JPWO2018116886A1 - アンテナ基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
第１の絶縁層１１の上下両面に位置する第１のアンテナ用導体１２を有するキャップ基板１０と、第２の絶縁層２１に位置しており上面視において第１のアンテナ用導体１２の外周を個別に、または複数個一括して囲む外周を有する開口部２２を有するフレーム基板２０と、第３の絶縁層３１の上面に位置する第２のアンテナ用導体３２を有するベース基板３０と、第１の絶縁層１１と第２の絶縁層２１とを接着している第１の接着材料１４と、第２の絶縁層２１と第３の絶縁層３１とを接着している第２の接着材料２３とを備え、第１の接着材料１４および第２の接着材料２３は、第１の接合材１５、および第２の絶縁層２１に対する接着の強さが第１の接合材１５よりも大きい第２の接合材１６を有している。
Description
本開示は、アンテナ基板およびその製造方法に関する。
近時、信号用の電磁波を送受信するためのアンテナ基板の開発が行われている。アンテナ基板は、電子機器同士の間の無線通信、あるいは車載用の障害物検知装置等に用いられている。アンテナ基板は、スペーサと、２つの実装基板とを備えている。例えば、特許文献１には、スペーサの上方と下方とにそれぞれ実装基板を、ハンダ等を介して互いに接合する方法でアンテナ基板を製作することが記載されている。しかしながら、アンテナ基板は、第１および第２のアンテナ用導体の間で電磁波の送受信が行われる。そのため、第１および第２のアンテナ用導体の位置精度が悪いと、安定的な電磁波の送受信ができない場合がある。
本開示のアンテナ基板は、キャップ基板と、フレーム基板と、ベース基板と、第１の接着材料と、第２の接着材料と、を含んでいる。キャップ基板は、第１の絶縁層、および第１の絶縁層の上下両面に第１の絶縁層を介して互いに対向する状態で縦横の並びに位置している複数の第１のアンテナ用導体を有している。フレーム基板は、第２の絶縁層、および第２の絶縁層に位置しており上面視において第１のアンテナ用導体の外周を個別に、または複数個一括して囲む外周を有する複数の開口部を有している。ベース基板は、第３の絶縁層、および第３の絶縁層の上面に位置している複数の第２のアンテナ用導体を有している。第１の接着材料は、第１の絶縁層の下面と第２の絶縁層の上面との間で、開口部が位置する領域以外の領域にあり、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを接着している。第２の接着材料は、第２の絶縁層の下面と第３の絶縁層の上面との間で、開口部が位置する領域以外の領域にあり、第２の絶縁層と第３の絶縁層とを接着している。第１の接着材料および第２の接着材料は、各々少なくとも第１のアンテナ用導体が配置された領域の外側にある複数の第１の接合材、および複数の第１の接合材に部分的に接し、且つ第２の絶縁層に対する接着の強さが第１の接合材よりも大きい第２の接合材を有している。
本開示のアンテナ基板の製造方法は、第１の絶縁層、第１の絶縁層の上下両面に第１の絶縁層を介して対向する状態で縦横の並びに隣接間隔を設けて配置された第１のアンテナ用導体を有するキャップ基板を準備する工程と；第２の絶縁層、第２の絶縁層に設けられており上面視において第１のアンテナ用導体の外周を個別もしくは複数の外周を一括に囲む外周を有する開口部を有するフレーム基板を準備する工程と；第３の絶縁層、第３の絶縁層の上面に配置された複数の第２のアンテナ用導体を有するベース基板を準備する工程と；第１の絶縁層の下面と第２の絶縁層の上面との間、および第２の絶縁層の下面と第３の絶縁層の上面との間で、開口部が位置する領域以外の領域に、第１の接合材を配置し、第１の接合材を介して、ベース基板上にフレーム基板およびキャップ基板を、この順序に載置して仮固定する工程と；第１の絶縁層の下面と第２の絶縁層の上面との間、および第２の絶縁層の下面と第３の絶縁層の上面との間に、第１の接合材に部分的に接するとともに第２の絶縁層に対する接着の強さが第１の接合材よりも大きい第２の接合材を配置して、第２の接合材によってベース基板とフレーム基板とキャップ基板とを本固定する工程と、を含む。
アンテナ基板は、第１および第２のアンテナ用導体の間で電磁波の送受信が行われる。そのため、第１および第２のアンテナ用導体の位置精度が悪いと、安定的な電磁波の送受信ができない場合がある。
