JP2016012798A - 高周波伝送線路、アンテナ及び電子回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】交流抵抗の小さい高周波伝送線路を提供すること。
【解決手段】本発明の一側面に係る高周波伝送線路２は、交流電気信号を伝送する高周波伝送線路２であって、金属及びカーボンナノチューブを含み、カーボンナノチューブが、交流電気信号の伝送方向に垂直な高周波伝送線路２の断面の周縁部８に偏在する。
【選択図】図２

Description

本発明は、高周波伝送線路、アンテナ及び電子回路基板に関する。

電子部品には、電気信号の伝送のための伝送線路が設けられている。近年の高度情報化時代においては、伝送線路が伝送する交流電気信号の周波数帯域が、高周波数帯域へとシフトしている。例えば、携帯情報端末における通信周波数帯域は、数百[ＭＨｚ]から数[ＧＨｚ]に及ぶ。このような高周波数帯域の交流電気信号を伝送する高周波伝送線路では、その導電率を高めて、伝送損失を低減することが要求される。

下記特許文献１には、カーボンナノチューブ同士が導体パターン中でネットワークを形成することにより、導体パターンの導電率が向上することが開示されている。

国際公開第ＷＯ２０１１／０６２０７２号パンフレット

しかしながら、本発明者らは、上記特許文献１に開示された導体パターンによって高周波数帯域の交流電気信号を伝送する場合、導体パターンの交流抵抗が十分には小さくないことを発見した。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、交流抵抗の小さい高周波伝送線路、当該高周波伝送線路を備えるアンテナ及び電子回路基板を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る高周波伝送線路は、交流電気信号を伝送する高周波伝送線路であって、金属及びカーボンナノチューブを含み、カーボンナノチューブが、交流電気信号の伝送方向に垂直な高周波伝送線路の断面の周縁部に偏在する。

本発明の一側面に係る高周波伝送線路では、周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率が、０．５〜２０体積％であってよい。

本発明の一側面に係るアンテナは、上記本発明の一側面に係る高周波伝送線路を備える。

本発明の一側面に係る電子回路基板は、上記本発明の一側面に係る高周波伝送線路を備える。

本発明によれば、交流抵抗の小さい高周波伝送線路、当該高周波伝送線路を備えるアンテナ及び電子回路基板が提供される。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子回路基板の一部分、及び高周波伝送線路の模式図である。 図２ａ及び図２ｂは、交流電気信号の伝送方向に垂直な方向における、図１の高周波伝送線路の模式的断面図である。 図３ａ、図３ｂ、図３ｃ及び図３ｄは、本発明の一実施形態に係る高周波伝送線路の製造方法を示す模式図である。 図４は、本発明の他の実施形態に係る高周波伝送線路の模式的な斜視図である。 図５は、高周波伝送線路によって伝送される交流電気信号の周波数Ｆと、各周波数Ｆにおける高周波伝送線路の交流抵抗Ｒとの関係を示すグラフである。

以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。なお、各図面において、同一又は同等の構成要素には同一の符号を付す。

図１に示すように、本実施形態に係る電子回路基板１６は、高周波伝送線路２と、基板４と、を備えている。高周波伝送線路２は、基板４の表面に沿って設けられている。高周波伝送線路２は、交流電気信号を伝送する。図１に示す直線状の矢印は、交流電気信号の伝送方向を向く。交流電気信号の周波数Ｆは、例えば、１００［ＭＨｚ］〜３．０［ＧＨｚ］であってよい。高周波伝送線路２の両端部にはそれぞれ端子１０が電気的に接続されている。高周波伝送線路２の形状は、ミアンダパターン（Ｍｅａｎｄｅｒ ｐａｔｔｅｒｎ）である。高周波伝送線路２はアンテナ（放射導体及び吸収導体）であってよい。高周波伝送線路２がアンテナである場合、高周波伝送線路２の一方の端部に給電用の端子１０が電気的に接続され、給電用の端子１０に高周波給電回路（図示せず。）が電気的に接続され、高周波給電回路が接地されていてよい。なお、高周波伝送線路２の形状は、ミアンダパターンに限定されるものではない。高周波伝送線路２は、例えば、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。

高周波伝送線路２全体の厚さは、特に限定されないが、例えば、３〜５０μｍ程度であってよい。高周波伝送線路２全体の厚さとは、基板４の表面に垂直な方向における高周波伝送線路２全体の幅である。基板４の表面に平行な方向における高周波伝送線路２全体の幅は、特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜３０ｍｍ程度であってよい。高周波伝送線路２の線路長は、特に限定されないが、例えば、０．１〜１００ｍｍ程度であってよい。

高周波伝送線路２は、金属及びカーボンナノチューブを含む。ただし、高周波伝送線路２は、金属及び炭素以外の他の元素を含んでもよい。

高周波伝送線路２に含まれる金属は、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、白金、パラジウム、クロム、チタン及びタンタルからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。高周波伝送線路２に含まれる金属は、上記の金属のうち二種以上を含む合金であってもよい。上記の金属の中でも、銅は、比較的、高い導電率を有し、安価である。

