JP7305051B1

JP7305051B1 - 磁性セラミック基板、基板製造方法、およびサーキュレータ

Info

Publication number: JP7305051B1
Application number: JP2022535439A
Authority: JP
Inventors: 元基正木; 巧弥長峯; 俊之盛林; 哲也上田; 博信柴田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2041-11-22
Also published as: WO2023089804A1; JPWO2023089804A1

Abstract

磁性セラミック基板（１）は、磁性セラミックから成る基材（２）と、基材（２）の表面に接するように形成された導体パターン（５）とを備える。基材（２）の表面は平滑であり、導体パターン（５）は、金属導体（３）と非晶質ガラス（４）とを含む。また、サーキュレータは、磁性セラミック基板（１）を備える。

Description

本開示は、電子機器の磁性を利用した回路基板に用いられる磁性セラミック基板、当該磁性セラミック基板を製造する基板製造方法、および当該磁性セラミック基板を用いたサーキュレータに関する。

電子機器の送受信回路には、送信信号と受信信号との各々の流れを制御するサーキュレータであって、アンテナを共用化するためのサーキュレータが使用されている。このサーキュレータに使用されるセラミック回路基板では、磁性セラミック基材の表面をメタライズすることにより回路パターンが形成されている。ところが、一般に用いられる厚膜印刷法による回路パターン形成方法は、簡便で量産性に優れる反面、セラミック基材と導体パターンとの密着性を確保して信頼性を向上させることが困難であるという課題がある。さらに、導体パターンの密着性を向上させるためにガラスフリットを多量に含む導体ペーストを用いた場合において、導体の表面にめっき処理する際のめっき付着性が悪化するという課題がある。

そこで、特許文献１は、セラミック基板の表面に第１のペーストを塗布して第１のペーストを焼成することにより密着性が高い第１のメタライズ層を形成し、形成した第１のメタライズ層に第２のペーストを塗布して第２のペーストを焼成することにより放熱性が高い第２のメタライズ層を形成した回路基板を提案している。ここで、第２のペーストは第１のペーストに比べて金属粒子成分に対するガラス成分の割合が少ない。

特開２００７－２０１３４６号公報

特許文献１が提案している回路基板では、第１のペーストがガラス成分を有することによってセラミック基板と導体との密着性が向上しているが、ヒートサイクルなどの熱応力が界面に印加された場合に導体が剥がれる場合があるという課題がある。

本開示は、磁性セラミックの基材に導体パターンを形成した磁性セラミック基板において、導体パターンと基材との密着性に優れ、かつ、導体パターンの表面におけるめっき付着性に優れた磁性セラミック基板を提供することを目的とする。

本開示に係る磁性セラミック基板は、
磁性セラミックから成る基材と、
前記基材の表面に接するように形成された導体パターンと
を備える磁性セラミック基板であって、
前記基材の表面は平滑であり、
前記導体パターンは、金属導体と非晶質ガラスとを含む。

本開示によれば、導体パターンが非晶質ガラスを含むことにより、導体パターンと基材との密着性が向上する。また、非晶質ガラスの量が適度であれば、非晶質ガラスは導体パターンの表面におけるめっき付着性に影響を与えない。従って、本開示によれば、磁性セラミックの基材に導体パターンを形成した磁性セラミック基板において、導体パターンと基材との密着性に優れ、かつ、導体パターンの表面におけるめっき付着性に優れた磁性セラミック基板を提供することができる。

実施の形態１に係る磁性セラミック基板１の断面模式図。非平滑基材１０を備える磁性セラミック基板１の断面模式図。実施の形態１に係る磁性セラミック基板１の導体パターン５と基材２とが成す界面の拡大模式図。非平滑基材１０を備える磁性セラミック基板１における導体パターン５と非平滑基材１０とが成す界面の拡大模式図。実施の形態１に係る磁性セラミック基板１の界面における非晶質ガラス４の結着状態を示す模式図。結晶質ガラス８を含む導体パターン５を備える磁性セラミック基板１の界面における結晶質ガラス８の結着状態を示す模式図。結晶質ガラス８を含む導体パターン５を備える磁性セラミック基板１の断面模式図。非晶質ガラス４が導体パターン５の表面側に偏って分散した磁性セラミック基板１の断面模式図。実施の形態１に係る磁性セラミック基板１の断面模式図。実施の形態１に係る導体パターン５を２層構造にした磁性セラミック基板１の断面模式図。実施の形態１に係る実施例および比較例をまとめた表。実施の形態２に係るサーキュレータ２０の断面模式図。実施の形態２に係るサーキュレータ２０の断面模式図。

