JP2001143531A - 複合誘電体材料およびこの複合誘電体材料を使用した誘電体アンテナ - Google Patents
複合誘電体材料およびこの複合誘電体材料を使用した誘電体アンテナInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 クロム酸エッチングを使用することなく、Ｓ
ＰＳの表面にめっき性を付与することができる複合誘電
体材料およびこの複合誘電体材料を使用した誘電体アン
テナを提供する。 【解決手段】 誘電体アンテナ１は、直方体形状のアン
テナ基体２，入力電極４，放射電極５およびグランド電
極６にて構成されている。アンテナ基体２の材料として
は、シンジオタクチック構造を有するスチレン系重合体
からなる母体樹脂に、無機充填材と、溶剤に可溶なゴム
状弾性体とを混合してなる複合誘電体材料が用いられ
る。複合誘電体材料は、ＳＰ値が８．８〜１０のテトラ
ヒドロフランやクロロホルム等の溶剤にて、その表面が
エッチングされて粗面化される。
ＰＳの表面にめっき性を付与することができる複合誘電
体材料およびこの複合誘電体材料を使用した誘電体アン
テナを提供する。 【解決手段】 誘電体アンテナ１は、直方体形状のアン
テナ基体２，入力電極４，放射電極５およびグランド電
極６にて構成されている。アンテナ基体２の材料として
は、シンジオタクチック構造を有するスチレン系重合体
からなる母体樹脂に、無機充填材と、溶剤に可溶なゴム
状弾性体とを混合してなる複合誘電体材料が用いられ
る。複合誘電体材料は、ＳＰ値が８．８〜１０のテトラ
ヒドロフランやクロロホルム等の溶剤にて、その表面が
エッチングされて粗面化される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合誘電体材料お
よびこの複合誘電体材料を使用した誘電体アンテナに関
する。
よびこの複合誘電体材料を使用した誘電体アンテナに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、携帯電話等の移動体通信機器
や無線ＬＡＮに用いられる表面実装型誘電体アンテナと
して、誘電体セラミックス単体や樹脂単体からなるもの
が提案されている。例えば、特開平９−９８０１５号公
報には、アンテナ基体がセラミックス単体や樹脂単体か
らなる表面実装型誘電体アンテナが開示されている。ま
た、特開平９−２２１５７３号公報には、シンジオタク
チック構造を有するスチレン系重合体、無機充填材、ゴ
ム状弾性体、熱可塑性樹脂からなる複合材料からなるめ
っき性を有する成形体が開示されている。さらに、特開
平９−２６３６６３号公報、特開平１０−１７７３９号
公報には、シンジオタクチック構造を有するスチレン系
重合体に、相溶剤としてゴム状弾性体であるスチレン系
ブロックポリマを配合した成形体が開示されている。さ
らにまた、特開平１０−４５９３６号公報には、めっき
性を有するシンジオタクチック構造を有するスチレン系
重合体の発泡体の製造方法が開示されている。
や無線ＬＡＮに用いられる表面実装型誘電体アンテナと
して、誘電体セラミックス単体や樹脂単体からなるもの
が提案されている。例えば、特開平９−９８０１５号公
報には、アンテナ基体がセラミックス単体や樹脂単体か
らなる表面実装型誘電体アンテナが開示されている。ま
た、特開平９−２２１５７３号公報には、シンジオタク
チック構造を有するスチレン系重合体、無機充填材、ゴ
ム状弾性体、熱可塑性樹脂からなる複合材料からなるめ
っき性を有する成形体が開示されている。さらに、特開
平９−２６３６６３号公報、特開平１０−１７７３９号
公報には、シンジオタクチック構造を有するスチレン系
重合体に、相溶剤としてゴム状弾性体であるスチレン系
ブロックポリマを配合した成形体が開示されている。さ
らにまた、特開平１０−４５９３６号公報には、めっき
性を有するシンジオタクチック構造を有するスチレン系
重合体の発泡体の製造方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、携帯
電話等の移動体通信機器の軽量化および小型化に伴っ
て、誘電体アンテナも軽量化および小型化の要求が高ま
っている。しかしながら、従来の誘電体セラミックス単
体からなるアンテナや樹脂単体からなるアンテナには、
それぞれ次のような不具合があった。
電話等の移動体通信機器の軽量化および小型化に伴っ
て、誘電体アンテナも軽量化および小型化の要求が高ま
っている。しかしながら、従来の誘電体セラミックス単
体からなるアンテナや樹脂単体からなるアンテナには、
それぞれ次のような不具合があった。
【０００４】すなわち、誘電体セラミックス単体からな
るアンテナでは、アンテナ基体の成形工程や焼成工程等
に時間がかかるばかりでなく、加工性および成形性に劣
り、複雑な形状のアンテナを作成するのが困難であっ
た。また、誘電率を大きくすることで、アンテナを小型
