TW201632035A - 天線和具有天線的電子裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於使用電路用基板而即使在較高的頻率下也能夠獲得較高的天線增益。本發明的天線具有電路用基板，該電路用基板是介電質基板101與銅箔102、103的層疊體，該介電質基板101是含有氟樹脂和玻璃布的複合材料，該銅箔102、103上的與該氟樹脂相接的面的二次元粗糙度Ra小於0.2μm，由所述銅箔103形成有輻射元件部103a，該輻射元件部103a即天線圖案。

Description

天線和具有天線的電子裝置
本發明關於一種被稱為平面天線、微帶天線、平板天線(Patch Antenna)等的、用來發送接收電波的天線、以及具有該種天線的電子裝置。
例如隨著電波的頻率增高，在形成有電子電路的、被稱為印刷電路板等的電路用基板上利用電子電路的布線圖案來形成用來發送接收電波的天線之情況增加了。
上述印刷電路板等的材料一般廣泛地使用環氧樹脂、聚醯亞胺，但在頻率為數十吉赫(GHz)的高頻區域中，從介電特性、吸濕性的觀點來看，主要使用在銅箔上形成有氟樹脂之絕緣層的層疊體。
由於一般來說，氟樹脂與金屬的黏合力不高，因此為了提高黏合性而有必要使金屬的表面粗糙化。但是，已知在1吉赫以上的高頻的情況下，信號容易在金屬的表面上傳遞(皮膚效應)，當作為傳輸線路的金屬箔表面的凹凸較大時，會產生下述問題:電信號會在凹凸部的表面迂迴地傳遞，而不是在導體內部傳遞，其結果是造成傳輸損失增加。在專利文獻1的實施例中示出了表面粗糙度(Rz)為0.6～0.7μm的例子。但是，在高頻電路中，例如頻率為15吉赫的情況下，一般認為電信號會在從金屬表面算起深度為0.5μm的範圍中傳遞，由於隨著頻率變得更高，該深度就會變得更淺，因此該等級的表面粗糙度是過大的。
此外，氟樹脂的線膨脹係數較高，一般為100ppm/℃以上，其存在有尺寸穩定性的問題。在專利文獻2到4中記載有將氟樹脂膜和玻璃布組合而成的電路用基板。在專利文獻2中，為了提高黏合性而使用了帶黏合劑銅箔，然而由於黏合劑通常是環氧樹脂，可以認為其介電特性不佳，不適於高頻用途。在專利文獻3中，在實施例中使用了三井金屬株式會社製造的3EC(厚度18μm)作為銅箔，根據該公司的技術資料，該銅箔的表面粗糙度Rz為5μm以上，如以上說明那樣完全不適於在高頻區域使用。在專利文獻4中，使用了表面粗糙度(Ra)為0.2μm的、未對兩面進行粗糙化處理的銅箔，然而為了與氟樹脂製成的絕緣基板黏合，使用了黏合用樹脂膜，該黏合用樹脂膜是四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚與液晶聚合物樹脂的混合物之複合膜。 〔專利文獻〕
［專利文獻1］日本特開2009-246201號公報 ［專利文獻2］日本特開平1-317727號公報 ［專利文獻3］日本特開平5-269918號公報 ［專利文獻4］日本特開2007-98692號公報
本發明的目的在於提供一種天線和具有此種天線的電子裝置。該天線使用電路用基板，在微波、毫米波帶等較高的頻率下也能夠獲得高增益。
本申請的發明人在本申請發明之前，首先成功獲得了電路用基板，該電路用基板是將氟樹脂膜、玻璃布和表面粗糙度低的銅箔壓接而成的，並且沒有使用黏合用膜，該電路用基板能夠形成高頻率信號的傳輸損失較低的傳輸路徑，而且銅箔的黏合性高。然後，進一步發現了利用這樣的電路用基板，不只是能夠降低傳輸路徑的傳輸損失，還能夠藉由形成天線，從而即使是在較高的頻率下，也能夠容易地獲得較高的天線增益，由此完成了本申請發明。
也就是說，第一樣態的發明是： 一種天線，其具有電路用基板，該電路用基板是複合材料與銅箔的層疊體， 所述複合材料含有氟樹脂和玻璃布，所述銅箔上的與所述氟樹脂相接的面的二次元粗糙度Ra小於0.2μm， 由所述銅箔形成有天線圖案。
第二樣態的發明是一種天線，其具有在兩片銅箔之間交替地層疊n片氟樹脂膜和n-1片玻璃布而成的電路用基板(n為2以上10以下的整數)， 所述銅箔上的與樹脂相接的面的二次元粗糙度Ra小於0.2μm， 由所述銅箔形成有天線圖案。
