プリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法
【課題】基板材料に樹脂を用いて低損失なプリント回路基板、低損失かつ広帯域なアンテナ、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】成形工程で所定形状の樹脂材１０１を作製し、発泡工程で樹脂材１０１を発泡させる。これにより、スキン層１１１と発泡部１１２が形成される。スキン層１１１はメッキを密着させないことから、スキン層除去工程で導体パターン形状にスキン層１１１を除去して内部の発泡部１１２を露出させる。導体層形成工程で無電解メッキを行うことにより、アンカー効果を有する発泡部１１２にメッキが密着されて導体層１２０が形成される。
【解決手段】成形工程で所定形状の樹脂材１０１を作製し、発泡工程で樹脂材１０１を発泡させる。これにより、スキン層１１１と発泡部１１２が形成される。スキン層１１１はメッキを密着させないことから、スキン層除去工程で導体パターン形状にスキン層１１１を除去して内部の発泡部１１２を露出させる。導体層形成工程で無電解メッキを行うことにより、アンカー効果を有する発泡部１１２にメッキが密着されて導体層１２０が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板材料に樹脂を用いたプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法に関し、特に樹脂の内部を発泡構造として低誘電率に形成されたプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を基板としてこれに導体パターンを形成するプリント回路基板の製造方法として、従来より二色成形法やインサートモールド法が知られている。二色成形法では、例えば特許文献１に記載のように、導体パターンに該当する形状を金属が付着しやすい第１の樹脂で射出成形し、第１の樹脂の回路パターン以外の部分の形状を金属が付着しにくい第２の樹脂で射出成形する。その後、第１の樹脂の導体パターンを形成する面をエッチングによる粗化、触媒付与、触媒活性等により活性化して無電解メッキを行うことで導体パターンを形成する。特許文献１では、金属が付着しやすい第１の樹脂としてＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエンスチレン）を用い、金属が付着しやすい第１の樹脂としてＰＣ（ポリカーボネイト）を用いている。
【０００３】
二色成形法は、回路基板の形状自由度や導体パターンの配線自由度が高いものの、成型金型が２つ必要となり高コストとなる。成形を２回行う点でもコストがかかる。また、設計変更に対応するためには金型を変更する必要があり、設計変更への対応性が低い。
【０００４】
また、インサートモールドでは、板金をプレスして形成された回路パターンを成型金型内に配置し、金型内に樹脂を注入することでプリント回路基板を製造する（例えば特許文献２）。インサートモールドは、回路基板の形状や導体パターンの配線に対してやや制約があり、自由度が低下する。また成型金型とプレス金型の２つを必要とするため高コストとなり、設計変更への対応性についても金型を変更する必要があるため低い。
【０００５】
樹脂を用いたプリント回路基板のさらに別の製造方法として、ＬＤＳ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）法がある。ＬＤＳ法では、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等をベースポリマーとして、これにフィラー有機金属を混ぜ合わせたものを所定の形状に成形し、これに所定の回路パターン状にレーザを照射し、レーザ照射部のみにメッキを析出させて回路を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０８８５９号公報
【特許文献２】特開２００７−８９１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のプリント回路基板の製造方法及びこれを用いて製造されるプリント回路基板並びにアンテナは、以下のような問題を有していた。アンテナ特性をさらに良くして広帯域化を図るためには基板の誘電率をさらに小さくする（例えば比誘電率２以下にする）必要があるが、従来の樹脂を用いた回路基板はメッキ性や成形性などで選択されることが多く、誘電率をさらに小さくするのが困難であった。特にＬＤＳ法では、フィラーとして金属を含む特殊な樹脂を用いることから、高コストとなるだけでなく、誘電正接（ｔａｎδ）が悪化して誘電喪失が増大するといった問題があった。
【０００８】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、基板材料に樹脂を用いて低損失なプリント回路基板、低損失かつ広帯域なアンテナ、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプリント回路基板の製造方法の第１の態様は、所定の樹脂を発泡処理して内部の少なくとも一部に発泡構造を有する発泡部を形成するとともに前記発泡部の外表面に発泡のないスキン層を形成する発泡工程と、前記スキン層の一部を所定のパターン形状に除去して前記発泡部を露出させるスキン層除去工程と、前記露出された発泡部に無電解メッキまたは蒸着により導体層を形成する導体層形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡工程は、前記樹脂を所定の形状に射出成形した後に行われることを特徴とする。
【００１１】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡工程は、前記樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを射出成形すると同時に行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部にレーザーを照射して溶解させることで前記発泡部を露出させることを特徴とする。
【００１３】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部を機械的に除去することで前記発泡部を露出させることを特徴とする。
【００１４】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記樹脂は、ＰＰＳであることを特徴とする。
【００１５】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡部は、発泡径が１０μｍ以下の気泡からなることを特徴とする。
【００１６】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡部は、比誘電率が２以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明のプリント回路基板の第１の態様は、所定の樹脂を用いて形成されるプリント回路基板であって、前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、前記スキン層が除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明のプリント回路基板の他の態様は、前記樹脂の一方の面に形成された前記導体層と、他方の面に形成された前記スキン層と、前記発泡部とを貫通する貫通孔をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明のプリント回路基板の他の態様は、前記樹脂の対向する面にそれぞれ形成された２つの前記導体層と前記発泡部とを貫通して前記２つの導体層を電気的に接続するように内面に導体層を有するスルーホールをさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明のアンテナの第１の態様は、所定の樹脂を用いて形成されるアンテナであって、前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、前記スキン層が所定のアンテナパターン形状に除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備え、前記導体層がアンテナ素子として動作することを特徴とする。
【００２１】
本発明のアンテナの他の態様は、前記樹脂の一部がＲＦケーブルのシースと密接するように形成されたケーブルホルダ部をさらに備え、前記シースと密接する前記ケーブルホルダ部の位置に前記導体層が形成され、前記シースと前記導体層とが半田付けされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板材料に樹脂を用いて低損失なプリント回路基板、低損失かつ広帯域なアンテナ、及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【図２】第１実施形態のプリント回路基板の一例を示す上面図、断面図、及び底面図である。
