JP2003289207A - 非放射性誘電体線路、高周波回路素子、及びそれらを用いた応用素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＲＤガイドにおいて、伝送損失の増大を防
ぎつつ機械的な構造を保持することが可能なＮＲＤガイ
ドとその応用素子を提供することを目的とする。 【解決手段】 低誘電率誘電体１間に配置した幅Ｌ１の
高誘電体部２と、高誘電体部２の上下面に形成されて幅
Ｌ１よりも大きい幅Ｌ２の導体層３と、を有する伝送線
路を配設し、低誘電率誘電体１の空孔率が略８０％以上
であるように作製することで、伝送損失の増大を防ぎつ
つ機械的な構造を保持し、低誘電率誘電体に空気を用い
た場合に準ずる電気的特性を有するＮＲＤガイドを得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、ミリ
波等の高周波帯で用いられる非放射性誘電体線路、高周
波回路素子、及びそれらを用いた応用素子に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波で用
いられる高周波回路の伝送線路には、小型で伝送損失が
小さいことが求められる。従来、伝送線路としては、同
軸線路、マイクロストリップ線路、導波管、非放射性誘
電体線路（以下、ＮＲＤガイドと記す）等が知られてい
る。

【０００３】同軸線路、マイクロストリップ線路は、導
体層からなる信号線路と地板（グラウンド層）との間に
誘電体層を挟んだ構成となっており、信号線路と地板の
周囲の空間および誘電体中を電磁波が伝播するものであ
る。

【０００４】この時、伝送させる電磁波の周波数が高く
なる程、信号線路として用いた導体層の導体損失が大き
くなり、伝送損失が大きくなるという問題があった。

【０００５】さらに、マイクロストリップ線路は、信号
線路が地板で完全に囲まれていないため、放射損失が大
きいという問題があった。

【０００６】また、導波管は、金属製の壁で囲まれた空
間を電磁波が伝播するという構造になっており、高周波
における伝送損失が小さく、放射損失も小さいが、構造
的に大きなものとなる、という問題があった。

【０００７】一方、ＮＲＤガイドは、２枚の導体平板間
に誘電媒質と、該媒質よりも大なる誘電率の誘電体スト
リップを挿入した構造となっている（例えば、特許文献
１参照。）。このＮＲＤガイドは、導体平板間隔を、誘
電媒質内波長の２分の１以下かつ誘電体ストリップ内波
長の２分の１以上とすることにより、電磁波は、誘電媒
質中は伝播せず、誘電体ストリップ中のみを伝播する。

【０００８】従って、ＮＲＤガイドは、他の高周波線路
と比較して放射損失が非常に小さく、誘電損失の小さい
誘電体材料を伝送線路として用いれば、低損失の伝送線
路を形成できる。

【０００９】ＮＲＤガイド構造を用いた多層配線基板
は、複数の低誘電率誘電体からなる絶縁層に、高誘電体
部と該高誘電体部の上下面に導体層を配設した構造とな
っている（例えば、特許文献２参照。）。

【００１０】

【特許文献１】特開昭５７−１６６７０１号公報

【特許文献２】特開平１１−２７０１０号公報

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の伝送線路が低伝送損失というＮＲＤガイドの特性を
十分に発揮するためには、上記高誘電体部および上記低
誘電率誘電体の誘電損失を小さくする必要がある。ま
た、ＮＲＤガイドの動作周波数帯域を大きくするために
は、上記高誘電体部と上記低誘電率誘電体との誘電率の
比を大きくする必要がある。

【００１２】ＮＲＤガイドの低損失性を維持しつつ動作
周波数帯域を大きくする方法としては、上記高誘電体部
の誘電率を大きくする方法と上記低誘電率誘電体の誘電
率を小さくする方法が考えられる。しかし、前者は、現
在知られている誘電体は、比誘電率の大きいものは誘電
損失も大きいので、ＮＲＤガイドの低損失特性を維持し
つつ動作周波数帯域を大きくする方法としては適さな
い。