高周波伝送線路２に含まれるカーボンナノチューブは、特に限定されない。カーボンナノチューブとは、例えば、円筒状に閉じた継ぎ目のないグラフェンシートから構成される。カーボンナノチューブはそれを構成する層（グラフェンシート）の数を基準として、一層構造のシングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、二層構造のダブルウォールカーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）、又は三層以上から構成される構造のマルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）に分類される。ＭＷＣＮＴとは、換言すれば、円筒状に閉じた複数のグラフェンシートが入れ子状に積層された構造を有する。カーボンナノチューブは、ＳＷＣＮＴ、ＤＷＣＮＴ及びＭＷＣＮＴからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。カーボンナノチューブは直線状であってよい。カーボンナノチューブは屈曲していてもよい。カーボンナノチューブの屈曲部分、又はカーボンナノチューブの断面の閉塞部分には、炭素から構成される六員環以外の環（例えば、五員環又は七員環）が存在していてもよい。カーボンナノチューブが化学的に修飾され、カーボンナノチューブが官能基を有していてよい。カーボンナノチューブは、例えば、化学的蒸着堆積法、触媒気相成長法、アーク放電法、又はレーザー蒸発法によって製造される。

カーボンナノチューブの直径（太さ）は、例えば、１〜５０ｎｍであってよい。カーボンナノチューブの長さは、例えば、１００〜２５００００ｎｍであってよい。カーボンナノチューブのアスペクト比は、例えば、１００〜５０００であってよい。アスペクト比とは、カーボンチューブの長さ（ｎｍ）をカーボンチューブの直径（ｎｍ）で除した値である。

図２ａ又は図２ｂに示すように、交流電気信号の伝送方向に垂直な方向における高周波伝送線路２の断面は、周縁部８と中央部６とを有する。換言すれば、周縁部８と中央部６とを有する断面の垂線（法線）は、交流電気信号の伝送方向に平行である。周縁部８とは、高周波伝送線路２の一部であり、高周波伝送線路２の表面からの距離（深さ）が０．５μｍ以下である部分である。中央部６とは、高周波伝送線路２の一部であり、周縁部８に囲まれた部分である。図２ａに示すように、中央部６は、周縁部８によって完全に囲まれていなくてもよい。中央部６が周縁部８によって囲まれていない部分は、図２ａに示すように下面側にある必要はなく、例えば側面側にあってもよく、天面側にあってもよい。図２ｂに示すように、中央部６は、周縁部８によって完全に囲まれていてもよい。なお、周縁部８は、交流電気信号の伝送方向において連続的に延在しており、周縁部８に囲まれた中央部６も交流電気信号の伝送方向において連続的に延在している。

周縁部８には、多数のカーボンナノチューブが偏在する。つまり、多数のカーボンナノチューブは、交流電気信号の伝送方向において連続的に延在する周縁部８に偏在している。カーボンナノチューブの一部又は全部が、周縁部８の外表面に露出していてもよい。カーボンナノチューブは、周縁部８の外表面側に偏在していてもよい。カーボンナノチューブは、中央部６を覆うように、周縁部８内において均一に分散してよい。

高周波数帯域の交流電気信号を伝送する高周波伝送線路２では、表皮効果が発生する。表皮効果では、高周波電気信号（電流）が高周波伝送線路２を流れるとき、電流密度は、高周波伝送線路２の表面近傍において高くなり、表面から離れるほど低くなる。ここで、高周波伝送線路２の表面近傍とは、例えば、高周波伝送線路２の表面からの距離（深さ）が５μｍ以下、２μｍ以下、又は１μｍ以下である領域である。つまり、高周波伝送線路２の表面近傍とは、表皮効果によって電流が集中する部分である。そして、交流電気信号の周波数が高いほど、電流が高周波伝送線路２の表面近傍に集中し易い。したがって、交流電気信号の周波数が高いほど高周波伝送線路２の交流抵抗は高くなる。このような理由から、高周波伝送線路２の交流抵抗を低減するためには、高周波伝送線路２の表面近傍の導電率を高める必要がある。

しかし、仮に高周波伝送線路２が上記の金属のみならなる場合、高周波伝送線路２の表面近傍に位置する金属が空気中の酸素等により酸化され、高周波伝送線路２の表面近傍の導電率が低下し、高周波伝送線路２の交流抵抗が高まる。

一方、本実施形態では、カーボンナノチューブが周縁部８に偏在し、カーボンナノチューブが高周波伝送線路２の表面近傍に位置する金属の酸化を抑制する。したがって、本実施形態では、高周波伝送線路２の表面近傍の導電率が低下し難く、表皮効果が生じたとしても、高周波伝送線路２の交流抵抗が増加し難い。仮に高周波伝送線路２の表面近傍に位置する金属が酸化されたとしても、周縁部８に偏在するカーボンナノチューブ自体が導電性を有するため、高周波伝送線路２の表面近傍の導電率が低下し難く、高周波伝送線路２の交流抵抗が増加し難い。表皮効果が顕著になる高周波数帯域においては、本実施形態に係る高周波伝送線路２の交流抵抗が、金属単体からなる高周波伝送線路の交流抵抗を下回ることもある。

