JPWO2020095786A1

JPWO2020095786A1 - 基板

Info

Publication number: JPWO2020095786A1
Application number: JP2020556001A
Authority: JP
Inventors: 良行生熊
Original assignee: AGC Glass Europe SA; AGC Vidros do Brasil Ltda; AGC Flat Glass North America Inc
Current assignee: AGC Glass Europe SA; AGC Vidros do Brasil Ltda; AGC Flat Glass North America Inc
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-10-14
Also published as: WO2020095786A1

Abstract

第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、可視光が透過する誘電体層と、前記第１面の側に設けられる網目状のアンテナ導体と、前記第２面の側に設けられる網目状の接地導体とを備える、基板。例えば、前記誘電体層の上に設けられる網目状の信号配線を備え、前記信号配線は、前記アンテナ導体に給電する。また、伝送線路が形成される基板であって、可視光が透過する誘電体層と、前記誘電体層の上に設けられる網目状の接地導体とを備え、前記伝送線路は、前記誘電体層と前記接地導体とを含む構造を有する、基板。

Description

本発明は、基板に関する。

従来、意匠上、光透過性を有するように、メッシュ状に形成されたアンテナエレメントを備える透明なフレキシブル回路基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２０５６３５号公報

しかしながら、従来の技術では、グランド以外の領域はメッシュ状とし、グランドはソリッドとするため、グランドの大きさによっては、可視光の透過がグランドによって遮られ、可視光の透過性が低下する場合がある。

そこで、本開示は、可視光の透過性の低下を抑制可能な基板を提供する。

本開示は、
第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、可視光が透過する誘電体層と、
前記第１面の側に設けられる網目状のアンテナ導体と、
前記第２面の側に設けられる網目状の接地導体とを備える、基板を提供する。

また、本開示は、
伝送線路が形成される基板であって、
可視光が透過する誘電体層と、
前記誘電体層の上に設けられる網目状の接地導体とを備え、
前記伝送線路は、前記誘電体層と前記接地導体とを含む構造を有する、基板を提供する。

本開示の技術によれば、可視光の透過性の低下を抑制可能な基板を提供できる。

第１の実施形態における基板の平面図である。第１の実施形態における基板に形成される伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を平面視で示す図である。接地導体の網目が正六角形である場合の、伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を平面視で示す図である。第２の実施形態における基板の平面図である。第２の実施形態における基板に形成される伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を平面視で示す図である。接地導体及び接地導体の網目が正六角形である場合の、伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を平面視で示す図である。外縁線状導体のＨ面方向（Ｘ軸方向）に対向する２辺の線幅が、他の２辺の線幅よりも太く形成されている場合の、伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を平面視で示す図である。第３の実施形態における基板に形成される伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を斜視で示す図である。相互に交差する複数の線状導体を含む網目状の導体の平面図である。正弦波の振幅変化量と位相変化量との関係を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態の説明を行う。なお、各形態において、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。

本実施形態における基板は、例えば、マイクロ波やミリ波等の高周波帯（例えば、０．３ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）の信号の伝播に使用される。そのような高周波帯には、０．３〜３ＧＨｚのＵＨＦ帯、３〜３０ＧＨｚのＳＨＦ帯、３０〜３００ＧＨｚのＥＨＦ帯が含まれる。本実施形態における基板に形成される高周波デバイスの具体例として、平面アンテナ、平面導波路（平面伝送線路）などが挙げられる。

本実施形態における基板は、例えば、第５世代移動通信システム（いわゆる、５Ｇ）、ブルートゥース（登録商標）等の無線通信規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格で使用されてもよい。また、本実施形態における基板は、車両で使用される場合、レーダーを照射する車載レーダーシステムや車車間通信や路車間通信等のＶ２Ｘ通信システムで使用されてもよい。

図１は、第１の実施形態における基板の平面図である。図１に示す基板１には、平面アンテナ１０１が形成されている。基板１は、可視光が透過する誘電体層４０と、誘電体層４０の片面に設けられるアンテナ導体１０と、誘電体層４０を介してアンテナ導体１０と対向する接地導体２０と、アンテナ導体１０に給電する給電ライン３０とを備える。平面アンテナ１０１は、パッチアンテナ又はマイクロストリップアンテナと称される。