【００１３】よって、ＮＲＤガイドの低損失性を維持し
つつ動作周波数帯域を大きくする方法としては比誘電率
が小さい物質を低誘電率誘電体に使用する必要がある。
高誘電体部との誘電率の比を大きくし、それ自身の誘電
率も小さく誘電損失も小さいという特性を持つ物質とし
ては比誘電率１の空気が理想である。

【００１４】しかしながら低誘電率誘電体に空気を用い
ることは、ＮＲＤガイドの動作特性からは理想である
が、この場合、上下導体の平行性をとることが難しかっ
た。また、ＮＲＤガイド積層構造を形成することも同様
な理由で単層構造のものに対してさらに困難であった。

【００１５】本発明は、高誘電率の誘電体線路を構成す
る際に、伝送損失の増大を防ぎつつ機械的な構造を保持
し、低誘電率誘電体に空気を用いた場合に準ずる電気的
特性を有する非放射性誘電体線路（ＮＲＤガイド）とそ
の応用素子を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、低誘電率誘電
体間に配置した幅Ｌ１の高誘電体部と、前記高誘電体部
の上下面に形成され前記幅Ｌ１よりも大きい幅Ｌ２の導
体層と、を有する伝送線路を配設した非放射性誘電体線
路であって、前記低誘電率誘電体の空孔率が略８０％以
上であることを特徴とする非放射性誘電体線路、及びそ
れを用いた応用素子である。

【００１７】また、本発明は、その低誘電率誘電体が乾
燥ゲルであることを特徴とするものである。

【００１８】更に本発明は、その乾燥ゲルが無機酸化物
であり、特にその無機酸化物は、少なくともシリカ、ま
たはアルミナを主成分としてなることを特徴とするもの
である。

【００１９】また、本発明は、上記のような非放射性誘
電体線路を一単位として、前記非放射性誘電体線路を積
層してなることを特徴とする積層型非放射性誘電体線路
である。

【００２０】更に本発明は、その積層型非放射性誘電体
線路において、上層側の非放射性誘電体線路の下面の導
体層と、下層側の非放射性誘電体線路の上面の導体層と
が、同一であることを特徴とするものである。

【００２１】これら本発明のように、高誘電率の誘電体
線路を素子として構成する際に低誘電率誘電体に空孔率
の大きな材料を用いることにより、空気では導体層の平
行度合いや位置合わせなどが難しかったのに対して、伝
送損失の増大を防ぎつつ機械的な構造を保持させること
が可能となるとともに、この構造によって、ＮＲＤガイ
ド構造の製造を簡便にすることができる。

【００２２】また、上記本発明のように、空孔率の大き
な材料を用いることで、その材料の見かけの比誘電率を
低減することができ、空孔率を８０％以上にすることに
よって、誘電率を１．６以下にすることができる。その
ため低誘電率誘電体に空気を用いた場合に準じた電気的
特性を得ることができ、ＮＲＤガイドの低損失特性を十
分に発揮させる回路素子を提供することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
低誘電率誘電体間に配置した幅Ｌ１の高誘電体部と、前
記高誘電体部の上下面に形成され前記幅Ｌ１よりも大き
い幅Ｌ２の導体層と、を有する伝送線路を配設した非放
射性誘電体線路であって、前記低誘電率誘電体の空孔率
が略８０％以上であることを特徴とする非放射性誘電体
線路である。

【００２４】請求項２記載の発明は、低誘電率誘電体が
乾燥ゲルであることを特徴とする請求項１記載の非放射
性誘電体線路である。

【００２５】請求項３記載の発明は、乾燥ゲルが無機酸
化物であることを特徴とする請求項２記載の非放射性誘
電体線路である。

【００２６】請求項４記載の発明は、無機酸化物は、少
なくともシリカ、またはアルミナを主成分としてなるこ
とを特徴とする請求項３記載の非放射性誘電体線路であ
る。

【００２７】請求項５記載の発明は、請求項１から５の
いずれか記載の非放射性誘電体線路を一単位として、前
記非放射性誘電体線路を積層してなることを特徴とする
積層型非放射性誘電体線路である。

