JP2009051907A - Ｐｔｆｅ材料のエッチング方法、及び、高周波導波管 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも精度の良いＰＴＦＥ材料のエッチング方法、及び、例えば、このエッチング方法を用いて製造した高周波導波管を提供する。
【解決手段】シンクロトロン放射光を少なくともエッチングに使用できない程度に透過させない材料からなり、パターンが形成されたマスク部材を介して、前記シンクロトロン放射光をＰＴＦＥ材料に照射してエッチングを行うＰＴＦＥ材料のエッチング方法であって、ＰＴＦＥ材料の加工部分の温度が８５℃以上であり、該加工部分に０．０５ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの光子エネルギーの放射光を照射する工程を有している。この方法を用いて、高周波導波管の各部材を作製し組み立てて、高周波導波管を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）材料のエッチング方法、及び、高周波導波管に関する。

従来から、ＰＴＦＥ材料のエッチング方法は下記特許文献１のようなものが公知となっている。具体的には、以下のようなエッチング方法である。第１の膜と、該第１の膜に密着し、シンクロトロン放射光によってエッチング可能な材料からなる第２の膜との２層を含んで構成される積層基板を準備する。シンクロトロン放射光を透過させない材料からなるパターンが形成されたマスク部材を、積層基板の第２の膜の表面上に密着させ、もしくはある間隔をおいて配置する。マスク部材を介して第２の膜の表面の一部にシンクロトロン放射光を照射し、該シンクロトロン放射光の照射された部分の第２の膜を該シンクロトロン放射光によりエッチングし、エッチングされた領域の底面に第１の膜の表面の一部を露出させる。第１の膜と、その表面の一部の領域上に残っている第２の膜とにより、プラスチックの型取りを行い、プラスチック製の微細構造体を作製する。

特開２００３−１４５４９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のＰＴＦＥ材料のエッチング方法よりも、さらに精度の良いエッチング方法が要求されている。このようなＰＴＦＥ材料のエッチング方法が確立されると、さらにＰＴＦＥ材料の用途が広がると考えられる。

そこで、本発明の目的は、従来よりも精度の良いＰＴＦＥ材料のエッチング方法、及び、例えば、このエッチング方法を用いて製造した高周波導波管を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

（１） 本発明は、シンクロトロン放射光を少なくともエッチングに使用できない程度に透過させない材料からなり、パターンが形成されたマスク部材を介して、前記シンクロトロン放射光をＰＴＦＥ材料に照射してエッチングを行うＰＴＦＥ材料のエッチング方法であって、ＰＴＦＥ材料の加工部分の温度が８５℃以上であり、該加工部分に０．０５ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの光子エネルギーの放射光を照射する工程を有している。

上記構成により、ＰＴＦＥ材料におけるシンクロトロン放射光が照射される部分を溶融できる。特に、ＰＴＦＥ材料の融点以下でも、シンクロトロン放射光が照射される部分を溶融できる。また、このとき溶融した部分が、溶融されていない部分のＰＴＦＥ材料に染み込むとともに表面を覆うことになる。その結果として、ＰＴＦＥ材料の表面粗度を低下できるので、従来よりも精度良く、容易にＰＴＦＥ材料のエッチングを行うことができる。

（２） 別の観点として、シンクロトロン放射光を少なくともエッチングに使用できない程度に透過させない材料からなるパターンが形成されたマスク部材を介して、前記シンクロトロン放射光をＰＴＦＥ材料に照射してエッチングを行うＰＴＦＥ材料のエッチング方法であって、前記エッチングの際、前記マスク部材と前記ＰＴＦＥ材料との間に、前記シンクロトロン放射光を透過させるとともに前記ＰＴＦＥ材料から飛沫するＰＴＦＥを吸着するＰＴＦＥ吸着用フィルムを配置するものであってもよい。また、上記（１）のＰＴＦＥ材料のエッチング方法においては、前記エッチングの際、前記マスク部材と前記ＰＴＦＥ材料との間に、前記シンクロトロン放射光を透過させるとともに前記ＰＴＦＥ材料から飛沫するＰＴＦＥを吸着するＰＴＦＥ吸着用フィルムを配置することが好ましい。このとき、前記ＰＴＦＥ吸着用フィルムが、樹脂フィルム、軽金属フィルム、半導体フィルム、又は、圧電体フィルムであることが好ましい。

