JP4336088B2

JP4336088B2 - Electromagnetic wave absorber and high frequency circuit package using the same

Info

Publication number: JP4336088B2
Application number: JP2002273930A
Authority: JP
Inventors: 敏幸須恵
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP2004006591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波吸収特性の良好な電磁波吸収体及びこれを用いた高周波用回路パッケージ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、金属またはセラミックス等からなる直方体状のパッケージ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を行っている。従って、高周波回路用パッケージ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は方形空洞共振器と同様の性質を有する。そのため前記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、空洞共振を生じるので、この周波数帯域で動作する高周波半導体素子あるいはその他の回路素子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ている。ところが、この方法では素子の動作周波数が高周波化するに伴い、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があった。近年、この問題を解決するために、電磁波吸収体を高周波回路用パッケージ内部に装着して、空洞共振時の電界エネルギーまたは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採られるようになってきている。
【０００３】
例えば、高周波回路用パッケージ内部に使用される電磁波吸収体としては、図７の高周波回路用パッケージ７０のように、パッケージ蓋体７１の裏面に直方体の形状を有するフェライトシートからなる電磁波吸収体７２を装着したもの、あるいは液状のフェライト塗料を塗布したもの（特許文献１）等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２３６９３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高周波回路用パッケージ７０内部に装着されたフェライトシートや液状のフェライト塗料では、少なくとも２０重量％の合成樹脂が必要であるため、耐難燃性が劣るといった問題があった。そこで、この問題を解決するために、デカブロモジフェニルオキサイド、ＴＢＡエポキシオリゴマー・ポリマー、ＴＢＡカーボネートオリゴマー等の難燃剤を添加し耐難燃性の向上を図ることが一般的に行われているが、このような難燃剤はＢｒ、Ｃｌ元素を含む化合物であるため、温度負荷がかかるとＢｒ、Ｃｌ元素を含む脱離ガスが発生する。
【０００６】
このような難燃剤を含む電磁波吸収体７２を高周波回路用パッケージ７０内部に装着すると、パッケージ蓋体７１とパッケージベース７３との接合時や高周波回路用パッケージ７０とマザーボード（不図示）との接合時に温度負荷がかかるため、Ｂｒ、Ｃｌ元素を含む脱離ガスが高周波回路用パッケージ４０内部に充満する。このようなガスは腐食性があることから、高周波回路用パッケージ７０内部に実装される半導体素子（不図示）や、パッケージベース７３に形成される伝送線路（不図示）等を腐食させるといった問題があった。
【０００７】
また、脱離ガスの発生を抑制するために、機能性セラミックス、例えば、ＮｉーＺｎフェライトを電磁波吸収体に用いることも考えられるが、ＮｉーＺｎフェライトを構成するFｅ₂Ｏ₃は通常５０ｍｏｌ％未満であり、数ＭＨｚ程度の周波数帯域を対象とした電磁波吸収体にしか用いることができなかった。これに対し、近年、１０ＧＨｚ以上の高周波帯域に使用する電磁波吸収体が求められているが、このようなＮｉーＺｎフェライトを１０ＧＨｚ以上の高周波数帯域を対象とした電磁波吸収体に用いても所望の電磁波吸収特性が得られないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、製造が容易であるとともに、電磁波吸収特性が良好でしかも脱離ガスが全く発生しない、主に１０ＧＨｚ以上の高周波数帯域を対象とした高周波回路用パッケージ部品に用いられる電磁波吸収体及びこれを用いた高周波回路用パッケージを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁波吸収体は、Ｆｅ₂Ｏ₃を主成分とし、その残部にＮｉＯを含有する焼結体からなり、Ｆｅ ₂ Ｏ ₃ 相を主結晶相とする内部領域の表面に、ＮｉＦｅ ₂ Ｏ ₄ 相を主結晶相とする表層が析出されていることを特徴とする。なお、前記ＮｉＦｅ ₂ Ｏ ₄ 相を主結晶相とする表層の厚みが、その方向の焼結体の厚みに対し、合計３０％以下であることが好ましい。
【００１０】
また、上記電磁波吸収体はＦｅ₂Ｏ₃の含有量が７０〜９５ｍｏｌ％であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記電磁波吸収体は、上記残部にＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃の少なくとも一種を含有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記電磁波吸収体の体積固有抵抗値は５×１０⁵Ω・ｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量が２ｄＢ以上であることが好ましい。
【００１５】
また、パッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられたパッケージ蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、上記電磁波吸収体を前記高周波回路用パッケージ内部に装着したことを特徴とする。
【００１６】
また、パッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられたパッケージ蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記パッケージ蓋体が上記電磁波吸収体で形成されたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電磁波吸収体について詳細に説明する。
【００１８】
先ず、本発明の電磁波吸収体はＦｅ₂Ｏ₃を主成分とし、その残部がＮｉＯを含有する焼結体からなり、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量が２ｄＢ以上であることが重要である。
【００１９】
ここで、Ｆｅ₂Ｏ₃を主成分、即ち５０ｍｏｌ％以上としたのは、５０ｍｏｌ％未満とすると電磁波吸収体の体積固有抵抗が上がることで、良好な電磁波吸収特性が得られないからである。
【００２０】
また本発明の電磁波吸収体は、Ｆｅ₂Ｏ₃の含有量が７０〜９５ｍｏｌ％であることが好適である。
【００２１】
Ｆｅ₂Ｏ₃の含有量を７０ｍｏｌ％以上としたのは、５０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％未満では、電磁波吸収特性は良好であるものの、Ｆｅ₂Ｏ₃の含有量が微妙に違っても電磁波吸収特性に及ぼす感度が大きく、高周波回路用パッケージの設計を難しくするからである。
【００２２】
一方、Ｆｅ₂Ｏ₃の含有量を９５ｍｏｌ％以下としたのは、９５ｍｏｌ％を超えると、成形圧によっては焼結させることが難しくなり、良好な電磁波吸収特性が得られない場合があるからである。
【００２３】
また、その残部にＮｉＯを含有させたのは、ＮｉＯを全く含まない場合は電磁波吸収体の体積固有抵抗が上がり、良好な電磁波吸収特性が得られないとともに、低温で焼結させることが難しくなるからである。本発明の電磁波吸収体をなす焼結体は、上述したようにＦｅ₂Ｏ₃の含有量を多くするため、焼結性が悪くなる傾向があるが、所定量のＮｉＯを含有することで低温で緻密な焼結体を得ることができる。上記電磁波吸収体は成形圧や焼成温度によっては１０ｄＢ以上の大きな電磁波の減衰量が得られるという観点から電磁波吸収体に対し、ＮｉＯを１０〜３０ｍｏｌ％含有させることが好適である。
【００２４】
また、一般的な高周波用回路パッケージで用いられる周波数帯域、即ち周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量を２ｄＢ以上としたのは、２ｄＢ未満では空洞共振を抑制することができないからである。
【００２５】
また、上記残部はＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃の少なくとも一種を含有することが好ましく、このようにすることで、成形圧が４６０ＭＰａ程度と低くても、電磁波吸収体として焼結させることができる。ここで、ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量は、電磁波吸収体の体積固有抵抗を１０⁴Ω・ｍ以下にできるという観点から、電磁波吸収体に対し、１ｍｏｌ％以上であることが好ましい。また、ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量は、電磁波吸収体に対し、２５ｍｏｌ％以下であることが好ましく、２５ｍｏｌ％を超えると焼結可能な温度領域がたいへん狭くなり、量産には向かなくなってしまうからである。
【００２６】
さらに、電磁波吸収特性に大きな影響を及ぼす因子の一つである体積固有抵抗値は５×１０⁵Ω・ｍ以下とすることが好ましい。これは、体積固有抵抗値を５×１０⁵Ω・ｍ以下とすることで、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量２ｄＢ以上の達成が容易となるからである。
【００２７】
また、本発明の電磁波吸収体は、Ｆｅ₂Ｏ₃を主成分とし、その残部にＮｉＯを含有する焼結体であって、該焼結体の表面の少なくともいずれか一面にＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させることが好ましい。本発明の電磁波吸収体のＸ線回折チャートを示す図において、Ｆｅ₂Ｏ₃（例えばＰＤＦ＃３３−０６６４のＦｅ₂Ｏ₃）の（１０４）面のピーク強度をＡ、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄（例えばＰＤＦ＃１０−０３２５のＮｉＦｅ₂Ｏ₄）の（３１１）面のピーク強度をＢとするとき、Ｂ／Ａの値が１以上である表層を本発明の電磁波吸収体に含まれるＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層と定義する。前記表層の厚みは、本発明の電磁波吸収体の表面と内部の前記Ｂ／Ａの値を測定することにより求める。具体的には例えば、本発明の電磁波吸収体の面のＢ／Ａが１以上である面を少しずつ（厚みの３０％以下の範囲で）研磨し、この研磨面のＢ／Ａの値を測定する。本発明の電磁波吸収体においては、前記研磨面のＢ／Ａの値が１よりも小さくなったとき、研磨した厚みを研磨する前の厚みで割った値の比が３０％以下となる。
【００２８】
上記焼結体の表面の少なくともいずれか一面にＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させたのは、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄相はスピネル構造を有することでコランダム構造を有するＦｅ₂Ｏ₃相より緻密化し、外部から空孔内への水分やガスの吸着を防止することができるからである。水分やガスの吸着を防止することで、後述のように電磁波吸収体を高周波回路用パッケージ内部に装着したり、高周波回路用パッケージの蓋体そのものが電磁波吸収体であったりしても、空孔から水分やガスが放出されることはないので、高周波回路用パッケージ内部の半導体素子や伝送線路等を腐食させることはなくなる。
【００２９】
また、後述のように電磁波吸収体を高周波回路用パッケージ内部に半田を用いて固定する場合、密着性を上げるため、通常、電磁波吸収体の当接面にＣｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順にメタライジングするが、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させることで、Ｎｉ層、Ａｕ層のみのメタライジングで、密着性を確保することができる。
【００３０】
なお、上記焼結体の表面全面にＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させることが最も好ましいが、焼結体の表面の少なくともいずれか一面の任意の部分にＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させてもよい。
【００３１】
さらに、上記焼結体の少なくともいずれか一面に析出させたＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層の厚みがその方向の焼結体の厚みに対し、合計３０％以下であることが好ましい。
【００３２】
具体的には、図９の本発明の電磁波吸収体で示すように、面１６ａあるいは面１６ｂにＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させた場合、表層の厚みがＺ方向の焼結体の厚みに対し、合計３０％以下であればよい。
【００３３】
また、面１６ｃあるいは面１６ｄにＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させた場合、表層の厚みがＸ方向の焼結体の厚みに対し、合計３０％以下であればよく、Ｙ方向についても同様の考え方を適用すればよい。
【００３４】
上記焼結体の少なくともいずれか一面に析出させたＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層の厚みをその方向の焼結体の厚みに対し、合計３０％以下としたのは、３０％を超えると後述の共振抑制効果を十分発揮することができなくなる場合があるからであり、３０％以下では、共振抑制効果を十分発揮することができるからである。
【００３５】
例えば、図１に示すように半導体素子（不図示）が実装された高周波回路基板１４が取り付けられ、その表面に伝送線路１５を形成したパッケージベース１２と、パッケージベース１２上に取り付けられたパッケージ蓋体１１とからなる高周波回路用パッケージ１０内部に本発明の電磁波吸収体１６を装着することで良好な電磁波吸収特性が得られるとともに、空洞共振を抑制することができる。
【００３６】
また、電磁波吸収体１６は、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｓ元素を含む化合物が含まれないことが重要である。電磁波吸収体１６がＢｒ、Ｃｌ、Ｓ元素を含む化合物を含んでいると、電磁波吸収体１６を高周波回路用パッケージ１０内部に装着した場合、半導体素子（不図示）や伝送線路１５等を腐食させるからである。本発明の電磁波吸収体１６はフェライト系セラミックスで形成されることからＢｒ、Ｃｌ、Ｓ元素を含む化合物を本質的には含んでいないので、半導体素子（不図示）や伝送線路１５等を腐食させることはない。
【００３７】
但し、本発明の電磁波吸収体１６は、ＳｉＯ₂やＣａ，Ａｌ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ等の金属元素を不可避不純物として数１００ｐｐｍ程度含んでいても、半導体素子（不図示）や伝送線路１５等を腐食させることはないので、何ら差し支えない。
【００３８】
本発明の電磁波吸収体は、以下の方法によって作製される。
【００３９】
先ず、Ｆｅ₂Ｏ₃５０ｍｏｌ％以上の原料粉末及びＮｉＯの原料粉末を、水とともにボールミルまたはビーズビルに投入調合した後、６〜１０時間湿式混合を行うことで、所定の粘性を有するスラリーを得る。
【００４０】
ここで、Ｆｅ₂Ｏ₃原料粉末やＮｉＯ原料粉末をボールミルまたはビーズビルに投入調合する際、本発明の範囲内において公知の硬化剤、硬化助剤、滑材、可塑剤、分散剤、離型剤、着色剤、増量剤（無機材）を少量添加しても何ら差し支えない。
【００４１】
また、焼結性確保のため、平均粒径１μｍ以下、好ましくは０．８５μｍ以下のＦｅ₂Ｏ₃原料粉末やＮｉＯ原料粉末を用いることが好ましい。
【００４２】
さらに、より低圧での成形を可能にするという観点から、ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃の少なくとも一種の原料粉末を添加することが好ましく、その添加量の合計が５〜１０ｍｏｌ％であることが特に好適であり、このようにすることで、成形に用いる装置のコスト低減を計ることができ、複雑な形状の電磁波吸収体を作製することもできるようになる。
【００４３】
次に、噴霧乾燥機を用い、上記スラリーを乾燥、造粒した後、得られた造粒粉を所望の成形手段、例えば、粉末加圧成形法により、任意形状の成形体を得る。
【００４４】
あるいは、上記スラリーを乾燥したものを７００〜９００℃程度で仮焼合成を行い、ボールミルやビーズミル等で粉砕し、噴霧乾燥機で再度乾燥させた後、所望の成形手段、例えば、粉末加圧成形法により、任意形状の成形体を作製してもよい。
【００４５】
ここで、粉末加圧成形法を用いる場合、その成形圧は、例えば４６０〜１９００ＭＰａとすればよい。
【００４６】
そして、上記成形体を１０００〜１４００℃、保持時間０〜２時間で焼成した後、３００〜５００℃／時間で降温することで本発明の電磁波吸収体が得られる。
【００４７】
また、体積固有抵抗値が５×１０⁵Ω・ｍ以下となる電磁波吸収体を得るには、上述した製造方法において、成形圧を９３４MＰａ以上とするか、焼成温度を１２００℃以上にすればよい。
【００４８】
また、焼結体の表面の少なくともいずれか一面にＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させた電磁波吸収体を得るには、上記成形体をＮｉ紛で囲繞または埋設した後、１０００〜１４００℃、保持時間０〜２時間で焼成し、３００〜５００℃／時間で降温すればよい。
【００４９】
このような製法で得られる電磁波吸収体を、Ｘ線回折を用いてその表面と内部の結晶構造を確認すると、例えば図８のようになる。図８は、電磁波吸収体にＸ線（ＣｕＫα線）を入射した際に、電磁波吸収体から放出されるブラッグ条件による反射Ｘ線の視射角（入射角の余角）をθとしたときの２θ（°）を横軸に、またそのピーク強度を縦軸に示すものであり、電磁波吸収体の内部ではＰＤＦ＃３３−０６６４のＦｅ₂Ｏ₃相の（１０４）面のピーク強度Ｐ_i（Ｆｅ₂Ｏ₃）がＰＤＦ＃１０−０３２５のＮｉＦｅ₂Ｏ₄相のピーク強度Ｐ_i（ＮｉＦｅ₂Ｏ₄）より高いことからＦｅ₂Ｏ₃相が主結晶相となっていることがわかる。一方、表面では、ＰＤＦ＃１０−０３２５のＮｉＦｅ₂Ｏ₄相の（３１１）面のピーク強度Ｐ_s（ＮｉＦｅ₂Ｏ₄）がＰＤＦ＃３３−０６６４のＦｅ₂Ｏ₃相の（１０４）面のピーク強度Ｐ_s（Ｆｅ₂Ｏ₃）より高いことからＮｉＦｅ₂Ｏ₄相が主結晶相となっていることがわかる。
【００５０】
ここで、焼結体の少なくともいずれか一面に析出させたＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層の厚みがその方向の焼結体の厚みに対し、合計３０％以下である電磁波吸収体を得るには、上述した焼成方法において焼成温度を１２００℃以下にすればよい。
【００５１】
なお、厚みの薄い電磁波吸収体を作製する場合、焼成後、研削あるいは研磨等の加工を施してもよい。
【００５２】
上記のようにして得られた電磁波吸収体は、直方体に限らず、円柱、円錐、三角柱、三角錐、それらの組み合わせ、あるいは電磁波吸収体内部に空隙部が存在しても良い。また、電磁波吸収体を装着する位置は高周波回路用パッケージの特性に影響が無く、且つ空洞共振を抑制できれば、高周波回路用パッケージ内部のどこでも良い。
【００５３】
本発明の電磁波吸収体１６を高周波回路用パッケージ１０内部に装着する場合、パッケージ蓋体１１に対し、電磁波吸収体１６を半田か公地の熱硬化性樹脂系接着剤で固定すればよい。熱硬化性樹脂系接着剤を用いる場合、特にエポキシ系樹脂を使用するのが好ましい。
【００５４】
ここで、半田や熱硬化性樹脂系接着剤にはＢｒ、Ｃｌ、Ｓ元素の化合物を含まないことが重要である。前述の通り、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｓ元素の化合物が含まれていると、半導体素子（不図示）や伝送線路１５等を腐食させる原因となるからである。
【００５５】
また、半田を用いて、電磁波吸収体１６をパッケージ蓋体１１に固定する場合、密着性を上げるため、本発明の電磁波吸収体の当接面に予めＮｉ層、Ａｕ層の順にメタライジングしておくことが好ましい。
【００５６】
あるいは、熱硬化性樹脂系接着剤（以下、単に接着剤という。）を用いて電磁波吸収体１６をパッケージ蓋体１１に固定する場合、接着剤のヤング率は１０ＧＰａ以下、特に５ＧＰａ以下であることが好ましい。これは、通常パッケージ蓋体１１の材質と電磁波吸収体１６の材質とは線膨張係数が異なるため、接着剤のヤング率が１０ＧＰａより大きくなると、電磁波吸収体１６の内部に発生する応力を十分に緩和することができずに高周波回路用パッケージ１０を破壊してしまうためである。
【００５７】
これらを満たす接着剤としては、エポキシ系樹脂が好ましく、特にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を使用するのが好ましい。
【００５８】
また、パッケージ蓋体１１に対する電磁波吸収体１６の接着方法は、予め電磁波吸収体１６またはパッケージ蓋体１１に接着剤を印刷、塗布等行った後、電磁波吸収体１６とパッケージ蓋体１１とを接触した状態で、所定の温度で熱処理することによって得られる。
【００５９】
また、電磁波吸収体１６には開気孔が存在することが好ましい。パッケージ蓋体１１と接する面に開気孔が存在すると、電磁波吸収体１６とパッケージ蓋体１１とを接着する際に、接着剤が電磁波吸収体１６の開気孔内に入り込み、接着強度を高くすることができる。電磁波吸収体１６の内部には、空隙、気孔等が存在するため、表面を研削加工することで開気孔が得られる。
【００６０】
このような開気孔を得るためには、電磁波吸収体１６の気孔率が２％から１５％程度であることが好ましい。
【００６１】
このような電磁波吸収体１６は、高周波回路用パッケージ１０内部で、空洞共振や半導体素子より発生する不要輻射波等を抑制することができるとともに、電磁波吸収体１０や接着剤から腐食性を有する脱離ガスが発生しないことから、信頼性の高い高周波回路用パッケージ１０とすることができる。
【００６２】
また、本発明の他の実施形態としては、図２に示すようにパッケージベース１２と、パッケージベース１２上に取り付けられたパッケージ蓋体１１とからなる高周波回路用パッケージ１０において、パッケージ蓋体１１を本発明の電磁波吸収体１６で形成してもよく、空洞共振や半導体素子より発生する不要輻射波等を抑制することができるだけでなく、部品点数を削減できると同時に電磁波吸収体を装着するための工程を廃止することができ、製造コストを引き下げることも可能となる。
【００６３】
なお、パッケージ蓋体１１を本発明の電磁波吸収体１６で形成した場合、電磁波吸収体１６はパッケージ蓋体としての特性上、気孔率２％以下の緻密な焼結体とすることが好ましい。
【００６４】
【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超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６５】
（実施例）
先ず、Ｆｅ₂Ｏ₃及びＮｉＯの原料粉末が表１に示す比率になるように秤量したものを出発原料とした。この出発原料を水とともに、ボールミルに投入調合した後、８時間湿式混合を行うことで、所定の粘性を有するスラリーを得た。
【００６６】
次に、噴霧乾燥機を用い、上記スラリーを乾燥、造粒した後、得られた造粒粉を粉末加圧成形法により、表１に示す成形圧で成形することで成形体を得た。
【００６７】
そして、上記成形体を表１に示す焼成条件で焼成することにより、外形寸法３ｍｍ×７ｍｍ×０．４ｍｍの電磁波吸収体１６及び外径２０ｍｍ、厚み２ｍｍの評価用試料を得た。
【００６８】
その後、上記電磁波吸収体１６の装着によって得られる電磁波の減衰量及び評価用試料の体積固有抵抗値を測定し、電磁波吸収体１６の共振抑制効果及び電磁波吸収体１６から放出される水分量についても評価を行った。
【００６９】
電磁波吸収体１６の装着によって得られる電磁波の減衰量は、以下のようにして測定した。
【００７０】
先ず、図３に示すように、伝送線路１５が形成されたパッケージベース１２上に、伝送線路１５を覆うように電磁波吸収体１６を載置した。ここで、パッケージベース１２の外形寸法は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５mmとした。
【００７１】
次に、伝送線路１５にプローブ１７を押し当て、プローブ１７から同軸ケーブル（不図示）を介して接続されるネットワークアナライザー（不図示）により、周波数帯域１０〜４０ＧＨｚで電力反射係数Ｓ₁₁、電力透過係数Ｓ₂₁を測定した。
【００７２】
電磁波吸収体１６の装着によって得られる電磁波の減衰量は、電力反射係数Ｓ₁₁、電力透過係数Ｓ₂₁を以下の数式に代入することで算出した。
【００７３】
【数１】