【００２８】請求項６記載の発明は、積層型非放射性誘
電体線路において、上層側の非放射性誘電体線路の下面
の導体層と、下層側の非放射性誘電体線路の上面の導体
層とが、同一であることを特徴とする請求項５記載の積
層型非放射性誘電体線路である。

【００２９】請求項７記載の発明は、請求項１から５の
いずれか記載の非放射性誘電体線路を有することを特徴
とする高周波回路素子である。

【００３０】請求項８記載の発明は、請求項７記載の高
周波回路素子を積層してなる積層高周波回路素子であ
る。

【００３１】請求項９〜１１記載の発明は、請求項７記
載の高周波回路素子を有することを特徴とする帯域フィ
ルタ、アンテナ素子、高周波発振器である。

【００３２】本発明の実施の形態について、図面を用い
て説明する。

【００３３】（実施の形態１）まず、本発明の第一の実
施の形態について図１を用いて説明する。

【００３４】図１は、非放射性誘電体線路（ＮＲＤガイ
ド）による高周波回路素子を示す。低誘電率誘電体１
と、幅Ｌ１で高さｔの高誘電体部２と、高誘電体部２の
上下面に形成されて幅Ｌ１よりも大きい幅Ｌ２をもって
形成された導体層３とを有している。

【００３５】ここで低誘電率誘電体１には空孔率が８０
％以上の材料を選択する。これは見かけの比誘電率εｒ
１を１．６以下とするためである。εｒ１は１．６以下
であれば良いが、１．３以下であれば空気に近づくため
損失がより低減するためにさらに好適である。

【００３６】また、高誘電体部２には比誘電率εｒ２が
１０以上１００以下で誘電正接が１／１００以下の材料
を選択する。高誘電体部２の幅Ｌ１および高さｔは、Ｎ
ＲＤガイドがシングルモードで動作するための条件であ
る、以下の（数１）式を満足するように設定する。

【００３７】

【数１】

【００３８】Ｌ２は、幅Ｌ１の高誘電体中を伝播する電
波の進行方向側面からの漏れが十分に減衰する領域まで
覆っていれば良く、Ｌ２の幅はＬ１の５倍以上あれば良
いが、７倍以上とすることが、伝送損失をより低減する
ためには、さらに好適である。

【００３９】これにより、伝送損失の少ないＮＲＤガイ
ドを用いた高周波回路素子が形成できる。

【００４０】（実施の形態２）次に、本発明の第二の実
施の形態について図２を用いて説明する。

【００４１】図２は、非放射性誘電体線路（ＮＲＤガイ
ド）を積層した積層型非放射性誘電体線路による高周波
回路素子を示す。低誘電率誘電体１１と、幅Ｌ１で高さ
ｔの高誘電体部１２と、高誘電体部１２の上下面に形成
されて幅Ｌ１よりも大きい幅Ｌ２をもって形成された導
体層１３とを一単位とし、この単位構造を複数層積層し
た構造となっている。

【００４２】積層構造の利点は、隣接する上下の単位構
造間の導体１３を共有とすることができる点である。こ
の構成をとった場合、小型高機能、高信頼性という積層
構造の特徴が一層顕著になる。

【００４３】ここで低誘電率誘電体１１には空孔率が８
０％以上の材料を選択する。これは見かけの比誘電率ε
ｒ１を１．６以下とするためである。εｒ１は１．６以
下であれば良いが、１．３以下であればさらに好適であ
る。

【００４４】また、高誘電体部１２には比誘電率εｒ２
が１０以上１００以下で誘電正接が１／１００以下の材
料を選択する。高誘電体部１２の幅Ｌ１および高さｔ
は、NRDガイドがシングルモードで動作するための条件
である（数１）式を満足するように設定する。

【００４５】導体層１３の幅Ｌ２は、幅Ｌ１の高誘電体
中を伝播する電波の進行方向側面からの漏れが十分に減
衰する領域まで覆っていれば良く、Ｌ２の幅はＬ１の５
倍以上あれば良いが、７倍以上とすることがさらに好適
である。

【００４６】また、導体層１３は、誘電体１１および高
誘電体部１２の上下面の全面を覆ってもよく、この場合
上下の単位構造間の相互干渉を効果的に抑制することが
できる。