【図３】本発明の第２実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【図４】本発明の第３実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【図５】本発明の第４実施形態のアンテナの製造方法を説明する処理工程図である。
【図６】本発明の第５実施形態のアンテナ及びアンテナ用プリント回路基板の概略構成図である。
【図７】本発明の第５実施形態の別のアンテナ用プリント回路基板の概略構成図である。
【図８】本発明の第６実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態におけるプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２５】
本発明のプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法では、低損失かつ広帯域を実現するために、誘電率の低い樹脂製の基板を提供している。
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板及びその製造方法を、図１、２を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図であり、図２は、本実施形態のプリント回路基板の一例を示す上面図（同図（ａ））、断面図（同図（ｂ））、及び底面図（同図（ｃ））である。同図（ｂ）に示す断面図は、同図（ａ）、（ｃ）に示す切断面Ａ―Ａで切断したときの断面図である。
【００２７】
図２に示す本実施形態のプリント回路基板１００は、所定の樹脂材の内部を発泡させて形成した発泡部１１２を有し、表面がスキン層１１１と導体層１２０で覆われている。ここで、上面側の導体層を１２０ａとし、底面側の導体層を１２０ｂとしており、両者を合わせて示すときは単に導体層１２０とする。スキン層１１１は、樹脂材を発泡させたときに、表面から所定の深さまで発泡されずに残る表面層であり、発泡構造を有していない。また、導体層１２０は、スキン層１１１を除去した後に所定の金属をメッキまたは蒸着させて形成したものであり、所定の金属の層が発泡層１１２に密着されている。
【００２８】
発泡部１１２は、樹脂材の内部に所定の気体を浸透させて発泡処理した構造を有しており、気体が大きな体積比率を占めている。気体の誘電率は樹脂材の誘電率に比べて低いことから、発泡部１１２の誘電率を樹脂材に比べて小さくすることができる。そこで、これを低誘電率のプリント回路基板として用いることができる。誘電率を低くすることで、広帯域化を図ることができる。また、誘電率とともに誘電正接（ｔａｎδ）も低くなり、低損失な回路基板を提供することができる。このような低誘電率、低損失なプリント回路基板１００を高周波用のアンテナに用いることで、広帯域で高効率なアンテナを作製することができる。発泡部１１２は、比誘電率が２以下となるように形成されるのがよい。
【００２９】
導体層１２０は、発泡部１１２に例えば銅をメッキまたは蒸着させて形成する。図２に示すプリント回路基板１００は、例えば１ｍｍ厚程度のシート状に形成することができる。あるいは、任意の形状の成形体としてもよい。なお、図２では上面（同図（ａ））に導体層１２０ａが形成され、底面（同図（ｃ））にスキン層１１１と導体層１２０ｂが形成された構成としているが、これに限らず、スキン層１１１及び導体層１２０を上面及び底面のそれぞれに適宜形成することができる。
【００３０】
本実施形態のプリント回路基板１００を作製するのに好適な樹脂材として、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）等がある。特に、ＰＰＳは耐熱性が高く、半田付けを行う基板に必要な半田耐熱性を有している。耐熱性を有する樹脂としては、ＰＰＳに加えてＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等を用いることができる。
【００３１】
次に、本実施形態のプリント回路基板製造方法について、図１に示す工程図を用いて以下に説明する。図１に示す工程図は、一例として図２に示すプリント回路基板１００を製造する工程を示している。ここでは、本実施形態と同様の発泡構造を有する樹脂に対し、従来よりＡＢＳ樹脂のメッキに用いられている一般的な方法を適用した例を示している。
【００３２】
まず、図１（ａ）に示す成形工程では、回路基板１００の製造に用いるＰＰＳ等の樹脂を射出成形することで、樹脂材１０１を作製する。樹脂材１０１は、例えば所定厚さのシート状に形成される。あるいは、所定形状の成形体に形成してもよい。樹脂を用いることで、任意の形状に射出成形することができる。
【００３３】
次の図１（ｂ）に示す発泡工程では、樹脂材１０１の内部に所定のガス（例えば二酸化炭素）を溶解させて気泡を形成させる。これにより、内部に発泡構造の発泡部１１２を有する発泡樹脂材１０２を作製する。発泡部１１２の気泡の大きさは、例えば１０μｍ以下とするのがよく、より好ましくは１〜３μｍ以下とするのがよい。これにより、メッキ処理を行ったときにメッキをよく密着させるアンカー効果が得られる。また、発泡部１１２の比誘電率を２以下とすることができる。このような微細構造を有する発泡樹脂材１０２を作製する方法として、例えばＭＣ（マイクロセルラー）の製造方法を用いることができる。
【００３４】
なお、図１では成形工程で射出成形により樹脂材１０１を作製し、その後発泡工程でその内部を発泡させて発泡樹脂材１０２を作製しているが、これに限らず別の方法を用いて発泡樹脂材１０２を作製することができる。一例として、所定の樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを用い、これを射出成形すると同時にその内部を発泡させることが可能である。このような方法によって発泡樹脂材１０２を作製してもよい。
【００３５】
上記のような方法で樹脂材１０１を発泡させたとき、その表面には気泡が形成されないスキン層１１１が残る。このスキン層１１１は、気泡を有していないため、その表面にメッキを密着させるのが難しい構造となっている。そこで、図１（ｃ）のスキン層除去工程では、導体パターンに従って、スキン層１１１を除去して内部の発泡部１１２を露出させる。スキン層除去工程でスキン層１１１が除去された発泡樹脂材を、以下ではパターン化発泡樹脂材１０３とする。
【００３６】
発泡部１１２は、多数の気泡を有していることから、金属を密着させるアンカー効果が得られる。スキン層１１１を除去する方法として、レーザーを照射してスキン層１１１を溶解させることで除去する方法がある。この方法では、レーザー光の照射位置を高精度に制御することができ、所定の導体パターンを高精度でかつ安定的に形成することができる。また、スキン層１１１を除去する別の方法として、ドリル等を用いてスキン層１１１を機械的に除去することもできる。
【００３７】
次の図１（ｄ）に示す導体層形成工程では、パターン化発泡樹脂材１０３に対し、表面処理、触媒付与、及び触媒活性化の処理を行った後、所定の金属で無電解メッキする。スキン層１１１は金属を密着させることができず、ここには導体層１２０が形成されない。これに対し、スキン層１１１が除去されて露出した発泡部１１２には多数の気泡が形成されていることから、金属がよく密着して導体層１２０を形成することができる。なお、無電解メッキだけでは十分な厚さの導体層１２０が形成できない場合には、さらに電解メッキを行ってもよい。また、導体層１２０を厚く形成する必要がない場合には、導体層形成工程において蒸着により導体層１２０を形成してもよい。
【００３８】
上記説明のように、本実施形態のプリント回路基板製造方法によれば、スキン層除去工程において、導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去して発泡部１１２を露出させておくことで、導体層形成工程で発泡部１１２の露出部分のみに金属を密着させることができ、所望パターンの導体層１２０を形成することが可能となる。
【００３９】
本実施形態のプリント回路基板製造方法では、所定の導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去することで、無電解メッキにより発泡部１１２に導体層１２０を直接形成することができる。発泡部１１２が有するアンカー効果により、導体層１２０は発泡部１１２に強く密着される。本実施形態によれば、導体層１２０を不要とする部分にスキン層１１１を残すことで、所定パターンの導体層１２０を無電解メッキだけで形成することができる。これにより、本実施形態ではエッチングを行う必要がなくなる。
