JPS63275203A - 高周波用アンテナ基板一体成形物およびその製造方法 - 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、衛星放送等の通信分野で使用される平面アン
テナ用基板に関するものである。

〔従来の技術〕

衛星放送等のアンテナとして使用されるマイクロ波用平
面アンテナは、誘電体の片面に導体として銅箔等を用い
、これを回路加工し円形、方形、クランク形等の共振器
（放射器）やマイクロストリップラインを形成し、他面
に金属等の接地導体を配置した平板状の基板から構成さ
れる。そして所望の利得や指向性を出すため共振器をア
レー化したりする。使用される誘電体は比誘電率（以下
ε、と略す）や誘電正接（以下ｔａｎδと略す）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、の比較的小さいポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリエチレン、ポリブロピレン、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（例えは特開昭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５
９−１０９３４７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）を混入する方法（特開昭
６０−１６７３９４号公報）が提案されており、一般に
はポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンにガラス
繊維を複合し、両面に銅箔を積層した基板が高周波用基
板として汎用されている。しかしながら、これら従来の
ものでは、伝送損失が大きいという問題点がある。

また日経エレクトロニクスＮｏ、３４７号　１４５〜１
６０ページ（１９８４年、日経マグロウヒル社）に紹介
記載されているように、衛星放送等のマイクロ波受信用
平面アンテナには、誘電体の片面の導体に共振器を多数
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〜数箇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が知られて
いる。しかし、この方法では、高周波電力が誘電体基板
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という問題がある。

この問題点を解決する手段として、たとえば平面アンテ
ナの開口部を数区画に分は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は複雑にな
り、しかも工程数が多くなるという欠点がある。また別
の手段として、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１箇所に集中させ
同軸ケーブルと結合する方法が望ましいと考えられるが
、この場合マイクロストリップラインの伝送損失の小さ
い基板としなければならない。

すなわち、衛星放送の電波はＶＩ（Ｆ、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さらに大幅に伝送損失の
小さい基板が要求されているのが現状である。

また従来のアンテナ用基板においては、誘電体の一方の
側の導体面に共振器やストリ・ノブラインを形成すると
、形成した面の底に反りが発生するという問題点がある
。この反りは受信電波に位相差を生じ好ましくない。さ
らにエツチングにより共振器やストリップラインを形成
する際には、接地導体の金属層をエソチンダ液から保護
しなければならず、保護フィルムの貼着や工・ノチング
後の除去等、工程が増えるという作業性における問題が
あった。アンテナ基板の反りは、誘電体中にガラス繊維
を埋設しても発生する。そこで、この反りの防止および
基板面の平行度を出すため、従来、導体、誘電体、接地
導体を積層し、基板を作製後、これに接地導体側から補
強板を積層し、筐体にビスまたは嵌合せにより固定する
方式が採用されている。この平面アンテナの補強材とし
て特開昭５９−６１２０３号公報、実開昭５９−７６１
１８号公報には、炭素繊維を樹脂に含浸、硬化したノ＼
ニカムサンドインチ構造体で作られる強化フ゛ラスチッ
ク板を使用することが示されてし）る。し力１しながら
これらは高価な炭素繊維を使用するものであり、多くの
製造工程を要しコスト高となってしまうため、衛星放送
本体および中継用で大型アンテナ等の特殊なアンテナと
して有用であるが、衛星放送からの電波を受信する民生
用、家庭用の受信アンテナとしてはあまりにも高価なも
のとなり不向きであるなどの問題点があった。一方、受
信システムに関してみると、衛星放送等の高周波電波は
導体中での減衰が大きいため平面アンテナ番まアンテナ
近（にコンバーターを設け、減衰がより少ない周波数に
変換し、同軸ケープＪしにより、チューナー、ＴＶに電
波を導く、そのためのコンノ＜−ターは平面アンテナの
筐体中に設置する方式力（採用されており、収納スペー
スを設ける必要力）ら筺体が大きくなり、平面アンテナ
をコンノくクト化しにくいという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記事情に基づいてなされたものであり、そ
の目的の１つは、基板の反りが実質的に生じず、しかも
、伝送損失が大幅に低下しており、さらにコンパクトで
収納性が高く、軽量であるなどの特性上かつ実用上著し
く優れた高周波用アンテナ基板一体成形物を提供するこ
とであり、別の１つの目的は、その製造方法を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、前記問題点を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、導体、誘導体および接地導体から構成される高
周波用アンテナ基板において、接地導体としてリブおよ
びボスが設けられた三次元形状のプラスチック成形品上
に形成されている接地導体を用いて構成されている高周
波用アンテナ基板一体化物が、本発明の第１の発明の目
的達成に極めて有効であることを見出し、また、この第
１への発明のアンテナ基板一体化物の製造方法として、
リブおよびボスを設けた三次元形状のプラスチック成形
品上に接地導体を形成し、しかる後に、導体、誘導体お
よび該接地導体を一体成形する方法が、本発明の第２の
発明の目的達成に極めて有効であることを見出し、これ
らの知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち第１の発明の高周波用アンテナ基板一体成形物
は、導体、誘電体および接地導体から構成される高周波
用アンテナ基板において、接地導体としてリブまたはボ
スが設けられた三次元形状のプラスチック成形品上に形
成されている接地導体を用い、導体、誘電体および該接
地導体を一体成形してなることを特徴とする高周波用ア
ンテナ基板一体成形物である。

