JPH02226802A - 平面アンテナ - 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、合成樹脂製のフィルムもしくはシート（以下
、基板と言う）と導体箔上の積層体を用いて形成された
パターン回路より構成される、高効率の平面アンテナに
関するものである。

〔従来の技術） 衛星放送、衛星通信などに使用されるマイクロ波領域の
平面アンテナとしては、微細パターンに対する加工の自
由度、軽量さならびにコストなどの観点から、最近合成
樹脂からつくられた誘導体基板上に、給電部や放射部の
パターン回路を形成させた形式のものが盛んに開発され
ている。

第２図は、この種のアンテナの代表的な構成を示したも
ので、合成樹脂製基ｖｉ、（４）、（５）の一方の面に
それぞれ一例として示した第３図のような、給電回路パ
ターン（］）、放射回路パターン（２）を形成し、２つ
のパターン（１）と（２）の間に空間を保つために支持
体（６）を配置し、また、支持体（７〕を介して給電回
路パターン（１）と対向する位置には、地導体（３）が
配置されている。これらの支持体（６）、（７）は、通
常回路パターンを保持する合成樹脂製基！Ｊｉ（４）、
（５）が空間的に平面性を維持できる最適な箇所に挿入
された絶縁物のスペーサーでもよいし、発砲シートなど
の誘導率の小さいシートでもかまわない。一般に第２図
に示す基本構造はサスペンデッド型トリプレート方式と
よばれている。

尚、合成樹脂製基板（４）、（５）は板、シート、フィ
ルムのいずれであうでも良く、板状の場合は、回路パタ
ーン（１）、（２）と共に形成される回路基板は通常の
剛直な印刷回路基板であり、一方、シートやフィルムの
場合は、いわゆるフレキシブル印刷回路基板となる。

第４図は、合成樹脂製基板（４）に接着剤（８）で給電
回路パターン（１）を貼合せた、従来の平面アンテナ用
回路基板の構成を示す断面図で、第５図はその回路パタ
ーン（１）の導体内における電流（９）の分布、また第
６図は給電回路基板に於ける電気力線０ωのパターンを
示すが、第５図から分かるように、高周波領域に於ける
導体内の電流（９）は、その殆んどが導体の表面と裏面
、すなわち表皮層に集中している。

しかるに、従来の平面アンテナに於いては、第４図に示
すように回路用導体の表面接は平滑ではなく粗化されて
いる。一般的には、回路基板用に使用される導体箔の一
方の面は合成樹脂製基板との密着性を保つ目的で、ＪＩ
Ｓ　　Ｂ　　０６０１（１９７６）で規定する中心線表
面粗さＲａが１゜０ないし２．０μｍ、もしくは、最大
高さＲｍａｘが６ないし１５μｍ程度の粗化度であり、
その反対面のいわゆる光沢面に於いてもＲａが０．２な
いしＱ、４μｍＳＲｍａｘが１．０ないし２．Ｏｕｒｎ
程度の粗化度を存していた０回路導体の表皮がこのよう
に粗化されている従来の平面アンテナ用の回路基板では
、前述のように、高周波領域に於ける電流は殆んど導体
の表皮面に集中しているために電気抵抗が大きく、この
結果、線路損失の増大を招いていた。このため、第２図
に示したような構造を有する従来の平面アンテナの開口
効率は６０％以下にとどまっていた。

〔発明が解決しようとするｉ！ｌ！ａ）本発明は、従来
の平面アンテナのかかる状況に濫みてなされたものであ
り、その目的とするところは、回路基板の導体箔の粗化
度を選択することによって、低損失線路を構成し、開口
効率の向上をはかった平面アンテナを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、合成樹脂製基板に貼合せられた導体
箔をエツチング処理して形成された、放射部および給電
部のパターン回路より基本的に構成される平面アンテナ
において、パターン回路を形成するための導体箔は、表
面粗さＲａが両面ともに０．２μｍ以下で、純度が９９
．９９％以上の圧延無酸素銅箔であることを特徴とする
平面アンテナである。

本発明は、回路基板に用いる導体箔の表面粗さおよび種
類を選択することにより、平面アンテナに於ける線路損
失の低下をはかることができるとの知見に基づいてなさ
れたものである。