【００４０】
上記説明のように、本実施形態によれば、基板材料に樹脂を用いて低損失かつ広帯域なプリント回路基板及びその製造方法を提供することができる。また、本実施形態の発泡部１１２が低誘電率になることを利用して、誘電損失を低減して効率を高めるとともに使用帯域を広帯域化することができる。本実施形態では、導体パターンに従ってスキン層１１１を除去することで、露出された発泡部１１２のみに金属を直接密着させて導体層１２０を形成することができ、エッチング処理を不要とすることができる。本実施形態のプリント回路基板の製造方法は、回路基板の形状自由度や導体パターンの配線自由度が高く、成型金型が１つで済むので低コストとなる。また、回路パターンの設計変更を製造装置のプログラム変更で対応することができ、設計変更への対応性が高い。基板材料の樹脂も、ＰＰＳ等の一般的なものを使用することができる。発泡部１１２は、比誘電率が２以下となるように形成されるのがよい。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明のプリント回路基板及びその製造方法の第２の実施形態について、図３を用いて以下に説明する。図３は、第２実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。本実施形態では、貫通孔が形成されたプリント回路基板及びその製造方法を提供する。図３（ａ）は、第１の実施形態と同様の成形工程及び発泡工程により作製された、内部全体が発泡構造に形成されたシート状の発泡樹脂材１０２を示す。発泡樹脂材１０２を形成する樹脂には、第１の実施形態と同様にＰＰＳを用いるのがよい。
【００４２】
次の図３（ｂ）では、第１実施形態のスキン層除去工程と同様に、導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去する。これにより、導体パターンを形成する位置に発泡部１１２を露出させる。そして、図３（ｃ）の導体層形成工程では、第１実施形態と同様に、所定の金属で無電解メッキする。これにより、露出された発泡部１１２のみがメッキされ、所定の導体パターンの導体層１２０が形成される。
【００４３】
本実施形態では、さらに図３（ｄ）に示す穴あけ工程において、除去されずに残されたスキン層１１１を垂直に貫通する貫通孔２０１を形成している。貫通孔２０１は、例えばドリルを用いて機械的に形成することができる。これにより、本実施形態のプリント回路基板２００が形成される。このような貫通孔２０１は、たとえば、プリント回路基板２００の底面側から、導体層１２０ｂに電気的に接続されることなく、上面側の導体層１２０ａに電気的に接続される線路を配置するのに用いることができる。
【００４４】
（第３実施形態）
本発明のプリント回路基板及びその製造方法の第３の実施形態について、図４を用いて以下に説明する。図４は、第３実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。本実施形態では、スルーホールが形成されたプリント回路基板及びその製造方法を提供する。図４（ａ）は、第１の実施形態と同様の成形工程及び発泡工程により作製された、内部全体が発泡構造に形成されたシート状の発泡樹脂材１０２を示す。発泡樹脂材１０２を形成する樹脂には、第１の実施形態と同様にＰＰＳを用いるのがよい。
【００４５】
次に、本実施形態では、図４（ｂ）に示す穴あけ工程において、所定の位置に貫通孔３０１を形成する。貫通孔３０１は、例えばドリルを用いて機械的に形成することができる。図４（ｃ）に示すスキン層除去工程では、第１実施形態と同様に導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去する。本実施形態では、貫通孔３０１周辺のスキン層１１１を除去している。そして、図４（ｄ）に示す導体層形成工程において、第１実施形態と同様に所定の金属で無電解メッキする。これにより、本実施形態のプリント回路基板３００が形成される。
【００４６】
本実施形態の製造方法により作製されたプリント回路基板３００では、貫通孔３０１の内面がメッキされてスルーホール３０２に形成されている。すなわち、本実施形態では、導体層形成工程の前に貫通孔３０１を形成していることから、導体層形成工程では貫通孔３０１の内面にも所定の金属がメッキされる。貫通孔３０１の内面は発泡層１１２となっていることから、発泡層１１２によるアンカー効果が得られる。これにより、プリント回路基板３００の上面側に形成された導体層１２０ａと底面側に形成された導体層１２０ｂを電気的に接続するスルーホール３０２が形成される。
【００４７】
本実施形態のプリント回路基板３００は、これを複数積層することで多層基板を作製することができる。この場合、各層に形成されたスルーホール３０２が電気的に接続されることで、多層基板全体を貫通するスルーホールとすることができる。あるいは、所定の層の基板から多層基板の底面までを貫通するスルーホールに形成することも可能である。
【００４８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態であるアンテナ及びその製造方法について、図５を用いて以下に説明する。本実施形態では、チップアンテナを搭載したアンテナ４００を作製する。図５は、第４実施形態のアンテナ４００の製造方法を説明する処理工程図であり、各工程を上面図（図面左側）及び側面図（図面右側）を用いて説明している。
【００４９】
図５（ａ）は、内部に発泡構造の発泡部４１２が形成され、表面全体がスキン層４１１で覆われた発泡樹脂材４０２を示している。発泡樹脂材４０２は、第１の実施形態と同様の成形工程で所定形状の成形体に成形され、これを発泡工程で内部全体を発泡させて作製したものである。あるいは、所定の樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを用い、これを射出成形すると同時にその内部を発泡させて発泡樹脂材４０２を作製してもよい。発泡樹脂材４０２を形成する樹脂には、第１の実施形態と同様にＰＰＳを用いるのが好ましい。
【００５０】
次に、図５（ｂ）に示すスキン層除去工程において、所定のアンテナパターンに沿って上面のスキン層４１１にレーザーを照射する。これにより、アンテナパターンの形状にスキン層４１１を溶融して除去する。また、側面にもレーザーを照射して給電線路の形状にスキン層４１１を除去する。その結果、アンテナパターン及び給電線路と同形状に発泡部４１２が露出される。図５（ｃ）に示す導体層形成工程では、無電解メッキにより露出された発泡部４１２に導体層４２０を形成する。これにより、所定のアンテナパターン（符号４２０ａで示す）及び給電線路（符号４２０ｂで示す）の導体層４２０を備えるアンテナ４００が作製される。
【００５１】
上記のようにして作成される本実施形態のアンテナ４００は、チップアンテナとして用いることができる。チップアンテナを製造する方法として、ＬＤＳ法を用いることもできるが、この方法では、金属フィラー等を混ぜ合わせた特殊な樹脂を用いる必要があり、高コストになるといった問題があった。これに対し本実施形態のアンテナ４００の製造方法では、特殊な樹脂を用いる必要はなく、例えばＰＰＳを用いて作製することができる。そして、低誘電率の発泡部４１２上にアンテナパターンの導体層４２０を形成することから、広帯域で低損失なチップアンテナを実現することができる。さらに、本実施形態のアンテナ４００を、プリント回路基板等に表面実装させることも可能である。
【００５２】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態であるアンテナ、アンテナ用プリント回路基板、及びその製造方法について、図６、７を用いて以下に説明する。図６は、第５実施形態のアンテナ及びアンテナ用プリント回路基板の概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は本実施形態のアンテナ用プリント回路基板に設けられたケーブルホルダ部の拡大側面図、をそれぞれ示す。また、図７は、チップアンテナを搭載可能に構成した本実施形態のアンテナ用プリント回路基板の概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図、をそれぞれ示す。
【００５３】
図６に示す本実施形態のアンテナ５００は、プリント回路基板５０１の上面にアンテナパターン５１１を形成し、底面にグランド（ＧＮＤ）パターン５１２を形成している。アンテナパターン５１１の給電線路５１１ａは、プリント回路基板５０１の上面において、チップ部品及び配線パターンを備えるマッチング回路部５１３を経由してパッド５１４に接続されている。プリント回路基板５０１の上面には、さらに外部の同軸ケーブル５０を容易に接続できるようにケーブルホルダ部５２０が設けられている。ケーブルホルダ部５２０に配設されたＲＦケーブル５０の芯線は、パッド５１４に半田付けされる。