第２の発明は、上記第１の発明の高周波用アンテナ基板
一体成形物を製造する方法の発明であって、導体、誘電
体および接地導体とから構成されるアンテナ用基板の製
造方法において、リブまたはボスが設けられた三次元形
状のプラスチ・ツク成形品に接地導体を形成し、導体、
誘電体および該接地導体を一体成形することを特徴とす
る高周波用アンテナ基板一体成形物の製造方法である。

次に、本発明の高周波用アンテナ基板一体成形物を図に
基づいて説明する。第１　（８１図は、本発明の平面ア
ンテナの一実施態様の断面図、第１山）図はこれを給電
線側からみた平面図で、いずれも模式的に示したもので
ある。１は導体に回路を形成した後の共振器とストリッ
プライン、２は導体と誘電体または接地導体と誘電体を
接着するための接着層、３は接地導体、４は誘電体、５
はプラスチック成形品、６はプラスチック成形品上に設
けたリブ、７は５のプラスチック成形品上に設けたボス
、８は導波管同軸コンポーネント、９はコンバーター、
１０は同軸ケーブル、そして１１．１２は平面アンテナ
の蓋を示す。衛星放送からの電波は１１の上蓋を透過し
、１の共振器で受信され、マイクロストリップラインを
通して８の導波管同軸コンポーネント、そして９のコン
バーターに導かれ、１０の同軸ケーブルからチューナー
ＴＶへ受信信号を送り込む。５はプラスチック成形品で
あり、これは型内において所望する三次元形状に賦形可
能なものであれば良く、押出成形、プレス成形、射出成
形、スタンバプル成形、真空成形、ＲＩＭ成形等一般に
使用される成形方法で成形されたものを適宜選択して用
いることができる。そしてコンバーター等の関連部品を
取付けるためのボスおよびプラスチック成形品の強度を
発現させるためリブが設けられている。また、このプラ
スチック成形品は無機または有機充填材によって強化さ
れているものが望ましい。

この充填材としてはマイカ、クレー、ガラスＦ−ズ、ガ
ラス繊維、アルミナ、ケイソウ土、炭酸カルシウム、タ
ルク、ワラストナイト、殿粉、紙、パルプなどが挙げら
れる。プラスチックの種類としては特に限定するもので
はないが、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブロピレ
ン、ＡＢＳ、Ａｓ、ｐｖｃ、ポリエステル、アクリル樹
脂、ポリカーボネート等を好適なものとして挙げること
ができる。プラスチック成形品５は、この表面に接地導
体６を設ける際に、接地導体３とプラスチ・ノりの密着
性を向上させる点から表面が粗化あるいは化学的に改質
されているもの、たとえば、サンドブラスト、クロム酸
と硫酸混液や有機溶剤等による化学的エツチング、コロ
ナ処理、プラズマ処理等が施されているものが望ましい
。ただし、接地導体６の誘電体側表面は、平滑な方が伝
送損失が低く良好であるので、密着性と伝送損失の兼合
いでプラスチック表面粗化の程度が適宜調整されている
ものが好ましい。プラスチック成形品上への接地導体の
形成は、通常行われている方法で行えば良く、例えば無
電解メッキ法、または無電解メッキ法に電気メツキ法を
組み合わせた方法、スパッタ法、電子ビーム蒸着法、抵
抗加熱蒸着法等が挙げられる。また、プラスチック成形
品表面へ接地導体となる金属層を直接熱接着しても良く
、接着層を介して金属層を積層しても良い。導体や接地
導体は電気抵抗の低い導体、たとえば金、銀、銅、アル
ミニウム、ニッケル等が良好であり、伝送損失を低下さ
せる面から電気抵抗のより低い銀、銅が好ましく、さら
にコストの面から銅が特に好ましい。導体は両面が平滑
な金属箔、特に両面が平滑な銅箔が好ましく、中でも、
たとえば圧延銅箔、無酸素銅箔が好ましい。また高周波
電流は導体の表層部を流れるので、接地導体の厚みは数
μｍあれば充分であり、厚すぎると反り易くなるので適
切な厚みに調整されていることが望ましい。

