JP2003078277A

JP2003078277A - 電磁波吸収体

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Publication number: JP2003078277A
Application number: JP2001266212A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sue; 敏幸須恵; Koji Enokida; 功治榎田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-09-03
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2003-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-03
Also published as: JP4883855B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波回路用パッケージの内部に装着される電
磁波吸収体において、電磁波吸収特性の優れた電磁波吸
収体を得る。【解決手段】電磁波吸収体が金属磁性体粒子を含有し、
この金属磁性体粒子の表面の少なくとも一部に酸化物が
存在するとともに、電磁波吸収体に含まれる炭素化合物
の含有量を１重量％未満とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路用パッ
ケージの内部に装着される電磁波吸収体に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】通常、高周波回路用パッケージでは、直
方体状に形成された金属またはセラミックス等からなる
蓋体をパッケージベースに取り付けることにより気密封
止が行われている。従って、前記高周波回路用パッケー
ジの内部には直方体状の空洞が形成されることから、高
周波回路用パッケージ自体は空洞の寸法によって定まる
遮断周波数より高い周波数帯域で空洞共振を生じる。前
記遮断周波数より低い周波数帯域で動作する高周波半導
体素子やその他の回路素子（以下、高周波半導体素子や
その他の回路素子を単に素子という。）を高周波回路用
パッケージに実装する場合には、前記空洞の寸法を小さ
くすることで、遮断周波数を前記素子が動作する周波数
帯域よりも十分に高くし、空洞共振が発生する周波数帯
域を狭めている。しかしながら、素子の動作周波数が高
周波化するに伴い、空洞の寸法を小さくすることには限
界があり、前記素子が動作する周波数帯域より空洞共振
が生じる周波数の方が低くなるという問題を解決するこ
とができなかった。この問題を解決するために、近年、
電磁波吸収体を高周波回路用パッケージの内部に装着し
て、空洞共振時の電界エネルギーや磁界エネルギーを吸
収することにより、空洞共振を抑制する方法が提案され
るようになっている。

【０００３】例えば、高周波回路用パッケージの内部に
装着される電磁波吸収体としては、図４に示す高周波回
路用パッケージ４０のように、高周波回路用パッケージ
４０内に合成樹脂と磁性体粒子とからなる電磁波吸収体
４１を装着したものが提案されている（特願２００１−
１９７５３０号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す電磁波吸収体４１は、合成樹脂と磁性体粒子とから
形成されているため、電磁波吸収体４１を１５０℃まで
加熱する過程で合成樹脂より腐食性の脱離ガスが発生
し、高周波回路用パッケージ４０の内部に実装される半
導体素子や伝送線路等に悪影響を及ぼすという課題があ
った。

【０００５】また、高周波回路用パッケージ４０のダウ
ンサイジングに伴い、電磁波吸収体４１の厚みも薄くな
り、そのため強度を高くすることが要求されるようにな
りつつあるが、合成樹脂の存在により、強度を高くする
ことができないという課題もあった。

【０００６】本発明の目的は、電磁波吸収体としての本
来の特性、即ち電磁波吸収特性を向上させるとともに、
１５０℃まで加熱する過程で脱離ガスを発生せず、しか
も高い強度が得られる電磁波吸収体を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に対し
て検討を重ねた結果、本発明に係る高周波回路用パッケ
ージの内部に装着される電磁波吸収体は、金属磁性体粒
子を含有し、この金属磁性体粒子の表面の少なくとも一
部に酸化物が存在するとともに、電磁波吸収体に含まれ
る炭素化合物の含有量が１重量％未満であることを特徴
とする。

【０００８】また、本発明の電磁波吸収体は、金属磁性
体粒子を成形した後、成形体を５００℃以上の温度で加
熱処理したことにより得られることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の電磁波吸収体は、上記金属
磁性体粒子がＮｉ、Ｆｅまたはその合金のいずれか１種
であることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の電磁波吸収体は、上記金属
磁性体粒子の平均粒径が５０μｍ以下であることを特徴
とする。