第三樣態的發明是： 在第一或第二樣態的發明的天線中，所述氟樹脂或所述氟樹脂膜的表面上的、利用ESCA進行觀察時的O的存在比例為1.0％以上。
第四樣態的發明是： 在第一到第三樣態中任一樣態的發明的天線中，所述銅箔至少設置在電路用基板的兩個面上，由一個面上的銅箔形成有天線圖案，由另一個面上的銅箔形成有接地導體，由此構成微帶天線。
第五樣態的發明是： 在第一到第四樣態中任一樣態的發明的天線中，含有所述氟樹脂與所述玻璃布的所述複合材料、或者由所述氟樹脂膜和所述玻璃布層疊而成的材料的厚度為25μm以上2mm以下。
第六樣態的發明是： 在第五樣態的發明的天線中，含有所述氟樹脂與所述玻璃布的所述複合材料、或者由所述氟樹脂膜和所述玻璃布層疊而成的材料的厚度為50μm以上1mm以下。
第七樣態的發明是： 在第一到第六樣態中任一樣態的發明的天線中，由所述銅箔另形成有與所述天線圖案連接的饋線。
第八樣態的發明是： 在第一到第七樣態中任一樣態的發明的天線中，所述電路用基板為具有三層以上的所述銅箔的多層基板。
第九樣態的發明是： 在第一到第八樣態中任一樣態的發明的天線中，所述氟樹脂或者所述氟樹脂膜進行了表面改質。
第十樣態的發明是： 在第一到第九樣態中任一樣態的發明的天線中，所述銅箔與所述氟樹脂之間的、或者所述銅箔與所述氟樹脂膜之間的、相對於所述電路用基板成90度的方向上的銅箔剝離強度為0.8N/mm以上。
第十一樣態的發明是： 在第一到第十樣態中任一樣態的發明的天線中，所述氟樹脂或者所述氟樹脂膜包含四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。
第十二樣態的發明是： 在第一到第十一樣態中任一樣態的發明的天線中，所述電路用基板的介電常數為2以上3.5以下，且介電正切為0.0003以上0.005以下。
第十三樣態的發明是： 在第十二樣態的發明的天線中，所述電路用基板的介電常數為2.2以上3.3以下，且介電正切為0.0005以上0.004以下。
第十四樣態的發明是一種電子裝置，其具有： 如第一到第十三樣態中的任一樣態的發明所述的天線；以及 設置在所述電路用基板上的電子電路， 由所述銅箔另形成有所述電子電路的布線圖案。
根據本發明，在使用電路用基板製成的天線中，即使是在較高的頻率下也能夠獲得較高的增益。
(用來形成天線的電路用基板) 首先，對用來形成本發明的實施方式之天線的電路用基板進行說明。 作為本發明的電路用基板所使用的銅箔，較佳的是至少其中一個面的二次元表面粗糙度(Ra)落在小於0.2μm的範圍內，更佳的是落在0.15μm以下的範圍內。如果表面粗糙度在0.2μm以上，傳輸損失就增加，有可能不滿足要求的實用性能。銅箔的種類有電解箔和軋延箔，可以使用其中的任一者。銅箔的厚度通常為5～50μm，較佳的是8～40μm。
銅箔表面可以是無處理的銅箔表面，也可以對該表面進行金屬鍍覆處理，例如利用選自鎳、鐵、鋅、金、銀、鋁、鉻、鈦、鈀或錫中的一種以上的金屬來進行鍍覆處理，還可以利用矽烷耦合劑等藥劑對無處理的銅箔表面或已進行了所述金屬鍍覆處理的銅箔表面進行處理。較佳的金屬鍍覆處理是利用選自鎳、鐵、鋅、金或鋁中的一種以上的金屬進行的金屬鍍覆處理，更較佳的是利用鎳或鋁進行的金屬鍍覆處理。
作為氟樹脂，較佳的是選自由聚四氟乙烯〔PTFE〕、聚三氟氯乙烯〔PCTFE〕、乙烯〔Et〕-TFE共聚物〔ETFE〕、Et-三氟氯乙烯〔CTFE〕共聚物、CTFE-TFE共聚物、TFE-HFP共聚物(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)〔FEP〕、TFE-PAVE共聚物(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)〔PFA〕以及聚二氟亞乙烯〔PVdF〕所構成的群組中的至少一種。
