JPH11102814A - 高周波用弱磁性体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波仕様の電子機器部品に必要な弱磁性の
基体を提供する。 【解決手段】 基体に処理されるメタライズ及びメッキ
において、強磁性体のＮｉメッキ層を熱処理によりＣｕ
−Ｎｉ合金層に転換することで、弱磁性体の基体を提供
できる。基体の構成は、非磁性体の基体でメタライズ層
のあるもの若しくはないものの上に、ＣｕメッキとＮｉ
メッキを組み合わせて処理し、熱処理することにより、
合金化し、弱磁性化する。基体の中にＣｕを含む場合
は、これを利用することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波やミリ
波を用いる無線通信等に用いられるＩＣパッケージやヒ
ートシンク、リッドなど、磁性体による磁場を嫌う部分
に用いる高周波用弱磁性体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、無線通信機器は、その用途から高
周波を用いる方向へ主用途が移りつつある。こうした動
きにつれて、用いる電子機器部品も高周波用の磁場を嫌
う部品に転換しつつある。特に、ＩＣパッケージや、回
路基板、ヒートシンク等の磁場が微妙に漏洩等の影響を
受けやすい部分には、非磁性体を利用する必要があり、
種々検討がなされてきた。

【０００３】ところが、こうしたＩＣパッケージや回路
基板、ヒートシンク等においては、従来よりセラミック
基板にＷやＭｏを主体とするメタライズ処理が施され、
さらにその上にＡｕメッキをする事により使用されてき
た。または，Ｃｕ−ＷやＣｕ−Ｍｏを用いた基板若しく
はパッケージにＡｕメッキを施し、使用するものもあ
る。ところが、Ａｕメッキと下地の金属との馴染みが悪
く、直接にメッキするよりも、その中間にＮｉメッキを
施すほうが馴染みがよく、かつ熱履歴による歪み等の緩
衝作用もあるので、Ａｕメッキの下地にＮｉメッキを施
すことが常套手段とされてきた。

【０００４】従って、従来の技術としては、その１つに
セラミック基板とその上に施されたＷまたはＭｏを主体
とするメタライズ層とＮｉメッキ層、その上にＡｕメッ
キが施された構造のものがあり、その２として、Ｃｕ−
Ｗ若しくはＣｕ−Ｍｏの基板とその上にＮｉメッキ層と
さらにその上にＡｕメッキ層がある構造のものが存在す
る。

【０００５】ところで、こうした構造のものは中間に強
磁性のＮｉメッキ層が存在することにより、高周波の用
途において、強磁性基板となり、周波数が大きくなれば
なるほど障害となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】こうした高周波仕様の
電子機器部品は、非磁性若しくは弱磁性のものが要求さ
れる。ところが前記したように、従来の部品ではＮｉメ
ッキ層の存在により強磁性を示すため、使用周波数の増
大と共にその用途が限られてくる。しかし、基板とＡｕ
メッキ層の熱歪みを除き、且つ馴染みをよくするために
はＮｉメッキは欠かせない。即ち、Ｎｉメッキ層は残し
たまま強磁性体化している基板を非磁性体化若しくは弱
磁性体にすることで、高周波仕様の電子機器部品に適用
できるものが必要である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記要望に応
え、弱磁性化した基板を提供するものであり、その構成
は非磁性体の表面にＣｕ−Ｎｉの層があり、その上にＮ
ｉＰ若しくはＰｄの層とさらにその上にＡｕの層が構成
されていることを特徴とするものである。この構成はパ
ッケージの壁、ヒートシンクの板、その他の電子部品機
器に全て使用できるものである。非磁性体がセラミック
基板であっても良いし、その上にＷ若しくはＭｏを主体
としたメタライズの層があっても良いし、また、非磁性
体がＣｕ−ＷまたはＣｕ−Ｍｏの基板であっても良い。
要するにＮｉのメッキ層の代わりにＣｕ−Ｎｉの層が存
在することにより、弱磁性化したものになる。そして、
その上に直接Ａｕメッキするのではなく、ＮｉＰ若しく
はＰｄメッキの層を設けることでＡｕの層との馴染みを
よくし、且つ熱歪みにも充分なる緩衝効果を持つ構成と
なる。

