高周波回路ケース用カバー及びその製造方法
【課題】ギガヘルツ帯の高周波回路を収容するケースにおいて、不要電波の放射、内部共振防止のために有効であり、かつ腐食ガスや水分を発生しない電波吸収体と、その電波吸収体とカバーとを安価な方法で接合した電磁波吸収体付きカバー及びその製造方法を得ること。
【解決手段】高周波回路６を収容するケース７の蓋となるカバー１であって、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物の焼成体として焼結接合された電波吸収体２を有する。
【解決手段】高周波回路６を収容するケース７の蓋となるカバー１であって、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物の焼成体として焼結接合された電波吸収体２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギガヘルツ帯の高周波回路を収容するケースのカバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の分野では、小型化・高性能化を図るため、高周波化及び高密度実装化が進行しており、特に高周波機器は回路機能ブロックごとに金属ケースなどに収容し、実装された素子や回路導体を保護するとともに、外部回路との相互干渉を防止する構造を採っている。高周波回路を完全に金属ケースで覆えばケース外部との相互電波干渉を防げるが、金属ケース内における自己干渉は防止できないため、増幅器を含む高周波回路では金属ケース内に構成された高周波伝送路から生じた輻射電波がケース内で反射し、増幅器に帰還して発振する場合がある。また、使用周波数とケース内空間の寸法とによっては空洞共振を起こす場合がある。空洞共振の抑制のためには、空間寸法で決まる遮断周波数を考慮した電子機器設計をすれば良いが、同時に満足させなければならない制約（回路規模、機能、大きさ等）が多いため、遮断周波数を制約とした設計を行えないのが実情である。
【０００３】
これら電波干渉を抑制するには、ケース内で発生した不要電波を吸収する電波吸収体を設けることが有効であり、磁性材料（フェライト）を用いた電波吸収体をケース内に貼り付ける方法が採られている。これはフェライトの電波吸収性能を利用したものである。特に高周波回路直上に設けることが有効であり、また十分な面積に適用できるため高周波回路と対向するカバー面に貼り付ける構成が一般的である。
【０００４】
しかし、従来高周波磁界用の磁性材料として広く用いられてきたフェライトでは、複素透磁率の損失項であるμ’’の絶対値が小さく、適用可能な周波数は数百ＭＨｚであり、近年問題となっているギガヘルツ帯の周波数の電磁波に対しては十分な吸収性能を有していない。ギガヘルツ帯の電磁波の吸収に適した電波吸収体には軟磁性金属が適すとされ、樹脂材料に軟磁性金属粉末を混合・分散させたシート状のものが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
一般の樹脂材料は温度上昇とともに臭素、アンモニア、水素、炭化水素等半導体素子にとっては腐食性を示すガスが発生するため、これらの腐食性成分を含まない樹脂材料を用いているが、樹脂材料を使用する限り微量ではあるが水分発生は避けられない。温度上昇とともに発生した水蒸気は、温度低下とともに電子機器ケース内で結露し、短絡や高周波回路導体や半導体素子を腐食する要因となる。特に、気密封止する電子デバイスでは微量の水蒸気が致命的となる場合がある。また、シート状電波吸収体とカバーとの接合固定には腐食ガス発生源となる接着剤は使用できないため、はんだ付けやろう付けをしているが、そのためには、はんだやろう材に濡れる金属層を電波吸収体に形成しなければならない。また、はんだ付けやろう付けの際に、腐食ガスの発生源となるフラックスも使用できないため、形成が簡便な印刷はんだは適用できず、シートはんだを用いた不活性雰囲気内や真空中での接合となる。このため、接合位置の仮固定も容易ではなく、製造過程が煩雑で高コストにならざるを得ない。
【０００６】
また、ギガヘルツ帯で十分な電波吸収性能を有し、腐食ガスや水分がほとんど発生しない焼結体を貼り付ける方法が開示されている（特許文献２）。しかしながら、この電磁波吸収材もはんだやろう材を用いて不活性雰囲気内でカバーと接合することに関しては上記のシート状電波吸収体と同じである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８７６８６号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の発明は、ギガヘルツ帯において電磁波吸収性能が不足するフェライト焼結体ではなく、樹脂に軟磁性金属を分散させる方法で電波吸収性能を得ているが、樹脂は水分発生が避けられず、高周波回路の腐食原因をケース内から完全に無くすことができない問題がある。また、電波吸収体をカバーに取り付けるには、不活性雰囲気内又は真空中ではんだ・ろう付けする必要があり、高コストである。
【０００９】
