WO2023089804A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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magnetic ceramic
ceramic substrate
substrate
amorphous glass
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元基 正木
巧弥 長峯
俊之 盛林
哲也 上田
博信 柴田
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三菱電機株式会社
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    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern

Definitions

  • the present disclosure relates to a magnetic ceramic substrate used for a circuit board using magnetism in electronic equipment, a substrate manufacturing method for manufacturing the magnetic ceramic substrate, and a circulator using the magnetic ceramic substrate.
  • a circulator for controlling the flow of each transmission signal and reception signal and for sharing an antenna is used in the transmission/reception circuit of an electronic device.
  • the circuit pattern is formed by metallizing the surface of the magnetic ceramic substrate.
  • the circuit pattern formation method by the thick film printing method which is generally used, is simple and excellent in mass production, it has the problem that it is difficult to secure the adhesion between the ceramic base material and the conductor pattern and improve the reliability.
  • a conductor paste containing a large amount of glass frit is used to improve the adhesion of the conductor pattern, there is a problem that the plating adherence deteriorates when the surface of the conductor is plated.
  • Patent Document 1 a first metallized layer having high adhesion is formed by applying a first paste to the surface of a ceramic substrate and firing the first paste.
  • a circuit board is proposed in which a second metallized layer having high heat dissipation is formed by applying a second paste and firing the second paste.
  • the second paste has a smaller ratio of the glass component to the metal particle component than the first paste.
  • the adhesion between the ceramic substrate and the conductor is improved because the first paste contains a glass component, but thermal stress such as heat cycle is applied to the interface. There is a problem that the conductor may peel off in some cases.
  • the present disclosure provides a magnetic ceramic substrate in which a conductor pattern is formed on a magnetic ceramic base material, and which has excellent adhesion between the conductor pattern and the base material and excellent plating adhesion on the surface of the conductor pattern. intended to
  • the magnetic ceramic substrate according to the present disclosure is a substrate made of a magnetic ceramic; A magnetic ceramic substrate comprising a conductor pattern formed in contact with the surface of the substrate, The surface of the base material is smooth, The conductor pattern includes a metal conductor and amorphous glass.
  • the conductor pattern contains amorphous glass
  • the adhesion between the conductor pattern and the substrate is improved. Also, if the amount of amorphous glass is moderate, the amorphous glass does not affect the plating adhesion on the surface of the conductor pattern. Therefore, according to the present disclosure, a magnetic ceramic substrate in which a conductor pattern is formed on a magnetic ceramic base material has excellent adhesion between the conductor pattern and the base material, and excellent plating adhesion on the surface of the conductor pattern. A ceramic substrate can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 having a non-smooth substrate 10.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic diagram of the interface formed between the conductor pattern 5 and the substrate 2 of the magnetic ceramic substrate 1 according to the first embodiment;
  • FIG. 2 is an enlarged schematic diagram of an interface formed between a conductor pattern 5 and a non-smooth base 10 in a magnetic ceramic substrate 1 having a non-smooth base 10;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the bonding state of the amorphous glass 4 at the interface of the magnetic ceramic substrate 1 according to Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 provided with a conductor pattern 5 containing crystalline glass 8.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 in which amorphous glass 4 is unevenly dispersed on the surface side of a conductor pattern 5;
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 having a two-layer structure of conductor patterns 5 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 having a two-layer structure of conductor patterns 5 according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a table summarizing examples and comparative examples according to the first embodiment;
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a circulator 20 according to Embodiment 2;
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a circulator 20 according to Embodiment 2;
  • a method of forming a conductor pattern on the surface of a sintered magnetic ceramic substrate a method of printing a conductive paste on the surface of the magnetic ceramic substrate and baking the printed conductive paste is known.
  • glass as a binder is added to the conductor paste.
  • this method has a problem in that when the amount of added glass is small, the desired effect of improving adhesion may not be obtained.
  • the amount of glass added to the conductive paste is extremely increased in order to increase the effect of improving adhesion, there is a problem that the glass floats on the surface of the conductive pattern increases and the plating adherence deteriorates.