【００７４】
ここで、図３に示すパッケージベース１２単体は、電力透過係数Ｓ₂₁が−１．５ｄＢ以上のものを使用した。
【００７５】
電磁波吸収体１６の共振抑制の効果については、図４に示すように、伝送線路１５が形成されたパッケージベース１２と、パッケージベース１２上に取り付けられ、８ｍｍ×８ｍｍ×０．８ｍｍの空洞を有するＡｕメッキ付きコバール（ＫＯＶ）製のパッケージ蓋体１１とからなる高周波回路用パッケージ１０を用いて評価した。
【００７６】
また、電磁波吸収体１６から放出される水分量については、カール・フィーシャー法を用いて評価した。測定装置はＭＫＣ−２１０カールフィッシャー水分計（東京電子工業（株）製）、前処理として水分を気化させるための装置は水分気化装置ＡＤＰ−３５１（東京電子工業（株）製）を用いた。気化温度は１１５℃、フローガスはＮ₂、試薬はクーロマットＡＧ（発生液）、クーロマットＣＧ（対極液）を使用した。また、測定サンプルの形状は１８ｍｍ×１６ｍｍ×１．０ｍｍとし、さらに表面粗さによる影響を無くすために、測定サンプルの６面すべて同じ加工条件で研削加工し、中心線平均粗さ（Ｒ_a）を０．８〜１．０μｍとした。
【００７７】
なお、電磁波吸収体１６は、パッケージ蓋体１１をパッケージベース１２に取り付ける前に、パッケージ蓋体１２内部に低融点半田で接合した。
【００７８】
電磁波吸収体１６の共振抑制の評価については、伝送線路１５にプローブ１７を押し当て、プローブ１７から同軸ケーブル（不図示）を介して接続されるネットワークアナライザー（不図示）により１０〜４０ＧＨｚにおける電力透過係数Ｓ₂₁を測定し、電磁波吸収体１６を装着しないときの電力透過係数Ｓ_21(o)との差の絶対値△Ｓ₂₁が０．１ｄＢ未満であったものを共振抑制の効果が良好なものとして○、０．１ｄＢ以上であったものを共振抑制の効果がないものとして×とした。
【００７９】
一方、評価用試料の体積固有抵抗値については、その形状を除き、ＪＩＳＣ２１４１（１９９２）に準拠して測定した。
【００８０】
周波数１０ＧＨｚにおける電磁波の減衰量の算出結果、体積固有抵抗値の測定結果及び１０〜４０ＧＨｚにおける共振抑制の評価結果を表１に示す。なお、試料Ｎｏ．１〜６１は、参考例であり、試料Ｎｏ．６２〜６５は、本発明の実施例である。
【００８１】
表１の結果から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜４は、Ｆｅ₂Ｏ₃の比率が５０％未満であるため、２ｄＢ以上の大きな減衰量は得られず、共振抑制の評価でもＳ₂₁は０．１dB以上となり、共振が発生した。
【００８２】
また、試料Ｎｏ．１３〜１６，２９〜３２，４５，４６は、成形圧が４６７ＭＰａと低いことにより、緻密な焼結体が得られなかったために、２ｄＢ以上の大きな減衰量が得られず、共振抑制の評価でもΔＳ₂₁は０．１dB以上となり、共振が発生した。
【００８３】
また、成形圧が９３４ＭＰａ以上であっても焼成温度が１１５０℃と低い試料Ｎｏ．５，９，１７，２１，２５，３３，３７，４１，４９も緻密な焼結体が得られなかったために、２ｄＢ以上の大きな減衰量は得られず、共振抑制の評価でもΔＳ₂₁は０．１dB以上となり、共振が発生した。
【００８４】
また、試料Ｎｏ．６１もＮｉＯを含まないため、２ｄＢ以上の大きな減衰量は得られず、共振抑制の評価でもΔＳ₂₁は０．１dB以上となり、共振が発生した。
【００８５】
一方、参考例である試料Ｎｏ．６〜８，１０〜１２，１８〜２０，２２〜２４，２６〜２８，３４〜３６，３８〜４０，４２〜４４，４７，４８，５０〜６０，および本発明の実施例である６２〜６５は、２ｄＢ以上の大きな減衰量を得ることができるとともに、実装評価でも共振の発生を防ぐことができ、電磁波吸収体として良好であった。
【００８６】
また、試料Ｎｏ．６２〜６５は、電磁波吸収体１６の表面にＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させているため、試料Ｎｏ．１〜６１と比べ、水分の放出がなく、良好であった。
【００８７】
特に、試料Ｎｏ．６４，６５は、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄相の厚みがそれぞれ焼結体の厚みの３０％以下であるため、３０％を超えている試料Ｎｏ．６２，６３より大きな減衰量が得られた。
【００８８】
【表１】