特許文献２に記載の発明では水分発生は防止されているが、電波吸収体のカバーへの取り付け方法は不活性雰囲気内でのはんだ・ろう付けから脱却できておらず、高コストになる製造工程に変わりはない。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ギガヘルツ帯の高周波回路を収容するケースにおいて、不要電波の放射、内部共振防止のために有効であり、かつ腐食ガスや水分を発生しない電波吸収体と、その電波吸収体とカバーとを安価な方法で接合した高周波回路ケース用カバー及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、高周波回路を収容するケースの蓋となる高周波回路ケース用カバーであって、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物の焼成体として焼結接合された電波吸収体を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高周波回路を収納するケースのカバーにはんだやろう材を用いることなく、直に焼結させて電波吸収体を形成するため製造工程が簡素化され、また焼結前の電波吸収体とカバーとの仮固定が大気中で可能であるため、低コストである。また、焼結物であるため腐食ガスや水分発生が無く、高周波回路を腐食する心配がない。また、磁性体としてのＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の球状の粒子形態の軟磁性体が高周波回路から発生したギガヘルツ帯の電波を吸収するため、高周波回路ケース内での共振、発振の発生や、ケース外への電波の漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーの製造工程を示す図である。
【図３】図３は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉を用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。
【図４】図４は、従来から電波吸収体として用いられている六方晶系フェライトを用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。
【図５】図５は、粒子形状が扁平状粉の場合の高周波通過損失を示す図である。
【図６】図６は、ガラスを添加しない場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。
【図７】図７は、ガラスを重量比２０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。
【図８】図８は、ガラスを重量比４０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーを用いた高周波回路デバイスの断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態２の製造工程を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる電波吸収材付きカバーの実施の形態３の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる高周波回路ケース用カバー及びその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態１の構成を示す断面図である。金属又はセラミック製のカバー１の面に電波吸収体２が形成されている。電波吸収体２は、高周波損失性磁性体であるＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとから構成され、はんだやろう材等の接合材を間に介在させることなく、カバー１の面に直接焼結接合されている。電波吸収体２が焼結されたカバー１が金属製の場合は焼成によって全体に酸化膜が形成されるため、酸処理などによって酸化膜を除去し、所望のめっきを施す。カバー１がセラミック製の場合は、焼成しても変化しないため、焼成後の処理は特に必要ない。焼成雰囲気は大気、窒素のいずれでも構わないが、カバー１が金属の場合は窒素中で焼成した方が金属部分の酸化が抑制されるため、めっき等の後処理を若干簡素化できる。
【００１６】
図２は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーの製造工程を示す図である。電波吸収体２はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとを重量比８：２〜９：１で混合し、さらに有機バインダ、溶剤混合によりインク状にした電波吸収体ペースト３をスクリーン４とスキージ５とを用いてカバー１面に印刷し（図２（ａ））、焼成して（図２（ｂ））形成する。ガラスは金属やセラミックと強固な接合ができるため古くから封着材として用いられ、導電材や抵抗材等の機能材料を固形化、接合する手段として広く用いられているが、本実施の形態ではＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉を機能材として用いる。
【００１７】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉は、ギガヘルツ帯の電波を吸収する損失性磁性体であり、電波吸収体２の主成分である。電波吸収体２の材料組成・構成を決定するに当たり、高周波回路導体パターンに損失性磁性体を被せた際のＳ２１：通過損失（Ｓパラメータ）を測定した。図３は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉を用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。図４は、従来から電波吸収体として用いられている六方晶系フェライトを用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。図３、図４で示したように、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉はギガヘルツ帯における電波吸収性能の有効性が認められた。図４の六方晶系フェライトではギガヘルツ帯の通過損失が小さく、電波吸収性能が非常に低く有効とはいえない。