  • the present inventors have found that, in a magnetic ceramic substrate in which a conductive pattern is formed on a magnetic ceramic base material, by using a base material with a smooth surface, It was found that it is possible to suppress the occurrence of microcracks due to the difference in coefficient of thermal expansion between the conductor pattern and the conductor pattern.
  • the inventors have found that when the conductor pattern contains a relatively small amount of amorphous glass, the adhesion of the conductor pattern is improved while the plating adhesion of the conductor pattern is not deteriorated.
  • amorphous glass is excellent in binding force.
  • Embodiment 1 is a magnetic ceramic substrate 1 having a substrate 2 made of a magnetic ceramic and a conductor pattern 5 formed so as to be in contact with the surface of the substrate 2, in which the surface of the substrate 2 is smooth and conductive. It relates to a magnetic ceramic substrate 1 characterized in that the pattern 5 contains amorphous glass 4.
  • FIG. 1 is a magnetic ceramic substrate 1 having a substrate 2 made of a magnetic ceramic and a conductor pattern 5 formed so as to be in contact with the surface of the substrate 2, in which the surface of the substrate 2 is smooth and conductive. It relates to a magnetic ceramic substrate 1 characterized in that the pattern 5 contains amorphous glass 4.
  • FIG. 1 shows a specific example of a schematic cross-sectional view of a magnetic ceramic substrate 1 according to Embodiment 1.
  • the magnetic ceramic substrate 1 includes a substrate 2 and conductor patterns 5 .
  • the substrate 2 is made of magnetic ceramic and used for the magnetic ceramic substrate 1 .
  • the surface of the substrate 2 is smooth because it is smoothed. Since the surface of the base material 2 is smooth, even if stress due to the difference in coefficient of thermal expansion between the base material 2 and the conductor pattern 5 occurs at the interface between the base material 2 and the conductor pattern 5, the As shown in , the substrate 2 is less prone to microcracks 7 .
  • the magnetic ceramic substrate 1 has a non-smooth base material 10 instead of the base material 2 .
  • the non-smooth substrate 10 is a magnetic ceramic substrate whose surface is not smoothed.
  • the stress due to the difference in coefficient of thermal expansion between the base material 2 and the conductor pattern 5 concentrates on the protrusions 6 existing on the surface of the base material 2 .
  • the protrusions 6 are produced because the surface of the substrate 2 is not smooth.
  • fine cracks 7 tend to occur mainly in the projections 6, and the adhesion of the conductor pattern 5 is reduced starting from the fine cracks 7 that have occurred. Therefore, in the magnetic ceramic substrate 1, the smoothness of the surface of the substrate 2 suppresses the generation of fine cracks 7, and suppresses the deterioration of the adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2.
  • Conductive pattern 5 is formed so as to be in contact with the surface of substrate 2 .
  • the conductor pattern 5 includes the metal conductor 3 and the amorphous glass 4 , and has a structure in which the amorphous glass 4 is dispersed in the metal conductor 3 .
  • the amorphous glass 4 melts once when the conductor pattern 5 is baked and then solidifies again, the effect of the amorphous glass 4 as a binding agent does not easily decrease. Therefore, as shown in FIG. 5, the amorphous glass 4 adheres sufficiently to the surface of the substrate 2 and contributes to the improvement of the adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 .
  • the effect of the crystalline glass 8 as a binding agent may be reduced when the crystalline glass 8 melts during the baking of the conductor pattern 5 and then solidifies again.
  • the crystalline glass 8 is crystallized in the process of solidifying after it is once melted. 8 has it.
  • voids 11 may occur when the crystalline glass 8 shrinks in volume. Therefore, the crystalline glass 8 does not adhere sufficiently to the surface of the base material 2 , and may not exhibit a sufficient effect of improving the adhesion between the conductor pattern 5 and the base material 2 .
  • the magnetic ceramic substrate 1 according to Embodiment 1 having the configuration as described above, has excellent adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 and excellent plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5 .
