紫外線硬化樹脂を応用したサブミリ波帯回路素子の開発に関する研究

サブミリ波帯は,宇宙環境・大気環境観測で応用される周波数帯域であり,それら観測システムに組み込まれる回路素子を精度よく,かつ安価である製作が求められている.本研究では,大きさが数10〜100ミクロン,精度がミクロンオーダーのサブミリ波帯導波管用素子を,紫外線硬化樹脂(EPON SU-8)を利用して製作する.本年度は,初年度行なった紫外線硬化樹脂を用いたマイクロマシン技術を利用し,実際の回路素子の製作を試みた.具体的には,600GHz帯要のフロントエンド(高周波を処理する受信回路部)の製作を,Siマイクロマシンを組み合わせて試みた.そのフロントエンドの構造は,大きく分けてSiマイクロマシン技術を利用するホーンアンテナと,EPON SU-8を応用した導波管からなる.1)Siの異方性エッチングを利用して,八角形型のホーンアンテナを試作.まず,600GHz帯のホーンアンテナを高周波構造解析ソフト(HFSS)で設計を行なったが,完全回答は出なかったものの設計指針になる形状を見積もった.製作では,水酸化カリウムをエッチャントとした,Si(100)基板の異方性エッチングの条件を調べた.その結果,600GHz帯に必要な深さ方向のエッチングが歩止まりが悪いものの製作ができる限界であった.歩止まりを上げるには,他のエッチャント(TMAH)を利用する必要がある.2)EPON SU-8にて導波管部を試作.導波管の設計は標準導波管と同様であるものを想定し,解析的に決定できた.また,前年度までに構築した技術を用いて製作を試みたが,以前との大きな点は,塗布をする基板の違いである.その結果,均一な樹脂膜を得ることが困難であったが,一解決法として,樹脂の表面張力を上げることや,ベーク時の温度変化を緩やかにする方法を得たが,製作歩止まりが悪い.まだまだ,改善点や課題は多く残るものの,紫外線硬化樹脂を用いた高周波回路のマイクロマシン技術は有効であると手ごたえを感じた.

サブミリ波帯は,宇宙環境・大気環境観測で応用される周波数帯域であり,それら観測システムに組み込まれる回路素子を精度よく,かつ安価である製作が求められている.本研究では,大きさが数10〜100ミクロン,精度がミクロンオーダーのサブミリ波帯導波管用素子を,紫外線硬化樹脂(EPON SU-8)を利用して製作する.本年度は,初年度行なった紫外線硬化樹脂を用いたマイクロマシン技術を利用し,実際の回路素子の製作を試みた.具体的には,600GHz帯要のフロントエンド(高周波を処理する受信回路部)の製作を,Siマイクロマシンを組み合わせて試みた.そのフロントエンドの構造は,大きく分けてSiマイクロマシン技術を利用するホーンアンテナと,EPON SU-8を応用した導波管からなる.1)Siの異方性エッチングを利用して,八角形型のホーンアンテナを試作.まず,600GHz帯のホーンアンテナを高周波構造解析ソフト(HFSS)で設計を行なったが,完全回答は出なかったものの設計指針になる形状を見積もった.製作では,水酸化カリウムをエッチャントとした,Si(100)基板の異方性エッチングの条件を調べた.その結果,600GHz帯に必要な深さ方向のエッチングが歩止まりが悪いものの製作ができる限界であった.歩止まりを上げるには,他のエッチャント(TMAH)を利用する必要がある.2)EPON SU-8にて導波管部を試作.導波管の設計は標準導波管と同様であるものを想定し,解析的に決定できた.また,前年度までに構築した技術を用いて製作を試みたが,以前との大きな点は,塗布をする基板の違いである.その結果,均一な樹脂膜を得ることが困難であったが,一解決法として,樹脂の表面張力を上げることや,ベーク時の温度変化を緩やかにする方法を得たが,製作歩止まりが悪い.まだまだ,改善点や課題は多く残るものの,紫外線硬化樹脂を用いた高周波回路のマイクロマシン技術は有効であると手ごたえを感じた.