誘電体３としては、高周波用基板に多用されているポリ
テトラフルオロエチレンやポリエチレンにガラス繊維を
埋設させたものであっても良く、この他ポリオレフィン
、ポリスチレン等の樹脂なども好適に使用できる。中で
も伝送損失を低下させるためには、ε、やｔａｎδの値
ができるだけ小さい＃Ａ脂を使用することが望ましく、
特に好ましいものとして、たとえばε、やｔａｎδの小
さい気体を含む発泡ポリオレフィンフオームまたはポリ
オレフィン粉末の焼結体などを挙げることができる。こ
のような形態にすることによりε１やｔａｎδの値が小
さくなって伝送損失が低下する効果が得られるばかりで
なく、他に誘電体の弾性率が低くなり、反りの防止効果
が著しく向上し、プラスチック成形品の肉厚を薄くでき
るので軽量化を図ることができ、またコスト的に有利に
なる。

前記ポリオレフィンとしては、たとえばポリエチレン、
ポリブロピレン、ポリ−１−ブテン、ポリ−４−メチル
ペンテン、ポリイソブチ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、エチレン−スチレン共重
合体、のようなポリオレフィン共重合体およびこれらの
混合物よりなる樹脂組成物などを挙げることができる。

誘電体４と導体１および接地導体３は、接着剤または接
着フィルムなどの接着層２を介して積層されていること
が望ましい。これは導体のエツチングの際、エソチンダ
液が誘電体にしみ込むのを防止するのに有効なためであ
る。接着層はその構造中に極性基を多数含むとε、、ｔ
ａｎδが高くなることがある。そのような場合、接着層
の厚みは必要最小限にすることが望ましい。

前記接着剤としては、たとえばアクリル樹脂、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、クロロプレンゴム、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
等が挙げられる。また、接着フィルムとして（Ｉ）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−アクリル酸共重合体、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、また
はそのエステル、その無水物もしくはその金属塩あるい
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、（ｎ）ポリオレフィンと前記
（１）の共重合体の混合物、（Ｉ［［）ポリオレフィン
に粘着付与剤等を配合した接着性配合物を挙げることが
できる。

次に、この高周波用アンテナ基板の製造方法を説明する
と、リブおよびボスが設けられたプラスチック成形品上
に前記した接地導体を形成した後、前記誘電体、前記導
体を積層し一体成形することにより、本発明の高周波用
アンテナ基板を製造することができる。

この一体成形は、例えば、プラスチック成形品上に形成
した接地導体上に、誘電体の両面に接着剤層を設け、さ
らに導体を重ね、プラスチックが著しく変形しない条件
で加熱プレスすることにより、容易に成形できる。ボス
およびリブを設けたプラスチック成形品の成形は、その
型を雄型とした場合、ボスおよびリブに対応した雌型を
作り、プラスチック成形品をこの雌型に嵌合せることに
より一体成形の作業性を向上させることができる。

−また、プラスチック成形品上に形成する接地導体とし
て金属箔や金属板を用い、これを直接熱融着または接着
層を介して、導体、誘電体層と同時に一体成形すること
もできる。

〔作用〕

本発明の高周波用アンテナ基板は、リブおよびボスを設
けた三次元形状のプラスチック成形品上に接地導体が形
成されている特定の構造の接地導体付プラスチック成形
品、誘電体、導体を積層一体成形した構成となっている
ので、プラスチック成形品の補強作用により導体に回路
パターンを形成した後の基板の反りを防止することがで
き、また、プラスチック成形品に設けたボスにコンバー
ター等の関連部品やＭ（カバー）を取付けることができ
、コンパクト化が可能となると共に、プラスチック成形
品を筐体の一部に使用でき、部品数を減らすことができ
工程上有利になる。そして、エツチングの際には接地導
体の必要箇所以外マスクすることなく導体に回路パター
ンを形成しエツチングすることができる。さらに誘電体
として、ε、やｔａｎδの小さい発泡ポリオレフィンフ
オーム、またはポリオレフィン粉末の焼結体を使用し、
接地導体として銅を使用することにより伝送損失を大幅
に低下させることができるものである。