  • the substrate 2 may be any material as long as it satisfies the magnetic properties required according to the application of the magnetic ceramic substrate 1 .
  • garnet-type ferrite which has a small magnetic loss in a high frequency region and is in high demand as a magnetic circuit board for microwaves, is suitable as a material for the base material 2 .
  • the surface of the substrate 2 is smooth.
  • the fact that the surface of the base material 2 is smooth means, as a specific example, that the surface of the base material 2 is mirror-polished after the base material 2 is cut.
  • the surface of the substrate 2 may be smoothed by a method other than mirror polishing. In mirror polishing, methods such as buffing, barrel polishing, or shot blasting can be used.
  • the value of Ra is preferably 0.01 or more and 0.5 or less, and more preferably 0.02 or more and 0.3 or less.
  • the smoothness Ra of the surface of the base material 2 exceeds 0.5, the stress concentrated on the protrusions on the surface of the base material 2 increases. Therefore, in this case, fine cracks 7 may occur on rare occasions, and the adhesion between the conductor pattern 5 and the base material 2 tends to slightly decrease, though not to the extent that it impairs practicality.
  • the smoothness Ra of the surface of the base material 2 is less than 0.01, excessive mirror finishing is performed, resulting in a decrease in productivity.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) is data measured in a linear direction with a length of 10 mm and a width (l) using a laser displacement meter. Equation 1] is a value calculated by
  • the conductor pattern 5 is formed by printing a desired shape on the surface of the base material 2 using a screen mask or a metal mask by thick film printing, and baking the printed shape at a desired temperature.
  • the thickness of the conductive pattern 5 is 2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. If the thickness of the conductive pattern 5 is less than 2 ⁇ m, the conductive pattern 5 tends to be blurred during thick-film printing, resulting in a decrease in productivity. On the other hand, if the thickness of the conductive pattern 5 exceeds 50 ⁇ m, the thermal shrinkage of the conductive pattern 5 increases during baking.
  • the thickness of the conductor pattern 5 is determined by taking several photographs of the cross section of the magnetic ceramic substrate 1 magnified several hundred times to several thousand times with a SEM (Scanning Electron Microscope), and using the photographed photographs. It is an average value of the thickness of the conductor pattern 5 measured at several points.
  • any material may be used for the metal conductor 3 as long as it can be baked at a temperature lower than the heat-resistant temperature of the base material 2 and satisfies the electrical conductivity required according to the application of the magnetic ceramic substrate 1 .
  • baking the metal conductor 3 at a temperature equal to or higher than the sintering temperature of the base material 2 is not preferable because the base material 2 may be distorted. Therefore, the baking temperature of the metal conductor 3 is preferably 300° C. or more lower than the sintering temperature of the base material 2, and more preferably 400° C. or more lower than the sintering temperature.
  • Specific examples of the material of the metal conductor 3 include Ag, Ag—Pd, Cu, and the like.
  • the glass contained in the conductor pattern 5 is preferably amorphous glass 4 .
  • the amorphous glass 4 maintains its amorphous state even after being melted once when the conductor pattern 5 is baked and then solidified again. Therefore, the amorphous glass 4 is likely to sufficiently exhibit its effect as a binder that improves the adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 .
  • Specific examples of the material of the amorphous glass 4 include zinc-based glass, silica-based glass, bismuth-based glass, and the like. As the amorphous glass 4, any one of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
  • the melting temperature of the amorphous glass 4 is determined by the relationship between the softening point of the amorphous glass 4 and the sintering temperature of the metal conductor 3 when the softening point of the amorphous glass 4 is defined as the melting start temperature. It is preferable to satisfy the following. That is, when the softening point of the amorphous glass 4 included in the conductor pattern 5 is T sof and the sintering temperature of the metal conductor 3 included in the conductor pattern 5 is T sin , T sin ⁇ T sof is 100° C. or more and 300° C. The following are preferable.
  • T sin ⁇ T sof is less than 100° C.