【００４７】（実施の形態３）積層構造の形成方法を図
３を用いて説明する。まず、図３（ａ）に示すように、
導体基板もしくは絶縁基板上に導体層を形成した基板２
０上に幅Ｌ１で高さがｔの高誘電体２２を設置する。

【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、高誘電体
２２中を伝播する電波の進行方向の側面となる面に、高
さｔの低誘電率誘電体２１を形成する。低誘電率誘電体
２１の形成方法は、例えば、ゾル−ゲル法を用いて基板
２０上に直接湿潤ゲルを形成しこれを乾燥する方法、あ
らかじめ作製した乾燥ゲルにバインダを混合し、基板２
０上に加圧成型する方法などが挙げられるが、これらの
方法に限らず、空孔率が８０％以上の誘電体が形成され
ればよい。

【００４９】そして、図３（ｃ）に示すように、低誘電
率誘電体２１および高誘電体２２の上面に導体層２３を
形成する。さらに、図３（ｄ）に示すように、導体層２
３の上面に幅Ｌ１で高さがｔの高誘電体２４を設置す
る。

【００５０】以降、図３（ｂ）〜（ｄ）を繰り返すこと
により、任意の層数を持った積層構造を形成することが
できる。これにより、低伝送損失で小型高機能、高信頼
性のＮＲＤガイドを用いた高周波回路素子が形成でき
る。

【００５１】（実施の形態４）以下に、本発明で用いる
低誘電率の誘電体とその誘電体を得る方法について説明
する。

【００５２】本発明で用いる低誘電率誘電体は、空孔率
が８０％以上であることを特徴としている。誘電体材料
の比誘電率をεｒとし空孔率をｖとしたとき、見かけの
比誘電率εｒ１は、以下の（数２）式で表される。

【００５３】

【数２】

【００５４】バルク材料での比誘電率が１０以下の材料
を発泡させて空孔率を８０％以上とした場合見かけの比
誘電率εｒ１を１．６以下とすることができるので、比
誘電率がおおむね２以上である通常のバルク材料と比較
して、はるかに空気に近い特性を得ることができる。

【００５５】比誘電率が１０以下の材料としては、シリ
カ、アルミナおよびこれらを主成分とした誘電体を用い
ることができる。これは、シリカやアルミナの誘電正接
が１／１００００のオーダーと非常に低損失だからであ
る。しかし、シリカやアルミナに限らず、材料の誘電率
が１０以下で誘電正接が１／１０００のオーダー以下の
材料であれば、低誘電率誘電体の原料として用いること
ができる。

【００５６】空孔率が８０％以上の誘電体を得る方法と
しては、原料粉体の成型、原料粉体焼成、化学発泡、物
理発泡、ゾルゲル法などが挙げられる。本発明の低誘電
率誘電体においては、ナノメートルサイズの気孔を多く
有するものを用いることが好ましい効果が得られる。こ
のような好ましい構造の材料としては、ゾルゲル法によ
って作製する乾燥ゲルを特に候補として用いることがで
きる。

【００５７】ここで、乾燥ゲルとは、ゾルゲル反応によ
って形成される多孔質体であり、ゲル原料液の反応によ
って固体化した固体骨格部が溶媒を含んで構成された湿
潤ゲルを経て、その湿潤ゲルを乾燥して溶媒除去するこ
とで形成されるものである。この乾燥ゲルは、１００ｎ
ｍ以下のサイズの粒子で構成される固体骨格部によって
平均細孔直径が数１００ｎｍ以下の範囲である連続気孔
が形成されているナノ多孔質体である。また、固体成分
を少なくすることで、非常に低密度な多孔質体を得るこ
とができる。

【００５８】原料から空孔率８０％以上の誘電体を得る
方法について、シリカを用いた場合を例として説明す
る。本発明で用いる乾燥ゲルからなる多孔質シリカを得
る方法は、大きく湿潤ゲルを得る工程とそれを乾燥する
工程からなる。

