(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄シリコン系合金であるＦｅ−Ｓｉ−ＣｒまたはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌからなる軟磁性体粉末と、６００℃以下の融点を有するガラスとが、重量割合が６：４以上、９：１以下の範囲で混合および固形化された磁性体ペレットと、
前記磁性体ペレットの一面側に接合された金属層と、
を備え、
前記金属層は、前記ガラスの融点未満の温度で焼結可能であり、且つ他の金属部材にはんだ付け可能な金属材料の焼結体からなり、前記他の金属部材にはんだ付けされる層であること、
を特徴とする電波吸収体。
【請求項２】
前記金属材料は、金、銀、銅およびニッケルのうちのいずれか１種であること、
を特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項３】
鉄シリコン系合金であるＦｅ−Ｓｉ−ＣｒまたはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌからなる軟磁性体粉末と、６００℃以下の融点を有するガラスの粉末とが、重量割合が６：４以上、９：１以下の範囲で混合された混合粉体を、前記ガラスの融点以上、６００℃以下の温度で焼成して磁性体ペレットを形成する第１工程と、
前記ガラスの融点未満の温度で焼結可能であり、且つ他の金属部材にはんだ付け可能な金属材料の粉末を前記磁性体ペレットの一面に塗布する第２工程と、
前記金属材料が焼結可能な温度以上、前記ガラスの融点未満の温度で、前記金属材料の粉末が塗布された前記磁性体ペレットを焼成して、前記他の金属部材にはんだ付けされる層であって前記金属材料が焼結した金属層を前記磁性体ペレットの一面に接合させる第３工程と、
を含むことを特徴とする電波吸収体の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程は、粒径が１ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の前記金属材料の粉末を溶剤に分散させた塗布液を前記磁性体ペレットの一面に塗布する工程を含むこと、
を特徴とする請求項３に記載の電波吸収体の製造方法。
【請求項５】
前記金属材料は、金、銀、銅およびニッケルのうちのいずれか１種であること、
を特徴とする請求項３または４に記載の電波吸収体の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程は、
前記軟磁性体粉末と前記ガラスの粉末とに樹脂バインダ粉末を加えた前記混合粉体を加圧成形した成形ペレットを形成する工程と、
前記ガラスの融点以上、６００℃以下の温度で前記成形ペレットを焼成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項３から５のいずれか１つに記載の電波吸収体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギガヘルツ帯の電波の吸収に適した電波吸収体および電波吸収体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の分野では、小型化および高性能化を図るため、高周波化と高密度実装化とが進行している。特に、高周波機器は、回路の機能ブロック毎に素子および回路導体を金属ケースに収容し、実装された素子および回路導体を外部環境から保護するとともに、外部回路との相互電波干渉を防止している。
【０００３】
高周波回路を完全に金属ケースで覆うことにより金属ケースの外部との相互電波干渉を防げる。しかしながら、金属ケース内で発生した不要電波による自己干渉は防止できず、増幅器を含む高周波回路では、金属ケース内に構成された高周波伝送線路から生じた輻射電波が金属ケース内で反射し、増幅器に帰還して発振する場合がある。また、高周波回路の使用周波数と金属ケース内空間の寸法とによっては、輻射電波が空洞共振を起こす場合がある。空洞共振を抑制するためには、空間寸法で決まる遮断周波数を考慮した設計をすればよい。しかしながら、回路規模、機能、大きさ、重量等、同時に満足させなければならない制約が多いため、遮断周波数を優先した設計を行うことが難しいのが実情である。
【０００４】