【００１８】
次に、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体の粒子形状が通過損失に与える影響を調べるために、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性材料の粒子形状が扁平状粉の場合と、粒子形状が球状粉の場合とについて、高周波回路導体パターンに損失性磁性体を被せた際のＳ２１：通過損失を測定した。扁平粉とは球状粉末に圧力をかけて押しつぶした平たい形状の粉を指す。図５は、粒子形状が扁平状粉の場合の高周波通過損失を示す図である。図３と図５とを比較することにより、球状粉の方がギガヘルツ帯における通過損失量が大きく、電波吸収性能の有効性が高いことがわかる。
【００１９】
次に、カバー１と電波吸収体２とを強固に接合し、また十分な電波吸収性能を維持するためＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体に混入するガラス量について、高周波回路導体パターンに損失性磁性体を被せた際のＳ２１：通過損失を測定した。図６は、ガラスを添加しない場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。図７は、ガラスを重量比２０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。図８は、ガラスを重量比４０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。図６〜８ではガラスの混合量を変えて通過損失を示しており、図６に示すガラスの混合重量比０％の場合が最も通過損失量が大きく、ガラス混合重量比が増えるに従い通過損失量が小さくなり、図８に示すガラスの混合重量比４０％の場合では高周波損失特性がほとんど消失した。高周波損失特性が有効と認められたのは、図７に示すガラスの混合重量比２０％の場合までであった。また、ガラスは軟磁性体球状粉を固形化するとともにカバー１に固着させる役割を持つものであり、ガラスの混合重量比０％では焼結し得ない。ガラスを重量比で１０〜２０％添加されていれば焼結助剤として十分有効であるため、高周波損失特性を有する重量比１０〜２０％のガラスを混合することが好ましい。
【００２０】
次に、軟磁性体粉末に混合するガラスの種別を決定するに当たり、焼成温度とＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状材料の物性変化の相関について検討した。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体材料は焼成温度１５００℃以上の焼結物であるが、６００℃を越える温度に再昇温すると結晶化反応や酸化反応が進み、高周波損失性能が低下することが知られている。このため、これらの反応が生じない温度で焼成するために、ガラスの種別も軟化温度が低いものを選定した。具体的には、ＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスが適している。例えば、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３からなる組成によって構成され、軟化点が４００〜５００℃程度であり、６００℃未満で焼成可能なガラスが適している。ＳｉＯ２を含むガラスは、Ｂｉ系であっても軟化点が高くなるため、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体の高周波損失特性を損なわずに焼結させるのには適さない。
【００２１】
このようにして選定した組成で構成した電波吸収体材料をペースト化し、スクリーン印刷法により印刷し、焼成する簡便な方法によりカバー１面に電波吸収体２を形成するため、電波吸収体２の位置は印刷時に決まり、焼成までの間に仮固定は必要ない。図９は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーを用いた高周波回路デバイスの断面図である。電波吸収体２が形成されたカバー１は、図９に示すように、回路導体に実装された半導体チップを含む高周波回路６を収容したケース７に蓋として取り付けられ、高周波回路６から発生するギガヘルツ帯の電波を吸収し、ケース内共振の防止やケース外部への不要電波の放射を防止できる。また、電波吸収体２は焼結体であるため加熱しても腐食ガスや水分が発生するおそれはなく、密閉ケースであっても収容された高周波回路を汚染したり腐食させたりすることがない。電波吸収体ペースト３を用いてスクリーン印刷によって形成するため、薄い電波吸収体２を形成する際に特に有効である。
【００２２】
実施の形態２．