【００５４】
ケーブルホルダ部５２０は、図６（ｄ）に示すように、その表面にＧＮＤパターン５２１が形成されている。このＧＮＤパターン５２１は、底面に形成されているＧＮＤパターン５１２に電気的に接続されている。ケーブルホルダ部５２０にＲＦケーブル５０のシース部５１が直付けされ、シース部５１とＧＮＤパターン５２１とが半田付けされる。
【００５５】
本実施形態では、成形工程において所定の樹脂をケーブルホルダ部５２０の形状を有する所定形状に射出成形する。そして、発泡工程により内部全体を発泡させる。あるいは、所定の樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを用い、これをケーブルホルダ部５２０の形状を有する所定形状に射出成形すると同時にその内部を発泡させて作製してもよい。所定の樹脂として、ＰＰＳを用いるのが好ましい。
【００５６】
次に、スキン層除去工程において、所定位置のスキン層５０３にレーザーを照射することでこれを溶融して除去する。ここでは、上面のアンテナパターン５１１、給電線路５１１ａ、パッド５１４、ケーブルホルダ部５２０表面のＧＮＤパターン５２１、及び底面のＧＮＤパターン５１２、のそれぞれの位置のスキン層５０３を除去している。また、マッチング回路部５１３についても、配線パターン等の必要な形状にスキン層５０３を除去することができる。スキン層除去工程に続く導体層形成工程において、無電解メッキを行うことでスキン層５０３が除去された位置にアンテナパターン５１１、給電線路５１１ａ、パッド５１４、ケーブルホルダ部５１０表面のＧＮＤパターン５２１、及び底面のＧＮＤパターン５１２、が形成される。上記のように作製されたアンテナ５００は、別のプリント回路基板等に表面実装させることも可能である。
【００５７】
図７に示す本実施形態の別のアンテナ用プリント回路基板５０２も、上記のプリント回路基板５０１と同様にして製造することができる。但し、本実施形態のプリント回路基板５０２では、アンテナパターン５１１を形成する代わりに、チップアンテナを実装するためのパッド５３１、５３２を形成している。ここでは、パッド５３２が給電線路５３３に接続されるように形成されている。これらは、いずれもスキン層５０３にレーザーを照射してそれぞれのパターンを形成し、その後に無電解メッキを行うことで形成することができる。所定のチップアンテナが、パッド５３１、５３２に表面実装される。
【００５８】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態であるプリント回路基板及びその製造方法について、図８を用いて以下に説明する。図８は、本発明の第６実施形態のプリント回路基板６００の製造方法を説明する処理工程図である。本実施形態では、発泡構造の発泡部６１２をメッキのアンカーとしてのみ利用する構造としている。すなわち、メッキにより導体層６２０が形成される領域だけを発泡させて発泡部６１２を作製するようにしている。
【００５９】
図８（ａ）は、成形工程により作製された樹脂材６０１を示している。樹脂材６０１を形成する樹脂には、ＰＰＳやＰＣ（ポリカーボネート樹脂）を用いるのがよい。次の図８（ｂ）に示す発泡工程では、導体層６２０が形成される樹脂材６０１の上面側のみを発泡させて発泡樹脂材６０２を作製する。上面側のスキン層６１１の下に、例えば厚さ数十μｍ程度の発泡部６１２を作製するのがよい。
【００６０】
図８（ｃ）に示すスキン層除去工程では、導体パターンに合わせてスキン層６１１を除去する。これにより、導体パターンを形成する位置に発泡部６１２が露出される。続く図８（ｄ）の導体層形成工程では、所定の金属で無電解メッキする。これにより、露出された発泡部６１２のみがメッキされ、所定の導体パターンの導体層６２０が形成される。
【００６１】
上記の発泡工程において、樹脂材６０１を部分的に発泡させる方法を以下に説明する。樹脂材６０１の表面近傍のみを発泡させる第１の方法として、樹脂材６０１を所定のガス（二酸化炭素）内に入れてガスを浸透させる時間を制御する方法がある。ガスは、樹脂材６０１の表面側から浸透していくことから、ガスを浸透させる時間を短くすることで、樹脂材６０１の表面近傍だけにガスを浸透させて発泡させることができる。また第２の方法として、樹脂材６０１の全体にガスを浸透させるが、発泡時間を短くすることで樹脂材６０１の表面近傍だけ発泡させることができる。
【００６２】
本実施形態のプリント回路基板６００では、発泡部６１２が薄く形成されるため、基板の強度低下を抑制することができる。また、基板の誘電率低下の効果は比較的小さいことから、低誘電率を必要としないアンテナ以外に利用するのに好適である。
【００６３】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
５０ 同軸ケーブル
１００、２００、３００、５０１、５０２、６００ プリント回路基板
１０１、６０１ 樹脂材
１０２、４０２、６０２ 発泡樹脂材
１０３ パターン化発泡樹脂材
１１１、４１１、５０３、６１１ スキン層
１１２、４１２、６１２ 発泡部
１２０、４２０、６２０ 導体層
２０１、３０１ 貫通孔
４００、５００ アンテナ
５１１ アンテナパターン
５１２、５２１ ＧＮＤパターン
５１３ マッチング回路部
５１４、５３１、５３２ パッド
５２０ ケーブルホルダ部
５３２ 整合回路エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板材料に樹脂を用いたプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法に関し、特に樹脂の内部を発泡構造として低誘電率に形成されたプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を基板としてこれに導体パターンを形成するプリント回路基板の製造方法として、従来より二色成形法やインサートモールド法が知られている。二色成形法では、例えば特許文献１に記載のように、導体パターンに該当する形状を金属が付着しやすい第１の樹脂で射出成形し、第１の樹脂の回路パターン以外の部分の形状を金属が付着しにくい第２の樹脂で射出成形する。その後、第１の樹脂の導体パターンを形成する面をエッチングによる粗化、触媒付与、触媒活性等により活性化して無電解メッキを行うことで導体パターンを形成する。特許文献１では、金属が付着しやすい第１の樹脂としてＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエンスチレン）を用い、金属が付着しやすい第１の樹脂としてＰＣ（ポリカーボネイト）を用いている。
【０００３】
二色成形法は、回路基板の形状自由度や導体パターンの配線自由度が高いものの、成型金型が２つ必要となり高コストとなる。成形を２回行う点でもコストがかかる。また、設計変更に対応するためには金型を変更する必要があり、設計変更への対応性が低い。
【０００４】
また、インサートモールドでは、板金をプレスして形成された回路パターンを成型金型内に配置し、金型内に樹脂を注入することでプリント回路基板を製造する（例えば特許文献２）。インサートモールドは、回路基板の形状や導体パターンの配線に対してやや制約があり、自由度が低下する。また成型金型とプレス金型の２つを必要とするため高コストとなり、設計変更への対応性についても金型を変更する必要があるため低い。
【０００５】
樹脂を用いたプリント回路基板のさらに別の製造方法として、ＬＤＳ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）法がある。ＬＤＳ法では、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等をベースポリマーとして、これにフィラー有機金属を混ぜ合わせたものを所定の形状に成形し、これに所定の回路パターン状にレーザを照射し、レーザ照射部のみにメッキを析出させて回路を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０８８５９号公報
【特許文献２】特開２００７−８９１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のプリント回路基板の製造方法及びこれを用いて製造されるプリント回路基板並びにアンテナは、以下のような問題を有していた。アンテナ特性をさらに良くして広帯域化を図るためには基板の誘電率をさらに小さくする（例えば比誘電率２以下にする）必要があるが、従来の樹脂を用いた回路基板はメッキ性や成形性などで選択されることが多く、誘電率をさらに小さくするのが困難であった。特にＬＤＳ法では、フィラーとして金属を含む特殊な樹脂を用いることから、高コストとなるだけでなく、誘電正接（ｔａｎδ）が悪化して誘電喪失が増大するといった問題があった。
