JP2011010154A - 線路導体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】線路導体におけるエネルギー伝播効率を向上させること。
【解決手段】電気信号の伝播のために用いられる線路導体ＫＤにおいて、断面が矩形状であり、その４つの角部のうちの少なくとも１つの角部がアール状となっており、アール状となったその曲率半径Ｒが、次の式、
０．６δ≦Ｒ≦ｔ／２
ただし、δ：線路導体の表皮深さ
ｔ：線路導体の厚さ
で示される範囲にある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気信号の伝播のために用いられる線路導体およびその製造方法に関する。

近年において、高周波デバイスは特殊なものではなくなり、民需および官需の広い分野に適用されてきており、今後もさらに高周波化が進むことが予想される。

例えば、現在、日本の携帯電話に使用されている周波数帯は０．８ＧＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、１．７５ＧＨｚ帯、および２ＧＨｚ帯であり、さらに３．６〜４．３ＧＨｚ帯も使用されている。米国の携帯電話では５．８ＧＨｚ帯が使用されている。

また、パーソナルコンピュータの発展によってＣＰＵのクロック周波数は１〜４．７ＧＨｚに達し、コンピュータおよび周辺機器間を無線でつなぐ無線ＬＡＮ（BlueTooth ）においては、２．４ＧＨｚ帯が割り当てられ、近年予定されている超高速ギガビット無線ＬＡＮシステムには５９〜６０ＧＨｚ帯が割り当てられている。さらには、高速道路で普及が進められているＥＴＣシステムはアマチュア無線のＩＳＭバンドを利用した５．８ＧＨｚ帯であり、駅で使用されているＩＣチップカードにはＲＦＩＤと呼ばれる２．４５ＧＨｚ帯を利用した高周波デバイスが使用されている。その他、衛星回線では１１．５〜１２．７ＧＨｚ帯が、レーダーでは１．７〜５００ＧＨｚ帯が使用されている。また、将来にわたって固定された周波数帯域だけの対応ではなく、1 つのデバイスで多数の周波数帯に適応できるチューナブルなデバイスの開発が精力的に進められている。

このように、高周波デバイスはさまざまな分野で利用されているが、高周波についての正確な定義は無く、大体０．７〜６０ＧＨｚ程度の範囲である。実際には上に述べたように現在積極的に利用されているのは数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の範囲である。

高周波は、直流や低周波、例えば５０−６０ＨＺの商用交流とは様相が異なり、自己インダクタンスによって表皮効果と呼ばれる現象が顕在化するので、表皮深さ（δ）と呼ばれる導体のごく表層しか電流が流れない。表皮深さδは、次の（１）式で定義される。

δ＝（πμσｆ）^-1/2 ……（１）
ただし、μ：導体の透磁率
σ：導体の伝導率
ｆ：周波数
例えば、導体が金（Ａｕ）である場合に、周波数ｆが０．７〜２０ＧＨｚでは、表皮深さδ＝３．０〜０．７μｍである。

表皮深さδは、電流が流れる領域の目安となるため、高周波線路導体の幅や厚みは、表皮深さδの少なくと２倍程度必要であるが、これ以上に厚くしても高周波伝播に関しては寄与しない。したがって、一般的には、高周波線路導体の幅や厚みは表皮深さδの２〜３倍程度である。また、高周波伝播に関しては、素子間の特性インピーダンスを揃えないと接続部で反射が起こりエネルギーの損失が生じる。そのため、一般的には、高周波部品は特性インピーダンスが５０Ωのものが標準的に用いられている。

これらのことから、図２１に示すような高周波線路導体ＫＤｊからなるマイクロストリップラインＤＲｊにおいては、導体ＫＤｊの幅ｗおよび厚さｔがほぼ一意的に決まってしまう。なお、図２１において、導体ＫＤｊは誘電体基板ＫＢを介して接地導体ＳＤと対向している。

さて、従来において、種々の導波路に用いられる高周波線路導体として、平板状の中央部が周辺部よりも厚くなった形状のもの（例えば、特許文献１）、厚み方向に幅の大きさを異にするもの、絶縁物の粒子または空隙を含む断面形状を備えるもの（例えば、特許文献２）、台形の基板に支持された矩形状のもの（例えば、特許文献３）、複数の平板状体が連続したもの（例えば、特許文献４）などが開示されている。