図２は、第１の実施形態における基板に形成される伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を平面視で示す図である。基板１に形成される伝送線路６０は、誘電体層４０と、誘電体層４０の第１面に形成される給電ライン３０と、誘電体層４０の第２面に形成される接地導体２０とを含む構造を有するマイクロストリップ線路である。

誘電体層４０は、第１主面４１と、第１主面４１とは反対側の第２主面４２とを有する。図２の上段は、誘電体層４０の第１主面４１の側に設けられるアンテナ導体１０及び給電ライン３０を示す。図２の下段は、誘電体層４０の第２主面４２の側に設けられる接地導体２０を示す。第１主面４１は、誘電体層の第１面の一例である。第２主面４２は、誘電体層の第１面とは反対側の第２面の一例である。

誘電体層４０は、誘電体を主成分とする板状又はシート状の基材である。第１主面４１及び第２主面４２は、いずれも、ＸＹ平面に平行である。誘電体層４０は、例えば、誘電体基板でもよいし、誘電体シートでもよい。誘電体層４０の材料は、例えば、石英ガラス、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス、アルカリホウケイ酸ガラス等のガラス、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネートなどが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。

また、誘電体層４０の材料は、可視光が透過する透明な誘電体部材であればよく、透明には、半透明が含まれる。誘電体層４０の可視光線透過率は、可視光の遮りを抑える点で、例えば３０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、７０％以上がさらに好ましく、８０％以上が特に好ましく、９０％以上が最も好ましい。

アンテナ導体１０は、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の導体パターンである。アンテナ導体１０は、第１主面４１の側に形成される導体パターンであり、第１主面４１の側に配置される導体シート又は導体基板により形成されてもよい。アンテナ導体１０に使用される導体の材料として、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム、クロムなどが挙げられるが、これらに限られない。アンテナ導体１０に使用される導体は、これらの材料をメッキしてもよい。メッキされたアンテナ導体１０は、腐食しにくく、意匠性がよい。

なお、アンテナ導体１０は、第１主面４１の側に、ポリビニルブチラールもしくはエチレン酢酸ビニル等の中間膜、または光学透明粘着剤（OCA）等の接着層を介して形成されてもよい。また、アンテナ導体１０は、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂層に導体を形成し、導体パターンにエッチングしたものを、第１主面４１の側に、光学透明粘着剤（OCA）等の接着層を介して形成されてもよい。アンテナ導体１０は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、もしくはポリエチレンテレフタレート等にスパッタ、蒸着などにより導体を形成し、導体パターンにエッチングしたものを、第１主面４１の側に形成されてもよい。アンテナ導体１０は、第１主面４１に直接接してもよい。アンテナ導体１０を第１主面４１に直接形成する方法としては、ペースト状の銀、銅などの導体を第１主面４１にスクリーン印刷により導体パターンを形成し、焼結することが挙げられる。

アンテナ導体１０は、例えば、少なくとも一つのパッチ導体を有する。第１の実施形態では、アンテナ導体１０は、４つのパッチ導体１１，１２，１３，１４を有するアレイアンテナを構成する例を示す。

第１の実施形態では、アンテナ導体１０は、可視光の透過度合いが誘電体層４０よりも低い領域から構成されたソリッドなパターンである。例えば、アンテナ導体１０の全体は、複数のパッチ導体１１〜１４を含め、不透明な面状導体から構成されている。

給電ライン３０は、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の導体パターンである。給電ライン３０は、第１主面４１の側に形成される導体パターンであり、第１主面４１の側に配置される導体シート又は導体基板により形成されてもよい。給電ライン３０に使用される導体の材料として、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム、クロムなどが挙げられるが、これらに限られない。第１の実施形態では、給電ライン３０は、アンテナ導体１０と一体的に形成されている。給電ライン３０は、誘電体層４０の上に設けられる信号配線の一例である。