【００１１】さらに、高周波回路用パッケージの内部に
装着される電磁波吸収体において、該電磁波吸収体を１
５０℃まで加熱する過程で発生するガスは腐食性を有す
る化合物および炭化水素系化合物を実質的に含まないガ
スであることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態として、
高周波回路用パッケージの内部に装着される電磁波吸収
体について説明する。

【００１３】本発明の電磁波吸収体は、例えば図１に示
すように、金属磁性体粒子１１から形成され、この金属
磁性体粒子１１の表面の少なくとも一部に酸化物が存在
するとともに、電磁波吸収体１０に含まれる炭素化合物
の含有量が１重量％未満であることが重要である。

【００１４】本発明の電磁波吸収体１０を形成する金属
磁性体粒子１１としては、例えば、カーボニル鉄、パー
マロイ、フェロシリコン、センダスト、アモルファス合
金、電磁ステンレス鋼等があり、本発明においてはこれ
らのうち１種類以上を混合して用いることができる。

【００１５】この金属磁性体粒子１１の表面の少なくと
も一部に酸化物を存在させることで、酸化物が存在しな
い場合より電磁波吸収体１０の体積固有抵抗率を大きく
することができる。その結果、電磁波吸収体１０に入射
した電磁波は反射しにくくなるため、電磁波吸収特性が
向上する。

【００１６】さらに、この金属磁性体粒子１１の表面に
存在する酸化物が金属磁性体粒子１１を覆う膜として形
成される場合には、隣接する膜同士で強固に結合するた
め、強度も向上する。

【００１７】ここで、金属磁性体粒子１１の表面に存在
する酸化物は、例えば、ＮｉＯ、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄、Ｎｉ₂
Ｍｏ₃Ｏ₈、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ等である。

【００１８】また、前記炭素化合物の含有量を１重量％
未満としたのは１重量％以上であると、例えば光パッケ
ージ内部に電磁波吸収体１０を配設する場合、光パッケ
ージを加熱する過程で、電磁波吸収体１０より発生する
脱離ガスが光パッケージ内のレンズ等に付着し光を吸収
するためである。上記炭素化合物の含有量の好ましい範
囲は０．５重量％以下、より好ましい範囲は０．０５重
量％以下である。

【００１９】ここで言う炭素化合物とは、例えば、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリビニルアルコール等の合成樹脂、炭素、炭化
水素系化合物、アセトアルデヒド、ベンゼン、トルエ
ン、遊離フェノール、ＤＯＰ等である。

【００２０】なお、上記金属磁性体粒子１１の中でも、
減衰量が大きいという点からＮｉ、Ｆｅ、またはその合
金の一種であるパーマロイが好ましく、パーマロイの中
でも減衰量の大きいＭｏパーマロイが一層好適である。

【００２１】ここで、上記減衰量とは、高周波伝送線路
の伝送特性、すなわち、４端子回路をインピーダンスが
較正された高周波電源に接続したときの電力反射係数
（Ｓ₁₁）と透過係数（Ｓ₂₁）より、以下の数式を用いて
算出したものである。

【００２２】減衰量（ｄB）＝２０log｜S₂₁／1−S₁₁｜さらに、金属磁性体粒子１１の平均粒径は５０μｍ以下
であることが好ましい。金属磁性体粒子１１の平均粒径
が５０μｍ以上を超えると、１００ＭＨｚ以上の高周波
帯域における電磁波吸収特性が低下するからである。

【００２３】なお、金属磁性体粒子１１の平均粒径は1
ＧＨｚ以上の高周波帯域では１５μｍ以下であることが
好ましく、さらに、１０ＧＨｚ以上の高周波帯域では５
μｍ以下であることが好ましく、金属磁性体粒子１１の
製造コストを考慮すると１μｍ以上であることが好まし
い。

【００２４】また、金属磁性体粒子１１の最大粒径は５
００μｍ以下とすることが好ましい。最大粒径を５００
μｍより大きくすると、例えば、合成樹脂を使って造粒
する場合、金属磁性体粒子１１の分散性が悪いため、強
度を十分に確保することができず、後述する粉末加圧成
形後の離型時に欠けが発生し易くなるからである。