上記（２）の構成により、エッチングされた際に、ＰＴＦＥ材料から飛沫するＰＴＦＥを吸着することができるので、エッチング部分に、再付着することを抑制できる。したがって、従来よりも精度良くエッチングできる。

（３） さらに別の観点として、本発明のＰＴＦＥ材料のエッチング方法は、ＰＴＦＥ材料の所定箇所を脱離化学イオン化する脱離化学イオン化工程と、前記脱離化学イオン化工程で得られたＣＦ_ｘに、ＳＦ_６ガス又は／及びO_２ガスを接触させるとともにシンクロトロン放射光を照射する光化学反応工程とを有しているものであってもよい。

上記（３）の構成により、エッチング部分のＰＴＦＥ材料を揮発性分子化できるとともに、ＰＴＦＥ材料への再付着を抑制できる。その結果として、従来よりも精度良く、ＰＴＦＥ材料のエッチングを行うことができる。

（４） また、本発明の高周波導波管は、表面粗度Ｒｍａｘが０．２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下である面を有するＰＴＦＥ材料を用いて構成されており、前記ＰＴＦＥ材料の表面が、高周波の染み出し長の値より大きい厚さの金薄膜、銀薄膜、銅薄膜、又はアルミニウム薄膜で被覆されていることが好ましい。

上記（４）の構成により、高周波の損失が低い高周波導波管を提供できる。特に、高周波を反射させる面が、高周波の染み出し長より大きい厚さの金薄膜、銀薄膜、銅薄膜、又はアルミニウム薄膜で被覆されている場合には、高周波の損失をさらに低減できる。

（５） また、上記（４）の高周波導波管においては、十字路を有した板状のＰＴＦＥ材料において、前記十字路の外辺に沿って並設され、該ＰＴＦＥ材料の厚さ方向にそれぞれが埋め込まれた、金、銀、銅、又はアルミニウム製の複数の円柱部材からなる円柱部材群と、前記十字路中の複数の所定箇所それぞれにおいて、前記ＰＴＦＥ材料の厚さ方向に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる円柱部材が埋め込まれており、前記十字路中の複数の所定箇所それぞれの位置と、前記十字路中の前記円柱部材の所定半径の値とが、短絡境界Ｈ面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出されたものであることが好ましい。なお、本明細書中での「短絡境界Ｈ面平面回路法」とは、「穴田哲夫、許瑞邦 “短絡境界平面回路の固有モードによる解析 −インピーダンス行列による−”、信学論（Ｂ）、vol.J61-B、no.7、pp.646-653、July 1978.」に記載されている解析方法のことである。また、本明細書中での「仮想ポート短絡法」とは、「岸原充佳、太田勲、山根國義 “金属／誘電体障害物を含む導波管Ｈ面不連続の解析”、信学論（Ｃ）、vol.J89-C、no.7、pp.475-484、July 2006.」に記載されている解析方法のことである。

（６） また、別の観点として、本発明の高周波導波管は、略十字型形状に形成されたＰＴＦＥ材料を有したものであり、前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれにおいて、前記ＰＴＦＥ材料の厚さ方向に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる所定半径の穴が形成されているとともに、前記穴の内壁が前記ＰＴＦＥ材料の表面に形成された金薄膜、銀薄膜、銅薄膜、又はアルミニウム薄膜で被覆されており、前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれの位置と前記穴の所定半径の値とが、短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出されたものであってもよい。

