテナ100
において、導体膜120は基板110の所定の領域(後
述するスロットパターン114及び給電用スロットパタ
ーン116)には形成されておらず、この所定の領域を
スロットとすることでアンテナとして機能する。なお、
図1乃至図3は、便宜上、スロットパターン114及び
給電用スロットパターン116の大きさを誇張し、か
つ、部分的に省略して示している。As shown in FIG. 3, the planar antenna 100 of the present invention has a substrate 110 and a conductor film 120, and the conductor film 120 is formed on the substrate 110 with a predetermined thickness to avoid the skin effect. ing. However, the planar antenna 100
In the above, the conductor film 120 is not formed in a predetermined region (the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116 described later) of the substrate 110, and the predetermined region serves as a slot to function as an antenna. In addition,
1 to 3, for convenience, the sizes of the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116 are exaggerated and partially omitted.
【0017】本実施形態ではアンテナ100は、例示的
に、直径30乃至50mm、厚さ1mmのディスク形状
を有し、小型のラジアルスロットアンテナとして実現さ
れている。しかし、本発明のアンテナ100の適用はこ
れに限定されるものではなく、例えば、パッチアンテ
ナ、マイクロストリップアンテナなど導体被覆面106
の一部に導体を被覆しない領域を有する誘導体として構
成されるいかなるアンテナに関し適用可能であり、また
その大きさにおいて限定を有するものではない。但し、
本発明の平面アンテナ100は、小型であっても寸法精
度よく製造することができるという長所を有する。In the present embodiment, the antenna 100 has a disk shape with a diameter of 30 to 50 mm and a thickness of 1 mm, for example, and is realized as a small radial slot antenna. However, the application of the antenna 100 of the present invention is not limited to this, and for example, the conductor coating surface 106 such as a patch antenna or a microstrip antenna.
The present invention is applicable to any antenna configured as a dielectric having a region in which a conductor is not covered, and the size is not limited. However,
The planar antenna 100 of the present invention has an advantage that it can be manufactured with high dimensional accuracy even if it is small.
【0018】基板110は所定の厚みを有し、かかる厚
み部分が導波路となって各スロットへの給電回路として
機能する。基板110は基板本体112と、スロットパ
ターン114と、給電用スロットパターン116とを有
する。なお、本明細書において、基板110のスロット
パターン114及び給電用スロットパターン116を除
き導体膜120が形成される部分を導体被覆面106と
定義する。図1乃至図3に良く示されるように、平面ア
ンテナ100は一の面(放射面)102側にスロットパ
ターン114が、他方の面(給電面)104側に給電用
スロットパターン116が凸型形状としてそれぞれ基板
110と一体に構成されている。但し、後述するように
スロットパターン114と給電用パターン116は凹型
形状となるように構成されてもよい。基板110は図1
及び図2に示すように表裏(放射面102及び給電面1
04)でパターン(スロットパターン114及び給電用
スロットパターン116)が異なる。そして、後述する
製造工程で述べられるように、表裏パターン(スロット
パターン114及び給電用スロットパターン116)の
位置合わせが必要になる場合が通常である。よって、基
板110は表パターン成形基板(例えば、スロットパタ
ーン114を有する基板)と裏パターン成形基板(例え
ば、給電用スロットパターン116を有する基板)を別
々に成形し、その後両基板を貼り合わせて一体化する製
造工程をとることもできる。もちろん、基板110は、
本実施形態のように表裏パターン(スロットパターン1
14及び給電用スロットパターン116)から一体形成
される基板と製造できることは言うまでもない。The substrate 110 has a predetermined thickness, and the thickness portion serves as a waveguide and functions as a power feeding circuit to each slot. The substrate 110 has a substrate body 112, a slot pattern 114, and a power feeding slot pattern 116. In the present specification, the portion of the substrate 110 on which the conductor film 120 is formed except the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 is defined as the conductor coating surface 106. As shown in FIGS. 1 to 3, in the planar antenna 100, the slot pattern 114 is convex on one surface (radiating surface) 102 side and the feeding slot pattern 116 is convex on the other surface (feeding surface) 104 side. Are integrally formed with the substrate 110. However, as will be described later, the slot pattern 114 and the power feeding pattern 116 may be configured to have a concave shape. The substrate 110 is shown in FIG.
And as shown in FIG. 2, the front and back sides (radiation surface 102 and feeding surface 1
04), the patterns (slot pattern 114 and feeding slot pattern 116) are different. Then, as described in the manufacturing process described later, it is usual that the front and back patterns (slot pattern 114 and power feeding slot pattern 116) need to be aligned. Therefore, as the substrate 110, a front pattern molding substrate (for example, a substrate having the slot pattern 114) and a back pattern molding substrate (for example, a substrate having the power feeding slot pattern 116) are separately molded, and then the both substrates are bonded to each other to be integrated. It is also possible to adopt a manufacturing process for changing the manufacturing method. Of course, the substrate 110 is
As in this embodiment, front and back patterns (slot pattern 1
It is needless to say that it is possible to manufacture a substrate integrally formed with 14 and the feeding slot pattern 116).
【0019】このように本発明の基板110は、導体被
覆面106上に導体膜120が形成されない領域として
スロットパターン114及び給電用スロットパターン1
16が凸状(又は凹状)に基板110に一体に構成され
ていることを特徴とする。本実施形態においてスロット
パターン114及び給電用パターン116を含む基板1
10には、誘電体として上述のアモルファスポリオレフ
ィンを用い射出成形法により一体に成形されている。上
述したように、スロットパターン114は平面アンテナ
のスロットを構成するものであるが、射出成形法はミク
ロン単位精度でスロットパターン114及び給電用スロ
ットパターン116を成形することができる。例えば、
射出成形によって成形される例示的なものとして光ディ
スクが上げられるが、かかる光ディスク(例えば、DV
D)では、幅0.3μm、長さ0.4μm、深さ0.0
4μmのピットを高精度で成形することができる。この
ような高精度にて成形可能な成形技術を本発明の基板1
10を用いることは寸法精度のよいアンテナ100のス
ロットとなり、短波長化に好適な小型のアンテナ100
を精度良く成形することができる。また、射出成形法に
よる誘導体形成技術を用い、スロットパターン114及
び給電用スロットパターン116を含む基板110の金
型を作成してしまえばアンテナ100の量産が容易であ
り、安価にアンテナ100を製造することができる。As described above, in the substrate 110 of the present invention, the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 1 are formed as the regions where the conductor film 120 is not formed on the conductor coating surface 106.
16 is integrally formed on the substrate 110 in a convex shape (or a concave shape). The substrate 1 including the slot pattern 114 and the feeding pattern 116 in the present embodiment
10 is integrally molded by the injection molding method using the above-mentioned amorphous polyolefin as a dielectric. As described above, the slot pattern 114 constitutes a slot of the plane antenna, but the injection molding method can mold the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 with micron accuracy. For example,
An optical disc is given as an example of the optical disc formed by injection molding.
In D), width 0.3 μm, length 0.4 μm, depth 0.0
4 μm pits can be formed with high precision. The substrate 1 of the present invention uses the molding technique capable of molding with such high precision.