【００５９】まず、湿潤ゲルを得る方法としては、シリ
カの原料を溶媒中でのゾルゲル反応によって合成および
湿潤ゲル化するものである。このとき、必要に応じて触
媒を用いる。この形成過程では、溶媒中で原料が反応し
ながらシリカの微粒子を形成し、その微粒子が集まって
網目状骨格を形成し湿潤ゲルが得られる。

【００６０】具体的には、所定の密度の多孔質シリカを
得るように固体成分である原料および溶媒の組成を決定
する。その組成に調製した溶液に、必要に応じて、触媒
や粘度調整剤などを加えて攪拌し、注型、塗布などによ
って所望の使用形態にする。この状態で一定時間経過す
ることによって、溶液はゲル化してシリカの湿潤ゲルが
得られる。製造時の温度条件としては通常の作業温度で
ある室温近傍で行うが、必要に応じて溶媒の沸点以下の
温度に加熱して実施することもある。

【００６１】シリカの原料としては、テトラメトキシシ
ラン、テトラエトキシシラン、トリメトキシメチルシラ
ン、ジメトキシジメチルシランなどのアルコキシシラン
化合物、これらのオリゴマー化合物、またケイ酸ナトリ
ウム（ケイ酸ソーダ）、ケイ酸カリウムなどの水ガラス
化合物など、またコロイダルシリカなどを単独または混
合して用いることができる。溶媒としては原料が溶解し
てシリカ形成すれば良く、水や、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、アセトン、トルエン、ヘキサンなど
の一般的な有機溶媒を単独または混合して用いることが
できる。触媒としては、水や、塩酸、硫酸、酢酸などの
酸や、アンモニア、ピリジン、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウムなどの塩基を用いることができる。粘度調整
剤としては、エチレングリコール、グリセリン、ポリビ
ニルアルコール、シリコーン油などを用いることができ
るが、湿潤ゲルを所定の使用形態にできるのであればこ
れらに限られるものではない。

【００６２】次に、湿潤ゲルから乾燥ゲルを得る乾燥工
程について述べる。

【００６３】乾燥処理には、自然乾燥、加熱乾燥、減圧
乾燥の通常乾燥法や、超臨界乾燥法、凍結乾燥法などを
用いることができる。一般に、乾燥ゲルを低密度にする
ために湿潤ゲル中の固体成分量を少なくするとゲル強度
が低下する。また、通常、ただ単に乾燥するだけの乾燥
法では、溶媒蒸発時のストレスによってゲルが収縮して
しまう。乾燥ゲルからなる多孔質シリカを得るために
は、乾燥方法として超臨界乾燥や凍結乾燥を好ましく用
いることによって、乾燥時のゲルの収縮を防ぐことがで
きる。また、乾燥ゲルからなる多孔質シリカを得るため
には、湿潤ゲルにおいてゲルの固体成分の表面を撥水処
理等によって、乾燥時のゲルの収縮を防ぐことができ
る。

【００６４】超臨界乾燥法や凍結乾燥法では、溶媒を液
体状態から相状態を変える（超臨界乾燥の場合には液体
状態から超臨界状態にする。また、凍結乾燥の場合には
液体状態から個体状態にする。）ことによって、気液界
面を無くして表面張力によるゲル骨格へのストレスを無
くして乾燥することができる。それによって、乾燥時の
ゲルの収縮を防ぐことができ、低密度の乾燥ゲルの多孔
質体を得るのに適した方法である。特に、超臨界乾燥法
で作られた乾燥ゲルを本発明では好ましく用いることが
できる。

【００６５】この超臨界乾燥に用いる溶媒は、湿潤ゲル
の溶媒を用いることができる。また必要に応じて、超臨
界乾燥において扱いやすい溶媒に置換しておくのが好ま
しい。置換する溶媒としては、直接その溶媒を超臨界流
体にするメタノール、エタノールやイソプロピルアルコ
ールなどのアルコール類、二酸化炭素、水が挙げられ
る。または、これらの超臨界流体で溶出しやすいアセト
ン、酢酸イソアミル、ヘキサンなどの一般的な取扱いし
やすい有機溶剤に置換しておいてもよい。