從電性(介電常數、介電正切(dielectric tangent))、耐熱性等觀點來看，更佳的是氟樹脂為選自由PFA和FEP所構成的群組中的至少一種的含氟共聚物。
PFA是包含基於TFE的聚合單元(TFE單元)和基於PAVE的聚合單元(PAVE單元)的共聚物。在上述PFA中，使用的PAVE沒有特別限制，例如可以舉出以下述通式(1):CF2 ＝CF-ORf1 …(1)(式中，Rf1 表示全氟有機基。)表示的全氟不飽和化合物。在本說明書中，上述“全氟有機基”是指與碳原子鍵結的氫原子全部被氟原子取代而成的有機基。上述全氟有機基也可以具有醚鍵(ether bond)性的氧原子。
作為上述PAVE，較佳的是例如在上述通式(1)中，Rf1 為碳數1～10的全氟烷基(perfluoroalkyl group)。上述全氟烷基的碳數較佳為1～5。具體而言，PAVE較佳為選自由全氟(甲基乙烯基醚)〔PMVE〕、全氟(乙基乙烯基醚)〔PEVE〕、全氟（丙基乙烯基醚）〔PPVE〕以及全氟（丁基乙烯基醚）〔PBVE〕所構成的群組中的至少一種，更佳為選自由PMVE、PEVE以及PPVE所構成的群組中的至少一種，從耐熱性良好這一點來說，特佳為PPVE。
上述PFA中，PAVE單元通常為1～10莫耳％，較佳的是1～6莫耳％，更佳的是3～6莫耳％。此外，上述PFA中，較佳的是相對於全部聚合單元，TFE單元和PAVE單元之和為90～100莫耳％。
上述PFA還能夠含有基於能夠與TFE和PAVE共聚合之單體的聚合單元。作為能夠與上述TFE和PAVE共聚合的單體，能夠舉出的有:六氟丙烯、以CX1 X2 ＝CX3 (CF2 )m X4 (式中，X1 、X2 和X3 相同或不同，單獨地表示氫原子或氟原子，X4 表示氫原子、氟原子或氯原子，m表示1～10的整數。)表示的乙烯基單體、以CF2 ＝CF-OCH2 -Rf2 (式中，Rf2 表示碳數為1～5的全氟烷基。)表示的烷基全氟乙烯基醚(alkyl perfluoro vinyl ether)衍生物等。作為能夠與TFE和PAVE共聚合的單體，較佳的是選自由六氟丙烯和以CF2 ＝CF-OCH2 -Rf2 (式中，Rf2 表示碳數為1～5的全氟烷基。)表示的烷基全氟乙烯基醚衍生物所構成的群組中的至少一種。
作為上述烷基全氟乙烯基醚衍生物，較佳的是Rf2 是碳數為1～3的全氟烷基，更佳的是CF2 ＝CF-OCH2 -CF2 CF3 。
在PFA具有基於能夠與TFE和PAVE共聚合的單體的聚合單元的情況下，在PFA中，較佳的是來自能夠與TFE和PAVE共聚合的單體的單體單元為0～10莫耳％，TFE單元和PAVE單元合計為90～100莫耳％。更佳的是，來自能夠與TFE和PAVE共聚合的單體的單體單元為0.1～10莫耳％，TFE單元和PAVE單元合計為90～99.9莫耳％。
FEP為含有基於四氟乙烯的聚合單元(TFE單元)以及基於六氟丙烯的聚合單元(HFP單元)的共聚物。
FEP沒有特別的限制，較佳的是TFE單元和HFP單元的莫耳比(TFE單元/HFP單元)為70～99/30～1的共聚物。更佳的莫耳比為80～97/20～3。如果TFE單元太少，就有機械性質降低的傾向，如果TFE單元太多，就有熔點上升得太高而成形性降低的傾向。
FEP較佳還可以是下述共聚物，即:來自能夠與TFE和HFP共聚合的單體的單體單元為0.1～10莫耳％，TFE單元和HFP單元合計為90～99.9莫耳％。作為能夠與TFE和HFP共聚合的單體，能夠舉出的有PAVE、烷基全氟乙烯基醚衍生物等。
上述共聚物中的各單體的含量能夠根據單體的種類適當地組合NMR、FT-IR、元素分析、X射線螢光分析等方法來計算。上述氟樹脂的熔體流動速率(MFR)較佳為1.0g/10分鐘以上，更佳為2.5g/10分鐘以上，尤佳為10g/10分鐘以上。MFR的上限例如為100g/10分鐘。
上述MFR是遵照ASTM D3307在溫度為372℃、荷重為5.0kg的條件下進行測量而得到的值。
氟樹脂的熔點較佳為320℃以下，更佳為310℃以下。如果還考慮到耐熱性和製作雙面基板時的加工性，熔點較佳為290℃以上，更佳為295℃以上。
