JP2011010154A - 線路導体およびその製造方法 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔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。
〔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。
〔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。
〔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)
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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JP2009153156A JP2011010154A (ja) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | 線路導体およびその製造方法 |
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- 2009-06-29 JP JP2009153156A patent/JP2011010154A/ja active Pending
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