The use of 10 becomes a slot of the antenna 100 with high dimensional accuracy, and the small antenna 100 suitable for shortening the wavelength is provided.
Can be accurately molded. Further, if the die of the substrate 110 including the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 is created by using the derivative forming technique by the injection molding method, the antenna 100 can be mass-produced easily and the antenna 100 can be manufactured at low cost. be able to.
【0020】スロットパターン114はアンテナ100
のスロットとして機能する導体膜120を被覆しない領
域を形成するためのパターンである。図4に良く示され
るようにスロットパターン114は複数アレイ化して配
置されるが、上述したように射出成形により基板110
と一体に形成されるスロットパターン114は寸法精度
良く形成されているためアンテナ100の指向性を維持
することが可能となる。本実施形態においてスロットパ
ターン114は一対のパターン114a及び114bよ
り構成され、スロットパターン114が基板本体112
上にスパイラル状に形成されるが、同心円状配置でも構
成可能である。ここで、図4は、図1に実線で囲んだV
字領域を示す基板110の一部拡大斜視図である。しか
し、図4に示すスロットパターン114の形態は例示的
であり、かかるスロットパターン114がアンテナ10
0のスロットとして機能するよう成形されるに足りるも
のである。なお、スパイラルと同心円状では特性の異な
るアンテナ100を得ることができる。The slot pattern 114 is used for the antenna 100.
This is a pattern for forming a region that does not cover the conductor film 120 that functions as a slot. As shown in FIG. 4, the slot patterns 114 are arranged in a plurality of arrays, but as described above, the substrate 110 is formed by injection molding.
Since the slot pattern 114 formed integrally with the antenna is formed with high dimensional accuracy, the directivity of the antenna 100 can be maintained. In this embodiment, the slot pattern 114 is composed of a pair of patterns 114a and 114b, and the slot pattern 114 is the substrate body 112.
Although it is formed in a spiral shape on the upper side, it is also possible to form a concentric arrangement. Here, FIG. 4 shows V surrounded by a solid line in FIG.
It is a partially expanded perspective view of the board | substrate 110 which shows a character area. However, the form of the slot pattern 114 shown in FIG.
It is sufficient to be molded to function as a zero slot. Note that the antenna 100 having different characteristics can be obtained in the concentric shape with the spiral.
【0021】パターン114a及び114bはミリ波に
おける寸法精度は少なくとも波長の1%以上は必要とさ
れ、例えば、60GHzにおいては、数十μmの精度が
必要とされる。上述したように光ディスクの成形におい
てパターン形状は深さの差として実現されるが、これを
アンテナ100では導体の有無として表現しなければな
らない。例えば、スロットアンテナはパターン部分の導
体を除いて開口部とする、パッチアンテナはパターン部
分の導体を残してアンテナとする等である。成形による
深さの差は光ディスクの場合、0.03μm乃至0.0
7μm程度であり非常に浅い。しかし、この深さの差で
導体の有無を差別化して設けることは単純には困難であ
る。よって本発明において、パターン114a及び11
4bの高さは数μm以上数十μmにして形成することに
留意する必要があり、かかる高さの差で導体の有無を差
別化することを可能としている。なお、パターン114
a及び114bの高さは基板110に形成される導体膜
120厚が厚くなればその分高さを高くする必要があ
る。The patterns 114a and 114b are required to have a dimensional accuracy of at least 1% of the wavelength in the millimeter wave. For example, in 60 GHz, an accuracy of several tens of μm is required. As described above, the pattern shape is realized as a difference in depth in the molding of the optical disc, which must be expressed as the presence or absence of the conductor in the antenna 100. For example, the slot antenna is an opening except the conductor of the pattern portion, the patch antenna is an antenna leaving the conductor of the pattern portion, and the like. The difference in depth due to molding is 0.03 μm to 0.0 for optical disks.
It is about 7 μm and very shallow. However, it is simply difficult to differentiate the presence or absence of a conductor based on this difference in depth. Therefore, in the present invention, the patterns 114a and 11
It should be noted that the height of 4b is set to several μm or more and several tens of μm, and it is possible to differentiate the presence or absence of the conductor by the difference in height. The pattern 114
It is necessary to increase the heights of a and 114b as much as the thickness of the conductor film 120 formed on the substrate 110 increases.
【0022】給電用パターン116はアンテナ100の
給電用スロットとして機能する導体膜120を被覆しな
い領域を形成するためのパターンである。給電用パター
ン116は、例えば、円筒形状を有し、基板112の中
心に形成されている。なお、かかる給電用スロットパタ
ーン116が機能する給電用スロットはアンテナ100
のスロットの中心に給電できないと放射電力パターンが
偏った特性となるため、かかる給電用パターン116は
上述したスロットパターン114のスパイラル状の中心
に精度良く設けられている。The feeding pattern 116 is a pattern for forming a region which does not cover the conductor film 120 which functions as a feeding slot of the antenna 100. The power feeding pattern 116 has, for example, a cylindrical shape and is formed at the center of the substrate 112. The power feeding slot in which the power feeding slot pattern 116 functions is the antenna 100.
Since the radiated power pattern has a biased characteristic when power cannot be fed to the center of the slot, the power feeding pattern 116 is accurately provided at the spiral center of the slot pattern 114 described above.
【0023】導体膜120は基板110上に設けられる
導体部分であり、基板110の導体被覆面106に表皮
効果の影響を受けないようにしかるべく所定の厚さに形
成されている。導体材料としては銅や銀、ニッケルが一
般的であるが、導体膜120は必要に応じて導体を複層
構造とすることができる。図示しないが、基板110に
直接形成される導体膜120は無電解で構築する部分で
あり無電解メッキ処理、スパッタリング法や蒸着法によ
り形成可能であり、クロムやニッケル、銅、銀、金など
で構成される(第1の導体)。そして、次に覆う導体は
電気メッキ処理による部分で導体膜120の厚みの大部
分を構成する(第2の導体)。かかる導体は電流密度や
電解液温度でその密度や電気特性も異なる。上述したよ
うに、導体膜120、即ち第2の導体は表皮効果を避け
るべく厚みを確保するため電流値やメッキ時間の制御で
導体厚みをコントロールされている。なお、この層をさ
らに複層膜として、電流の多く流れる誘電体との界面層
は銀や銅の層として形成し誘電体から遠く位置する層は
コストや耐酸性などを考慮して金やニッケル材料を使う
ことも可能である。The conductor film 120 is a conductor portion provided on the substrate 110, and is formed to have a predetermined thickness so that the conductor coating surface 106 of the substrate 110 is not affected by the skin effect. Copper, silver, and nickel are generally used as the conductor material, but the conductor film 120 may have a multilayer structure of the conductor, if necessary. Although not shown, the conductor film 120 directly formed on the substrate 110 is a portion that is constructed electrolessly and can be formed by electroless plating, sputtering or vapor deposition, and is made of chromium, nickel, copper, silver, gold, or the like. Configured (first conductor). Then, the conductor to be covered next constitutes a large part of the thickness of the conductor film 120 in the portion subjected to the electroplating treatment (second conductor). Such a conductor also has different density and electric characteristics depending on the current density and the temperature of the electrolytic solution. As described above, the conductor film 120, that is, the second conductor, has a conductor thickness controlled by controlling the current value and the plating time in order to secure the thickness in order to avoid the skin effect. In addition, this layer is further used as a multi-layer film, the interface layer with the dielectric through which a large amount of current flows is formed as a silver or copper layer, and the layer far from the dielectric is formed of gold or nickel in consideration of cost and acid resistance. It is also possible to use materials.
