JP6792813B2 - 電波送受信用アンテナの製造方法 - Google Patents

Description

本実施の形態は、電波送受信用アンテナの製造方法に関する。

従来より、ラジアルラインスロットアレイアンテナ等の平板状アンテナが、電波送受信用アンテナとして用いられる。

このような電波送受信用アンテナはガラス基板と、ガラス基板上に設けられたパターンを含むメタル層を有する積層基板からなる。

このような積層基板は、ガラス基板に対してスパッタリング、蒸着、電解メッキ、または無電解メッキを施してメタル層を形成し、このメタル層に対してエッチング処理を施すことにより得られる。

またガラス基板に対してメタル箔を粘着層を介して接着し、このメタル箔に対してエッチング処理等を施すことによりパターンを含むメタル層を形成することも考えられている。

ところで、一般にメタル層の表面粗さを小さくすることにより、メタル層の導体損失を抑えることができると考えられており、この場合は、電波送受信用アンテナの性能を高めることができる。

しかしながら、現在、メタル層の表面粗さを確実に小さくする技術は開発されていない。

特開２００７−２９５０４４号公報

本実施の形態は、以上のような点を考慮してなされたものであり、メタル層の表面粗さを確実に小さくすることができ、これによりメタル層の導体損失を抑えて、性能向上を図ることができる電波送受信用アンテナの製造方法を提供することを目的とする。

本実施の形態は、電波送受信用アンテナの製造方法において、基板を準備する工程と、この基板上にメタル層を設ける工程と、前記メタル層表面を研磨することにより、前記メタル層の表面粗さをＡからＡ×１／２以下とする工程と、研磨が終了した前記メタル層に対してパターンを形成する工程と、を備えたことを特徴とする電波送受信用アンテナの製造方法である。

本実施の形態は、前記メタル層表面を物理的に研磨することを特徴とする電波送受信用アンテナの製造方法である。

本実施の形態は、前記メタル層表面を化学的に研磨することを特徴とする電波送受信用アンテナの製造方法である。

以上のように本実施の形態によれば、メタル層の表面粗さを確実に小さくすることができ、これによりメタル層の導体損失を抑えて、電波送受信用アンテナの性能を向上させることができる。

図１（ａ）〜（ｈ）は第１の実施の形態による電波送受信用アンテナの製造方法を示す図。 図２は電波送受信用アンテナを示す側断面図。 図３は電波送受信用アンテナを示す平面図。 図４は第２の実施の形態による電波送受信用アンテナの製造方法を示す図。 図５は第３の実施の形態による電波送受信用アンテナの製造方法を示す図。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して第１の実施の形態について説明する。
図１（ａ）〜（ｇ）乃至図３は第１の実施の形態を示す図であり、このうち図１（ａ）〜（ｇ）は、電波送受信用アンテナの製造方法を示す工程図、図２は電波送受信用アンテナを示す側断面図、図３は電波送受信用アンテナを示す平面図である。

図２および図３に示すように、電波送受信用アンテナ１０は、例えばラジアルラインスロットアレイアンテナ等の平板状アンテナからなる。

このような電波送受信用アンテナ１０は、ガラス基板１１と、ガラス基板１１表面に粘着層１２を介して設けられたパターン１３ｐを含むメタル層１３と、メタル層１３に設けられた屈折層１４と、屈折層１４上に設けられたガラス基板１５とを備えている。

また、ガラス基板１１の裏面には導波層１６が設けられている。

上述のように、このような構成からなる電波送受信用アンテナ１０は、例えば放送受信用アンテナ、衛星通信用アンテナ等の電波送受信用アンテナとして用いられる。

また図２および図３に示すように、電波送受信用アンテナ１０のメタル層１３には、電波を伝搬するためのスロット状の開口を構成するパターン１３ｐが形成されている。メタル層１３に形成されたパターン１３ｐは、メタル層１３に対して島状の孤立領域を形成するパターンではない。

ここで、「パターン１３ｐが島状の孤立領域を形成する」とは、メタル層１３に形成されたパターンが島状に閉じた領域を形成することをいい、パターンに囲まれた孤立領域が他の領域と連続しないことをいう。

さらにまた、メタル層１３上には例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の酸化防止膜１８が設けられている。さらに酸化防止膜１８上には、上述のように屈折層１４が設けられている。この屈折層１４は誘電体または可変誘導率誘電体を含み、例えばガラス基板１５側から受信される電波を屈折させて、この電波を適切な方向に向かせてメタル層１３に通したり、メタル層１３側から送られる電波を屈折させてガラス基板１５側から送信するものである。