【００８９】
（参考例）
次に、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ及びＺｎＯの原料粉末が表２に示す比率になるよう秤量したものを出発原料とした。この出発原料を水とともに、ボールミルに投入調合した後、８時間湿式混合を行うことで、所定の粘性を有するスラリーを得た。
【００９０】
次に、噴霧乾燥機を用い、上記スラリーを乾燥、造粒した後、得られた造粒粉を粉末加圧成形法により、表２に示す成形圧で成形することで成形体を得た。
【００９１】
そして、上記成形体を表２に示す焼成条件で焼成することにより、外形寸法３ｍｍ×７ｍｍ×０．４ｍｍの電磁波吸収体１６を得た。
【００９２】
得られた電磁波吸収体１６の嵩密度の測定結果を表２に示す。また、嵩密度と焼成温度との関係を成形圧ごとに試料Ｎｏ．６６〜８５については図５に、試料Ｎｏ．８６〜１０５については図６にそれぞれ示した。
【００９３】
図５からわかるように試料Ｎｏ．６６〜８５は、ＺｎＯが含まれていないために、成形圧によって嵩密度が大きく変動し、場合によっては低圧成形や低温焼成を行うことができない。
【００９４】
一方、図６からわかるように試料Ｎｏ．８６〜１０５は、ＺｎＯが含まれているため、成形圧が変わっても嵩密度はほぼ一定であることから、低圧成形や低温焼成を可能とし、製造コストを引き下げることができる。
【００９５】
なお、本参考例では、電磁波吸収体にＺｎＯが含まれている例で説明したが、ＺｎＯ以外、ＣｕＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃の少なくともいずれか一種を含有する電磁波吸収体であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００９６】
【表２】