上述熔點是使用DSC(示差掃描熱析)裝置測得的、與以10℃/分的速度升溫時的融解峰值相對應的溫度。
氟樹脂可以含有填充劑，能夠添加的填充劑沒有特別的限制，例如可以舉出二氧化矽、氧化鋁、低損耗玻璃、塊滑石、氧化鈦、鈦酸鍶、氧化鈹、氮化鋁、氮化硼等。
作為獲得氟樹脂膜的方法，能夠舉出將能夠進行熔融加工的上述氟樹脂或含有該氟樹脂的組成物成形這一方法。作為成形方法，能夠舉出熔融擠製成形法、溶劑澆注法(solvent casting method)、噴出(spray)法等方法。氟樹脂膜可以含有填充劑，可含有的該填充劑與可添加到氟樹脂的上述填充劑相同。
為了提高黏合性，較佳為對本發明中使用的氟樹脂膜的表面進行表面改質。氟樹脂膜的表面改質能夠採用迄今為止進行的電暈放電處理、輝光放電處理、電漿放電處理、濺鍍處理等放電處理。例如，能夠藉由將氧氣、氮氣、氫氣等引入放電環境中來控制表面自由能，除此之外，能夠使要改質的表面暴露在含有有機化合物的惰性氣體、亦即含有機化合物惰性氣體環境中，並且藉由在電極之間施加高頻電壓來引起放電，從而在表面上生成活性種(activated species)，接著引入有機化合物的官能基或將聚合性有機化合物接枝聚合，由此來進行表面改質。作為上述惰性氣體，例如能夠舉出氮氣、氦氣、氬氣等。
作為所述含有機化合物惰性氣體中的有機化合物，可以舉出含有氧原子的聚合性或非聚合性有機化合物，例如:乙酸乙烯酯、甲酸乙烯酯等乙烯酯類；甲基丙烯酸環氧丙酯等丙烯酸酯類；乙烯基乙基醚(vinyl ethyl ether)、乙烯基甲基醚(vinyl methyl ether)、環氧丙基甲基醚(glycidyl methyl ether)等醚類；醋酸、蟻酸等羧酸類；甲醇、乙醇、酚、乙二醇等醇類；丙酮、甲基乙基酮等酮類；酢酸乙酯、甲酸乙酯等羧酸酯類；丙烯酸、甲基丙烯酸等丙烯酸類。從改質後的表面不容易失活，也就是說壽命長這一點、以及從容易維持安全性這一點來看，這些有機化合物中較佳的是乙烯酯類、丙烯酸酯類、酮類，特佳的是乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸環氧丙酯。
所述含有機化合物惰性氣體中的有機化合物的濃度根據其種類、被表面改質的氟樹脂的種類等而不同，通常為0.1～3.0容量％，較佳的是0.1～1.0容量％。放電條件可以根據要達到的表面改質程度、氟樹脂的種類、有機化合物的種類或濃度等適當地選擇。通常，電荷密度為0.3～9.0W・sec/cm2 ，較佳的是在0.3W・sec/cm2 以上且小於3.0W・sec/cm2 的範圍內進行放電處理。就處理溫度來說，能夠在0℃以上100℃以下的範圍中的任意溫度下進行處理。由於存在膜延伸、產生皺摺等顧慮，因此處理溫度較佳的是80℃以下。就表面改質程度來說，利用ESCA進行觀察時，O(氧原子)的存在比例在1.0％以上，較佳的是在1.2％以上，更佳的是在1.8％以上，尤佳的是在2.5％以上。對於上限沒有特別的規定，考慮到生産性、對其他物性的影響，較佳的是15％以下。N(氮原子)的存在比例沒有特別的規定，較佳的是0.1％以上。一片氟樹脂膜的厚度通常為10～100μm，更佳的是20～80μm。
玻璃布能夠使用市面上出售的商品，為了提高與氟樹脂的親和性，較佳的是使用實施了矽烷耦合劑處理的玻璃布。作為玻璃布的材質，能夠舉出E玻璃、C玻璃、A玻璃、S玻璃、D玻璃、NE玻璃、低介電常數玻璃等，從容易取得這一點來說，較佳的是E玻璃、S玻璃、NE玻璃。纖維的織法可以是平紋，也可以是斜紋。玻璃布的厚度通常為5～90μm，較佳的是10～75μm，使用比所用的氟樹脂膜還薄的玻璃布。
作為將銅箔、氟樹脂和玻璃布複合化的方法，能夠舉出以下兩個方法，考慮到生産性，較佳的是(i)的方法。(i)在加熱下將預先成形好的、已進行了表面處理的氟樹脂膜與玻璃布和銅箔壓接在一起的方法。(ii)在加熱下使從模具(dies)等擠出來的氟樹脂的熔融物與玻璃布複合化後，進行表面處理並在加熱下與銅箔壓接在一起的方法。
