JPS63178035A - 高周波用金属張り積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子機器用の基板、特に高周波領域で使用さ
れる誘電体基板やマイクロ波受信用として好適に使用さ
れる誘電体基板等として用いられる高周波用金属張り積
層板に関する。

〔従来の技術〕

最近の電子工業、通信工業の各分野において、使用され
る周波数が次第に高周波の領域に移行し、従来多用され
ていたキロヘルツの領域からメガヘルツやギガヘルツの
領域の方に重要性が移行している。これらの高周波領域
では伝送のエネルギー損失が大きくなりやすく、比誘電
率（以下ε、と記載する）や誘電正接（以下ｔａｎδと
記載する）のより小さな誘電体基板が望まれるようにな
ってきた。また、コンピューター等の高速度化のための
信号伝送遅延時間を短くするうえからもε、やｔａｎδ
のより小さな誘電体基板が望まれている。

マイクロ波受信用平面アンテナは誘電体層の一方の面に
銅箔等からなる円形、方形、クランク型等の共振器（放
射器）、マイクロストリップラインを、他方の面に金属
板等の設置導体を配置した平板状の基板から構成され、
所望の利得や指向性を出すため共振器をアレー化したり
している。使用される誘電体基板はε、やｔａｎδが小
さく高周波特性の良いことが要求される。そのため、従
来、ε、の比較的低いポリテトラフルオロエチレン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソ
ブチレン、ポリメチルペンテン−１等の樹脂を誘電体層
として使用したり、これらに熱的、機械的な補強効果を
発現させるためガラス繊維を埋設させ架橋したり（例え
ば特開昭６０−２５３５２８号公報）、ガラス繊維とし
て石英ガラス繊維を使用したり（特開昭５９−１０９３
４７号公報）、エポキシ樹脂等の誘電体層にガラスバブ
ル（微小中空球体）を混入する方法（特開昭６０−１６
７３９４号公報）が提案されている。

日経エレクトロニクス　Ｎｏ、３４７号ｐ１４５〜１６
０　（１９８４年、日経マグロウヒル社）には衛星放送
等のマイクロ波受信用平面アンテナについて記載されて
おり、これは誘電体層の片面の銅箔等に共振器を多数個
配置し、電波電力を受信し、これらをマイクロストリッ
プラインで整合させ１〜数ケ所に集め同軸ケーブル等で
コンバーター、チューナー等へ導く方式である。しかし
ながら高周波の電力が誘電体基板の導体中を流れると表
皮抵抗等のため減衰が大きく、共振器の電波電力がスト
リップラインを伝搬する際の損失（伝送損失）が大きく
なってしまう。そのため平面アンテナの開口部を数区画
に分け、ストリップラインの長さを短くして共振器から
の電波電力をこれらこれらの区画の中心に集め、伝送損
失の小さい導波管や同軸ケーブルによりこれらの区画を
結ぶ方法が考えられるが、この方法ではストリップライ
ンと導波管や同軸ケーブルの接続が複雑になり、しかも
工程数が多くなる欠点がある。そのため、基板上に多数
個の共振器を配し、これらをマイクロストリップライン
で結合して１ケ所に集中させ、導波管や同軸ケーブルと
結合することが望ましく、これにはマイクロストリップ
ラインの伝送損失の小さな基板としなければならない。

伝送損失は伝送線路長１ｍあたりの供給電力に対する透
過電力の比をｄＢ（デシベル）表示したものであり、次
式で表される。

伝送損失（ｄ　Ｂ／ｍ）　＝　　１０　ｌｏｇ（ｘ／　
１００）（ｘ：供給電力１００に対する透過電力）例え
ば、伝送損失がそれぞれ２．３．４ｄＢ／ｍであれば、
一端から電力を供給し、伝送線路を１ｍ通過した他端で
それぞれ６３．５０．４０％の電力が透過し３７．５０
．６０％の電力がそれぞれ損失として失われることを意
味する。