次に各構成部材について更に詳述する。ガラス基板１１、１５としては、１．１ｍｍ以下の厚みをもつ石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス、強化ガラスを用いることができる。このうち、非誘電率が低い石英ガラスを用いることが好ましい。

また、ガラス基板１１、１５の形状としては、Ｇ４、Ｇ５サイズ（７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）、あるいはＧ８サイズ（２５００ｍｍ×２２００ｍｍ）のものを用いることができ、また多面付けされたガラス基板を用いることもできる。

また粘着層１２としては、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ゴム系接着剤、シリコーンゴム系接着剤、プラスチック系接着剤を用いることができる。この場合、液状接着剤およびシート状接着剤のいずれを用いることができる。

液状接着剤を用いた場合、コーター機を利用して接着剤を均一に塗布することができ、また接着剤の厚みを調整できる。

シート状接着剤を用いた場合、シート状接着剤をガラス基板１１上に貼合すれば良いので、粘着層１２を容易に形成することができる。

また、高周波帯の電波を送受信する場合は、粘着層１２として、適正な低比誘電率、適正な誘電正接をもつものを用いる。

一般に、絶縁体（誘電体）に電界を加えた際に誘電分極が生じるが、誘電分極が生じて絶縁体の中で電界が変化する程度を「比誘電率」という。

また誘電正接とは、絶縁体（誘電体）内での電気エネルギー損失の度合いを表す数値をいう。

次にメタル層１３としては、金、銀、銅、ＮｉＴｉ等の金属を用いることができるが、コストと抵抗値を考慮すると、銅（Ｃｕ）を用いることが好ましい。このようなメタル層１３としては、例えば圧延銅からなる銅箔１３を用いることができる。
またメタル層１３は、１．５〜１０μｍの厚みをもつ。

また、メタル層１３の表面粗さは、アンテナとしての機能を発揮するためＲｍａｘが１００ｎｍ以下となっていることが好ましい。このため後述のようにメタル層１３の表面に対して研磨作業が施される。

次に電波送受信用アンテナの製造方法について、図１（ａ）〜（ｇ）により説明する。
まず、ガラス基板１１を準備し（図１（ａ））、このガラス基板１１上に粘着層１２を設ける（図１（ｂ））。

この場合、粘着層１２は、液状接着剤をコーター機でガラス基板１１上に塗布するか、またはシート状接着剤をガラス基板１１上に貼合することにより形成される。

次に図１（ｃ）に示すように、圧延銅からなるメタル層１３を、ガラス基板１１上に粘着層１２を介して接着する。このことにより、ガラス基板１１と、ガラス基板１１上に粘着層１２を介して接着されたメタル層１３とを備えた積層基板１０Ａが得られる。

次に図１（ｄ）に示すように、積層基板１０Ａのメタル層１３に対して研磨装置２０を用いて物理的な研磨作業が施される。この場合、研磨装置２０としては研磨粒子を用いないポリッシュ（バフ研磨）装置、あるいは研磨剤および研磨液を用いる研磨装置を用いることができる。

なお、メタル層１３に対して研磨装置２０を用いて物理的な研磨作業を施す代わりに、メタル層１３に対して、化学薬品を用いて化学的な研磨作業を施してもよい。

このように積層基板１０Ａのメタル層１３に対して研磨作業を施すことにより、メタル層１３の表面粗さを例えば、研磨前のＲＺ＝５．０μｍ〜１．０μｍを研磨後のＲＺ＝０．５μｍ〜０．０５μｍまで、１／１０以下に低下させることができる。ここで、ＲＺとは、十点平均粗さを表し、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高（Ｙｐ）の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高（Ｙｖ）の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメータ（μｍ）で表したものをいう。

また研磨されるメタル層１３はガラス基板１１上に保持されており、かつパターンが形成される前のメタル層１３なので、メタル層１３表面に大きな段差もなく、かつガラス基板１１により堅固に保持されているため、メタル層１３の表面を容易かつ確実に研磨することができる。このことによりメタル層１３の表面粗さを所望の値となるよう小さく定めることができる。

また、このようにメタル層１３の表面粗さを小さく抑えて、メタル層１３の導体損失を抑えて、電波送受信用アンテナ１０のアンテナとしての性能を向上させることができる。

次にメタル層１３上にパターン形成を行うため、所望パターンを有するレジスト２４が設けられる（図１（ｅ））。

次に図１（ｆ）に示すように、積層基板１０Ａのメタル層１３に対してエッチング処理が施され、メタル層１３の所望部位２５が除去される。この所望部位２５は後述するようにメタル層１３のパターン１３ｐとなる部位である。

