JP5616926B2 - 積層型開口面アンテナの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、製造時間を短縮できる積層型開口面アンテナの製造方法に関するものである。

従来において、ホーンアンテナの一種として、開口部を備えた複数の誘電体シートを積層して成る積層型開口面アンテナが知られている。各誘電体シートの開口サイズは、開口端側に配置される誘電体シートほど大きくなっており、これにより、錐体形（ホーン型）の開口空間が形成される。積層型開口面アンテナにおける開口空間の側壁部分（フレア部）には、例えば、メッキ処理が施される。

特開平１１−４６１１４号公報 特開昭６２−２２２７０２号公報

上記の錐体形の開口空間は、側壁部分に誘電体シートの厚みに相当する段差があり滑らかではない。それ故、厳密には幾何学でいうところの錐体形ではない。そこで、従来においては、開口空間を実質的に錐体形とみなせるように、誘電体シートを正確に位置合わせする必要がある。すなわち、誘電体シートを積層する度に高精度な位置合わせは必須であり、これが積層型開口面アンテナを製造する時間の短縮を阻害する要因となっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造時間を短縮できる積層型開口面アンテナの製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、第１の本発明は、積層型開口面アンテナにおける錐体形の開口空間を形成する積層型開口面アンテナの製造方法であって、開口部を備えた複数の誘電体シートを積層する工程と、前記各誘電体シートの積層により生じる段差を導電材料を主成分とするペーストの堆積により解消するよう、前記各誘電体シートの開口部の縁から当該開口部にはみ出すように前記ペーストを塗布する工程と、前記複数の誘電体シートの開口部により形成された開口空間に錐体形の金型を挿入する工程と、を含むことを特徴とする積層型開口面アンテナの製造方法をもって解決手段とする。

本発明の積層型開口面アンテナの製造方法によれば、積層型開口面アンテナの製造時間を短縮することができる。

本実施の形態に係る積層型開口面アンテナの製造方法を模式的に示す図である。 図２（ａ）は、図１（ｃ）の金型５挿入直前の複数の誘電体シート２の状態を示す上面図であり、図２（ｂ）は、図１（ｃ）の金型５挿入後の複数の誘電体シート２の状態を示す上面図である。 金型５の形状の一例を示す図である。図３（ａ）は角錐型、図３（ｂ）は楕円錐型、図３（ｃ）は円錐型の金型である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る積層型開口面アンテナの製造方法を模式的に示す図であり、その一断面における製造過程での変化を示している。図２（ａ）は、図１（ｃ）の金型５挿入直前の複数の誘電体シート２の状態を示す上面図であり、図２（ｂ）は、図１（ｃ）の金型５挿入後の複数の誘電体シート２の状態を示す上面図である。

この製造方法は、積層型開口面アンテナにおける錐体形の開口空間を形成し、開口空間の側壁部分（フレア部）に導電材料を自動的に滑らかに配置するために実行されるものである。

図１（ａ）に示すように、まず、開口部１ａを備えた金型１の上に、開口部２ａを備えた誘電体シート２を載置する。

誘電体シート２は、例えば、低温焼結セラミクス（LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics）と称されるセラミクスを材料とするものである。

ここでは、誘電体シートの開口部２ａと金型の開口部１ａは、誘電体シートの上方から見て、２ａが１ａを包含するように重なっていればよく、高精度な位置合わせは不要である。誘電体シート２の開口部２ａの形状は、例えば、方形、楕円形、円形または多角形である。

次に、導電材料３を、例えば、シルクスクリーン印刷で、誘電体シート２の表面に塗布する。具体的には導電材料３を主成分とするペーストが塗布される。導電材料３は、例えば、銀や銅などの導電性を有する物質を含むものである。ここでは、導電材料３を開口部の縁から開口部にはみ出すように塗布する。開口部にはみ出た導電材料３の断面は、表面張力により、ほぼ円形に近い形状となる。

図１（ｂ）に示すように、以降は、２番目以降の誘電体シート２および導電材料３を同様に配置していく。何れの誘電体シートも開口部２ａの形状は、最初の誘電体シート２のもと同じ（相似形）だが、開口サイズは後から配置する誘電体シート２のものほど大きくなっており、後から配置する誘電体シートの開口部２ａが下敷きとなる誘電体シートの開口部２ａの大部分の領域を上方から見て包含するように重ね合わせる。この段階では、開口部の縁の位置合わせの精度は数百マイクロメートル程度で十分である。