【０００８】その製造方法の１つは、基板にＣｕを含む
ものであれば、そのＣｕを利用し、含まないものであれ
ば下地層としてＣｕをメッキすることが異なるが、その
上にＮｉメッキをすることにより、ＣｕとＮｉの界面を
持つ状態にしておき、これに熱処理を施すことにより、
ＣｕをＮｉ中に拡散させるものである。さらにＡｕとの
馴染み改善及び熱歪み防止のためにＮｉＰ若しくはＰｄ
のメッキを施しておくのがよい。もう１つの製法は、Ｎ
ｉメッキの上にさらにＣｕメッキを行ったのち、熱処理
を施し、基板側と表層側の両方からＣｕをＮｉ中に拡散
させるものであり、この方法でもＣｕ−Ｎｉの層を作成
できる。そしてその上にＮｉＰ若しくはＰｄのメッキと
Ａｕのメッキをすることは前記方法と同じである。

【０００９】メッキの順序を変え、非磁性体の基板にま
ずＮｉメッキをし、その上にＣｕメッキを施してから熱
処理を行うこともでき、さらには基板にＮｉメッキ、そ
の上にＣｕメッキ、さらにその上にＮｉメッキをしてか
ら熱処理を行い、Ｃｕ−Ｎｉの合金化を計ることもでき
る。

【００１０】Ｃｕ−Ｎｉの合金化層は、Ｎｉ単味の層と
違って合金の比率により磁性の強さが異なるので、Ｃｕ
のメッキ量とＮｉのメッキ量の比率をある範囲にしてお
くことが大切であり、層の厚みの比率で言えば、その膜
厚比は４／１≧Ｃｕ／Ｎｉ≧１／４の範囲であることが
望ましく、Ｃｕ／Ｎｉ＞４／１の場合には、合金化され
た残りのＣｕが表面を覆うようになり、その上に施すＮ
ｉＰ若しくはＰｄメッキとの密着性が低下する。Ｃｕ／
Ｎｉ＜１／４の場合ではＮｉ中に拡散するＣｕの量が不
足し、強磁性のＮｉ部分が残る可能性がある。

【００１１】Ｎｉメッキは、電解メッキでも無電解メッ
キでもよく、Ｎｉ、ＮｉＰ、ＮｉＢのいずれを用いても
構わない。

【００１２】合金化に伴う熱処理は、５００〜１１００
℃好ましくは７００〜９５０℃の温度で、処理時間は３
分以上、雰囲気はＨ2ガス等の還元雰囲気が好ましい。
熱処理後のＮｉＰ若しくはＰｄのメッキは、電解メッキ
でも無電解メッキでもよく、析出するＮｉＰ若しくはＰ
ｄ層は、非磁性である。またＰｄメッキはスパッタリン
グ等の物理蒸着も可能である。

【００１３】対象となる基板がヒートシンクやパッケー
ジである場合には、他の金属部品やセラミック部品との
接続にロウ付けをするが、前記熱処理時にこの操作を同
時に行うことが可能である。

【００１４】Ａｕ層の下地となるＮｉＰ若しくはＰｄの
層は、Ｎｉ−Ｃｕ合金層とＡｕ層の密着性の維持の他、
ＣｕがＡｕ層に拡散することを防ぐ目的もあり、このた
め、あまり層厚を薄くすると、この層を越えてＡｕへの
Ｃｕの拡散が起こり、厚くすると層がもろくなるので、
その厚みは０．２μｍ〜５μｍの範囲で調整するのがよ
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の構成の一例を示す
説明図である。非磁性体であるセラミック基板１の表面
には、通常メタライズ層２が形成されている。セラミッ
クの上に直接Ｃｕの層やＮｉの層を設けることもできる
が、熱膨張率の差からくる歪み等の問題があり、Ｗまた
はＭｏ系のメタライズ層が設けられる。その上にＣｕ−
Ｎｉ層３が形成され、さらにその上にＮｉＰ若しくはＰ
ｄメッキ層４及びＡｕメッキ層５の構成である。このよ
うに、通常用いられているＮｉ層の代わりにＣｕ−Ｎｉ
層を用いることにより、基板の磁性は弱磁性を示し、高
周波仕様のヒートシンクやパッケージ等の使用に適した
ものとなる。