化することができるが、アンテナにはサイズ効果があ
り、小さくしすぎるとアンテナ特性を極端に低下させる
ので、アンテナの小型化には限界がある。従って、アン
テナの軽量化にはアンテナの材質の比重が重要となる。
しかしながら、誘電体セラミックスは比重が大きく、ア
ンテナの軽量化に対応できないという問題もあった。
るアンテナでは、アンテナ基体の成形工程や焼成工程等
に時間がかかるばかりでなく、加工性および成形性に劣
り、複雑な形状のアンテナを作成するのが困難であっ
た。また、誘電率を大きくすることで、アンテナを小型
化することができるが、アンテナにはサイズ効果があ
り、小さくしすぎるとアンテナ特性を極端に低下させる
ので、アンテナの小型化には限界がある。従って、アン
テナの軽量化にはアンテナの材質の比重が重要となる。
しかしながら、誘電体セラミックスは比重が大きく、ア
ンテナの軽量化に対応できないという問題もあった。
【０００５】そこで、比重の小さい有機材料が注目され
ている。その中でも特に、耐熱性および高周波特性に優
れており、射出成型可能なシンジオタクチック構造を有
するスチレン系重合体（以下、ＳＰＳと記す）が注目さ
れている。ところが、ＳＰＳは、それ単独では耐薬品性
が非常に良好であることからエッチングができず、その
表面にめっきをすることができない。従って、このＳＰ
Ｓの表面にめっき性を付与するため、酸に可溶なゴム状
弾性体をＳＰＳに添加し、クロム酸でＳＰＳ表面に露出
したゴム状弾性体をエッチングしてＳＰＳの表面を粗面
化する技術が知られていた。しかしながら、クロム酸で
エッチングしたＳＰＳ表面は非常に粗く、めっき密着強
度は高いが、共振周波数における利得が低いという問題
があった。さらに、クロム酸は有害な薬品であり、環境
保全の観点からもその使用は好ましくない。
ている。その中でも特に、耐熱性および高周波特性に優
れており、射出成型可能なシンジオタクチック構造を有
するスチレン系重合体（以下、ＳＰＳと記す）が注目さ
れている。ところが、ＳＰＳは、それ単独では耐薬品性
が非常に良好であることからエッチングができず、その
表面にめっきをすることができない。従って、このＳＰ
Ｓの表面にめっき性を付与するため、酸に可溶なゴム状
弾性体をＳＰＳに添加し、クロム酸でＳＰＳ表面に露出
したゴム状弾性体をエッチングしてＳＰＳの表面を粗面
化する技術が知られていた。しかしながら、クロム酸で
エッチングしたＳＰＳ表面は非常に粗く、めっき密着強
度は高いが、共振周波数における利得が低いという問題
があった。さらに、クロム酸は有害な薬品であり、環境
保全の観点からもその使用は好ましくない。
【０００６】そこで、クロム酸エッチングを回避する方
法として、特開平１０−１８３３６２号公報に、物理的
外力（サンドブラストや研磨等）によってＳＰＳの表面
を粗面化する技術が開示されている。しかし、この方法
は、スルーホール等を有する複雑な形状のアンテナには
対応することができないという問題があった。
法として、特開平１０−１８３３６２号公報に、物理的
外力（サンドブラストや研磨等）によってＳＰＳの表面
を粗面化する技術が開示されている。しかし、この方法
は、スルーホール等を有する複雑な形状のアンテナには
対応することができないという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、クロム酸エッチングを使
用することなく、ＳＰＳの表面にめっき性を付与するこ
とができる複合誘電体材料およびこの複合誘電体材料を
使用した誘電体アンテナを提供することにある。
用することなく、ＳＰＳの表面にめっき性を付与するこ
とができる複合誘電体材料およびこの複合誘電体材料を
使用した誘電体アンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明に係る複合誘電体材料は、シンジオ
タクチック構造を有するスチレン系重合体からなる母体
樹脂に、無機充填材と、溶剤に可溶なゴム状弾性体とを
混合したことを特徴とする。
成するため、本発明に係る複合誘電体材料は、シンジオ
タクチック構造を有するスチレン系重合体からなる母体
樹脂に、無機充填材と、溶剤に可溶なゴム状弾性体とを
混合したことを特徴とする。
【０００９】以上の構成により、シンジオタクチック構
造を有するスチレン系重合体（ＳＰＳ）は低ｔａｎδで
かつ比重が小さいため、複合誘電体材料は、セラミック
ス単体からなる誘電体材料より軽量になる。しかも、こ
の複合誘電体材料は、セラミックス単体からなる誘電体
材料より加工性及び成形性に優れている。
造を有するスチレン系重合体（ＳＰＳ）は低ｔａｎδで
かつ比重が小さいため、複合誘電体材料は、セラミック
ス単体からなる誘電体材料より軽量になる。しかも、こ
の複合誘電体材料は、セラミックス単体からなる誘電体
材料より加工性及び成形性に優れている。
【００１０】さらに、ゴム状弾性体は、溶剤でエッチン