図１（ｃ）に示すように、次に、開口空間４に錐体形の金型５を挿入する。

図３に示すように、金型５は、形成される開口空間４の形状に合わせ、例えば、四角錐、楕円錐、円錐の形状を有するものである。図２（ａ）は錐体型の金型５を挿入する直前の複数の誘電体シート２の状態を示す上面図である。開口を有する誘電体シート２によって錐体形状が実現されているものの、誘電体シート２が不揃いのために側壁部の表面は粗く、かつ当該表面には誘電体シートの厚みに相当する段差が残っている。

図１（ｃ）に戻り、金型５を押し込むことにより、金型５は一部の誘電体シート２の開口部に接触して、これを自己整合的に正しい位置まで面内方向に移動させる。その際、金型５は、開口空間４にはみ出た導電材料３にも接触して、導電材料３を流動させ、段差部分への堆積を促進することにより、誘電体シートの積層により生じた段差を解消する。図２（ｂ）は金型５の挿入・加圧後の複数の誘電体シート２の状態を示す平面図である。誘電体シート２の不揃いは解消され、かつ開口空間４にはみ出た導電材料３が誘電体シートの段差を埋めるように流動して側壁部の表面が滑らかになる。

次に、金型５を加熱する。これにより、誘電体シート２と導電材料３が形状を維持したまま焼成硬化する。

図１（ｄ）に示すように、次に、金型１、５を除去する。これにより、前述の錐体形の開口空間６が現れる。開口空間６の側壁部分（フレア部）には、前述の導電材料３が配置されており、その表面は導電材料３によって平坦化されている。

以上説明したように、本実施の形態に係る積層型開口面アンテナの製造方法によれば、錐体形の開口空間６を形成するための形状を有する開口部をそれぞれ備えた複数の誘電体シート２を当該複数の誘電体シート２の開口部により錐体形に限らず少なくとも開口空間４が形成されるように積層する工程と、複数の誘電体シート２の開口部により形成された開口空間４に錐体形の金型５を挿入する工程とを含むことで、金型５が一部の誘電体シート２の開口部に接触して、これを自己整合的に正しい位置まで面内方向に移動させる。これにより、誘電体シート２を配置する際の高精度な位置合わせが不要となり、もって、積層型開口面アンテナの製造時間を短縮することができる。

また、製造方法は、複数の誘電体シート２の各積層のタイミングで当該誘電体シート２の開口部の縁から当該開口部にはみ出すように導電材料３を配置する工程を含むことで、金型５が、開口空間にはみ出た導電材料３を流動させ段差部への堆積を促進して、誘電体シートの積層により生じた段差を解消する。金型５の挿入により開口空間６の表面は滑らかになる。これにより、誘電体シートの積層により側壁部に生じた段差のアンテナ特性への影響を低減できる他、例えば、従来必要とした開口部のメッキ処理が不要になるので、製造時間を更に短縮することができる。

なお、誘電体シート２は上記の説明のように、開口サイズの小さいものから順に重ねる必然要性はなく、金型５の天地を逆に配置して、金型５の上に開口サイズの大きい誘電体シート２から小さいものへと順に重ねてもよい。また、誘電体シート２と導電材料３を交互に配置する工程は必須ではなく、例えば、誘電体シート２のみの積層、金型５および１の加圧、加熱、金型の抜き取り後、開口空間の周囲にメッキ処理を行ってもよい。かかる製造方法であっても、誘電体シート２を積層する際に高精度な位置合わせが不要なので、製造時間を短縮することができる。

１ 金型
２ 誘電体シート
２ａ 誘電体シートの開口部
３ 導電材料
４ 金型５の挿入前の開口空間
５ 錐体形の金型
６ 金型５の挿入、加熱、除去後の開口空間

Claims (1)

1. 積層型開口面アンテナにおける錐体形の開口空間を形成する積層型開口面アンテナの製造方法であって、
   開口部を備えた複数の誘電体シートを積層する工程と、
   前記各誘電体シートの積層により生じる段差を導電材料を主成分とするペーストの堆積により解消するよう、前記各誘電体シートの開口部の縁から当該開口部にはみ出すように前記ペーストを塗布する工程と、
   前記複数の誘電体シートの開口部により形成された開口空間に錐体形の金型を挿入する工程と、
   を含むことを特徴とする積層型開口面アンテナの製造方法。

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