【0024】平面アンテナ100は導体膜120を保護
する目的で樹脂をコートしてアンテナ100の保護層す
ることも可能である(ここでは図示していない)。かか
る保護層は、錆びや傷からの保護を目的とし、例えばレ
ドーム等のカバー材を使用しないでアンテナ100を設
置する場合の防塵対策として必要になる。但し、コート
層はアンテナ100の電気特性的に誘電体損の小さい材
料が求められるが、UV硬化樹脂をコーティングする方
法を適用することも可能である。The planar antenna 100 may be coated with resin for the purpose of protecting the conductor film 120 to form a protective layer for the antenna 100 (not shown here). Such a protective layer aims at protection from rust and scratches, and is necessary as a dustproof measure when the antenna 100 is installed without using a cover material such as a radome. However, the coating layer is required to be a material having a small dielectric loss due to the electrical characteristics of the antenna 100, but a method of coating a UV curable resin can also be applied.
【0025】次に、図5乃至図9を参照するに、上述し
たアンテナ100の製造方法について説明する。ここ
で、図5は、図1に示すアンテナ100の製造方法を示
すフローチャートである。図6は、図5に示すステップ
1000の詳細を示す図であり、図7は、図5に示すス
テップ1005の詳細を示す図である。図8は、図5に
示すステップ1010の詳細を示すフローチャートであ
る。図9(a)は導体膜120が剥離される前の状態を
示した図4に対応する概略斜視図であり、(b)は
(a)に示す状態から導体膜120が剥離された状態を
示す図4に対応する概略斜視図である。図10(a)は
図5に示す製造方法により製造されるアンテナ100の
放射面102を示す概略斜視図であり、図10(b)は
図9(a)に示すアンテナ100の放射面104を示す
概略斜視図である。なお、図9及び図10では、導体膜
120の有無を明瞭とするため例示的に導体膜120が
形成されている部分を黒く塗りつぶした状態で描かれて
いる。Next, a method of manufacturing the above-described antenna 100 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing the antenna 100 shown in FIG. 6 is a diagram showing the details of step 1000 shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram showing the details of step 1005 shown in FIG. FIG. 8 is a flowchart showing details of step 1010 shown in FIG. 9A is a schematic perspective view corresponding to FIG. 4 showing a state before the conductor film 120 is peeled off, and FIG. 9B is a state where the conductor film 120 is peeled off from the state shown in FIG. 9A. FIG. 5 is a schematic perspective view corresponding to FIG. 4 shown. 10A is a schematic perspective view showing a radiation surface 102 of the antenna 100 manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 5, and FIG. 10B shows a radiation surface 104 of the antenna 100 shown in FIG. 9A. It is a schematic perspective view shown. Note that, in FIGS. 9 and 10, in order to clarify the presence or absence of the conductor film 120, the portion where the conductor film 120 is formed is illustratively drawn in black.
【0026】まず、上述したように、アンテナ100の
基板110を射出成形法により成形するため、スロット
パターン114及び給電用パターン116を有する基板
110を成形するための金型を作成する(ステップ10
00)。なお、かかるステップ1000において、金型
は基板110の放射面102側及び給電面104側の2
つが作成される。First, as described above, since the substrate 110 of the antenna 100 is molded by the injection molding method, a mold for molding the substrate 110 having the slot pattern 114 and the feeding pattern 116 is prepared (step 10).
00). In the step 1000, the mold is divided into two parts on the radiation surface 102 side and the power feeding surface 104 side of the substrate 110.
One is created.
【0027】ステップ1000をより詳細に説明するに
は、まず初めに露光レジストを塗布した原盤Mを用意す
る(図6(a))。原盤はガラス製の平坦な面を有する
ものを使用し、その上に露光レジストRを塗布する(図
6(b))。次いで、このレジスト塗布した原盤に露光
装置などを使用しパターンマスクmを通して露光する
(図6(c))。パターンマスクmは予めCADにより
設計したスロットパターン114又は給電用スロットパ
ターン116を表したもので、シミュレーションした結
果を踏まえて作成したパターンマスクmを用いる事が好
ましい(図6(c)には、放射面102、即ちスロット
パターン114を表したパターンマスクmが描かれてい
る)。In order to explain step 1000 in more detail, first, a master M coated with an exposure resist is prepared (FIG. 6 (a)). A master having a flat surface made of glass is used, and an exposure resist R is applied thereon (FIG. 6B). Next, the resist-coated master is exposed through a pattern mask m using an exposure device or the like (FIG. 6C). The pattern mask m represents the slot pattern 114 or the feeding slot pattern 116 designed in advance by CAD, and it is preferable to use the pattern mask m created based on the result of simulation (in FIG. 6C, radiation A surface 102, that is, a pattern mask m representing the slot pattern 114 is drawn).
【0028】露光後(図6(d))、原盤Mを現像して
スロットパターン114又は給電用スロットパターン1
15に応じたパターンを浮かび出させる。より詳細に
は、露光された原盤Mを現像することによって露光部又
は非露光部のみが現像液に溶解するので、露光部又は非
露光部のレジスト層が除去され、これによりスロットパ
ターン114又は給電用スロットパターン115に対応
した(反転した)パターンが図6(e)に示すように形
成される。なお、かかるパターンは実際に作成するスロ
ットパターン114及び給電用スロットパターン116
より大きめに形成されており、成形後の収縮を考慮して
形状寸法を決定している。従って収縮率の設定が異なる
とアンテナの物理的寸法が異なり所望の特性が得られな
くなるので留意する必要がある。また、スロットパター
ン114及び給電用スロットパターン116部分はかか
る高さの差で導体の有無を差別化して加工できるよう本
発明においてスロットパターン114及び給電用スロッ
トパターン116の高さは、アンテナ100の使用波長
の1%程度、数十μm程度となるように原盤Mのパター
ンを形成される必要があることに留意しなければなら
ず、この点において光ディスクの製造方法と異なる。そ
して、原盤を現像した後、クロム膜を形成して電気メッ
キを行うことで金型S1を作ることができる。なお、図
6には、放射面102側の金型S1のみが図示されてい
るが、これと同様に給電面104側の金型S2も作成さ
れる。After exposure (FIG. 6D), the master M is developed to develop the slot pattern 114 or the power feeding slot pattern 1.
A pattern corresponding to 15 is made to stand out. More specifically, since the exposed part or the unexposed part is dissolved in the developing solution by developing the exposed master M, the resist layer in the exposed part or the unexposed part is removed, whereby the slot pattern 114 or the power feeding is performed. A pattern (inverted) corresponding to the slot pattern 115 for use is formed as shown in FIG. It should be noted that this pattern is the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116 that are actually created.