特開２０００−３１７０８ 特開平８−２８８４６３ 特開平４−３６８００５ 特開平２−１９７１４８

ところで、例えば高周波回路における大きな課題のひとつはエネルギー損失の低減である。

図２２に示すように、導体ＫＤｊには、表皮深さδで示される表面部分ＨＢＢにしか電流が流れず、また、導体ＫＤｊの断面における角の部分ＫＢＢに電界および磁界が集中する。そのため、電磁輻射によるエネルギー損失が増加し、またジュール熱の発生により抵抗成分が増加して実効的な表皮深さも減少してしまう。

なお、図２２（Ａ）は表皮効果が表れる理想状態を示し、図２２（Ｂ）は表皮効果による実際の状態を示す。

しかし、従来においては、上に述べたように特性インピーダンスに基づいて基本的な設計寸法が決定されており、エネルギー伝播効率を向上させることが困難である。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、線路導体におけるエネルギー伝播効率を向上させることを目的とする。

本実施形態の導体は、電気信号の伝播のために用いられる線路導体において、断面が矩形状であり、その４つの角部のうちの少なくとも１つの角部がアール状となっており、アール状となったその曲率半径Ｒが、次の式、
０．６δ≦Ｒ≦ｔ／２
ただし、δ：線路導体の表皮深さ
ｔ：線路導体の厚さ
で示される範囲にある。

本発明によると、線路導体におけるエネルギー伝播効率を向上させることができる。

本実施形態の導体を用いたマイクロストリップラインを示す斜視図である。 マイクロストリップラインの断面図である。 コプレーナラインおよびスロットラインの断面図である。 導体の断面形状の他の例を示す図である。 導体の断面形状の他の例を示す図である。 導体が金の場合の周波数と表皮深さとの関係を示す図である。 Ｒ／δと同一電流密度面積との関係を示す図である。 ２ＧＨｚでの電界分布の断面形状による相違を示す図である。 １０ＧＨｚでの電界分布の断面形状による相違を示す図である。 ２ＧＨｚでの電流密度分布の断面形状による相違を示す図である。 １０ＧＨｚでの電流密度分布の断面形状による相違を示す図である。 電流密度分布の周波数による相違を示す図である。 電界強度分布の周波数による相違を示す図である。 第１の製造方法による導体の製造工程を示す図である。 第２の製造方法による導体の製造工程を示す図である。 第２の製造方法による導体の製造工程を示す図である。 第３の製造方法による導体の製造工程を示す図である。 第３の製造方法による導体の製造工程を示す図である。 第４の製造方法による導体の製造工程を示す図である。 露光量と残膜率との関係の例を示す図である。 従来のマイクロストリップラインの一部を示す斜視図である。 従来のマイクロストリップラインの表皮効果を説明する図である。

図１に示すマイクロストリップラインＤＲ１において、導体（高周波線路導体）ＫＤは、接地導体ＳＤと対向するよう、誘電体基板ＫＢの表面に設けられている。

導体ＫＤは、その元の断面形状が、幅ｗおよび厚さｔを有する矩形状であり、その４つの角部２１ａ〜ｄの全部が、曲率半径Ｒを有するアール状となっている。

アール状となった曲率半径Ｒは、次の（２）式で示される。

０．６δ≦Ｒ≦ｔ／２ ……（２）
ただし、δ：導体の表皮深さ
ｔ：導体の厚さ
すなわち、曲率半径Ｒは、導体ＫＤの表皮深さδの０．６倍よりも大きく、導体ＫＤの厚さｔの２分の１よりも小さい。

マイクロストリップラインＤＲ１の具体的をあげると、導体ＫＤの幅ｗが３５０μｍ、厚さｔが６μｍ、材料は金（Ａｕ）である。誘電体基板ＫＢとして、ガラスエポキシ基板（ＦＲ４）が用いられ、比誘電率εが４．９、厚さｈが２００μｍである。特性インピーダンスは５０Ωである。

なお、導体ＫＤの表皮深さδは、上の（１）式で計算される。計算結果が図６にグラフで示されている。図６によると、例えば、１ＧＨｚでは表皮深さδが２．５μｍ、２ＧＨｚでは表皮深さδが１．７μｍ、１０ＧＨｚでは表皮深さδが０．８μｍである。

図１および図２に示す導体ＫＤでは、その断面の各角部２１ａ〜ｄに、厚さｔの２分の１の曲率半径Ｒのアールが設けられている。つまり、（２）式で示される曲率半径Ｒの最大値のアールが設けられている。