なお、給電ライン３０は、第１主面４１の側に、ポリビニルブチラールもしくはエチレン酢酸ビニル等の中間膜、または光学透明粘着剤（OCA）等の接着層を介して形成されてもよい。また、給電ライン３０は、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂層に導体を形成し、導体パターンにエッチングしたものを、第１主面４１の側に、光学透明粘着剤（OCA）等の接着層を介して形成されてもよい。給電ライン３０は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、もしくはポリエチレンテレフタレート等にスパッタ、蒸着などにより導体を形成し、導体パターンにエッチングしたものを、第１主面４１の側に形成されてもよい。給電ライン３０は、第１主面４１に直接接してもよい。給電ライン３０を第１主面４１に直接形成する方法としては、ペースト状の銀、銅などの導体を第１主面４１にスクリーン印刷により導体パターンを形成し、焼結することが挙げられる。

給電ライン３０は、パッチ導体１１，１２への分岐路とパッチ導体１３，１４への分岐路とが接続される分岐箇所３６に接続される一方の端部３２と、送信機など無線装置等の不図示の外部装置に接続される給電端である他方の端部３３とを有する。第１の実施形態では、給電ライン３０は、Ｙ軸方向に延伸するストリップ導体であり、端部３２がアンテナ導体１０に接続されている。

第１の実施形態では、給電ライン３０は、可視光の透過度合いが誘電体層４０よりも低い領域から構成されたソリッドなパターンである。例えば、給電ライン３０の全体は、不透明な面状導体から構成されている。

接地導体２０は、その表面がＸＹ平面に平行な導体パターンである。接地導体２０は、第２主面４２の側に形成される導体パターンであり、第２主面４２の側に配置される導体シート又は導体基板により形成されてもよい。接地導体２０に使用される導体の材料として、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム、クロムなどが挙げられるが、これらに限られない。接地導体２０に使用される導体は、これらの材料をメッキしてもよい。メッキされた接地導体２０は、腐食しにくく、意匠性がよい。接地導体２０は、誘電体層４０に接している。

なお、接地導体２０は、第２主面４２の側に、ポリビニルブチラールもしくはエチレン酢酸ビニル等の中間膜、または光学透明粘着剤（OCA）等の接着層を介して形成されてもよい。また、接地導体２０は、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂層に導体を形成し、導体パターンにエッチングしたものを、第２主面４２の側に、光学透明粘着剤（OCA）等の接着層を介して形成されてもよい。接地導体２０は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、もしくはポリエチレンテレフタレート等にスパッタ、蒸着などにより導体を形成し、導体パターンにエッチングしたものを、第２主面４２の側に形成されてもよい。接地導体２０は、第２主面４２に直接接してもよい。接地導体２０を第２主面４２に直接形成する方法としては、ペースト状の銀、銅などの導体を第２主面４２にスクリーン印刷により導体パターンを形成し、焼結することが挙げられる。

接地導体２０は、隙間が生じるように形成される線状接地導体２７と、線状接地導体２７に接続される面状接地導体２６とを有する。面状接地導体２６は、第２主面４２の一端辺に帯状に設けられたグランド部である。面状接地導体２６は、給電端である端部３３に対応するグランド電極である。本実施形態では面状接地導体２６は一端辺の全体に設けられているが、一端辺の一部に設けられてもよい。

面状接地導体２６は、その一部がソリッドなパターンで形成され、残りの部分が網目状のパターンで形成されてもよい。例えば、面状接地導体２６は、平面視において、端部３３に重複する部分をソリッドなパターンで形成され、端部３３に重複しない部分を網目状のパターンで形成されてもよい。

第１の実施形態では、線状接地導体２７は、隙間が生じるように網目状に形成され、当該隙間によって視野（透明性）を確保できる。第１の実施形態では、格子状の隙間が形成されている。本実施形態では、線状接地導体２７の網目の角度Ａが略９０°であり、網目が直交して形成されているが、網目の角度Ａは鋭角に形成されてもよく、鈍角に形成されてもよい。線状接地導体２７の網目の角度Ａが鈍角に形成されていれば、線状接地導体２７をエッチングにより形成した場合のエッチング残りが生じにくく、開口率を大きくすることができる。網目の角度Ａが鈍角である場合の一例として、図３に示すように、網目を正六角形とすることが挙げられる。