  • the sintering temperature of the metal conductor 3 and the softening temperature of the amorphous glass 4 are too close to each other.
  • the raw glass 4 melts. Therefore, the densely sintered metal conductor 3 plays a role of a lid, which makes it difficult for gas components such as water vapor contained in the amorphous glass 4 to escape. As a result, internal defects such as voids or bulges in the conductor pattern 5 occur.
  • T sin ⁇ T sof exceeds 300° C.
  • the amorphous glass 4 is heated at a temperature excessively higher than the softening point of the amorphous glass 4 , so the amorphous glass 4 is chemically In some cases, defects such as partial crystallization due to partial deterioration may occur. Furthermore, since the viscosity of the molten amorphous glass 4 becomes excessively low, the amorphous glass 4 tends to float on the surface of the conductor pattern 5, and the adhesion of plating on the surface of the conductor pattern 5 may deteriorate. Therefore, it becomes difficult to stably improve adhesion and plating adherence.
  • the state of dispersion of the amorphous glass 4 in the conductor pattern 5 is as shown in FIG. It is acceptable if the amorphous glass 4 that contributes to the adhesion at the interface is not unevenly distributed on the surface other than the interface and the amorphous glass 4 is not extremely small. Therefore, the amorphous glass 4 may be uniformly dispersed as shown in FIG. may The content of the amorphous glass 4 in the conductor pattern 5 should be such that the adhesion of the conductor pattern 5 is improved and the adhesion of the plating on the surface of the conductor pattern 5 is not hindered.
  • the amount of the amorphous glass 4 contained in the conductor pattern 5 is preferably 3.5% by volume or more and 12% by volume or less with respect to the volume of the conductor pattern 5, and more preferably 5 volumes with respect to the volume of the conductor pattern 5. % or more and 10 volume % or less.
  • the content of the amorphous glass 4 with respect to the volume of the conductor pattern 5 is less than 3.5% by volume, and the amorphous glass 4 is not uniformly dispersed inside the conductor pattern 5, the conductor There is a possibility that the effect of improving the adhesion in the pattern 5 cannot be sufficiently obtained.
  • the content of the amorphous glass 4 with respect to the volume of the conductor pattern 5 exceeds 12% by volume, especially when the amorphous glass 4 is not uniformly dispersed inside the conductor pattern 5, When the amorphous glass 4 is unevenly distributed on the surface side of the conductor pattern 5, the plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5 may deteriorate.
  • the conductor pattern 5 has a two-layer structure consisting of a first-layer conductor pattern, which is a first-layer conductor pattern, and a second-layer conductor pattern 9, which is a second-layer conductor pattern.
  • the first layer conductor pattern is formed so as to be in contact with the surface of the substrate 2 .
  • the second layer conductor pattern 9 is formed so as to be in contact with the surface of the first layer conductor pattern.
  • the first layer conductor pattern contains the amorphous glass 4 and the second layer conductor pattern 9 does not contain the amorphous glass 4, thereby further improving the plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5. do.
  • the magnetic ceramic substrate 1 having the configuration as described above has excellent adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 and excellent plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5 .
  • a method for manufacturing the magnetic ceramic substrate 1 corresponds to a substrate manufacturing method.
  • the base material 2 is produced by cutting a magnetic ceramic sintered body block into a desired size and thickness.
  • the method for cutting the block is not particularly limited, and may be a method using a blade cutting machine, wire processing machine, electrical discharge machine, laser processing machine, or NC processing machine.
  • the surface of the cut base material 2 is mirror-polished. At least the surface of the base material 2 on which the conductor paste is thick-film-printed should be mirror-polished, and one side or both sides of the base material 2 may be mirror-polished. When both surfaces of the substrate 2 are mirror-polished, the surfaces may be processed one by one, or both surfaces may be processed simultaneously.
  • the conductor paste contains metal conductors 3 and amorphous glass 4 .