換言すれば、各角部２１ａ〜ｄに設けられたアールは、矩形の短辺の中央で繋がっており、その結果、角部２１ａと２１ｂ、および角部２１ｃと２１ｄに、それぞれ、半円状のアールが設けられている。

このように、導体ＫＤの断面の角部２１ａ〜ｄに曲率半径Ｒを有するアールを設けることにより、角部２１ａ〜ｄつまりアール状部に電界が集中することが抑えられる。これにより、導体ＫＤによるエネルギー伝播効率が向上する。

アール状の曲率半径Ｒは、大きいほどよいので、その最大値、つまり曲率半径Ｒの範囲の上限値は、導体ＫＤの厚さｔの２分の１となる。

また、曲率半径Ｒの範囲の下限値は、電流の低下が増大するときの値である、０．６δである。つまり、曲率半径Ｒが０．６δよりも小さくなると、導体ＫＤを流れる電流の低下が増大する。

換言すると、曲率半径Ｒが０．６δ以上であるときに、同一の高い電流密度を示す領域が大きくなり、電流の流れの低下が抑えられ、抵抗の低い領域の減少が抑えられ、ジュール損失に起因する損失が少なくなる。したがってエネルギー伝播効率の高い状態が維持される。

図７には、Ｒ／δと、同じ電流密度を示す領域の面積（規格化面積）Ｓｉとの関係が、グラフで示されている。つまり、グラフにおいて、横軸は半径表皮深さ比を示すＲ／δであり、縦軸は、断面において同じ電流密度を示す領域の面積がＲ／δで飽和する値で規格化した値である。図７によると、Ｒ／δが０．６以上で飽和値の９５％の面積となっている。図７のグラフについては後でさらに説明する。

次に、導体ＫＤの角部にアールを設けることによって生じる現象について、シミュレーションの結果に基づいて説明する。

すなわち、マイクロストリップラインＤＲ１について、高周波電流を流したときにその断面に生じる電界分布および電流密度分布を、シミュレーションにより求めた。

シミュレーションにおいて、導体ＫＤの厚さを６μｍ、幅を２００μｍ、長さを１ｍｍとした。導体ＫＤには１Ｗの高周波電力を供給した。周波数は、１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、１０ＧＨｚのいずれかとした。

図８〜図１３において、導体ＫＤの断面形状における一方の端部が示されている。導体ＫＤの断面形状において、左端部からほぼ厚さに等しい長さだけ導体ＫＤの内部に入った位置に縦線が表れているが、この縦線の左側については精密に、縦線よりも右側については粗くなるよう、シミュレーションを行った。

図８および図９には、各断面において、２ＧＨｚまたは１０ＧＨｚでの電界分布が示されている。つまり、断面に表れている等高線は、電界の強さが同じである領域の境界を示す。

図８および図９において、当然ではあるが、断面形状の外部の領域の電界が最も強く、断面形状の内部においては、濃度の低い領域の方が電界が高い。なお、導体ＫＤの内部にも電界が表れているのは、損失のあるモード（lossy mode) でシミュレーションを行ったことによる。

図８（Ａ）は、断面形状の角部の曲率半径Ｒが０の場合、つまりアールがなく９０°の角部を持った従来の場合である。図８（Ｂ）は曲率半径Ｒが１．５μｍの場合、図８（Ｃ）は曲率半径Ｒが３．０μｍの場合である。

図８（Ａ）および図９（Ａ）のようにアールがない（Ｒ＝０）場合には、電界が角部にかなり入り込んでいる。これに対し、図８（Ｂ）（Ｃ）および図９（Ｂ）（Ｃ）のようにアールがある場合には、電界集中は見られない。それぞれについて、表皮深さδと曲率半径Ｒとの関係をみると、Ｒ／δが０．８５〜３．７５の範囲の全てにおいて、電界集中が抑制されていることが分かる。

図１０および図１１には、各断面において、２ＧＨｚまたは１０ＧＨｚでの電流密度分布が示されている。つまり、断面に表れている等高線は、電流密度の強さが同じである領域の境界を示す。

図１０および図１１において、導体ＫＤの断面の内部にいくほど電流密度は小さい。なお、断面形状の外部にも電流密度が表れているが、これはシミュレーションにおける誤差であるので無視してよい。