（７） 他の観点として、本発明の高周波導波管は、略十字型形状に形成されたＰＴＦＥ材料を有したものであり、前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれにおいて、前記ＰＴＦＥ材料の厚さ方向に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる所定半径の円柱状ピン部材が埋設されており、前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれの位置と、前記円柱状ピン部材の所定半径の値とが、短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出されたものであってもよい。

上記（５）〜（７）のいずれかの構成によれば、高周波損失の低いＰＴＦＥ材料を利用して、入出力ポートなどの様々な導波管回路系に用いることが可能な小型の高周波導波管を提供できる。

＜第１実施形態＞
以下に、図１を用いて、本発明の第１実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法の工程を順に示した模式図である。なお、図１（ａ）中の実線矢印は、シンクロトロン放射光である。

まず、パターン１ａを有するマスク部材１を介して、ＰＴＦＥ材料２の加工部分に、０．０５ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの光子エネルギーのシンクロトロン放射光を照射する（図１（ａ）参照）。なお、加工部分の温度は、ヒータなどによって８５℃以上に保持されており、ＰＴＦＥの融点以上であってもなくてもよいが、ＰＴＦＥの融点以下であることが好ましい。この照射によって、ＰＴＦＥ材料２のシンクロトロン放射光が照射された部分表面から内部にわたって分子の結合の切断がおこり、溶融する。

ここで、マスク部材１には、シンクロトロン放射光を透過させない材料、又は、例えシンクロトロン放射光が透過したとしても、ＰＴＦＥ材料を実質的にエッチングしない程度の強さでの透過しかさせない材料を用いている。また、ここでのシンクロトロン放射光は、Ｘ線の波長を有しているものである。

次に、ＰＴＦＥ材料２が、その表面からエッチングされていく（図１（ｂ）中の点線矢印及び図１（ｂ）参照）。このとき、ＰＴＦＥ材料２の加工部分の深部においては、分子の結合の切断が継続している。また、ＰＴＦＥ材料２のうち溶融した部分は、溶融されていない部分のＰＴＦＥ材料に染み込むとともに表面を覆う。

続いて、ＰＴＦＥ材料２の加工部分内部で脱離分子ガスの滞留による泡３の生成・成長が始まる（図１（ｃ）参照）。そして、エッチングの進行途中においては、凹凸表面なども形成される（図１（ｄ）参照）。

引き続き、ＰＴＦＥ材料２の加工部分がエッチングされることにより、貫通孔２ａが形成され、エッチングが終了する。

本実施形態のエッチング方法によれば、ＰＴＦＥ材料におけるシンクロトロン放射光が照射される部分を溶融できる。特に、ＰＴＦＥ材料の融点以下でも、シンクロトロン放射光が照射される部分を溶融できる。また、このとき溶融した部分が、溶融されていない部分のＰＴＦＥ材料に染み込むとともに表面を覆うことになる。その結果として、ＰＴＦＥ材料の表面粗度を低下できるので、従来よりも精度良く、容易にＰＴＦＥ材料のエッチングを行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、図２を用いて、本発明の第２実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法の一工程を示す模式図である。なお、図２中の矢印は、シンクロトロン放射光である。

図２に示すように、パターン１１ａを有するマスク部材１１と、マスク部材１とＰＴＦＥ材料１２との間に設けられ、シンクロトロン放射光を透過させるとともにＰＴＦＥ材料１２から飛沫するＰＴＦＥを吸着するＰＴＦＥ吸着用フィルム１３とを介して、ＰＴＦＥ材料１２の加工部分にシンクロトロン放射光を照射する。この照射によって、ＰＴＦＥ材料１２のシンクロトロン放射光が照射された部分表面をエッチングする。

ここで、マスク部材１１には、シンクロトロン放射光を透過させない材料、又は、例えシンクロトロン放射光が透過したとしても、ＰＴＦＥ材料を実質的にエッチングしない程度の強さでの透過しかさせない材料を用いている。また、ここでのシンクロトロン放射光は、Ｘ線の波長を有しているものである。

