JP2005298875A - フェライト膜およびそれを用いた支持体、電子配線基板、および半導体集積ウェハ - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁性を向上させたフェライト膜および電磁雑音抑制機能を持つ支持体、電子配線基板、および半導体集積ウェハを提供すること。
【解決手段】 マイクロストリップライン８の表面には、略全面に渡り２５μｍの厚さの第１のポリイミド膜１１−１が直接形成してある。第１のポリイミド膜１１−１の上に、フェライト膜１０が略全面に渡り形成してある。フェライト膜１０の上に、略全面に渡り、２５μｍの厚さの第２のポリイミド膜１１−２が直接形成してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フェライト膜に関し、特に、インダクタンス素子、インピーダンス素子、磁気ヘッド、マイクロ波素子、磁歪素子、及び高周波領域において不要電磁波の干渉によって生じる電磁障害を抑制するために用いられる電磁干渉抑制体などの高周波磁気デバイスに特に利用価値の高いスピネル型フェライト膜に関する。

フェライトメッキとは、固体表面にフェライト膜を形成することをいう（例えば、特許文献１参照）。詳述すると、フェライトメッキは、次のプロセスで行われる。固体表面に、金属イオンとして少なくとも第１鉄イオンを含む水溶液を接触させる。次に、固体表面にＦｅ^２＋またはこれと他の水酸化金属イオンを吸着せる。続いて、吸着したＦｅ^２＋を酸化させることによりＦｅ^３＋を得る。これが水溶液中の水酸化金属イオンとの間でフェライト結晶化反応を起こし、これによって固体表面にフェライト膜を形成する。

従来、この技術を基にフェライト膜の均質化、反応速度の向上を図ったもの（例えば、特許文献２参照）、固体表面に界面活性を付与して種々の固体にフェライト膜を形成しようとするもの（例えば、特許文献３参照）、フェライト膜の形成速度の向上に関するもの（例えば、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６参照）が知られている。

フェライトメッキは、膜を形成しようとする固体が前述した水溶液に対して耐性があれば何でも良い。更に、水溶液を介した反応であるために、温度が比較的低温（常温〜水溶液の沸点以下）でスピネル型フェライト膜を形成できるという特徴がある。そのため、他のフェライト膜作成技術に比べて、固体の限定範囲が小さい。

特公昭６３−１５９９０号公報 特公平５−５８２５２号公報 特開昭６１−３０６９４号公報 特公平４−５６７７９号公報 特公平７−６０７２号公報 特開平２−１１６６３１号公報

しかしながら、インダクタンス素子、インピーダンス素子、磁気ヘッド、マイクロ波素子、磁歪素子、及び高周波領域における電磁干渉抑制体等への応用という観点からみると、従来のフェライト膜は絶縁性が不十分である。その結果、各種電子部品等への応用、あるいは適用等に関して製品の信頼性の面で課題がある。

そこで本発明の目的は、フェライトメッキ法によって形成されるフェライト膜において、係る従来の欠点を解消し、極めて信頼性に優れるフェライト膜およびそれを用いた電磁雑音抑制機能付き支持体、電子配線基板、及び半導体集積ウェハを提供することにある。

本発明者等は、種々検討の結果、フェライト膜の片面または両面を絶縁性の材料でコーティングすることによって、その絶縁性を向上することが出来ることを見出した。

また、本発明者等は、上記フェライト膜を支持体上、電子配線基板上または半導体集積ウェハの少なくとも一方の面に上記コーティング層を介して直接成膜することによって電磁雑音抑制体を実現できることを見出した。

本発明によれば、フェライト膜の片面または両面を絶縁性の材料でコーティングすることによって、その絶縁性を向上させ、電子機器等で使用する場合に不可欠である信頼性を向上することが出来る。また、上記フェライト膜を支持体、電子配線基板上または半導体集積ウェハの少なくとも一面に上記絶縁コーティング層を介して直接成膜することによって、電磁雑音抑制体を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に、本発明によるフェライト膜を形成するフェライト膜形成装置を示す。図示のフェライト膜形成装置は、回転台３と、この回転台３上に設定される２つの基体（支持体）４とを有する。この基体４はフェライト膜を形成するためのものである。

図示のフェライト膜形成装置は、さらに、メッキに必要な液を貯蔵するための第１及び第２のタンク５および６を備える。この第１及び第２のタンク５および６に貯蔵された溶液は、それぞれ、第１及び第２のノズル１および２を介して基体４、４に供給される。その際、例えば、第１のノズル１を介して基体４に溶液が供給された後、供給された溶液が回転台３の回転による遠心力で除去され、第２のノズル２を介して基体４に溶液が供給された後、供給された溶液が回転台３の回転による遠心力で除去されることを繰り返す。

