JP7321292B2 - 導波路構造及び導波路構造の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、導波路構造及び導波路構造の製造方法に関する。

携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ等の電子機器において、電子部品の高密度実装、クロック高速化等が原因で、高周波領域の電磁波の不要輻射、いわゆる電磁波ノイズが問題となっている。
従来では、磁性損失材料又は誘電損失材料を用い、線路上を伝搬する電磁波を吸収し、不要輻射を抑制するノイズ抑制シートが知られている。しかしながら、ノイズ抑制シートは、電磁波を効率よく吸収するためには波長オーダーの長さ、例えば、数ｃｍの長さが必要であり、高密度に部品が配置されたプリント基板上へのノイズ抑制シートの実装は難しい。

電磁波の不要輻射を抑制する別の方法として、電磁波に応答するメタマテリアルを利用することが知られている。例えば、特開２０１５－４３６１７号公報には相補型メタ材料共鳴要素（例えば、スプリットリング共鳴器）を平坦な導波路の境界導電面に埋め込んだ導波路構造が開示されている。

特開２０１５－４３６１７号公報に開示されている相補型メタ材料共鳴要素は電磁波ノイズの反射率は高い一方、電磁波ノイズの吸収率は低く、電磁波ノイズを十分に吸収することはできない。そのため、伝送線路を導波する電磁波ノイズを好適に吸収できる導波路構造が求められている。

本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、上記事情に鑑みてなされたものであり、伝送線路を導波する電磁波ノイズを好適に吸収可能な導波路構造及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための手段は、以下の実施形態を含む。
＜１＞ 少なくとも一つの伝送線路と、少なくとも一つの導電性パターン層と、を備え、上記導電性パターン層の表面側から観察した際に、上記伝送線路の少なくとも一部と上記導電性パターン層の少なくとも一部とが重なっており、上記導電性パターン層の表面抵抗値が０．００５Ω／□～３０Ω／□の範囲にある導波路構造。
＜２＞ 上記導電性パターン層の少なくとも一部と上記伝送線路の少なくとも一部とが接している＜１＞に記載の導波路構造。
＜３＞ 上記導電性パターン層と上記伝送線路とは接しておらず、かつ、上記導電性パターン層と上記伝送線路との間の最短距離は１０００μｍ以下であり、上記導電性パターン層と上記伝送線路との間に誘電体層をさらに備える＜１＞に記載の導波路構造。
＜４＞ 上記導電性パターン層は、細線構造、ミアンダ構造又はスパイラル構造を有する＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の導波路構造。
＜５＞ 上記導電性パターン層に含まれる導電性材料は、金属材料、カーボン材料、酸化物材料、及び有機導電材料からなる群より選択される少なくとも一つである＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の導波路構造。
＜６＞ 上記導電性パターン層の表面側から観察した際に、上記伝送線路の少なくとも一部と上記導電性パターン層の少なくとも一部とが２個所以上で重なっている＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の導波路構造。
＜７＞ 上記導電性パターン層は、電流が上記伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波を選択的に吸収する＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の導波路構造。
＜８＞ 上記導電性パターン層は、電流が上記伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波に対する吸収率のピークを有し、ピーク吸収率の周波数ｆ（ＧＨｚ）に対してピーク吸収率の半値幅（ＧＨｚ）が２．０／ｆ以下である＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の導波路構造。
＜９＞ 上記導電性パターン層は、導電性インクにより形成されている＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の導波路構造。
＜１０＞ 上記導電性インクは、粒子非含有導電性インクである＜９＞に記載の導波路構造。

＜１１＞ ＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の導波路構造を製造する導波路構造の製造方法であって、上記導電性パターン層の表面側から観察した際に上記伝送線路の少なくとも一部と重なるように上記導電性パターン層を形成する工程を有し、上記導電性パターン層は、印刷法により形成される導波路構造の製造方法。
＜１２＞ 上記印刷法は、インクジェット印刷法である＜１１＞に記載の導波路構造の製造方法。