焼結した磁性セラミックの基材の表面に導体パターンを形成する方法として、磁性セラミックの基材の表面に導体ペーストを印刷し、印刷した導体ペーストを焼き付ける方法が知られている。ここで、当該導体ペーストには結着剤となるガラスを添加されている。しかしながら、当該方法では、添加したガラス量が少ない場合において、期待通りに密着力が向上する効果を得られない場合があるという課題がある。さらに、密着力が向上する効果を増すために導体ペーストに対するガラスの添加量を極端に増やした場合、導体パターンの表面においてガラス浮きが増えてめっき付着性が悪化するという課題がある。一方、焼き付け後において磁性セラミックの基材と導体パターンとの界面における応力に着目すると、磁性セラミックの基材と導体パターンとの間における熱膨張率の差異によって、磁性セラミックの基材と導体パターンとの界面に応力が発生する。このとき、磁性セラミックの基材の表面における表面粗さが大きい場合、磁性セラミックの基材の表面に存在する微細な突起に応力が集中することにより、磁性セラミックの基材の表面（磁性セラミックの基材と導体パターンとの界面）に微細なクラックが発生する場合があるという課題がある。このクラックは、特に、硬度が低い磁性セラミックの基材において発生し易い傾向がある。また、このクラックは導体パターンの剥がれの原因になる場合がある。
そこで、本発明者らは、前述の課題を解決すべく鋭意研究した結果、磁性セラミックの基材に導体パターンを形成した磁性セラミック基板において、表面が平滑な基材を用いることにより、基材と導体パターンとの間における熱膨張率の差異による微細クラックの発生を抑制することができることを見出した。また、本発明者らは、導体パターンが比較的少ない量の非晶質ガラスを含むことにより、導体パターンの密着力が向上しつつ、導体パターンのめっき付着性が悪化しないことを見出した。ここで、非晶質ガラスは結着力に優れている。

実施の形態１．
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。実施の形態１は、磁性セラミックから成る基材２と、基材２の表面に接するように形成された導体パターン５とを有する磁性セラミック基板１において、基材２の表面が平滑であり、導体パターン５が非晶質ガラス４を含むことを特徴とする磁性セラミック基板１に関する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、実施の形態１に係る磁性セラミック基板１の断面模式図の具体例を示している。図１に示すように、磁性セラミック基板１は、基材２と、導体パターン５とを備える。

基材２は、磁性セラミックから成り、磁性セラミック基板１に用いられる。図１に示すように基材２の表面は平滑処理されているために平滑である。基材２の表面が平滑であることにより、基材２と導体パターン５との間における熱膨張率の差異による応力が基材２と導体パターン５とが成す界面に発生しても、図３に示すように基材２に微細クラック７が発生しにくい。
ここで、図２に示すように、磁性セラミック基板１が基材２の代わりに非平滑基材１０を備える場合を考える。非平滑基材１０は、表面が平滑処理されていない磁性セラミックの基材である。この場合において、基材２と導体パターン５との間における熱膨張率の差異による応力が、基材２の表面に存在する突起６に集中する。ここで、突起６は基材２の表面が平滑ではないことによって生じる。その結果、図４に示すように主に突起６に微細クラック７が発生し易くなり、発生した微細クラック７を起点に導体パターン５の密着性が低下する。
従って、磁性セラミック基板１において、基材２の表面が平滑であることにより、微細クラック７の発生が抑制され、また、導体パターン５と基材２との密着性の低下が抑制されている。