金属ケース内におけるこれら不要電波による自己干渉および空洞共振を抑制するには、金属ケース内で発生した不要電波を吸収する電波吸収体を設けることが有効である。そこで、軟磁性の金属またはフェライト等の、電波が当たった際に磁気損失が生じて電波を吸収する特性を有する磁性材料を用いた電波吸収体を金属ケース内に貼り付ける方法が採られている。電波吸収体は、高周波回路直上または近傍に設けられることが有効であり、また十分広い面積に設けることができるため、高周波回路と対向するカバーであるケースの蓋の内面に貼り付ける構成が一般的である。
【０００５】
電波吸収体材料として広く用いられているフェライトは、１０００℃以上の高温下で焼結させた物であり、物質として安定である。しかしながら、フェライトは、電界および磁界のエネルギーに対する吸収量が小さく、メガヘルツ（ＭＨｚ）帯の電波の吸収には有効であってもギガヘルツ（ＧＨｚ）帯の電波に対しては十分な吸収性能を有しておらず、空洞共振を抑制できない。ギガヘルツ帯の電波の吸収に適した電波吸収体には軟磁性金属が適しているとされ、樹脂材料に軟磁性金属粉末を分散させたシート状の電波吸収体が特許文献１に開示されている。一般の樹脂材料は温度上昇とともに塩素、臭素、アンモニア、水素、炭化水素等、半導体素子に対する腐食性を有するガスが発生する。このため、特許文献１では、腐食性元素が少ない樹脂材料を用いてシート状の電波吸収体を形成している。
【０００６】
また、ギガヘルツ帯で十分な電波吸収性能を有し、腐食ガスおよび水分の発生がほぼ無い焼結体を電波吸収体に用いることが特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８７６８６号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、樹脂材料から蒸発する水分の発生は避けられない。温度上昇とともに樹脂から発生した水蒸気は、温度低下とともに金属ケース内で結露し、高周波回路導体および半導体素子の腐食の原因、および短絡の要因となる。またこの水分により樹脂成分が加水分解されて腐食イオンを発生させる場合がある。特に気密封止を必要とする電子デバイスは、内部に半導体ベアチップを収納するため、樹脂シートから発生する微量の水蒸気が致命的な要因となる。すなわち、金属ケース内に電波吸収体を設けた場合の高周波回路の腐食要因を完全には無くせないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２において電波吸収体に用いる焼結体は一種のセラミックスであり、製造においては、材料粉末のスラリー化、乾燥、造粒または仮焼成、粉砕、造粒、成型、１２００℃〜１４００℃での高温焼成、研削、研磨工程が必要であり、製造工程が多い。このため、電波吸収体の製造コストが高価になる問題があった。
【００１０】
また、特許文献１および特許文献２ともに、はんだ付けするために金属膜を設けており、真空バッチ工程を伴う薄膜法を用いる必要があるため、設備投資と維持費の負担が大きく、製造時間および価格が増大する、という問題があった。
【００１１】
なお、はんだ付けを使用せずに、接着剤により電波吸収体を接着する方法はごく一般的に実用されている。しかしながら、接着剤は樹脂であることからシート状の電波吸収体と同様に、水分の発生が避けられない問題があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、腐食ガスおよび水分の発生が無く、はんだ付けが可能であり、ギガヘルツ帯の電波の吸収に適した安価な電波吸収体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電波吸収体は、鉄シリコン系合金であるＦｅ−Ｓｉ−ＣｒまたはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌからなる軟磁性体粉末と、６００℃以下の融点を有するガラスとが、重量割合が６：４以上、９：１以下の範囲で混合および固形化された磁性体ペレットと、磁性体ペレットの一面側に接合された金属層と、を備える。金属層は、ガラスの融点未満の温度で焼結可能であり、且つ他の金属部材にはんだ付け可能な金属材料の焼結体からなり、他の金属部材にはんだ付けされる層である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、腐食ガスおよび水分の発生が無く、はんだ付けが可能であり、ギガヘルツ帯の電波の吸収に適した安価な電波吸収体が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電波吸収体１の構成を示す断面図
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態にかかる磁性体ペレットの製造方法を示す模式工程説明図