衛星放送の電波はＶＨＦ、ＵＨＦ帯の地上放送の電波の
ように大電力化できず微弱であるためアンテナの利得を
上げるうえでも伝送損失の小さい基板が要求されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、一般に汎用されているε１やｔａｎδの
小さいポリテトラフルオロエチレンやポリエチレン等の
樹脂を基板に用いても、信号伝送遅延時間を短くするこ
とやマイクロストリップライン伝送損失を低下させるこ
とに限界があり満足する基板は得られていない。ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリエチレンのε１、ｔａｎδ
がそれぞれ２．１．４Ｘ１０−’；２．２５．１２Ｘ１
０−’（１０１０Ｈ２）と樹脂中量も小さいにもかかわ
らず高周波特性を満足するものではなく、これにさらに
、ε２、ｔａｎδの高いＥガラス〔ε、＝６．７、ｔａ
ｎδ＝１７０Ｘ１０−’（１０Ｉ０Ｈｚ）］や石英ガラ
ス〔ε、＝３．８、ｔａｎδ＝　１．７　Ｘ　１０−’
　（１０”Ｈｚ））を複合させた場合、ε７やｔａｎδ
はさらに高くなってしまう。一方、本発明者らは先に、
ポリオレフィン等の粉末を焼結させ、粉末と空気の分散
状焼結体を誘電体層とする方法を提案したが、この場合
空気の体積分率が大きい程ε、は低下するが、粉末粒子
のかさ比重より密度の低い均一な誘電体層を作ることは
できず、したがって、ε１、ｔａｎδの低い誘電体層が
要求される平面アンテナに使用する誘電体層としては満
足できるものではなかった。

また、樹脂と空気の分散状混合体、すなわち、樹脂の発
泡シートや焼結体などの使用が考えられるが誘電体層の
厚みのばらつきによりε１が変化し、平面アンテナに使
用した場合、共振周波数がずれたり、特性インピーダン
スが変化するなどの問題点が発生する。

本発明の目的はε、およびｔａｎδが小さくて、基板の
伝送損失が小さく、信号伝送遅延時間が短い上にε、の
ばらつきが小さい高周波用金属張り積層板を提供しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、前記事情を迄みて、鋭意研究を重ねた結
果、金属張り積層板に用いられる誘電体層としてポリオ
レフィン粉末とガラスバブルの混合物からなる層を用い
ることにより前記目的を達成することを見い出し本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明は、金属箔または金属板、接着層、お
よびポリオレフィン粉末とガラスバブルとの混合物から
なる誘電体層とから構成されることを特徴とする高周波
用金属張り積層板を提供するものである。

以下に、本発明の詳細な説明する。

第１図〜第３図は本発明の金属張り積層板の各種態様の
積層構造を示す断面図であり、図中、１は金属箔、２は
ポリオレフィン粉末とガラスバブルの混合物からなる誘
電体層、３は接着剤または接着フィルムからなる接着層
、４は金属板を示す。

上記金属張り積層板において、２の誘電体層を金属箔を
介して多層に積層することも可能である。

本発明の誘電体層を作製するのに用いられるポリオレフ
ィン粉末としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リ−１−ブテン、ポリ−４−メチル−ペンテンなどのポ
リオレフィン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−１−ブテン共重合体、プロピレン−１−
ブテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体のよう
なポリオレフィン共重合体、およびこれらの混合物を変
成した粉末を挙げることができる。これらの中でポリエ
チレン粉末が好適であり、中でも超高分子■ポリエチレ
ン粉末が最適である。

ポリオレフィン粉末の大きさは、平均粒径０．５龍以下
の粒子が好適であり、これより大きいと高周波帯で使用
する場合、その波長と粒子または粒子間の隙間の空気層
の平均直径が近くなり、アンテナとして使用したときに
電波に歪みが生じることがある。その平均直径が用いる
波長の１１５０以下であれば問題なく、衛星放送の周波
数１２ＧＨｚ帯で使用する場合は平面アンテナ用基板の
平均直径を０．５鶴以下にする必要がある。また、ポリ
オレフィン粉末は過酸化物、シラン、電子線等により架
橋してもよ（、その場合、機械特性、熱特性が向上する
。