It is formed in a larger size, and the shape dimension is determined in consideration of shrinkage after molding. Therefore, it should be noted that if the setting of the contraction rate is different, the physical size of the antenna is different and desired characteristics cannot be obtained. In addition, the heights of the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 are the same as those of the antenna 100 according to the present invention, so that the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 can be processed by differentiating the presence or absence of a conductor based on the difference in height. It must be kept in mind that the pattern of the master M needs to be formed so as to have a wavelength of about 1% and about several tens of μm, which is different from the optical disk manufacturing method. Then, after the master is developed, a chrome film is formed and electroplating is performed, so that the mold S 1 can be manufactured. Although only the mold S 1 on the radiation surface 102 side is shown in FIG. 6, a mold S 2 on the power feeding surface 104 side is also created in the same manner.
【0029】かかる工程で作成された金型S1及びS2
では、基板110の放射面102及び給電面104に対
応する部分は凹型形状となっており、かかる部分は基板
110上で凸型形状を有するパターンを形成することが
できる。なお、上述したように放射面102及び給電面
104を含む基板110の金型S1及びS2を成形して
しまえばアンテナ100の量産が容易であり、安価にア
ンテナ100を成形することができる。Molds S 1 and S 2 produced in this process
Then, the portion of the substrate 110 corresponding to the radiation surface 102 and the power feeding surface 104 has a concave shape, and such a portion can form a convex pattern on the substrate 110. As described above, if the molds S 1 and S 2 of the substrate 110 including the radiation surface 102 and the power feeding surface 104 are molded, the antenna 100 can be mass-produced easily and the antenna 100 can be molded at low cost. .
【0030】次いで、図7(a)を参照するに、かかる
金型S1及びS2を使用し基板110を成形する(ステ
ップ1005)。基板110は、周知の射出圧縮成形装
置を使用して、成形樹脂材料を成形装置に送り、例え
ば、約350℃まで加熱して均一に溶解し、スタンパー
金型S1及びS2内へ高圧で注入することによって成形
される(図7(b))。なお、図7(b)では射出圧縮
成形装置の図示は省略されている。この結果、放射面1
02及び給電面104が一体に形成された基板110が
形成される(図7(c))。かかるスロットパターン1
14及びスロットパターン116は突出した直方体がア
レイ化して配列するパターンになる。射出成形法では、
このスロットパターン114及び給電用スロットパター
ン116の大きさや配置を忠実に再現することが可能で
あり、精度の高い又アンテナ100の指向性に優れる基
板110を作成することができる。Next, referring to FIG. 7A, the substrate 110 is molded using the molds S 1 and S 2 (step 1005). The substrate 110 uses a well-known injection compression molding device to send a molding resin material to the molding device, and heats it up to, for example, about 350 ° C. to uniformly dissolve the resin material, and press it into the stamper molds S 1 and S 2 under high pressure. It is molded by injection (FIG. 7 (b)). The injection compression molding device is not shown in FIG. 7 (b). As a result, the radiation surface 1
02 and the feeding surface 104 are integrally formed on the substrate 110 (FIG. 7C). Such slot pattern 1
14 and the slot pattern 116 are patterns in which protruding rectangular parallelepipeds are arranged in an array. In injection molding method,
It is possible to faithfully reproduce the sizes and arrangements of the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116, and it is possible to create a substrate 110 with high accuracy and excellent directivity of the antenna 100.
【0031】なお、このステップ1005で注意したい
のは、放射面102側の金型と給電面104側の金型の
中心位置合わせを精度良く一致させなければならないこ
とである。スパイラル状のスリットパターン114の中
心に給電できないと放射電力パターンに偏った特性がで
きる要因となってしまう。よって、対象性の良いスロッ
トを有するアンテナ100を作るためには、金型S1及
びS2の中心位置合わせが重要となる。また、本実施形
態では、基板110は金型S1及びS2を同時に用いて
放射面102及び給電面104のパターンを一体成形し
た。但し、上述したように金型S1及びS2を各々単独
に使用し射出成形することで放射面102及び給電面1
04を有する2の基板を作成し、それら2の基板を張り
合わせることで基板110を得ても良い。当然、かかる
2の基板はスロットパターン114及び給電用スロット
パターン116が一体成形された基板110の半分の厚
さに射出成形されることが好ましい。It should be noted that, in this step 1005, it is necessary to accurately align the center positions of the die on the radiation surface 102 side and the die on the power feeding surface 104 side. If the power cannot be fed to the center of the spiral slit pattern 114, the characteristics eccentric to the radiated power pattern will occur. Therefore, in order to manufacture the antenna 100 having a slot with good symmetry, center alignment of the molds S 1 and S 2 is important. Further, in the present embodiment, the pattern of the radiation surface 102 and the power feeding surface 104 of the substrate 110 is integrally formed by using the molds S 1 and S 2 at the same time. However, as described above, the dies S 1 and S 2 are individually used and injection-molded, so that the radiation surface 102 and the power feeding surface 1 are formed.
The substrate 110 may be obtained by creating two substrates having No. 04 and bonding the two substrates. Of course, it is preferable that the two substrates are injection-molded to have a thickness half that of the substrate 110 in which the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 are integrally molded.
【0032】次に、ステップ1005で成形された基板
110に導体膜120を形成する(ステップ101
0)。図8を参照するに、第一に無電解処理、例えば蒸
着法やスパッタリング法による導体膜付けや無電解メッ
キ処理を用いて(第1の)導体薄膜が形成される(ステ
ップ1012)。かかる導体は、銅、クロムやニッケ
ル、銀、金等で構成される。次に、かかる導体の上から
表皮効果を避けるべく所定の厚さとなるように更に(第
2の)導体を成形する。かかる形成手段は、例えば、電
解メッキにより形成可能であり、所定の膜厚となるよう
電流値やメッキ(通電)時間を制御することで導体膜1
20の表皮効果を避けるべく第2の導体が形成される
(ステップ1014乃至1016)。電解メッキ方法と
は、目的の金属イオンを含む水溶液中へ被処理体を浸漬
し、これを還元反応が起こる電極のカソードとし、一
方、適当な可溶性又は不溶性のアノード(酸化反応が起
こる電極)との間に順方向直流電流を流し、被処理体の
表面に目的金属の膜を電解析出する方法である。導体膜
120の厚さは、通電後の経過時間、通電中の電流値な
どを測定することによって直接的又は間接的に知ること
ができる。通電後の経過時間や通電中の電流値によって
導体膜120の厚さを検出する場合には予めシミュレー
ションによって得たデータを利用することができる。一
般に、導体膜120の膜厚が少なければ少ないほど電流
値は低くなることが予想される。かかるシミュレーショ
ンは、金属イオンの濃度、水溶液の温度、湿度などのパ
ラメータを考慮して行われることになるであろう。な
お、上述した導体の形成方法は当業者によって容易に理
解可能であるため、ここでの詳細な説明は省略する。Next, the conductor film 120 is formed on the substrate 110 formed in step 1005 (step 101).