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる金属層の製造方法を示す工程説明図
【図４】本発明の実施の形態にかかる電波吸収体を用いた高周波回路モジュールを示す断面図
【図５】本発明の実施の形態にかかる電波吸収体の共振抑制効果を測定するための高周波回路デバイスの構成を示す模式断面図
【図６】本発明の実施の形態にかかる電波吸収体を備えた高周波回路デバイスの周波数特性を示す特性図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電波吸収体および電波吸収体の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態にかかる電波吸収体１の構成を示す断面図である。電波吸収体１は、鉄シリコン系合金からなる軟磁性体粉末と、６００℃以下の融点を有するガラスとが、重量割合が６：４以上、９：１以下の範囲で混合および固形化された磁性体ペレット２と、磁性体ペレットの一面側に接合された金属層３とを備える。そして、金属層３は、ガラスの融点未満の温度で焼結可能であり、且つ他の金属部材にはんだ付け可能な金属材料の焼結体からなる。
【００１８】
磁性体ペレット２は、軟磁性金属粉末と、６００℃以下の融点を有するガラス粉末とが混合された混合粉体が固形化された混成体である。軟磁性金属粉末同士は、ガラス粉末が溶融し、再度固体化することにより、ガラスにより接着されている。磁性体ペレット２は、ガラスと軟磁性金属粉末とが接合することにより、軟磁性金属粉末同士がガラスを介して接合されて一体とされている。
【００１９】
軟磁性金属粉末は、鉄シリコン（Ｆｅ−Ｓｉ）系合金の粉末であり、ギガヘルツ帯の電波の吸収に適した材料である。Ｆｅ−Ｓｉ系合金としては、Ｆｅ−Ｓｉ−ＣｒおよびＦｅ−Ｓｉ−Ａｌの３元系合金が例示される。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒの組成の一例は、重量比がＦｅ：Ｓｉ：Ｃｒ＝９０．５：５．５：４の組成である。Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌの組成の一例は、重量比がＦｅ：Ｓｉ：Ａｌ＝９０．５：５．５：４の組成である。Ｆｅ−Ｓｉ系合金においては、ギガヘルツ帯の電波の吸収を良好にするために、主成分であるＦｅが９０重量％以上、Ｓｉが４重量％以上６重量％以下含まれる。
【００２０】
軟磁性金属粉末の形状としては、球状または球が一方向に引き延ばされた形状が挙げられる。軟磁性金属粉末の粒径としては、Ｄ５０と呼ばれるメジアン径における１０μｍ程度が挙げられる。軟磁性金属粉末は、電波吸収体１が使用される環境に対応した所望の電波吸収特性を有するものを、市販の軟磁性金属粉末から磁気特性に基づいて選択できる。特に、軟磁性金属粉は、非常に安価で所望の粒径のものを得ることができるため、電波吸収体材料として適している。
【００２１】
ガラス粉末は、軟磁性金属粉末の物性および磁気特性を維持できる範囲の融点を有する物であればよく、選択肢が広い。ガラス粉末は、６００℃以下の融点を有するガラス材料により構成される。融点が６００℃以下であるガラス材料を選択する理由は、後述するように、Ｆｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末の焼成工程において、軟磁性金属粉末の物性変性が生じることを避けるためである。すなわち、Ｆｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末の場合、６００℃を超えた温度で加熱すると酸化物結晶が生成され始め、磁気特性の変化も生じて、電波吸収体１としての電波吸収特性に変化が生じる。このため、成形ペレット２Ｐの焼成温度を６００℃以下に抑えることが必要である。したがって、ガラス粉末は融点が６００℃以下であるガラス材料からなることが必要である。
【００２２】
このようなガラス材料としては、ビスマス系ガラス、亜鉛系ガラスが挙げられる。なお、電波吸収体１を金属ケース等にはんだ付けする場合には、金属層３を介して、最大で４００℃程度の熱が電波吸収体１に加わる。このため、ガラス粉末は、はんだ付けの際に磁性体ペレット２に含まれるガラスが溶融しないように、融点が４００℃より大であることが好ましい。
【００２３】