また、線状接地導体２７の網目は方形でもよく、菱形でもよい。網目を方形に形成する場合、網目は正方形であることが好ましい。網目が正方形であれば、意匠性が良い。また、網目は自己組織化法によるランダム形状でもよい。ランダム形状にすることでモアレを防ぐことができる。

本実施形態では、線状接地導体２７の網目は複数の線状導体により形成されているが、複数の線状導体は、給電ライン３０の延伸方向または延伸方向に直交する方向とは、異なる方向に形成されることが好ましい。複数の線状導体が、給電ライン３０の延伸方向または延伸方向に直交する方向とは、異なる方向に形成されていれば、所望の特性インピーダンスが得やすく、良好なアンテナ特性を確保できる。

第１の実施形態では、接地導体２０は、線状接地導体２７と接し、接地導体２０の外縁を形成する外縁線状導体２８を含む。外縁線状導体２８は、線状接地導体２７を囲んでいる。なお、外縁線状導体２８は、線状接地導体２７の一部を囲むように配置されてもよいが、外縁線状導体２８自体を配置しなくてもよい。外縁線状導体２８配置の有無については、以下の実施形態も同様である。

第１の実施形態では、図１に示されるように、平面視において、アンテナ導体１０と重複する第１領域２１と、アンテナ導体１０と重複しない第２領域２２に接地導体２０を有する。より具体的に、第１の実施形態では、線状接地導体２７が第１領域２１と第２領域２２の両方に形成されている。なお、接地導体２０は、第２主面４２の一部に形成されてもよいが、第２主面４２の全体に形成されることが好ましい。

したがって、本実施形態における基板１は、少なくとも接地導体２０が網目状に形成されているので、可視光を透過する光透過性に優れている。よって、可視光の透過性の低下を抑制できる。例えば、基板１を窓ガラス２００の表面に直接又は間接的に設置した場合、少なくとも接地導体２０が網目状に形成されているので、基板１（特に、接地導体２０）が窓ガラス２００越しの視野を遮ることを抑制できる。

なお、本実施形態における基板は、窓ガラスの表面に直接又は間接的に設置される部材でもよいし、窓ガラス自体でもよい。

図４は、第２の実施形態における基板の平面図である。図４に示す基板２には、平面アンテナ１０２が形成されている。基板２は、可視光が透過する誘電体層４０と、誘電体層４０の片面に設けられるアンテナ導体１０と、誘電体層４０を介してアンテナ導体１０と対向する接地導体２０と、アンテナ導体１０に給電する給電ライン３０とを備える。

第１の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の実施形態の説明を援用することで省略する。図４に示す第２の実施形態では、アンテナ導体１０及び給電ライン３０の形態が、図１に示す第１の実施形態と異なる。

図５は、第２の実施形態における基板に形成される伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を平面視で示す図である。第２の実施形態では、アンテナ導体１０及び給電ライン３０は、いずれも、可視光の透過度合いが誘電体層４０よりも低い領域を有するパターンを含む。

アンテナ導体１０は、隙間がアンテナ導体１０の内部に生じるように形成される内部線状導体１７を含む。第２の実施形態では、内部線状導体１７は、格子状の隙間が生じるように網目状に形成されている。内部線状導体１７の少なくとも一部は、平面視において、接地導体２０の線状接地導体２７と重複しているが、内部線状導体１７の全てが線状接地導体２７と重複しているとより好ましい。このように、アンテナ導体１０と接地導体２０の両方が、隙間が生じるように線状導体によって形成されているので、視野の確保が更に容易になる。

本実施形態では、内部線状導体１７の網目の角度Ａが略９０°であり、網目が直交して形成されているが、網目の角度Ａは鋭角に形成されてもよく、鈍角に形成されてもよい。内部線状導体１７の網目の角度Ａが鈍角に形成されていれば、内部線状導体１７をエッチングにより形成した場合のエッチング残りが生じにくく、開口率を大きくすることができる。網目の角度Ａが鈍角である場合の一例として、図６に示すように、網目を正六角形とすることが挙げられる。