図１０は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態２の製造工程を示す図である。本実施の形態においては、電波吸収体ペースト３の代わりに電波吸収体シート８を用いて電波吸収体２を形成する。電波吸収体シート８は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとを重量比８：２〜９：１で混合し、さらに有機バインダ、溶剤混合によってスラリーを形成し、ドクターブレード法などによって５０〜３００μｍ程度のグリーンシートとしたものを所定の寸法に切断し（図１０（ａ））、カバー１に圧接し（図１０（ｂ））、焼成する（図１０（ｃ））ことによって形成される。電波吸収体シート８は、１０ＭＰａ以上の圧力でカバー１に圧接することで仮固定され、焼成することにより含有されたガラス成分の働きでカバー１と焼結接合される。
【００２３】
電波吸収体２の組成は、実施の形態１と同じであるため、高周波損失特性も同じである。さらに、焼結体であるためガスや水分発生のおそれが無い点も同様である。ただし、本実施の形態では、電波吸収体シート８を用いるため、取り扱いが容易である。スラリー形成時に含まれていた溶剤は、グリーンシート化した時点で揮発して無くなっているため変質要素が少なく、保存期間がペーストよりも長い。また、任意形状に切断して使用が可能である。さらに、実施の形態１において説明したペースト印刷よりも容易に厚手の電波吸収体２を形成可能である。
【００２４】
この他については実施の形態１と同様であるため、重複する説明は割愛する。
【００２５】
実施の形態３．
図１１は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態３の製造工程を示す図である。本実施の形態においては、電波吸収体ペースト３の代わりに成型電波吸収体９及びガラスペースト１０を用いて電波吸収体２を形成する。成型電波吸収体９は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとを重量比８：２〜９：１で混合し、さらに有機バインダを混合の上で型に入れ、５０ＭＰａ以上の加圧力で粉体成型したものである。ガラスペースト１０は、成型電波吸収体９を構成するガラスと同じ組成、又は成型電波吸収体９を構成するガラスと同じ程度の温度で軟化するガラスに有機バインダ、溶剤を加えてペースト化したものである。成型電波吸収体９を粉体成型で形成し（図１１（ａ））、スクリーン印刷法によってカバー１面にガラスペースト１０を印刷形成した上で成型電波吸収体９を載置して（図１１（ｂ））、焼成することにより電波吸収体２がカバー１と焼結接合される（図１１（ｃ））。粉体成型では実施の形態２で説明したシート状電波吸収体よりもさらに厚い電波吸収体の形成が可能である。接着層としてガラスペースト１０を用いることにより接着層近傍では電波吸収体２中の軟磁性体球状粉とＢｉ系ガラスの重量比が８：２〜９：１から外れてガラス分過多となるが、電波吸収体２が厚いため、電波吸収性を発揮する有効厚さは十分確保される。
【００２６】
電波吸収体２の組成は、実施の形態１と同じであるため、高周波損失特性も同じである。さらに、焼結体であるためガスや水分発生のおそれが無い点も同様である。ただし、本実施の形態では、成型電波吸収体９を用いるため、取り扱いが容易である。保存期間がペーストよりも長い。また、成型電波吸収体９の大きなブロックを任意形状に切断して使用が可能である。さらに、実施の形態２において説明した電波吸収体シートよりも容易に厚手の電波吸収体２を形成可能である。
【００２７】
この他については実施の形態１、２と同様であるため、重複する説明は割愛する。
【００２８】
上記各実施の形態によれば、電子機器に実装する電子デバイスの高周波化及び高密度実装化が可能となり、電子機器の小型化・高性能化を実現できる。
【符号の説明】
【００２９】
１ カバー
２ 電波吸収体
３ 電波吸収体ペースト
４ スクリーン
５ スキージ
６ 高周波回路
７ ケース
８ 電波吸収体シート
９ 成型電波吸収体
１０ ガラスペースト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギガヘルツ帯の高周波回路を収容するケースのカバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の分野では、小型化・高性能化を図るため、高周波化及び高密度実装化が進行しており、特に高周波機器は回路機能ブロックごとに金属ケースなどに収容し、実装された素子や回路導体を保護するとともに、外部回路との相互干渉を防止する構造を採っている。高周波回路を完全に金属ケースで覆えばケース外部との相互電波干渉を防げるが、金属ケース内における自己干渉は防止できないため、増幅器を含む高周波回路では金属ケース内に構成された高周波伝送路から生じた輻射電波がケース内で反射し、増幅器に帰還して発振する場合がある。また、使用周波数とケース内空間の寸法とによっては空洞共振を起こす場合がある。空洞共振の抑制のためには、空間寸法で決まる遮断周波数を考慮した電子機器設計をすれば良いが、同時に満足させなければならない制約（回路規模、機能、大きさ等）が多いため、遮断周波数を制約とした設計を行えないのが実情である。
【０００３】
これら電波干渉を抑制するには、ケース内で発生した不要電波を吸収する電波吸収体を設けることが有効であり、磁性材料（フェライト）を用いた電波吸収体をケース内に貼り付ける方法が採られている。これはフェライトの電波吸収性能を利用したものである。特に高周波回路直上に設けることが有効であり、また十分な面積に適用できるため高周波回路と対向するカバー面に貼り付ける構成が一般的である。
【０００４】