カーボンナノチューブの導電率は、金属単体（酸化されていない金属）の導電率よりも低い。したがって、仮にカーボンナノチューブが周縁部８に偏在せず、高周波伝送線路２全体に均一に分散していた場合、カーボンナノチューブが、中央部６の導電性を損ない、高周波伝送線路２全体の交流抵抗を増加させてしまう。一方、本実施形態では、カーボンナノチューブが周縁部８に偏在するため、カーボンナノチューブが中央部６の導電性を損ない難い。したがって、本実施形態では、カーボンナノチューブが高周波伝送線路２全体に均一に分散する場合に比べて、高周波伝送線路２全体の交流抵抗が低減され易い。

本実施形態に係る高周波伝送線路２がアンテナである場合、本実施形態に係るアンテナにおける放射効率及び吸収効率は、カーボンナノチューブがアンテナ全体に均一に分散する場合に比べて、向上する。ここで、放射効率とは、例えば、アンテナが放射する全電力の、アンテナに供給される全電力に対する比と定義される。吸収効率とは、例えば、アンテナが吸収する全電力の、アンテナに照射される全電力に対する比として定義される。

周縁部８におけるカーボンナノチューブの含有率は、例えば、周縁部８の全体積に対して０．５〜２０体積％であってよい。カーボンナノチューブの含有率が０．５体積％以上である場合、高周波伝送線路２の表面近傍における金属の酸化が抑制され易い。カーボンナノチューブの含有率が２０体積％以下である場合、カーボンナノチューブ自体の比較的低い導電率に起因する高周波伝送線路２全体の交流抵抗の増加が抑制され易い。周縁部８はカーボンナノチューブに加えて上記の金属を含んでよい。周縁部８における金属の含有率は、例えば、周縁部８の全体積に対して８０〜９５．５体積％であってよい。金属の含有率が８０体積％以上である場合、周縁部８における金属自体の比較的高い導電率により、高周波伝送線路２全体の交流抵抗が低減され易い。周縁部８はカーボンナノチューブのみからなっていてもよい。

周縁部８におけるカーボンナノチューブの含有率は、例えば、以下の方法で測定されてよい。まず、交流電気信号の伝送方向に垂直な方向における高周波伝送線路２の断面を走査型電子顕微鏡で観察する。この断面の周縁部に露出する各カーボンナノチューブの断面積を測定し、各カーボンナノチューブの断面積の合計値を求める。また、上記断面に露出する周縁部全体の面積を測定する。カーボンナノチューブの断面積の合計値を周縁部全体の面積で除した値に、１００を乗じることにより、周縁部８におけるカーボンナノチューブの含有率が算出される。つまり、周縁部８におけるカーボンナノチューブの含有率は、上記断面に露出する周縁部８全体においてカーボンナノチューブの断面積が占める割合（百分率）に等しい。なお、中央部６におけるカーボンナノチューブの含有率は、上記断面に露出する中央部６全体においてカーボンナノチューブの断面積が占める割合（百分率）に等しい。

周縁部８の厚さ（周縁部の深さ）ｄは、０．１〜０．５μｍであってよい。周縁部８の厚さｄが０．１μｍ以上である場合、カーボンナノチューブによって金属の酸化が抑制され易い。周縁部８の厚さｄが０．５μｍ以下である場合、カーボンナノチューブ自体の比較的低い導電率に起因する高周波伝送線路２全体の交流抵抗の増加が抑制され易い。

高周波伝送線路２において露出した部分では、金属は酸化され易い。一方、高周波伝送線路２において露出していない部分（基板４と密着した部分）では、金属は酸化され難く、カーボンナノチューブによって金属の酸化を抑制する必要性は低い。したがって、図２ａに示すように、カーボンナノチューブが偏在する周縁部８は、高周波伝送線路２において露出している部分のみに位置していてよい。つまり、カーボンナノチューブが偏在する周縁部８は、高周波伝送線路２において露出していない部分（基板４と密着している部分）に位置しなくてよい。ただし、図２ｂに示すように、カーボンナノチューブが偏在する周縁部８が、高周波伝送線路２において露出していない部分（基板４と密着している部分）に位置してもよい。中央部６に位置する金属はそもそも酸化され難いので、カーボンナノチューブは中央部６に存在しなくてよい。

カーボンナノチューブの導電率は、金属単体（酸化されていない金属）の導電率より低いので、中央部６におけるカーボンナノチューブの含有率が低いほど、高周波伝送線路２全体の交流抵抗が低減され易い。換言すれば、中央部６における金属の含有率（体積比率）が高いほど、高周波伝送線路２全体の交流抵抗が低減され易い。したがって、中央部６の主成分は、上記の金属であることが好ましい。また、金属を主成分として含む中央部６の面積が、周縁部８の面積よりも大きいほど、高周波伝送線路２全体の交流抵抗が低減され易い。中央部６における金属の含有率は、中央部６の全体積に対して９５体積％より大きく１００体積％以下であってよく、９９体積％以上１００体積％以下であってよい。中央部６は上記の金属のみならなっていてよい。ただし、中央部６の導電性を損なわない程度の微量のカーボンナノチューブが、中央部６に含まれていてもよい。