本発明の一実施形態によれば、伝送線路を導波する電磁波ノイズを吸収可能な導波路構造及びその製造方法が提供される。

本開示の導波路構造の構成を示す断面図である。 細線構造、ミアンダ構造、スパイラル構造及びスプリットリング構造の導電性パターン層を示す概略構成図である。 導電性パターン層の形状が細線構造である場合の導電性パターン層と伝送線路との位置関係の例を示す概略構成図である。 本開示の導波路構造の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は導電性パターン層と伝送線路との間に誘電体層が設けられた構成を示す断面図であり、（ｂ）は誘電体層を備え、導電性パターン層と伝送線路とが接している構成を示す断面図であり、（ｃ）は誘電体層を備えず、導電性パターン層と伝送線路とが接している構成を示す断面図である。 実施例１～３において、導電性パターン層と伝送線路との位置関係を示す図である。 実施例１において、電磁波の周波数と、電磁波吸収率との関係を示すグラフである。 実施例２にてＰＥＴの厚さを変更した場合の、電磁波の周波数と、電磁波吸収率との関係を示すグラフである。 実施例３において、電磁波の周波数と、電磁波吸収率との関係を示すグラフである。 実施例４のシミュレーションにて細線構造の導電性パターン層の長さを変化させた場合の、電磁波の周波数と、電磁波吸収率との関係を示すグラフである。 実施例５のシミュレーションにてスパイラル構造の導電性パターン層の表面抵抗値を変化させた場合の、電磁波の周波数と、電磁波吸収率との関係を示すグラフである。

以下、導波路構造及びその製造方法の実施形態について説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

本開示において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示にて示す各図面における各要素は必ずしも正確な縮尺ではなく、本開示の原理を明確に示すことに主眼が置かれており、強調がなされている箇所もある。

本開示において、「導電性パターン層の表面側から観察する」とは、導電性パターン層の主面の法線方向からの視点のことである。伝送線路における、導電性パターン層の少なくとも一部と重なっている部分と前述の視点とを結ぶ直線と、導電性パターン層の主面と、がなす角度は、９０°に限定されず、例えば８０°～１００°であってもよい。

［導波路構造］
本開示の導波路構造は、少なくとも一つの伝送線路と、少なくとも一つの導電性パターン層と、を備え、上記導電性パターン層の表面側から観察した際に、上記伝送線路の少なくとも一部と上記導電性パターン層の少なくとも一部とが重なっており、上記導電性パターン層の表面抵抗値が０．００５Ω／□～３０Ω／□の範囲にある。

一般的にプリント基板等の導波路構造では厚さ１８μｍ以上の銅箔が電磁波ノイズの低減に用いられるが、この場合に銅箔の表面抵抗値は０．００１Ω／□以下となり、本開示の導波路構造に適用される導電性パターン層の表面抵抗値と比較して大きな差異がある。このような銅箔を導波路構造に適用した場合、銅箔にて電磁波ノイズを効率よく吸収することができず、電磁波ノイズの低減が不十分である。また、電磁波ノイズの低減に用いられる部材の表面抵抗値が１００Ω／□程度と比較的大きい場合も、電磁波ノイズを効率よくて吸収することができないという問題がある。

一方、本開示の導波路構造では、導電性パターン層の表面側から観察した際に、伝送線路の少なくとも一部と導電性パターン層の少なくとも一部とが重なっていることで、伝送線路を伝わる電磁波ノイズが導電性パターン層に移動する。さらに、導電性パターン層の表面抵抗値が０．００５Ω／□～３０Ω／□の範囲にあることで、移動した電磁波ノイズを導電性パターン層にて効率よく吸収することができる。

（伝送線路）
本開示の導波路構造は、少なくとも一つの伝送線路を備える。伝送線路は、信号である電磁波をある地点から別の地点へ送信するための配線を備えていれば特に限定されない。伝送線路としては、例えば、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、スロット線路、コプレーナ導波路等が挙げられる。

（導電性パターン層）
本開示の導波路構造は、少なくとも一つの導電性パターン層を備える。導電性パターン層の表面側から観察した際に、伝送線路の少なくとも一部と導電性パターン層の少なくとも一部とが重なっており、導電性パターン層の表面抵抗値は０．００５Ω／□～３０Ω／□の範囲にある。