【０００８】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、基板材料に樹脂を用いて低損失なプリント回路基板、低損失かつ広帯域なアンテナ、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプリント回路基板の製造方法の第１の態様は、所定の樹脂を発泡処理して内部の少なくとも一部に発泡構造を有する発泡部を形成するとともに前記発泡部の外表面に発泡のないスキン層を形成する発泡工程と、前記スキン層の一部を所定のパターン形状に除去して前記発泡部を露出させるスキン層除去工程と、前記露出された発泡部に無電解メッキまたは蒸着により導体層を形成する導体層形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡工程は、前記樹脂を所定の形状に射出成形した後に行われることを特徴とする。
【００１１】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡工程は、前記樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを射出成形すると同時に行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部にレーザーを照射して溶解させることで前記発泡部を露出させることを特徴とする。
【００１３】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部を機械的に除去することで前記発泡部を露出させることを特徴とする。
【００１４】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記樹脂は、ＰＰＳであることを特徴とする。
【００１５】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡部は、発泡径が１０μｍ以下の気泡からなることを特徴とする。
【００１６】
本発明のプリント回路基板の製造方法の他の態様は、前記発泡部は、比誘電率が２以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明のプリント回路基板の第１の態様は、所定の樹脂を用いて形成されるプリント回路基板であって、前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、前記スキン層が除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明のプリント回路基板の他の態様は、前記樹脂の一方の面に形成された前記導体層と、他方の面に形成された前記スキン層と、前記発泡部とを貫通する貫通孔をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明のプリント回路基板の他の態様は、前記樹脂の対向する面にそれぞれ形成された２つの前記導体層と前記発泡部とを貫通して前記２つの導体層を電気的に接続するように内面に導体層を有するスルーホールをさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明のアンテナの第１の態様は、所定の樹脂を用いて形成されるアンテナであって、前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、前記スキン層が所定のアンテナパターン形状に除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備え、前記導体層がアンテナ素子として動作することを特徴とする。
【００２１】
本発明のアンテナの他の態様は、前記樹脂の一部がＲＦケーブルのシースと密接するように形成されたケーブルホルダ部をさらに備え、前記シースと密接する前記ケーブルホルダ部の位置に前記導体層が形成され、前記シースと前記導体層とが半田付けされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板材料に樹脂を用いて低損失なプリント回路基板、低損失かつ広帯域なアンテナ、及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【図２】第１実施形態のプリント回路基板の一例を示す上面図、断面図、及び底面図である。
【図３】本発明の第２実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【図４】本発明の第３実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【図５】本発明の第４実施形態のアンテナの製造方法を説明する処理工程図である。
【図６】本発明の第５実施形態のアンテナ及びアンテナ用プリント回路基板の概略構成図である。
【図７】本発明の第５実施形態の別のアンテナ用プリント回路基板の概略構成図である。
【図８】本発明の第６実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態におけるプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２５】
本発明のプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法では、低損失かつ広帯域を実現するために、誘電率の低い樹脂製の基板を提供している。
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板及びその製造方法を、図１、２を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図であり、図２は、本実施形態のプリント回路基板の一例を示す上面図（同図（ａ））、断面図（同図（ｂ））、及び底面図（同図（ｃ））である。同図（ｂ）に示す断面図は、同図（ａ）、（ｃ）に示す切断面Ａ―Ａで切断したときの断面図である。
【００２７】
図２に示す本実施形態のプリント回路基板１００は、所定の樹脂材の内部を発泡させて形成した発泡部１１２を有し、表面がスキン層１１１と導体層１２０で覆われている。ここで、上面側の導体層を１２０ａとし、底面側の導体層を１２０ｂとしており、両者を合わせて示すときは単に導体層１２０とする。スキン層１１１は、樹脂材を発泡させたときに、表面から所定の深さまで発泡されずに残る表面層であり、発泡構造を有していない。また、導体層１２０は、スキン層１１１を除去した後に所定の金属をメッキまたは蒸着させて形成したものであり、所定の金属の層が発泡層１１２に密着されている。
【００２８】
発泡部１１２は、樹脂材の内部に所定の気体を浸透させて発泡処理した構造を有しており、気体が大きな体積比率を占めている。気体の誘電率は樹脂材の誘電率に比べて低いことから、発泡部１１２の誘電率を樹脂材に比べて小さくすることができる。そこで、これを低誘電率のプリント回路基板として用いることができる。誘電率を低くすることで、広帯域化を図ることができる。また、誘電率とともに誘電正接（ｔａｎδ）も低くなり、低損失な回路基板を提供することができる。このような低誘電率、低損失なプリント回路基板１００を高周波用のアンテナに用いることで、広帯域で高効率なアンテナを作製することができる。発泡部１１２は、比誘電率が２以下となるように形成されるのがよい。
【００２９】
導体層１２０は、発泡部１１２に例えば銅をメッキまたは蒸着させて形成する。図２に示すプリント回路基板１００は、例えば１ｍｍ厚程度のシート状に形成することができる。あるいは、任意の形状の成形体としてもよい。なお、図２では上面（同図（ａ））に導体層１２０ａが形成され、底面（同図（ｃ））にスキン層１１１と導体層１２０ｂが形成された構成としているが、これに限らず、スキン層１１１及び導体層１２０を上面及び底面のそれぞれに適宜形成することができる。
【００３０】
本実施形態のプリント回路基板１００を作製するのに好適な樹脂材として、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）等がある。特に、ＰＰＳは耐熱性が高く、半田付けを行う基板に必要な半田耐熱性を有している。耐熱性を有する樹脂としては、ＰＰＳに加えてＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等を用いることができる。
【００３１】
次に、本実施形態のプリント回路基板製造方法について、図１に示す工程図を用いて以下に説明する。図１に示す工程図は、一例として図２に示すプリント回路基板１００を製造する工程を示している。ここでは、本実施形態と同様の発泡構造を有する樹脂に対し、従来よりＡＢＳ樹脂のメッキに用いられている一般的な方法を適用した例を示している。
【００３２】