本発明に於いては、まず表面粗さが小さく、できるだけ
平滑性に富んだ導体箔を用いることが第一の要件であり
、また、後述のように導体箔との密着力に富む合成樹脂
を選択することにより、接着剤を使用することな（直接
導体箔と合成樹脂製基板とを貼合わさるのが好ましい、
また、できるだけ電気抵抗の小さい金属箔から選ばれ、
金、銅、アルミニウムなどが候補として挙げられるが、
できるだけ表面が平滑であることの他、取扱い性やコス
トの観点から総合的に判断し、工業的に採用できるもの
としては、酸素含存量が少ない圧延無酸素銅箔が好適で
ある。この圧延無酸素銅箔中の銅純度は９９．９９％以
上が望ましい。銅純度がこれより小さいと電気抵抗が大
きくなり、本発明の効果が充分に発揮されない、この圧
延無酸素銅箔の表面の粗さは、ＪＩＳ規格Ｂ　　０６０
１で規定する中心線平均粗さＲａが両面ともに、０．２
μｍ以下、さらに好ましくは、その手段はとくに限定は
されないが、圧延後に機械的研摩や電解研摩などの方法
により、両面ともに０．１μｍ以下とするのが望ましい
、ここにＲａの評価法としては、測定長０．２４　ｍ、
触針式で、そのスタイラス形状は開き角９０℃、先端形
状２×３μｍの四角鐘形である。少なくとも片面の表面
粗さがこの値以上になると、銅箔の表面に於ける電気抵
抗が増し、損失が顕著に大きくなるので好ましくない。

また、導体箔の表面粗さがこのような平滑性を有すると
、接着剤を使用しても導体箔とａ［との密着力が得られ
ない、さらに第６図に示すように極性の大きい接着剤層
を電気力線が貫通するため、線路の誘電体頃も無視でき
ないことから、本発明に於いては、導体箔との密着力の
大きい合成樹脂を、接着剤を一切用いずに導体箔に直接
貼り付けることが望ましい。導体箔と基板との密着力は
大きい程好ましいことはいうまでもないが、平面アンテ
ナに用いる回路基板に於いては、通常の配線用印刷回路
基板と異なりさほど大きな密着力が要求されるものでな
く、回路パターン加工のエツチング工程や、通常使用環
境下に於いて、その密着度が維持されていれば充分であ
る。この観点から、平面アンテナ用の回路基板に於ける
導体箔と基板との密着度は０．３　ｋｇ　／　ｃｍ以上
有していれば充分な密着度であり、実用上なんら支障は
ない、すなわち本発明にあっては、粗化面の中心線表面
相さＲａが０．０１ないし０．　今ａ　ｍである銅箔と
のビール強度が０．３　ｋｇ　／　ｃＩ＊以上有する合
成樹脂が好ましく、例えばアミック酸経由の線状ポリイ
ミド樹脂などが好適な例として挙げられる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例をも七に説明する。

実施例１ 精製した無水バ今フェニレンジアミン５９．４　ｇ（ア
ミン成分の５５％モル）を固形分割合として１５重盪％
となるように、無水Ｎ−メチル−２−ピロリドン９０重
世％とトルエン１０重世％の混合溶液で溶解し、ついで
亨１１製した無水３□　３′４．４′−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物１５８．５ｇ（酸成分の５５モル
％）を、系全体を冷却しながら添加し後、２０″Ｃで５
００時間反応せた。ついで精製した無水４，４゛−ジア
ミノフェニルエーテル９０．０ｇ（アミン成分の４５モ
ル％）、精製した無水ピロメリット酸二無水物９６゜１
ｇ（酸成分の４５モル％）をこの順に攪拌添加したのち
、２０℃でさらに５時間反応させた。

得られたポリアミック酸溶液を、表面粗さＲａが両面と
もに００合０μｍであり、厚さ３５μｍ、純度９９．９
９％の圧延無酸素銅箔上に、最終的な固形分の厚さが２
５μｍとなるように塗布流延し、１００°Ｃから３５０
℃まで２時間かけて加熱した。

このようにして得られたフレキシブル印刷回路用基板に
ついて、ｗ４ｆｆｌとのビール強度を測定したところ０
．５ｋｇ／＋ｃ＋ｅであり、作業上何ら支障のない密着
度を有していた。

ついでこの拮板について、幅１．５−の直線状線路をエ
ツチングによって形成し、実施例と同じ銅箔を厚さ２ｇ
ｍの発砲ポリエチレンシートを準備して、ｗ４ｆＦ！−
発砲ポリエチレンシート−フレキシブル印刷回路−発砲
ポリエチレンシー＋−−ｗＡｔａをこのｔｉｌｌ’（に
積層し、サスベンゾ・ント型トリプレート方式特性イン
ピーダンス１００Ωでの線路の導体…を測定したところ
０．９０　ｄ　Ｂ　／　ｍであり、誘電体積は０．５５
ｄＢ／ｍであった。