導電性パターン層の少なくとも一部は、導電性パターン層の表面側から観察した際に、伝送線路における配線の少なくとも一部と重なっていることが好ましい。また、導電性パターン層の少なくとも一部と伝送線路の少なくとも一部とは接していてもよく、後述するように、導電性パターン層と伝送線路とは接しておらず、かつ導電性パターン層と伝送線路との間に誘電体層が設けられていてもよい。

導電性パターン層の表面抵抗値は、電磁波ノイズを効率よく吸収できる点から、０．００７Ω／□～１５Ω／□が好ましく、０．０１Ω／□～５Ω／□がより好ましく、０．０１Ω／□～２Ω／□がさらに好ましい。導電性パターン層の表面抵抗値は、例えば、導電性パターン層の厚さ、導電性パターン層に含まれる導電性材料、その導電率等を適宜調節することで前述の数値範囲内とすることができる。

導電性パターン層は、特定の周波数域に含まれる少なくとも一つの周波数を有する電磁波と共鳴する共鳴構造を有していることが好ましい。これにより、導電性パターン層に移動し、かつ導電性パターン層に吸収される特定の周波数域の電磁波ノイズを増加させることができる。

導電性パターン層は、電流が伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波を選択的に吸収することが好ましい。これにより、特定周波数の電磁波ノイズを効率よく吸収することができる。ここで「特定周波数の電磁波を選択的に吸収する」とは、特定周波数にて導電性パターン層が電磁波のピーク吸収率を有することを意味する。
また、導電性パターン層は、特定周波数の電磁波と共鳴する共鳴構造を有することにより、電流が伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波ノイズを選択的に吸収することが好ましい。

導電性パターン層は、電流が伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波に対する吸収率のピークを有し、ピーク吸収率の周波数ｆ（ＧＨｚ）に対してピーク吸収率の半値幅（ＧＨｚ）が２．０／ｆ以下であることが好ましい。これにより、特定周波数域の電磁波ノイズを効率よく吸収することができる。本開示において、ピーク吸収率の半値幅は、ピーク高さの１／２の高さにおける周波数幅であって半値全幅（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ、ＦＷＨＭ）を意味する。

ピーク吸収率の半値幅は、２．０／ｆ以下であってもよく、１．０／ｆ以下であってもよい。ピーク吸収率の半値幅の下限は、特に限定されず、例えば、０．６／ｆ以上であってもよい。

ピーク吸収率の半値幅は、０．２ＧＨｚ～１．０ＧＨｚであってもよく、０．２５ＧＨｚ～０．８ＧＨｚであってもよい。

導電性パターン層は、電流が伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波に対する吸収率のピークを有し、ピーク吸収率が１３％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、４０％以上であることがさらに好ましく、５０％以上であることが特に好ましい。前述のピーク吸収率の上限は１００％以下であれば特に限定されず、例えば、９５％以下であってもよい。

電磁波吸収率及びピーク吸収率の半値幅は、市販のネットワークアナライザを用いて測定することができる。

特定周波数の電磁波と共鳴する共鳴構造を有する導電性パターン層、前述の特定周波数の電磁波を選択的に吸収する導電性パターン層、前述の特定周波数の電磁波に対する吸収率のピークを有し、ピーク吸収率の半値幅が２．０／ｆ以下である導電性パターン層は、導電性パターン層の形状、長さ、幅、材質等を適宜調節することで得られる。

導電性パターン層の長さとしては、特定の周波数域の電磁波と共鳴する共鳴構造を有する導電性パターン層を形成しやすい点から、５ｍｍ～１００ｍｍであることが好ましく、１０ｍｍ～５０ｍｍであることがより好ましい。

導電性パターン層が後述する細線構造である場合、導電性パターン層の長さとしては、電磁波ノイズを効率よく吸収できる点から、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上であることがより好ましく、２２ｍｍ以上であることがさらに好ましい。導電性パターン層が後述する細線構造である場合、導電性パターン層の長さとしては、１００ｍｍ以下であってもよい。また、図３の（ｂ）に示すように、配線の幅方向両側に延設する細線構造の導電性パターン層が形成されている場合、少なくとも幅方向の片側の、導電性パターン層の長さ（配線の幅中央から幅方向の片側に延接する導電性パターン層の長さ）が前述の数値範囲を満たしていることが好ましく、幅方向の片側一方及び片側他方の両方の、導電性パターン層の長さが前述の数値範囲をそれぞれ独立に満たしていることがより好ましい。