ＰＴＦＥ吸着用フィルム１３は、ポリイミド、エポキシ等の樹脂フィルム、Ｂｅ、Ａｌ等の軽金属フィルム、シリコン、ゲルマニウム等の半導体フィルム、又は、ニオブ酸リチウム等の圧電体フィルムである。

本実施形態のエッチング方法によれば、エッチングされた際に、ＰＴＦＥ材料から飛沫するＰＴＦＥを吸着することができるので、エッチング部分に、再付着することを抑制できる。したがって、従来よりも精度良くエッチングできる。

＜第３実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第３実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法について説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法の一工程を示す模式図である。なお、図３中の実践矢印は、シンクロトロン放射光である。

図３に示すように、ＳＦ_６ガス雰囲気下において、パターン２１ａを有するマスク部材２１を介して、ＰＴＦＥ材料２２の加工部分にシンクロトロン放射光を照射し、ＰＴＦＥ材料２２のシンクロトロン放射光が照射された部分をＣＦ_Ｘに変えて（脱離化学イオン化）、エッチングを行う。このとき、ＣＦ_ＸをＳＦ_６ガスと接触させるとともに、シンクロトロン放射光を照射して光化学反応が起こし、揮発性分子のＣＦ_４を生成させる。ここで、一変形例として、Ｏ_２ガスをＳＦ_６ガスの代わりに用いてもよいし、ＳＦ_６ガスとＯ_２ガスとを両方用いてもよい。

ここで、マスク部材２１には、シンクロトロン放射光を透過させない材料、又は、例えシンクロトロン放射光が透過したとしても、ＰＴＦＥ材料を実質的にエッチングしない程度の強さでの透過しかさせない材料を用いている。また、ここでのシンクロトロン放射光は、Ｘ線の波長を有しているものである。

本実施形態のエッチング方法によれば、エッチング部分のＰＴＦＥ材料を揮発性分子化できるとともに、ＰＴＦＥ材料への再付着を抑制できる。その結果として、従来よりも精度良く、ＰＴＦＥ材料のエッチングを行うことができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る高周波導波管について説明する。図４（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る高周波導波管を示す模式構成図である。

高周波導波管３１は、途中で蛇行するように形成されており、表面粗度Ｒｍａｘが０．２μｍ以下である面を外部側に有するＰＴＦＥ材料３１ａと、ＰＴＦＥ材料３１ａの表面を被覆している薄膜３１ｂとで構成されている。薄膜３１ｂは、金、銀、銅、又はアルミニウムからなるものである。ここで、一変形例として、高周波導波管３１を構成するＰＴＦＥ材料３１ａの外部側面の表面粗度Ｒｍａｘは、０．１μｍ以下であってもよい。

この高周波導波管３１は、上述の第１〜第３実施形態のいずれかのエッチング方法で、精度良く製造することができる。例えば、簡単に説明すると以下の通りである。所定の厚みを有するＰＴＦＥ材料からなる板の一面に、所定形状のマスク（例えば、図４（ｂ）と同形状のマスク）を被せた状態として、該マスク側から上述の第１〜第３実施形態のいずれかのエッチングを行って、該マスクの形状に合わせたＰＴＦＥ材料３１ａを得る。そして、このＰＴＦＥ材料３１ａの外周面（長手方向の端面を除く）に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる薄膜３１ｂをメッキなどで被覆することで、高周波導波管３１が完成する。

なお、例えば、金からなる場合の薄膜３１ｂの厚みは、４μｍ〜５μｍ程度あればよい。これは、以下の方法で導出される。導体表面上の１／ｅ（＝３６．８％）の振幅に減少する厚さを「表皮の厚さ」と呼ぶ（「内藤喜之 マイクロ波・ミリ波工学 コロナ社（１９８６年） 第６７頁 式（２．１５７）」参照）が、例えば、金薄膜の場合、図５に示すように、金薄膜の厚みが増えるにつれて、電磁界の振幅が指数関数的に減少していることがわかる。このグラフからすると、金薄膜の「表皮の厚さ」は、０．４μｍ〜０．５μｍ程度であるので、その１０倍程度の４μｍ〜５μｍが選択した。これにより、電磁波の侵入をほとんど抑止できる。なお、同様の方法は、薄膜３１ｂが銀、銅、又はアルミニウムのいずれかからなる場合にも適用できる。