磁性体ペレット２における、軟磁性金属とガラスとの重量比は、軟磁性金属が６０重量％以上、９０重量％以下の範囲、ガラスが１０重量％以上、４０重量％以下の範囲に収まる比率である。すなわち、軟磁性金属とガラスとの重量割合は、６：４以上、９：１以下である。軟磁性金属の重量比が６０重量％未満の場合は、電波吸収体１としての電波吸収性が不十分となる。軟磁性金属の重量比が９０重量％より大の場合は、ガラス成分が少なすぎて焼成過程において固体にならず、取り扱えなくなる。
【００２４】
磁性体ペレット２の大きさは限定されず、使用用途によって適宜変更可能である。磁性体ペレット２の厚さは、０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲とされる。磁性体ペレット２の厚さが０．５ｍｍ未満であり薄過ぎる場合は、形成過程および取り扱いにおいて割れ易く、また充分な電波吸収性能を得られない。磁性体ペレット２の厚さが２ｍｍより大であり厚過ぎる場合は、電波吸収性能としては過剰であり、鉄が主成分であることから重量が増加し、また電波吸収体１を搭載する電子デバイス自体の厚さおよび重量も増加する。このため電波吸収性能と重量との双方が適度な範囲として、磁性体ペレット２の厚さは０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下が好適である。
【００２５】
金属層３は、他の金属部材にはんだ付け可能な金属である未焼成低温焼結金属粉末３Ｆが焼結された焼結体である。未焼成低温焼結金属粉末３Ｆは、粒径が１ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の微小金属粒子であり、焼結する温度が、６００℃未満、より好ましくは焼結する温度が４００℃以下であり、且つ成形ペレット２Ｐに含まれるガラスの融点よりも低い温度で焼結可能な金属の微小金属粒子である。未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属のうちいずれか１種の金属材料が用いられる。
【００２６】
電波吸収体１は、ギガヘルツ帯の電波の吸収に適した材料である軟磁性金属を磁性体ペレット２が含むため、ギガヘルツ帯の電波を吸収する。これにより、たとえば高周波回路ケース内に配置された場合には、高周波回路ケース内における自己干渉と空洞共振の防止、および高周波回路ケース外部への不要電波の放射を防止できる。また、電波吸収体１は金属材料とガラスとにより構成される。このため加熱されても腐食ガスおよび水分が発生するおそれはなく、密閉ケース内に配置されても、収容された高周波回路を汚染したり腐食させたりすることがない。また、電波吸収体１は、他の金属部材にはんだ付け可能な金属材料の焼結体からなる金属層３を磁性体ペレット２の一面側に備えるため、金属製の高周波回路ケース用カバー等に容易にはんだ付けが可能である。
【００２７】
つぎに、電波吸収体１の製造方法について説明する。まず、磁性体ペレット２の製造方法について説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施の形態にかかる磁性体ペレット２の製造方法を示す模式工程説明図である。Ｆｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末と、ガラス粉末と、さらに樹脂バインダ粉末とを混合して、混合粉体２Ｆを得る。軟磁性金属粉末とガラス粉末とだけでは固体形状を形成することができないため、混合粉体２Ｆには樹脂バインダ粉末を混合している。このとき、軟磁性金属粉末とガラス粉末との重量の合計において、軟磁性金属粉末の割合を６０重量％以上、９０重量％以下の範囲、ガラス粉末の割合を１０重量％以上、４０重量％以下の範囲とする。ガラスは金属との強固な接合、および固形化ができるため接合助剤材として用いている。また、樹脂バインダ粉末としては、たとえばセルロース系樹脂の粉末を用いることができる。
【００２８】
そして、図２（ａ）に示すように、混合粉体２Ｆを所望の大きさおよび形状の成形型１００に入れ、乾式プレス装置２００を用いて混合粉体２Ｆの加圧成形を行う。高加圧力で混合粉体２Ｆの加圧成形を行うことによって、混合粉体２Ｆにおける軟磁性金属粉末とガラス粉末と樹脂バインダ粉末とが密着し、図２（ｂ）に示すように固形化された成形ペレット２Ｐが得られる。加圧成形におけるプレス圧は、混合粉体２Ｆの密度が飽和する加圧力とする。プレス圧は、軟磁性金属粉末とガラス粉末との種類および粒径によらず、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲が好ましい。プレス圧の範囲を１００ＭＰａ〜３００ＭＰａとすることで、混合粉体２Ｆを確実に固形化して成型できる。