【００６６】超臨界乾燥条件としては、オートクレーブ
などの圧力容器中で行い、例えばメタノールではその臨
界条件である臨界圧力８．０９ＭＰａ、臨界温度２３
９．４℃以上にし、温度一定の状態で圧力を徐々に開放
して乾燥を行う。また、二酸化炭素の場合には、臨界圧
力７．３８ＭＰａ、臨界温度３１．１℃以上にして、同
じように温度一定の状態で超臨界状態から圧力を開放し
て気体状態にして乾燥を行う。また、水の場合には、臨
界圧力２２．０４ＭＰａ、臨界温度３７４．２℃以上に
して乾燥を行う。乾燥に必要な時間としては、超臨界流
体によって湿潤ゲル中の溶媒が1回以上入れ替わる時間
以上を経過すればよい。

【００６７】湿潤ゲルを撥水処理してから乾燥する方法
は、撥水処理のための表面処理剤を湿潤ゲルの状態で溶
媒中でその固体成分の表面に化学反応させる。これによ
って湿潤ゲルの網目構造の細孔内に発生する表面張力を
低減し、乾燥時の応力を低減することができ、通常乾燥
にて収縮を抑制した乾燥ゲルを得ることができる。表面
処理剤としては、トリメチルクロルシラン、ジメチルジ
クロルシラン、メチルトリクロルシラン、エチルトリク
ロルシランなどのハロゲン系シラン処理剤、トリメチル
メトシシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチル
ジメトキシシラン、メチルトリエトキシシランなどのア
ルコキシ系シラン処理剤、ヘキサメチルジシロキサン、
ジメチルシロキサンオリゴマーなどのシリコーン系シラ
ン処理剤、ヘキサメチルジシラザンなどのアミン系シラ
ン処理剤、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ヘ
キシルアルコール、オクタノール、デカノールなどのア
ルコール系処理剤などを用いることができる。湿潤ゲル
を収縮させること無く、通常乾燥方法から乾燥ゲルを得
ることができればこれらの表面処理剤に限られるもので
はない。

【００６８】なお、本方法を用いて得られる乾燥ゲルの
材質としては、シリカに限らず無機材料、有機高分子材
料などを用いることができる。無機酸化物の乾燥ゲルの
固体骨格部は、酸化ケイ素（シリカ）または酸化アルミ
ニウム（アルミナ）などゾルゲル反応で得られる一般的
なセラミックスを成分として適用することができる。ま
た、有機高分子の乾燥ゲルの固体骨格部としては、一般
的な熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂により構成することが
できる。例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミ
ド、ポリイミド、フェノール硬化樹脂、ポリアクリルア
ミド、ポリメタクリル酸メチルなどを適用することがで
きる。

【００６９】また、本発明で用いる高誘電体の材料とし
ては、アルミナ、酸化チタン、チタン酸マグネシウム、
チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムとチタン酸
カルシウムの混合物、タンタル酸マグネシウム酸バリウ
ム、タンタル酸亜鉛酸バリウムを好ましく用いることが
できるが、比誘電率１０以上１００以下で１／１００以
下の低い誘電正接を持つ材料であればこれらに限られる
ものではない。

【００７０】また、本発明で用いる導体層としては、ア
ルミ、銅、銀、金、白金、タングステン、モリブデンお
よびこれらの合金を好ましく用いることができる。これ
らは、板でも良いが、本発明の構成によれば、低誘電率
の誘電体が構造を保持することができるために、蒸着
膜、スパッタリング膜などの薄膜を用いることができる
ようになる。特に、前述の乾燥ゲルを用いれば、細孔サ
イズが数１００ｎｍ以下であるために、空孔部への導体
の進入などを低減することができ、良好な薄膜導体層を
形成することできるようになる。

【００７１】したがって、積層構造のＮＲＤガイドの製
造もこの薄膜導体層の上に誘電体部を積層して、さらに
薄膜形成するという効率的な方法をとることができる。
また、薄膜を導体層として用いた場合、物理的もしくは
化学的エッチングによる加工が容易になるので、スリッ
トやスロットの形成が容易に行えるという利点もある。