本発明の誘電帯層を作製するのに用いられるガラスバブ
ルとしては、Ｅガラス（電気用）、石英ガラス等を微小
中空球にしたものが挙げられ、平均壁厚が０．４〜２μ
ｍのものが好ましく用いられる。ガラスバブルはポリオ
レフィン粉末と混合して使用され、そのｅ、はポリオレ
フィンのε、より高いとそれらの混合物の６１が高くな
り好ましくない。また、ポリオレフィン粉末のかさ比重
は低いもので０．３５〜０．４５であり、ポリエチレン
粉末の場合ε、は１．４〜１．５程度となるので、ガラ
スバブルのε、はこれと同等以下のものを使用すること
が好ましい。ガラスバブルの平均粒子比重（真比重）が
０．５以下で、かさ比重が０．４以下であると、ε１が
１．４以下となり、ポリオレフィン粉末と混合しε、を
低下させることができ好適である。

ガラスバブルとしては「スリーエム」グラスバブルズ（
住友スリーエム株式会社商品名）、ガラスマイクロバル
ーン（エマーソン＆カミンク社商品名）等が市販されて
おり、好適に使用できる。

誘電体層の成形は、ポリオレフィン粉末とガラスバブル
を、好ましくは８０　：　２０〜２０　：　８０の重量
比で混合し、十分混合したものを一定の厚みに賦形し、
加熱等により粒子間同士を熱融着したり、粒子表面に接
着剤を塗布し接着したりして得ることができる。ガラス
バブルの量がこの範囲より少ないとε、の低下が不十分
となり、またこの範囲より多いと賦形が困難となる。

誘電体層の厚みは０．０５〜５鶴が好ましく、これらを
数枚重ねて使用してもよく、繊維、不織布等を誘電体層
中に挿入してもよい。

誘電体層と金属箔または金属板との積層は加熱により直
接熱融着するともできるが、回路加工等の際液体の侵入
を防止する必要性から接着剤または接着フィルム等の接
着層を介して積層することが好ましい。接着剤としては
アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、クロロブレンゴム、ニ
トリルゴム、エポキシフェノール、ブチラールフェノー
ル、ニトリルフェノール等を挙げることができる。

また、接着フィルムとしては、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチ
レン−マレイン酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸
グラフト化重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル
−酢酸ビニル三元共重合体、アイオノマー重合体などの
ようにポリオレフィンにα、β−不飽和カルボン酸、そ
のエステル、その無水物またはその金属塩もしくは飽和
有機カルボン酸を通常の共重合またはグラフト共重合さ
せて得た共重合体を挙げることができる。

本発明の金属張り積層板に用いる金属箔または金属板と
しては、銅、白銅、青銅、黄銅、アルミニウム、ニッケ
ル、鉄、ステンレス、金、１艮、白金等の箔または板が
挙げられ、この中で、金属箔としては一般には印刷回路
用の銅箔が好ましく、銅箔の中でも極めて高純度の無酸
素銅箔は高周波の伝送損失が小さいので特に好ましい。

〔作用〕

高周波用金属張り積層板の伝送損失はε、やｔａｎδが
低くなる程小さくなる。また信号伝送遅延時間はε、の
平方根に比例するためε、が小さい程伝送遅延時間は短
くなる。またε、のばらつきは誘電体層の厚みを均一に
することで解決できる。

すなわち、ε、を低下させ、誘電体層の厚みを均一にす
ることで前記問題は解決される。しかしながら、従来法
ではポリオレフィン粉末のかさ比重が有するε、以下に
ε、を低下させたり、誘電体層の厚みを均一にすること
はできなかった。ポリオレフィン粉末のかさ比重をの値
をさらに小さくする場合は、粉末の粒径を太き（したり
、粒子表面のすべりが悪くなるような凹凸をつけたりし
なければならないが、粒径が大きくなると前述したよう
に、アンテナとして使用したときに電波に歪みが生じて
しまい再生が十分に行われな（なる。