【００２９】
成形ペレット２Ｐの形成は、軟磁性金属粉末とガラス粉末と樹脂バインダ粉末とを混合して混合粉体２Ｆを作製する混合工程と、混合粉体２Ｆの成形型１００への型入れ工程と、混合粉体２Ｆの既定の形状への加圧成形工程との３工程であり、要する工程が少なく、且つ工程自体が簡便であり高価な機器を要しないため、製造コストを低く抑えられる。また、溶剤類を用いない乾式の工程を行うため、材料の取り扱いが容易である。
【００３０】
つぎに、成形ペレット２Ｐを焼成炉において成形ペレット２Ｐに含まれるガラス粉末の融点以上、６００℃以下の温度で焼成することによって、軟磁性金属粉末と軟磁性金属粉末との間に溶融したガラスが入り込み、ガラスと軟磁性金属粉とが強固に接合して、図２（ｃ）に示すように磁性体ペレット２が得られる。ここで焼成温度を６００℃以下としている理由は、Ｆｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末の物性変性が生じることを避けるためである。すなわち、Ｆｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末の場合、６００℃を超えた温度で加熱すると酸化物結晶が生成され始め、磁気特性の変化も生じて、電波吸収体１としての電波吸収特性に変化が生じる。このため、成形ペレット２Ｐの焼成温度を６００℃以下に抑えることが必要である。
【００３１】
発明者は、Ｆｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末に対して複数の異なる温度で加熱をして加熱後の組成の変化を調べた。この結果、加熱温度が６００℃を超えると、Ｆｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末において酸化物が生成され始めることが確認されている。なお、焼成炉内の温度分布および温度ばらつきを考慮し、軟磁性金属粉末における酸化物結晶の生成および磁気特性の変化を確実に防止するためには、焼成温度を５５０℃以下とすることが好ましい。
【００３２】
上記の理由により成形ペレット２Ｐの焼成温度を６００℃以下とするため、混合粉体２Ｆに混合するガラス粉末は、融点が６００℃以下のものを選択する。また、焼成温度を５５０℃とする場合には、混合粉体２Ｆに混合するガラス粉末は、融点が５５０℃以下のものを選択する。すなわち、ガラス粉末は、融点が６００℃以下であり、且つ混合粉体２Ｆの焼成温度以下である材料を選択する。
【００３３】
焼成温度が低いため、焼成炉は１０００℃〜２０００℃程度の焼成温度に対応したセラミック焼成向けの高温炉である必要がなく、一般に厚膜焼成用として使われている最大焼成温度が１０００℃程度の低温炉を使用できる。したがって、成形ペレット２Ｐの焼成炉の設備費用を抑制でき、製造コストの増大を抑制できる。
【００３４】
つぎに、金属層３の形成方法について説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、金属層３の製造方法を示す工程説明図である。まず、図３（ａ）に示すように、磁性体ペレット２の一面上に未焼成低温焼結金属粉末３Ｆを塗布する。未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの塗布は、粒径が１ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の微細金属粒子からなる未焼成低温焼結金属粉末３Ｆを溶剤に分散させた粘度の低いインク状の塗布液を磁性体ペレット２の一面上に塗布することにより行う。塗布液の塗布には、遠心力を利用したスピンナ塗布、刷毛塗り等の塗布方法が適用できる。微細金属粒子の粒径は、コスト的に比較的安価で入手しやすいという観点から下限を選択し、溶剤中において十分な分散性を得ることができるという観点から上限を設定している。
【００３５】
そして、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆが塗布された磁性体ペレット２を、磁性体ペレット２に含まれるガラスの融点未満の温度で焼成炉において焼成して未焼成低温焼結金属粉末３Ｆを焼結する。これにより、図３（ｂ）に示すように磁性体ペレット２の一面上に接合された金属層３が形成される。これにより、電波吸収体１が得られる。
【００３６】