本実施形態によれば、高周波損失の低いＰＴＦＥ材料を利用して、入出力ポートなどの様々な導波管回路系に用いることが可能な小型の高周波導波管３１を提供できる。

なお、薄膜３１ｂを被覆する前に、アルゴンなどを用いたスパッタリングで、ＰＴＦＥ材料３１ａの表面改質を行ってから、薄膜３１ｂを外周面（長手方向の端面を除く）に施してもよい。これにより、薄膜３１ｂが剥離しにくくなる。また、薄膜３１ｂを形成する場合には、高周波の染み出し長よりも厚く形成する。これらにより、高周波の損失がさらに低減された高周波導波管を提供できる。この点は、後述する第５、第６実施形態においても同様である。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る高周波導波管について説明する。図６（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る高周波導波管を示す模式構成図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の高周波導波管の一例の寸法における散乱行列の周波数特性を示すグラフである。なお、図６（ａ）においては、説明の便宜上、透明図としている。また、図６（ｂ）のグラフにおいては、図６（ａ）の高周波導波管の一例の周波数特性を線で示し、市販のシミュレータ（ＨＦＳＳ）による数値解析結果をドットで示している。また、図６（ｂ）のグラフの周波数特性を得る図６（ａ）に示した各パラメータの具体的な値は、以下の通りである。Ｗ＝４．０（ｍｍ）、Ｗ_ｅ＝４．３１８（ｍｍ）、ｃ_ｌ＝１．６４３（ｍｍ）、Ａ_ａ＝２．４４２（ｍｍ）、Ａ_ｕ＝１．５０５（ｍｍ）、Ａ_ν＝３．３６３（ｍｍ）、後述するＰＴＦＥ板４１ａの誘電率は２．０４、後述する穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆの径は０．０５ｍｍとしている。

本実施形態に係る高周波導波管４１は、略十字型形状のＰＴＦＥ板４１ａと、ＰＴＦＥ板４１ａの複数の所定箇所それぞれにおいて、ＰＴＦＥ板の厚さ方向に形成された、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆと、ＰＴＦＥ板４１ａの外周面（高周波の入出力用の端面を除く）及び穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆにおける内壁を被覆している薄膜４１ｂとを有している。

なお、穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆの各位置及び各半径の値は、短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出し、決定している。このとき、決定された穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆの各位置及び各半径の値を、さらにＰｏｗｅｌｌ法（M.J.D.Powell、“An efficient method for finding the minimum of a function of several variables without calculating derivatives,”Computer J., vol.7, pp.155-162, July.1964.）によって、数学的に最適化してもよい。

上述の短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いた方法を示すと以下の通りである。

周囲を短絡または開放としたH面平面回路の任意の座標点における電圧は、周辺s₀からJ(s₀)なる電流が流れ込んだ場合、平面回路の境界条件を満足するグリーン関数を用いて次の式（１）のように表現できる。

また、入出力ポートの伝送モードを導波管の固有モードで展開すれば、各ポート間のモードインピーダンス行列要素を以下の式（２）のように定義できる。

ここに、

薄膜４１ｂにおいては、例えば、金薄膜である場合には、第４実施形態と同様に４μｍ〜５μｍの厚さとすればよい。これにより、電磁波が薄膜４１ｂをほぼ通り抜けることができないので、高周波損失をより低減できる。他の材料からなる薄膜においても、電磁波が薄膜４１ｂをほぼ通り抜けることができない程度の厚みにしておけばよい。