【００２５】なお、金属磁性体粒子１１の平均粒径と
は、金属磁性体粒子１１を１００〜２００個抜き取り、
その断面の左右、上下の寸法を各々測定した値の平均値
をいい、最大粒径とは、その断面の左右、上下の寸法を
測定した値のうちの最大長をいう。上記金属磁性体粒子
１１の平均粒径や最大粒径を求める場合、便宜的に電磁
波吸収体１０の任意の断面を画像解析装置によって測定
すればよい。

【００２６】また、本発明に係る電磁波吸収体１０は、
１５０℃まで加熱する過程に発生する脱離ガス成分中に
腐食性を有する化合物および炭化水素系化合物が含まれ
ないことが重要である。ここで、腐食性の脱離ガスと
は、Ｆ、Ｃl、Ｂｒ元素等を含むハロゲン系ガスやＳ元
素を含むガスをいう。

【００２７】例えば、図２に示すように電磁波吸収体１
０は、パッケージ蓋体２１に装着されることから、電磁
波吸収体１０から脱離ガスが発生すると、パッケージベ
ース２２に形成された伝送線路２３、パッケージベース
２２上に実装された半導体素子２４、ワイヤー２５等が
腐食され、伝送特性の劣化の原因となる。

【００２８】また、例えば光パッケージ内部に電磁波吸
収体１０を配設する場合、光パッケージを加熱する過程
で、電磁波吸収体１０より発生する脱離ガスが光パッケ
ージ内のレンズ等に付着し光を吸収し、感度低下の原因
となる。

【００２９】これに対して、本発明の電磁波吸収体１０
は１５０℃まで加熱する過程で発生するガス中に腐食性
を有する化合物および炭化水素系化合物が含まれないた
め、上記の伝送特性の劣化、感度低下を防止することが
できる。尚、このようにガス中に腐食性を有する化合物
および炭化水素系化合物が含まれないようにするには、
例えば、上述したように電磁波吸収体１０の炭素化合物
の含有量を１重量％未満とすれば良い。

【００３０】次に、本発明の電磁波吸収体１０の製造方
法について説明する。

【００３１】例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール
等の合成樹脂から選ばれる少なくとも１種の合成樹脂と
金属磁性体粒子とを所定の比率、合成樹脂２．５〜７．
５重量％、金属磁性体粒子９２．５〜９７．５重量％に
なるようにミキサー等を用いて混合する。ここで、合成
樹脂を金属磁性体粒子と混合させたのは、後述の混練を
しやすくするためである。

【００３２】さらに、上記添加剤以外にも本発明の要旨
を逸脱しない限り、公知の硬化剤、硬化助剤、滑材、可
塑剤、分散剤、離型剤、着色剤、増量剤（無機材）を添
加しても何ら差し支えない。

【００３３】次に、混合した合成樹脂及び金属磁性体粒
子を混練機で混練するか、加熱ロールで溶融混練した
後、ミル等で粉砕する。ここで、粉砕を一層容易にする
ためにＣａＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ₂等の粉体を少なくとも
いずれか１種添加してもよい。また、必要に応じて所定
の粒度となるように乾燥噴霧機等で造粒してもよい。ま
た、金属磁性体粒子の流れ性、成形性が良好で有れば、
合成樹脂を用いなくても何ら差し支えない。

【００３４】その後、粉末加圧成形法により成形圧０．
１〜１０ｔｏｎ／ｃｍ²で成形し、大気雰囲気中５００
℃以上の温度で加熱処理する。

【００３５】ここで、大気中５００℃以上で加熱処理し
たのは、合成樹脂を焼失させ、炭素化合物の含有量を１
重量％未満とするためであり、かつ金属磁性体粒子の表
面の少なくとも一部に酸化物を存在させるためである。
保持時間は０時間でも良いが、合成樹脂を十分に焼失さ
せる点から１時間以上が好ましい。

【００３６】また、一般的に合成樹脂の熱分解温度は３
００〜５００℃であるため、５００℃未満の温度で加熱
処理すると、合成樹脂が焼失せずに１重量％を超える炭
素化合物として残留し、腐食性ガス、炭化水素系化合物
を含むガスの発生原因となる。加えて金属磁性体粒子の
表面に酸化物が十分に形成されないため必要な強度が得
られない。