メタル層１３に対するエッチング処理としては、ｗｅｔエッチングを用いることができ、この場合、エッチング液としてはエッチングレートが速い塩化第二鉄溶液を用いることができる。

その後、積層基板１０Ａに対して加熱処理を施す。この加熱処理は、ガラス基板１１上に設けられた粘着層１２を硬化させるキュア工程からなり、粘着層１２のガラス転位温度以上に積層基板１０Ａを加工する処理である。

次に図１（ｇ）に示すように、薬液供給部３０から薬液３１をレジスト２４に噴出し、薬液３１によりレジスト２４を溶解し、メタル層１３上から除去する。このようにしてエッチング処理により除去された所望部位２５からメタル層１３のパターン１３ｐを形成することができる。
このとき、メタル層１３のパターン１３ｐ部分には、粘着層１２が露出している。

次にメタル層１３上および粘着層１２上に酸化防止膜１８が設けられる（図１（ｈ））。

その後、酸化防止膜１８上にＴＦＴ液晶からなる屈折層１４が設けられ、屈折層１４上にガラス基板１５が設けられる。

次に、ガラス基板１１の裏面に導波層１６が設けられ、このようにして図２に示す電波送受信用アンテナ１０が得られる。

以上のように、本実施の形態によれば、メタル層１３の表面に対して研磨作業を施すことにより、メタル層１３の表面粗さを小さく抑えることができ、このことによりメタル層１３の導体損失を抑えて、電波送受信用アンテナ１０のアンテナとしての性能を向上させることができる。

＜第２の実施の形態＞
次に図４により、第２の実施の形態について説明する。
図１（ｄ）において、ガラス基板１１上に粘着層１２を介してメタル層１３を設け、このメタル層１３に対して研磨装置２０を用いて研磨作業を施した例を示したが、これに限らず、ガラス基板１１上にスパッタリングを施して形成された銅製のスパッタリング層、ガラス基板１１上に蒸着された銅製の蒸着層、あるいはガラス基板１１上に銅製の電解メッキ層を設け、これらスパッタリング層、蒸着層あるいは電解メッキ層をメタル層１３として用いて積層基板１０Ａを構成してもよい。

そしてガラス基板１１上に形成されたメタル層１３に対して、研磨装置２０を用いて研磨作業が施される。

＜第３の実施の形態＞
次に、図５により第３の実施の形態について説明する。
図１（ｄ）において、ガラス基板１１上に粘着層１２を介してメタル層１３を設け、このメタル層１３に対して研磨装置２０を用いて研磨作業を施した例を示したが、これに限らず樹脂フィルムからなる柔軟性基板１１上に薄膜のメタル層１３を設けて積層体１０Ａを構成してもよい。

このように構成された積層基板１０Ａは柔軟構造をもち、支持ローラ２２外周に巻付けられる。支持ローラ２２外周には研磨ローラ２１が設けられ、積層基板１０Ａが支持ローラ２２の外周を走行する間、積層基板１０Ａのメタル層１３が研磨ローラ２１により研磨される。

１０ 電波送受信用アンテナ
１０Ａ 積層基板
１１ ガラス基板
１２ 粘着層
１３ メタル層
１３ｐ パターン
１４ 屈折層
１５ ガラス基板
１８ 酸化防止膜
２０ 研磨装置
２１ 研磨ローラ
２２ 支持ローラ
２４ レジスト
２５ 所望部位
３０ 薬液供給部
３１ 薬液

Claims (3)

1. 電波送受信用アンテナの製造方法において、
   基板を準備する工程と、
   この基板上に粘着層を介して、メタル層を設ける工程と、
   前記メタル層表面を研磨することにより、前記メタル層の表面粗さをＡからＡ×１／２以下とする工程と、
   研磨が終了した前記メタル層に対してパターンを形成する工程であって、前記メタル層の所望部位を除去して、前記所望部位に対応する粘着層を外方へ露出させる工程と、
   前記メタル層に対してパターンを形成した後、前記基板と、前記粘着層と、前記メタル層を加熱処理して、前記粘着層を硬化させる工程と、
   前記メタル層上、および硬化しかつ露出した前記粘着層上に酸化防止膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電波送受信用アンテナの製造方法。
2. 前記メタル層表面を物理的に研磨することを特徴とする請求項１記載の電波送受信用アンテナの製造方法。
3. 前記メタル層表面を化学的に研磨することを特徴とする請求項１記載の電波送受信用アンテナの製造方法。

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