この高周波導波管４１は、上述の第１〜第３実施形態のいずれかのエッチング方法で、精度良く製造することができる。例えば、簡単に説明すると以下の通りである。所定の厚みを有するＰＴＦＥ材料からなる板の一面に、穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆを形成するための孔を有した十字形状のマスクを被せた状態として、該マスク側から上述の第１〜第３実施形態のいずれかのエッチングを行い、穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆが形成されているとともに上記マスクの形状と合致するＰＴＦＥ板４１ａを得る。そして、このＰＴＦＥ板４１ａの外周面（長手方向の端面を除く）及び穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆの各内壁に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる薄膜４１ｂをメッキなどで被覆することで、高周波導波管４１が完成する。

本実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果を奏することができる十字路型の高周波導波管４１を提供できる。

ここで、本実施形態の一変形例として、ＰＴＦＥ板４１ａの表面と、穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆの内壁とを、薄膜４１ｂで覆う代わりに、穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆに金、銀、銅、又はアルミニウムからなる円柱状のピン部材（図示せず）を埋め込むだけとしてもよい。このときのピン部材の半径の値は、穴４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆの半径の値と同様にする。これにより、本実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例の高周波導波管におけるＰＴＦＥ板は、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる薄膜で覆われていてもよい。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る高周波導波管について説明する。図７は、本発明の第６実施形態に係る高周波導波管を示す模式構成図であって、（ａ）が斜視透明図、（ｂ）が上視透明図である。

本実施形態に係る高周波導波管５１は、十字路５２を有したＰＴＦＥ板５１ａと、ＰＴＦＥ板５１ａを被覆する金、銀、銅、又はアルミニウムからなる薄膜５１ｂと、十字路５２の外辺に沿って並設された、金、銀、銅、又はアルミニウム製の複数の円柱部材５２ａからなる円柱部材群と、十字路５２中の複数の所定箇所それぞれにおいて、ＰＴＦＥ板５１ａの厚さ方向に埋め込まれた、円柱部材５２ａと同様の円柱部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆとを備えている。ここで、円柱部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆの両端も、薄膜５１ｂによって覆われている。

円柱部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆそれぞれの位置及び半径の値は、第５実施形態で説明したものと同様に、短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出されている。

薄膜５１ｂにおいては、例えば、金薄膜である場合には、第４実施形態と同様に４μｍ〜５μｍの厚さとすればよい。これにより、電磁波が薄膜５１ｂをほぼ通り抜けることができないので、高周波損失をより低減できる。他の材料からなる薄膜においても、電磁波が薄膜５１ｂをほぼ通り抜けることができない程度の厚みにしておけばよい。

この高周波導波管５１は、上述の第１〜第３実施形態のいずれかのエッチング方法で、精度良く製造することができる。例えば、簡単に説明すると以下の通りである。所定の厚みを有するＰＴＦＥ材料からなる板の一面に、円柱部材５２ａからなる円柱部材群、円柱部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆを埋め込むための穴を形成するための孔を有した板状マスクを被せた状態として、該マスク側から上述の第１〜第３実施形態のいずれかのエッチングを行い、円柱部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆを埋め込むための穴が形成されているＰＴＦＥ板５１ａを得る。そして、このＰＴＦＥ板５１ａにおける、円柱部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆを埋め込むための穴に、円柱部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆをメッキなどで埋め込むとともに、ＰＴＦＥ板５１ａの上下面の両方を、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる薄膜５１ｂもメッキなどで被覆することで、高周波導波管５１が完成する。

本実施形態によれば、第４及び第５実施形態と同様の効果を奏することができる高周波導波管５１を提供できる。

次に、実施例を用いて本発明を説明する。

（実施例１）
上述の第１実施形態と同様のエッチング方法を用いて、実際にＰＴＦＥ材料をエッチングした。本実施例でのシンクロトロン放射光の光子エネルギーは、１〜１２ｋｅＶとした。その結果を図８（ａ）のＡＦＭ写真として示す。図８（ａ）中、ＰＴＦＥ材料の温度を、（ａ−１）が１３５℃、（ａ−２）が１６５℃、（ａ−３）が１８５℃、（ａ−４）が２２１℃として、エッチングを行った。