本開示のアンテナ基板は、第１のアンテナ用導体を有するキャップ基板と、複数の開口部を有するフレーム基板と、第２のアンテナ用導体を有するベース基板とを含む。キャップ基板およびベース基板と、フレーム基板とは、接着の強さが比較的小さい第１の接合材を介した接合で位置修正しながら、接着の強さが大きい第２の接合材で互いに強固に接合されている。そのため、第１および第２のアンテナ用導体の位置精度が良好なので、安定的な電磁波の送受信が可能となる。
次に、図１Ａ、図１Ｂおよび図２を基にして本開示の実施形態に係るアンテナ基板について説明する。
図１Ａは、本開示のアンテナ基板の実施形態例を示す上面図である。図１Ｂは、図１Ａに示すＸ−Ｘ間を通る断面図である。
アンテナ基板Ａは、キャップ基板１０と、フレーム基板２０と、ベース基板３０とを備えている。アンテナ基板Ａは、上からキャップ基板１０、フレーム基板２０およびベース基板３０の並びで順次積層されて構成されている。
キャップ基板１０は、第１の絶縁層１１および複数の第１のアンテナ用導体１２を有している。複数の第１のアンテナ用導体１２が、第１の絶縁層１１の上下面の中央部に形成されている。複数の第１のアンテナ用導体１２は、第１の絶縁層１１を介して互いに対向する状態で縦横の並びに配置されている。つまり、第１のアンテナ用導体１２が、上面視において第１の絶縁層１１の上下面に、互いに重畳する状態で形成されている。この例において、第１の絶縁層１１の上面の複数の第１のアンテナ用導体１２と、第１の絶縁層１１の下面の複数の第１のアンテナ用導体１２とのうち第１の絶縁層１１を介して互いに対向し合うものは、互いに同じ形状および寸法で形成されている。
フレーム基板２０は、第２の絶縁層２１および複数の開口部２２を有している。開口部２２は、上面視において第１のアンテナ用導体１２の外周を個別に、または図２に示すように、複数個一括して囲む外周を有している。言い換えれば、各々の開口部２２は、上から見たときに（上面透視において）一つの第１のアンテナ用導体１２、あるいは複数の第１のアンテナ用導体１２がそれぞれの開口部２２の内側に収まるように配置されている。開口部２２は、キャップ基板１０とベース基板３０とに挟まれてキャビティ１３となる。キャビティ１３は、第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との間において信号用の電磁波を送受信するための経路として機能する。第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との間隔は、第２の絶縁層２１の厚みを調整することにより信号用の電磁波を送受信するために最適な距離に調整することができる。
第１の絶縁層１１の下面と第２の絶縁層２１の上面とは、第１の接着材料１４により接着されている。この接着は、第１の絶縁層１１および第２の絶縁層２１のうち開口部２２が位置していない部分で行なわれる（第１の接着材料１４は、第１のアンテナ用導体１２の一部または全部に重ならないように配置される）。
第１の接着材料１４は、第１の接合材１５および第２の接合材１６を含んでいる。第１の接合材１５は、例えば天然ゴム、ニトリルゴム、ポリイミド系樹脂等から成る。
第２の接合材１６は、例えばエポキシ系樹脂、あるいはアクリル系樹脂等から成る。第２の接合材１６は、第１および第２の絶縁層１１、２１に対する接着の強さが、第１の接合材１５の接着の強さよりも大きい。第２の接合材１６の接着の強さは、第１の接合材１５の接着の強さに対して、例えば、引張りせん断接着強さ（ＪＩＳＫ６８５０）において、およそ１０〜１００倍程度である。
ベース基板３０は、第３の絶縁層３１、複数の第２のアンテナ用導体３２、配線導体３３および電極３４を有している。
第２のアンテナ用導体３２が、第３の絶縁層３１の上面に、第１のアンテナ用導体１２に対向する位置に配置されている。上記のように、開口部２２が、第１のアンテナ用導体１２に対応して設けられている。このため、各々の第２のアンテナ用導体３２が、キャビティ１３内において第１のアンテナ用導体１２と空間（キャビティ１３内の空気等）を挟んで直接に対向し合う。
第３の絶縁層３１は、上下に貫通する複数のスルーホール３５を有している。配線導体３３は、第３の絶縁層３１の表面、およびスルーホール３５の内側に形成されている。配線導体３３の一部は、第２のアンテナ用導体３２と接続されている。