図１０および図１１において、同一の高い電流密度を示す領域、例えば断面の角部またはアール状部に近い部分に表れている濃度の高い領域（電流密度の高い領域）に着目する。そうすると、アールがある場合にはアールがない場合と比較して同一の高い電流密度を示す領域の総面積が増えており、しかも、曲率半径Ｒが大きくなるにしたがってその総面積が増えていることが分かる。つまり、アールの曲率半径Ｒが大きくなるほど電流がよく流れている。

マイクロストリップラインＤＲ１には１Ｗの電力が供給されているので、同一の高い電流密度を示す領域が小さいものほど、その領域の抵抗が大きくなっていることが分かる。アールがない場合に、同一の高い電流密度を示す領域が最も狭くなっており、その領域の抵抗が大きい。したがって、同一の高い電流密度を示す領域の最も広いものは、抵抗の低い領域が大きく、ジュール損失に起因する損失も少ない。

先の電界分布では、Ｒ／δが０．８５〜３．７５の範囲の全てにおいて電界集中が抑制されていたが、電流密度分布を見ると、アールがあって曲率半径Ｒが大きいほど、低抵抗領域が広く、好ましいことが分かる。

図１２および図１３には、曲率半径Ｒが１．５μｍの断面において、１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、４ＧＨｚの高周波を印加したときの電流密度分布および電界分布が示されている。

図１２および図１３において、周波数が１〜１０ＧＨｚの範囲においても、曲率半径Ｒが表皮深さδより小さい場合であっても、上に述べた傾向または効果があることが分かる。

したがって、曲率半径Ｒに関しては大きいほうがよいが、導体ＫＤの厚さｔの２分の１以下が実用の値となる。また、導体ＫＤの厚さｔは、通常、表皮深さδの２〜３倍程度であるので、ｔ＝３δとした場合には、Ｒ≦３δ／２ となる。具体的には、例えば、携帯電話で使用する領域（０．８〜２ＧＨｚ帯）をマルチバンドで使用するデバイスにおいては、表皮深さδが最も大きい０．８ＧＨｚ帯の表皮深さδ（＝３μｍ）に合わせて、ｔ＝９μｍとし、Ｒ≦４．５μｍとすればよい。

なお、図８〜図１３においては、マイクロストリップラインＤＲ１に対してシミュレーションを行っているので、電界の集中および電流密度領域の増加は、基板側（下側の角部またはアール状部）に少し偏っている。このことから、下側のアール状部の曲率半径Ｒを大きくしただけでも効果があるといえる。

さて、図７に示したグラフは、図８〜図１３で説明したシミュレーションのデータ解析を行った結果に基づいている。つまり、シミュレーションで得られた電流密度分布に基づいて、同一の高い電流密度を示す領域の面積を算出し、シミュレーションの設定条件のＲ／δで規格した結果をグラフにしたものが、図７である。

図７において、Ｒ／δが０．６のときに、規格化面積が飽和値の９５％となっている。また、Ｒ／δが０．３７のときには、規格化面積が飽和値の９０％となっている。

同一の高い電流密度を示す領域の面積が小さいということは、導体ＫＤの断面の端部に流れる電流が少ないことを意味するため、残りの電流は表皮深さδの部分でしか流れないことになる。そうすると、ジュール損が大きくなり、大きい電流の流れる体積も減少するため、放熱効率の劣化もともない、高周波伝播におけるロスにつながる。また、Ｒ／δが大きい場合に、同一の高い電流密度を示す領域の面積が飽和するということは、伝播する高周波の表皮深さδに比べて、Ｒが大きいと電流は導体ＫＤの断面の端部で拡がり、損失とバランスがとれると考えることができる。また、大量生産の工業製品は概ね５％程度の誤差があるため、安全値として５％の飽和値の余裕をみることは妥当であると考えられる。

これらのことから、エネルギー伝播効率を向上させるために、Ｒ／δが０．６以上であるのが好ましいといえる。

上に述べた導体ＫＤの断面形状は、マイクロストリップラインＤＲ１以外の導波路に適用することができる。

図３（Ａ）には、本実施形態の導体ＫＤを用いたコプレーナラインＤＲ２の断面図が示されている。

図３（Ａ）において、コプレーナラインＤＲ２は、ストリップ導体である導体ＫＤ２、および接地導体である導体ＫＤ１，３のいずれも、断面形状の４つの角部が曲率半径Ｒのアール状となっている。