基板４は、例えば、半導体基板であってよく、絶縁性基板であってもよい。基板４を構成する物質は、シリコン、ガリウムヒ素、炭化珪素、若しくは窒化ガリウム等の半導体、エポキシ樹脂が含浸したガラス繊維、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、若しくはアクリル樹脂等の誘電性樹脂、又はガラスセラミック等の誘電性無機化合物であってよい。基板４の厚さは、特に限定されないが、例えば、５０μｍ〜２ｍｍであってよい。

次に、本実施形態に係る高周波伝送線路２の製造方法を、以下に説明する。以下の製造方法は、図２ａに示す断面を有する高周波伝送線路２の製造方法である。

図３ａに示すように、シード層６ａを基板４の表面に形成する。例えば、高周波伝送線路２に含まれる金属が銅である場合、銅及びクロムからなるシード層６ａを形成する。シード層６ａは、高周波伝送線路２の中央部６の一部を構成する。シード層６ａは、例えば、スパッタリングにより形成されてよい。

続いて、図３ｂに示すように、フォトレジスト３０をシード層６ａの表面に塗布する。続いて、フォトレジストの露光及び現像を行い、フォトレジスト３０で囲まれたミアンダパターン状の凹部３０ａを形成する。

続いて、図３ｃに示すように、ミアンダパターン状の中央部６を、凹部３０ａ内に形成する。この中央部６の主成分は、金属である。中央部６は、金属のみからなっていてよい。中央部６の形成方法は、中央部６を構成する金属の種類に応じて、適宜選択されてよい。中央部６の形成方法は、例えば、めっき、スパッタリング、又は化学気相蒸着（ＣＶＤ）であってよい。めっきは、電解めっき又は無電解めっきであってよい。

続いて、図３ｄに示すように、フォトレジスト３０と、基板４の表面に残存するシード層６ａと、を基板４の表面から除去する。金属及びカーボンナノチューブを含むめっき液を用いて、無電解めっきを行う。無電解めっきにより、金属及びカーボンナノチューブを含むめっき膜からなる周縁部８を、中央部６の表面に形成する。めっき液中のカーボンナノチューブの含有量によって、周縁部８におけるカーボンナノチューブの含有率を制御することができる。めっき液の濃度、又はめっきの実施時間により、周縁部８の厚さを制御することができる。めっき液は、カーボンナノチューブを分散させるための分散剤を含んでよい。分散剤は、例えば、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリビニルピロリドン系重合体、水溶性セルロース、又は水溶性セルロース誘導体であってよい。

以上の工程によって、基板４と、基板４の表面に沿って設けられた高周波伝送線路２と、を備える電子回路基板１６が完成する。なお、中央部６及び周縁部８の形成方法によっては、シード層６ａは必ずしも形成しなくてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

例えば、図２ｂに示す断面を有する高周波伝送線路２を製造する場合、ミアンダパターン状の凹部３０ａを形成した後、金属及びカーボンナノチューブを含むめっき膜からなる周縁部８を、凹部３０ａ内のシード層６ａの表面に形成する。続いて、中央部６を周縁部８の表面に形成する。続いて、フォトレジスト３０と、残存するシード層６ａと、を、基板４の表面から除去する。続いて、金属及びカーボンナノチューブを含むめっき膜からなる周縁部８を、中央部６の表面に形成する。これらの工程により、図２ｂに示す断面を有する高周波伝送線路２が得られる。この場合、シード層６ａは、高周波伝送線路２の周縁部８の一部を構成する。

中央部６の形成方法は、上記の方法に限定されない。例えば、金属箔（例えば銅）が積層されたガラスエポキシ基板に、フォトレジストを塗布する。そして露光、現像、金属のエッチング及びレジストの除去を行う。これら一連の工程によって、金属からなるミアンダパターン状の中央部６を基板４の表面に沿って形成してよい。または、ミアンダパターン状の中央部６を、基板４の表面に転写したり、印刷したりしてもよい。

周縁部８の形成方法は、上記の方法に限定されない。例えば、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル又はスズ等の触媒成分を、ミアンダパターン状の中央部６の表面に付着させる。続いて、メタン又はアセチレン等の炭化水素ガスを熱分解して、カーボンナノチューブを触媒成分上に成長させる。続いて、めっき、スパッタリング又はＣＶＤにより、金属成分をカーボンナノチューブ間の隙間に充填させる。これらの工程により、金属及びカーボンナノチューブを含む周縁部８を形成してもよい。

カーボンナノチューブを含む分散液を中央部６の表面に塗布して、分散液中のカーボンナノチューブを、中央部６の表面に物理的に吸着させてもよい。続いて、めっき、スパッタリング又はＣＶＤにより、金属成分をカーボンナノチューブ間の隙間に充填させる。これらの工程により、金属及びカーボンナノチューブを含む周縁部８を形成してもよい。