（比較例１）
ＰＴＦＥ材料の温度が異なる点と、シンクロトロン放射光の光子エネルギーを１〜１２ｋｅＶとした以外は、実施例１と同様にエッチングを行った。その結果を図８（ｂ）のＡＦＭ写真として示す。図８（ｂ）中、ＰＴＦＥ材料の温度を、（ｂ−１）が１０７℃、（ｂ−２）が１１６℃、（ｂ−３）が１４２℃、（ｂ−４）が１６４℃として、エッチングを行った。

実施例１の（ａ−１）と比較例１の（ｂ−３）とは、エッチングされるＰＴＦＥ材料の温度が近いものであるが、全く様子が異なっている。つまり、実施例１の（ａ−１）においては溶融が起こっているが、比較例１の（ｂ−３）においては全く起こっていない。また、実施例１の（ａ−２）と比較例１の（ｂ−４）とでも、エッチングされるＰＴＦＥ材料の温度が近いものであるが、全く様子が異なっている。つまり、実施例１の（ａ−２）においては溶融が進行しているが、比較例１の（ｂ−３）においては全く起こっていない。したがって、ＰＴＦＥ材料の温度が１３５℃以上であり、シンクロトロン放射光の光子エネルギーが１〜１２ｋｅＶである場合、溶融させてのエッチングが可能であることがわかる。

（実施例２）
次に、下記表１のように、ＰＴＦＥ材料の温度及びシンクロトロン放射光の光子エネルギーを変化させた際のエッチングによって、ＰＴＦＥ材料の表面がどのように変化するか、ＡＦＭ観察を行った。これらの結果をＡＦＭ画像の写真として図９に示す。なお、表１での試料１〜５に、図９の（ａ）〜（ｅ）が順に対応している。

図９の（ａ）〜（ｃ）に比べ、シンクロトロン放射光の光子エネルギーが１〜１２ｋｅＶであり、ＰＴＦＥ材料の温度が８５℃以上の範囲に入っている図９の（ｄ）、（ｅ）は、表面が滑らかになっていることがわかる。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１、第２実施形態のエッチング方法は、組み合わせて使用してもよい。

本発明の第１実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法の工程を順に示した模式図である。 本発明の第２実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法の一工程を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係るＰＴＦＥ材料のエッチング方法の一工程を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係る高周波導波管を示す模式構成図、（ｂ）が、本発明の第４実施形態に係る高周波導波管の製造に用いるマスクを示す上視図である。 金薄膜の厚みと金薄膜中の電磁界振幅との関係を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の第５実施形態に係る高周波導波管を示す模式構成図、（ｂ）は、（ａ）の高周波導波管の一例の寸法における散乱行列の周波数特性を示すグラフである。 本発明の第６実施形態に係る高周波導波管を示す模式構成図であって、（ａ）が斜視透明図、（ｂ）が上視透明図である。 （ａ）が、実施例１の結果を示すＡＦＭ写真、（ｂ）が、比較例１の結果を示すＡＦＭ写真である。 実施例２の結果を示すＡＦＭ画像の写真である。

符号の説明

１、１１、２１ マスク部材
１ａ、１１ａ、２１ａ パターン
２、１２、２２、３１ａ ＰＴＦＥ材料
２ａ 貫通孔
３ 泡
１３ 吸着用フィルム
３１ 高周波導波管
３１ｂ 薄膜

Claims (9)