導体パターン５は、基材２の表面に接するように形成されている。また、導体パターン５は、金属導体３と非晶質ガラス４とを含み、金属導体３に非晶質ガラス４が分散した構造になっている。ここで、非晶質ガラス４が導体パターン５の焼き付け時に一旦溶融した後に再度固化しても、非晶質ガラス４の結着剤としての効果が低下しにくい。そのため、図５に示すように、非晶質ガラス４は、基材２の表面に十分に結着し、導体パターン５と基材２との密着性の向上に寄与する。
ここで、導体パターン５において、非晶質ガラス４の代わりに結晶質ガラス８を用いた場合を考える。この場合において、結晶質ガラス８が導体パターン５の焼き付け時に一旦溶融した後に再度固化する際に、結晶質ガラス８の結着剤としての効果が低下する場合がある。図６に示すように、結晶質ガラス８は一旦溶融した後の固化する過程において結晶化するが、その際にガラスが体積収縮することによりさらに結晶質ガラス８の硬度が上がる性質が結晶質ガラス８にはある。また、結晶質ガラス８が体積収縮する際に空隙１１が生じることがある。そのため、結晶質ガラス８は、基材２の表面に十分に結着しにくく、導体パターン５と基材２との密着性を向上させる十分な効果を発揮しない場合がある。なお、結晶質ガラス８を用いて導体パターン５と基材２との密着性を十分に向上させるために、結晶質ガラス８の添加量を極端に増やす方法が考えられる。しかしながら、当該方法を採用した場合、図７に示すように、導体パターン５の表面においてガラス浮きが増える。そのため、導体パターン５の表面におけるめっき付着性が低下する。
従って、導体パターン５の構造を金属導体３に非晶質ガラス４が分散した構造にすることにより、導体パターン５と基材２との密着性と、導体パターン５の表面におけるめっき付着性とがともに向上する。
実施の形態１に係る磁性セラミック基板１は、上記のような構成を有することにより、導体パターン５と基材２との密着性に優れ、かつ、導体パターン５の表面におけるめっき付着性に優れる。

基材２は、磁性セラミック基板１の用途に応じて求められる磁気特性を満足する物であればよい。基材２の材料の具体例として、ガーネット型フェライト（ＹＦｅ_５Ｏ_１２など）、Ｍ型六方晶フェライト（ＢａＦｅ_１２Ｏ_１９、ＳｒＦｅ_１２Ｏ_１９）、Ｗ型六方晶フェライト（ＢａＦｅ_１８Ｏ_２７、ＳｒＦｅ_１８Ｏ_２７）、Ｚ型六方晶フェライト（Ｂａ_３Ｃｏ_２Ｆｅ_２４Ｏ_４１、Ｓｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ_２４Ｏ_４１）、Ｙ型六方晶フェライト（ＢａＺｎＦｅ_１２Ｏ_２２）、またはスピネル型フェライト（ＡＦｅ_２Ｏ_４：Ａ＝Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ）などが挙げられる。特に、高周波領域における磁性損失が小さく、かつ、マイクロ波用の磁性回路基板としての需要が高いガーネット型フェライトが基材２の材料として好適である。さらに、基材２と導体パターン５との密着性の低下を抑制する観点から、基材２の表面が平滑であることが好ましい。基材２の表面が平滑であるとは、具体例として、基材２を切断加工した後に、基材２の表面に対して鏡面研磨処理を施してあることをいう。鏡面研磨以外の方法によって基材２の表面を平滑にしてもよい。鏡面研磨において、バフ研磨、バレル研磨、またはショットブラスト研磨などの方法を用いることができる。基材２の表面における平滑性をＲａとしたとき、Ｒａの値が０．０１以上０．５以下であることが好ましく、Ｒａの値が０．０２以上０．３以下であることがさらに好ましい。基材２の表面における平滑性がＲａで０．５を超える場合、基材２の表面の突起部に集中する応力が大きくなる。そのため、この場合において、まれに微細クラック７が発生することがあり、また、実用性を損なうほどではないが、導体パターン５と基材２との密着性が若干低下する傾向がある。一方、基材２の表面における平滑性がＲａで０．０１未満であると、過剰に鏡面加工することになるため生産性が低下する。ここで、算術平均粗さ（Ｒａ）は、レーザー変位計を用いて、長さ１０ｍｍ幅（ｌ）の線方向で測定したデータであって、基材２の表面凹凸のデータを用いて、［数１］により算出した値を言う。