図４に示すように、高周波伝送線路２は円柱状であってよい。つまり、高周波伝送線路２は、円柱状の中央部６と、中央部６の側面を覆う円筒状の周縁部８、とを備えてよい。このような円柱状の高周波伝送線路２が、電子回路基板のスルーホール又はビアホール内に形成されていてよい。高周波伝送線路は角柱状であってもよい。

上記の高周波伝送線路を備えるトランジスタ、ＩＣ、コンデンサ、インダクタ、フィルタ及び電磁シールド等においても、上記実施形態の同様の作用効果が達成される。

以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
表面に熱酸化膜が形成されたシリコン基板を準備した。シリコン基板の寸法は、横３０ｍｍ×縦３０ｍｍ×厚さ０．６２５ｍｍであった。

スパッタリングにより、クロム及び銅からなるシード層を、熱酸化膜が形成されたシリコン基板の表面に形成した。

フォトレジストを、シード層の表面に塗布した。続いて、フォトレジストの露光及び現像を行い、ミアンダパターン状の凹部を形成した。

銅を含み、カーボンナノチューブを含まない電解めっき液を用いて、電解めっきを行った。この電解めっきにより、銅からなるミアンダパターン状の中央部を、凹部内に形成した。この中央部は実質的に銅のみからなるものであった。中央部の厚さは均一であった。

続いて、フォトレジストと、残存するシード層と、を、シリコン基板の表面から除去した。銅及びカーボンナノチューブを含む無電解めっき液を用いて、無電解めっきを行った。この電解めっきにより、銅及びカーボンナノチューブを含むめっき膜からなる周縁部を、中央部の表面に形成した。周縁部の厚さは均一であった。周縁部の形成に用いた無電解めっき液におけるカーボンナノチューブの含有率は、０．０５ｇ／Ｌに調整した。

以上の工程を経て、シリコン基板の表面に沿って設けられたミアンダパターン状の高周波伝送線路を作製した。この高周波伝送線路における交流電気信号の伝送方向は、シリコン基板の表面に平行な方向である。シリコン基板の表面に平行な方向における高周波伝送線路の幅は、均一であり、１００μｍであった。シリコン基板の表面に垂直な方向における高周波伝送線路の厚さは、均一であり、１０μｍであった。高周波伝送線路全体の線路長は１９．７ｍｍであった。シリコン基板の表面（交流電気信号の伝送方向）に垂直な方向における高周波伝送線路の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した。この断面は、図２ａに示すように、矩形状の中央部６と、中央部６の三辺を囲む周縁部８と、からなることが確認された。周縁部８の厚さは均一であった。周縁部８の厚さは、０．５μｍであった。周縁部８におけるカーボンナノチューブの含有率は、周縁部８の全体積に対して０．５体積％であった。中央部６におけるカーボンナノチューブの含有率は、中央部６の全体積に対して０体積％であった。つまり、カーボンナノチューブが周縁部８に偏在していた。

（実施例２〜５）
実施例２〜５では、周縁部の形成に用いる無電解めっき液におけるカーボンナノチューブの含有率を調整して、周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率を下記表１に示す値に制御した。この点を除いて実施例１と同様の方法で、実施例２〜５其々の高周波伝送線路を作製した。周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率を除いて、実施例２〜５其々の高周波伝送線路の寸法、形状、断面の構成、及び組成は、実施例１の高周波伝送線路と同様であった。なお、実施例２の周縁部の形成に用いた無電解めっき液におけるカーボンナノチューブの含有率は、０．１ｇ／Ｌであった。実施例３の周縁部の形成に用いた無電解めっき液におけるカーボンナノチューブの含有率は、０．５ｇ／Ｌであった。実施例４の周縁部の形成に用いた無電解めっき液におけるカーボンナノチューブの含有率は、１．０ｇ／Ｌであった。実施例５の周縁部の形成に用いた無電解めっき液におけるカーボンナノチューブの含有率は、２．０ｇ／Ｌであった。下記表１に示す「ＣＮＴ」とは、カーボンナノチューブを意味する。

（比較例１）
比較例１では、実施例１の周縁部の形成に用いた無電解めっき液から、中央部を形成した。つまり、比較例１では、電解めっきではなく、無電解めっきにより、中央部を形成した。また、比較例１では、実施例１と同様の方法で、周縁部を形成した。これらの点を除いて実施例１と同様の方法で、比較例１の高周波伝送線路を作製した。比較例１の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例１の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。比較例１の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例１の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。つまり、比較例１の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、比較例１の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。換言すれば、比較例１の高周波伝送線路全体にわたって、カーボンナノチューブが均一に分布していることが確認された。比較例１の高周波伝送線路の寸法及び形状は、実施例１の高周波伝送線路と同様であった。

（比較例２）
比較例２では、実施例２の周縁部の形成に用いた無電解めっき液から、中央部を形成した。つまり、比較例２では、電解めっきではなく、無電解めっきにより、中央部を形成した。また、比較例２では、実施例２と同様の方法で、周縁部を形成した。これらの点を除いて実施例２と同様の方法で、比較例２の高周波伝送線路を作製した。比較例２の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例２の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。比較例２の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例２の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。つまり、比較例２の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、比較例２の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。換言すれば、比較例２の高周波伝送線路全体にわたって、カーボンナノチューブが均一に分布していることが確認された。比較例２の高周波伝送線路の寸法及び形状は、実施例２の高周波伝送線路と同様であった。