本実施の形態では、反応液及び酸化液を基体４から除去する際、遠心力を用いているが、重力によって反応液、酸化液に付与される流動性によって反応液及び酸化液を除去しても構わない。

図２を参照して、本発明により得られたフェライト膜の電磁雑音抑制効果について説明する。図２において、（ａ）はフェライト膜の電磁雑音抑制効果の評価系の全体図を示し、（ｂ）はフェライト膜部分の断面図を示す。

図２（ａ）において、評価系は、マイクロストリップライン（ＭＳＬ）８を有する。マイクロストリップライン８は、フェライト膜形成時の基体および伝送路として用いられる。図示のマイクロストリップライン８は、厚さ１．６ｍｍ、８０ｍｍ角のガラスエポキシ基板と、そのガラスエポキシ基板の表面中央部に形成された中心導体と、ガラスエポキシ基板の裏面に形成されたグランド導体とから構成されている。中心導体は、幅が約３ｍｍで、ガラスエポキシ基板の全幅８０ｍｍに渡って形成されている。マイクロストリップライン８の特性インピーダンスは５０Ωである。

図２（ａ）に加えて図２（ｂ）をも参照して、マイクロストリップライン８の表面には、略全面に渡り２５μｍの厚さの第１のポリイミド膜１１−１が直接形成してある。その第１のポリイミド膜１１−１の上に、本発明により得られたフェライト膜１０が略全面に渡り形成してある。さらに、そのフェライト膜１０の上に、略全面に渡り、２５μｍの厚さの第２のポリイミド膜１１−２が直接形成してある。

また、比較材として、ポリイミド膜を介さずにマイクロストリップライン８上に直接、フェライト膜を成膜した試料も作製した。

フェライト膜１０の成膜（形成）は以下の条件で行った。図１に示す様なフェライト膜形成装置の回転台３の上に基体４として上記マイクロストリップライン８を置き、回転台３を１５０ｒｐｍの回転数で回転させながら、脱酸素イオン交換水を供給しながら、マイクロストリップライン８を９０℃まで加熱した。ついで、フェライト膜形成装置内にＮ_２ガスを導入し脱酸素雰囲気を形成した。

反応液として、脱酸素イオン交換水中に、ＦｅＣｌ_２・４Ｈ_２Ｏ、ＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ、ＺｎＣｌ_２をそれぞれ３．３ｇ／リットル、１．３ｇ／リットル、０．０３ｇ／リットル溶かしたものを準備した。この反応液は第１のタンク５に貯蔵されている。一方、脱酸素イオン交換水中にＮａＮＯ２とＣＨ３ＣＯＯＮＨ４をそれぞれ０．３ｇ／リットル、５．０ｇ／リットル溶かした酸化液を第２のタンク６に貯蔵した。この酸化液と上記反応液とを第２及び第１のノズル２、１によりそれぞれ３０ミリリットル／分の流量で約１８０分供給した。

その後、取り出した各基体４の板上には黒色膜が形成されており、この黒色膜がＮｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｏからなるフェライトであることを確認した。走査形顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた組織観察の結果、その黒色膜の膜厚が均一である組織が形成されていた。黒色膜の比抵抗は７００Ωｃｍであった。

図２（ａ）において、評価系はネットワークアナライザ９を備えている。電磁雑音抑制効果の測定は、マイクロストリップライン８の両端を、同軸ケーブル７を介してネットワークアナライザ９に接続し、マイクロストリップライン８単体での伝送特性を基準に、マイクロストリップライン８上に試料を配置した場合の伝送特性を求めたものである。

この技術分野において周知のように、伝送特性としてはＳパラメータが用いられる。ＳパラメータのＳ１１は反射係数を示し、Ｓ２１は透過係数を示す。

図３は、得られた伝送特性を示した図である。図３において、（ａ）は反射特性を示し、（ｂ）は透過特性を示す。図３（ａ）において、横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は反射係数Ｓ１１（ｄＢ）を示す。図３（ｂ）において、横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は透過係数Ｓ２１を示す。図３（ａ）及び（ｂ）には、発明品（太い実線で示す）の他に、ポリイミドによる被覆を行わない試料についても比較材（細い実線で示す）として示してある。