第２の絶縁層２１の下面と第３の絶縁層３１の上面とは、第２の接着材料２３により接着されている。第２の接着材料２３は、上述した第１の接合材１５および第２の接合材１６を含んでいる。
第１の接合材１５は、第１および第３の絶縁層１１、３１と第２の絶縁層２１とを互いに位置精度を高めて接着させるためのものである。第２の接合材１６は、第１の絶縁層１１および第３の絶縁層３１と第２の絶縁層２１とを強固に接着させるためのものである。第１の接合材１５は、第１、第２および第３の絶縁層１１、２１、３１に対する接着の強さが比較的小さい。言い換えれば、第１の接合材１５は、第１および第３の絶縁層１１、３１と第２の絶縁層２１とを、互いの位置関係をある程度修正できる状態で、つなぎ止めておくことができる。そのため、第１の接合材１５を介した接合で位置修正しながら、第２の接合材１６で第１および第３の絶縁層１１、３１と第２の絶縁層２１とを互いに、強固に接合することができる。
これにより、ベース基板３０の上方にフレーム基板２０とキャップ基板１０とが順次積層されるとともに、開口部２２をキャビティ１３とするアンテナ基板Ａが構成される。アンテナ基板Ａは、互いに位置修正された第１の絶縁層１１の第１のアンテナ用導体１２、第２の絶縁層２１の開口部２２および第３の絶縁層３１の第２のアンテナ用導体３２の位置精度が高い。
複数の電極３４が、第３の絶縁層３１の下面に形成されている。電極３４は、外部電気基板（不図示）の電極と電気的に接続される。これにより、アンテナ基板Ａと外部電気基板とが電気的に接続される。
アンテナ基板Ａは、例えば次のような機能を有している。
まず、外部電気基板から送信された信号が、電極３４および配線導体３３を介して第２のアンテナ用導体３２に伝送される。
次に、信号の供給を受けた第２のアンテナ用導体３２が、電磁波を放射する。
次に、放射された電磁波がキャビティ１３内を伝播して、第１の絶縁層１１の下面側の第１のアンテナ用導体１２および上面側の第１のアンテナ用導体１２に順次伝播する。
最後に、上面側の第１のアンテナ用導体１２が、外部に向けて電磁波を放射する。あるいは、第１のアンテナ用導体１２が、外部から受信した電磁波を上記とは逆の順路をたどって外部電気基板に信号として送信する機能を有している。
このため、アンテナ基板Ａにおいては、互いに対向する第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との位置精度を合わせることで電磁波の送受信が良好に行われる。アンテナ基板Ａにおいては、第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との間隔を一定に保持しておくことによって両者の間で安定した電磁波の送受信を行うことが可能になる。
第１〜第３の絶縁層１１、２１、３１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂あるいはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて、加熱加圧下において平坦に熱硬化した電気絶縁材料から成る。
開口部２２は、例えばドリル加工あるいはルーター加工で形成されている。
スルーホール３５は、例えばドリル加工あるいはレーザー加工、あるいはブラスト加工により形成されている。
第１、第２のアンテナ用導体１２、３２、および配線導体３３は、例えば周知のめっき技術により銅めっき等の良導電性金属により形成されている。
上述のように、本例のアンテナ基板Ａは、第１および第３の絶縁層１１、３１と第２の絶縁層２１とを、各絶縁層に対する接着の強さが比較的小さい第１の接合材１５を介した接合で位置修正しながら、第２の接合材１６で第１および第３の絶縁層１１、３１と第２の絶縁層２１とを互いに強固に接合されて構成されている。これにより、第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との位置精度が高く、信号用の電磁波を安定して送受信することが可能なアンテナ基板Ａを提供することができる。
次に、本開示のアンテナ基板の製造方法における工程別の一例を、図３Ａ〜図３Ｄを用いて説明する。なお、図１Ａ、図１Ｂおよび図２と同じ部材については、同じ符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