所述在加熱下進行的壓接亦即熱壓接通常能夠在溫度為250～400℃的範圍內、時間為1～20分鐘、壓力為0.1～10百萬巴斯卡的條件下進行。關於熱壓接溫度，由於存在一旦達到高溫，樹脂會滲出、厚度會不均勻化的顧慮，因此較佳為小於340℃，更佳為小於330℃。能夠利用壓機(press machine)批次地進行熱壓接，也可以利用高溫層壓機(laminater)來連續地進行熱壓接。使用壓機的情況下，為了防止夾入空氣、使氟樹脂容易進入玻璃布內，較佳的是使用眞空壓機。氟樹脂不容易進入玻璃布內的情況下，容易發生下述問題:當形成穿通孔時，鍍液會滲透到玻璃布內，造成穿通孔之間短路。
進行了表面處理的氟樹脂膜在不與玻璃布複合化的單體狀態下無法與表面粗糙度低的銅箔充分地黏合，在熱壓接時會從銅箔滲出，無法謀求厚度的均勻化，但如上述那樣藉由使氟樹脂膜與玻璃布複合化，線膨脹係數就會充分地下降，而且樹脂的滲出也會減少，對於表面粗糙度Ra小於0.2μm的銅箔也能呈現高黏合性。
請求項2的天線所具有的電路用基板具有n片氟樹脂膜和n-1片玻璃布在2片銅箔之間交替地層疊而成的結構(n為2～10的整數)，n的值較佳為8以下，更佳為6以下。能夠藉由改變氟樹脂膜的厚度、玻璃布的種類或n的值來改變本發明的介電層的XY方向上的線膨脹係數，線膨脹係數的值較佳為落在5～50ppm/℃的範圍內，更佳為落在10～40ppm/℃的範圍內。如果介電層的線膨脹係數超過50ppm/℃，銅箔與介電層之間的緊密接合性就會降低，而且在銅箔蝕刻後容易發生基板的翹曲、起皺等不良現象。 需要說明的是，布置在玻璃布的上下方的氟樹脂膜構成為：在進行熱壓時會滲入玻璃布中並填住空隙而與玻璃布相互滲透。
在由氟樹脂(膜)和玻璃布所構成的介電層中，較佳的是從由氟樹脂構成的表面算起深度為1～50μm的範圍內存在有部分或全部的玻璃纖維。藉由在所述深度範圍內存在有部分或全部的玻璃纖維，銅箔的剝離強度變得良好，並且還能夠抑制由熔融焊料等的熱所導致的變形等。
在本發明中，高頻電路不只是由僅傳輸高頻信號的電路構成的，還包含用來傳輸非高頻信號之信號的傳輸路徑也一併設置在相同平面上而成的電路，其中用來傳輸非高頻信號之信號的該傳輸路徑為:將高頻信號轉換為低頻信號並將生成的低頻信號向外部輸出的傳輸路徑；用來將為了驅動高頻對應部件而供進來的電源供出去的傳輸路徑等。
(電路用基板的實驗例) 以下，根據電路用基板的實驗例和比較例來具體地說明，然而本發明的電路用基板不限於以下實驗例。
＜銅箔表面的測量方法＞ 使用株式會社小坂研究所製造的SE-500，根據探針法測量了銅箔的二次元表面粗糙度Ra。
＜氟樹脂表面的ESCA分析＞ 利用X射線光電子能譜儀(株式會社島津製作所製造的ESCA-750)進行了測量。 ＜銅箔層、PFA薄膜層之間的黏合強度(剝離強度)的測量方法＞ 按照JIS C5016-1994的規定，一邊以毎分鐘50mm的速度使銅箔(厚度18μm)朝向相對於銅箔除去面成90°的方向剝離下來，一邊利用拉伸試驗機測量銅箔的剝離強度，將得到的值作為黏合強度。
＜介電層的線膨脹係數的測量方法＞ 按照JIS 6911的規定，利用TMA(熱機械測量裝置)進行了測量。
＜介電常數、介電正切(dielectric tangent)的測量方法＞ 在對製作出來的雙面基板上的銅箔進行了蝕刻後，利用空腔諧振器(關東電子應用開發株式會社製造)在1GHz下進行了測量，並利用網路分析器(Agilent Technologies Inc.製造，型式8719ET)進行了分析。
＜傳輸損失的測量方法＞ 藉由蝕刻製作了長度為10cm的微帶線，利用網路分析器測量了在20GHz下的傳輸損失。