導電性パターン層の幅としては、特定の周波数域の電磁波と共鳴する共鳴構造を有する導電性パターン層を形成しやすい点から、０．１ｍｍ～５ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ～３ｍｍであることがより好ましい。

特定の周波数域としては、特に限定されず、例えば、１０^８Ｈｚ～１０^１１Ｈｚ（０．１ＧＨｚ～１００ＧＨｚ）であってもよく、１０^８Ｈｚ～１０^１０Ｈｚ（０．１ＧＨｚ～１０ＧＨｚ）であってもよい。

導電性パターン層の形状は、導電性パターン層が特定の周波数域の電磁波と共鳴する共鳴構造となり得る点から、細線構造、ミアンダ構造、スパイラル構造、スプリットリング構造等が挙げられる。導電性パターン層の形状は、電磁波ノイズを効率よく吸収できる点から、ミアンダ構造及びスパイラル構造が好ましい。また、導電性パターン層の形状は、これらに限定されず、例えば、前述の共鳴構造となり得る他の形状であってもよい。

本開示の導波路構造は、導電性パターン層を少なくとも一つ備えていればよく、導電性パターン層の数は特に限定されない。導電性パターン層の数は、電磁波ノイズを効率よく吸収できる点から、２つ以上であることが好ましく、２つ～４つであることがより好ましい。本開示の導波路構造が、導電性パターン層を２つ以上備える場合、２つ以上の導電性パターン層の形状は、同じであってもよく、異なっていてもよい。本開示の導波路構造は、例えば、２つ以上の細線構造、２つ以上のミアンダ構造、２つ以上のスパイラル構造、２つ以上のスプリットリング構造を備えていてもよく、これらの構造は互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。

本開示の導波路構造は、導電性パターン層の表面側から観察した際に、伝送線路の少なくとも一部と導電性パターン層の少なくとも一部とが重なっていればよく、これらが重なっている個所の数は特に限定されない。伝送線路の少なくとも一部と導電性パターン層の少なくとも一部とが重なっている個所の数は、電磁波ノイズを効率よく吸収できる点から、２つ以上であることが好ましく、２つ～４つであることがより好ましい。

導電性パターン層は、導電性材料を含む。導電性パターン層に含まれる導電性材料は、金属材料、カーボン材料、酸化物材料、及び有機導電材料からなる群より選択される少なくとも一つであることが好ましく、金属材料、カーボン材料及び酸化物材料からなる群より選択される少なくとも一つであることがより好ましく、電磁波ノイズを効率よく吸収できる点から、金属材料及びカーボン材料からなる群より選択される少なくとも一つであることがさらに好ましい。

導電性材料の導電率は、導電性パターン層としたときに表面抵抗値を０．００５Ω／□～３０Ω／□に調節可能な材料であれば特に限定されない。例えば、導電性パターン層の厚さを小さくし、導電性パターン層の作製を容易とする点から、導電性材料の導電率は、３０００Ｓ／ｍ以上であることが好ましい。

導電性材料は、導電性パターン層としたときに表面抵抗値を０．００５Ω／□～３０Ω／□に調節可能な材料であれば特に限定されない。導電性材料としては、例えば、白金、金、銀、銅等の金属材料、グラファイト、カーボンナノチューブ等のカーボン材料、酸化銅、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の酸化物材料などが挙げられる。導電性材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