図３（ａ）から、比較材と比較して、発明品はフェライト膜試料を大面積に形成したにも拘わらず、十分に低い値の反射係数Ｓ１１を持つことが分かる。発明品のこの反射係数Ｓ１１の値は、例えば、実際の電子回路に用いても伝送信号に悪影響を及ぼすことは無いレベルだと考えられる。

図３（ｂ）から、比較材と比較して、発明品は高周波側で透過係数Ｓ２１が大きく減衰していることが確認できる。

これらの結果より、本発明によるフェライト膜を伝送線路に形成することで、そのフェライト膜は、電子機器内で生じる高周波のノイズを減衰させる電磁雑音抑制体として有効であることが分かる。さらに、この発明品の伝送特性はフェライト膜の面積、膜厚やその組成を変えることで、所望の特性に調整することが可能である。

また、図３（ａ）および図３（ｂ）から分かるとおり、フェライト膜１０とマイクロストリップライン８との間にポリイミド膜１１−１を形成することによる特性の変化は非常に小さい。すなわち、ポリイミド膜１１−１，１１−２である絶縁膜により信頼性は高まり、かつ特性劣化はほとんどない。

本発明による絶縁性フェライト膜は、優れた絶縁性と高周波帯域における優れた磁気損失特性により、電磁雑音抑制体として使用できる。更にフェライト膜を電子配線基板上または半導体集積ウェハの少なくとも一方の面に絶縁層を介して直接成膜することにより、電磁雑音抑制機能を兼ね備えた電子配線基板または半導体集積ウェハを実現することができる。

以上で説明した実施の形態においては、上記絶縁層（絶縁コーティング層）の材料としてポリイミドを用いているが、絶縁性を有するものであればその材料は何でもよい。また、以上で説明した実施の形態においては、上記絶縁層にコーティングされたフェライト膜が１層の場合についてのみ示したが、上記絶縁層を介して複層化したフェライト膜であっても同様の効果が得られる。

本発明の一実施の形態によるフェライト膜を形成（成膜）するためのフェライト膜形成装置の概略正面図である。 本発明により得られたフェライト膜の電磁雑音抑制効果を説明するための図で、（ａ）はフェライト膜の電磁雑音抑制効果の評価系の全体図、（ｂ）はフェライト膜部分の断面図である。 本発明によって得られたフェライト膜の伝送特性を示す図であり、（ａ）は反射特性を示す特性図であり、（ｂ）は透過特性を示す特性図である。

符号の説明

１，２ ノズル
３ 回転台
４ 基体（支持体）
５，６ タンク
７ 同軸ケーブル
８ マイクロストリップライン（ＭＳＬ）
９ ネットワークアナライザ
１０ フェライト膜
１１−１，１１−２ ポリイミド膜

Claims (8)

1. フェライト膜と、該フェライト膜の片面または両面にコーティングされた絶縁性の材料とを有する絶縁性フェライト膜。
2. 支持体と、該支持体上にコーティングされた絶縁コーティング層と、該絶縁コーティング層上に成膜されたフェライト膜とを有することを特徴とする電磁雑音抑制機能付支持体。
3. 電子配線基板と、該電子配線基板上にコーティングされた絶縁コーティング層と、該絶縁コーティング層上に成膜されたフェライト膜とを有することを特徴とする電磁雑音抑制機能付電子配線基板。
4. 半導体集積ウェハと、該半導体集積ウェハの少なくとも一方の面にコーティングされた絶縁コーティング層と、該絶縁コーティング層上に成膜されたフェライト膜とを有することを特徴とする電磁雑音抑制機能付半導体集積ウェハ。
5. フェライト膜を準備する工程と、
   該フェライト膜の片面または両面を絶縁性の材料でコーティングする工程と
   を含む絶縁性フェライト膜の製造方法。
6. 支持体を準備する工程と、
   該支持体上に絶縁性材料をコーティングして、絶縁コーティング層を形成する工程と、
   前記絶縁コーティング層上にフェライト膜を成膜する工程と
   を含む電磁雑音抑制機能付支持体の製造方法。
7. 電子配線基板を準備する工程と、
   該電子配線基板上に絶縁性材料をコーティングして、絶縁コーティング層を形成する工程と、
   該絶縁コーティング層上にフェライト膜を成膜する工程と
   を含む電磁雑音抑制機能付電子配線基板の製造方法。
8. 半導体集積ウェハを準備する工程と、
   該半導体集積ウェハの少なくとも一方の面に絶縁性材料をコーティングして、絶縁コーティング層を形成する工程と、
   該絶縁コーティング層上にフェライト膜を成膜する工程と
   を含む電磁雑音抑制機能付半導体集積ウェハの製造方法。
   
   

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