グされ、ＳＰＳ表面を粗面化してＳＰＳの表面にめっき
性を付与するとともに、複合誘電体材料にゴム弾性を与
えてめっき膜ピール強度を向上させる。また、無機充填
材は複合誘電体材料の比誘電率をアップさせて誘電率を
調整するために添加される。
グされ、ＳＰＳ表面を粗面化してＳＰＳの表面にめっき
性を付与するとともに、複合誘電体材料にゴム弾性を与
えてめっき膜ピール強度を向上させる。また、無機充填
材は複合誘電体材料の比誘電率をアップさせて誘電率を
調整するために添加される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明に係る複合誘電体材料およびそれを使用した誘電体ア
ンテナの実施の形態を説明する。
明に係る複合誘電体材料およびそれを使用した誘電体ア
ンテナの実施の形態を説明する。
【００１２】本発明に係る誘電体アンテナの一つの実施
形態を図１に示す。該誘電体アンテナ１は、直方体形状
のアンテナ基体２，入力電極４，放射電極５およびグラ
ンド電極６にて構成されている。
形態を図１に示す。該誘電体アンテナ１は、直方体形状
のアンテナ基体２，入力電極４，放射電極５およびグラ
ンド電極６にて構成されている。
【００１３】入力電極４は、アンテナ基体２の手前側端
部に設けられている。放射電極５は、アンテナ基体２の
上面中央部に設けられ、アンテナ基体２の長手方向に直
線状に延在している。放射電極５の長さはλ／４（λ：
アンテナ基体２内での中心波長）である。放射電極５の
一方の端部５ａは、所定の間隔７をおいて入力電極４に
対向している。放射電極５の他方の端部５ｂは、アンテ
ナ基体２の奥側端面を回り込んで、アンテナ基体２の略
下面全面に設けられたグランド電極６に電気的に接続し
ている。
部に設けられている。放射電極５は、アンテナ基体２の
上面中央部に設けられ、アンテナ基体２の長手方向に直
線状に延在している。放射電極５の長さはλ／４（λ：
アンテナ基体２内での中心波長）である。放射電極５の
一方の端部５ａは、所定の間隔７をおいて入力電極４に
対向している。放射電極５の他方の端部５ｂは、アンテ
ナ基体２の奥側端面を回り込んで、アンテナ基体２の略
下面全面に設けられたグランド電極６に電気的に接続し
ている。
【００１４】アンテナ基体２の材料としては、シンジオ
タクチック構造を有するスチレン系重合体（ＳＰＳ）か
らなる母体樹脂に、無機充填材と、溶剤に可溶なゴム状
弾性体とを混合してなる複合誘電体材料である。ここ
で、「溶剤」とは、後述するように、アンテナ基体２の
表面にめっき膜を形成する工程において、アンテナ基体
２の表面を粗面化するための溶剤である。また、ここで
いう「溶剤に可溶な」とは、３０〜４０℃の溶剤に粒径
０．１〜５０μｍの粉末を１０体積％加えて攪拌し、５
分以内に目視で完全に溶解するものを指す。
タクチック構造を有するスチレン系重合体（ＳＰＳ）か
らなる母体樹脂に、無機充填材と、溶剤に可溶なゴム状
弾性体とを混合してなる複合誘電体材料である。ここ
で、「溶剤」とは、後述するように、アンテナ基体２の
表面にめっき膜を形成する工程において、アンテナ基体
２の表面を粗面化するための溶剤である。また、ここで
いう「溶剤に可溶な」とは、３０〜４０℃の溶剤に粒径
０．１〜５０μｍの粉末を１０体積％加えて攪拌し、５
分以内に目視で完全に溶解するものを指す。
【００１５】ＳＰＳを使用するのは、汎用のアタクチッ
クポリスチレン（汎用ＰＳ）が有する高周波で良好な誘
電特性を維持しつつ、耐溶剤性および耐熱性に優れてい
るためである。低ｔａｎδおよび耐熱性を有するものと
しては、ＰＴＦＥ系樹脂、液晶ポリマー等もあるが、Ｐ
ＴＦＥ樹脂は成形性、コスト、めっき性の点でＳＰＳに
劣り、液晶ポリマーは成形性、コスト、誘電特性の点で
ＳＰＳに劣る。
クポリスチレン（汎用ＰＳ）が有する高周波で良好な誘
電特性を維持しつつ、耐溶剤性および耐熱性に優れてい
るためである。低ｔａｎδおよび耐熱性を有するものと
しては、ＰＴＦＥ系樹脂、液晶ポリマー等もあるが、Ｐ
ＴＦＥ樹脂は成形性、コスト、めっき性の点でＳＰＳに
劣り、液晶ポリマーは成形性、コスト、誘電特性の点で
ＳＰＳに劣る。
【００１６】無機充填材は、複合誘電体材料の比誘電率
をアップさせる。無機充填材としては、高周波で誘電正
接（ｔａｎδ）が小さいＣａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3等の
ペロブスカイト系酸化物常誘電体、ＢａＴｉＯ3等のペ
ロブスカイト系酸化物強誘電体およびその混合物や、Ｂ
ａＯ−Ｎｄ2Ｏ3−ＴｉＯ2等のフッ酸以外の他の酸およ
びアルカリに不溶のものが使用される。あるいは、無機
充填材としては、酸やアルカリに可溶な周期律表ＩＩａ
またはＩＩｂ族元素の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、燐酸塩
および珪酸塩からなる群の中から選択することができ