（比較例３）
比較例３では、実施例３の周縁部の形成に用いた無電解めっき液から、中央部を形成した。つまり、比較例３では、電解めっきではなく、無電解めっきにより、中央部を形成した。また、比較例３では、実施例３と同様の方法で、周縁部を形成した。これらの点を除いて実施例３と同様の方法で、比較例３の高周波伝送線路を作製した。比較例３の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例３の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。比較例３の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例３の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。つまり、比較例３の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、比較例３の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。換言すれば、比較例３の高周波伝送線路全体にわたって、カーボンナノチューブが均一に分布していることが確認された。比較例３の高周波伝送線路の寸法及び形状は、実施例３の高周波伝送線路と同様であった。

（比較例４）
比較例４では、実施例４の周縁部の形成に用いた無電解めっき液から、中央部を形成した。つまり、比較例４では、電解めっきではなく、無電解めっきにより、中央部を形成した。また、比較例４では、実施例４と同様の方法で、周縁部を形成した。これらの点を除いて実施例４と同様の方法で、比較例４の高周波伝送線路を作製した。比較例４の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例４の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。比較例４の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例４の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。つまり、比較例４の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、比較例４の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。換言すれば、比較例４の高周波伝送線路全体にわたって、カーボンナノチューブが均一に分布していることが確認された。比較例４の高周波伝送線路の寸法及び形状は、実施例４の高周波伝送線路と同様であった。

（比較例５）
比較例５では、実施例５の周縁部の形成に用いた無電解めっき液から、中央部を形成した。つまり、比較例５では、電解めっきではなく、無電解めっきにより、中央部を形成した。また、比較例５では、実施例５と同様の方法で、周縁部を形成した。これらの点を除いて実施例５と同様の方法で、比較例５の高周波伝送線路を作製した。比較例５の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例５の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。比較例５の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率は、実施例５の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。つまり、比較例５の周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率は、比較例５の中央部におけるカーボンナノチューブの含有率と同じであることが確認された。換言すれば、比較例５の高周波伝送線路全体にわたって、カーボンナノチューブが均一に分布していることが確認された。比較例５の高周波伝送線路の寸法及び形状は、実施例５の高周波伝送線路と同様であった。

（参考例１）
参考例１では、銅を含み、カーボンナノチューブを含まない無電解めっき液から、周縁部を形成した。この点を除いて実施例１と同様の方法で、参考例１の高周波伝送線路を作製した。参考例１の高周波伝送線路は実質的に銅のみからなっていた。つまり、参考例１の高周波伝送線路は、カーボンナノチューブを含まなかった。参考例１の高周波伝送線路の寸法及び形状は、実施例１の高周波伝送線路と同様であった。

＜交流抵抗の測定＞
周波数Ｆ［ＧＨｚ］が下記表１に示す値である交流電気信号を、実施例１の高周波伝送線路に流し、各周波数Ｆ［ＧＨｚ］における高周波伝送線路の交流抵抗Ｒ（Ｆ）[Ω]を、インピーダンスアナライザで計測した。交流抵抗Ｒ（Ｆ）とは、高周波伝送線路（ミアンダパターン）の一方の端部と、他方の端部との間の抵抗である。同様の方法で、各周波数Ｆ［ＧＨｚ］における参考例１の高周波伝送線路の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）[Ω]を計測した。そして、各周波数Ｆ［ＧＨｚ］におけるＲ（Ｆ）のＲｃｕ（Ｆ）に対する比ｒ（Ｆ）を求めた。ｒ（Ｆ）は、下記数式Ａで表される。各周波数Ｆにおける実施例１のｒ（Ｆ）を、下記表１に示す。なお、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が０である電気信号とは、直流の電気信号を意味する。よって、Ｒ（０）は、実施例１の高周波伝送線路の直流抵抗であり、Ｒｃｕ（０）は、参考例１の高周波伝送線路の直流抵抗である。
ｒ（Ｆ）＝Ｒ（Ｆ）／Ｒｃｕ（Ｆ） （Ａ）