しかし、従来高周波磁界用の磁性材料として広く用いられてきたフェライトでは、複素透磁率の損失項であるμ’’の絶対値が小さく、適用可能な周波数は数百ＭＨｚであり、近年問題となっているギガヘルツ帯の周波数の電磁波に対しては十分な吸収性能を有していない。ギガヘルツ帯の電磁波の吸収に適した電波吸収体には軟磁性金属が適すとされ、樹脂材料に軟磁性金属粉末を混合・分散させたシート状のものが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
一般の樹脂材料は温度上昇とともに臭素、アンモニア、水素、炭化水素等半導体素子にとっては腐食性を示すガスが発生するため、これらの腐食性成分を含まない樹脂材料を用いているが、樹脂材料を使用する限り微量ではあるが水分発生は避けられない。温度上昇とともに発生した水蒸気は、温度低下とともに電子機器ケース内で結露し、短絡や高周波回路導体や半導体素子を腐食する要因となる。特に、気密封止する電子デバイスでは微量の水蒸気が致命的となる場合がある。また、シート状電波吸収体とカバーとの接合固定には腐食ガス発生源となる接着剤は使用できないため、はんだ付けやろう付けをしているが、そのためには、はんだやろう材に濡れる金属層を電波吸収体に形成しなければならない。また、はんだ付けやろう付けの際に、腐食ガスの発生源となるフラックスも使用できないため、形成が簡便な印刷はんだは適用できず、シートはんだを用いた不活性雰囲気内や真空中での接合となる。このため、接合位置の仮固定も容易ではなく、製造過程が煩雑で高コストにならざるを得ない。
【０００６】
また、ギガヘルツ帯で十分な電波吸収性能を有し、腐食ガスや水分がほとんど発生しない焼結体を貼り付ける方法が開示されている（特許文献２）。しかしながら、この電磁波吸収材もはんだやろう材を用いて不活性雰囲気内でカバーと接合することに関しては上記のシート状電波吸収体と同じである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８７６８６号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の発明は、ギガヘルツ帯において電磁波吸収性能が不足するフェライト焼結体ではなく、樹脂に軟磁性金属を分散させる方法で電波吸収性能を得ているが、樹脂は水分発生が避けられず、高周波回路の腐食原因をケース内から完全に無くすことができない問題がある。また、電波吸収体をカバーに取り付けるには、不活性雰囲気内又は真空中ではんだ・ろう付けする必要があり、高コストである。
【０００９】
特許文献２に記載の発明では水分発生は防止されているが、電波吸収体のカバーへの取り付け方法は不活性雰囲気内でのはんだ・ろう付けから脱却できておらず、高コストになる製造工程に変わりはない。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ギガヘルツ帯の高周波回路を収容するケースにおいて、不要電波の放射、内部共振防止のために有効であり、かつ腐食ガスや水分を発生しない電波吸収体と、その電波吸収体とカバーとを安価な方法で接合した高周波回路ケース用カバー及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、高周波回路を収容するケースの蓋となる高周波回路ケース用カバーであって、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物の焼成体として焼結接合された電波吸収体を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高周波回路を収納するケースのカバーにはんだやろう材を用いることなく、直に焼結させて電波吸収体を形成するため製造工程が簡素化され、また焼結前の電波吸収体とカバーとの仮固定が大気中で可能であるため、低コストである。また、焼結物であるため腐食ガスや水分発生が無く、高周波回路を腐食する心配がない。また、磁性体としてのＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の球状の粒子形態の軟磁性体が高周波回路から発生したギガヘルツ帯の電波を吸収するため、高周波回路ケース内での共振、発振の発生や、ケース外への電波の漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーの製造工程を示す図である。
【図３】図３は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉を用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。
【図４】図４は、従来から電波吸収体として用いられている六方晶系フェライトを用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。
【図５】図５は、粒子形状が扁平状粉の場合の高周波通過損失を示す図である。
【図６】図６は、ガラスを添加しない場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。
【図７】図７は、ガラスを重量比２０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。