まず、図３Ａに示すように、キャップ基板１０、フレーム基板２０およびベース基板３０を準備する。
次に、図３Ｂに示すように、フレーム基板２０における第２の絶縁層２１の上面および下面に第１の接合材１５を配置する。なお、本例においては、第１の接合材１５が、第２の絶縁層２１の外周縁に配置されているが、開口部２２に隣接する位置に配置されても構わない。
次に、図３Ｃに示すように、フレーム基板２０の上面に、キャップ基板１０を載置して仮固定する。フレーム基板２０の下面に、ベース基板３０を載置して仮固定する。キャップ基板１０とフレーム基板２０、およびフレーム基板２０とベース基板３０とは、仮固定の状態である。このため、互いに対向して配置される第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との対向位置を調整することが可能である。
最後に、図３Ｄに示すように、位置調整が済んだ状態のキャップ基板１０とフレーム基板２０との間、およびフレーム基板２０とベース基板３０との間に、第１の接合材１５に部分的に接するように第２の接合材１６を配置する。これにより、キャップ基板１０とフレーム基板２０、およびフレーム基板２０とベース基板３０とが本固定される。
上述のように、本例のアンテナ基板Ａの製造方法によれば、キャップ基板１０とフレーム基板２０との間、およびフレーム基板２０とベース基板３０との間が、第１の接合材１５により一旦仮固定される。このため、第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との対向位置を調整することができる。位置調整が済んだ状態のキャップ基板１０とフレーム基板２０との間、およびフレーム基板２０とベース基板３０との間に、第１の接合材１５に部分的に接するように第２の接合材１６が配置される。これにより、キャップ基板１０とフレーム基板２０との間およびフレーム基板２０とベース基板３０との間が本固定される。これにより、第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との間で、信号用の電磁波を安定して送受信することが可能なアンテナ基板Ａを提供することができる。
本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で種々の変更あるいは改良が可能である。例えば、上述の実施形態の一例においては、第１の接合材１５が樹脂のみから構成されている場合を示したが、第１の接合材１５が一定の外径寸法を有する固形粒子および固形繊維の少なくともいずれかを含有していても構わない。これにより、キャップ基板１０とフレーム基板２０との間隔、あるいはフレーム基板２０とベース基板３０との間隔を、固形成分の外径に準じた寸法に保持することができる。このため、第１のアンテナ用導体１２と第２のアンテナ用導体３２との間隔を一定に保持しておくことが可能になり両者の間で安定した電磁波の送受信を行うことが可能になる。固形粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン等があげられる。固形繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等があげられる。
第１の接合材１５は、天然ゴム、ニトリルゴム、ポリイミド系樹脂等を成分とする粘着テープでもよい。第１の接合材１５は、第２の接合材１６よりも接合の強さが小さくても短時間で粘着等の形態で接合できるものであればよい。特にすぐに仮固定できる粘着テープは、仮固定の作業性の点では適している。
図２に示すように、キャップ基板１０とベース基板３０との両方、あるいはいずれかに、例えば第２の接着材料２３を配置するための注入孔１７を設けても構わない。
１０ キャップ基板
１１ 第１の絶縁層
１２ 第１のアンテナ用導体
１４ 第１の接着材料
１５ 第１の接合材
１６ 第２の接合材
２０ フレーム基板
２１ 第２の絶縁層
２２ 開口部
２３ 第２の接着材料
３０ ベース基板
３１ 第３の絶縁層
３２ 第２のアンテナ用導体
Ａ アンテナ基板
１１ 第１の絶縁層
１２ 第１のアンテナ用導体
１４ 第１の接着材料
１５ 第１の接合材
１６ 第２の接合材
２０ フレーム基板
２１ 第２の絶縁層
２２ 開口部