【００１６】図２は、本発明の製法の一例を示す説明図
である。図２ａ）のメタライズされた基板（セラミック
基板１とメタライズ層２）の表面にＣｕのメッキ層６を
形成し、その上にＮｉのメッキ層７を乗せる。その後、
図２ｂ）のように、還元雰囲気の槽若しくは炉８の中で
加熱９されてＣｕの層とＮｉの層が相互拡散により合金
化され、Ｃｕ−Ｎｉ層３となる。さらに、図２ｃ）のよ
うにその上にＮｉＰ若しくはＰｄメッキ層４をメッキ
し、その後Ａｕメッキ層５をメッキにより形成する。

【００１７】Ｎｉは、通常強磁性体であるが、その磁性
を示す温度上限は、キュリー温度で３６８℃を示し、そ
の温度以下であれば、強磁性体である。このキュリー温
度はＣｕとの合金化により、低温側にシフトし、Ｃｕ３
２％−Ｎｉ６８％の合金では、キュリー温度が０℃とな
る。すなわちこの合金は、０℃以上では非磁性体を示
す。本発明においては、Ｎｉ中にＣｕを拡散させること
により、前記キュリー温度を低下させ、弱磁性に変化さ
せるものである。

【００１８】その結果、Ｃｕ−Ｎｉ合金層の上に直接Ａ
ｕメッキ層を形成させるよりも、まずＮｉＰ若しくはＰ
ｄ層を形成させ、その上にＡｕ層を乗せることで、熱歪
みや密着性を、Ｎｉ層を使用した場合と同等に維持でき
るものとなる。そして、基板全体が弱磁性を示すものと
なる。

【００１９】以上から、ＮｉとＣｕの比率には、熱処理
後の合金層中の各元素の比率が弱磁性化のポイントとな
るので、注意を払う必要があるが、目安として各層を形
成する際の膜厚が４／１≧Ｃｕ／Ｎｉ≧１／４とすると
熱処理後の合金組成が適当な範囲に収められる。

【００２０】Ｎｉメッキは電解メッキでも、無電解メッ
キでもよく、かつＮｉ、ＮｉＰ、ＮｉＢメッキでも同じ
熱処理操作でＣｕとの合金化ができる。

【００２１】

【実施例】

（実施例１） 大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ厚さ０．６ｍ
ｍの非磁性体であるＷを基体とし、これに無電解メッキ
法でＣｕメッキを１μｍ施し、さらにその上に電解メッ
キでＮｉメッキを１μｍ乗せた。この時の磁束密度は８
０００ガウスであった。この基体を水素雰囲気中で８０
０℃に維持した炉中に２０分入れ熱処理を行った。冷却
後、磁束密度を測定したところ、７２ガウスになってい
た。

【００２２】この基体にＮｉＰを無電解メッキ法で２μ
ｍ施し、さらに電解メッキにてその上にＡｕを２μｍ乗
せた。その後、再度磁束密度を測定したところ、７３ガ
ウスであり、弱磁性体の基体となっていた。また、この
メッキの密着性を判断するために、テープピール試験を
行ったが、メッキ剥がれ等の不具合は生じなかった。

【００２３】（実施例２） 大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ
厚さ０．６ｍｍのアルミナセラミックスの上下面にＷを
主とするメタライズ層をもった基体を用意した。この基
体に実施例１と同様にＣｕメッキを１μｍ施し、その上
にＮｉメッキを１．５μｍ乗せた。この状態で磁束密度
を測定したところ、１１５００ガウスの値を示した。次
に、この基体を、実施例１で用いた炉中に入れ、温度を
８５０℃に上げ、３０分置き、熱処理を施した。冷却後
取り出し、磁束密度を測定すると７６ガウスであった。