(實驗例1) 準備2片無粗化處理電解銅箔(福田金屬箔粉工業株式會社製造，製品名CF-T9DA-SV-18)、2片四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)膜(TFE/PPVE＝98.5/1.5(莫耳％)，MFR:14.8g/10分鐘，熔點:305℃)、1片玻璃布(株式會社有沢製作所製造，IPC style名1027)，上述無粗化處理電解銅箔的表面粗糙度Ra為0.08μm且厚度為18μm，上述PFA膜的厚度為50μm且其兩個面進行了表面處理(在60～65℃下對膜進行預熱，一邊使含有0.13容量％的乙酸乙烯酯的氮氣在電暈放電裝置的放電電極和卷(roll)狀接地電極(60℃)附近流動，一邊使膜沿著卷狀接地電極連續地通過，從而以1.7w・s/cm2 的電荷密度對膜的兩個面進行了電暈放電處理)，利用ESCA(化學分析用電子能譜法)表面分析所測得的表面上的O(氧原子)的存在比例為2.62％，上述玻璃布的厚度為16μm。以銅箔的無光澤面(mat surface)作為內側，按銅箔/PFA薄膜/玻璃布/PFA薄膜/銅箔的順序層疊起來，並利用眞空壓機在325℃下熱壓30分鐘，從而製作出了厚度為134μm的使用在本發明的天線的雙面基板1。
(實驗例2) 使用2片在與實驗例1相同的條件下僅對單面進行了表面處理的四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)膜(TFE/PPVE＝98.5/1.5(莫耳％)、MFR:14.8g/10分鐘，熔點:305℃)來取代在實驗例1中對兩個面進行了處理的PFA薄膜，利用ESCA表面分析測得的處理面上的O(氧原子)的存在比例為2.62％，利用ESCA表面分析測得的非處理面上的O的存在比例為0.61％，以銅箔的無光澤面與PFA薄膜的處理面相向的方式按銅箔/PFA薄膜/玻璃布/PFA薄膜/銅箔的順序層疊起來，除此之外按同樣的方式製作出了厚度為132μm的使用在本發明的天線的雙面基板2。
(比較例1) 將實驗例1中的銅箔替換成粗糙度Ra為0.39μm的有粗化處理電解銅箔(福田金屬箔粉工業株式會社製造，製品名CF-V9W-SV-18)，除此之外按同樣的方式製作出了厚度為135μm的比較用雙面基板1。
(比較例2) 將實驗例1中的玻璃布除去，按銅箔/PFA薄膜/PFA薄膜/銅箔的順序層疊起來，除此之外按同樣的方式製作出了比較用雙面基板2。
測量了上述實驗例1、實驗例2、比較例1、比較例2的雙面基板中的銅箔和氟樹脂層的剝離強度。並且，對銅箔進行蝕刻，測量了絕緣層的介電常數、介電正切(dielectric tangent)和線膨脹係數。還製作了微帶線並測量了在20GHz下的傳輸損失。結果顯示在下述(表1)中。
【表1】
從上述表能夠得知下述事實。
1.從實驗例與比較例1的對比可以得知，使用表面粗糙度較小的銅箔的本發明電路的傳輸損失降低到約七成。
2.從實驗例與比較例2的對比可知，使用了玻璃布的本發明電路的線膨脹係數較小，銅箔剝離強度也較大。就不使用玻璃布的比較例2來說，儘管是以氟樹脂膜上的、使用ESCA觀察表面時O(氧原子)的存在比例為1.0％以上的面與銅箔黏合，但剝離強度還是1.4這樣較低的值，此外，進行壓製時樹脂從銅箔流出，厚度降低至平均66μm，而且厚度不均勻，因此無法測量傳輸損失。
對利用實驗例1、實驗例2(本實施方式)的基板製作出的微帶線測量了與傳輸信號的頻率相應的傳輸損失的結果示於圖1。在該圖中，作為參考例還示出了對ROGERS公司製造的RO3003進行了測量的結果。實驗例1、實驗例2和參考例中的任一個基板都是頻率越高傳輸損失就越大，但實驗例1、實驗例2的傳輸損失的增加程度較小。
對利用實驗例1、實驗例2、比較例1的基板製作出的微帶線實際測量了與傳輸信號的頻率相應的衰減常數，並藉由模擬的方式求得了與傳輸信號的頻率相應的衰減常數。將對實驗例1、實驗例2、比較例1所做的實測值與模擬值的比較示於圖2、圖3。
如圖2所示，至少在50GHz以下的頻率的整個區域中，實驗例1、實驗例2的實測值與在設相對於導體層的純銅的比導電率(specific electric conductivity)σr＝1時的模擬值是比較一致的。另一方面，如圖3所示，比較例1的實測值根據頻率值的不同而在設比導電率σr＝0.2～0.6時的模擬值的範圍內變動。