２３ 第２の接着材料
３０ ベース基板
３１ 第３の絶縁層
３２ 第２のアンテナ用導体
Ａ アンテナ基板
Claims (8)
- 第１の絶縁層、および該第１の絶縁層の上下両面に該第１の絶縁層を介して互いに対向する状態で縦横の並びに位置する複数の第１のアンテナ用導体を有するキャップ基板と、
第２の絶縁層、および該第２の絶縁層に位置しており上面視において前記第１のアンテナ用導体の外周を個別に、または複数個一括して囲む外周を有する複数の開口部を有するフレーム基板と、
第３の絶縁層、および該第３の絶縁層の上面に位置する複数の第２のアンテナ用導体を有するベース基板と、
前記第１の絶縁層の下面と前記第２の絶縁層の上面との間で、前記開口部が位置する領域以外の領域にあり、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とを接着している第１の接着材料と、
前記第２の絶縁層の下面と前記第３の絶縁層の上面との間で、前記開口部が位置する領域以外の領域にあり、前記第２の絶縁層と前記第３の絶縁層とを接着している第２の接着材料とを備え、
前記第１の接着材料および前記第２の接着材料は、各々少なくとも前記第１のアンテナ用導体が配置された領域の外側にある複数の第１の接合材、および該複数の第１の接合材に部分的に接し、且つ前記第２の絶縁層に対する接着の強さが前記第１の接合材よりも大きい第２の接合材を有していることを特徴とするアンテナ基板。 - 前記第１の接着材料および前記第２の接着材料の少なくともいずれかに関して、前記第１の接合材が、固形粒子および固形繊維の少なくともいずれかを含有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ基板。
- 前記第１の接着材料および前記第２の接着材料の両方に関して、前記第１の接合材が、固形粒子および固形繊維の少なくともいずれかを含有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ基板。
- 前記第１のアンテナ用導体が、上面視において第１の絶縁層の上下面に、互いに重畳する請求項１に記載のアンテナ基板。
- 第１の絶縁層の上面の複数の第１のアンテナ用導体と、第１の絶縁層の下面の複数の第１のアンテナ用導体とのうち、第１の絶縁層を介して互いに対向し合うものは、互いに同じ形状および寸法である請求項４に記載のアンテナ基板。
- 前記キャップ基板とベース基板とに挟まれた前記開口部は、第１のアンテナ用導体と第２のアンテナ用導体との間において、信号用の電磁波を送受信するための経路として機能するキャビティである請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ基板。
- 第１の絶縁層、該第１の絶縁層の上下両面に該第１の絶縁層を介して対向する状態で縦横の並びに隣接間隔を設けて配置された第１のアンテナ用導体を有するキャップ基板を準備する工程と、
第２の絶縁層、該第２の絶縁層に位置しており上面視において前記第１のアンテナ用導体の外周を個別または複数の前記外周を一括に囲む外周を有する開口部を有するフレーム基板を準備する工程と、
第３の絶縁層、該第３の絶縁層の上面に配置された複数の第２のアンテナ用導体を有するベース基板を準備する工程と、
前記第１の絶縁層の下面と前記第２の絶縁層の上面との間、および前記第２の絶縁層の下面と前記第３の絶縁層の上面との間で、前記開口部が位置する領域以外の領域に、第１の接合材を配置し、該第１の接合材を介して、前記ベース基板上に前記フレーム基板および前記キャップ基板を、この順序に載置して仮固定する工程と、
前記第１の絶縁層の下面と前記第２の絶縁層の上面との間、および前記第２の絶縁層の下面と前記第３の絶縁層の上面との間に、前記第１の接合材に部分的に接する第２の接合材を配置して、該第２の接合材によって前記ベース基板と前記フレーム基板と前記キャップ基板とを本固定する工程と、
を含むことを特徴とするアンテナ基板の製造方法。 - 前記第１の接合材として、固形粒子および固形繊維の少なくともいずれかを含有している接合材を用いることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ基板の製造方法。
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