【００９７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、Ｆｅ₂Ｏ₃を主成分とし、その残部にＮｉＯを含有する焼結体からなり、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量が２ｄＢ以上の電磁波吸収体とすることで、低温焼成を可能とし、良好な電磁波吸収特性を得ることができる。
【００９８】
また、上記電磁波吸収体中のＦｅ₂Ｏ₃の含有量を７０〜９５ｍｏｌ％とすることで、良好な電磁波吸収特性が得られると同時に、この電磁波吸収体を高周波回路用パッケージに用いる場合、高周波回路用パッケージの設計の自由度を高めることができる。
【００９９】
また、上記残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃の少なくとも一種を含有した電磁波吸収体とすることで、成形圧に関係なく、焼結性を安定させることができるとともに、成形に用いる装置のコスト低減を計ることができ、複雑な形状の電磁波吸収体を作製することもできる。
【０１００】
また、体積固有抵抗値を５×１０⁵Ω・ｍ以下とした電磁波吸収体とすることで、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量２ｄＢ以上の達成を容易にできる。
【０１０１】
また、Ｆｅ₂Ｏ₃を主成分とし、その残部にＮｉＯを含有する焼結体の表面のすくなくともいずれか一面に、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させることで、表面が緻密化するため、外部から空孔内への水分やガスの吸着を防止することができる。その結果、電磁波吸収体を高周波回路用パッケージ内部に装着したり、高周波回路用パッケージの蓋体そのものが電磁波吸収体であったりしても、空孔から水分やガスが放出されることはないので、高周波回路用パッケージ内部の半導体素子や伝送線路等を腐食させることはなくなる。
【０１０２】
また、電磁波吸収体を高周波回路用パッケージ内部に半田を用いて固定する場合、密着性を上げるため、通常、電磁波吸収体の当接面にＣｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順にメタライジングするが、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層を析出させることで、Ｎｉ層、Ａｕ層のみのメタライジングで、密着性を確保することができる。
【０１０３】
また、上記焼結体の少なくともいずれか一面の任意の部分に析出させたＮｉＦｅ₂Ｏ₄相を主結晶相とする表層の厚みをその方向の焼結体の厚みに対し、合計３０％以下とすることにより、空孔から水分やガスの放出も抑制できるとともに、共振抑制効果も十分発揮することができる。
【０１０４】
また、パッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられたパッケージ蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、上記電磁波吸収体を前記高周波回路用パッケージ内部に装着したことで、良好な電磁波吸収特性が得られると同時に、空洞共振を抑制することができる。
【０１０５】
さらに、パッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられたパッケージ蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記パッケージ蓋体を上記電磁波吸収体で形成したことで、部品点数を削減できると同時に電磁波吸収体を装着するための工程を廃止することができ、製造コストを引き下げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁波吸収体を備えた高周波回路用パッケージの断面図である。
【図２】パッケージ蓋体に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を装着することによって得られる電磁波の減衰量を測定する装置の断面図である。
【図４】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共振抑制を評価するための断面図である。
【図５】本発明の電磁波吸収体の焼成温度と嵩密度の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の電磁波吸収体の焼成温度と嵩密度の関係を示すグラフである。
【図７】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。
【図８】本発明の電磁波吸収体の結晶構造を示すＸ線回折チャート図である。
【図９】本発明の電磁波吸収体を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０・・・高周波回路用パッケージ
１１・・・パッケージ蓋体
１２・・・パッケージベース
１３・・・グラウンド
１４・・・高周波回路基板
１５・・・伝送線路
１６・・・電磁波吸収体
１７・・・プローブ
２０・・・電磁波の減衰量を測定する装置
７０・・・高周波回路用パッケージ
７１・・・パッケージ蓋体
７２・・・電磁波吸収体
７３・・・パッケージベース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic wave absorber having good electromagnetic wave absorption characteristics and a high-frequency circuit package using the same.
[0002]
[Prior art]
Usually, in a high frequency circuit package, airtight sealing is performed by attaching a rectangular parallelepiped package lid made of metal or ceramics to a package base. Accordingly, since a rectangular parallelepiped cavity is formed inside the high frequency circuit package, the high frequency circuit package has the same properties as the rectangular cavity resonator. Therefore, since cavity resonance occurs in a frequency band higher than the cutoff frequency determined by the dimension of the cavity, when mounting a high-frequency semiconductor element or other circuit element that operates in this frequency band in a high-frequency circuit package, By reducing the size, the cut-off frequency is made sufficiently higher than the frequency band in which the element operates. However, this method has a problem that the frequency at which cavity resonance occurs is lower than the frequency band in which the element operates as the operating frequency of the element increases. In recent years, in order to solve this problem, a method of suppressing cavity resonance by mounting an electromagnetic wave absorber inside a high-frequency circuit package and absorbing electric field energy or magnetic field energy at the time of cavity resonance has been adopted. It has become to.
[0003]
For example, as an electromagnetic wave absorber used inside the high frequency circuit package, an electromagnetic wave absorber 72 made of a ferrite sheet having a rectangular parallelepiped shape on the back surface of the package lid 71 as in the high frequency circuit package 70 of FIG. There are known ones that are mounted or those that are coated with a liquid ferrite paint (Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-236935
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ferrite sheet and liquid ferrite paint mounted in the high-frequency circuit package 70 require at least 20% by weight of synthetic resin, resulting in inferior flame resistance. Therefore, in order to solve this problem, it is generally performed to improve flame resistance by adding a flame retardant such as decabromodiphenyl oxide, TBA epoxy oligomer / polymer, TBA carbonate oligomer, etc. Since such a flame retardant is a compound containing Br and Cl elements, a desorption gas containing Br and Cl elements is generated when a temperature load is applied.
[0006]
When the electromagnetic wave absorber 72 containing such a flame retardant is mounted inside the high-frequency circuit package 70, the package lid 71 and the package base 73 are joined or the high-frequency circuit package 70 and the mother board (not shown) are joined. Since a temperature load is applied, the desorption gas containing Br and Cl elements fills the inside of the high frequency circuit package 40. Since such a gas is corrosive, there is a problem that a semiconductor element (not shown) mounted inside the high frequency circuit package 70, a transmission line (not shown) formed on the package base 73, and the like are corroded. there were.
[0007]
In order to suppress the generation of desorbed gas, functional ceramics such as Ni-Zn ferrite may be used for the electromagnetic wave absorber.₂O_ThreeIs usually less than 50 mol%, and can only be used for an electromagnetic wave absorber intended for a frequency band of about several MHz. In contrast, in recent years, there has been a demand for an electromagnetic wave absorber used in a high frequency band of 10 GHz or higher. However, even if such Ni—Zn ferrite is used for an electromagnetic wave absorber intended for a high frequency band of 10 GHz or higher, it is desirable. There was a problem that the electromagnetic wave absorption characteristics of the film could not be obtained.
[0008]
Therefore, the present invention provides an electromagnetic wave absorber that is easy to manufacture, has good electromagnetic wave absorption characteristics and does not generate any desorbed gas, and is used for a high frequency circuit package component mainly for a high frequency band of 10 GHz or higher. And it aims at providing the package for high frequency circuits using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The electromagnetic wave absorber of the present invention is Fe₂O_ThreeConsisting of a sintered body containing NiO in the remainder,Fe ₂ O _Three NiFe on the surface of the internal region whose phase is the main crystal phase ₂ O _Four A surface layer having a main crystal phase as a phase is precipitated. The NiFe ₂ O _Four The thickness of the surface layer having the phase as the main crystal phase is preferably 30% or less in total with respect to the thickness of the sintered body in that direction.
[0010]
The electromagnetic wave absorber is Fe₂O_ThreeThe content of is 70 to 95 mol%.
[0011]
The electromagnetic wave absorber has ZnO, CuO, Bi in the remaining part.₂O_ThreeIt contains at least one of the above.
[0012]
The volume resistivity of the electromagnetic wave absorber is 5 × 10.^FiveIt is characterized by being Ω · m or less.
[0013]
Moreover, it is preferable that the attenuation amount of the electromagnetic wave in frequency 10 GHz or more is 2 dB or more.
[0015]
In the high frequency circuit package comprising a package base and a package lid attached on the package base, the electromagnetic wave absorber is mounted inside the high frequency circuit package.
[0016]
In the high frequency circuit package comprising a package base and a package lid attached on the package base, the package lid is formed of the electromagnetic wave absorber.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the electromagnetic wave absorber of the present invention will be described in detail.
[0018]
First, the electromagnetic wave absorber of the present invention is Fe₂O_ThreeIt is important that the remainder is made of a sintered body containing NiO, and the attenuation of electromagnetic waves at a frequency of 10 GHz or more is 2 dB or more.
[0019]
Where Fe₂O_ThreeThe reason why the main component, that is, 50 mol% or more is that if it is less than 50 mol%, the volume resistivity of the electromagnetic wave absorber is increased, and good electromagnetic wave absorption characteristics cannot be obtained.
[0020]
The electromagnetic wave absorber of the present invention is Fe₂O_ThreeThe content of is preferably 70 to 95 mol%.
[0021]
Fe₂O_ThreeThe content of 70 mol% or more is 50 mol% or more and less than 70 mol%.₂O_ThreeThis is because even if the content of is slightly different, the sensitivity to the electromagnetic wave absorption characteristics is large, and it is difficult to design a package for a high frequency circuit.
[0022]
On the other hand, Fe₂O_ThreeThe reason why the content of is not more than 95 mol% is that if it exceeds 95 mol%, it becomes difficult to sinter depending on the molding pressure, and good electromagnetic wave absorption characteristics may not be obtained.
[0023]
In addition, NiO is contained in the balance, and when NiO is not included at all, the volume resistivity of the electromagnetic wave absorber is increased, and good electromagnetic wave absorption characteristics cannot be obtained, and it becomes difficult to sinter at low temperature. Because. As described above, the sintered body forming the electromagnetic wave absorber of the present invention is Fe.₂O_ThreeSince the content of is increased, the sinterability tends to be deteriorated, but a dense sintered body can be obtained at a low temperature by containing a predetermined amount of NiO. The electromagnetic wave absorber preferably contains 10 to 30 mol% of NiO with respect to the electromagnetic wave absorber from the viewpoint that a large attenuation amount of electromagnetic wave of 10 dB or more can be obtained depending on the molding pressure and the firing temperature.
[0024]
The reason why the attenuation of electromagnetic waves in a frequency band used in a general high-frequency circuit package, that is, a frequency of 10 GHz or more is 2 dB or more is that cavity resonance cannot be suppressed if it is less than 2 dB.
[0025]
The balance is ZnO, CuO, Bi.₂O_ThreeIt is preferable to contain at least one of the above, and by doing so, it can be sintered as an electromagnetic wave absorber even if the molding pressure is as low as about 460 MPa. Here, ZnO, CuO, Bi₂O_ThreeThe content of is 10 for the volume resistivity of the electromagnetic wave absorber.^FourFrom the viewpoint of being able to be Ω · m or less, it is preferably 1 mol% or more with respect to the electromagnetic wave absorber. ZnO, CuO, Bi₂O_ThreeThe content of is preferably 25 mol% or less with respect to the electromagnetic wave absorber, and if it exceeds 25 mol%, the temperature range in which sintering can be performed becomes very narrow and is not suitable for mass production.
[0026]
Furthermore, the volume resistivity, which is one of the factors that greatly affect the electromagnetic wave absorption characteristics, is 5 × 10.^FiveIt is preferable to set it to Ω · m or less. This gives a volume resistivity of 5 × 10^FiveThis is because by setting it to Ω · m or less, it becomes easy to achieve an electromagnetic wave attenuation of 2 dB or more at a frequency of 10 GHz or more.
[0027]
  In addition, the electromagnetic wave absorber of the present invention is Fe₂O_ThreeIs a sintered body containing NiO in the remainder, and NiFe is formed on at least one surface of the sintered body.₂O_FourIt is preferable to deposit a surface layer whose phase is the main crystal phase. In the figure showing the X-ray diffraction chart of the electromagnetic wave absorber of the present invention, Fe₂O_Three(For example, Fe of PDF # 33-0664₂O_Three) For the (104) plane peak intensity of A, NiFe₂O_Four(For example, NiFe of PDF # 10-0325₂O_Four), The surface layer having a B / A value of 1 or more is included in the electromagnetic wave absorber of the present invention.₂O_FourThe surface layer is defined as the main crystal phase. The thickness of the surface layer is determined by measuring the B / A value inside and inside the electromagnetic wave absorber of the present invention. Specifically, for example, the surface of the electromagnetic wave absorber of the present invention having a B / A of 1 or more is polished little by little (in a range of 30% or less of the thickness), and the B / A value of this polished surface is determined. taking measurement. In the electromagnetic wave absorber of the present invention, the B / A value of the polished surface is more than 1.smallThen, the ratio of the value obtained by dividing the polished thickness by the thickness before polishing is 30% or less.
[0028]
NiFe on at least one surface of the sintered body₂O_FourThe surface layer having the main crystal phase as the phase was precipitated by NiFe₂O_FourThe phase has a spinel structure so that it has a corundum structure.₂O_ThreeThis is because it becomes denser than the phase and can prevent moisture and gas from being adsorbed into the pores from the outside. By preventing moisture and gas from adsorbing, even if the electromagnetic wave absorber is mounted inside the high frequency circuit package as described later, or the lid of the high frequency circuit package itself is an electromagnetic wave absorber, Since moisture and gas are not released from the semiconductor device, the semiconductor elements and transmission lines inside the high frequency circuit package are not corroded.
[0029]
In addition, when the electromagnetic wave absorber is fixed inside the high frequency circuit package using solder as will be described later, in order to improve the adhesion, usually the Cr layer, the Ni layer, and the Au layer are sequentially formed on the contact surface of the electromagnetic wave absorber. Metalizing, but NiFe₂O_FourBy precipitating the surface layer whose phase is the main crystal phase, adhesion can be ensured by metalizing only the Ni layer and the Au layer.
[0030]