【図８】図８は、ガラスを重量比４０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーを用いた高周波回路デバイスの断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態２の製造工程を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる電波吸収材付きカバーの実施の形態３の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる高周波回路ケース用カバー及びその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態１の構成を示す断面図である。金属又はセラミック製のカバー１の面に電波吸収体２が形成されている。電波吸収体２は、高周波損失性磁性体であるＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとから構成され、はんだやろう材等の接合材を間に介在させることなく、カバー１の面に直接焼結接合されている。電波吸収体２が焼結されたカバー１が金属製の場合は焼成によって全体に酸化膜が形成されるため、酸処理などによって酸化膜を除去し、所望のめっきを施す。カバー１がセラミック製の場合は、焼成しても変化しないため、焼成後の処理は特に必要ない。焼成雰囲気は大気、窒素のいずれでも構わないが、カバー１が金属の場合は窒素中で焼成した方が金属部分の酸化が抑制されるため、めっき等の後処理を若干簡素化できる。
【００１６】
図２は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーの製造工程を示す図である。電波吸収体２はＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとを重量比８：２〜９：１で混合し、さらに有機バインダ、溶剤混合によりインク状にした電波吸収体ペースト３をスクリーン４とスキージ５とを用いてカバー１面に印刷し（図２（ａ））、焼成して（図２（ｂ））形成する。ガラスは金属やセラミックと強固な接合ができるため古くから封着材として用いられ、導電材や抵抗材等の機能材料を固形化、接合する手段として広く用いられているが、本実施の形態ではＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉を機能材として用いる。
【００１７】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉は、ギガヘルツ帯の電波を吸収する損失性磁性体であり、電波吸収体２の主成分である。電波吸収体２の材料組成・構成を決定するに当たり、高周波回路導体パターンに損失性磁性体を被せた際のＳ２１：通過損失（Ｓパラメータ）を測定した。図３は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉を用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。図４は、従来から電波吸収体として用いられている六方晶系フェライトを用いた場合の高周波通過損失特性を示す図である。図３、図４で示したように、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉はギガヘルツ帯における電波吸収性能の有効性が認められた。図４の六方晶系フェライトではギガヘルツ帯の通過損失が小さく、電波吸収性能が非常に低く有効とはいえない。
【００１８】
次に、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体の粒子形状が通過損失に与える影響を調べるために、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性材料の粒子形状が扁平状粉の場合と、粒子形状が球状粉の場合とについて、高周波回路導体パターンに損失性磁性体を被せた際のＳ２１：通過損失を測定した。扁平粉とは球状粉末に圧力をかけて押しつぶした平たい形状の粉を指す。図５は、粒子形状が扁平状粉の場合の高周波通過損失を示す図である。図３と図５とを比較することにより、球状粉の方がギガヘルツ帯における通過損失量が大きく、電波吸収性能の有効性が高いことがわかる。
【００１９】
次に、カバー１と電波吸収体２とを強固に接合し、また十分な電波吸収性能を維持するためＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体に混入するガラス量について、高周波回路導体パターンに損失性磁性体を被せた際のＳ２１：通過損失を測定した。図６は、ガラスを添加しない場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。図７は、ガラスを重量比２０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。図８は、ガラスを重量比４０％で添加した場合の電波吸収体の通過損失周波数特性を示す図である。図６〜８ではガラスの混合量を変えて通過損失を示しており、図６に示すガラスの混合重量比０％の場合が最も通過損失量が大きく、ガラス混合重量比が増えるに従い通過損失量が小さくなり、図８に示すガラスの混合重量比４０％の場合では高周波損失特性がほとんど消失した。高周波損失特性が有効と認められたのは、図７に示すガラスの混合重量比２０％の場合までであった。また、ガラスは軟磁性体球状粉を固形化するとともにカバー１に固着させる役割を持つものであり、ガラスの混合重量比０％では焼結し得ない。ガラスを重量比で１０〜２０％添加されていれば焼結助剤として十分有効であるため、高周波損失特性を有する重量比１０〜２０％のガラスを混合することが好ましい。
【００２０】