【００２４】この基体の上に電解メッキでＰｄを２μｍ
メッキし、さらにその上にＡｕを電気メッキで２μｍメ
ッキした。メッキが完了してからこの基体を再度磁束密
度測定し、７６ガウスの値である弱磁性体の基体を得
た。この基体を実施例１と同様にテープピール試験を行
ったが、メッキ剥がれ等の問題は生じなかった。

【００２５】（実施例３） 実施例２の基体と同じ大き
さのＡｌＮセラミックス基体に、Ｗを主体とするメタラ
イズ層を上下面にもった基体を用意した。これに電解メ
ッキ法でＣｕを１μｍメッキし、その上に電解メッキで
Ｎｉを１．５μｍメッキした。さらにその上に電解メッ
キでＣｕを０．５μｍメッキし、３層のメッキ層を得
た。この基体の磁束密度を測定したところ、１０５００
ガウスであった。

【００２６】その後、基体を７８０℃に保った水素ガス
雰囲気の炉にて３０分保持し、熱履歴を与えた。冷却
後、磁束密度を測定したところ、８１ガウスになってい
た。この基体に無電解ＮｉＰメッキを２μｍ処理し、さ
らにその上にＡｕを２μｍ電解メッキし、製品とした。
この製品の磁束密度は８０ガウスであり、弱磁性体であ
ることを確認した。

【００２７】（実施例４） 大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ
厚み０．６ｍｍのＭｏの基体を用意した。これにＣｕを
無電解メッキしその厚みは０．５μｍであった。さらに
その上にＮｉを１．５μｍメッキし、またその上にＣｕ
を１μｍ乗せた３層のメッキとした。この基体の磁束密
度を測定したところ、１２０００ガウスであった。

【００２８】その後、熱処理のために、この基体を８８
０℃に保持した水素雰囲気の炉中にいれ４０分置いてか
ら冷却した。熱処理後の磁束密度は７６ガウスであっ
た。この基体の表面にＮｉＰメッキを２μｍのせ、さら
にその上にＡｕを２μｍの厚さにメッキして製品とし
た。この製品の磁束密度は７８ガウスであった。

【００２９】（実施例５） 大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ
厚み０．６ｍｍのＣｕ−Ｗ複合材（Ｗの多孔体にＣｕを
溶浸したもの）を用意した。Ｃｕの比率は、全体の１０
ｗｔ％である。この表面にＮｉメッキを０．５μｍ施し
た後、磁束密度を測定したところ、７４００ガウスであ
った。この基体を水素雰囲気中８００℃に調整した炉で
２０分放置し、熱処理した。冷却後、再度磁束密度を測
定した結果、６８ガウスになった。

【００３０】この基体にＰｄメッキを２μｍ乗せ、さら
にその上にＡｕを２μｍ施した。できた製品の磁束密度
は６９ガウスであった。

【００３１】（実施例６） 実施例５と同じ大きさのＣ
ｕ−Ｍｏ複合材（Ｍｏの多孔体にＣｕを溶浸したもの
で、Ｃｕは１０ｗｔ％）を基体として用意した。この基
体にＮｉメッキを０．７μｍ施した後、その磁束密度を
測定したら、７７００ガウスであった。この基体を熱処
理するため、８００℃に保持した水素雰囲気の炉中で２
０分放置した。冷却後、再度磁束密度を測定したとこ
ろ、７７ガウスであり、弱磁性化されていた。この基体
を切断し、その断面をＸＭＡ（走査型Ｘ線分析装置）で
観察し、その表面のメッキ層が、Ｃｕ−Ｎｉ合金になっ
ていることを確認した。同じ操作で作成した基体をさら
にＰｄメッキを２μｍ施し、その上にＡｕを２μｍ施
し、製品とした。この製品の磁束密度は７８ガウスであ
り、弱磁性体を示す。