  • the printer used in thick film printing is not particularly limited, and may be a manual printer or an automatic printer. From the viewpoint of keeping printing and printing speed constant, the printing machine is preferably an automatic printing machine. Also, the mask used for thick film printing may be a screen mask, a metal mask, or the like. When printing a conductor pattern 5 having a more complicated shape, it is preferable to use a screen mask.
  • the conductive paste is dried in a constant temperature bath in order to remove the solvent component of the conductive paste. The drying temperature may be appropriately adjusted according to the boiling point of the solvent component contained in the conductor paste, but is generally in the range of 80°C to 200°C.
  • the conductor pattern 5 is formed by baking the conductor paste on the substrate 2 on which the conductor paste is thick-film-printed.
  • the apparatus used for baking is not particularly limited, and may be a box type firing furnace, a tubular type firing furnace, a belt conveying type firing furnace, or the like.
  • the baking temperature may be appropriately adjusted according to the type of the metal conductor 3 included in the conductor paste, but is generally about 600°C to 1000°C.
  • the surface of a substrate 2 made of magnetic ceramic is mirror-polished, and a conductive paste containing a metal conductor 3 and an amorphous glass 4 is thick-film-printed on the mirror-polished surface.
  • the conductive paste is dried and the dried conductive paste is baked on the surface of the substrate 2 to manufacture the magnetic ceramic substrate 1 .
  • the magnetic ceramic substrate 1 manufactured as described above has excellent adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 and excellent plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5 .
  • FIG. 11 shows a table summarizing the evaluation results of the magnetic ceramic substrates 1 according to the following examples and comparative examples. In addition, in FIG. 11, the difference from Example 1 is shown by stippling the frame.
  • Example 1 First, a block of garnet-type ferrite (YFe 5 O 12 ) was cut to a thickness of 1 mm with a grindstone cutting machine. Thereafter, the surface of the cut product was mirror-polished with a buffing machine for 30 minutes to obtain a substrate 2 having a surface roughness Ra of 0.05 ⁇ m. Next, Ag paste containing 94% by volume of Ag powder and 6% by volume of zinc-based amorphous glass 4 having a softening point lower than the sintering temperature of Ag by 300° C. was used as an inorganic component, and the base was printed by an automatic printing machine. Screen printing was performed on the surface of material 2 . After that, the substrate 2 was dried in a constant temperature bath at 120° C. for 20 minutes to remove the solvent. Next, using a belt-conveying electric furnace, the magnetic ceramic substrate for evaluation was baked on the base material 2 at a top temperature of 850° C. at a rate of 60 minutes from loading into the furnace to carrying out. got 1.
  • Example 2 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that the surface was mirror-polished with a buffing machine for 20 minutes instead of mirror-polishing the surface with a buffing machine for 30 minutes.
  • Example 3 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that the surface was mirror-polished with a buffing machine for 10 minutes instead of mirror-polishing the surface with a buffing machine for 30 minutes.
  • Example 4 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that the surface was mirror-polished with a buffing machine for 5 minutes instead of mirror-polishing the surface with a buffing machine for 30 minutes.
  • Example 5 Magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 except that Ag paste containing 3.5% by volume of amorphous glass 4 was used instead of Ag paste containing 6% by volume of amorphous glass 4. got
  • Example 6 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that an Ag paste containing 8% by volume of amorphous glass 4 was used instead of the Ag paste containing 6% by volume of amorphous glass 4. rice field.
  • Example 7 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that an Ag paste containing 12% by volume of amorphous glass 4 was used instead of the Ag paste containing 6% by volume of amorphous glass 4. rice field.
  • Example 8 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that an Ag paste containing 2% by volume of amorphous glass 4 was used instead of the Ag paste containing 6% by volume of amorphous glass 4. rice field.
  • Example 9 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that an Ag paste containing 14% by volume of amorphous glass 4 was used instead of the Ag paste containing 6% by volume of amorphous glass 4. rice field.
  • Example 10 Except that the silica-based amorphous glass 4 whose softening point is 100° C. lower than the sintering temperature of Ag is used instead of the zinc-based amorphous glass 4 whose softening point is 300° C. lower than the sintering temperature of Ag.