次に、軟磁性体粉末に混合するガラスの種別を決定するに当たり、焼成温度とＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状材料の物性変化の相関について検討した。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体材料は焼成温度１５００℃以上の焼結物であるが、６００℃を越える温度に再昇温すると結晶化反応や酸化反応が進み、高周波損失性能が低下することが知られている。このため、これらの反応が生じない温度で焼成するために、ガラスの種別も軟化温度が低いものを選定した。具体的には、ＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスが適している。例えば、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３からなる組成によって構成され、軟化点が４００〜５００℃程度であり、６００℃未満で焼成可能なガラスが適している。ＳｉＯ２を含むガラスは、Ｂｉ系であっても軟化点が高くなるため、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体の高周波損失特性を損なわずに焼結させるのには適さない。
【００２１】
このようにして選定した組成で構成した電波吸収体材料をペースト化し、スクリーン印刷法により印刷し、焼成する簡便な方法によりカバー１面に電波吸収体２を形成するため、電波吸収体２の位置は印刷時に決まり、焼成までの間に仮固定は必要ない。図９は、実施の形態１にかかる高周波回路ケース用カバーを用いた高周波回路デバイスの断面図である。電波吸収体２が形成されたカバー１は、図９に示すように、回路導体に実装された半導体チップを含む高周波回路６を収容したケース７に蓋として取り付けられ、高周波回路６から発生するギガヘルツ帯の電波を吸収し、ケース内共振の防止やケース外部への不要電波の放射を防止できる。また、電波吸収体２は焼結体であるため加熱しても腐食ガスや水分が発生するおそれはなく、密閉ケースであっても収容された高周波回路を汚染したり腐食させたりすることがない。電波吸収体ペースト３を用いてスクリーン印刷によって形成するため、薄い電波吸収体２を形成する際に特に有効である。
【００２２】
実施の形態２．
図１０は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態２の製造工程を示す図である。本実施の形態においては、電波吸収体ペースト３の代わりに電波吸収体シート８を用いて電波吸収体２を形成する。電波吸収体シート８は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとを重量比８：２〜９：１で混合し、さらに有機バインダ、溶剤混合によってスラリーを形成し、ドクターブレード法などによって５０〜３００μｍ程度のグリーンシートとしたものを所定の寸法に切断し（図１０（ａ））、カバー１に圧接し（図１０（ｂ））、焼成する（図１０（ｃ））ことによって形成される。電波吸収体シート８は、１０ＭＰａ以上の圧力でカバー１に圧接することで仮固定され、焼成することにより含有されたガラス成分の働きでカバー１と焼結接合される。
【００２３】
電波吸収体２の組成は、実施の形態１と同じであるため、高周波損失特性も同じである。さらに、焼結体であるためガスや水分発生のおそれが無い点も同様である。ただし、本実施の形態では、電波吸収体シート８を用いるため、取り扱いが容易である。スラリー形成時に含まれていた溶剤は、グリーンシート化した時点で揮発して無くなっているため変質要素が少なく、保存期間がペーストよりも長い。また、任意形状に切断して使用が可能である。さらに、実施の形態１において説明したペースト印刷よりも容易に厚手の電波吸収体２を形成可能である。
【００２４】
この他については実施の形態１と同様であるため、重複する説明は割愛する。
【００２５】
実施の形態３．
図１１は、本発明にかかる高周波回路ケース用カバーの実施の形態３の製造工程を示す図である。本実施の形態においては、電波吸収体ペースト３の代わりに成型電波吸収体９及びガラスペースト１０を用いて電波吸収体２を形成する。成型電波吸収体９は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないＢｉ系ガラスとを重量比８：２〜９：１で混合し、さらに有機バインダを混合の上で型に入れ、５０ＭＰａ以上の加圧力で粉体成型したものである。ガラスペースト１０は、成型電波吸収体９を構成するガラスと同じ組成、又は成型電波吸収体９を構成するガラスと同じ程度の温度で軟化するガラスに有機バインダ、溶剤を加えてペースト化したものである。成型電波吸収体９を粉体成型で形成し（図１１（ａ））、スクリーン印刷法によってカバー１面にガラスペースト１０を印刷形成した上で成型電波吸収体９を載置して（図１１（ｂ））、焼成することにより電波吸収体２がカバー１と焼結接合される（図１１（ｃ））。粉体成型では実施の形態２で説明したシート状電波吸収体よりもさらに厚い電波吸収体の形成が可能である。接着層としてガラスペースト１０を用いることにより接着層近傍では電波吸収体２中の軟磁性体球状粉とＢｉ系ガラスの重量比が８：２〜９：１から外れてガラス分過多となるが、電波吸収体２が厚いため、電波吸収性を発揮する有効厚さは十分確保される。
【００２６】
電波吸収体２の組成は、実施の形態１と同じであるため、高周波損失特性も同じである。さらに、焼結体であるためガスや水分発生のおそれが無い点も同様である。ただし、本実施の形態では、成型電波吸収体９を用いるため、取り扱いが容易である。保存期間がペーストよりも長い。また、成型電波吸収体９の大きなブロックを任意形状に切断して使用が可能である。さらに、実施の形態２において説明した電波吸収体シートよりも容易に厚手の電波吸収体２を形成可能である。