【００３２】（実施例７） 実施例５で用いたＣｕ−Ｗ
複合材を基体として用意した。これにＮｉメッキを２μ
ｍ、さらにその上に電気Ｃｕを１．５μｍメッキした。
この基体は磁束密度が１４０００ガウスであった。熱処
理のため、８００℃に設定した炉中に入れ、水素雰囲気
の下で、２０分放置し、冷却後再度磁束密度を測定し
た。その結果は、７２ガウスと大幅に弱磁性化されてい
た。この基体にさらに無電解メッキ法でＮｉＰメッキを
行い、その厚みは２μｍであった。さらにその上にＡｕ
メッキを２μｍ施し製品とした。この製品の磁束密度は
７３ガウスとなっていた。

【００３３】製品のメッキの密着性を調べるためにテー
プピール試験をしてみたが、メッキ剥がれ等の不具合は
なかった。

【００３４】（実施例８） ０．６ｍｍのＣｕの板を１
０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出し、これを基体とし
た。この基体の表面に電解メッキ法でＮｉを２μｍ施
し、磁束密度を測定したところ、１７０００ガウスであ
った。この基体を、水素雰囲気の８００℃に設定した炉
にいれ、２０分放置し、熱処理とした。冷却後、磁束密
度を測定した結果、８５ガウスの弱磁性体に変化してい
た。

【００３５】この基体にさらにＰｄメッキとＡｕメッキ
を各２μｍ施し、製品とした。製品の磁束密度は８３ガ
ウスであった。テープピール試験においても、メッキ剥
がれ等の不具合は生じなかった。

【００３６】（実施例９） Ｗ９５−Ｃｕ３−Ｎｉ２の
重量％からなるＷ合金を１０ｍｍ×１０ｍｍ厚み０．６
ｍｍの大きさにし、基体とした。この表面にＣｕを２μ
ｍメッキし、さらにＮｉメッキを１．５μｍ施した。こ
の基体の磁束密度は１６０００ガウスであった。

【００３７】その後、この基体を８００℃に保持した水
素雰囲気の炉中で３０分保持し、熱処理を加えた。冷却
後磁束密度を測定したところ、７９ガウスの弱磁性体に
なっていた。さらにこの基体に１．５μｍのＰｄメッキ
をし、その上にＡｕメッキを２μｍ処理し、製品とし
た。この製品の磁束密度は７３ガウスであった。また、
製品を切断し、その断面をＸＭＡで観察したところ、Ｗ
合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｐｄ、Ａｕの層が重なっている
ことを確認した。

【００３８】（実施例１０） 大きさ１０ｍｍ×１０ｍ
ｍ厚み０．６ｍｍの実施例３で用いたと同じＡｌＮセラ
ミックスを基体として用意した。実施例３と同じく、上
下面にはＷを主体とするメタライズ処理が施されてい
る。この基体に、Ｎｉメッキを０．５μｍ施し、その上
に電気Ｃｕメッキを１．５μｍ乗せた。さらにその上に
Ｎｉメッキを１μｍ処理し、３層のメッキ層とした。こ
の基体の磁束密度を測定したところ、１１５００ガウス
であった。

【００３９】熱処理のため、水素雰囲気にした７８０℃
の炉に入れ、３０分保持した。冷却後、磁束密度を測定
すると、８１ガウスの弱磁性体になっていた。この弱磁
性の基体に、Ｐｄを２．５μｍメッキし、その上にＡｕ
メッキを２μｍ施し、製品とした。この製品の磁束密度
は８０ガウスであった。

【００４０】この製品を切断し、断面をＸＭＡで観察し
たが、Ｗメタライズの上に施したＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの３
層は見えず、Ｃｕ−Ｎｉ合金の１層になっており、その
上にＰｄ、Ａｕの層が観察された。また、同様に処理し
た別の基体を用いてテープピール試験をしてみたが、メ
ッキ層は十分に密着しており、剥がれ等の不具合はなか
った。