Note that the entire surface of the sintered body is NiFe.₂O_FourIt is most preferable to deposit a surface layer having a main crystal phase as a phase, but NiFe is deposited on any part of at least one surface of the sintered body.₂O_FourA surface layer whose phase is the main crystal phase may be precipitated.
[0031]
Furthermore, NiFe deposited on at least one surface of the sintered body₂O_FourThe total thickness of the surface layer having the phase as the main crystal phase is preferably 30% or less with respect to the thickness of the sintered body in that direction.
[0032]
Specifically, as shown in the electromagnetic wave absorber of the present invention in FIG. 9, NiFe is applied to the surface 16a or the surface 16b.₂O_FourWhen the surface layer whose phase is the main crystal phase is deposited, the thickness of the surface layer may be 30% or less in total with respect to the thickness of the sintered body in the Z direction.
[0033]
Further, NiFe is applied to the surface 16c or the surface 16d.₂O_FourWhen the surface layer having the main crystal phase as the phase is precipitated, the thickness of the surface layer may be 30% or less in total with respect to the thickness of the sintered body in the X direction, and the same idea may be applied to the Y direction. .
[0034]
NiFe deposited on at least one surface of the sintered body₂O_FourThe thickness of the surface layer whose phase is the main crystal phase is set to 30% or less with respect to the thickness of the sintered body in that direction. If the thickness exceeds 30%, the resonance suppression effect described later cannot be sufficiently exhibited. This is because if it is 30% or less, the resonance suppression effect can be sufficiently exhibited.
[0035]
For example, as shown in FIG. 1, a high frequency circuit board 14 on which a semiconductor element (not shown) is mounted is attached, a package base 12 having a transmission line 15 formed on the surface thereof, and a package lid attached on the package base 12. By mounting the electromagnetic wave absorber 16 of the present invention inside the high frequency circuit package 10 composed of the body 11, good electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained and cavity resonance can be suppressed.
[0036]
In addition, it is important that the electromagnetic wave absorber 16 does not contain a compound containing Br, Cl, and S elements. When the electromagnetic wave absorber 16 contains a compound containing Br, Cl, and S elements, when the electromagnetic wave absorber 16 is mounted inside the high frequency circuit package 10, the semiconductor element (not shown), the transmission line 15 and the like are corroded. Because. Since the electromagnetic wave absorber 16 of the present invention is made of a ferrite ceramic and does not essentially contain a compound containing Br, Cl, and S elements, it corrodes a semiconductor element (not shown), the transmission line 15 and the like. There is nothing.
[0037]
However, the electromagnetic wave absorber 16 of the present invention is made of SiO 2₂Even if metal elements such as Ca, Al, Co, Cu, and Mn are contained in the order of several hundred ppm as inevitable impurities, the semiconductor element (not shown), the transmission line 15 and the like are not corroded, so that there is no problem.
[0038]
The electromagnetic wave absorber of the present invention is produced by the following method.
[0039]
First, Fe₂O_ThreeA raw material powder of 50 mol% or more and a raw material powder of NiO are charged and mixed in a ball mill or bead building together with water, and then wet-mixed for 6 to 10 hours to obtain a slurry having a predetermined viscosity.
[0040]
Where Fe₂O_ThreeWhen the raw material powder or NiO raw material powder is charged into a ball mill or bead building, known curing agents, curing aids, lubricants, plasticizers, dispersants, mold release agents, colorants, extenders within the scope of the present invention. There is no problem even if a small amount of (inorganic material) is added.
[0041]
Further, in order to ensure sinterability, Fe having an average particle diameter of 1 μm or less, preferably 0.85 μm or less.₂O_ThreeIt is preferable to use raw material powder or NiO raw material powder.
[0042]
Furthermore, from the viewpoint of enabling molding at a lower pressure, ZnO, CuO, Bi₂O_ThreeIt is preferable to add at least one kind of raw material powder, and it is particularly preferable that the total amount of addition is 5 to 10 mol%. By doing so, the cost of the apparatus used for molding can be reduced. In addition, an electromagnetic wave absorber having a complicated shape can be produced.
[0043]
Next, after drying and granulating the slurry using a spray dryer, the obtained granulated powder is obtained into a desired shape by, for example, a powder pressure molding method.
[0044]
Alternatively, the dried slurry is subjected to calcining synthesis at about 700 to 900 ° C., pulverized with a ball mill or bead mill, and dried again with a spray dryer, and then desired molding means, for example, powder pressure molding You may produce the molded object of arbitrary shapes by the method.
[0045]
Here, when the powder pressure molding method is used, the molding pressure may be set to 460 to 1900 MPa, for example.
[0046]
And after baking the said molded object at 1000-1400 degreeC and holding time 0-2 hours, the electromagnetic wave absorber of this invention is obtained by temperature-falling at 300-500 degreeC / hour.
[0047]
The volume resistivity value is 5 × 10^FiveIn order to obtain an electromagnetic wave absorber having Ω · m or less, the molding pressure may be set to 934 MPa or higher or the firing temperature may be set to 1200 ° C. or higher in the above-described manufacturing method.
[0048]
Further, at least one surface of the sintered body has NiFe₂O_FourIn order to obtain an electromagnetic wave absorber in which a surface layer having a main crystal phase as a phase is obtained, the molded body is surrounded or embedded with Ni powder, and then fired at 1000 to 1400 ° C. for a holding time of 0 to 2 hours. The temperature may be lowered at 500 ° C./hour.
[0049]
When the electromagnetic wave absorber obtained by such a manufacturing method is confirmed on the surface and the internal crystal structure by using X-ray diffraction, it is as shown in FIG. 8, for example. FIG. 8 shows that when the X-ray (CuKα ray) is incident on the electromagnetic wave absorber, the reflection angle of the reflected X-ray emitted from the electromagnetic wave absorber by the Bragg condition (the incident angle) is θ. 2θ (°) is shown on the horizontal axis, and the peak intensity is shown on the vertical axis, and within the electromagnetic wave absorber, the Fe # 33-0664 Fe₂O_ThreePeak intensity P of (104) plane of phase_i(Fe₂O_Three) Is NiFe of PDF # 10-0325₂O_FourPhase peak intensity P_i(NiFe₂O_Four) Fe because it is higher₂O_ThreeIt can be seen that the phase is the main crystal phase. On the other hand, on the surface, NiFe of PDF # 10-0325₂O_FourPeak intensity P of (311) plane of phase_s(NiFe₂O_Four) Is Fe of PDF # 33-0664₂O_ThreePeak intensity P of (104) plane of phase_s(Fe₂O_ThreeNiFe because it is higher₂O_FourIt can be seen that the phase is the main crystal phase.
[0050]
Here, NiFe deposited on at least one surface of the sintered body₂O_FourIn order to obtain an electromagnetic wave absorber in which the thickness of the surface layer having the phase as the main crystal phase is 30% or less in total with respect to the thickness of the sintered body in that direction, the firing temperature is set to 1200 ° C. or less in the firing method described above. Good.
[0051]
In addition, when producing a thin electromagnetic wave absorber, processing such as grinding or polishing may be performed after firing.
[0052]
The electromagnetic wave absorber obtained as described above is not limited to a rectangular parallelepiped, but may include a cylinder, a cone, a triangular prism, a triangular pyramid, a combination thereof, or a void inside the electromagnetic wave absorber. Further, the position where the electromagnetic wave absorber is mounted may be anywhere inside the high frequency circuit package as long as the characteristics of the high frequency circuit package are not affected and the cavity resonance can be suppressed.
[0053]
When the electromagnetic wave absorber 16 of the present invention is mounted inside the high frequency circuit package 10, the electromagnetic wave absorber 16 may be fixed to the package lid 11 with solder or a public thermosetting resin adhesive. When using a thermosetting resin adhesive, it is particularly preferable to use an epoxy resin.
[0054]
Here, it is important that the solder or the thermosetting resin adhesive does not contain a compound of Br, Cl, and S elements. As described above, if a compound of Br, Cl, S element is included, it causes corrosion of the semiconductor element (not shown), the transmission line 15 and the like.
[0055]
Further, when the electromagnetic wave absorber 16 is fixed to the package lid 11 using solder, in order to improve the adhesion, the contact surface of the electromagnetic wave absorber of the present invention is preliminarily metalized in the order of Ni layer and Au layer. It is preferable to keep it.
[0056]
Alternatively, when the electromagnetic wave absorber 16 is fixed to the package lid 11 using a thermosetting resin adhesive (hereinafter simply referred to as an adhesive), the Young's modulus of the adhesive is 10 GPa or less, particularly 5 GPa or less. Is preferred. This is because the material of the package lid 11 and the material of the electromagnetic wave absorber 16 usually have different linear expansion coefficients. Therefore, when the Young's modulus of the adhesive is greater than 10 GPa, the stress generated in the electromagnetic wave absorber 16 is sufficiently increased. This is because the high frequency circuit package 10 is destroyed without being able to be relaxed.
[0057]
As an adhesive satisfying these conditions, an epoxy resin is preferable, and a bisphenol A type epoxy resin is particularly preferable.
[0058]
In addition, the electromagnetic wave absorber 16 is bonded to the package lid 11 by printing and applying an adhesive on the electromagnetic wave absorber 16 or the package lid 11 in advance, and then contacting the electromagnetic wave absorber 16 and the package lid 11. In this state, it is obtained by heat treatment at a predetermined temperature.
[0059]
The electromagnetic wave absorber 16 preferably has open pores. If open pores exist on the surface in contact with the package lid 11, when the electromagnetic wave absorber 16 and the package lid 11 are bonded, the adhesive enters the open pores of the electromagnetic wave absorber 16 to increase the adhesive strength. Can do. Since there are voids, pores, and the like inside the electromagnetic wave absorber 16, open pores can be obtained by grinding the surface.
[0060]
In order to obtain such open pores, the porosity of the electromagnetic wave absorber 16 is preferably about 2% to 15%.
[0061]
Such an electromagnetic wave absorber 16 can suppress cavity resonance and unnecessary radiant waves generated from the semiconductor element inside the high frequency circuit package 10, and can be corrosive from the electromagnetic wave absorber 10 and the adhesive. Since no outgassing occurs, a highly reliable high frequency circuit package 10 can be obtained.
[0062]
As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, in a high frequency circuit package 10 comprising a package base 12 and a package lid 11 attached on the package base 12, the package lid 11 is The electromagnetic wave absorber 16 of the present invention may be formed, and not only can suppress cavity resonance and unnecessary radiation generated from the semiconductor element, but also can reduce the number of components and at the same time for mounting the electromagnetic wave absorber. The process can be abolished, and the manufacturing cost can be reduced.
[0063]
When the package lid 11 is formed of the electromagnetic wave absorber 16 of the present invention, the electromagnetic wave absorber 16 is preferably a dense sintered body having a porosity of 2% or less because of the characteristics as the package lid.
[0064]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
[0065]
  (Example)
  First, Fe₂O_ThreeThe starting material was weighed so that the NiO raw material powder had the ratio shown in Table 1. The starting material was mixed with water in a ball mill and then wet mixed for 8 hours to obtain a slurry having a predetermined viscosity.
[0066]
Next, after drying and granulating the slurry using a spray dryer, the obtained granulated powder was molded at a molding pressure shown in Table 1 by a powder pressure molding method to obtain a molded body.
[0067]
The molded body was fired under the firing conditions shown in Table 1 to obtain an electromagnetic wave absorber 16 having an outer dimension of 3 mm × 7 mm × 0.4 mm and an evaluation sample having an outer diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm.
[0068]
Thereafter, the attenuation amount of the electromagnetic wave obtained by mounting the electromagnetic wave absorber 16 and the volume specific resistance value of the evaluation sample are measured, and the resonance suppression effect of the electromagnetic wave absorber 16 and the amount of water released from the electromagnetic wave absorber 16 are also measured. Evaluation was performed.
[0069]
The attenuation of electromagnetic waves obtained by mounting the electromagnetic wave absorber 16 was measured as follows.
[0070]
First, as shown in FIG. 3, the electromagnetic wave absorber 16 was placed on the package base 12 on which the transmission line 15 was formed so as to cover the transmission line 15. Here, the external dimensions of the package base 12 were 10 mm × 10 mm × 0.5 mm.
[0071]
Next, the probe 17 is pressed against the transmission line 15 and the power reflection coefficient S is applied in the frequency band 10 to 40 GHz by a network analyzer (not shown) connected from the probe 17 via a coaxial cable (not shown).₁₁, Power transmission coefficient S_{twenty one}Was measured.
[0072]
The attenuation amount of electromagnetic waves obtained by mounting the electromagnetic wave absorber 16 is expressed by the power reflection coefficient S.₁₁, Power transmission coefficient S_{twenty one}Was calculated by substituting into the following formula.
[0073]
[Expression 1]