導体パターン５は、スクリーンマスクまたはメタルマスクを用いて基材２の表面に所望の形状を厚膜印刷法によって印刷し、印刷した形状を所望の温度で焼き付けることにより形成される。このとき、導体パターン５の厚みは、２μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下である。導体パターン５の厚みが２μｍ未満である場合、厚膜印刷した際に導体パターン５のかすれが発生し易くなるため生産性が低下する。一方、導体パターン５の厚みが５０μｍを超える場合、焼き付け時における導体パターン５の熱収縮が大きくなる。そのため、導体パターン５と基材２との界面で発生する内部応力が大きくなり、その結果、導体パターン５の剥がれを誘発する場合がある。ここで、導体パターン５の厚みは、磁性セラミック基板１の断面をＳＥＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で数百倍から数千倍に拡大した写真を数枚撮影し、撮影した写真を用いて任意の２０か所において計測した導体パターン５の厚みの平均値である。

金属導体３の材料は、基材２の耐熱温度よりも低い温度で焼き付けることができ、かつ、磁性セラミック基板１の用途に応じて求められる電気伝導率を満足する物であればよい。なお、基材２の焼結温度と同等以上の温度で金属導体３を焼き付けることについては、基材２に歪みが生じる可能性があるために好ましくない。そのため、金属導体３の焼き付け温度は、基材２の焼結温度よりも３００℃以上低い温度が好ましく、当該焼結温度よりも４００℃以上低い温度がさらに好ましい。金属導体３の材料の具体例として、Ａｇ、Ａｇ－Ｐｄ、またはＣｕなどが挙げられる。

導体パターン５に含まれるガラスは、非晶質ガラス４であることが好ましい。非晶質ガラス４は、導体パターン５の焼き付け時に一旦溶融した後に再度固化しても非晶質の状態を維持している。そのため、非晶質ガラス４は、導体パターン５と基材２との密着性を向上させる結着剤としての効果を十分に発揮しやすい。非晶質ガラス４の材料の具体例としては、亜鉛系ガラス、シリカ系ガラス、またはビスマス系ガラスなどが挙げられる。非晶質ガラス４として、これらのいずれかを単独で使用してもよいし、これらのうち２種以上を混合して使用してもよい。
ここで、非晶質ガラス４の溶融温度は、非晶質ガラス４の軟化点を溶融開始温度とした場合、非晶質ガラス４の軟化点と、金属導体３の焼結温度との関係が下記を満たすことが好ましい。つまり、導体パターン５が含む非晶質ガラス４の軟化点をＴ_ｓｏｆとし、導体パターン５が含む金属導体３の焼結温度をＴ_ｓｉｎとしたとき、Ｔ_ｓｉｎ－Ｔ_ｓｏｆが１００℃以上３００℃以下であることが好ましい。
ここで、Ｔ_ｓｉｎ－Ｔ_ｓｏｆが１００℃未満である場合、金属導体３の焼結温度と非晶質ガラス４の軟化温度とが近すぎるため、金属導体３が緻密に焼結した後に非晶質ガラス４が溶融する。そのため、緻密に焼結した金属導体３が蓋の役割りを果たすので、非晶質ガラス４に含まれる水蒸気などの気体成分が抜けにくくなる。その結果、導体パターン５のボイドまたは膨れなどの内部欠陥が発生する。
一方、Ｔ_ｓｉｎ－Ｔ_ｓｏｆが３００℃を超える場合、非晶質ガラス４の軟化点よりも過剰に高い温度で非晶質ガラス４が加熱されることになるため、非晶質ガラス４が化学的に変質して部分的に結晶化するなどの不具合が発生する場合がある。さらに、溶融した非晶質ガラス４の粘度が過剰に低くなるため、非晶質ガラス４が導体パターン５の表面に浮き易くなり、導体パターン５の表面におけるめっき付着性が低下する場合がある。そのため、密着性とめっき付着性とを安定的に向上させることが困難となる。
非晶質ガラス４の導体パターン５内での分散状態は、導体パターン５と基材２との界面での密着性を向上させる観点から、図８に示すように導体パターン５と基材２との界面以外の表面に偏って分散した状態ではなく、かつ、界面における密着に寄与する非晶質ガラス４が非常に少ない状態ではなければよい。そのため、非晶質ガラス４は、図１に示すように均一に分散していてもよいし、また、図９に示すように導体パターン５と基材２との界面側に偏って分散していてもよい。
導体パターン５における非晶質ガラス４の含有量は、導体パターン５の密着性を向上させ、かつ、導体パターン５の表面におけるめっきの付着性を阻害しない程度の含有量であればよい。導体パターン５が含む非晶質ガラス４の量は、好ましくは導体パターン５の体積に対して３．５体積％以上１２体積％以下であり、より好ましくは導体パターン５の体積に対して５体積％以上１０体積％以下である。導体パターン５の体積に対する非晶質ガラス４の含有量が３．５体積％未満であるとき、導体パターン５の内部で非晶質ガラス４が均一に分散していない状態である場合において、導体パターン５における密着性の向上効果が十分に得られない可能性がある。一方、導体パターン５の体積に対する非晶質ガラス４の含有量が１２体積％を超えているとき、導体パターン５の内部で非晶質ガラス４が均一に分散していない状態である場合、特に導体パターン５の表面側に非晶質ガラス４が偏って分散した状態である場合において、導体パターン５の表面におけるめっき付着性が悪化する場合がある。