也就是說，如果想要藉由模擬的方式來求出使用如比較例1那樣的基板之情況下的衰減常數，例如就有必要實際測量比導電率σr來求出衰減常數。相對於此，在使用如實驗例1、實驗例2那樣的基板的情況下，能夠容易地藉由模擬的方式求出衰減常數，從而能夠大幅減少設計電路時等所花的勞力和時間。
需要說明的是，上述那樣的電路板中的介電層的介電常數較佳為2以上，更佳為2.2以上。而且，介電常數較佳為3.5以下，更佳為3.3以下。此外，介電正切(dielectric tangent)較佳為0.0003以上，更佳為0.0005以上。而且，介電正切較佳為0.005以下，更佳為0.004以下。
(使用電路用基板製成的天線、以及發送接收裝置) 以下，對使用如在上述實驗例1、實驗例2中所說明那樣的電路用基板製成的天線、以及具有該這樣的天線的發送接收裝置之例進行說明。
如圖4、圖5所示，上述發送接收裝置是在電路用基板上設置發送接收電路部104而構成的，其中該電路用基板是在介電質基板101的兩個面上設置銅箔102、103而成的，該發送接收電路部104上安裝有電子元器件。
設置在介電質基板101的其中一面上的銅箔102布置遍及於介電質基板101的大致整個面上，作為接地導體發揮作用。另一方面，設置在介電質基板101的另一面上的銅箔103的一部分被圖案化成矩形，從而構成作為天線發揮作用的輻射元件部103a。而且，銅箔103的另一部分被圖案化成細長帶狀，從而構成作為微帶線發揮作用的饋線部103b。
在發送接收電路部104中，例如電晶體等主動元件或電阻、電容器等被動元件被銅箔103的未在圖中示出的一部分或由其他形成為多層的銅箔所構成的布線圖案等連接起來，從而構成振盪電路、調變電路、解調電路等。
對按照上述方式構成的天線測量了在規定頻率下的增益，其結果示於圖6。在此，圖6中的橫軸示出以下的角度，即：在與銅箔103垂直的平面內，與相對於銅箔103垂直之方向的線段之間所夾的角度，其中與銅箔103垂直的該平面是包含圖4中以箭頭A所示方向之線段的平面。與使用比較例1的電路用基板的情況相比，使用實驗例1、實驗例2的電路用基板的情況下，能夠獲得更高的增益。也就是說，藉由將表面粗糙度Ra設定為較小的值，不只傳輸損失降低，還能夠在形成微帶天線時獲得較高的增益。
(其他事項) 在上述例子中，示出了輻射元件部103a形成為矩形的情況，但本發明不限於此，例如也可以使輻射元件部103a構成為圓形微帶天線或將輻射元件部103a陣列化。
此外，對作為電路用基板使用了在介電層的兩個面上設有銅箔的雙面電路用基板這樣的例子進行了說明，但本發明不限於此，也可以使用單面電路用基板，還可以使用在複數個介電層之間也設置了銅箔的多層基板。上述那樣的多層基板應用在設置有輻射元件部的部分之情況下，就能夠容易地使用下述各種饋入方式、能夠容易地做到阻抗匹配。另一方面，當多層基板應用到發送接收電路部等電路部之情況下，能夠容易地提高布置電路元件、布線圖案的自由度。
此外，對於向輻射元件部103a饋入的方式，示出了經由以與輻射元件部103a相同的方式形成的饋線部103b來饋入之例，但不限於此，天線圖案也可以形成為能夠使用背面同軸饋入方式、共平面饋入方式、槽孔耦合(slot coupling)饋入方式、鄰近耦合饋入方式(Proximity-Coupled Feed)、電磁耦合方式等來饋入。
此外，示出了在電路用基板上設置了天線和發送接收電路部之例，但本發明不限於此，也可以是：輻射元件部103a和饋線部103b設置於介電質基板101上，另外設置的發送接收電路與饋線部103b連接。此外，不限於發送接收裝置，還可以構成為發送裝置、接收裝置、其他使用天線的各種電子裝置。
此外，電路用基板不限於保持在平面狀的狀態下使用，例如圖7所示那樣，也可以在形成有輻射元件部103a的部分和設有發送接收電路部104的部分對折的狀態下使用。這樣一來，就能夠容易地謀求裝置的小型化和容易地防止天線與電子電路部之間的干擾。
此外，基板的厚度沒有特別的限制，從容易製造的程度這一點來說，較佳為25μm以上，更佳為50μm以上。而且，從更加容地易獲得表面粗糙度小所帶來的效果這一點來說，基板的厚度較佳為2mm以下，更佳為1mm以下。