また、本実施例のフレキシブル印刷回路用基板を用いて
、それぞれ放射用フレキシブル印刷回路、給電用フレキ
シブル印刷回路をエツチングにより作製し、接地用銅箔
の光沢面側に、それぞれ２鴫ずつの間隔をおいてこの順
に積層して保持した。

二のようにして得られた平面アンテナの開口効率は６１
％であった。

実施例２ 用いた銅箔の表面粗さＲａが両面ともにＯ，ＯＳμｍで
あり、純度９９゜９９％の圧延無酸素銅箔であること以
外は、実施例１と全く同一の方法でフレキシブル印刷回
路用基板を得た。

この基板の胴箔のビール強度は０．３　ｋｇ　／　ｃｒ
ｙであったが、実用上何ら支障はなかった。実施例１と
同じ方法で測定した結果、線路の導体損は０．８０ｄ１
３／ｍであり、アンテナの開口効率は６３％であった。

比較例１ 使用した銅箔の表面粗さｎａが、光沢面で０．１５ｐｍ
、粗化面で２．０ｕｒｎであり、純度９９．９９％の圧
延無酸素銅箔であること以外は、実施例１と同じ方法で
フレキシブル印刷回路用基板を得た。

この基板の銅箔のビール強度は０．８　ｋｇ　／　ｃｍ
であった。ついで、上下のｗ４箔の光沢面とフレキシブ
ル印刷回路に向けたサスベンデッＩ・型トリプレート方
式について、実施例１と同じ方法で線路の導体損ならび
にアンテナの開口効率を測定した結果、１．０５ｄＢ／
ｍならびに５７％であった。

比較例２ 使用した銅箔の表面粗さＲａが、光沢面で０．３０μｍ
、［北面で１．６Ｂｍ、純度９９．９％の電解鋼箔であ
ったこと以外は、実施例１と同じ方法でフレキシブル印
刷回路用基板を得た。

この基板の銅箔のビール強度は０．８ｋｇ／ｃ■であり
、上下のＩＩの光沢面とフレキシブル印刷回路に向けた
サスペンデッド型トリプレート方式について、実施例１
と同じ方法で線路の導体ｍならびにアンテナの開口効率
を測定した結果はそれぞれ、１．２５ｄＢ／ｍおよび５
５％であった。

比較例３ 実施例１と同じ方法でフレキシブル印刷回路用基板をい
ったん得たあと、エツチングにより銅箔を除去した。つ
いで同じ鋼箔上にニトリルゴム変性め）エノール系接着
剤を３．ｕｎの厚さで塗布し、前述の銅箔が除去された
フィルムを積層して加熱加圧し、改めてフレキシブル印
刷回路用基板を得た。

この基板の銅箔のビール強度は０．６　ｋｇ　／　ｃ鵬
であった。実施例１と同じ方法で測定したところ、線路
の導体損は０．９５　ｄ　Ｂ　／　ｍであったが、誘電
体損は０．７５　ｄ　８７ｍであり、アンテナの開口効
率は５８％であった。

比較例４ 使用した銅箔の純度が９９．９５％であった以外は実施
例１と同じ方法でフレキシブル印刷回路用基板を得た。

この基板の銅箔のビール強度は０．５ｋｇ／ｃｍであり
、実施例１と同じ方法で線路の導体損ならびにアンテナ
の開口効率を測定した結果はそれぞれ１．１５　ｄ　Ｂ
　／　ｍおよび５８％であった。

〔発明の効果〕

このように本発明に於いては、回路基板の導体箔の表面
粗さを選択することによって、線路損失を低下させ、効
率の優れた平面アンテナを実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の平面アンテナ用回路基板の断面の断面
図、第２図は平面アンテナの代表的な構成を示した図、
第３図は平面アンテナの回路基板のパターンの一例を示
した図で、（ａ）は放射回路パターン（ロ）は給電回路
パターンである。 第４図は従来の平面アンテナ用回路基板の断面図で、第
５図は平面アンテナの回路基板の導体に於ける電流分布
、第６図は従来の給電回路基板に於ける電気力線の分布
をあられした図である。 第１図 特許出願人　住友ベークライト株式会社第　３　図 ζａ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂製基板に貼合せられた導体箔をエッチン
   グ処理して形成された、放射部および給電部のパターン
   回路より基本的に構成される平面アンテナにおいて、パ
   ターン回路を形成するための導体箔は、表面粗さＲａが
   両面ともに０．２μｍ以下で、純度が９９．９９％以上
   の圧延無酸素銅箔であることを特徴とする平面アンテナ
   。