図３（Ｂ）には、本実施形態の導体ＫＤを用いたスロットラインＤＲ３の断面図が示されている。

図３（Ｂ）において、スロットラインＤＲ３は、ストリップ導体である導体ＫＤ４、５のいずれも、断面形状の４つの角部が曲率半径Ｒのアール状となっている。

このように、コプレーナラインＤＲ２およびスロットラインＤＲ３に、上に述べた断面形状の導体ＫＤを用いることにより、導体ＫＤの内部を電流が流れ易くなり、ジュール損失に起因する損失が少なくなる。そのため、エネルギー伝播効率を向上させることができる。

また、導体ＫＤの断面形状の角部を曲率半径Ｒのアール状にするだけであるから、導体ＫＤにおける基本的な設計寸法を変更することなく、エネルギー伝播効率を向上させることができる。

次に、導体ＫＤの断面形状の変形例について、図４および図５に基づいて説明する。

図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す導体ＫＤａ〜ｃは、いずれも、断面形状の全部の角部がアール状となったものである。導体ＫＤａは厚さｔの半分の曲率半径Ｒを持ち、導体ＫＤｂは厚さｔの半分より小さい曲率半径Ｒを持つ。導体ＫＤｃは、その上辺（上面）と下辺（下面）とで曲率半径Ｒの異なったアール状となっている。

図５（Ａ）（Ｂ）に示す導体ＫＤｄ〜ｅは、その上辺（上面）または下辺（下面）のいずれかが曲率半径Ｒのアール状となっている。図５（Ｃ）に示す導体ＫＤｆは、その短辺（側面）が曲率半径Ｒのアール状となっている。

これらの形状は、後に述べる製造工程における工数と効果との兼ね合いによって自由に選択できるものであり、これらのどのような形をとっても上に述べた効果が得られる。

次に、これら導体ＫＤａ〜ｄと、種々の導波路に用いる導体ＫＤとの関係について説明する。

マイクロストリップラインＤＲ１のための導体ＫＤには、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す導体ＫＤａ〜ｃが最も好ましい。図５（Ａ）に示す導体ＫＤａ〜ｄでも効果が得られる。

コプレーナラインＤＲ２のための導体ＫＤについても、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す導体ＫＤａ〜ｃが最も好ましい。接地導体である導体ＫＤ１，３については、図５（Ｃ）に示す導体ＫＤｆとし、ストリップ導体である導体ＫＤ２と対向する側の角部がアール状となるようにしてもよい。

スロットラインＤＲ３のための導体ＫＤについても、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す導体ＫＤａ〜ｃが最も好ましい。相手のストリップ導体と対向する側の角部がアール状となるようにして、図５（Ｃ）に示す導体ＫＤｆを採用してもよい。

次に、導体ＫＤの製造方法について説明する。
〔製造方法の第１実施例〕
図１４（Ａ）に示すように、基板３１の表面に、シード層（下地層）３２となる金属薄膜をスパッタリングなどで成膜する。なお、シード層３２が形成された基板３１を用いる場合には、この工程は不要である。

その後、ネガレジストを塗布する。ネガレジストをラミネートしてもよい。つまりネガレジストの塗布にはラミネートも含まれる。そして、ネガレジストに対して、所定のパターンを用いて露光し、現像を行ってレジストパターン３３を作成する。そのときに、ネガレジストのシード層３２に近い根元部分において、導体ＫＤの形成される方向に裾を引いたような形で伸びるフット３４を形成する。フット３４は、導体ＫＤのアール状部に対応する形状に形成される。

このようなフット３４の形成には、ネガレジストに通常よりも強い露光量で露光する。つまり、露光量過多や、シード層３２からの反射によってその部分が重合してしまうことを利用し、フット３４を形成する。露光量を強くする（大きくする）には、露光時間を長くするか、または光源の輝度を高くすればよい。また、露光量の調整に代えて、通常よりも現像量（現像時間）を少なくする。現像量を少なくすることで、現像不足となってフット３４の部分が残る。または、それらの両方を行う。

なお、フット３４の形成をポジレジストで行う場合には、ネガレジストの場合とは逆に、露光不足とすることにより実現可能であり、また、現像量（現像時間）を多くすることによっても調節が可能である。しかし、一般的に、ポジレジストはネガレジストほど厚く塗布するこができないので、ネガレジストを用いるほうがより実践的である。