る。酸やアルカリに可溶の無機充填材を採用すると、溶
剤エッチングの後、酸やアルカリでさらにエッチングす
ることができ、めっき密着強度をより一層向上させるこ
とができる。
をアップさせる。無機充填材としては、高周波で誘電正
接（ｔａｎδ）が小さいＣａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3等の
ペロブスカイト系酸化物常誘電体、ＢａＴｉＯ3等のペ
ロブスカイト系酸化物強誘電体およびその混合物や、Ｂ
ａＯ−Ｎｄ2Ｏ3−ＴｉＯ2等のフッ酸以外の他の酸およ
びアルカリに不溶のものが使用される。あるいは、無機
充填材としては、酸やアルカリに可溶な周期律表ＩＩａ
またはＩＩｂ族元素の酸化物、炭酸塩、硫酸塩、燐酸塩
および珪酸塩からなる群の中から選択することができ
る。酸やアルカリに可溶の無機充填材を採用すると、溶
剤エッチングの後、酸やアルカリでさらにエッチングす
ることができ、めっき密着強度をより一層向上させるこ
とができる。
【００１７】溶剤に可溶なゴム状弾性体は、溶剤エッチ
ングを可能にしてＳＰＳの表面にめっき性を付与すると
ともに、ＳＰＳにゴム弾性を与えてめっき膜ピール強度
を向上させる。ゴム状弾性体としては、ゴム弾性の高い
汎用ジエン系ゴムや、熱可塑性ゴム等が使用される。本
実施形態では、架橋し粉砕する必要のない熱可塑性ゴ
ム、特にＳＰＳと相溶性の高いスチレン系で、耐熱性の
高いスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンのブロッ
ク共重合体（ＳＥＢＳ）とスチレン−ブタジエンゴム
（ＳＢＲ）とを採用した。この場合、溶剤としては、Ｓ
ＥＢＳ等のスチレン系ゴム弾性体を溶解することができ
るＳＰ値（ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｐａｒａｍｅｔｅ
ｒ、溶解性パラメータ値）８．８〜１０の範囲のものが
使用される。
ングを可能にしてＳＰＳの表面にめっき性を付与すると
ともに、ＳＰＳにゴム弾性を与えてめっき膜ピール強度
を向上させる。ゴム状弾性体としては、ゴム弾性の高い
汎用ジエン系ゴムや、熱可塑性ゴム等が使用される。本
実施形態では、架橋し粉砕する必要のない熱可塑性ゴ
ム、特にＳＰＳと相溶性の高いスチレン系で、耐熱性の
高いスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンのブロッ
ク共重合体（ＳＥＢＳ）とスチレン−ブタジエンゴム
（ＳＢＲ）とを採用した。この場合、溶剤としては、Ｓ
ＥＢＳ等のスチレン系ゴム弾性体を溶解することができ
るＳＰ値（ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｐａｒａｍｅｔｅ
ｒ、溶解性パラメータ値）８．８〜１０の範囲のものが
使用される。
【００１８】ＳＰ値８．８〜１０の溶剤には、ジエチル
ケトン、エチルベンゼン、キシレン、トルエン、ジクロ
ルプロパン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ベンゼ
ン、プロピレンオキサイド、クロロホルム、ジブチルフ
タレート、メチルエチルケトン、スチレン、ジメチルス
ルフィド、クロロベンゼン、酢酸メチル、ジメチルアニ
リン、二塩化エチレン、アセトン、シクロヘキサノンお
よびその混合物がある。特に、効果の面からテトラヒド
ロフランやクロロホルムが好ましい。これらの溶剤は、
ゴム状弾性体を溶かし出すだけで、溶剤自体は分解等し
ない。従って、溶剤をエバポレータ等で回収すれば、リ
サイクル可能である。また、これらの溶剤は、クロム酸
エッチング処理の場合に必要な大規模廃液処理システム
が不要であるため、ランニングコストが安価である。
ケトン、エチルベンゼン、キシレン、トルエン、ジクロ
ルプロパン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ベンゼ
ン、プロピレンオキサイド、クロロホルム、ジブチルフ
タレート、メチルエチルケトン、スチレン、ジメチルス
ルフィド、クロロベンゼン、酢酸メチル、ジメチルアニ
リン、二塩化エチレン、アセトン、シクロヘキサノンお
よびその混合物がある。特に、効果の面からテトラヒド
ロフランやクロロホルムが好ましい。これらの溶剤は、
ゴム状弾性体を溶かし出すだけで、溶剤自体は分解等し
ない。従って、溶剤をエバポレータ等で回収すれば、リ
サイクル可能である。また、これらの溶剤は、クロム酸
エッチング処理の場合に必要な大規模廃液処理システム
が不要であるため、ランニングコストが安価である。
【００１９】前記のようなストリップライン構成からな
る誘電体アンテナ１は、ＳＰＳの比重が小さいため、ア
ンテナ基体２の軽量化を図ることができる。さらに、ア
ンテナ基体２が低ｔａｎδのＳＰＳの複合誘電体材料か
らなるので、安定したアンテナ特性を有する誘電体アン