また粒子の滑りが悪いとと均一厚みに賦形することが困
難となり厚みのばらつきを生じてしまう。

本発明においては、ポリオレフィン粉末のε、と同等以
下のε、を有するガラスバブルを使用することにより、
その体積分率に応じてε、を低下させることができた。

しかもポリオレフィン粉末にガラスバブルを混合するこ
とにより、ポリオレフィン単独のときよりも粒子同士の
滑りがよいため賦形が容易となり、誘電体層の厚みをよ
り均一にすることができた。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例１ ポリオレフィン粉末としてミペロンＸＭ−２２０（超高
分子量ポリオレフィンパウダー、三井石油化学工業株式
会社　商品名、平均粒径０．０３＋ｎ、融点１３６℃、
かさ比重０．４）、ガラスバブルとして「スリーエム」
グラスバプルズ　Ｂ　２８／７５０〔住友スリーエム株
式会社商品名、平均粒子比重（真比重）０．２８、かさ
比重０．１４〜０．２１〕を用いた。ミペロンＸＭ−２
２０とｒスリーエム」グラスバブルズ　８２８／７５０
を重量比で４０＝６０に均一に混合したものをスペーサ
ーを用いガラス板上でガラス棒でしごいて均一な厚みに
したのち、２３０℃のオープン中で１０分間加熱し、厚
さ０．６５　ｍｍの誘電体シートを得た。得られた誘電
体シートを４５０１−角に切断し、厚さが１ｗｍで５０
０　鰭角のアルミニウム板に内間隔が４５０　ｍＷ角で
厚さ０．７　＊＊のスペーサーを載置し、このスペーサ
ーの中に厚さ２５μｍのＥＭＡＡ樹脂（エチレンメタア
クリル酸共重合樹脂）接着フィルムにュクレル０９０８
　Ｃ，三井デュポンポリケミカル株式会社　商品名）、
誘電体シート、ＥＭＡＡ樹脂接着フィルムの順に積層し
、さらにこの上に無酸素銅箔　０ＦＣ−ＡＣＥ箔（日立
電線株式会社　商品名）を載置し、１２０℃で１０分間
プレスして第３図に示す構成の金属張り積層板を作製し
た。

比較例１ ガラスバブルを使用しないでミペロンＸＭ−２２０のみ
で作製した誘電体シートを使用した他は、実施例１と同
様にして、金属張り積層板を作製した。

比較例２ ミペロンＸＭ−２２０を厚さ０．７額のスペーサーを用
い、１８０℃で１０分間プレスし、厚さ０６７１ｍのプ
レス誘電体シートを得た。この誘電体シートを使用した
他は、実施例１と同様にして、金属張り積層板を作製し
た。

実施例１、比較例１および２で作製した金属張り積層板
の誘電体密度、ε１、伝送損失、厚みの標準偏差（１０
０点測定、銅箔、アルミニウム板はエツチング除去した
。）をまとめて表１に示した。ε、はＡＳＴＭ　　Ｄ３
３８０により測定した。

伝送損失はマイクロストリップラインの特性インピーダ
ンスが５０±５Ωになるよう金属張り積層板の銅箔をエ
ツチングし、スイープジェネレーター、スカラーネット
ワークアナライザーにより常法で測定した。なお測定周
波数は１２ＧＨｚで行った。