図１４（Ｂ）に示すように、フット３４のついたレジストパターン３３の間に、メッキによって導体３５を形成する。メッキとして、例えば金メッキを行う。

図１４（Ｃ）に示すように、レジストパターン３３を剥離し、不要な部分のシード層３２を除去する。これによって、下部に曲率半径Ｒのアールを持った導体３５が形成される。

導体３５の上部にもアールを付ける場合には、物理エッチングまたは化学エッチングを行ってフット３４が形成されていなかった側の角部にアールを形成する。

図１４（Ｄ）に示すように、例えばイオンミリングを用いて角部を丸める。また、イオンミリングでは、何もせずとも鋭角な部分が切削されるが、一般的にその切削レイトはその入射角により決定されるため、所望の形状となるようミリング角をつける。または、ミリング角を随時変化させることにより、所望の形状となるように調節する。その後に不要な部分のシード層３２を除去する。

これによって導体ＫＤが形成される。
〔製造方法の第２実施例〕
以下に製造方法の第２実施例を説明するが、第１実施例と同様な要素には同じ符号を付して説明を簡略化する。以下同様である。

図１５（Ａ）に示すように、基板３１の表面の全面に、シード層３２となる金属薄膜をスパッタリングなどで成膜する。その後、ネガレジストを塗布しまたはラミネートする。そして、ネガレジストに対して、所定のパターンを用いて露光し、現像を行ってレジストパターン３３を作成する。このときに、ネガレジストのシード層３２に近い根元部分にフット３４を形成する。

図１５（Ｂ）に示すように、フット３４のついたレジストパターン３３を用い、ポジレジスト３６をパターニングする。

図１５（Ｃ）に示すように、基板３１の全体を加熱し、ポジレジスト３６を軟化させて上部の角部（エッジ）に丸みをつける。なお、イオンミリング照射によって角部に丸みを形成することも可能であるが、加熱による軟化を利用するほうが簡便である。上部の角部に丸みをつけない場合には、この工程を省略すればよい。

図１６（Ａ）に示すように、ポジレジスト３６を覆うようにネガレジスト３３ａを再度塗布し、中央にポジレジスト３６に向けて貫通する孔３７をあけたパターンを形成する。なお、孔３７は複数個設ければよい。孔３７に代えて、または孔３７とともに、長孔またはスリットを設けてもよい。

図１６（Ｂ）に示すように、ポジレジスト３６専用の溶解液（ネガレジスト３３は膨潤剥離しない）を利用してポジレジスト３６を除去する。ここで用いる溶解液は、ポジレジスト３６を溶解して剥離するが、ネガレジスト３３は膨潤剥離しないものである。これによって、空間３８が形成される。

図１６（Ｃ）に示すように、空間３８内においてメッキを行い、導体３５ｂを形成する。メッキとして、例えば金メッキを行う。

図１６（Ｄ）に示すように、ネガレジスト３３を除去し、不要な部分のシード層３２を除去する。これによって導体ＫＤが形成される。
〔製造方法の第３実施例〕
図１７（Ａ）に示すように、基板３１の表面に、シード層３２となる金属薄膜をスパッタリングなどで成膜する。その後、ポジレジストを塗布し、所定のパターンを用いて露光し、現像を行ってレジストパターン３９を作成する。

なお、このときに、通常よりも強い露光量で露光するか、または通常よりも現像量（現像時間）を多くすることによって、上部の角部にアールを形成することも可能である。その場合には次の工程を省略することができる。しかし、通常、露光量などの調整よりも、次の加熱の方が制御が容易である。

図１７（Ｂ）に示すように、基板３１の全体を１５０°Ｃ程度に加熱し、レジストパターン３９を軟化させて上部の角部に丸みをつける。なお、ここでもイオンミリング照射によって角部に丸みを形成することも可能であり、また、酸素プラズマに曝すことによって丸みを形成することも可能である。

図１７（Ｃ）に示すように、レジストパターン３９の上にネガレジスト４０を塗布し、またはラミネートする。

図１８（Ａ）に示すように、ネガレジスト４０の中央に、レジストパターン３９に向けて貫通する孔４１をあけたパターンを形成する。

図１８（Ｂ）に示すように、レジストパターン３９専用の溶解液（ネガレジスト４０は膨潤剥離しない）を利用してレジストパターン３９を除去する。これによって、空間４２が形成される。