未焼成低温焼結金属粉末３Ｆは、粒径が１ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の微小金属粒子で構成されるためバルク金属よりはるかに低い温度で焼結する特徴があり、融点が低いガラスで固形化している磁性体ペレット２の表面に金属層３を形成するのに適している。
【００３７】
未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの焼成温度は、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆを焼結可能な温度以上の範囲で、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆである微小金属粒子の材料、粒径、粒子形状、インク状の塗布液に含ませる溶剤を調整することによって制御できる。ただし、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの焼成温度は、磁性体ペレット２を構成するＦｅ−Ｓｉ系合金からなる軟磁性金属粉末の物性変性が生じることを避けるため、および磁性体ペレット２に含まれるガラスを溶融させないために、磁性体ペレット２に含まれるガラスの融点よりも低い温度とされる。すなわち、焼成温度が６００℃を超えると軟磁性金属粉末の物性変性が生じ、また磁性体ペレット２に含まれるガラスは融点が６００℃以下であるガラス材料により構成されるため、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの焼成温度は６００℃未満の温度とする。また、磁性体ペレット２に含まれるガラスの溶融を確実に防止するために、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの焼成温度の最大温度を４００℃とすることが好ましい。
【００３８】
したがって、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆは、焼結温度が、６００℃未満、より好ましくは焼結温度が４００℃以下であり、且つ磁性体ペレット２に含まれるガラスの融点よりも低い温度で焼結可能な金属を用いることができる。未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの焼成温度の下限は、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆを確実に焼結できる温度であれば特に限定されず、たとえば１５０℃とされる。
【００３９】
このような未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの材料としては、他の金属部材にはんだ付け可能であり、低温焼結可能な金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属材料を用いることができ、材料の選択肢が広い。その中でも、電波吸収体１を金属ケースまたは金属ケースのカバーに接合する際に使用するはんだ材、はんだ付け作業工程の難易度、コスト、腐食の発生の有無、等の観点から、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの材料にはＡｇが好適である。金属層３がＡｇにより構成される場合には、スズ（Ｓｎ）系はんだ、鉛（Ｐｂ）系はんだ、金系はんだ等、はんだ材の選択肢が広く、また材料コストも極めて高価になることがない。
【００４０】
また、金属層３の形成工程は、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの塗布工程および未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの焼結工程の２工程であり、要する工程が少なく製造コストを低く抑えられる。また、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの焼成温度は低いため、焼成においては、一般に厚膜焼成用として使われている最大焼成温度が１０００℃程度の低温炉、さらには焼成炉ではなく一般に乾燥炉と呼ばれている安価な設備も適用可能であり工程の自由度が広い。そして、金属層３の形成においては、薄膜法のような高価な機器を必要としないため、製造コストを低く抑えられる。
【００４１】