また、内部線状導体１７の網目は方形でもよく、菱形でもよい。網目を方形に形成する場合、網目は正方形であることが好ましい。網目が正方形であれば、意匠性が良い。また、網目は自己組織化法によるランダム形状でもよい。ランダム形状にすることでモアレを防ぐことができる。

本実施形態では、内部線状導体１７の網目は複数の線状導体により形成されているが、複数の線状導体は、給電ライン３０の延伸方向または延伸方向に直交する方向とは、異なる方向に形成されることが好ましい。複数の線状導体が、給電ライン３０の延伸方向または延伸方向に直交する方向とは、異なる方向に形成されていれば、所望の特性インピーダンスが得やすく、良好なアンテナ特性を確保できる。

第２の実施形態では、アンテナ導体１０は、内部線状導体１７と接し、アンテナ導体１０の外縁を形成する外縁線状導体１８を含む。外縁線状導体１８は、内部線状導体１７を囲んで閉じた状態になっている。このように、アンテナ導体１０について、外縁線状導体１８が内部線状導体１７を囲む構成とすることで、第１の実施形態のような面状導体の場合の電流分布との相違を抑制でき、良好なアンテナ特性を確保できる。

図７に示すように、外縁線状導体１８のＨ面方向（図７のＸ軸方向）に対向する２辺の線幅は、他の辺の線幅よりも太く形成されてもよい。外縁線状導体１８のＨ面方向（図７のＸ軸方向）に対向する２辺の線幅が他の２辺の線幅よりも太いことにより、導体損が減り、良好なアンテナ特性を確保できる。

給電ライン３０は、隙間が給電ライン３０の内部に生じるように形成される内部線状導体３７を含む。第２の実施形態では、内部線状導体３７は、格子状の隙間が生じるように網目状に形成されている。内部線状導体３７は、平面視において、接地導体２０の線状接地導体２７と重複しなくてもよいが、内部線状導体３７の少なくとも一部は、平面視において、接地導体２０の線状接地導体２７と重複していると好ましく、内部線状導体３７の全てが線状接地導体２７と重複しているとより好ましい。このように、給電ライン３０と接地導体２０の両方が、隙間が生じるように線状導体によって形成されているので、視野の確保が更に容易になる。

本実施形態では、内部線状導体３７の網目の角度Ａが略９０°であり、網目が直交して形成されているが、網目の角度Ａは鋭角に形成されてもよく、鈍角に形成されてもよい。内部線状導体３７の網目の角度Ａが鈍角に形成されていれば、内部線状導体３７をエッチングにより形成した場合のエッチング残りが生じにくく、開口率を大きくすることができる。網目の角度Ａが鈍角である場合の一例として、図６に示すように、網目を正六角形とすることが挙げられる。

また、内部線状導体３７の網目は方形でもよく、菱形でもよい。網目を方形に形成する場合、網目は正方形であることが好ましい。網目が正方形であれば、意匠性が良い。また、網目は自己組織化法によるランダム形状でもよい。ランダム形状にすることでモアレを防ぐことができる。

本実施形態では、内部線状導体３７の網目は複数の線状導体により形成されているが、複数の線状導体は、給電ライン３０の延伸方向または延伸方向に直交する方向とは、異なる方向に形成されることが好ましい。複数の線状導体が、給電ライン３０の延伸方向または延伸方向に直交する方向とは、異なる方向に形成されていれば、所望の特性インピーダンスが得やすく、良好なアンテナ特性を確保できる。

第２の実施形態では、給電ライン３０は、内部線状導体３７と接し、給電ライン３０の外縁を形成する外縁線状導体３８を含む。外縁線状導体３８は、内部線状導体３７を囲んで閉じた状態になっている。このように、給電ライン３０について、外縁線状導体３８が内部線状導体３７を囲む構成とすることで、第１の実施形態のような面状導体の場合の電流分布との相違を抑制でき、良好なアンテナ特性を確保できる。

第２の実施形態でも、図４に示されるように、平面視において、アンテナ導体１０と重複する第１領域２１と、アンテナ導体１０と重複しない第２領域２２に接地導体２０を有する。第２の実施形態では、線状接地導体２７が第１領域２１と第２領域２２の両方に形成されている。なお、接地導体２０は、第２主面４２の一部に形成されてもよいが、第２主面４２の全体に形成されることが好ましい。