図１８（Ｃ）に示すように、空間４２内においてメッキを行い、導体４３を形成する。メッキとして、例えば金メッキを行う。

図１８（Ｄ）に示すように、ネガレジスト４０を除去し、不要な部分のシード層３２を除去する。これによって導体ＫＤが形成される。
〔製造方法の第４実施例〕
図１９（Ａ）に示すように、基板３１の表面に、シード層３２となる金属薄膜をスパッタリングなどで成膜する。

シード層３２が形成された基板３１上に、感光感度が相対的に低い第１のポジレジスト４４および感光感度が相対的に高い第２のポジレジスト４５を、この順に塗布する。感光感度が低い第１のポジレジスト４４として、例えば、散乱性の高い１〜２μｍ程度の金属フィラーが混入したものを用いる。これにより、第１のポジレジスト４４内での光の減衰が大きくなり、第１のポジレジスト４４の感光感度が第２のポジレジスト４５よりも低くなる。

図１９（Ｂ）に示すように、第１のポジレジスト４４および第２のポジレジスト４５に対し、所定のパターンを用いて露光し、現像を行ってレジストパターン４６を作成する。その際に、第１のポジレジスト４４の残膜率が第２のポジレジスト４５の残膜率よりも大きくなるような露光量で露光する。

つまり、図２０に示すように、第２のポジレジスト４５は、露光量Ｑ１で露光されると後の現像によって残膜率はほぼ０になる。そのとき、第１のポジレジスト４４では同じ現像で残膜率は１００％である。露光量Ｑ２で露光されると、第１のポジレジスト４４および第２のポジレジスト４５いずれも残膜率はほぼ０になる。露光量Ｑ３で露光されると、第２のポジレジスト４５の残膜率はほぼ０になるが、第１のポジレジスト４４の残膜率はほぼ５０％になる。

このような露光量Ｑ３で露光することにより、第１のポジレジスト４４の部分にはフット４７が形成される。つまり、第１のポジレジスト４４のシード層３２に近い根元部分に、導体ＫＤの形成される方向に裾を引いたような形で伸びるフット４７が形成される。

このようなフット４７の形成には、上のように露光量を調整する他、現像量を少なくしてもよい。露光量および現像量の両方を調整してもよい。

図１９（Ｃ）に示すように、レジストパターン４６を用いてメッキを行い、導体４７を形成する。メッキとして、例えば金メッキを行う。

図１９（Ｄ）に示すように、レジストパターン４６を除去し、不要な部分のシード層３２を除去する。これによって導体ＫＤが形成される。

なお、上に述べた第１のポジレジスト４４および第２のポジレジスト４５として、次の材料を用いてもよい。つまり、例えば、第１のポジレジスト４４として、ＡＺエレクトリックマテリアルズ社製のＡＺ６１１２を用い、現像液としてＮＭＤ−Ｗ２．３８％を用いる。第２のポジレジスト４５として、ＡＺ４２１０を用い、現像液としてＡＺ４００Ｋを４倍希釈で用いる。ここにあげた２つの材料は、現像液が互いに異なり、第１のポジレジスト４４は他方の現像液に極めて難溶である。そのため、第１のポジレジスト４４で下層パターンを形成した後、第２のポジレジスト４５先のパターンより細いパターンを形成することにより、上にような段差のあるパターンを形成することが可能である。

第４の実施例において、第１のポジレジスト４４および第２のポジレジスト４５を塗布したが、これに代えて、第１のネガレジストおよび第２のネガレジストを塗布してもよい。この場合には、シード層３２が形成された基板３１上に、感光感度が相対的に高い第１のポジレジストおよび感光感度が相対的に低い第２のポジレジストを、この順に塗布する。第１のネガレジストおよび第２のネガレジストに対し、所定のパターンを用いて露光し、現像を行ってレジストパターンを作成する。その際に、第１のネガレジストの残膜率が第２のネガレジストの残膜率よりも大きくなるような露光量で露光する。これにより、第１のネガレジストの部分にフットを形成する。他は上に述べた第４の実施例の場合と同様である。

上に述べた本実施形態において、導体ＫＤおよび導波路（ＤＲ１〜３）の構造、形状、寸法、材料、配置、製造方法、製造順序などは一例であり、他の種々のものとすることが可能である。