まず、図１（ａ）に示す成形工程では、回路基板１００の製造に用いるＰＰＳ等の樹脂を射出成形することで、樹脂材１０１を作製する。樹脂材１０１は、例えば所定厚さのシート状に形成される。あるいは、所定形状の成形体に形成してもよい。樹脂を用いることで、任意の形状に射出成形することができる。
【００３３】
次の図１（ｂ）に示す発泡工程では、樹脂材１０１の内部に所定のガス（例えば二酸化炭素）を溶解させて気泡を形成させる。これにより、内部に発泡構造の発泡部１１２を有する発泡樹脂材１０２を作製する。発泡部１１２の気泡の大きさは、例えば１０μｍ以下とするのがよく、より好ましくは１〜３μｍ以下とするのがよい。これにより、メッキ処理を行ったときにメッキをよく密着させるアンカー効果が得られる。また、発泡部１１２の比誘電率を２以下とすることができる。このような微細構造を有する発泡樹脂材１０２を作製する方法として、例えばＭＣ（マイクロセルラー）の製造方法を用いることができる。
【００３４】
なお、図１では成形工程で射出成形により樹脂材１０１を作製し、その後発泡工程でその内部を発泡させて発泡樹脂材１０２を作製しているが、これに限らず別の方法を用いて発泡樹脂材１０２を作製することができる。一例として、所定の樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを用い、これを射出成形すると同時にその内部を発泡させることが可能である。このような方法によって発泡樹脂材１０２を作製してもよい。
【００３５】
上記のような方法で樹脂材１０１を発泡させたとき、その表面には気泡が形成されないスキン層１１１が残る。このスキン層１１１は、気泡を有していないため、その表面にメッキを密着させるのが難しい構造となっている。そこで、図１（ｃ）のスキン層除去工程では、導体パターンに従って、スキン層１１１を除去して内部の発泡部１１２を露出させる。スキン層除去工程でスキン層１１１が除去された発泡樹脂材を、以下ではパターン化発泡樹脂材１０３とする。
【００３６】
発泡部１１２は、多数の気泡を有していることから、金属を密着させるアンカー効果が得られる。スキン層１１１を除去する方法として、レーザーを照射してスキン層１１１を溶解させることで除去する方法がある。この方法では、レーザー光の照射位置を高精度に制御することができ、所定の導体パターンを高精度でかつ安定的に形成することができる。また、スキン層１１１を除去する別の方法として、ドリル等を用いてスキン層１１１を機械的に除去することもできる。
【００３７】
次の図１（ｄ）に示す導体層形成工程では、パターン化発泡樹脂材１０３に対し、表面処理、触媒付与、及び触媒活性化の処理を行った後、所定の金属で無電解メッキする。スキン層１１１は金属を密着させることができず、ここには導体層１２０が形成されない。これに対し、スキン層１１１が除去されて露出した発泡部１１２には多数の気泡が形成されていることから、金属がよく密着して導体層１２０を形成することができる。なお、無電解メッキだけでは十分な厚さの導体層１２０が形成できない場合には、さらに電解メッキを行ってもよい。また、導体層１２０を厚く形成する必要がない場合には、導体層形成工程において蒸着により導体層１２０を形成してもよい。
【００３８】
上記説明のように、本実施形態のプリント回路基板製造方法によれば、スキン層除去工程において、導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去して発泡部１１２を露出させておくことで、導体層形成工程で発泡部１１２の露出部分のみに金属を密着させることができ、所望パターンの導体層１２０を形成することが可能となる。
【００３９】
本実施形態のプリント回路基板製造方法では、所定の導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去することで、無電解メッキにより発泡部１１２に導体層１２０を直接形成することができる。発泡部１１２が有するアンカー効果により、導体層１２０は発泡部１１２に強く密着される。本実施形態によれば、導体層１２０を不要とする部分にスキン層１１１を残すことで、所定パターンの導体層１２０を無電解メッキだけで形成することができる。これにより、本実施形態ではエッチングを行う必要がなくなる。
【００４０】
上記説明のように、本実施形態によれば、基板材料に樹脂を用いて低損失かつ広帯域なプリント回路基板及びその製造方法を提供することができる。また、本実施形態の発泡部１１２が低誘電率になることを利用して、誘電損失を低減して効率を高めるとともに使用帯域を広帯域化することができる。本実施形態では、導体パターンに従ってスキン層１１１を除去することで、露出された発泡部１１２のみに金属を直接密着させて導体層１２０を形成することができ、エッチング処理を不要とすることができる。本実施形態のプリント回路基板の製造方法は、回路基板の形状自由度や導体パターンの配線自由度が高く、成型金型が１つで済むので低コストとなる。また、回路パターンの設計変更を製造装置のプログラム変更で対応することができ、設計変更への対応性が高い。基板材料の樹脂も、ＰＰＳ等の一般的なものを使用することができる。発泡部１１２は、比誘電率が２以下となるように形成されるのがよい。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明のプリント回路基板及びその製造方法の第２の実施形態について、図３を用いて以下に説明する。図３は、第２実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。本実施形態では、貫通孔が形成されたプリント回路基板及びその製造方法を提供する。図３（ａ）は、第１の実施形態と同様の成形工程及び発泡工程により作製された、内部全体が発泡構造に形成されたシート状の発泡樹脂材１０２を示す。発泡樹脂材１０２を形成する樹脂には、第１の実施形態と同様にＰＰＳを用いるのがよい。
【００４２】
次の図３（ｂ）では、第１実施形態のスキン層除去工程と同様に、導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去する。これにより、導体パターンを形成する位置に発泡部１１２を露出させる。そして、図３（ｃ）の導体層形成工程では、第１実施形態と同様に、所定の金属で無電解メッキする。これにより、露出された発泡部１１２のみがメッキされ、所定の導体パターンの導体層１２０が形成される。
【００４３】
本実施形態では、さらに図３（ｄ）に示す穴あけ工程において、除去されずに残されたスキン層１１１を垂直に貫通する貫通孔２０１を形成している。貫通孔２０１は、例えばドリルを用いて機械的に形成することができる。これにより、本実施形態のプリント回路基板２００が形成される。このような貫通孔２０１は、たとえば、プリント回路基板２００の底面側から、導体層１２０ｂに電気的に接続されることなく、上面側の導体層１２０ａに電気的に接続される線路を配置するのに用いることができる。
【００４４】
（第３実施形態）
本発明のプリント回路基板及びその製造方法の第３の実施形態について、図４を用いて以下に説明する。図４は、第３実施形態のプリント回路基板の製造方法を説明する処理工程図である。本実施形態では、スルーホールが形成されたプリント回路基板及びその製造方法を提供する。図４（ａ）は、第１の実施形態と同様の成形工程及び発泡工程により作製された、内部全体が発泡構造に形成されたシート状の発泡樹脂材１０２を示す。発泡樹脂材１０２を形成する樹脂には、第１の実施形態と同様にＰＰＳを用いるのがよい。
【００４５】
次に、本実施形態では、図４（ｂ）に示す穴あけ工程において、所定の位置に貫通孔３０１を形成する。貫通孔３０１は、例えばドリルを用いて機械的に形成することができる。図４（ｃ）に示すスキン層除去工程では、第１実施形態と同様に導体パターンに合わせてスキン層１１１を除去する。本実施形態では、貫通孔３０１周辺のスキン層１１１を除去している。そして、図４（ｄ）に示す導体層形成工程において、第１実施形態と同様に所定の金属で無電解メッキする。これにより、本実施形態のプリント回路基板３００が形成される。
【００４６】
本実施形態の製造方法により作製されたプリント回路基板３００では、貫通孔３０１の内面がメッキされてスルーホール３０２に形成されている。すなわち、本実施形態では、導体層形成工程の前に貫通孔３０１を形成していることから、導体層形成工程では貫通孔３０１の内面にも所定の金属がメッキされる。貫通孔３０１の内面は発泡層１１２となっていることから、発泡層１１２によるアンカー効果が得られる。これにより、プリント回路基板３００の上面側に形成された導体層１２０ａと底面側に形成された導体層１２０ｂを電気的に接続するスルーホール３０２が形成される。
【００４７】
本実施形態のプリント回路基板３００は、これを複数積層することで多層基板を作製することができる。この場合、各層に形成されたスルーホール３０２が電気的に接続されることで、多層基板全体を貫通するスルーホールとすることができる。あるいは、所定の層の基板から多層基板の底面までを貫通するスルーホールに形成することも可能である。