【００７２】なお、本発明の高周波回路素子は、高周波
用帯域フィルタ、高周波用共振回路、高周波送受信用ア
ンテナ素子、高周波発振回路、高周波送受信装置などで
あり、ＮＲＤガイドの構成で用いられる素子であればこ
れらに限定されるものではない。

【００７３】

【実施例】本発明の具体例を説明する。

【００７４】（実施例１）チタン酸マグネシウムとチタ
ン酸カルシウムを９対１の組成比で混合した粉末に有機
バインダを加え、焼成後の比誘電率が２１、誘電正接が
２／１０００となるセラミックスからなるグリーンシー
トをロッド状に裁断した後１３００度で焼成し、断面が
１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、長さが３０ｍｍとなるセラミ
ックロッドを作製した。

【００７５】次に、前記セラミックロッドの底面にアル
ミ薄板を接着した。

【００７６】次に、テトラメトキシシランとエタノール
とアンモニア水溶液（０．１規定）をモル比で１対３対
４になるように調製したゲル原料液を、前記アルミ薄板
上セラミックロッドの両側面に、セラミックと同じ高さ
となるように塗布を行った。この後に塗膜がゲル化して
固体化したシリカ湿潤ゲル層を得た。

【００７７】このシリカ湿潤ゲル層を形成した基板をエ
タノールで洗浄（溶媒置換）した後に、二酸化炭素によ
る超臨界乾燥を行って、乾燥ゲルからなる多孔質シリカ
層を得た。超臨界乾燥は、圧力１２ＭＰａ、温度５０℃
の条件で４時間経過後に、圧力を徐々に開放し大気圧に
してから降温した。得られた乾燥ゲルからなる多孔質シ
リカは、空孔率約９２％、平均細孔直径約２０ｎｍ、見
かけの比誘電率約１．１であった。

【００７８】次に、前記セラミックロッドおよび前記多
孔質シリカの上面にアルミ薄板を接着し、ＮＲＤ構造の
高周波用回路素子を形成した。

【００７９】そして、この伝送線路に対し、ネットワー
クアナライザを用いて伝送特性を測定した。その結果、
図４に示すように、遮断周波数ｆ０＝４５ＧＨｚ、ｆ＝
４５ＧＨｚから７２ＧＨｚの間で損失が１ｄＢ以下の伝
送特性が得られた。すなわち、高周波領域において、非
常に低損失な特性が得られた。

【００８０】（実施例２）炭酸バリウム、酸化マグネシ
ウム、酸化タンタルを３対１対１の組成比で混合粉砕
し、１４００度で仮焼した粉末に有機バインダを加え、
焼成後の比誘電率が２５、誘電正接が２／１００００と
なるセラミックスからなるグリーンシートをロッド状に
裁断した後１６００度で焼成し、断面が１．０ｍｍ×
０．８ｍｍ、長さが３０ｍｍとなるセラミックロッドを
２本作製した。

【００８１】また、以下の方法で多孔質シリカを作製し
た。ケイ酸ソーダの電気透析を行い、ｐＨ９〜１０のケ
イ酸水溶液（水溶液中のシリカ成分濃度１４重量％）を
作り、そのケイ酸水溶液のｐＨを５．５に調整したのち
に、この原料液をビーカー内でゲル化させ固体化したシ
リカ湿潤ゲルを得た。

【００８２】このシリカ湿潤ゲルをジメチルジメトキシ
シランの５重量％イソプロピルアルコール溶液中で疎水
化処理を行った後に、通常乾燥法である減圧乾燥を行っ
て、乾燥ゲルからなる多孔質シリカを得た。乾燥条件
は、圧力０．０５ＭＰａ、温度５０℃で３時間経過後
に、圧力が大気圧になってから降温した。得られた乾燥
ゲルからなる多孔質シリカは、空孔率約９２％、平均細
孔直径は約１５ｎｍであった。

【００８３】前記セラミックロッドの内１本を高周波用
アルミナ基板の銅箔面に配置した。

【００８４】次に、前記セラミックロッドの両側面に前
記多孔質シリカとバインダの混合物を加圧成型した。加
圧成型後の多孔質シリカ混合物の空孔率は約８０％、見
かけの比誘電率は約１．３であった。