導電性パターン層は、導電性インクにより形成されていてもよい。導電性インクは、インク層を焼成することにより、導電性を有する層を形成可能な前駆体液を意味する。導電性パターン層の形成に用いる導電性インクとしては、焼成後の表面抵抗値が０．００５Ω／□～３０Ω／□である導電性パターン層を形成可能なインクであれば特に制限されず、具体例としては、白金ナノ粒子インク、金ナノ粒子インク、銀ナノ粒子インク、銅ナノ粒子インク、酸化銅ナノ粒子インク等のナノ粒子含有導電性インク、イオン性非粒子金インク、イオン性非粒子銀インク、イオン性非粒子銅インク等の粒子非含有導電性インク、銀ナノワイヤーインク、ＩＴＯインク、グラファイトインク、カーボンナノチューブインク、これらの混合物、これらの組み合わせ等が挙げられる。中でも印刷適性、薄膜での表面抵抗値、入手性の点から、ナノ粒子含有導電性インク及び粒子非含有導電性インクが好ましく、白金ナノ粒子インク、金ナノ粒子インク、銀ナノ粒子インク、銅ナノ粒子インク、イオン性非粒子金インク、イオン性非粒子銀インク及びイオン性非粒子銅インクがより好ましい。低温での焼結性の点から、粒子非含有導電性インクが好ましく、イオン性非粒子金インク、イオン性非粒子銀インク及びイオン性非粒子銅インクがより好ましい。
粒子非含有導電性インクとしては、金属イオン等の還元されることにより導電性を示す材料となる成分を含み、導電性粒子を実質的に含まないインクであればよく、例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｉｎｋｓ社のＥＩ－７０２、ＩｎｋＴｅｃ社のＴＥＣ－ＩＪ－０１０、Ｌｉｑｕｉｄ Ｘ社のＮｏｎ－ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｎｋ等を用いることができる。

（誘電体層）
本開示の導波路構造は、導電性パターン層と伝送線路とは接しておらず、導電性パターン層と伝送線路との間に誘電体層をさらに備えていてもよい。誘電体層が存在する場合、導波路構造の厚さを小さくし、電磁波ノイズを効率よく吸収できる点から、導電性パターン層と伝送線路との間の最短距離は１０００μｍ以下であること、すなわち、導電性パターン層と伝送線路との間に位置する誘電体層の厚さの最小値は１０００μｍ以下であることが好ましい。

誘電体層が存在する場合、導電性パターン層と伝送線路との間の最短距離は、１０μｍ～８００μｍであってもよく、３０μｍ～６００μｍであってもよい。

誘電体層としては、誘電性を有する無機化合物、有機化合物等を含む層が挙げられる。
上記無機化合物としては、例えば、シリカ、石英、ガラス、窒化シリコン、チタニア、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化鉛、ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化炭素、アルミニウム酸窒化物、シリコン酸窒化物などが挙げられる。
上記有機化合物としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、メチルスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリオキセタン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、三酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シクロヘキサジエン系ポリマー、非晶性ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸などが挙げられる。

本開示の導波路構造において、導電性パターン層と伝送線路との位置関係の例１を図１に示す。図１に示される導波路構造１００は、マイクロストリップライン構造の伝送線路１と、第２誘電体層６と、導電性パターン層２と、をこの順で有し、伝送線路１を構成する配線３と、導電性パターン層２とは接触していない。伝送線路１は、導電性パターン層２側から観察して配線３、第１誘電体層４及び金属プレーン層５をこの順で有する。導電性パターン層２の表面側から観察した際に、伝送線路１の少なくとも一部と導電性パターン層２の少なくとも一部とが重なっている。

配線３及び金属プレーン層５は、電流（特に高周波電流）が流れる導体であれば特に限定されない。配線３及び金属プレーン層５は、例えば、銅等を含む導体であってもよい。

第１誘電体層４は、導電性パターン層と伝送線路との間に設けられる誘電体層の好ましい形態と同様である。第２誘電体層６は、導電性パターン層と伝送線路との間に設けられる誘電体層に対応する。

導電性パターン層の形状の一例を図２に示す。図２において、（ａ）は細線構造の一例を表し、（ｂ）はミアンダ構造の一例を表し、（ｃ）はスパイラル構造の一例を表し、（ｄ）はスプリットリング構造の一例を表す。

本開示の導波路構造において、導電性パターン層の形状が細線構造である場合の導電性パターン層と伝送線路との位置関係の例を図３に示す。図３では、導電性パターン層の表面側から観察した際の導電性パターン層と、マイクロストリップライン構造を有する伝送線路との位置関係を示しているが、本発明にて用いる伝送線路はマイクロストリップライン構造に限定されない。

図３の（ａ）では、第１誘電体層４上に配置された配線３と、細線構造を有する導電性パターン層１２の一部とが重なっており、配線３の幅方向片側のみに延設する導電性パターン層１２が形成されている。