【００４８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態であるアンテナ及びその製造方法について、図５を用いて以下に説明する。本実施形態では、チップアンテナを搭載したアンテナ４００を作製する。図５は、第４実施形態のアンテナ４００の製造方法を説明する処理工程図であり、各工程を上面図（図面左側）及び側面図（図面右側）を用いて説明している。
【００４９】
図５（ａ）は、内部に発泡構造の発泡部４１２が形成され、表面全体がスキン層４１１で覆われた発泡樹脂材４０２を示している。発泡樹脂材４０２は、第１の実施形態と同様の成形工程で所定形状の成形体に成形され、これを発泡工程で内部全体を発泡させて作製したものである。あるいは、所定の樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを用い、これを射出成形すると同時にその内部を発泡させて発泡樹脂材４０２を作製してもよい。発泡樹脂材４０２を形成する樹脂には、第１の実施形態と同様にＰＰＳを用いるのが好ましい。
【００５０】
次に、図５（ｂ）に示すスキン層除去工程において、所定のアンテナパターンに沿って上面のスキン層４１１にレーザーを照射する。これにより、アンテナパターンの形状にスキン層４１１を溶融して除去する。また、側面にもレーザーを照射して給電線路の形状にスキン層４１１を除去する。その結果、アンテナパターン及び給電線路と同形状に発泡部４１２が露出される。図５（ｃ）に示す導体層形成工程では、無電解メッキにより露出された発泡部４１２に導体層４２０を形成する。これにより、所定のアンテナパターン（符号４２０ａで示す）及び給電線路（符号４２０ｂで示す）の導体層４２０を備えるアンテナ４００が作製される。
【００５１】
上記のようにして作成される本実施形態のアンテナ４００は、チップアンテナとして用いることができる。チップアンテナを製造する方法として、ＬＤＳ法を用いることもできるが、この方法では、金属フィラー等を混ぜ合わせた特殊な樹脂を用いる必要があり、高コストになるといった問題があった。これに対し本実施形態のアンテナ４００の製造方法では、特殊な樹脂を用いる必要はなく、例えばＰＰＳを用いて作製することができる。そして、低誘電率の発泡部４１２上にアンテナパターンの導体層４２０を形成することから、広帯域で低損失なチップアンテナを実現することができる。さらに、本実施形態のアンテナ４００を、プリント回路基板等に表面実装させることも可能である。
【００５２】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態であるアンテナ、アンテナ用プリント回路基板、及びその製造方法について、図６、７を用いて以下に説明する。図６は、第５実施形態のアンテナ及びアンテナ用プリント回路基板の概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は本実施形態のアンテナ用プリント回路基板に設けられたケーブルホルダ部の拡大側面図、をそれぞれ示す。また、図７は、チップアンテナを搭載可能に構成した本実施形態のアンテナ用プリント回路基板の概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図、をそれぞれ示す。
【００５３】
図６に示す本実施形態のアンテナ５００は、プリント回路基板５０１の上面にアンテナパターン５１１を形成し、底面にグランド（ＧＮＤ）パターン５１２を形成している。アンテナパターン５１１の給電線路５１１ａは、プリント回路基板５０１の上面において、チップ部品及び配線パターンを備えるマッチング回路部５１３を経由してパッド５１４に接続されている。プリント回路基板５０１の上面には、さらに外部の同軸ケーブル５０を容易に接続できるようにケーブルホルダ部５２０が設けられている。ケーブルホルダ部５２０に配設されたＲＦケーブル５０の芯線は、パッド５１４に半田付けされる。
【００５４】
ケーブルホルダ部５２０は、図６（ｄ）に示すように、その表面にＧＮＤパターン５２１が形成されている。このＧＮＤパターン５２１は、底面に形成されているＧＮＤパターン５１２に電気的に接続されている。ケーブルホルダ部５２０にＲＦケーブル５０のシース部５１が直付けされ、シース部５１とＧＮＤパターン５２１とが半田付けされる。
【００５５】
本実施形態では、成形工程において所定の樹脂をケーブルホルダ部５２０の形状を有する所定形状に射出成形する。そして、発泡工程により内部全体を発泡させる。あるいは、所定の樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを用い、これをケーブルホルダ部５２０の形状を有する所定形状に射出成形すると同時にその内部を発泡させて作製してもよい。所定の樹脂として、ＰＰＳを用いるのが好ましい。
【００５６】
次に、スキン層除去工程において、所定位置のスキン層５０３にレーザーを照射することでこれを溶融して除去する。ここでは、上面のアンテナパターン５１１、給電線路５１１ａ、パッド５１４、ケーブルホルダ部５２０表面のＧＮＤパターン５２１、及び底面のＧＮＤパターン５１２、のそれぞれの位置のスキン層５０３を除去している。また、マッチング回路部５１３についても、配線パターン等の必要な形状にスキン層５０３を除去することができる。スキン層除去工程に続く導体層形成工程において、無電解メッキを行うことでスキン層５０３が除去された位置にアンテナパターン５１１、給電線路５１１ａ、パッド５１４、ケーブルホルダ部５１０表面のＧＮＤパターン５２１、及び底面のＧＮＤパターン５１２、が形成される。上記のように作製されたアンテナ５００は、別のプリント回路基板等に表面実装させることも可能である。
【００５７】
図７に示す本実施形態の別のアンテナ用プリント回路基板５０２も、上記のプリント回路基板５０１と同様にして製造することができる。但し、本実施形態のプリント回路基板５０２では、アンテナパターン５１１を形成する代わりに、チップアンテナを実装するためのパッド５３１、５３２を形成している。ここでは、パッド５３２が給電線路５３３に接続されるように形成されている。これらは、いずれもスキン層５０３にレーザーを照射してそれぞれのパターンを形成し、その後に無電解メッキを行うことで形成することができる。所定のチップアンテナが、パッド５３１、５３２に表面実装される。
【００５８】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態であるプリント回路基板及びその製造方法について、図８を用いて以下に説明する。図８は、本発明の第６実施形態のプリント回路基板６００の製造方法を説明する処理工程図である。本実施形態では、発泡構造の発泡部６１２をメッキのアンカーとしてのみ利用する構造としている。すなわち、メッキにより導体層６２０が形成される領域だけを発泡させて発泡部６１２を作製するようにしている。
【００５９】
図８（ａ）は、成形工程により作製された樹脂材６０１を示している。樹脂材６０１を形成する樹脂には、ＰＰＳやＰＣ（ポリカーボネート樹脂）を用いるのがよい。次の図８（ｂ）に示す発泡工程では、導体層６２０が形成される樹脂材６０１の上面側のみを発泡させて発泡樹脂材６０２を作製する。上面側のスキン層６１１の下に、例えば厚さ数十μｍ程度の発泡部６１２を作製するのがよい。
【００６０】
図８（ｃ）に示すスキン層除去工程では、導体パターンに合わせてスキン層６１１を除去する。これにより、導体パターンを形成する位置に発泡部６１２が露出される。続く図８（ｄ）の導体層形成工程では、所定の金属で無電解メッキする。これにより、露出された発泡部６１２のみがメッキされ、所定の導体パターンの導体層６２０が形成される。
【００６１】
上記の発泡工程において、樹脂材６０１を部分的に発泡させる方法を以下に説明する。樹脂材６０１の表面近傍のみを発泡させる第１の方法として、樹脂材６０１を所定のガス（二酸化炭素）内に入れてガスを浸透させる時間を制御する方法がある。ガスは、樹脂材６０１の表面側から浸透していくことから、ガスを浸透させる時間を短くすることで、樹脂材６０１の表面近傍だけにガスを浸透させて発泡させることができる。また第２の方法として、樹脂材６０１の全体にガスを浸透させるが、発泡時間を短くすることで樹脂材６０１の表面近傍だけ発泡させることができる。
【００６２】
本実施形態のプリント回路基板６００では、発泡部６１２が薄く形成されるため、基板の強度低下を抑制することができる。また、基板の誘電率低下の効果は比較的小さいことから、低誘電率を必要としないアンテナ以外に利用するのに好適である。
【００６３】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるプリント回路基板、アンテナ、及びその製造方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