[0074]
Here, the single package base 12 shown in FIG._{twenty one}The one with -1.5 dB or more was used.
[0075]
Regarding the effect of suppressing the resonance of the electromagnetic wave absorber 16, as shown in FIG. 4, the package base 12 on which the transmission line 15 is formed, and attached on the package base 12, have a cavity of 8 mm × 8 mm × 0.8 mm. Evaluation was performed using a high frequency circuit package 10 including a package lid 11 made of Kovar (KOV) with Au plating.
[0076]
Further, the amount of water released from the electromagnetic wave absorber 16 was evaluated using the Karl Fischer method. MKC-210 Karl Fischer moisture meter (manufactured by Tokyo Denki Kogyo Co., Ltd.) was used as a measuring device, and moisture vaporizer ADP-351 (manufactured by Tokyo Denshi Kogyo Co., Ltd.) was used as a device for vaporizing water as a pretreatment. Vaporization temperature is 115 ° C, flow gas is N₂The reagents used were Coulomat AG (generating solution) and Coulomat CG (counter electrode solution). In addition, the shape of the measurement sample is 18 mm × 16 mm × 1.0 mm, and in order to eliminate the influence of the surface roughness, all six surfaces of the measurement sample are ground under the same processing conditions, and the center line average roughness (R_a) Was set to 0.8 to 1.0 μm.
[0077]
The electromagnetic wave absorber 16 was bonded to the inside of the package lid 12 with a low melting point solder before the package lid 11 was attached to the package base 12.
[0078]
Regarding the evaluation of resonance suppression of the electromagnetic wave absorber 16, the probe 17 is pressed against the transmission line 15, and power transmission at 10 to 40 GHz is performed by a network analyzer (not shown) connected from the probe 17 via a coaxial cable (not shown). Coefficient S_{twenty one}The power transmission coefficient S when the electromagnetic wave absorber 16 is not mounted_{21 (o)}Absolute value of difference from △ S_{twenty one}Is less than 0.1 dB, the resonance suppression effect is good, and 0.1 dB or more is less than the resonance suppression effect.
[0079]
On the other hand, the volume resistivity value of the sample for evaluation was measured according to JIS C2141 (1992) except for its shape.
[0080]
Table 1 shows the calculation result of the electromagnetic wave attenuation at the frequency of 10 GHz, the measurement result of the volume resistivity, and the evaluation result of the resonance suppression at 10 to 40 GHz.Sample No. Reference numerals 1 to 61 are reference examples. 62 to 65 are examples of the present invention.
[0081]
As is clear from the results in Table 1, sample No. 1-4 are Fe₂O_ThreeSince the ratio is less than 50%, a large attenuation of 2 dB or more cannot be obtained._{twenty one}Was 0.1 dB or more, and resonance occurred.
[0082]
Sample No. 13-16, 29-32, 45, 46, because the compacting pressure was as low as 467 MPa, a dense sintered body could not be obtained, so a large attenuation of 2 dB or more could not be obtained, and the resonance suppression evaluation ΔS_{twenty one}Was 0.1 dB or more, and resonance occurred.
[0083]
Further, even when the molding pressure is 934 MPa or more, the sample No. Since 5, 9, 17, 21, 25, 33, 37, 41, and 49 were not able to obtain a dense sintered body, a large attenuation of 2 dB or more could not be obtained._{twenty one}Was 0.1 dB or more, and resonance occurred.
[0084]
Sample No. Since 61 also does not contain NiO, a large attenuation of 2 dB or more cannot be obtained._{twenty one}Was 0.1 dB or more, and resonance occurred.
[0085]
on the other hand,Reference exampleSample No. 6-8, 10-12, 18-20, 22-24, 26-28, 34-36, 38-40, 42-44, 47, 48, 50-60,And examples of the present invention62-65 can obtain a large attenuation of 2 dB or more, and can prevent the occurrence of resonance even in mounting evaluation, and is good as an electromagnetic wave absorber.
[0086]
Sample No. 62 to 65 are NiFe on the surface of the electromagnetic wave absorber 16.₂O_FourSince the surface layer having the main crystal phase as the phase is precipitated, sample no. Compared with 1-61, there was no release of moisture, which was good.
[0087]
In particular, sample no. 64 and 65 are NiFe₂O_FourSince the thickness of each phase is 30% or less of the thickness of the sintered body, the sample No. exceeding 30%. A greater attenuation than 62 and 63 was obtained.
[0088]
[Table 1]