テナ１を得ることができる。
る誘電体アンテナ１は、ＳＰＳの比重が小さいため、ア
ンテナ基体２の軽量化を図ることができる。さらに、ア
ンテナ基体２が低ｔａｎδのＳＰＳの複合誘電体材料か
らなるので、安定したアンテナ特性を有する誘電体アン
テナ１を得ることができる。
【００２０】次に、複合誘電体材料の組成比および組成
物を種々変更させて、誘電特性を測定した。表１に示す
容量比で秤量したＳＰＳ等を粗混合した後、２軸押出し
機を用いて複合材料ペレットを製作した。２軸押出し時
のシリンダ温度は２９０℃であった。
物を種々変更させて、誘電特性を測定した。表１に示す
容量比で秤量したＳＰＳ等を粗混合した後、２軸押出し
機を用いて複合材料ペレットを製作した。２軸押出し時
のシリンダ温度は２９０℃であった。
【００２１】
【表１】
【００２２】ここに、ゴム状弾性体として、材料１，
２，４〜１０の場合にはスチレン−エチレン−ブチレン
−スチレンのブロック共重合体（シェルジャパン製クレ
イトンＧ１６５０）を使用し、材料３の場合にはスチレ
ン−ブタジエンゴム（日本ゼオン製２０５７Ｓ−スチレ
ン含有量６０％）を使用した。無機充填材としては、各
材料１〜１０に対して、それぞれ、平均粒径１．２μｍ
のＣａＴｉＯ3、平均粒径２．６μｍのＣａＣＯ3平均粒
径１．０μｍのＢａＳＯ4、平均粒径０．５μｍのＣａ2
Ｐ2Ｏ7（ピロリン酸カルシウム）、平均粒径２．０μｍ
のＢａＴｉＯ3、平均粒径１．３μｍのＳｒＴｉＯ3、平
均粒径２．０μｍのＺｎＯ、平均粒径０．８μｍのＴｉ
Ｏ2および平均粒径５．０μｍのＡｌ2Ｏ3を表１に示す
容量比で使用した。
２，４〜１０の場合にはスチレン−エチレン−ブチレン
−スチレンのブロック共重合体（シェルジャパン製クレ
イトンＧ１６５０）を使用し、材料３の場合にはスチレ
ン−ブタジエンゴム（日本ゼオン製２０５７Ｓ−スチレ
ン含有量６０％）を使用した。無機充填材としては、各
材料１〜１０に対して、それぞれ、平均粒径１．２μｍ
のＣａＴｉＯ3、平均粒径２．６μｍのＣａＣＯ3平均粒
径１．０μｍのＢａＳＯ4、平均粒径０．５μｍのＣａ2
Ｐ2Ｏ7（ピロリン酸カルシウム）、平均粒径２．０μｍ
のＢａＴｉＯ3、平均粒径１．３μｍのＳｒＴｉＯ3、平
均粒径２．０μｍのＺｎＯ、平均粒径０．８μｍのＴｉ
Ｏ2および平均粒径５．０μｍのＡｌ2Ｏ3を表１に示す
容量比で使用した。
【００２３】製作した複合材料ペレットを使用して、射
出成形法にて直径が５０ｍｍ、板厚が１．３ｍｍの円形
の評価板を成形した。この射出成形法は、誘電体アンテ
ナ等の複雑形状のものを容易にかつ短時間に成形するこ
とができる。そして、射出成形の際には、ＳＰＳを溶融
させる程度の熱を加えるだけでよく、セラミック焼成の
ように１０００℃以上の温度は不要である。
出成形法にて直径が５０ｍｍ、板厚が１．３ｍｍの円形
の評価板を成形した。この射出成形法は、誘電体アンテ
ナ等の複雑形状のものを容易にかつ短時間に成形するこ
とができる。そして、射出成形の際には、ＳＰＳを溶融
させる程度の熱を加えるだけでよく、セラミック焼成の
ように１０００℃以上の温度は不要である。
【００２４】こうして得られた各材料サンプルについて
誘電特性の測定をした結果を表１に示す。誘電特性の測
定には、共振周波数の摂動量より比誘電率および誘電正
接を算出する摂動法を用いた。表１からわかるように、
材料１〜材料１０は、３．０〜１７の比誘電率εrを有
している。一般に、誘電体アンテナ等の高周波部品で
は、約３．０〜２０の比誘電率εrを有するものが要求
されている。ＳＰＳの含有量が高過ぎると、比誘電率ε
rが３．０より小さくなり、誘電体アンテナを小型化す
ることができない。
誘電特性の測定をした結果を表１に示す。誘電特性の測
定には、共振周波数の摂動量より比誘電率および誘電正
接を算出する摂動法を用いた。表１からわかるように、
材料１〜材料１０は、３．０〜１７の比誘電率εrを有
している。一般に、誘電体アンテナ等の高周波部品で
は、約３．０〜２０の比誘電率εrを有するものが要求
されている。ＳＰＳの含有量が高過ぎると、比誘電率ε
rが３．０より小さくなり、誘電体アンテナを小型化す
ることができない。
【００２５】次に、成形された評価板の表面には、以下
の工程によりめっき膜を形成した。評価板を界面活性剤
水溶液（常温）に６分間浸漬して、評価板の表面を脱脂
洗浄する。次に、評価板を表２および表３に示すよう
に、エッチング方法を種々変更させてその表面を粗面化
する。
の工程によりめっき膜を形成した。評価板を界面活性剤
水溶液（常温）に６分間浸漬して、評価板の表面を脱脂
洗浄する。次に、評価板を表２および表３に示すよう
に、エッチング方法を種々変更させてその表面を粗面化
する。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】ここに、溶剤エッチング法として、実施例
１，２，６〜１２および比較例１３の場合にはＳＰ値が