５０ 同軸ケーブル
１００、２００、３００、５０１、５０２、６００ プリント回路基板
１０１、６０１ 樹脂材
１０２、４０２、６０２ 発泡樹脂材
１０３ パターン化発泡樹脂材
１１１、４１１、５０３、６１１ スキン層
１１２、４１２、６１２ 発泡部
１２０、４２０、６２０ 導体層
２０１、３０１ 貫通孔
４００、５００ アンテナ
５１１ アンテナパターン
５１２、５２１ ＧＮＤパターン
５１３ マッチング回路部
５１４、５３１、５３２ パッド
５２０ ケーブルホルダ部
５３２ 整合回路エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の樹脂を発泡処理して内部の少なくとも一部に発泡構造を有する発泡部を形成するとともに前記発泡部の外表面に発泡のないスキン層を形成する発泡工程と、
前記スキン層の一部を所定のパターン形状に除去して前記発泡部を露出させるスキン層除去工程と、
前記露出された発泡部に無電解メッキまたは蒸着により導体層を形成する導体層形成工程と、を有する
ことを特徴とするプリント回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記発泡工程は、前記樹脂を所定の形状に射出成形した後に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記発泡工程は、前記樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを射出成形すると同時に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部にレーザーを照射して溶解させることで前記発泡部を露出させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部を機械的に除去することで前記発泡部を露出させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂は、ＰＰＳである
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記発泡部は、発泡径が１０μｍ以下の気泡からなる
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記発泡部は、比誘電率が２以下である
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項９】
所定の樹脂を用いて形成されるプリント回路基板であって、
前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、
前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、
前記スキン層が除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備える
ことを特徴とするプリント回路基板。
【請求項１０】
前記樹脂の一方の面に形成された前記導体層と、他方の面に形成された前記スキン層と、前記発泡部とを貫通する貫通孔をさらに備える
ことを特徴とする請求項９に記載のプリント回路基板。
【請求項１１】
前記樹脂の対向する面にそれぞれ形成された２つの前記導体層と前記発泡部とを貫通して前記２つの導体層を電気的に接続するように内面に導体層を有するスルーホールをさらに備える
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のプリント回路基板。
【請求項１２】
所定の樹脂を用いて形成されるアンテナであって、
前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、
前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、
前記スキン層が所定のアンテナパターン形状に除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備え、
前記導体層がアンテナ素子として動作する
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
前記樹脂の一部がＲＦケーブルのシースと密接するように形成されたケーブルホルダ部をさらに備え、
前記シースと密接する前記ケーブルホルダ部の位置に前記導体層が形成され、
前記シースと前記導体層とが半田付けされている
ことを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ。
【請求項１】
所定の樹脂を発泡処理して内部の少なくとも一部に発泡構造を有する発泡部を形成するとともに前記発泡部の外表面に発泡のないスキン層を形成する発泡工程と、
前記スキン層の一部を所定のパターン形状に除去して前記発泡部を露出させるスキン層除去工程と、
前記露出された発泡部に無電解メッキまたは蒸着により導体層を形成する導体層形成工程と、を有する
ことを特徴とするプリント回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記発泡工程は、前記樹脂を所定の形状に射出成形した後に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記発泡工程は、前記樹脂に所定の気体を浸透させたペレットを射出成形すると同時に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部にレーザーを照射して溶解させることで前記発泡部を露出させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記スキン層除去工程では、前記スキン層の一部を機械的に除去することで前記発泡部を露出させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂は、ＰＰＳである
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記発泡部は、発泡径が１０μｍ以下の気泡からなる
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記発泡部は、比誘電率が２以下である
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項９】
所定の樹脂を用いて形成されるプリント回路基板であって、
前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、
前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、
前記スキン層が除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備える
ことを特徴とするプリント回路基板。
【請求項１０】
前記樹脂の一方の面に形成された前記導体層と、他方の面に形成された前記スキン層と、前記発泡部とを貫通する貫通孔をさらに備える
ことを特徴とする請求項９に記載のプリント回路基板。
【請求項１１】
前記樹脂の対向する面にそれぞれ形成された２つの前記導体層と前記発泡部とを貫通して前記２つの導体層を電気的に接続するように内面に導体層を有するスルーホールをさらに備える
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のプリント回路基板。
【請求項１２】
所定の樹脂を用いて形成されるアンテナであって、
前記樹脂の内部の少なくとも一部に形成された発泡構造を有する発泡部と、
前記発泡部の外表面に形成された発泡構造を有さないスキン層と、
前記スキン層が所定のアンテナパターン形状に除去された前記発泡部の表面に密着された導体層と、を備え、
前記導体層がアンテナ素子として動作する
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
前記樹脂の一部がＲＦケーブルのシースと密接するように形成されたケーブルホルダ部をさらに備え、
前記シースと密接する前記ケーブルホルダ部の位置に前記導体層が形成され、
前記シースと前記導体層とが半田付けされている
ことを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２５８６０９（Ｐ２０１１−２５８６０９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９３３９（Ｐ２０１０−１２９３３９）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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