0). Referring to FIG. 8, first, a (first) conductor thin film is formed by using electroless treatment, for example, a conductor film deposition by an evaporation method or a sputtering method or an electroless plating treatment (step 1012). Such a conductor is composed of copper, chromium, nickel, silver, gold or the like. Next, a (second) conductor is further formed on the conductor so as to have a predetermined thickness in order to avoid the skin effect. Such a forming means can be formed by, for example, electrolytic plating, and the conductor film 1 can be formed by controlling the current value and the plating (energization) time so that the film has a predetermined film thickness.
A second conductor is formed to avoid the skin effect of 20 (steps 1014-1016). The electroplating method is to immerse an object to be treated in an aqueous solution containing a target metal ion, and use this as a cathode of an electrode in which a reduction reaction occurs, while using a suitable soluble or insoluble anode (an electrode in which an oxidation reaction occurs). This is a method in which a forward direct current is applied between the electrodes to electrolytically deposit a film of the target metal on the surface of the object to be processed. The thickness of the conductor film 120 can be known directly or indirectly by measuring the elapsed time after energization, the current value during energization, and the like. When the thickness of the conductor film 120 is detected by the elapsed time after energization or the current value during energization, data obtained by simulation in advance can be used. In general, it is expected that the smaller the film thickness of the conductor film 120, the lower the current value. Such a simulation will be performed in consideration of parameters such as the concentration of metal ions, the temperature of the aqueous solution, and the humidity. Since the method of forming the conductor described above can be easily understood by those skilled in the art, detailed description thereof is omitted here.
【0033】ステップ1010(即ち、ステップ101
2乃至ステップ1016)を経て、導体膜120はスロ
ットパターン114及び給電用パターン116と基板本
体112に一様に形成される。なお、この状態ではスロ
ットパターン114及び給電用パターン116は導体を
被膜した凹凸のパターンであって電気的なアンテナパタ
ーンは得られていない(図9(a))。そこで、この状
態からスロットパターン114及び給電用スロットパタ
ーン116の導体膜120を剥離する(ステップ101
5)。かかるステップ1015は、機械的な手段、例え
ば研磨作業を行いスロットパターン114及び給電用ス
ロットパターン116に付着した導体膜120を剥離す
ることができる。なお、放射面102の平坦性が充分で
ないと研磨は偏ってしまいうまく剥離できない。そのた
め変形しない成形条件で成形することは重要である。ま
た多少の片減りを許容するために無電解メッキの状態か
ら電解メッキに移して導体膜120の膜厚を厚くした方
が作業性が良い。導体膜120の膜厚とスロットパター
ン114及び給電用スロットパターン116の高さの関
係は導体膜厚が厚くなればその分高さを高くする必要が
ある。従って、研磨するプロセスは電気メッキ後よりも
導体膜厚の薄い無電解処理のメッキ段階で研磨したほう
が効率的であり、またスロットパターン114及び給電
用スロットパターン116の高さを低くすることができ
る。Step 1010 (ie, step 101
After 2 to 1016), the conductor film 120 is uniformly formed on the slot pattern 114, the feeding pattern 116 and the substrate body 112. Note that in this state, the slot pattern 114 and the feeding pattern 116 are uneven patterns formed by coating a conductor, and no electrical antenna pattern is obtained (FIG. 9A). Therefore, the conductor film 120 of the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 is peeled from this state (step 101).
5). In step 1015, the conductor film 120 attached to the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116 can be peeled off by mechanical means such as polishing work. If the flatness of the emitting surface 102 is not sufficient, the polishing will be biased and the peeling will not be successful. Therefore, it is important to perform molding under molding conditions that do not deform. Further, in order to allow a slight amount of unevenness, it is better to work from the state of electroless plating to electrolytic plating to increase the film thickness of the conductor film 120. As for the relationship between the film thickness of the conductor film 120 and the heights of the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116, the higher the conductor film thickness, the higher the height must be. Therefore, it is more efficient in the polishing process to perform the polishing in the electroless plating step in which the conductor film thickness is smaller than that after the electroplating, and the height of the slot pattern 114 and the feeding slot pattern 116 can be reduced. .
【0034】上述したステップ1000乃至1015を
経て、アンテナ100は図9(b)及び図10に示すよ
うに基板100上の所定の領域(スロット及び給電用ス
ロット)に導体膜120が被覆されないスロットアンテ
ナとして構成される。なお、図9(b)ではスロットパ
ターン114のみを示したが、図10(b)に示すよう
に給電面104の給電用スロットパターン116におい
ても導体120が除去されているものである。Through steps 1000 to 1015 described above, the antenna 100 is a slot antenna in which the conductor film 120 is not coated on the predetermined regions (slots and feeding slots) on the substrate 100 as shown in FIGS. 9B and 10. Configured as. Although only the slot pattern 114 is shown in FIG. 9B, the conductor 120 is also removed from the power feeding slot pattern 116 of the power feeding surface 104 as shown in FIG. 10B.
【0035】なお、本実施形態では、スロットパターン
114の部分に導体のないスロットアンテナを例に実施
例を示したが、例えば、パッチアンテナではスロットパ
ターン114が導体膜120として構成されるだけでそ
の他において製造方法に変わりは無い。また、基板11
0の側面は導体膜120で被膜されるが、かかる側面の
導体を研磨で取れば開放型のアンテナになる。なお、詳
細しないがアンテナの保護の目的でコーティング処理す
ることは当然であるが、特に放射面102側に対しては
電気特性との関連が発生するため慎重な対応が必要にな
る。In this embodiment, a slot antenna having no conductor in the slot pattern 114 is shown as an example, but in the case of a patch antenna, for example, the slot pattern 114 is formed as the conductor film 120. There is no change in the manufacturing method. Also, the substrate 11
The side surface of 0 is coated with the conductor film 120, but if the conductor on the side surface is removed by polishing, it becomes an open type antenna. Although not described in detail, it is a matter of course that the coating process is performed for the purpose of protecting the antenna, but particularly on the radiating surface 102 side, there is a relation with the electrical characteristics, so that careful measures are required.
【0036】以上の説明はスロットパターン114が凸
型形状になっている場合であるが、上述したようにスロ
ットパターン114は凹型形状にしても可能である。但
し、凹型形状にパターン形成しては研磨でパターン形成
をすることはできないが、導体膜を形成する段階で工夫
してパターン化することができる。以下、図11及び図
12を参照して、かかる方法について説明する。ここ
で、図11及び図12は、本発明のアンテナ100の別
の製造方法を示すフローチャートである。なお、上述し
た方法と重複するステップにおいては説明を省略する。Although the above description is for the case where the slot pattern 114 has a convex shape, the slot pattern 114 can also have a concave shape as described above. However, although it is not possible to form a pattern in a concave shape by polishing, it is possible to devise a pattern in the step of forming the conductor film. Hereinafter, such a method will be described with reference to FIGS. 11 and 12. Here, FIG. 11 and FIG. 12 are flowcharts showing another manufacturing method of the antenna 100 of the present invention. Note that description of steps that are the same as those of the method described above will be omitted.