磁性体ペレット２と未焼成低温焼結金属粉末３Ｆとの接合機構は、主にアンカー効果であると考えられる。磁性体ペレット２は軟磁性金属粒子とガラスとの混成物であるため、磁性体ペレット２の表面状態は微視的には凸凹を有した状態である。そして、金属層３は、磁性体ペレット２の表面の凸凹を未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの微細金属粒子が埋める形で未焼成低温焼結金属粉末３Ｆが密着した密着層となる。また、磁性体ペレット２の表面の一部では磁性体ペレット２の軟磁性金属粒子と未焼成低温焼結金属粉末３Ｆの微細金属粒子との合金反応が生じ、磁性体ペレット２と未焼成低温焼結金属粉末３Ｆとの密着性を向上させていると考えられる。この結果、磁性体ペレット２と金属層３とが強固に接合されると考えられる。したがって、磁性体ペレット２に用いるガラスは、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆとの接合において組成の観点からの制約は無く、ガラス組成に関わらず使用可能である。
【００４２】
つぎに、電波吸収体１の使用形態の一例について説明する。図４は、本実施の形態にかかる電波吸収体１を用いた高周波回路モジュールを示す断面図である。電波吸収体１を用いた高周波回路モジュールにおいては、図４に示すように、たとえば半導体ベアチップが実装された高周波回路６ａおよび半導体チップが実装された回路６ｂが搭載された多層誘電体基板を構成するセラミック基板４上に、筒状金属からなるケース本体１０が装着される。高周波回路６ａ及び回路６ｂは、セラミック基板４上に形成された回路パターン５にボンディングワイヤ７を介して電気的に接続されている。ケース本体１０に、金属製の高周波回路ケース用カバー９が装着されて高周波回路ケースが構成される。そして、高周波回路ケース用カバー９の内面において高周波回路６ａに相対向する位置に、電波吸収体１が貼り付けられる。電波吸収体１は、金属層３がはんだ材８により高周波回路ケース用カバー９の内面にはんだ付けされている。
【００４３】
電波吸収体１は、高周波回路６ａから発生するギガヘルツ帯の電波を吸収し、高周波回路ケース内における自己干渉と空洞共振の防止、および高周波回路ケース外部への不要電波の放射を防止できる。また、電波吸収体１は、金属材料とガラスとにより構成されるため加熱されても腐食ガスおよび水分が発生するおそれはなく、密閉ケースであっても収容された高周波回路および半導体デバイス部品を汚染したり腐食させたりすることがない。
【００４４】
また、電波吸収体１は、他の金属部材にはんだ付け可能な金属材料の焼結体からなる金属層３を磁性体ペレット２の一面側に備えるため、金属製の高周波回路ケース用カバー９に容易にはんだ付けが可能である。
【００４５】
図５は、本実施の形態にかかる電波吸収体１の共振抑制効果を測定するための高周波回路デバイス２１の構成を示す模式断面図である。高周波回路デバイス２１は、金属製のデバイスケース２２に、金属製のカバー２３が装着された気密構成を有する。高周波回路デバイス２１は、１２．５ＧＨｚに共振点を有する空間設計とされている。カバー２３には、金属層３が形成された電波吸収体１がはんだ材８により装着されている。
【００４６】
電波吸収体１の磁性体ペレット２の形成においては、軟磁性金属粉末として、Ｆｅの重量比率を９０％以上として構成したＦｅ−Ｓｉ系合金の粉末を用いた。また、溶融温度はほぼ同じであるが組成が異なるガラスＡとガラスＢとを用いて２種類の磁性体ペレット２を作製した。ガラスＡおよびガラスＢの融点は、ともに４００℃より大である。２種類の磁性体ペレット２は、両方とも５５０℃で焼成して形成した。金属層３の形成においては、未焼成低温焼結金属としてＡｇを用いて、４００℃で焼成して焼結した。ガラスＡを用いた電波吸収体１を備える高周波回路デバイスをデバイスＡ、ガラスＢを用いた電波吸収体１を備える高周波回路デバイスをデバイスＢと呼ぶ。電波吸収体１は、安価なＳｎ系はんだによりカバー２３にはんだ付けした。
【００４７】
また、デバイスケース２２の底部には信号ピン２４と信号ピン２５とが外部から挿入されている。信号ピン２４は、図示しない電波送信器に接続される。信号ピン２５は、図示しない電波検出器に接続される。
【００４８】
高周波回路デバイス２１は、電波吸収体１の共振抑制効果を測定するために必要最低限の構成とされており、半導体素子等回路は搭載していない。上述したように、金属層３とカバー２３とのはんだ接合には、はんだ材８としてＳｎ系はんだ、Ｐｂ系はんだ、Ａｕ系はんだ等のはんだ材を使用することができ、これらは腐食ガスおよび水分の発生原因とはならないことから気密デバイスであっても利用できる電波吸収体を得ることができる。
【００４９】