【００４１】以上の実施例のように、非磁性体の基体上
にＣｕ−Ｎｉ合金層を形成することにより、強磁性体で
あるＮｉをＣｕとの合金化により、弱磁性体にでき、基
体を弱磁性体にすることで、マイクロ波、ミリ波といっ
た高周波数領域の基板や、パッケージ等に使用できるも
のとなる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波やミリ波を
用いる高周波を利用する無線通信等に用いるＩＣパッケ
ージ、回路基板、ヒートシンク、リッドなど磁性を嫌う
部分にも磁場による漏洩等の問題を気にすることなく使
用可能な基体として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基体の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の製法の一例を示す解説図である。
（ａ）はメタライズ２された非磁性体基体１に、Ｃｕメ
ッキ６及びＮｉメッキ７を乗せた段階である。（ｂ）は
この基体を水素雰囲気にした炉８に入れ加熱９する事に
よりＣｕ−Ｎｉ合金層３を形成し（ｃ）はその後Ｐｄ若
しくはＮｉＰメッキ４を施し、さらにその上にＡｕメッ
キ５を乗せて製品とする。

【符号の説明】

１．非磁性の基体 ２．メタライズ層 ３．Ｃｕ−Ｎｉ合金層 ４．Ｐｄ若しくはＮｉＰ層 ５．Ａｕの層 ６．Ｃｕの層 ７．Ｎｉの層 ８．炉 ９．加熱手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体の表面にＣｕ−Ｎｉの層があ
   り、その上にＮｉＰまたはＰｄの層とさらにその上にＡ
   ｕの層が構成されていることを特徴とする高周波用弱磁
   性体。
2. 【請求項２】 前記非磁性体がセラミック基板である請
   求項１に記載の高周波用弱磁性体。
3. 【請求項３】 前記非磁性体がセラミック基板であり、
   且つその表面にＷ若しくはＭｏを主体とするメタライズ
   層が存在する請求項１に記載の高周波用弱磁性体。
4. 【請求項４】 前記非磁性体がＣｕ−Ｗ若しくはＣｕ−
   Ｍｏからなる請求項１に記載の高周波用弱磁性体。
5. 【請求項５】 非磁性体の表面にＣｕメッキの下地メッ
   キとその上にＮｉメッキを行い、その後熱履歴を施すこ
   とによりＣｕをＮｉに拡散させた後、さらにＮｉＰ若し
   くはＰｄメッキを行い、その上にＡｕメッキを施すこと
   を特徴とする高周波用弱磁性体の製造方法。
6. 【請求項６】 非磁性体の表面にＣｕメッキの下地メッ
   キとその上にＮｉメッキを行い、さらにその上にＣｕメ
   ッキを施した後、熱履歴を施すことによりＣｕをＮｉに
   拡散させてから、さらにその上にＮｉＰ若しくはＰｄメ
   ッキを行い、その上にＡｕメッキを施すことを特徴とす
   る高周波用弱磁性体の製造方法。
7. 【請求項７】 非磁性体の表面にＮｉメッキとその上に
   Ｃｕメッキを行った後、熱履歴を施すことによりＣｕを
   Ｎｉに拡散させてから、さらにその上にＮｉＰ若しくは
   Ｐｄメッキを行い、その上にＡｕメッキを施すことを特
   徴とする高周波用弱磁性体の製造方法。
8. 【請求項８】 非磁性体の表面にＮｉメッキとその上に
   Ｃｕメッキ、さらにその上にＮｉメッキを施した後、熱
   履歴を施すことによりＣｕをＮｉに拡散させてから、さ
   らにその上にＮｉＰ若しくはＰｄメッキを行い、その上
   にＡｕメッキを施すことを特徴とする高周波用弱磁性体
   の製造方法。
9. 【請求項９】 Ｃｕを含有する非磁性体の表面にＮｉメ
   ッキを行い、その後熱履歴を施すことにより非磁性体中
   のＣｕをＮｉに拡散させてから、さらにその上にＮｉＰ
   若しくはＰｄメッキを行い、その上にＡｕメッキを施す
   ことを特徴とする高周波用弱磁性体の製造方法。
10. 【請求項１０】 Ｃｕを含有する非磁性体の表面にＮｉ
    メッキを行い、さらにその上にＣｕメッキを行った後、
    熱履歴を施すことによりＣｕをＮｉに拡散させてから、
    さらにその上にＮｉＰ若しくはＰｄメッキを行い、その
    上にＡｕメッキを施すことを特徴とする高周波用弱磁性
    体の製造方法。