[0089]
  (Reference example)
  Next, Fe₂O_ThreeNiO and ZnO raw material powders weighed so as to have the ratios shown in Table 2 were used as starting materials. The starting material was mixed with water in a ball mill and then wet mixed for 8 hours to obtain a slurry having a predetermined viscosity.
[0090]
Next, after drying and granulating the slurry using a spray dryer, the obtained granulated powder was molded at a molding pressure shown in Table 2 by a powder pressure molding method to obtain a molded body.
[0091]
And the electromagnetic wave absorber 16 of external dimensions 3 mm x 7 mm x 0.4 mm was obtained by baking the said molded object on the baking conditions shown in Table 2.
[0092]
Table 2 shows the measurement results of the bulk density of the obtained electromagnetic wave absorber 16. In addition, the relationship between the bulk density and the firing temperature is determined for each molding pressure using sample No. 66 to 85 are shown in FIG. 86 to 105 are shown in FIG.
[0093]
As can be seen from FIG. Since Nos. 66 to 85 do not contain ZnO, the bulk density varies greatly depending on the molding pressure, and in some cases, low-pressure molding or low-temperature firing cannot be performed.
[0094]
On the other hand, as can be seen from FIG. Since 86 to 105 contain ZnO, the bulk density is almost constant even when the molding pressure changes. Therefore, low-pressure molding and low-temperature firing are possible, and the manufacturing cost can be reduced.
[0095]
  BookreferenceIn the example, the example in which the electromagnetic wave absorber contains ZnO has been described. However, other than ZnO, CuO, Bi₂O_ThreeIt goes without saying that the same effect can be obtained even with an electromagnetic wave absorber containing at least one of the above.
[0096]
[Table 2]