〔実施例〕

実施例１ プレスに取り付けた上型と下型を有する金型で第２図に
示すプラスチック成形品（外寸法３００Ｘ３００ｍ、肉
厚３鶴、外周りブ付、ボス４偏行）を作製した。使用し
たプラスチックはガラス繊維を１０重量％含むガラス繊
維強化ポリ−４−メチルペンテン−１、ＦＲ−ＴＰＸ　
　Ｔｌｌ０（三井石油化学工業株式会社、商品名）で、
このペレットを金型中に投入し、２６０℃でプレス成形
した。次に同じ金型を用いて、リブおよびボスを有する
下型にプラスチック成形品を置き、第３図に示す構成に
なるよう圧延銅箔（３５μｍ、日本鉱業株式会社製）、
接着フィルム〔ニュクレル０９０８Ｃ（２５μｍ、三井
デュポンポリケミカル株式会社商品名、エチレンメタア
クリル酸共重合体）〕、誘電体（１０倍発発泡橋ポリエ
チレンフオーム、ハイエチレンＳ　（１ｍ、日立化成工
業株式会社商品名）〕を積層し、さらに金型にスペ−サ
ーを介して第３図中１〜３にはさまれた誘電体（２＋　
４　＋　２）の厚みが０．７〜０．８ｆｉになるように
１２０℃で１０分間プレスし、一体成形した平面アンテ
ナ基板を得た。

実施例２ 実施例１と同じ金型を用いて、プラスチックにＡＢＳ　
（クララスチックＡＰ−８（住友ノーガタツタ株式会社
商品名）を用い、２３０℃でプレス成形しプラスチック
成形品を得た。次にこれを常法に従いクロム酸硫酸でエ
ツチングを行い、日立無電解銅メッキ液ＣＵＳＴ−２０
１（日立化成工業株式会社、商品名〉によりプラスチッ
ク成形品に無電解銅メッキを行い、さらに硫酸銅を使用
し、電気メッキを行い、厚さ２〜３μｍの接地導体とな
る銅を形成した。

そして、実地例１と同様にして接着フィルム、架橋ポリ
エチレンフオーム、接着フィルム、圧延銅箔を用いこの
順に積層し一体成形平面アンテナ基板を得た。

比較例１ 実施例２で使用したＦＲ−ＴＰＸ　　Ｔｌｌ０の３００
Ｘ３００Ｘ０．７ｍの板を２６０℃でプレスで成形し、
これに接着フィルム、ニュクレル０９０８Ｃ（２５μｍ
）を介して圧延銅箔を積層し、１２０℃で１０分間プレ
スし両面銅張り積層板を得た。

比較例２ 比較例１のプラスチックを高密度ポリエチレン、ハイゼ
ックス６２００Ｂ　（三井石油化学工業株式会社商品名
）とし、プレスによる成形温度を１８０℃とすること以
外比較例１と同様に行い両面銅張り積層板を得た。

実施例１．２、比較例１．２で作製した基板のε１、伝
送損失、導体（銅箔）を全面エツチングした後の３００
ｍスパン間の反り量を第１表にまとめて示した。

ε、はＡＳＴＭ　　Ｄ３３８０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になるよう基板の導体（銅箔）をエツ
チングしストリップラインを形成し、スイープジェネレ
ータ、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。測定周波数は１２ＧＩ（ｚで行った。反りは
基板をつるし、直線定規を凹面にあて、定規と凹面との
距離の最大値を測定し、これを反り量とした。