【００２７】
この他については実施の形態１、２と同様であるため、重複する説明は割愛する。
【００２８】
上記各実施の形態によれば、電子機器に実装する電子デバイスの高周波化及び高密度実装化が可能となり、電子機器の小型化・高性能化を実現できる。
【符号の説明】
【００２９】
１ カバー
２ 電波吸収体
３ 電波吸収体ペースト
４ スクリーン
５ スキージ
６ 高周波回路
７ ケース
８ 電波吸収体シート
９ 成型電波吸収体
１０ ガラスペースト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波回路を収容するケースの蓋となる高周波回路ケース用カバーであって、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物の焼成体として焼結接合された電波吸収体を有することを特徴とする高周波回路ケース用カバー。
【請求項２】
高周波回路を収容するケースの蓋となる高周波回路ケース用カバーの製造方法であって、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物を用いて、前記カバーに電波吸収体を形成する第１の工程と、
前記電波吸収体を焼成して、前記電波吸収体と前記カバーとを焼結接合する第２の工程とを有することを特徴とする高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程では、前記損失性軟磁性体球状粉と前記ガラス粉末とにバインダ及び溶剤を加えてペースト化し、該ペーストを前記カバーに印刷することを特徴とする請求項２記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程では、前記損失性軟磁性体球状粉と前記ガラス粉末とにバインダ及び溶剤を加えて形成したグリーンシートを、前記カバーに圧着することを特徴とする請求項２記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程においては、前記損失性軟磁性体球状粉と前記ガラス粉末とにバインダを加え、加圧成型して成型吸収体を形成し、別のガラス粉末にバインダ及び溶剤を加えてペースト化し、該ペーストを前記カバーに印刷し、印刷した前記ペーストの上に前記成型吸収体を配置することを特徴とする請求項２記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程においては、６００℃未満の温度で前記電波吸収体を焼成することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項１】
高周波回路を収容するケースの蓋となる高周波回路ケース用カバーであって、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物の焼成体として焼結接合された電波吸収体を有することを特徴とする高周波回路ケース用カバー。
【請求項２】
高周波回路を収容するケースの蓋となる高周波回路ケース用カバーの製造方法であって、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の損失性軟磁性体球状粉とＳｉＯ２を含まないビスマス系のガラス粉末との重量比８：２〜９：１の混合物を用いて、前記カバーに電波吸収体を形成する第１の工程と、
前記電波吸収体を焼成して、前記電波吸収体と前記カバーとを焼結接合する第２の工程とを有することを特徴とする高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程では、前記損失性軟磁性体球状粉と前記ガラス粉末とにバインダ及び溶剤を加えてペースト化し、該ペーストを前記カバーに印刷することを特徴とする請求項２記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程では、前記損失性軟磁性体球状粉と前記ガラス粉末とにバインダ及び溶剤を加えて形成したグリーンシートを、前記カバーに圧着することを特徴とする請求項２記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程においては、前記損失性軟磁性体球状粉と前記ガラス粉末とにバインダを加え、加圧成型して成型吸収体を形成し、別のガラス粉末にバインダ及び溶剤を加えてペースト化し、該ペーストを前記カバーに印刷し、印刷した前記ペーストの上に前記成型吸収体を配置することを特徴とする請求項２記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程においては、６００℃未満の温度で前記電波吸収体を焼成することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の高周波回路ケース用カバーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９５４５５（Ｐ２０１２−１９５４５５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８４２３（Ｐ２０１１−５８４２３）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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