ＫＤ 導体（線路導体）
ＤＲ１ マイクロストリップライン（導波路）
ＤＲ２ コプレーナライン（導波路）
ＤＲ３ スロットライン（導波路）
Ｒ 曲率半径
２１ａ〜ｄ 角部（アール状部）
３１ 基板
３２ シード層（下地層）
３３ レジストパターン
３４ フット
３５ 導体（線路導体）
３６ ポジレジスト
３３ａ ネガレジスト（第２のネガレジスト）
３７ 孔
３８ 空間
３５ｂ 導体（線路導体）
３９ レジストパターン（ポジレジストパターン）
４０ ネガレジスト
４１ 孔
４２ 空間
４３ 導体（線路導体）
４４ 第１のポジレジスト
４５ 第２のポジレジスト
４６ レジストパターン
４７ フット
４８ 導体（線路導体）

Claims (9)

1. 電気信号の伝播のために用いられる線路導体において、
   断面が矩形状であり、その４つの角部のうちの少なくとも１つの角部がアール状となっており、アール状となった角部の曲率半径Ｒが、次の式、
   ０．６δ≦Ｒ≦ｔ／２
   ただし、δ：線路導体の表皮深さ
   ｔ：線路導体の厚さ
   で示される範囲にある、
   線路導体。
2. 前記４つの角部の全部が、前記曲率半径Ｒを有するアール状となっている、
   請求項１記載の線路導体。
3. 互いに平行に配置された、電気信号の伝播のために用いられる複数の線路導体を備える導波路において、
   それぞれの線路導体の断面が矩形状であり、各線路導体の４つの角部のうちの少なくとも１つの角部がアール状となっており、アール状となった角部の曲率半径Ｒが、次の式、
   ０．６δ≦Ｒ≦ｔ／２
   ただし、δ：線路導体の表皮深さ
   ｔ：線路導体の厚さ
   で示される範囲にあり、
   それぞれの線路導体の断面における４つの角部のうち、少なくとも他の線路導体と対向する側の角部が、前記曲率半径Ｒを有するアール状となっている、
   導波路。
4. 基板上に第１のレジストを形成する工程と、
   前記第１のレジストに凹部を作成するとともに、前記凹部の前記基板に近い根元部分に、前記凹部の内方に延びるフットを形成する工程と、
   前記凹部内に導電材料を埋め込む工程と、
   を含む線路導体の製造方法。
5. さらに、前記導電材料に対して、物理エッチングまたは化学エッチングを行うことにより、前記導電材料における前記フットが形成されていない側の角部にアールを形成する工程を有する、
   請求項４記載の線路導体の製造方法。
6. 前記第１のレジストに対する露光量および現像量の少なくとも一方を調整することにより、前記フットを形成する、
   請求項４または５記載の線路導体の製造方法。
7. 基板上に第１のレジストを形成する工程と、
   前記第１のレジストに凹部を作成するとともに、前記凹部の前記基板に近い根元部分に、前記凹部の内方に延びるフットを形成する工程と、
   前記凹部内に前記第１のレジストとは逆極性である第２のレジストを形成する工程と、
   前記第２のレジストを覆うように、前記第１のレジストと同極性である第３のレジストを形成する工程と、
   前記第２のレジストを除去する工程と、
   前記第２のレジストを除去することにより生じた空間に導電材料を埋め込む工程と、
   を含む線路導体の製造方法。
8. 基板上に、断面が矩形状の第１のレジストを形成する工程と、
   前記第１のレジストの前記基板とは反対側の２つの角部にアールを形成する工程と、
   前記第１のレジストを覆うように、前記第１のレジストとは逆極性の第２のレジストを形成する工程と、
   前記第１のレジストを除去する工程と、
   前記第１のレジストを除去することにより生じた空間に導電材料を埋め込む工程と、
   を含む線路導体の製造方法。
9. 基板上に、第１のレジストを形成する工程と、
   前記第１のレジスト上に、前記第１のレジストと同極性であり、且つ、前記第１のレジストより感光感度が高い第２のレジストを形成する工程と、
   前記第１および第２のレジストを、前記第１のレジストの残膜率が前記第２のレジストの残膜率よりも大きくなるように露光し、前記第１および第２のレジストにわたる凹部を形成する工程と、
   前記凹部内に導電材料を埋め込む工程と、
   を含む線路導体の製造方法。

Images