図３の（ｂ）では、第１誘電体層４上に配置された配線３と、細線構造を有する導電性パターン層２２の一部とが重なっており、配線３の幅方向両側に延設する導電性パターン層２２が形成されている。

図３の（ｃ）では、第１誘電体層４上に配置された配線３と少なくとも一部が重なる導電性パターン層１２が２つ設けられている。

図３の（ｄ）では、第１誘電体層４上に配置された配線３と少なくとも一部が重なる導電性パターン層１２及び第１誘電体層４上に配置された配線３と少なくとも一部が重なり、かつ導電性パターン層１２よりも長さが小さい導電性パターン層３２が設けられている。導電性パターン層３２は、配線３の幅方向片側のみに延設している。

図３の（ｅ）では、第１誘電体層４上に配置された配線３と少なくとも一部が重なる導電性パターン層１２が４つ設けられている。

本開示の導波路構造において、導電性パターン層と伝送線路との位置関係の例１～３を図４に示す。図４の（ａ）は、図１と同様であり、図４の（ｂ）は、伝送線路１を構成する配線３と、導電性パターン層２とが接触し、伝送線路１を構成する第１誘電体層４と、導電性パターン層２との間に配線３を備える導波路構造２００を表し、図４の（ｃ）は、伝送線路１と導電性パターン層２との間に第２誘電体層が設けられておらず、伝送線路１を構成する配線３を覆うように導電性パターン層４２が配置されている導波路構造３００を表している。

［導波路構造の製造方法］
本開示の導波路構造の製造方法は、本開示の導波路構造を製造する導波路構造の製造方法であって、上記導電性パターン層の表面側から観察した際に上記伝送線路の少なくとも一部と重なるように上記導電性パターン層を形成する工程を有する。

本開示の製造方法では、伝送線路を準備し、伝送線路の少なくとも一部と重なるように導電性パターン層を形成する。導電性パターン層を形成する方法としては、伝送線路上に導電性パターン層を直接形成する方法のほか、誘電体層上に導電性パターン層を形成し、伝送線路の少なくとも一部と導電性パターン層とが重なるように、導電性パターン層が形成された誘電体層を誘電体層側から伝送線路に貼り付ける方法が挙げられる。

導電性パターン層の形成方法としては、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法、スプレーコーティング法、エアロゾルジェット法、ディスペンサー法、フォトリソグラフィー法、マスク蒸着法、メッキ法等、既知の手法が挙げられる。導電性パターン層の形成方法としては、印刷法が好ましく、高密度のプリント基板上に容易に導電性パターン層を実装可能な点から、インクジェット印刷法がより好ましい。インクジェット印刷法による導電性パターン層の形成方法としては、例えば、特開２０１０－０８７１４６号公報に記載された方法を用いてもよい。また、印刷法により導電性パターン層を形成する場合、前述の導電性インクを用いてもよい。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。

［実施例１］
（導電性パターン層の作製）
レーザーカッターで作製したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム製の開口マスクを用い、厚さが５０μｍであるＰＥＴフィルム上に、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法によって金を蒸着させ、図５の（ａ）中の細線構造の導電性パターン層を作製した。
細線構造の導電性パターン層について、長さは１８ｍｍ、幅は２ｍｍ、表面抵抗値は０．２Ω／□であった。

（導波路構造の作製）
厚さが０．５ｍｍであるフッ素製樹脂多層基板（ＮＰＣ－Ｈ２２０Ａ、日本ピラー工業株式会社、導体の厚さ１８μｍ及び導体の線幅１．６ｍｍであるマイクロストリップラインを伝送線路として備える）を用いた。伝送線路上に、作製した実施例１の導電性パターン層が形成されたフィルムを、伝送線路の配線に対して図５の（ａ）のように貼り付けることで導波路構造を作製した。
実施例１の導波路構造は、導電性パターンと伝送線路との間に配置された誘電体層であるＰＥＴフィルムを有し、導電性パターンと伝送線路との最短距離は５０μｍであった。