  • a magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 11 Except that the bismuth-based amorphous glass 4 whose softening point is 400° C. lower than the sintering temperature of Ag is used instead of the zinc-based amorphous glass 4 whose softening point is 300° C. lower than the sintering temperature of Ag.
  • a magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 12 Except that the silica-based amorphous glass 4 whose softening point is 70° C. lower than the sintering temperature of Ag is used instead of the zinc-based amorphous glass 4 whose softening point is 300° C. lower than the sintering temperature of Ag.
  • a magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 13 Except that the bismuth-based amorphous glass 4 whose softening point is 440° C. lower than the sintering temperature of Ag is used instead of the zinc-based amorphous glass 4 whose softening point is 300° C. lower than the sintering temperature of Ag.
  • a magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1, except that the surface was not mirror-polished.
  • Example 2 A magnetic ceramic substrate 1 for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that the zinc-based crystalline glass 8 was used instead of the zinc-based amorphous glass 4 .
  • Example 3 A magnetic paste for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that an Ag paste containing 20% by volume of zinc-based crystalline glass 8 was used instead of the Ag paste containing 6% by volume of zinc-based amorphous glass 4. A ceramic substrate 1 was obtained.
  • Adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 and plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5 were evaluated for the magnetic ceramic substrates 1 obtained in each of the above examples and comparative examples. Adhesion was evaluated using the Saicus method by inserting a diamond blade horizontally into the interface between the conductor pattern 5 and the substrate 2 and measuring the resistance when cutting into the interface. The adhesion evaluation results are indicated by relative values when the value of the Saicus strength in Example 1 is set to 1. The evaluation of plating adhesion was carried out by visually observing the plating adhesion state when the magnetic ceramic substrate 1 was subjected to acid electroless Ni plating.
  • the magnetic ceramic substrate 1 having excellent adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 and excellent plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5 is provided. can do.
  • Embodiment 2 relates to a circulator 20 provided with a magnetic ceramic substrate 1 characterized by a substrate 2 having a smooth surface and a conductor pattern 5 containing amorphous glass 4 .
  • FIG. 12 shows a specific example of a schematic cross-sectional view of the circulator 20 according to the second embodiment.
  • a permanent magnet 13 is mounted via a spacer 12 on the surface of the conductor pattern 5 of the magnetic ceramic substrate 1 according to the first embodiment.
  • a through-hole conductor 14a and a through-hole conductor 14b are formed in the magnetic ceramic substrate 1.
  • the conductor pattern 5 and the input/output terminal 15a are electrically connected by the through-hole conductor 14a, and the conductor pattern 5 and the input/output terminal 15b are electrically connected by the through-hole conductor 14b.
  • the magnetic ceramic substrate 1 has a ground conductor 16 .
  • the permanent magnet 13 is not particularly limited, and may be a metal magnet such as a neodymium iron boron system, a samarium cobalt system, an alnico system, or an iron chromium cobalt system, or a ceramic magnet such as a hexagonal ferrite.
  • a method of electrically connecting the conductor pattern 5 to each of the input/output terminals 15a and 15b in addition to the method of connecting via the through-hole conductor 14, as shown in FIG.
  • a method of connecting via a side conductor 17a and a side conductor 17b formed on the side surface of the ceramic substrate 1 may be used.
  • the method of mounting the permanent magnets 13 and the method of forming the through-hole conductors 14 are not particularly limited, and may be methods known in the technical field related to these methods.
  • the circulator 20 that has excellent adhesion between the conductor pattern 5 and the substrate 2 and excellent plating adhesion on the surface of the conductor pattern 5 .