９．１のＴＨＦ（テトラヒドロフラン）を使用し、実施
例３，１３の場合にはＳＰ値が８．８のキシレンを使用
し、実施例４および比較例１４の場合にはＳＰ値が９．
３のクロロホルムを使用し、実施例５，１４の場合には
ＳＰ値が１０．０のアセトンを使用し、比較例３の場合
にはＳＰ値が８．２のシクロヘキサンを使用し、比較例
４の場合にはＳＰ値が１０．５のイソブタノールを使用
した。評価板は、これら溶剤にそれぞれ所定の時間だけ
超音波浸漬される。評価板の表面に露出した溶剤に可溶
なゴム状弾性体とＳＰＳ低分子量成分とが溶剤によって
エッチングされ、評価板の表面が粗面化される。
１，２，６〜１２および比較例１３の場合にはＳＰ値が
９．１のＴＨＦ（テトラヒドロフラン）を使用し、実施
例３，１３の場合にはＳＰ値が８．８のキシレンを使用
し、実施例４および比較例１４の場合にはＳＰ値が９．
３のクロロホルムを使用し、実施例５，１４の場合には
ＳＰ値が１０．０のアセトンを使用し、比較例３の場合
にはＳＰ値が８．２のシクロヘキサンを使用し、比較例
４の場合にはＳＰ値が１０．５のイソブタノールを使用
した。評価板は、これら溶剤にそれぞれ所定の時間だけ
超音波浸漬される。評価板の表面に露出した溶剤に可溶
なゴム状弾性体とＳＰＳ低分子量成分とが溶剤によって
エッチングされ、評価板の表面が粗面化される。
【００２９】一方、クロム酸エッチングは、比較例１，
２，５〜１２の評価板に対して行われた。評価板を、ク
ロム酸系の酸化剤である、無水クロム酸（４００ｇ／リ
ットル水溶液）：硫酸（４００ｇ／リットル水溶液）＝
１：１の混合液（６８℃）に１２分間浸漬する。評価板
の表面に露出した酸に可溶なゴム状弾性体やＳＰＳ低分
子量成分等が酸化剤によってエッチングされ、評価板の
表面が粗面化される。
２，５〜１２の評価板に対して行われた。評価板を、ク
ロム酸系の酸化剤である、無水クロム酸（４００ｇ／リ
ットル水溶液）：硫酸（４００ｇ／リットル水溶液）＝
１：１の混合液（６８℃）に１２分間浸漬する。評価板
の表面に露出した酸に可溶なゴム状弾性体やＳＰＳ低分
子量成分等が酸化剤によってエッチングされ、評価板の
表面が粗面化される。
【００３０】次に、エッチングによって表面が粗面化さ
れた評価板を十分水洗し、カチオン系界面活性剤液（４
５℃）に５分間浸漬（コンディショナ工程）した後、塩
化パラジウム／塩化錫の塩酸酸性水溶液（５０℃）に５
分間浸漬して評価板の表面にパラジウムを付着させた
（キャタリスト工程）。次に、評価板を、塩酸水溶液
（常温）に１０分間浸漬した（アクセラレータ工程）。
この後、評価板を硫酸銅アルカリ水溶液（常温）に２０
分間浸漬して、評価板の表面に０．０５〜０．１μｍの
無電解銅めっき膜を形成した。さらに、無電解銅めっき
膜の上に電解銅めっき膜を形成し、合計１０〜７０μｍ
の厚みを有するめっき膜を成膜した。
れた評価板を十分水洗し、カチオン系界面活性剤液（４
５℃）に５分間浸漬（コンディショナ工程）した後、塩
化パラジウム／塩化錫の塩酸酸性水溶液（５０℃）に５
分間浸漬して評価板の表面にパラジウムを付着させた
（キャタリスト工程）。次に、評価板を、塩酸水溶液
（常温）に１０分間浸漬した（アクセラレータ工程）。
この後、評価板を硫酸銅アルカリ水溶液（常温）に２０
分間浸漬して、評価板の表面に０．０５〜０．１μｍの
無電解銅めっき膜を形成した。さらに、無電解銅めっき
膜の上に電解銅めっき膜を形成し、合計１０〜７０μｍ
の厚みを有するめっき膜を成膜した。
【００３１】こうして得られた各サンプルについて、め
っき膜ピール強度の測定をした結果を表２および表３に
示す。めっき膜ピール強度の測定は、めっき膜をエッチ
ングして幅が１０ｍｍで長さが４５ｍｍの短冊状パター
ンを形成した後、この短冊状パターンを、短冊の長さ方
向で、引き上げ方向が常に評価板と垂直になるような状
態で評価板から引き剥がす際の荷重を測定した。垂直引
き剥がし速度は、０．９ｍｍ／ｓである。
っき膜ピール強度の測定をした結果を表２および表３に
示す。めっき膜ピール強度の測定は、めっき膜をエッチ
ングして幅が１０ｍｍで長さが４５ｍｍの短冊状パター
ンを形成した後、この短冊状パターンを、短冊の長さ方
向で、引き上げ方向が常に評価板と垂直になるような状
態で評価板から引き剥がす際の荷重を測定した。垂直引
き剥がし速度は、０．９ｍｍ／ｓである。
【００３２】また、表２および表３に記載されている表
面粗さＲａ、中心周波数およびアンテナ利得は次の条件
で製作した誘電体アンテナ１（図１参照）を用いて測定
した。表１に示す容量比で秤量したＳＰＳ等を粗混合し
た後、２軸押出し機を用いて材料１〜材料１０の各複合
材料ペレットを製作した。この材料１〜材料１０の各ペ
レットを、１２０℃の温度で３時間予備乾燥した後、射
出成形法にて直方体形状のアンテナ基体２を成形した。
このとき、成形温度は２９０℃、射出速度は５０ｍｍ／