導体パターン５は、図１０に示すように、第１層目の導体パターンである第１層導体パターンと、第２層目の導体パターンである第２層導体パターン９とから成る２層構造であってもよい。ここで、第１層導体パターンは、基材２の表面に接するように形成されている。第２層導体パターン９は、第１層導体パターンの表面に接するように形成されている。このとき、第１層導体パターンは非晶質ガラス４を含み、第２層導体パターン９は非晶質ガラス４を含まない構成とすることにより、導体パターン５の表面におけるめっき付着性がさらに向上する。

上記のような構成を有する磁性セラミック基板１は、導体パターン５と基材２との密着性に優れ、かつ、導体パターン５の表面におけるめっき付着性に優れている。

ここで、実施の形態１に係る磁性セラミック基板１の製造方法の一例を説明する。磁性セラミック基板１を製造する方法は、基板製造方法に当たる。

まず、磁性セラミックの焼結体のブロックを、所望のサイズおよび厚みに切断加工することにより基材２を作製する。ブロックを切断加工する方法は、特に限定されず、ブレード切断機、ワイヤー加工機、放電加工機、レーザー加工機、またはＮＣ加工機を用いる方法であってもよい。

次に、切断加工した基材２の表面を鏡面研磨する。鏡面研磨は、少なくとも導体ペーストを厚膜印刷される基材２の表面に施されていればよく、基材２の片面もしくは両面に施される。基材２の両面に鏡面研磨が施される場合、片面ずつ加工してもよいし、両面を同時に加工してもよい。

次に、鏡面研磨した基材２の表面に、導体ペーストを厚膜印刷する。導体ペーストは金属導体３と非晶質ガラス４とを含む。厚膜印刷において用いる印刷機は、特に限定されず、手動印刷機または自動印刷機などであってもよい。なお、印刷および印刷速度を一定に保つ観点から、当該印刷機は自動印刷機であることが好ましい。また、厚膜印刷に使用するマスクは、スクリーンマスクまたはメタルマスクなどであってもよい。より複雑な形状の導体パターン５を印刷する場合には、スクリーンマスクを用いることが好ましい。導体ペーストを厚膜印刷した後、導体ペーストの溶剤成分を除去するため、恒温槽で導体ペーストを乾燥させる。乾燥温度は、導体ペーストに含まれる溶剤成分の沸点に応じて適宜調整すればよいが、一般的には、８０℃から２００℃の範囲である。