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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

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
　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（ＹＦｅ５Ｏ１２など）、Ｍ型六方晶フェライト（ＢａＦｅ１２Ｏ１９、ＳｒＦｅ１２Ｏ１９）、Ｗ型六方晶フェライト（ＢａＦｅ１８Ｏ２７、ＳｒＦｅ１８Ｏ２７）、Ｚ型六方晶フェライト（Ｂａ３Ｃｏ２Ｆｅ２４Ｏ４１、Ｓｒ３Ｃｏ２Ｆｅ２４Ｏ４１）、Ｙ型六方晶フェライト（ＢａＺｎＦｅ１２Ｏ２２）、またはスピネル型フェライト（ＡＦｅ２Ｏ４：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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　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（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）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Ｔｓｏｆとし、導体パターン５が含む金属導体３の焼結温度をＴｓｉｎとしたとき、Ｔｓｉｎ－Ｔｓｏｆが１００℃以上３００℃以下であることが好ましい。
　ここで、Ｔｓｉｎ－Ｔｓｏｆ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、Ｔｓｉｎ－Ｔｓｏｆ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（ＹＦｅ５Ｏ１２）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 (8)

  1. 　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磁性セラミック基板。
  2. 　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℃以下である請求項１に記載の磁性セラミック基板。
  3. 　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以下である請求項１または２に記載の磁性セラミック基板。
  4. 　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３．５体積％以上１２体積％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。
  5. 　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層導体パターンは非晶質ガラスを含み、
    　前記第２層導体パターンは非晶質ガラスを含まない請求項１から４のいずれか１項に記載の磁性セラミック基板。
  6. 　前記基材はガーネット型フェライトから成る請求項１から５のいずれか１項に記載の磁性セラミック基板。
  7. 　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。
  8. 　磁性セラミックから成る基材の表面を鏡面研磨し、
    　金属導体と非晶質ガラス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。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58116790A (ja) * 1981-12-29 1983-07-12 富士通株式会社 マイクロ波集積回路用フエライト基板の製造方法
JPH0884004A (ja) * 1994-09-12 1996-03-26 Tdk Corp 非可逆回路装置
JPH104304A (ja) * 1996-06-18 1998-01-06 Fukushima Nippon Denki Kk ストリップ線路接合形非可逆回路
JP2003243804A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Mitsuboshi Belting Ltd 銅導体ペーストを用いた厚膜回路基板の製造方法
JP2007201346A (ja) 2006-01-30 2007-08-09 Mitsuboshi Belting Ltd セラミックス回路基板及びその製造方法
WO2013061727A1 (ja) * 2011-10-28 2013-05-02 京セラ株式会社 回路基板およびこれを備える電子装置
CN112010665A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 中国振华集团云科电子有限公司 一种嵌入式异质陶瓷基片的制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02248398A (ja) * 1989-03-20 1990-10-04 Shin Etsu Chem Co Ltd 酸化物ガーネット単結晶膜の製造方法
JP5376255B2 (ja) * 2010-11-18 2013-12-25 ハリマ化成株式会社 焼成型導電性銅ペースト
JP5966945B2 (ja) * 2013-01-24 2016-08-10 住友金属鉱山株式会社 ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法
JP6737506B2 (ja) * 2017-03-13 2020-08-12 ナミックス株式会社 導電性ペースト、チップ電子部品及びその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58116790A (ja) * 1981-12-29 1983-07-12 富士通株式会社 マイクロ波集積回路用フエライト基板の製造方法
JPH0884004A (ja) * 1994-09-12 1996-03-26 Tdk Corp 非可逆回路装置
JPH104304A (ja) * 1996-06-18 1998-01-06 Fukushima Nippon Denki Kk ストリップ線路接合形非可逆回路
JP2003243804A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Mitsuboshi Belting Ltd 銅導体ペーストを用いた厚膜回路基板の製造方法
JP2007201346A (ja) 2006-01-30 2007-08-09 Mitsuboshi Belting Ltd セラミックス回路基板及びその製造方法
WO2013061727A1 (ja) * 2011-10-28 2013-05-02 京セラ株式会社 回路基板およびこれを備える電子装置
CN112010665A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 中国振华集团云科电子有限公司 一种嵌入式异质陶瓷基片的制备方法

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