如上所述，根據本發明，表面粗糙度低的銅箔與氟樹脂膜之間的緊密接合性以及尺寸穩定性高，因此能夠獲得線膨脹係數小、銅箔剝離強度高，而且能夠降低在高頻電路中的電信號的傳輸損失的電路用基板，進而能夠獲得在較高的頻率下也能夠容易地獲得較高的增益的天線。
101‧‧‧介電質基板
102‧‧‧銅箔
103‧‧‧銅箔
103a‧‧‧輻射元件部
103b‧‧‧饋線部
104‧‧‧發送接收電路部
［圖1］為曲線圖，其示出本發明的實施方式與比較例的傳輸損失之例。 ［圖2］為曲線圖，其示出本發明的實施方式中的衰減常數的模擬值和實測值之例。 ［圖3］為曲線圖，示出比較例中的衰減常數的模擬值和實測值之例。 ［圖4］為俯視圖，其示意地示出具有本發明的實施方式之天線的電子裝置之結構。 ［圖5］為前視圖，其示意地示出具有本發明的實施方式之天線的電子裝置之結構。 ［圖6］為曲線圖，其示出本發明的實施方式和比較例的天線增益之例。 ［圖7］為前視圖，其示意地示出本發明的實施方式之變形例的電子裝置之結構。
101‧‧‧介電質基板
102‧‧‧銅箔
103‧‧‧銅箔
103a‧‧‧輻射元件部
103b‧‧‧饋線部
104‧‧‧發送接收電路部
A‧‧‧箭頭

Claims (14)

  1. 一種天線，其具有電路用基板，該電路用基板是複合材料與銅箔的層疊體，所述複合材料含有氟樹脂和玻璃布，所述銅箔上的與所述氟樹脂相接的面的二次元粗糙度Ra小於0.2μm，由所述銅箔形成有天線圖案。
  2. 一種天線，其具有在兩片銅箔之間交替地層疊n片氟樹脂膜和n-1片玻璃布而成的電路用基板(n為2以上10以下的整數)，所述銅箔上的與樹脂相接的面的二次元粗糙度Ra小於0.2μm，由所述銅箔形成有天線圖案。
  3. 如請求項1或請求項2所述的天線，其中：所述氟樹脂或所述氟樹脂膜的表面上的、利用ESCA進行觀察時的O的存在比例為1.0％以上。
  4. 如請求項1到請求項3中任一項所述的天線，其中；所述銅箔至少設置在電路用基板的兩個面上，由一個面上的銅箔形成有天線圖案，由另一個面上的銅箔形成有接地導體，由此構成微帶天線。
  5. 如請求項1到請求項4中的任一項所述的天線，其中：含有所述氟樹脂與所述玻璃布的所述複合材料、或者由所述氟樹脂膜和所述玻璃布層疊而成的材料的厚度為25μm以上2mm以下。
  6. 如請求項5所述的天線，其中：含有所述氟樹脂與所述玻璃布的所述複合材料、或者由所述氟樹脂膜和所述玻璃布層疊而成的材料的厚度為50μm以上1mm以下。
  7. 如請求項1到請求項6中的任一項所述的天線，其中：由所述銅箔另形成有與所述天線圖案連接的饋線。
  8. 如請求項1到請求項7中的任一項所述的天線，其中： 所述電路用基板為具有三層以上的所述銅箔的多層基板。
  9. 如請求項1到請求項8中的任一項所述的天線，其中： 所述氟樹脂或者所述氟樹脂膜進行了表面改質。
  10. 如請求項1到請求項9中的任一項所述的天線，其中： 所述銅箔與所述氟樹脂之間的、或者所述銅箔與所述氟樹脂膜之間的、相對於所述電路用基板成90度的方向上的銅箔剝離強度為0.8N/mm以上。
  11. 如請求項1到請求項10中的任一項所述的天線，其中： 所述氟樹脂或者所述氟樹脂膜包含四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。
  12. 如請求項1到請求項11中的任一項所述的天線，其中： 所述電路用基板的介電常數為2以上3.5以下，且介電正切為0.0003以上0.005以下。
  13. 如請求項12所述的天線，其中： 所述電路用基板的介電常數為2.2以上3.3以下，且介電正切為0.0005以上0.004以下。
  14. 一種電子裝置，其具有： 如請求項1到請求項13中的任一項所述的天線；以及 設置在所述電路用基板上的電子電路， 由所述銅箔另形成有所述電子電路的布線圖案。
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