次に、導体ペーストを厚膜印刷した基材２に導体ペーストを焼き付けることにより、導体パターン５を形成する。焼き付けに用いる装置は、特に限定されず、ボックス型焼成炉、管状型焼成炉、またはベルト搬送式焼成炉などであってもよい。焼き付け温度は、導体ペーストが含む金属導体３の種類に応じて適宜調整すればよいが、一般的には６００℃から１０００℃程度である。

即ち、基板製造方法は、磁性セラミックから成る基材２の表面を鏡面研磨し、金属導体３と非晶質ガラス４とを含む導体ペーストを鏡面研磨した表面に厚膜印刷し、厚膜印刷した導体ペーストを乾燥させ、乾燥させた導体ペーストを基材２の表面に焼き付けて磁性セラミック基板１を製造する方法である。
上記のようにして製造される磁性セラミック基板１は、導体パターン５と基材２との密着性に優れ、かつ、導体パターン５の表面におけるめっき付着性に優れている。

＊＊＊実施の形態１の効果の説明＊＊＊
以下、実施の形態１の効果を説明するために、磁性セラミック基板１の実施例および比較例を説明する。図１１は、以下の実施例および比較例に係る磁性セラミック基板１を評価した結果をまとめた表を示している。なお、図１１において、枠を点描することにより実施例１との差異を示している。

［実施例１］
まず、ガーネット型フェライト（ＹＦｅ_５Ｏ_１２）のブロックを、砥石切断機で厚み１ｍｍに切断加工した。その後、切断加工された物の表面をバフ研磨機で３０分間鏡面研磨加工したことにより、表面粗さＲａが０．０５μｍである基材２を得た。
次に、無機成分として、Ａｇ粉末９４体積％と、軟化点がＡｇの焼結温度よりも３００℃低い亜鉛系の非晶質ガラス４を６体積％含むＡｇペーストを用い、自動印刷機で基材２の表面にスクリーン印刷を実施した。その後、基材２を１２０℃の恒温槽で２０分間乾燥して溶剤を除去した。
次に、ベルト搬送型の電気炉を用いて、トップ温度８５０℃、炉内の搬入から搬出まで６０分の速度で基材２に対して焼き付け処理を実施することにより、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例２］
表面をバフ研磨機で３０分間鏡面研磨加工した代わりに表面をバフ研磨機で２０分間鏡面研磨加工したこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例３］
表面をバフ研磨機で３０分間鏡面研磨加工した代わりに表面をバフ研磨機で１０分間鏡面研磨加工したこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例４］
表面をバフ研磨機で３０分間鏡面研磨加工した代わりに表面をバフ研磨機で５分間鏡面研磨加工したこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例５］
非晶質ガラス４を６体積％含むＡｇペーストの代わりに非晶質ガラス４を３．５体積％含むＡｇペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例６］
非晶質ガラス４を６体積％含むＡｇペーストの代わりに非晶質ガラス４を８体積％含むＡｇペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例７］
非晶質ガラス４を６体積％含むＡｇペーストの代わりに非晶質ガラス４を１２体積％含むＡｇペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例８］
非晶質ガラス４を６体積％含むＡｇペーストの代わりに非晶質ガラス４を２体積％含むＡｇペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例９］
非晶質ガラス４を６体積％含むＡｇペーストの代わりに非晶質ガラス４を１４体積％含むＡｇペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例１０］
軟化点がＡｇの焼結温度よりも３００℃低い亜鉛系の非晶質ガラス４の代わりに軟化点がＡｇの焼結温度よりも１００℃低いシリカ系の非晶質ガラス４を用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例１１］
軟化点がＡｇの焼結温度よりも３００℃低い亜鉛系の非晶質ガラス４の代わりに軟化点がＡｇの焼結温度よりも４００℃低いビスマス系の非晶質ガラス４を用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例１２］
軟化点がＡｇの焼結温度よりも３００℃低い亜鉛系の非晶質ガラス４の代わりに軟化点がＡｇの焼結温度よりも７０℃低いシリカ系の非晶質ガラス４を用いたこと以外は実施例１と同様にして評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［実施例１３］
軟化点がＡｇの焼結温度よりも３００℃低い亜鉛系の非晶質ガラス４の代わりに軟化点がＡｇの焼結温度よりも４４０℃低いビスマス系の非晶質ガラス４を用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［比較例１］
表面に鏡面研磨加工を施さなかったこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［比較例２］
亜鉛系の非晶質ガラス４の代わりに亜鉛系の結晶質ガラス８を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