図８は、第３の実施形態における基板に形成される伝送線路、アンテナ導体及び接地導体を斜視で示す図である。図８に示す基板４には、平面アンテナ１０４が形成されている。第１および第２の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の実施形態の説明を援用することで省略する。基板４は、可視光が透過する誘電体層４０と、誘電体層４０の片面に設けられるアンテナ導体１０と、誘電体層４０を介してアンテナ導体１０と対向する接地導体２０と、アンテナ導体１０にスロット３１を介して給電する給電ライン３０とを備える。

基板４に形成される伝送線路６０は、誘電体層４０と、誘電体層４０の第２面に形成される給電ライン３０と、誘電体層４０の第２面に形成される接地導体２０とを含む構造を有するコプレーナ線路である。

図８において、給電ライン３０及び接地導体２０は、誘電体層４０の第２主面（アンテナ導体１０が形成される第１主面４１の反対側の面）の側に形成されている。給電ライン３０は、並走する一対のギャップと、それらの一対のギャップに挟まれた中心導体（コプレーナ線路の中心導体）とを有する。給電ライン３０の一方の端部に形成されるスロット３１と、第１主面４１の側に形成されるアンテナ導体１０とが高周波的に結合する。

図８に示す形態では、接地導体２０は、隙間が生じるように形成される線状接地導体２７を有し、線状接地導体２７は、隙間が生じるように網目状に形成され、当該隙間によって視野（透明性）を確保できる。なお、給電ライン３０の中心導体とアンテナ導体１０との少なくとも一方が、隙間が生じるように網目状に形成される線状導体を有してもよい。これにより、更なる透明性を確保できる。

ところで、図４等に示す実施形態では、給電ライン３０は、隙間が給電ライン３０の内部に生じるように網目状に形成される内部線状導体３７を含む。図９は、相互に交差する複数の線状導体を含む網目状の導体の平面図である。

高周波信号が伝搬する内部線状導体３７等の導体で生ずる伝搬損失を抑える点で、当該導体の厚さは、表皮深さ（skin depth）δ以上あることが好ましい。交流電流が導体を流れるとき、電流密度が、導体の表面で比較的高く、表面から離れるほど低くなる現象を表皮効果という。表皮深さδは、電流が表面電流の１／ｅ（約０．３７）に減衰する長さである。導体を伝搬する高周波信号の周波数をｆ、導体の比透磁率をμ_ｒ、真空の透磁率をμ_０、導体の導電率をσとするとき、表皮深さδは、
δ＝１／√（π・ｆ・μ_ｒ・μ_０・σ）
で表される。

給電ライン３０を網目状とした場合、給電ライン３０の表面抵抗が低下する。給電ライン３０を網目状にすることによる給電ライン３０の表面抵抗の低下を、導電率σが１／１０に低下したと擬似的に仮定し、この場合の表皮深さをδ'とする。高周波電流が網目状の導体の抵抗性を強く感じることなく効率的に流れる（つまり、伝搬損失を抑える）ためには、内部線状導体３７の線路幅Ｗ及び厚さｔは、表皮深さδ'の２倍以上であることが好ましい。厚さｔは、Ｚ軸方向の長さである。内部線状導体３７の線路幅Ｗ及び厚さｔは、表皮深さδ'の３倍以上であることがより好ましい。

つまり、内部線状導体３７の線路幅をＷ、周波数をｆ、周波数ｆにおける表皮深さをδ'、内部線状導体３７の比透磁率をμ_ｒ、真空の透磁率をμ_０、内部線状導体３７の導電率をσ、σ_０．１＝０．１×σとするとき、以下の式が成立することが好ましい。以下の式が成立することで、給電ライン３０で生ずる伝搬損失を抑制できる。

また、内部線状導体３７の厚さをｔ、周波数をｆ、周波数ｆにおける表皮深さをδ'、内部線状導体３７の比透磁率をμ_ｒ、真空の透磁率をμ_０、内部線状導体３７の導電率をσ、σ_０．１＝０．１×σとするとき、以下の式が成立することが好ましい。以下の式が成立することで、給電ライン３０で生ずる伝搬損失を抑制できる。