（以下余白） ウ　リ 第１表に示したように、リブおよびボスを設けたプラス
チック成形品を成形し、この表面に接地導体を形成し、
誘電体、導体を積層し一体成形した実施例１および２で
は、エツチング後の反りを防止できる。比較例１および
２はエツチング前はいずれも反り量は零であったが、両
面銅張り積層板の一方の銅箔を接地導体にし、これにマ
スク用のフィルムを貼着し、もう一方の導体に回路パタ
ーンを形成することを想定し全面をエツチング除去する
と、比較例１ではガラス繊維が１０％混入され強化され
ているにもかかわらず反り量が８ｆｉと大きな値を示し
た。比較例２では基板がカールし巻物状となり反り量が
測定できなかった。そして比較例２では伝送損失を測定
する際にマイクロストリップラインに沿ってカールする
ため、治具によりカールを防止して測定しなければなら
なかった。　また、実施例２のプラスチック成形品に銅
メッキするのにかえてニッケルメッキして他は同じにし
た場合、伝送損失は２．５　ｄ　Ｂ　／　ｍと高い値を
示したが反り量は零であった。

Ａ 〔発明の効果〕 本発明によると、基板の反りが実質的に生じず、導波管
や同軸ケーブルと接地導体との接続が容易であり、しか
も、伝送損失が大幅に低下しており、さらにコンパクト
で収納性が高く、軽量であるなどの特性上かつ実用上著
しく優れた高周波用アンテナ基板一体成形物およびその
効率のよい製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１　（ａ）図および第１　（ｂ）図は本発明の高周波
用アンテナ基板の一実施態様のその主要部分の斜視図で
ある。第２（ａ）図および第２（ｂ）図はプラスチック
成形品の斜視図およびそのＡ−Ａ′断面図であり、第３
図はプラスチック成形品に導体、誘電体、接地導体を積
層した要部断面図である。 符号の説明 １　導体（共振器とマイクロストリップライン）９　ζ ２　接着層 ３　接地導体　　　４　誘電体 ５　プラスチック成形品 ６　リブ ７　ボス ８　導波管同軸コンポーネント ９　コンバーター １０　同軸ケーブル １１　平面アンテナ上蓋 １２　平面アンテナ下蓋 ｌ２ 第１（Ｏ）図 第１（ｂ）図 ドー博イト　　　　　　５−−−フ゛ラス÷ッフハＪ杉
品―−―烏ａｔｔ、−４ｄ−６「ｙＡし：Ｃ１ｌ＋喝曙
（ｂ） 第２図 °：：：−、、’ｊ：：、：、：″、Ｊ、］、、、Ｈ，
，，＋、ｊ）・：°・・′本イ一＼２ 厘−ｍ−。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導体、誘電体および接地導体から構成される高周波
   用アンテナ基板において、接地導体としてリブおよびボ
   スが設けられた三次元形状のプラスチック成形品上に形
   成されている接地導体を用い、導体、誘電体および該接
   地導体を一体成形してなることを特徴とする高周波用ア
   ンテナ基板一体成形物。 ２、導体および接地導体が銅である特許請求の範囲第１
   項記載の高周波用アンテナ基板一体成形物。 ３、プラスチック成形品が無機または有機充填剤により
   補強されている特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の高周波用アンテナ基板一体成形物。 ４、誘電体が発泡ポリオレフィンフォームまたはポリオ
   レフィン粉末の焼結体である特許請求の範囲第１項、第
   ２項または第３項記載の高周波用アンテナ基板一体成形
   物。 ５、誘電体が、導体および接地導体の少なくとも一方に
   接着層を設けて接着されている特許請求の範囲第１項、
   第２項、第３項または第４項記載の高周波用アンテナ基
   板一体成形物。 ６、導体、誘電体および接地導体とから構成されるアン
   テナ用基板の製造方法において、リブおよびボスを設け
   た三次元形状のプラスチック成形品上に接地導体を形成
   し、導体、誘電体および該接地導体を一体成形すること
   を特徴とする高周波用アンテナ基板一体成形物の製造方
   法。 ７、導体および接地導体が銅である特許請求の範囲第６
   項記載の高周波用アンテナ基板一体成形物の製造方法。 ８、プラスチック成形品が、無機物または有機充填剤に
   より補強されている特許請求の範囲第６項または第７項
   記載の高周波用アンテナ基板一体成形物の製造方法。 ９、誘電体が発泡ポリオレフィンフォームまたはポリオ
   レフィン粉末の焼結体である特許請求の範囲第６項、第
   ７項または第８項記載の高周波用アンテナ基板一体成形
   物の製造方法。 １０、誘電体を、接着層を設けて導体および接地導体に
   接着する特許請求の範囲第６項、第７項、第８項または
   第９項記載の高周波用アンテナ基板一体成形物の製造方
   法。