［比較例３］
亜鉛系の非晶質ガラス４を６体積％含むＡｇペーストの代わりに亜鉛系の結晶質ガラス８を２０体積％含むＡｇペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、評価用の磁性セラミック基板１を得た。

上記の実施例および比較例の各々で得た磁性セラミック基板１について、導体パターン５と基材２との密着性と、導体パターン５の表面におけるめっき付着性とを評価した。
密着性の評価は、サイカス法を用い、ダイヤモンド刃を導体パターン５と基材２との界面に水平に入れ、界面を切り込む際の抵抗力を測定することにより実施した。密着性の評価結果は、実施例１のサイカス強度の値を１とした場合における相対値により示されている。
また、めっき付着性の評価は、磁性セラミック基板１に酸性の無電解Ｎｉめっきを施した際のめっき付着状態を目視で観察することにより実施した。めっき付着性の評価結果において、「◎」は導体パターン５の表面の全面に均一にメッキが付着しており厚みムラが見られないことを示し、「〇」は導体パターン５の表面の全面にめっきが付着しているものの多少厚みムラが見られることを示し、「×」は導体パターン５の表面にめっきが付着していない箇所が目立つことを示している。

図１１に示されているように、磁性セラミックの表面に平滑処理が施されている実施例１から１３では、サイカス強度の相対値が大きく、導体パターン５の密着性が向上していた。特に、非晶質ガラス４の成分および含有量が同じである実施例を比較すると、表面における平滑性がＲａで０．０５から０．５である実施例１から３では、サイカス強度の相対値が大きく、密着性が良好であった。また、導体パターン５が非晶質ガラス４を含む実施例１から１３では、導体パターン５の表面におけるめっき付着性が良好であった。特に、非晶質ガラス４の含有量が２体積％から１２体積％である実施例１から８、実施例１０から１１、および実施例１３において、導体パターン５の表面におけるめっき付着性がさらに良好であった。
一方、基材２の表面に平滑処理が施されていない比較例１と、導体パターン５が結晶質ガラス８を含む比較例２とにおいて、サイカス強度の相対値が小さく、導体パターン５の密着性が悪かった。また、導体パターン５が結晶質ガラス８を２０体積％と多量に含む比較例３において、導体パターン５の密着性は良好であるが、導体パターン５の表面におけるめっき付着性が悪化していた。

以上の結果から分かるように、実施の形態１によれば、導体パターン５と基材２との密着性に優れ、かつ、導体パターン５の表面におけるめっき付着性に優れた磁性セラミック基板１を提供することができる。

実施の形態２．
以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。実施の形態２は、基材２の表面が平滑であり、導体パターン５が非晶質ガラス４を含むことを特徴とする磁性セラミック基板１を備えたサーキュレータ２０に関する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１２は、実施の形態２に係るサーキュレータ２０の断面模式図の具体例を示している。図１２に示すように、サーキュレータ２０において、実施の形態１に係る磁性セラミック基板１の導体パターン５の表面に、スペーサー１２を介して永久磁石１３が実装されている。また、磁性セラミック基板１にスルーホール導体１４ａおよびスルーホール導体１４ｂが形成されている。また、スルーホール導体１４ａによって導体パターン５と入出力端子１５ａとが電気的に接続されており、スルーホール導体１４ｂによって導体パターン５と入出力端子１５ｂとが電気的に接続されている。さらに、磁性セラミック基板１は接地導体１６を備えている。
永久磁石１３は、特に限定されず、ネオジウム鉄ボロン系、サマリウムコバルト系、アルニコ系、若しくは鉄クロムコバルト系などの金属磁石、または六方晶フェライトなどのセラミック磁石であってもよい。また、導体パターン５と、入出力端子１５ａおよび入出力端子１５ｂの各々とを電気的に接続する方法としては、スルーホール導体１４を介して接続する方法以外に、図１３に示すように、磁性セラミック基板１の側面に形成した側面導体１７ａおよび側面導体１７ｂを介して接続する方法であってもよい。
永久磁石１３を実装する方法と、スルーホール導体１４を形成する方法との各々は、特に限定されず、これらの方法に関する技術分野において公知の方法であってよい。