【0037】上述したように、アンテナ100の基板1
10を射出成形法により成形するため、ステップ100
0と同様にスロットパターン114及び給電用パターン
116を有する基板110を成形するための金型を作成
する(ステップ2000)。なお、かかるステップにお
いて、金型は基板110の放射面102及び給電面10
4の2つが作成される。ステップ1000とは異なり、
かかる工程で作成された原盤において、基板110のス
ロットパターン114(及び給電用スロットパターン1
16)に対応する部分は凸型形状となっており、かかる
部分は基板110上で凹型形状を有するパターンとして
成形される。なお、後述する工程からも明らかとなるよ
うに、かかる凸状部分は基板110のスロットパターン
114がある程度深くなるように形成することが好まし
く、かかる深さはスロットパターン114の底部に導体
を被膜しにくくする効果を奏する。As described above, the substrate 1 of the antenna 100
Step 10 for molding 10 by injection molding.
A mold for forming the substrate 110 having the slot pattern 114 and the power feeding pattern 116 is created in the same manner as 0 (step 2000). In this step, the mold is the radiation surface 102 of the substrate 110 and the power feeding surface 10.
Two of four are created. Unlike step 1000,
In the master prepared in this process, the slot pattern 114 (and the power feeding slot pattern 1 of the substrate 110 is
The portion corresponding to 16) has a convex shape, and such a portion is formed on the substrate 110 as a pattern having a concave shape. As will be apparent from the process described below, it is preferable that the convex portion is formed so that the slot pattern 114 of the substrate 110 is deep to some extent, and the depth is such that the conductor is coated on the bottom of the slot pattern 114. Has the effect of making it difficult.
【0038】次いで、かかる金型を使用し基板110を
成形する(ステップ2005)。この結果、スロットパ
ターン114及び給電用スロットパターン116が一体
に形成された基板110が形成されるが、上述したよう
にスロットパターン114及び給電用スロットパターン
116と各々有する基板を貼り合わせる事により基板1
10を作成しても良い。かかるスロットパターン114
(及びスロットパターン116)は直方体状に窪んだパ
ターンになる。射出成形法では、このスロットパターン
114及び給電用スロットパターン116の大きさや配
置を忠実に再現することが可能である。なお、かかるス
テップで注意したいのは、上述の工程と同様に、放射面
102側の金型と給電面104側の金型の中心位置合わ
せを精度良く一致させなければならないことである。ス
パイラル状のスリットパターン114の中心に給電でき
ないと放射電力パターンに偏った特性ができる要因とな
ってしまう。よって、対象性の良いスロットを有するア
ンテナ100を作るためには、かかる金型の中心位置合
わせが重要である。Next, the substrate 110 is molded by using such a mold (step 2005). As a result, the substrate 110 in which the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116 are integrally formed is formed. As described above, the substrate having the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116, respectively, is bonded to the substrate 1
You may create 10. Such slot pattern 114
(And the slot pattern 116) is a rectangular parallelepiped recessed pattern. With the injection molding method, the size and arrangement of the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116 can be faithfully reproduced. It should be noted that, in this step, it is necessary to accurately align the center positions of the die on the radiation surface 102 side and the die on the power feeding surface 104 side, as in the above-described process. If the power cannot be fed to the center of the spiral slit pattern 114, the characteristics eccentric to the radiated power pattern will occur. Therefore, in order to manufacture the antenna 100 having a slot with good symmetry, center alignment of the mold is important.
【0039】次に、ステップ2005で成形された基板
110に導体膜120を形成する。より詳細には、まず
基板110に近い部分を無電解で導体を構築する(第1
の導体)。かかる導体は、例えば蒸着法やスパッタリン
グ法により導体を形成可能である。なお、このとき留意
しなければないらないのは、スロットパターン114及
び給電用スロットパターンの底面に導体が膜付けされな
いようにすることである。そこで、本発明の方法では、
飛来する導体粒の影にスロットパターン114(及び給
電用スロットパターン116)の底面が配置されるよう
に、基板110を導体粒の飛来方向に対して斜めに配置
している(ステップ2010)。そして、かかる状態に
おいて、蒸着法又はスパッタリング法により導体を噴出
する(ステップ2015)。なお、このとき導体の噴出
口と基板110との距離が近いと基板110の一部に膜
厚のむらが発生するため、基板110と噴出口とは十分
に距離をおいて成膜することが好ましい。かかる導体
は、クロムやニッケル、銀、金等で構成される。次に、
かかる導体の上から表皮効果を得るべく所定の厚さとな
るように更に(第2の)導体を成形する(ステップ20
20)。第2の導体は、例えば、アルミの蒸着又はスパ
ッタにより形成可能である。Next, the conductor film 120 is formed on the substrate 110 formed in step 2005. More specifically, first, a conductor is constructed by electrolessly forming a portion near the substrate 110 (first
Conductor). The conductor can be formed by, for example, a vapor deposition method or a sputtering method. At this time, it should be noted that the conductor is not attached to the bottom surfaces of the slot pattern 114 and the feeding slot pattern. Therefore, in the method of the present invention,
The substrate 110 is arranged obliquely with respect to the flying direction of the conductor particles so that the bottom surface of the slot pattern 114 (and the feeding slot pattern 116) is located in the shadow of the flying conductor particles (step 2010). Then, in such a state, the conductor is jetted by the vapor deposition method or the sputtering method (step 2015). At this time, if the distance between the conductor ejection port and the substrate 110 is short, unevenness of the film thickness occurs on a part of the substrate 110. Therefore, it is preferable to form the film with a sufficient distance between the substrate 110 and the ejection port. . Such a conductor is made of chromium, nickel, silver, gold or the like. next,
A (second) conductor is further formed on the conductor so as to have a predetermined thickness so as to obtain a skin effect (step 20).
20). The second conductor can be formed by vapor deposition or sputtering of aluminum, for example.
【0040】このようなステップ2000乃至2020
を経て、アンテナ100は基板100上の所定の領域
(スロット及び給電用スロット)に導体膜120が被覆
されないスロットアンテナとして構成される。Such steps 2000 to 2020
After that, the antenna 100 is configured as a slot antenna in which a predetermined area (slot and feeding slot) on the substrate 100 is not covered with the conductor film 120.
【0041】一方、図11を参照するに、ステップ20
00乃至2020の工程は、以下に示す方法によって代
替されても良い。まず、上述の工程と同様、アンテナ1
00の基板110を射出成形法により成形するため、ス
ロットパターン114及び給電用パターン116を有す
る基板110を成形するための金型を作成する(ステッ
プ3000)。なお、かかるステップにおいて、金型は
基板110の放射面102及び給電面104の2つが作
成される。かかる工程で作成された原盤において、基板
110のスロットパターン114(及び給電用スロット
パターン116)に対応する部分は凸型形状となってお
り、かかる部分は基板110上で凹型形状を有するパタ
ーンとして成形されが、上述したようにスロットパター
ン114及び給電用スロットパターン116と各々有す
る基板を貼り合わせる事により基板110を作成しても
良い。On the other hand, referring to FIG. 11, step 20
The steps 00 to 2020 may be replaced by the method described below. First, as in the above process, the antenna 1
Since the substrate 110 of No. 00 is molded by the injection molding method, a mold for molding the substrate 110 having the slot pattern 114 and the feeding pattern 116 is prepared (step 3000). In addition, in this step, two dies, that is, the radiation surface 102 and the power feeding surface 104 of the substrate 110 are formed. In the master prepared in this step, a portion of the substrate 110 corresponding to the slot pattern 114 (and the power feeding slot pattern 116) has a convex shape, and the portion is formed on the substrate 110 as a pattern having a concave shape. However, as described above, the substrate 110 may be formed by bonding the substrates having the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116, respectively.