下記表１に示す参考例１のｒ（Ｆ）は、Ｒｃｕ（Ｆ）／Ｒｃｕ（Ｆ）と定義される。したがって、下記表１に示す参考例１のｒ（Ｆ）はいずれも、１．００である。

実施例１と同様で、実施例２〜５及比較例１〜５其々のｒ（Ｆ）を求めた。実施例２〜５及比較例１〜５其々のｒ（Ｆ）を、下記表１に示す。

［実施例１、比較例１及び参考例１の比較］
周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率が同じである実施例１及び比較例１を比較した。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例１のｒ（Ｆ）は、比較例１のｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例１の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、比較例１の交流抵抗Ｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。実施例１の小さい交流抵抗Ｒ（Ｆ）は以下の要因１及び２に依る、と本発明者らは推測する。
＜要因１＞ 実施例１の周縁部に偏在するカーボンナノチューブが、高周波伝送線路の表面近傍における銅の酸化及び導電率の低下を抑制する。仮に銅が酸化されたとしても、カーボンナノチューブ自体の導電性により、高周波伝送線路の表面近傍の導電率の低下が抑制される。したがって、高周波数帯域における表皮効果によって交流電気信号が高周波伝送線路の表面近傍に集中した場合であっても、高周波伝送線路の表面近傍における交流電気信号の伝送が阻害され難い。
＜要因２＞ 実施例１の中央部が実質的に銅のみからなる一方で、比較例１の中央部は、銅のみならず、銅よりも導電率が低いカーボンナノチューブを含む。つまり、比較例１では、銅よりも導電率が低いカーボンナノチューブが高周波伝送線路全体に分布している。したがって、実施例１の高周波伝送線路全体の導電率は、比較例１の高周波伝送線路全体の導電率よりも高い。

実施例１と参考例１とを比較した。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が１．００［ＧＨｚ］以上である場合、実施例１のｒ（Ｆ）は、１．００未満であることが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］がある閾値以上である場合、実施例１の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より小さいことが確認された。

周波数Ｆ［ＧＨｚ］が１．００［ＧＨｚ］以上である場合、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、実施例１のｒ（Ｆ）が減少することが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、実施例１の交流抵抗Ｒ（Ｆ）の増加が、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）の増加より抑制され易いことが確認された。

高周波数帯域における実施例１及び参考例１の上記関係は、以下の要因３及び４に依る、と本発明者らは推測する。
＜要因３＞ 実施例１では、周縁部に偏在するカーボンナノチューブが、高周波伝送線路の表面近傍における銅の酸化及び導電率の低下を抑制する。仮に銅が酸化されたとしても、カーボンナノチューブ自体の導電性により、高周波伝送線路の表面近傍の導電率の低下が抑制される。一方、参考例１の高周波伝送線路の周縁部には、カーボンナノチューブが存在しない。したがって、参考例１の高周波伝送線路の表面近傍の銅は、実施例１に比べて、酸化され易く、参考例１の高周波伝送線路の表面近傍の導電率は、実施例１に比べて、低下し易い。
＜要因４＞ 実施例１及び参考例１のいずれにおいても、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、表皮効果によって交流電気信号が高周波伝送線路の表面近傍に集中し易い。したがって、実施例１及び参考例１のいずれにおいても、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、高周波伝送線路の表面近傍の導電率が、高周波伝送線路全体の交流抵抗に影響し易くなる。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、高周波伝送線路の表面近傍の導電率の低下によって、高周波伝送線路全体の交流抵抗が増加し易くなる。上記の通り、参考例１の高周波伝送線路の表面近傍の導電率は、実施例１に比べて、低下し易い。したがって、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、参考例１の高周波伝送線路全体の交流抵抗は、実施例１に比べて増加し易い。

比較例１と参考例１とを比較した。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例１のｒ（Ｆ）は、１．００以上であることが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例１の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）以上であることが確認された。これは、参考例１の高周波伝送線路が実質的に銅のみからなる一方で、比較例１では、銅よりも導電率が低いカーボンナノチューブが高周波伝送線路全体に分布していること起因する。

周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、比較例１のｒ（Ｆ）が減少し、１．００に近づくことが確認された。換言すれば、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）が比較例１の交流抵抗Ｒ（Ｆ）に近づく傾向があった。これは、以下の要因５及び６に依る、と本発明者らは推測する。
＜要因５＞ 比較例１の高周波伝送線路の周縁部に位置するカーボンナノチューブが、高周波伝送線路の表面近傍における銅の酸化及び導電率の低下を抑制する。仮に銅が酸化されたとしても、カーボンナノチューブ自体の導電性により、高周波伝送線路の表面近傍の導電率の低下が抑制される。一方、参考例１の高周波伝送線路の周縁部には、カーボンナノチューブが存在しない。したがって、参考例１の高周波伝送線路の表面近傍の銅は、比較例１に比べて、酸化され易く、参考例１の高周波伝送線路の表面近傍の導電率は、比較例１に比べて、低下し易い。
＜要因６＞ 比較例１及び参考例１のいずれにおいても、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、表皮効果によって交流電気信号が高周波伝送線路の表面近傍に集中し易い。したがって、比較例１及び参考例１のいずれにおいても、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、高周波伝送線路の表面近傍の導電率が、高周波伝送線路全体の交流抵抗に影響し易くなる。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、高周波伝送線路の表面近傍の導電率の低下によって、高周波伝送線路全体の交流抵抗が増加し易くなる。上記の通り、参考例１の高周波伝送線路の表面近傍の導電率は、比較例１に比べて、低下し易い。したがって、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、参考例１の高周波伝送線路全体の交流抵抗は、比較例１に比べて増加し易い。ただし、参考例１の高周波伝送線路が実質的に銅のみからなる一方で、比較例１では、銅よりも導電率が低いカーボンナノチューブが高周波伝送線路全体に分布しているので、参考例１の交流抵抗が比較例１の交流抵抗を上回ることはない。