【００８５】次に、前記セラミックロッドおよび前記多
孔質シリカの上面に銀をスパッタ蒸着し、導体層を形成
した。スパッタ蒸着は、真空度２６Paのアルゴン雰囲気
中で４５０V、２５０ｍAのDCスパッタとし、２分間スパ
ッタ蒸着を行って約１μｍのAg膜とした。

【００８６】このAg薄膜導体層の上に前記セラミックロ
ッドの残りの１本を、下層のセラミックロッドと直交す
る方向で配置し、この上層セラミックロッドの両側面に
前記多孔質シリカとバインダの混合物を加圧成型した。
次に、前記上層セラミックロッドおよび前記上層多孔質
シリカの上面に銀をスパッタ蒸着し、導体層を形成し
た。

【００８７】そして、この伝送線路に対し、ネットワー
クアナライザを用いて伝送特性を測定した。その結果、
各々のセラミックロッドで遮断周波数ｆ０＝５１ＧＨ
ｚ、ｆ＝５１ＧＨｚから７５ＧＨｚの間で損失が１ｄＢ
以下の伝送特性が得られ、ロッド間の相互干渉はｆ＝５
１ＧＨｚから７５ＧＨｚの間で３０ｄＢ以下であった。

【００８８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高周波領
域において、ＮＲＤガイドの低損失特性を十分に発揮さ
せつつ機械的強度を向上させた回路素子を簡便に形成す
ることが可能となり、高周波回路の特性および信頼性を
向上させることができるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるＮＲＤガイドを用
いた高周波回路素子を示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態による積層型非放射性誘
電体線路を用いた高周波回路素子を示す斜視図

【図３】本発明の一実施の形態による積層型非放射性誘
電体線路を用いた高周波回路素子の製造工程図

【図４】本発明の一実施例による伝送線路の伝送特性図

【符号の説明】

１ 低誘電率誘電体 ２ 高誘電体部 ３ 導体層 １１ 低誘電率誘電体 １２ 高誘電体部 １３ 導体層 ２０ 基板 ２１ 低誘電率誘電体 ２２ 高誘電体 ２３ 導体層 ２４ 高誘電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 桑田 純 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J014 HA06

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低誘電率誘電体間に配置した幅Ｌ１の高
   誘電体部と、前記高誘電体部の上下面に形成され前記幅
   Ｌ１よりも大きい幅Ｌ２の導体層と、を有する伝送線路
   を配設した非放射性誘電体線路であって、前記低誘電率
   誘電体の空孔率が略８０％以上であることを特徴とする
   非放射性誘電体線路。
2. 【請求項２】 低誘電率誘電体が乾燥ゲルであることを
   特徴とする請求項１記載の非放射性誘電体線路。
3. 【請求項３】 乾燥ゲルが無機酸化物であることを特徴
   とする請求項２記載の非放射性誘電体線路。
4. 【請求項４】 無機酸化物は、少なくともシリカ、また
   はアルミナを主成分としてなることを特徴とする請求項
   ３記載の非放射性誘電体線路。
5. 【請求項５】 請求項１から５のいずれか記載の非放射
   性誘電体線路を一単位として、前記非放射性誘電体線路
   を積層してなることを特徴とする積層型非放射性誘電体
   線路。
6. 【請求項６】 積層型非放射性誘電体線路において、上
   層側の非放射性誘電体線路の下面の導体層と、下層側の
   非放射性誘電体線路の上面の導体層とが、同一であるこ
   とを特徴とする請求項５記載の積層型非放射性誘電体線
   路。
7. 【請求項７】 請求項１から５のいずれか記載の非放射
   性誘電体線路を有することを特徴とする高周波回路素
   子。
8. 【請求項８】 請求項７記載の高周波回路素子を積層し
   てなる積層高周波回路素子。
9. 【請求項９】 請求項７記載の高周波回路素子を有する
   ことを特徴とする帯域フィルタ。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の高周波回路素子を有す
    ることを特徴とするアンテナ素子。
11. 【請求項１１】 請求項７記載の高周波回路素子を有す
    ることを特徴とする高周波発振器。