【0042】次いで、かかる金型を使用し基板110を
成形する(ステップ3005)。この結果、スロットパ
ターン114及び給電用スロットパターン116が一体
に形成された基板110が形成される。かかるスロット
パターン114(及びスロットパターン116)は直方
体状に窪んだパターンになる。射出成形法では、このス
ロットパターン114及び給電用スロットパターン11
6の大きさや配置を忠実に再現することが可能である。
なお、かかるステップで注意したいのは、放射面102
側の金型と給電面104側の金型の中心位置合わせを精
度良く一致させなければならないことである。スパイラ
ル状のスリットパターン114の中心に給電できないと
放射電力パターンに偏った特性ができる要因となってし
まう。よって、対象性の良いスロットを有するアンテナ
100を作るためには、かかる金型の中心位置合わせが
重要である。Next, the substrate 110 is molded by using such a mold (step 3005). As a result, the substrate 110 in which the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 116 are integrally formed is formed. The slot pattern 114 (and the slot pattern 116) is a rectangular recessed pattern. In the injection molding method, the slot pattern 114 and the power feeding slot pattern 11 are used.
It is possible to faithfully reproduce the size and arrangement of 6.
Note that the radiation surface 102 should be noted in this step.
That is, the center positions of the mold on the side and the mold on the side of the power feeding surface 104 must be accurately matched. If the power cannot be fed to the center of the spiral slit pattern 114, the characteristics eccentric to the radiated power pattern will occur. Therefore, in order to manufacture the antenna 100 having a slot with good symmetry, center alignment of the mold is important.
【0043】次に、かかる基板110のスロットパター
ン114にダミー部材を埋め込む(ステップ301
0)。上述の方法では、基板110のスロットパターン
114に導体膜が形成されることを防止すべく、基板1
10に対する導体の成膜方法を工夫したが、本実施形態
ではかかる基板110の凹状部分にダミー部材を埋め込
む工程を設けることでかかる問題を解決している。スロ
ットパターン114の凹部に埋め込むダミー材料は、導
体が成膜された後でかかるダミー材料を取り除いて結果
的に凹部の導体膜120を剥離するものである。よっ
て、ダミー材料は凹部のみに残り平坦部には残さないよ
うに処置する必要がある。また、ダミー材料は導体膜形
成後に取り出す必要があり、その取り出し時に導体膜1
20を破裂して飛び出すようにすることが好ましい。ダ
ミー材料としては常温では固体であり、加温により気体
となって膨張する材料が良く、例えばワセリン等を利用
することができる。Next, a dummy member is embedded in the slot pattern 114 of the substrate 110 (step 301).
0). In the above method, in order to prevent the conductive film from being formed on the slot pattern 114 of the substrate 110, the substrate 1
Although a method of forming a conductor on 10 has been devised, such a problem is solved in the present embodiment by providing a step of embedding a dummy member in the concave portion of the substrate 110. The dummy material to be embedded in the recesses of the slot pattern 114 is to remove the dummy material after the conductor is formed and consequently remove the conductor film 120 in the recesses. Therefore, it is necessary to take measures so that the dummy material remains only in the concave portion and not in the flat portion. Further, the dummy material needs to be taken out after the conductor film is formed.
It is preferable to rupture 20 and make it pop out. As the dummy material, a material that is solid at room temperature and expands into a gas by heating is preferable, and, for example, petrolatum or the like can be used.
【0044】次に、ステップ3010で成形された基板
110に導体膜120を形成する(ステップ301
5)。この基板110は、図8に示すステップ1012
乃至1016で説明したように無電解メッキ手段、例え
ば蒸着法やスパッタリング法による導体膜付けや無電解
メッキ処理を用いて、導体を形成する。かかる導体は、
銅、クロムやニッケル、銀、金等で構成される。次に、
かかる導体は表皮効果を避けるべく所定の厚さ以上とな
るように厚みを厚くして形成する。かかる形成手段は、
例えば、電解メッキにより形成可能であり、電流値やメ
ッキ時間を制御することで導体の厚みをコントロールす
ることができる。なお、かかる導体の形成方法は上述し
たとおりであって、ここでの詳細な説明は省略する。Next, the conductor film 120 is formed on the substrate 110 formed in step 3010 (step 301).
5). This substrate 110 is processed in step 1012 shown in FIG.
As described in 10 to 1016, the conductor is formed by using the electroless plating means, for example, the conductive film deposition by the vapor deposition method or the sputtering method or the electroless plating treatment. Such conductor is
It is composed of copper, chromium, nickel, silver, gold, etc. next,
Such a conductor is formed with a large thickness so as to have a predetermined thickness or more in order to avoid the skin effect. Such forming means are
For example, it can be formed by electrolytic plating, and the thickness of the conductor can be controlled by controlling the current value and the plating time. The method for forming such a conductor is as described above, and detailed description thereof is omitted here.
【0045】そして、ダミー部材を取り除くことにより
スロットパターン114上の導体膜120を剥離する
(ステップ3020)。上述したように、ダミー部材に
ワセリン等を使用した場合、導体膜120が形成された
基板110を加温することでワセリンが気化し、それに
より導体膜120の内部に閉じ込められたワセリンが破
裂することで導体膜120を剥離することができる。Then, the conductor film 120 on the slot pattern 114 is peeled off by removing the dummy member (step 3020). As described above, when vaseline or the like is used for the dummy member, heating the substrate 110 on which the conductor film 120 is formed vaporizes the petrolatum, which causes the vaseline trapped inside the conductor film 120 to burst. Thus, the conductor film 120 can be peeled off.
【0046】かかるステップ3000乃至3020を経
て、アンテナ100は基板100上の所定の領域(スロ
ット及び給電用スロット)に導体膜120が被覆されな
いスロットアンテナとして構成される。Through the steps 3000 to 3020, the antenna 100 is constructed as a slot antenna in which the conductor film 120 is not coated on the predetermined region (slot and feeding slot) on the substrate 100.