【００３７】上記のようにして得られた電磁波吸収体１
０の形状は、直方体に限らず、三角柱、三角錐、円柱あ
るいはそれらの組み合わせでも良い。また、電磁波吸収
体１０を装着する位置は高周波回路用パッケージ２０の
特性に影響が無く、且つ空洞共振、発振等を抑制できれ
ば、高周波回路用パッケージ２０内のどこでも良い。

【００３８】このような電磁波吸収体１０は、空洞共振
や半導体素子２４より発生する不要輻射波、発振、結合
等を抑制することができ、また、電磁波吸収体１０から
腐食性の脱離ガスの発生がないことから、信頼性の高い
高周波回路用パッケージ２０を得ることができる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定され
るものではない。

【００４０】先ず、表１に示す金属磁性体粒子及び合成
樹脂をミキサーで混合し、混練機で混練、粉砕した後、
粉末加圧成形法にて成形し、得られた成形体を表１に示
す加熱処理温度の条件に従い、所定形状の電磁波吸収体
を得た。

【００４１】次に、上記電磁波吸収体に含有される金属
磁性体粒子表面上の酸化物の有無、電磁波吸収体に含ま
れる炭素量の重量及び電磁波吸収体の体積固有抵抗率を
測定した。

【００４２】金属磁性体粒子表面上の酸化物の有無につ
いては、Ｘ線回折法を用い、電磁波吸収体に含まれる炭
素化合物量の測定については、炭素分析装置（堀場製作
所（製）ＥＭＩＡ―５１１型）を用いた。

【００４３】また、電磁波吸収体の体積固有抵抗率につ
いては、上記電磁波吸収体の作製条件と同一条件で作製
した外径５０ｍｍ、厚み２ｍｍの円盤状の試料を用い、
ＪＩＳＣ２１４１−１９９２に準拠して測定した。

【００４４】また、減衰量の測定については、図３に示
すように電磁波吸収体１０を外径７ｍｍ×４ｍｍ、高さ
０．７ｍｍの直方体に加工した後、伝送線路３２が印刷
されたセラミックス基板３１上に載せた。また、電力反
射係数（Ｓ₁₁）及び入力信号に対する透過係数（Ｓ₂₁）
の測定については、ネットワークアナライザーを用いて
１００ＭＨｚから４０．１ＧＨｚの帯域で測定した後、
減衰量を算出した。

【００４５】また、室温から１５０℃まで加熱する過程
に発生する脱離ガス中の腐食性ガスあるいは炭化水素系
化合物を含むガスの有無については、ガスクロマトグラ
フ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ：ＧａｓＣｈｒｏｍａｔ
ｏｇｒａｐｈ―ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）
により、コールドラップ法にて測定した。

【００４６】上記酸化物の有無、炭素量及び体積固有抵
抗率の測定結果を表１に示す。表１の測定結果より、金
属磁性体粒子の表面に酸化物がないもの、すなわち試料
Ｎｏ．１３、１４については、金属磁性体粒子間の接触
により体積固有抵抗率が低下し、十分な減衰量が得られ
ないため使用できない。また、試料Ｎｏ．１５〜１７に
ついては、炭素化合物が金属磁性体粒子間の接触を防い
でいることから十分な減衰量が得られているが、金属磁
性体粒子の表面に酸化物がないため、強度が非常に低く
使用できない。さらに脱離ガスの発生があるため使用で
きない。

【００４７】一方、本発明の範囲内の試料、すなわち試
料Ｎｏ．１〜１２については、金属磁性体粒子表面に酸
化物があり、かつ炭素化合物の含有量が１重量％未満で
あることから、十分な強度、減衰量が得られ、脱離ガス
の発生もないため、好適に使用できる。

【００４８】また、表１の結果から明らかなように、試
料Ｎｏ．１５〜１７は加熱処理温度が５００℃未満であ
ることから、合成樹脂を十分に焼失することが出来ない
ため、脱理ガスの発生があり使用することができない。
一方、試料Ｎｏ．１〜１２については加熱処理温度が５
００℃以上であることから、合成樹脂を十分に焼失する
ことができるため脱離ガスの発生が無く、また金属磁性
体粒子表面に酸化物が形成されているため十分な強度が
得られ、好適に使用することができる。