表１ ポリオレフィン粉末を焼結させずにプレスしてシートに
した比較例２では誘電体比重が０．９３で伝送速度が４
．３　ｄＢ／ｍ　（ｌ　ｍの導体ラインを高周波電力が
流れると３７．２％が透過し、６２．８％の電力が導体
ライン上で損失する）と大きい。ポリオレフィン粉末だ
けを焼結した比較例１では誘電体比重が０．５であった
。使用したポリオレフィン粉末のかさ比重は０．４であ
り、圧力を加えずに焼結した場合、かさ比重より少し高
い誘電体しか得ることができない。その場合でも伝送損
失が２゜３ｄＢ／ｍ（透過５８．９％、損失４１．１％
）と大きい。これに対し、実施例１では、誘電体比重を
ポリオレフィン粉末のかさ比重より低下させることがで
き、その結果ポリオレフィン粉末をした誘電体だけでは
限界であったε１を大幅に低下でき、伝送損失を１．８
ｄＢ／ｍ（透過６６．１％、損失３３．９％）と小さく
することができた。また厚みの標準偏差が小さく、比較
例１および２のポリオレフィン粉末や樹脂よりも厚み精
度を向上させることができる。

〔発明の効果〕

本発明の高周波用金属張り積層板はポリオレフィン粉末
とガラスバブルの混合物より形成されているので誘電体
層のε７、ｔａｎδを大幅に低下することができ、平面
アンテナに用いた場合、伝送損失および信号遅延時間を
大幅に低下させることができる。そして、この基板を用
いることによりマイクロストリップラインでの損失が小
さくなった分、平面アンテナの利得を高くすることがで
きる。さらに、おなし利得では平面アンテナの面積を小
さくすることが可能となる。また伝送撰失小さいので平
面アンテナの面積を広げさらに高い利得を得ることがで
きる。

また、ポリオレフィン粉末をガラスバブルと混合するこ
とにより、誘電体の熱膨張率が低下し、基板の寸法安定
性が改良されたり、硬さが増すので回路加工等作業時の
傷等が軽減される効果がある。

また本発明の高周波用金属張り積層板は誘電体層の厚み
精度に優れているので、平面アンテナに使用した場合、
共振周波数がずれたり、特性インピーダンスが変化する
ことなく優れた平面アンテナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明の高周波用金属張
り積層板の実施態様の積層構造を示す断面図である。 符号の説明 １、金属箔　　　　　　２．誘電体層 ３、接着Ｎ４．金属板 （＜−２／′ 第２図 第３図 ４金Ａ杉り 手続補正書（自発） 昭和６２年３月　３日 １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第１０２４８号 ２、発明の名称 高周波用金属張り積層板 ３．１ｉＩｉ正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　　　東京都新宿区西新宿二丁目１番１号名称（
４４５）日立化成工業株式会社 （１１話　東京　３４６−３１１１　（大代表）氏名（
ｓｓ３ｏ）弁ｉ士廣ｉｉ　　　　ｔ　　；’＝：：’：
：１．・、１’　”’ｌ−４ユ’；” ５、補正の対象　　　　　　　　　　　　　　゛！万゛
１パ明細書の「発明の詳細な説明Ｊの欄。 ６、補正の内容 別紙の通り。 （１）明細書筒１４頁９行〜１３行目に「「スリーエム
Ｊガラスバブルス・・・・・Ｂ２８／７５０を」トする
を、「グラスマイクロバルーンＳＩ（エマーソン＆カミ
ング社　商品名、平均粒子比重（真比重）０．２５４、
かさ比重０．１５２）を用いた。ミベロン−ＸＭ　−２
２０トクラスマイクロバルーンＳｌを」と訂正する。 （２）明細書第１８頁下から７行目に「ポリオレフィン
粉末をした」とあるを、［ポリオレフィン粉末を使用し
た」と訂正する。 （３）明細書筒１９行目１１行目に「また伝送損失小」
とあるを、「また伝送損失が小」と訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属箔または金属板、接着層、およびポリオレフィ
   ン粉末とガラスバブルとの混合物からなる誘電体層から
   構成されることを特徴とする高周波用金属張り積層板。 ２、ポリオレフィン粉末が平均粒子径が５ｍｍ以下のポ
   リオレフィン粉末である特許請求の範囲第１項記載の高
   周波用金属張り積層板。 ３、ガラスバブルが平均粒子比重（真比重）が０．５以
   下で、かさ比重が０．４以下のガラスバブルである特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の高周波用金属張り
   積層板。