【0047】以上説明した製造方法は、スロットパター
ン114及び給電用スロット116と基板本体112と
を射出成形法により一体に形成することができる。かか
るスロットパターン114は平面アンテナのスロットと
として機能する部分であり、射出成形法はミクロン単位
で所定のパターンを成形可能である。よって、上述の製
造方法は当該スロットを寸法精度よく形成することが可
能となり、短波長化に好適な小型のアンテナを成形する
ことができる。なお、射出成形法で基板110を作成す
ることは一度所定のパターンを含む誘導体の金型を成形
してしまえばアンテナの量産が容易であり、安価にアン
テナを成形することができる。In the manufacturing method described above, the slot pattern 114, the power feeding slot 116, and the substrate body 112 can be integrally formed by injection molding. The slot pattern 114 is a portion that functions as a slot of the planar antenna, and the injection molding method can mold a predetermined pattern in units of microns. Therefore, the manufacturing method described above allows the slot to be formed with high dimensional accuracy, and a small antenna suitable for shortening the wavelength can be molded. It should be noted that when the substrate 110 is formed by the injection molding method, once the dielectric mold including the predetermined pattern is molded, mass production of the antenna is easy, and the antenna can be molded at low cost.
【0048】本発明のアンテナ100は、ミリ波帯(周
波数30乃至300GHz、波長1乃至10mmの電
波)に適した小型な平面アンテナである。特に、50G
Hz帯は、この特徴に加え酸素による吸収減衰が大き
く、遠くまで到達しないなどの物理特性を有し、大容量
で低コストな多様な無線システムに適用可能である。ア
ンテナ100は、例えば、自動車衝突防止用のレーダ、
短距離通信システム、無線LAN、及び家庭の屋内配線
の無線化などに好適である。The antenna 100 of the present invention is a small planar antenna suitable for the millimeter wave band (frequency 30 to 300 GHz, radio wave of wavelength 1 to 10 mm). Especially 50G
In addition to this feature, the Hz band has physical characteristics such that absorption and attenuation by oxygen are large and does not reach a long distance, and it is applicable to various wireless systems with large capacity and low cost. The antenna 100 is, for example, a radar for preventing a vehicle collision,
It is suitable for short-distance communication systems, wireless LANs, and wireless indoor wiring at home.
【0049】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可
能である。The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention can be variously modified and changed within the scope of the gist thereof.
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明によれば、50GHz以上の周波
数帯域で使用されるミリ波デバイスに好適な機械的特性
を満足する材料及び当該材料を使用したミリ波デバイス
を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a material satisfying mechanical characteristics suitable for a millimeter wave device used in a frequency band of 50 GHz or more, and a millimeter wave device using the material.
【図1】 本発明の平面アンテナの一の面を示す概略斜
視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing one surface of a planar antenna of the present invention.
【図2】 図1に示す平面アンテナの他方の面を示す概
略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing the other surface of the planar antenna shown in FIG.
【図3】 図1に示す平面アンテナの概略断面図であ
る。FIG. 3 is a schematic sectional view of the planar antenna shown in FIG.
【図4】 図1に実線で囲んだV字領域を示す基板の一
部拡大斜視図である。FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of a substrate showing a V-shaped region surrounded by a solid line in FIG.
【図5】 図1に示すアンテナの製造方法を示すフロー
チャートである。5 is a flowchart showing a method for manufacturing the antenna shown in FIG.
【図6】 図5に示すステップ1000の詳細を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing details of step 1000 shown in FIG. 5.
【図7】 図5に示すステップ1005の詳細を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing details of step 1005 shown in FIG.
【図8】 図8に示すステップ1010の詳細を示す図
である。8 is a diagram showing details of step 1010 shown in FIG. 8. FIG.
【図9】 (a)は導体膜120が剥離される前の状態
を示した図4に対応する概略斜視図であり、(b)は
(a)に示す状態から導体膜120が剥離された状態を
示す図4に対応する概略斜視図である。9A is a schematic perspective view corresponding to FIG. 4 showing a state before the conductor film 120 is peeled off, and FIG. 9B is a state where the conductor film 120 is peeled off from the state shown in FIG. 9A. It is a schematic perspective view corresponding to FIG. 4 which shows a state.
【図10】 (a)は図5に示す製造方法により製造さ
れるアンテナの放射面を示す概略斜視図であり、(b)
は(a)に示すアンテナの放射面を示す概略斜視図であ
る。10A is a schematic perspective view showing a radiation surface of an antenna manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 5, and FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a radiation surface of the antenna shown in FIG.
【図11】 本発明のアンテナの別の製造方法を示すフ
ローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing another method of manufacturing the antenna of the present invention.
【図12】 本発明のアンテナの別の製造方法を示すフ
ローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing another method for manufacturing the antenna of the present invention.
【符号の説明】 100 アンテナ 102 放射面 104 給電面 106 導体被覆面 110 基板 112 基板本体 114 スロットパターン 116 給電用スロットパターン 120 導体膜[Explanation of symbols] 100 antenna 102 Radiating surface 104 feeding surface 106 Conductor coating surface 110 substrate 112 board body 114 slot pattern 116 power feeding slot pattern 120 conductor film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B29L 31:34 B29L 31:34 C08L 45:00 C08L 45:00 Fターム(参考) 4F071 AA14 AA39 AA80 AA83 AF10 AF43 AF54 AH12 BA01 BB05 BC07 4F206 AA03 AD18 AH41 JA07 JF01 JL02 4J100 AR09 AR11 CA01 CA03 DA22 DA36 DA37 JA43 5J045 AB08 AB09 DA05 EA07 NA03 NA07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B29L 31:34 B29L 31:34 C08L 45:00 C08L 45:00 F term (reference) 4F071 AA14 AA39 AA80 AA83 AF10 AF43 AF54 AH12 BA01 BB05 BC07 4F206 AA03 AD18 AH41 JA07 JF01 JL02 4J100 AR09 AR11 CA01 CA03 DA22 DA36 DA37 JA43 5J045 AB08 AB09 DA05 EA07 NA03 NA07
Claims (6)
x10−5以下で、非晶質の合成樹脂からなる50GH
z以上の電波を利用する回路部材に使用可能な誘電体樹
脂材料。1. A coefficient of thermal expansion of 7 with a water absorption of 0.01% or less.
50 GH consisting of an amorphous synthetic resin at x10 −5 or less
Dielectric resin material that can be used for circuit members that use radio waves of z or higher.
構造を有する請求項1記載の誘電体樹脂材料。2. The dielectric resin material according to claim 1, which has a dimethanonaphthalene structure in at least the molecule.
10−4以下である請求項1記載の誘電体樹脂材料。3. The induction tangent at 50 GHz is 2.0 ×
The dielectric resin material according to claim 1, which is 10 -4 or less.
10−4以下である請求項1記載の誘電体樹脂材料。4. The induction tangent at 50 GHz is 1.8 ×
The dielectric resin material according to claim 1, which is 10 -4 or less.
フィンである請求項1記載の誘電体樹脂材料。5. The dielectric resin material according to claim 1, wherein the dielectric resin material is an amorphous polyolefin.
の誘電体樹脂材料を利用して射出成型によって形成され
た回路部材。6. A circuit member formed by injection molding using the dielectric resin material according to any one of claims 1 to 5.
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JP2002069034A JP2003268040A (en) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | Dielectric resin material and circuit member molded out of the dielectric resin material |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011244401A (en) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Method of manufacturing planar antenna and planar antenna |
-
2002
- 2002-03-13 JP JP2002069034A patent/JP2003268040A/en active Pending
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