一例として、周波数３ＧＨｚにおいて材質が銅の場合の給電ライン３０の表皮深さδは、約１．２μｍである。この場合の表皮深さδ'は、約３．７８μｍである。したがって、線路幅Ｗと厚さｔの少なくとも一方は、給電ライン３０での伝搬損失を抑える点で、δ'の約２倍の７μｍ以上であることが好ましい。また、線路幅Ｗと厚さｔの少なくとも一方は、１０μｍ以上であることがより好ましい。

また、網目状の導体の網目間隔Ｇは、その導体での伝搬損失を抑え、また信号品質を維持するため、使用周波数の実効波長λ_ｇに対して、十分に小さいことが要求される。

図１０は、高周波信号を模擬した正弦波において、振幅変化量と位相変化量との関係を説明するための図である。例えば、信号の挙動を安定させ信号品質を維持するためには、実効波長λ_ｇに対して十分に小さい網目間隔Ｇを、伝搬する高周波の振幅変化量Δが波高値の好ましくは５％であるときにおける位相変化量θ以下にすることが好ましい。

つまり、内部線状導体３７の網目間隔をＧ、伝搬する高周波の実効波長をλ_ｇ、ｘ＝０．０５とするとき、以下の式が成立することが好ましい。以下の式が成立することで、給電ライン３０および平面アンテナ１０２で生ずる信号の挙動の乱れを抑制できる。網目間隔Ｇは、隣り合う網目間のピッチ、又は、隣り合う網目の重心間の距離である。図９に示す網目間隔Ｇは、隣り合う網目間のピッチを表す。

一例として、使用する周波数ｆが３ＧＨｚの場合を考える。

伝搬媒体が真空の場合の波長λ_０は、真空中の光速をＣ_０（＝３．０×１０^８［ｍ／ｓ］）とすると、
λ_０＝Ｃ_０／ｆ＝１００ｍｍ
である。

伝搬媒体を誘電体基板とする場合、厚さｈが３ｍｍで比誘電率ε_ｒが４の誘電体基板を利用するマイクロストリップ線路では、実効波長λ_ｇは、
λ_ｇ＝λ_０／√ε_ｅｆｆ＝５５．８ｍｍ
である。ここで、ε_ｅｆｆは実効比誘電率であり、近似的に下式で表される。下式において、Ｌ_ｗは、マイクロストリップ線路のストリップ導体の線路幅を表す。

したがって、上記式によれば、使用する周波数ｆが３ＧＨｚにおいて、厚さが３ｍｍで比誘電率ε_ｒが４の誘電体層４０を利用する伝送線路６０の場合、給電ライン３０で生ずる伝搬損失を抑制するには、網目間隔Ｇを４４４μｍ以下にすることが好ましい。また、網目間隔Ｇは、４００μｍ以下がより好ましく、３５０μｍ以下がさらに好ましい。

また、可視光の透過性（透明性）を確保するためには、網目状の導体の線路幅Ｗは、狭く、網目間隔Ｇは広いことが望ましい。透明性を確保するためには、開口率が光透過率に近似する指標であると仮定すると、網目状の導体の開口率は、好ましくは８０％、より好ましくは９０％であることが望ましい。

つまり、内部線状導体３７の線路幅をＷ、内部線状導体３７の網目間隔をＧとするとき、開口率（＝（Ｇ−Ｗ）^２／Ｇ^２）は、以下の式を満たすことが好ましい。

一例として、「Ｗが７μｍ以上、Ｇが４４４μｍ以下」という条件を満たす開口率を計算すると、以下の表に記載の数値が得られる。

表１から、可視光の透過性（透明性）を確保するためには、Ｗは４０μｍ以下、網目間隔Ｇは１００μｍ以上であることが好ましい。Ｗは２０μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以下がさらに好ましい。Ｇは２００μｍ以上がより好ましく、２５０μｍ以上がさらに好ましい。

以上、基板を実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、信号配線、アンテナ導体及び接地導体のうちの少なくとも一つは、可視光の透過度合いが、誘電体層に比べて低く又は高くてもよく、誘電体層と同じでもよい。