【００４９】さらに表１の結果から明らかなように、金
属磁性体粒子がＮｉ、Ｆｅまたはその合金のいずれかで
あるもの（Ｎｏ．１〜１２）は良好な減衰特性が得られ
ている。

【００５０】また、表１の結果から明らかなように、試
料Ｎｏ．４〜６は平均粒径が小さくなるに従い減衰特性
が良好になり、特に平均粒径５０μｍ以下の試料Ｎｏ．
１〜５、試料Ｎｏ．７〜１２は、良好な減衰特性が得ら
れている。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した通り、高周波回路用パッケ
ージの内部に装着される電磁波吸収体において、該電磁
波吸収体が金属磁性体粒子から形成され、この金属磁性
体粒子の表面の少なくとも一部に酸化物が存在するとと
もに、電磁波吸収体に含まれる炭素化合物の含有量を１
重量％未満とすることにより、十分な強度を有し、かつ
腐食性を有する化合物および炭化水素系化合物を実質的
に含まない電磁波吸収体を得ることができる。

【００５３】また、合成樹脂と金属磁性体粒子とを混
合、成形した後、成形体を５００℃以上の温度で加熱処
理することにより、残留炭素を少なくすることができる
とともに、強度の高い電磁波吸収体を得ることができ
る。

【００５４】また、上記金属磁性体粒子をＮｉ、Ｆｅま
たはその合金のいずれか１種とすることで、電磁波吸収
体の減衰量が大きくなるため、電磁波吸収体の電磁波吸
収特性は著しく向上する。

【００５５】また、上記金属磁性体粒子の平均粒径を５
０μｍ以下とすることで、上記電磁波吸収体の減衰量を
大きくすることができるため、１００ＭＨｚを超える周
波数帯域において電磁波吸収体の電磁波吸収特性は著し
く向上する。

【００５６】また、本発明の電磁波吸収体を１５０℃ま
で加熱する過程で腐食性の脱離ガスを発生させないこと
により、パッケージベースに形成された伝送線路、パッ
ケージベース上に実装された半導体素子及びワイヤー等
が腐食されず、信頼性に優れた高周波回路用パッケージ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁波吸収体の断面図である。

【図２】本発明の電磁波吸収体を用いた高周波回路用パ
ッケージの断面図である。

【図３】本発明の電磁波吸収体の減衰量を測定するため
の装置の断面図である。

【図４】従来の電磁波吸収体を用いた高周波回路用パッ
ケージの断面図である。

【符号の説明】

１０・・・電磁波吸収体１１・・・磁性体粒子２０・・・高周波回路用パッケージ２１・・・パッケージ蓋体２２・・・パッケージベース２３・・・伝送線路２４・・・半導体素子２５・・・ワイヤー３０・・・減衰量測定装置３１・・・セラミック基板３２・・・伝送線路４０・・・高周波回路用パッケージ４１・・・フェライトと合成樹脂とからなる電磁波吸収
体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波回路用パッケージの内部に装着され
る電磁波吸収体において、該電磁波吸収体が金属磁性体
粒子を含有し、この金属磁性体粒子の表面の少なくとも
一部に酸化物が存在するとともに、炭素化合物の含有量
が１重量％未満であることを特徴とする電磁波吸収体。
【請求項２】金属磁性体粒子を成形した後、成形体を５
００℃以上の温度で加熱処理することにより得られるこ
とを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収体。
【請求項３】上記金属磁性体粒子がＮｉ、Ｆｅまたはそ
の合金のいずれか１種であることを特徴とする請求項１
または２に記載の電磁波吸収体。
【請求項４】上記金属磁性体粒子の平均粒径が５０μｍ
以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載の電磁波吸収体。
【請求項５】高周波回路用パッケージの内部に装着され
る電磁波吸収体において、該電磁波吸収体を１５０℃ま
で加熱する過程で発生するガスは腐食性を有する化合物
および炭化水素系化合物を実質的に含まないガスである
ことを特徴とする電磁波吸収体。