＊＊＊実施の形態２の効果の説明＊＊＊
以上のように、実施の形態２によれば、導体パターン５と基材２との密着性に優れ、かつ、導体パターン５の表面におけるめっき付着性に優れたサーキュレータ２０を提供することができる。

＊＊＊他の実施の形態＊＊＊
前述した各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
また、実施の形態は、実施の形態１から２で示したものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１磁性セラミック基板、２基材、３金属導体、４非晶質ガラス、５導体パターン、６突起、７微細クラック、８結晶質ガラス、９第２層導体パターン、１０非平滑基材、１１空隙、１２スペーサー、１３永久磁石、１４，１４ａ，１４ｂスルーホール導体、１５ａ，１５ｂ入出力端子、１６接地導体、１７ａ，１７ｂ側面導体、２０サーキュレータ。

Claims

ガーネット型フェライトの磁性セラミックから成る基材と、
前記基材の表面に接するように形成された導体パターンと
を備える磁性セラミック基板であって、
前記基材の表面における平滑性をＲａとしたとき、Ｒａの値が０．０１以上０．５以下であり、
前記導体パターンは、Ａｇから成る金属導体と結晶化しない非晶質ガラスとから成り、
前記導体パターンが含む非晶質ガラスの軟化点をＴｓｏｆとし、前記導体パターンが含む金属導体の焼結温度をＴｓｉｎとしたとき、Ｔｓｉｎ－Ｔｓｏｆが１００℃以上３００℃以下である磁性セラミック基板。
前記導体パターンを構成する非晶質ガラスのうち一部の非晶質ガラスの表面の一部は、前記基材の表面と結着している請求項１に記載の磁性セラミック基板。
表面の一部が前記基材の表面と結着している非晶質ガラスの表面のうち前記基材の表面と結着している部分以外は前記金属導体に接している請求項２に記載の磁性セラミック基板。
前記導体パターンの厚みは１０μｍ以上２０μｍ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の磁性セラミック基板。
前記導体パターンが含む非晶質ガラスの量が、前記導体パターンの体積に対して２体積％以上１２体積％以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の磁性セラミック基板。
前記導体パターンは、前記基材の表面に接するように形成された第１層導体パターンと、前記第１層導体パターンの表面に接するように形成された第２層導体パターンとから成り、
前記第１層導体パターンは金属導体と結晶化しない非晶質ガラスとから成り、
前記第２層導体パターンは金属導体から成る請求項１から５のいずれか１項に記載の磁
性セラミック基板。
請求項１から６のいずれか１項に記載の磁性セラミック基板を備えたサーキュレータ。
ガーネット型フェライトの磁性セラミックから成る基材の表面における平滑性をＲａとしたとき、Ｒａの値が０．０１以上０．５以下になるように前記表面を鏡面研磨し、
Ａｇから成る金属導体と結晶化しない非晶質ガラスとから成る導体ペーストを鏡面研磨した表面に厚膜印刷し、
厚膜印刷した導体ペーストを乾燥させ、
乾燥させた導体ペーストを前記基材の表面に焼き付けて磁性セラミック基板を製造する基板製造方法であって、
前記導体ペーストが含む非晶質ガラスの軟化点をＴｓｏｆとし、前記導体ペーストが含む金属導体の焼結温度をＴｓｉｎとしたとき、Ｔｓｉｎ－Ｔｓｏｆが１００℃以上３００℃以下である基板製造方法。