［実施例２］
（導電性パターン層の作製及び導波路構造の作製）
レーザーカッターで作製したＰＥＴフィルム製の開口マスクを用い、図７に示す厚さ５０μｍ～５５０μｍのＰＥＴフィルム上に、ＥＢ蒸着法によって金をそれぞれ蒸着させ、図５の（ｂ）中のミアンダ構造の導電性パターン層を作製した。
１つのミアンダ構造の導電性パターン層について、長さは３２ｍｍ、幅は２ｍｍ、表面抵抗値は０．７Ω／□であった。
実施例２にて作製した導電性パターン層が形成されたフィルムを、実施例１にて用いたフッ素製樹脂多層基板の伝送線路の配線に対して図５の（ｂ）のように貼り付けることで導波路構造を作製した。
実施例２の導波路構造は、導電性パターンと伝送線路との間に配置された誘電体層であるＰＥＴフィルムを有し、導電性パターンと伝送線路との最短距離は５０μｍ～５５０μｍであった。
さらに、実施例２では、レーザーカッターで作製したＰＥＴフィルム製の開口マスクを用い、実施例１にて用いたフッ素製樹脂多層基板の伝送線路の配線上に、ＥＢ蒸着法によって金をそれぞれ蒸着させ、図５の（ｂ）中のミアンダ構造の導電性パターン層を作製することで導波路構造を作製した。この導波路構造は、導電性パターンと伝送線路との間に誘電体層を有していない（図７中のＰＥＴ無し）。

［実施例３］
（導電性パターン層の作製及び導波路構造の作製）
厚さ５０μｍのカプトンフィルム（東レデュポン株式会社製のポリイミドフィルム）上に、ＦＵＪＩＦＩＬＭ Ｄｉｍａｔｉｘ社製マテリアルプリンタ（ＤＭＰ－２８３１）及びバンドー化学株式会社製の水系銀ナノ粒子インク（ＳＷ－１０２０）を用い、図５の（ｃ）に示すようなスパイラル構造のインク層を滴量１０ｐＬ／滴及び解像度６０５ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の条件で描画した。描画後、インク層を３００℃、３０分間の条件で焼結し、図５の（ｃ）に示すスパイラル構造の導電性パターン層を作製した。
１つのスパイラル構造の導電性パターン層について、長さは３２ｍｍ、幅は０．４ｍｍ、表面抵抗値は０．１Ω/□であった。
実施例３にて作製した導電性パターン層が形成されたフィルムを、実施例１にて用いたフッ素製樹脂多層基板の伝送線路の配線に対して図５の（ｃ）のように貼り付けることで導波路構造を作製した。

（電磁波吸収率の測定）
アジレント・テクノロジー株式会社製ネットワークアナライザ（型番：Ｎ５２３０Ａ）を用い、実施例１～実施例３にて作製した導波路構造のＳパラメータ（Ｓ_１１、Ｓ_２１）をそれぞれ測定し、下記式に従って電磁波吸収率を測定した。
実施例１～３における電磁波吸収率の測定結果を図６～図８に示す。なお、図６～８中のＥは指数部を意味し、例えば、ＡＥ＋Ｂは、Ａ×１０^Ｂを意味する。

図６～図８に示すように、細線構造、ミアンダ構造及びスパイラル構造のいずれかの導電性パターン層を有する導波路構造において、電磁波吸収が生じていることを確認し、また、特定周波数の電磁波を選択的に吸収できることも確認した。

［実施例４］
計測エンジニアリングシステム株式会社製の有限要素法シミュレーションソフトＣＯＭＳＯＬを用い、実施例１と同様の構成を有する導波路構造について、特性のシミュレーションを行った。さらに、細線構造の導電性パターン層の長さ（Ｌ）のみを変化させて同様に特性の評価を行った。
シミュレーション結果を図９に示す。図９に示すように、細線の長さを変化させることで、選択的に吸収される電磁波の周波数が変化し、電磁波吸収が生じる周波数を調節できることを確認した。