上述した実施例１、比較例１及び参考例１それぞれの各周波数（Ｆ）における交流抵抗（Ｒ）を、模式的に図５に示す。なお、図５に示す「純Ｃｕ」の曲線は、酸化されない理想的な銅のみからなる高周波伝送線路の交流抵抗を示すものである。つまり、「純Ｃｕ」の交流抵抗は、銅の酸化に影響されず、表皮効果のみによって増加する。

［実施例２、比較例２及び参考例１の比較］
周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率が同じである実施例２及び比較例２を比較した。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例２のｒ（Ｆ）は、比較例２のｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例２の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、比較例２の交流抵抗Ｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が０．７５［ＧＨｚ］以上である場合、実施例２のｒ（Ｆ）は、１．００未満であることが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］がある閾値以上である場合、実施例２の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が０．７５［ＧＨｚ］以上である場合、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、実施例２のｒ（Ｆ）が減少することが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、実施例２の交流抵抗Ｒ（Ｆ）の増加が、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）の増加より抑制され易いことが確認された。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例２のｒ（Ｆ）は、１．００より大きいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例２の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より大きいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、比較例２のｒ（Ｆ）が減少し、１．００に近づくことが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）が比較例２の交流抵抗Ｒ（Ｆ）に近づく傾向があった。

［実施例３、比較例３及び参考例１の比較］
周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率が同じである実施例３及び比較例３を比較した。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例３のｒ（Ｆ）は、比較例３のｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例３の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、比較例３の交流抵抗Ｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が０．７５［ＧＨｚ］以上である場合、実施例３のｒ（Ｆ）は、１．００未満であることが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］がある閾値以上である場合、実施例３の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が０．７５［ＧＨｚ］以上である場合、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、実施例３のｒ（Ｆ）が減少することが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、実施例３の交流抵抗Ｒ（Ｆ）の増加が、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）の増加より抑制され易いことが確認された。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例３のｒ（Ｆ）は、１．００より大きいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例３の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より大きいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、比較例３のｒ（Ｆ）が減少し、１．００に近づくことが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）が比較例３の交流抵抗Ｒ（Ｆ）に近づく傾向があった。

［実施例４、比較例４及び参考例１の比較］
周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率が同じである実施例４及び比較例４を比較した。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例４のｒ（Ｆ）は、比較例４のｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例４の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、比較例４の交流抵抗Ｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が０．７５［ＧＨｚ］以上である場合、実施例４のｒ（Ｆ）は、１．００未満であることが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］がある閾値以上である場合、実施例４の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が０．７５［ＧＨｚ］以上である場合、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、実施例４のｒ（Ｆ）が減少することが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、実施例４の交流抵抗Ｒ（Ｆ）の増加が、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）の増加より抑制され易いことが確認された。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例４のｒ（Ｆ）は、１．００より大きいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例４の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より大きいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、比較例４のｒ（Ｆ）が減少し、１．００に近づくことが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）が比較例４の交流抵抗Ｒ（Ｆ）に近づく傾向があった。

［実施例５、比較例５及び参考例１の比較］
周縁部におけるカーボンナノチューブの含有率が同じである実施例５及び比較例５を比較した。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例５のｒ（Ｆ）は、比較例５のｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、実施例５の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、比較例５の交流抵抗Ｒ（Ｆ）よりも小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が１．００［ＧＨｚ］以上である場合、実施例５のｒ（Ｆ）は、１．００未満であることが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］がある閾値以上である場合、実施例５の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より小さいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］が１．００［ＧＨｚ］以上である場合、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、実施例５のｒ（Ｆ）が減少することが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］が高いほど、実施例５の交流抵抗Ｒ（Ｆ）の増加が、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）の増加により抑制され易いことが確認された。いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例５のｒ（Ｆ）は、１．００より大きいことが確認された。つまり、いずれの周波数Ｆ［ＧＨｚ］においても、比較例５の交流抵抗Ｒ（Ｆ）は、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）より大きいことが確認された。周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、比較例５のｒ（Ｆ）が減少し、１．００に近づくことが確認された。つまり、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の増加に伴い、参考例１の交流抵抗Ｒｃｕ（Ｆ）が比較例５の交流抵抗Ｒ（Ｆ）に近づく傾向があった。

本発明によれば、交流抵抗の小さい高周波伝送線路、当該高周波伝送線路を備えるアンテナ及び電子回路基板が提供される。

２…高周波伝送線路（又はアンテナ）、４…基板、６…中央部、６ａ…シード層、８…周縁部、１０…端子、１６…電子回路基板、３０…フォトレジスト、３０ａ…凹部、ｄ…周縁部の厚さ。

Claims (4)

1. 交流電気信号を伝送する高周波伝送線路であって、
   金属及びカーボンナノチューブを含み、
   前記カーボンナノチューブが、前記交流電気信号の伝送方向に垂直な前記高周波伝送線路の断面の周縁部に偏在する、
   高周波伝送線路。
2. 前記周縁部における前記カーボンナノチューブの含有率が、０．５〜２０体積％である、
   請求項１に記載の高周波伝送線路。
3. 請求項１又は２に記載の高周波伝送線路を備えるアンテナ。
4. 請求項１又は２に記載の高周波伝送線路を備える電子回路基板。

Images