また、金属層３は低温焼結体ではあるが、焼結後はその元素本来に相当する融点を有し、Ａｇであれば融点が９００℃を超える。このため、電波吸収体１をはんだ付けする場合に、はんだ材の融点との整合を図る必要はなく、磁性体ペレット２を構成するガラスの溶融が生じない温度ではんだ付けすればよいため、はんだ付けの選択肢が広い。磁性体ペレット２を構成するガラスの溶融を確実に抑制できる最大はんだ付け温度として４００℃を選択した場合でも、はんだ付け作業温度が４００℃未満であるＳｎ系はんだ、Ｐｂ系はんだ、Ａｕ系はんだのいずれも使用可能である。
【００５０】
図６は、本実施の形態にかかる電波吸収体１を備えた高周波回路デバイス２１の高周波通過損失特性を示す特性図である。図６は、図５に示す高周波回路デバイス２１において、信号ピン２４と信号ピン２５との間の通過特性であるＳパラメータのＳ２１を示すものである。ここでは、信号ピン２４から電波信号を入力したときに信号ピン２５に通過する電波信号の通過特性を示している。また、電波吸収体１を装着しないこと以外は高周波回路デバイス２１と同じ構成のデバイスＣの周波数特性を、図６に併せて示している。通過損失量が大きいということ、すなわち図６の縦軸における数値が少ないことは、電波吸収体の電波吸収性能が高いということである。
【００５１】
電波吸収体１を装着しないデバイスＣにおいては、共振するように設定された１２．５ＧＨｚ付近、および１８ＧＨｚ付近で高周波回路デバイス２１内の共振ピークが見られる。一方、電波吸収体１を装着したデバイスＡおよびデバイスＢにおいては、共振するように設定された１２．５ＧＨｚ付近およびその他の周波数においても高周波回路デバイス２１内の共振が抑制され、電波吸収体１が電波吸収効果を発揮していることが分かる。
【００５２】
また、デバイスＡとデバイスＢとの周波数特性の比較を行った結果、磁性体ペレット２に含まれるガラスの組成が異なっても、焼成温度が同じであれば高周波通過損失特性もほぼ一致した。また、磁性体ペレット２に含まれるガラスの種類に関わらず、金属層３の形成も可能であった。
【００５３】
上述したように、本実施の形態にかかる電波吸収体１は、軟磁性金属粉末にガラス粉末と樹脂バインダ粉末とを混合体を焼成して固化した磁性体ペレット２に、未焼成低温焼結金属粉末３Ｆを焼成して磁性体ペレット２に接合した構成を有する。したがって、電波吸収体１は、高周波デバイス内において高温の使用環境下で使用されても腐食ガスおよび水分を発生することが無く、ケース内に収容された高周波回路および半導体デバイス部品を汚染したり腐食させたりすることが無い。
【００５４】
また、電波吸収体１は、接合材として金属であるはんだが使用できるため、高周波デバイス内において使用されても、腐食ガスおよび水分を発生することが無く、ケース内に収容された高周波回路および半導体デバイス部品を汚染したり腐食させたりすることが無い。
【００５５】
すなわち、電波吸収体１は、電波吸収体１自体および他部材に接合するための接合材の両方において、腐食ガスおよび水分を発生することが無いので、高周波デバイス内において使用されても、高周波デバイスの内部を腐食することが無く、特に気密封止する構成の高周波回路デバイスでの使用において有効性が高い。
【００５６】
また、電波吸収体１を構成する磁性体ペレット２および金属層３は、いずれも製造工程が少なく、且つ製造工程自体が簡便であり焼成温度も低温であることから高価な機器を必要とせず、安価な電波吸収体１を実現できる。
【００５７】
したがって、本実施の形態によれば、高温の使用環境下でも腐食ガスおよび水分の発生が無く、はんだ付けが可能であり、ギガヘルツ帯の電波の吸収に適した安価な電波吸収体が得られる。
【００５８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  電波吸収体、２  磁性体ペレット、２Ｆ  混合粉体、２Ｐ  成形ペレット、３  金属層、３Ｆ  未焼成低温焼結金属粉末、４  セラミック基板、５  回路パターン、６ａ  高周波回路、６ｂ  回路、７  ボンディングワイヤ、８  はんだ材、９  高周波回路ケース用カバー、１０  ケース本体、２１  高周波回路デバイス、２２  デバイスケース、２３  カバー、２４，２５  信号ピン、１００  成形型、２００  乾式プレス装置。
【図１】
0006366496.tif 000002
【図２】
0006366496.tif 000003
【図３】
0006366496.tif 000004
【図４】
0006366496.tif 000005
【図５】
0006366496.tif 000006
【図６】
0006366496.tif 000007