［実施例５］
計測エンジニアリングシステム株式会社製の有限要素法シミュレーションソフトＣＯＭＳＯＬを用い、実施例３と同様の構成を有する導波路構造について、特性のシミュレーションを行った。さらに、スパイラル構造の導電性パターン層の表面抵抗値のみを変化させて同様に特性の評価を行った。
シミュレーション結果を図１０に示す。図１０に示すように、表面抵抗値が０．０１Ω／□、０．１Ω／□、１Ω／□及び１０Ω／□の場合に、電磁波の吸収率が高いことを確認した。一方で、表面抵抗値が０．００１Ω／□又は１００Ω／□の場合には、電磁波の吸収率が表面抵抗値が０．０１Ω／□、０．１Ω／□、１Ω／□及び１０Ω／□の場合と比較して小さいため、伝送線路を導波する電磁波ノイズを好適に吸収できないことを確認した。

［実施例６～９］
実施例３のスパイラル構造の導電性パターン層について、使用したインク、焼結条件及び導電性パターン層の表面抵抗値を以下の表１に示す通りに変更した以外は実施例３と同様にして実施例６～９のスパイラル構造の導電性パターン層及び導波路構造を作製した。なお、導電性パターン層の表面抵抗値が表１に示す値となるように、インクの重ね塗りを行った。

実施例３と同様にして実施例６～９の導波路構造の電磁波吸収率を測定し、その値が最大となるピーク吸収率を求めた。さらに、アジレント・テクノロジー株式会社製ネットワークアナライザ（型番：Ｎ５２３０Ａ）を用いてピーク吸収率の半値幅を求めた。結果を表２に示す。

表２に示す通り、実施例３、６～９において、ピーク吸収率が高いことを確認した。特に粒子非含有導電性インクを用いて導電性パターン層を作製した実施例７において、ピーク吸収率がより高いことを確認した。

２０１９年１２月２３日に出願された米国特許出願６２／９５２４８１の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

１ 伝送線路、２、１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２ 導電性パターン層、３、１３ 配線、４ 第１誘電体層、５ 金属プレーン層、６、１６ 第２誘電体層（誘電体層）、１００ 導波路構造

Claims (12)

1. 少なくとも一つの伝送線路と、
   少なくとも一つの導電性パターン層と、を備え、
   前記導電性パターン層の表面側から観察した際に、前記伝送線路の少なくとも一部と前記導電性パターン層の少なくとも一部とが重なっており、
   前記導電性パターン層の表面抵抗値が０．０１Ω／□～２Ω／□の範囲にあり、前記導電性パターン層の幅が０．２ｍｍ～３ｍｍである導波路構造。
2. 前記導電性パターン層の少なくとも一部と前記伝送線路の少なくとも一部とが接している請求項１に記載の導波路構造。
3. 前記導電性パターン層と前記伝送線路とは接しておらず、かつ、前記導電性パターン層と前記伝送線路との間の最短距離は１０００μｍ以下であり、
   前記導電性パターン層と前記伝送線路との間に誘電体層をさらに備える請求項１に記載の導波路構造。
4. 前記導電性パターン層は、細線構造、ミアンダ構造又はスパイラル構造を有する請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の導波路構造。
5. 前記導電性パターン層に含まれる導電性材料は、金属材料、カーボン材料、酸化物材料、及び有機導電材料からなる群より選択される少なくとも一つである請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の導波路構造。
6. 前記導電性パターン層の表面側から観察した際に、前記伝送線路の少なくとも一部と前記導電性パターン層の少なくとも一部とが２個所以上で重なっている請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の導波路構造。
7. 前記導電性パターン層は、電流が前記伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波を選択的に吸収する請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の導波路構造。
8. 前記導電性パターン層は、電流が前記伝送線路内を流れる際に発生する特定周波数の電磁波に対する吸収率のピークを有し、ピーク吸収率の周波数ｆ（ＧＨｚ）に対してピーク吸収率の半値幅（ＧＨｚ）が２．０／ｆ以下である請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の導波路構造。
9. 前記導電性パターン層は、導電性インクにより形成されている請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の導波路構造。
10. 前記導電性インクは、粒子非含有導電性インクである請求項９に記載の導波路構造。
11. 請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の導波路構造を製造する導波路構造の製造方法であって、
    前記導電性パターン層の表面側から観察した際に前記伝送線路の少なくとも一部と重なるように前記導電性パターン層を形成する工程を有し、
    前記導電性パターン層は、印刷法により形成される導波路構造の製造方法。
12. 前記印刷法は、インクジェット印刷法である請求項１１に記載の導波路構造の製造方法。