1. シンクロトロン放射光を少なくともエッチングに使用できない程度に透過させない材料からなり、パターンが形成されたマスク部材を介して、前記シンクロトロン放射光をＰＴＦＥ材料に照射してエッチングを行うＰＴＦＥ材料のエッチング方法であって、
   ＰＴＦＥ材料の加工部分の温度が８５℃以上であり、該加工部分に０．０５ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの光子エネルギーのシンクロトロン放射光を照射する工程を有していることを特徴とするＰＴＦＥ材料のエッチング方法。
2. 前記エッチングの際、前記マスク部材と前記ＰＴＦＥ材料との間に、前記シンクロトロン放射光を透過させるとともに前記ＰＴＦＥ材料から飛沫するＰＴＦＥを吸着するＰＴＦＥ吸着用フィルムを配置することを特徴とする請求項１に記載のＰＴＦＥ材料のエッチング方法。
3. シンクロトロン放射光を少なくともエッチングに使用できない程度に透過させない材料からなるパターンが形成されたマスク部材を介して、前記シンクロトロン放射光をＰＴＦＥ材料に照射してエッチングを行うＰＴＦＥ材料のエッチング方法であって、
   前記エッチングの際、前記マスク部材と前記ＰＴＦＥ材料との間に、前記シンクロトロン放射光を透過させるとともに前記ＰＴＦＥ材料から飛沫するＰＴＦＥを吸着するＰＴＦＥ吸着用フィルムを配置することを特徴とするＰＴＦＥ材料のエッチング方法。
4. 前記ＰＴＦＥ吸着用フィルムが、樹脂フィルム、軽金属フィルム、半導体フィルム、又は、圧電体フィルムであることを特徴とする請求項２又は３に記載のＰＴＦＥ材料のエッチング方法。
5. ＰＴＦＥ材料の所定箇所を脱離化学イオン化する脱離化学イオン化工程と、
   前記脱離化学イオン化工程で得られたＣＦ_ｘに、ＳＦ_６ガス又は／及びＯ_２ガスを接触させるとともにシンクロトロン放射光を照射する光化学反応工程とを有していることを特徴とするＰＴＦＥ材料のエッチング方法。
6. 表面粗度Ｒｍａｘが０．２μｍ以下である所定形状のＰＴＦＥ材料を用いて構成されており、
   前記ＰＴＦＥ材料の表面が、高周波の染み出し長の値より大きい厚さの金薄膜、銀薄膜、銅薄膜、又はアルミニウム薄膜で被覆されていることを特徴とする高周波導波管。
7. 十字路を有した板状のＰＴＦＥ材料において、前記十字路の外辺に沿って並設され、該ＰＴＦＥ材料の厚さ方向にそれぞれが埋め込まれた、金、銀、銅、又はアルミニウム製の複数の円柱部材からなる円柱部材群と、
   前記十字路中の複数の所定箇所それぞれにおいて、前記ＰＴＦＥ材料の厚さ方向に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる円柱部材が埋め込まれており、
   前記十字路中の複数の所定箇所それぞれの位置と、前記十字路中の前記円柱部材の所定半径の値とが、短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出されたものであることを特徴とする請求項６に記載の高周波導波管。
8. 略十字型形状に形成されたＰＴＦＥ材料を有したものであり、
   前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれにおいて、前記ＰＴＦＥ材料の厚さ方向に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる所定半径の穴が形成されているとともに、前記穴の内壁が前記ＰＴＦＥ材料の表面に形成された金薄膜、銀薄膜、銅薄膜、又はアルミニウム薄膜で被覆されており、
   前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれの位置と前記穴の所定半径の値とが、短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出されたものであることを特徴とする高周波導波管。
9. 略十字型形状に形成されたＰＴＦＥ材料を有したものであり、
   前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれにおいて、前記ＰＴＦＥ材料の厚さ方向に、金、銀、銅、又はアルミニウムからなる所定半径の円柱状ピン部材が埋設されており、
   前記ＰＴＦＥ材料の複数の所定箇所それぞれの位置と、前記円柱状ピン部材の所定半径の値とが、短絡境界H面平面回路法に仮想ポート短絡法を用いて導出されたものであることを特徴とする高周波導波管。