ｓ、保圧は５００ｋｇ／ｃｍ2に設定した。
面粗さＲａ、中心周波数およびアンテナ利得は次の条件
で製作した誘電体アンテナ１（図１参照）を用いて測定
した。表１に示す容量比で秤量したＳＰＳ等を粗混合し
た後、２軸押出し機を用いて材料１〜材料１０の各複合
材料ペレットを製作した。この材料１〜材料１０の各ペ
レットを、１２０℃の温度で３時間予備乾燥した後、射
出成形法にて直方体形状のアンテナ基体２を成形した。
このとき、成形温度は２９０℃、射出速度は５０ｍｍ／
ｓ、保圧は５００ｋｇ／ｃｍ2に設定した。
【００３３】成形されたアンテナ基体２の表面には、前
述のめっき膜形成工程と同様の工程でめっき膜が形成さ
れる。ただし、めっき膜は無電解銅めっきが厚さ０．１
μｍ、電解銅めっきが厚さ３〜４μｍ、電解ニッケルめ
っきが厚さ１〜２μｍ、電解金めっきが厚さ０．１μｍ
の順で積層される。このとき、電界銅めっきを成膜した
時点で、パターニングされたメタルマスクを用いてレジ
ストを電解銅めっき膜上に塗布し、塩化第２鉄でエッチ
ングして入力電極４，放射電極５及びグランド電極６の
パターニングを行なった。
述のめっき膜形成工程と同様の工程でめっき膜が形成さ
れる。ただし、めっき膜は無電解銅めっきが厚さ０．１
μｍ、電解銅めっきが厚さ３〜４μｍ、電解ニッケルめ
っきが厚さ１〜２μｍ、電解金めっきが厚さ０．１μｍ
の順で積層される。このとき、電界銅めっきを成膜した
時点で、パターニングされたメタルマスクを用いてレジ
ストを電解銅めっき膜上に塗布し、塩化第２鉄でエッチ
ングして入力電極４，放射電極５及びグランド電極６の
パターニングを行なった。
【００３４】表面粗さＲａは、製作した誘電体アンテナ
１のアンテナ基体２が露出している表面部分を測定し
た。また、中心周波数およびアンテナ利得は、製作した
誘電体アンテナ１を、回路基板にリフロー半田により実
装した後、測定した。
１のアンテナ基体２が露出している表面部分を測定し
た。また、中心周波数およびアンテナ利得は、製作した
誘電体アンテナ１を、回路基板にリフロー半田により実
装した後、測定した。
【００３５】表２からわかるように、実施例１〜１４の
誘電体アンテナ１の場合、つまり、複合誘電体材料の組
成比を、ＳＰＳからなる母体樹脂が５５〜８８体積％、
ゴム状弾性体が５〜８体積％、無機充填材が４〜４０体
積％の範囲とし、アンテナ基体２の表面を粗面化するた
めＳＰ値が８．８〜１０．０の溶剤を用いて溶剤エッチ
ングした場合には、めっき膜ピール強度は０．５ｋｇ／
ｃｍ以上であり、表面粗さＲａは０．１５〜０．４５の
範囲にあり、アンテナ利得は１．５ｄＢｄ以上であっ
た。
誘電体アンテナ１の場合、つまり、複合誘電体材料の組
成比を、ＳＰＳからなる母体樹脂が５５〜８８体積％、
ゴム状弾性体が５〜８体積％、無機充填材が４〜４０体
積％の範囲とし、アンテナ基体２の表面を粗面化するた
めＳＰ値が８．８〜１０．０の溶剤を用いて溶剤エッチ
ングした場合には、めっき膜ピール強度は０．５ｋｇ／
ｃｍ以上であり、表面粗さＲａは０．１５〜０．４５の
範囲にあり、アンテナ利得は１．５ｄＢｄ以上であっ
た。
【００３６】一方、表３の比較例１，２，５〜１２に示
すように、アンテナ基体２の表面を粗面化するためにク
ロム酸エッチングを採用した場合、クロム酸はゴム状弾
性体やＳＰＳ低分子量成分を分解しながらアンテナ基体
２の深部までエッチングする。このため、溶剤エッチン
グより高いめっき密着強度が得られる。しかし、クロム
酸エッチングは、エッチング表面が非常に粗く、誘電体
アンテナ１の中心周波数におけるアンテナ利得が０．５
〜１．４５ｄＢｄと低い。特に、無機充填材の組成比が
高い材料を用いたアンテナ基体２の場合（比較例１１参
照）、アンテナ利得は顕著に低い。従って、誘電体アン
テナ等の高周波部品で要求されている約１．５ｄＢｄ以
上のアンテナ利得を満足しない。
すように、アンテナ基体２の表面を粗面化するためにク
ロム酸エッチングを採用した場合、クロム酸はゴム状弾
性体やＳＰＳ低分子量成分を分解しながらアンテナ基体
２の深部までエッチングする。このため、溶剤エッチン
グより高いめっき密着強度が得られる。しかし、クロム
酸エッチングは、エッチング表面が非常に粗く、誘電体
アンテナ１の中心周波数におけるアンテナ利得が０．５
〜１．４５ｄＢｄと低い。特に、無機充填材の組成比が
高い材料を用いたアンテナ基体２の場合（比較例１１参
照）、アンテナ利得は顕著に低い。従って、誘電体アン
テナ等の高周波部品で要求されている約１．５ｄＢｄ以
上のアンテナ利得を満足しない。
【００３７】なお、本発明に係る複合誘電体材料および
それを使用した誘電体アンテナは、前記実施形態に限定
されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更す
ることができる。
それを使用した誘電体アンテナは、前記実施形態に限定
されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更す
ることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る複合誘電体材料は、ＳＰＳからなる母体樹脂
に、溶剤に可溶なゴム状弾性体を混合しているので、Ｓ
ＰＳの表面を粗面化してＳＰＳの表面めっき性を付与す
る場合、溶剤でエッチングすることができ、従来のクロ
ム酸エッチングをする必要がなくなる。さらに、溶剤エ
ッチングはＳＰＳの表層のみをエッチングし、クロム酸
エッチングのようにＳＰＳの深部までエッチングする方
法とは異なる。従って、溶剤エッチングで製作した誘電
体アンテナは、高いめっき密着強度と高いアンテナ利得
を両立することができる。
明に係る複合誘電体材料は、ＳＰＳからなる母体樹脂
に、溶剤に可溶なゴム状弾性体を混合しているので、Ｓ
ＰＳの表面を粗面化してＳＰＳの表面めっき性を付与す
る場合、溶剤でエッチングすることができ、従来のクロ
ム酸エッチングをする必要がなくなる。さらに、溶剤エ
ッチングはＳＰＳの表層のみをエッチングし、クロム酸
エッチングのようにＳＰＳの深部までエッチングする方
法とは異なる。従って、溶剤エッチングで製作した誘電
体アンテナは、高いめっき密着強度と高いアンテナ利得
を両立することができる。
【００３９】また、成形に必要な温度はＳＰＳを熱溶融
させる程度でよく、セラミックスの焼成のように高い温
度が不要である。さらに、射出成形が可能であり、簡単
かつ効率よく複雑な形状に成形することができ、めっき
電極も容易に形成することができ、しかもその密着強度
が高いことと相俟ってスルーホール等も容易に形成する
ことができる。また、ＳＰＳが高周波特性に優れている
ので、ギガヘルツ帯においても高比誘電率及び低ｔａｎ
δの優れた電気特性を有する高周波部品を得ることがで
きる。さらに、ゴム状弾性体が添加されているので、内
部応力が緩和され、リフロー半田時の変形不良が発生し
にくい。
させる程度でよく、セラミックスの焼成のように高い温
度が不要である。さらに、射出成形が可能であり、簡単
かつ効率よく複雑な形状に成形することができ、めっき
電極も容易に形成することができ、しかもその密着強度
が高いことと相俟ってスルーホール等も容易に形成する
ことができる。また、ＳＰＳが高周波特性に優れている
ので、ギガヘルツ帯においても高比誘電率及び低ｔａｎ
δの優れた電気特性を有する高周波部品を得ることがで
きる。さらに、ゴム状弾性体が添加されているので、内
部応力が緩和され、リフロー半田時の変形不良が発生し
にくい。
【図１】本発明に係る誘電体アンテナの一つの実施形態
を示す斜視図。
を示す斜視図。
１…誘電体アンテナ ２…アンテナ基体 ４…入力電極 ５…放射電極 ６…グランド電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 BC031 BP012 DE136 DE186 FD016 GQ00 5G303 AA04 AB06 AB07 AB11 AB20 BA12 CA01 CA09 CB03 CB06 CB22 CB32 CB35 5G305 AA09 AB09 AB26 AB34 AB36 BA12 BA15 CA02 CA47 CC02 CC11 CD01 5J045 AA05 AB05 AB06 DA10 EA07 FA02 NA01
Claims (2)
- 【請求項１】 シンジオタクチック構造を有するスチレ
ン系重合体からなる母体樹脂に、無機充填材と、溶剤に
可溶なゴム状弾性体とを混合したことを特徴とする複合
誘電体材料。 - 【請求項２】 請求項１に記載の複合誘電体材料からな
るアンテナ基体を備え、該アンテナ基体の表面に放射電
極及びグランド電極を設けたことを特徴とする誘電体ア
ンテナ。
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|---|---|---|---|
| JP32869799A JP4505904B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 誘電体アンテナの製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001143531A true JP2001143531A (ja) | 2001-05-25 |
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|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-11-18 JP JP32869799A patent/JP4505904B2/ja not_active Expired - Fee Related
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