[0097]
【The invention's effect】
As detailed above, Fe₂O_ThreeIs made of a sintered body containing NiO in the remainder, and an electromagnetic wave absorber having an electromagnetic wave attenuation amount of 2 dB or more at a frequency of 10 GHz or more enables low-temperature firing and has good electromagnetic wave absorption characteristics. Obtainable.
[0098]
Further, Fe in the electromagnetic wave absorber₂O_ThreeBy making the content of 70 to 95 mol%, good electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained, and at the same time, when this electromagnetic wave absorber is used for a high frequency circuit package, the design freedom of the high frequency circuit package can be increased. it can.
[0099]
The balance is ZnO, CuO, Bi.₂O_ThreeBy using an electromagnetic wave absorber containing at least one of the above, it is possible to stabilize the sinterability regardless of the molding pressure, and to reduce the cost of the apparatus used for molding, and to absorb electromagnetic waves of complex shapes. The body can also be made.
[0100]
Also, the volume resistivity value is 5 × 10^FiveBy setting the electromagnetic wave absorber to Ω · m or less, it is possible to easily achieve an electromagnetic wave attenuation of 2 dB or more at a frequency of 10 GHz or more.
[0101]
Fe₂O_ThreeAt least one of the surfaces of the sintered body containing NiO in the balance,₂O_FourBy precipitating the surface layer whose phase is the main crystal phase, the surface is densified, so that moisture and gas can be prevented from being adsorbed into the pores from the outside. As a result, even when the electromagnetic wave absorber is mounted inside the high frequency circuit package or the lid of the high frequency circuit package itself is an electromagnetic wave absorber, moisture and gas are not released from the holes. The semiconductor elements and transmission lines inside the high frequency circuit package are not corroded.
[0102]
Also, when the electromagnetic wave absorber is fixed inside the package for a high frequency circuit using solder, in order to improve the adhesion, usually, the contact surface of the electromagnetic wave absorber is metalized in the order of Cr layer, Ni layer, Au layer. NiFe₂O_FourBy precipitating the surface layer whose phase is the main crystal phase, adhesion can be ensured by metalizing only the Ni layer and the Au layer.
[0103]
Further, NiFe deposited on an arbitrary part of at least one surface of the sintered body₂O_FourBy controlling the thickness of the surface layer with the phase as the main crystal phase to a total of 30% or less with respect to the thickness of the sintered body in that direction, the release of moisture and gas from the pores can be suppressed, and the resonance suppression effect can be sufficiently exhibited can do.
[0104]
In addition, in a high frequency circuit package comprising a package base and a package lid mounted on the package base, the electromagnetic wave absorber is mounted inside the high frequency circuit package, thereby obtaining good electromagnetic wave absorption characteristics. At the same time, cavity resonance can be suppressed.
[0105]
Further, in a high frequency circuit package comprising a package base and a package lid mounted on the package base, the package lid is formed of the electromagnetic wave absorber, thereby reducing the number of components and at the same time absorbing electromagnetic waves. The process for attaching the body can be eliminated, and the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a high-frequency circuit package including an electromagnetic wave absorber according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a high frequency circuit package using the electromagnetic wave absorber of the present invention as a package lid.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an apparatus for measuring the attenuation of electromagnetic waves obtained by mounting the electromagnetic wave absorber of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for evaluating resonance suppression of a high-frequency circuit package using the electromagnetic wave absorber of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the firing temperature and the bulk density of the electromagnetic wave absorber of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the firing temperature and bulk density of the electromagnetic wave absorber of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a high-frequency circuit package using a conventional electromagnetic wave absorber.
FIG. 8 is an X-ray diffraction chart showing the crystal structure of the electromagnetic wave absorber of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing an electromagnetic wave absorber of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... High frequency circuit package
11 ... Package lid
12 ... Package base
13 ... Ground
14 ... High frequency circuit board
15 ... Transmission line
16 ... Electromagnetic wave absorber
17 ... Probe
20 ... Device for measuring the attenuation of electromagnetic waves
70 ... Package for high-frequency circuit
71 ... Package lid
72 ... Electromagnetic wave absorber
73 ... Package base

Claims

It consists of a sintered body containing Fe ₂ O ₃ as the main component and NiO in the remainder, and the NiFe ₂ O ₄ phase is the main crystal phase on the surface of the internal region having the Fe ₂ O ₃ phase as the main crystal phase. An electromagnetic wave absorber having a surface layer deposited thereon.

_2. The electromagnetic wave absorber according to claim 1 , wherein the thickness of the surface layer having the NiFe ₂ O ₄ phase as a main crystal phase is 30% or less in total with respect to the thickness of the sintered body in that direction.

The electromagnetic wave absorber according to claim 1 , wherein the content of Fe ₂ O ₃ is 70 to 95 mol%.

The electromagnetic wave absorber according to claim 1 , wherein the balance contains at least one of ZnO, CuO, and Bi ₂ O ₃ .

The electromagnetic wave absorber according to any one of claims 1 to 4, wherein the volume resistivity value is 5 x 10 ⁵ Ω · m or less.

The electromagnetic wave absorber according to any one of claims 1 to 5, wherein the attenuation amount of the electromagnetic wave at a frequency of 10 GHz or more is 2 dB or more .

A high-frequency circuit package comprising a package base and a package lid attached on the package base, wherein the electromagnetic wave absorber according to any one of claims 1 to 6 is mounted inside the high-frequency circuit package. A high-frequency circuit package.

A high frequency circuit package comprising a package base and a package lid mounted on the package base, wherein the package lid is formed of the electromagnetic wave absorber according to any one of claims 1 to 6. A high-frequency circuit package.