また、アンテナ導体の外形は、円形等の他の外形でもよい。また、アンテナ導体は、給電ピンやスルーホール等の他の給電ラインによって給電されてもよい。

本国際出願は、２０１８年１１月６日に出願した日本国特許出願第２０１８−２０８７６５号及び２０１９年６月５日に出願した日本国特許出願第２０１９−１０５６２７号に基づく優先権を主張するものであり、両出願の全内容を本国際出願に援用する。

１〜５基板
１０アンテナ導体
１１〜１４パッチ導体
１７内部線状導体
１８外縁線状導体
２０接地導体
２１第１領域
２２第２領域
２７線状接地導体
２８外縁線状導体
３０給電ライン
３１スロット
３２，３３端部
３６分岐箇所
３７内部線状導体
３８外縁線状導体
４０誘電体層
４１第１主面
４２第２主面
６０伝送線路
１０１，１０２，１０４平面アンテナ
２００窓ガラス

Claims

第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、可視光が透過する誘電体層と、
前記第１面の側に設けられる網目状のアンテナ導体と、
前記第２面の側に設けられる網目状の接地導体とを備える、基板。
前記接地導体は、平面視において、前記アンテナ導体と重複する第１領域と、前記アンテナ導体と重複しない第２領域に配置される、請求項１に記載の基板。
前記誘電体層の上に設けられる網目状の信号配線を備え、
前記信号配線は、前記アンテナ導体に給電する、請求項１又は２に記載の基板。
前記信号配線は、前記第１面の側に形成される、請求項３に記載の基板。
前記信号配線は、マイクロストリップ線路のストリップ導体である、請求項３または４に記載の基板。
前記信号配線は、前記第２面の側に形成される、請求項３に記載の基板。
前記信号配線は、コプレーナ線路の中心導体である、請求項３又は６に記載の基板。
前記信号配線は、前記信号配線の外縁を形成する外縁線状導体を含む、請求項３から７のいずれか一項に記載の基板。
前記アンテナ導体は、前記アンテナ導体の外縁を形成する外縁線状導体を含む、請求項３から８のいずれか一項に記載の基板。
伝送線路が形成される基板であって、
可視光が透過する誘電体層と、
前記誘電体層の上に設けられる網目状の接地導体とを備え、
前記伝送線路は、前記誘電体層と前記接地導体とを含む構造を有する、基板。
前記誘電体層の上に設けられる網目状の信号配線を備え、
前記伝送線路は、前記信号配線をさらに含む構造を有する、請求項１０に記載の基板。
前記伝送線路は、マイクロストリップ線路である、請求項１１に記載の基板。
前記伝送線路は、コプレーナ線路である、請求項１１に記載の基板。
前記信号配線は、網目を形成する線状導体を含み、
前記線状導体の線路幅をＷ、周波数をｆ、周波数ｆにおける表皮深さをδ'、前記線状導体の比透磁率をμ_ｒ、真空の透磁率をμ_０、前記線状導体の導電率をσ、σ_０．１＝０．１×σとするとき、以下の式が成立する、請求項３から８，１１から１３のいずれか一項に記載の基板。
前記信号配線は、網目を形成する線状導体を含み、
前記線状導体の厚さをｔ、周波数をｆ、周波数ｆにおける表皮深さをδ'、前記線状導体の比透磁率をμ_ｒ、真空の透磁率をμ_０、前記線状導体の導電率をσ、σ_０．１＝０．１×σとするとき、以下の式が成立する、請求項３から８，１１から１４のいずれか一項に記載の基板。
前記信号配線は、網目を形成する線状導体を含み、
前記線状導体の網目間隔をＧ、伝搬する波の実効波長をλ_ｇ、ｘ＝０．０５とするとき、以下の式が成立する、請求項３から８，１１から１５のいずれか一項に記載の基板。
前記信号配線は、網目を形成する線状導体を含み、
前記線状導体の線路幅をＷ、前記線状導体の網目間隔をＧとするとき、以下の式が成立する、請求項３から８，１１から１６のいずれか一項に記載の基板。