JP4028765B2 - 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 - Google Patents
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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回路用パッケージや電気−光変換器を有する光送信器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（特開平６−２３６９３５号公報）等が知られている。
【０００４】
【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。
【０００５】
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。
【０００６】
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ーフェライト、ＮｉーＺｎフェライトあるいはＭｎ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、このようなフェライトは通常数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。
【０００７】
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁波吸収体は、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含有する焼結体からなり、その含有量がＦｅ２Ｏ３ が２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３ が１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下、残部が２５ｍｏｌ％以下であるとともに、気孔率が２％から１５％であり、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量が２ｄＢ以上であることを特徴とする。
また、上記電磁波吸収体は、Ｆｅ ２ Ｏ ３ の含有量が４０〜９０ｍｏｌ％であることを特徴とする。
【０００９】
また、上記電磁波吸収体は、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ ３ の残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ２Ｏ３の少なくとも一種であることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
【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。
【００１４】
先ず、本発明の電磁波吸収体はＦｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含有する焼結体からなり、その含有量がＦｅ２Ｏ３ が２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３ が１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下、残部が２５ｍｏｌ％以下であるとともに、気孔率が２％から１５％であり、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。
【００１５】
ここで、Ｆｅ2Ｏ3を２０ｍｏｌ％以上としたのは、２０ｍｏｌ％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。
【００１６】
また本発明の電磁波吸収体は、Ｆｅ2Ｏ3の含有量が４０〜９０ｍｏｌ％であることが好適である。
【００１７】
ここで、Ｆｅ2Ｏ3の含有量を４０ｍｏｌ％以上としたのは、２０ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％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。
【００１８】
一方、Ｆｅ2Ｏ3の含有量を９０ｍｏｌ％以下としたのは、９０ｍｏｌ％を超えると、焼成温度を相当上げなければ焼結させることが難しく、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。
【００１９】
また、その残部にＡｌ2Ｏ3を含有させたのは、Ａｌ2Ｏ3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を含むことで、焼結性が悪くなる傾向があるが、所定量のＡｌ2Ｏ3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、Ａｌ2Ｏ3を１０〜６０ｍｏｌ％含有させることが好適である。
【００２０】
また、一般的な高周波回路用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。
【００２１】
また、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ ３ の残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ２Ｏ３の少なくとも一種であることが好ましく、このようにすることで、焼成温度を１４００℃、成形圧を４６０ＭＰａ程度と低くしても、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い。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。
【００２２】
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。
【００２３】
例えば、図１に示すように半導体素子（不図示）を実装した高周波回路基板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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
先ず、Ｆｅ2Ｏ3２０ｍｏｌ％以上の原料粉末及びＡｌ2Ｏ3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、少なくとも６時間以上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。
【００２８】
ここで、Ｆｅ2Ｏ3原料粉末やＡｌ2Ｏ3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。
【００２９】
また、湿式混合を行った後のＦｅ2Ｏ3原料粉末やＡｌ2Ｏ3原料粉末の平均粒径は、焼結性確保のため、１μｍ以下、好ましくは０．８５μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
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の少なくとも一種を原料粉末に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る。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図ることができ、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。
【００３１】
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。
【００３２】
あるいは、上記スラリーを乾燥したものを８００〜１１００℃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。
【００３３】
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。
【００３４】
そして、上記成形体を１４００〜１６００℃、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。
【００３５】
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１５００℃以上にすればよい。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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を半田か公知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。
【００３９】
また、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。
【００４０】
また、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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１６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、高周波回路用パッケージ 10 内部に実装される半導体素子や、パッケージベース 12 に形成される伝送線路 45 等を腐食させるといった問題がなく、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。
【００４６】
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できる。また、電磁波吸収体１６で形成されたパッケージ蓋体１１から腐食性を有する脱離ガスが発生しないことから、高周波回路用パッケージ内部に実装される半導体素子や、パッケージベース 12 に形成される伝送線路 45 等を腐食させるといった問題がない。
【００４７】
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。
【００４８】
さらに、本発明の電磁波吸収体を電気ー光変換器を有する光通信器に装着しても良好な電磁波吸収特性が得られることは言うまでもない。
【００４９】
【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。
【００５０】
（実施例１）
先ず、Ｆｅ2Ｏ3及びＡｌ2Ｏ3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。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。
【００５１】
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。
【００５２】
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の共振抑制効果についても評価を行った。
【００５３】
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。
【００５４】
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。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。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。
【００５５】
【数１】
【００５６】
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。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。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。
【００５７】
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Ｓ21(o)との差の絶対値ΔＳ21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。
【００５８】
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、ＪＩＳ Ｃ２１４１（１９９２）に準拠して測定した。
【００５９】
周波数１０，２０，４０ＧＨｚ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。
【００６０】
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２０％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ΔＳ21は０．１dB以上となり、共振が発生した。
【００６１】
また、試料Ｎｏ．１４，１８，２２，２６は、焼結温度が１５００℃であるＡｌ2Ｏ3の比率が５０％と比較的高いものであるにも係わらず、焼成温度を１４００℃と低くしたことにより、緻密な焼結体が得られなかった。その結果、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。
【００６２】
また、試料Ｎｏ．３０はＡｌ2Ｏ3の比率が４０％と低くしてはいるものの成形圧が４６７ＭＰａ、焼成温度が１４００℃とともに低いことにより、やはり緻密な焼結体が得られなかった。その結果、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。
【００６３】
また、試料Ｎｏ．６２もＡｌ2Ｏ3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。
【００６４】
一方、本発明実施例である試料Ｎｏ．５〜１３，１５〜１７，１９〜２１，２３〜２５，２７〜２９，３１〜６１は、２ｄＢ以上の大きな減衰量を得ることができるとともに、共振の発生も防ぐことができ、電磁波吸収体として良好であった。
【００６５】
【表１】
【００６６】
（実施例２）
次に、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3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。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。
【００６７】
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。
【００６８】
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．６３〜８２については図５に、試料Ｎｏ．８３〜１０２については図６にそれぞれ示した。
【００６９】
図５からわかるように試料Ｎｏ．６３〜８２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。
【００７０】
一方、図６からわかるように試料Ｎｏ．８３〜１０２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。
【００７１】
なお、本実施例では、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。
【００７２】
【表２】
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含有する焼結体からなり、その含有量がＦｅ２Ｏ３ が２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３ が１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下、残部が２５ｍｏｌ％以下であるとともに、気孔率が２％から１５％であり、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、腐食性を有する脱離ガスの発生がなく、良好な電磁波吸収特性を得ることができる。
【００７４】
また、上記電磁波吸収体中のＦｅ2Ｏ3の含有量を４０〜５０ｍｏｌ％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。
【００７５】
また、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ ３ の残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ２Ｏ３の少なくとも一種である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図ることができ、複雑な形状の電磁波吸収体を作製することもできる。
【００７６】
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。
【００７７】
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。また、電磁波吸収体から腐食性を有する脱離ガスが発生しないことから、高周波回路用パッケージ内部に実装される半導体素子や、パッケージベースに形成される伝送線路等を腐食させるといった問題がない。
【００７８】
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。また、電磁波吸収体で形成されたパッケージ蓋体から腐食性を有する脱離ガスが発生しないことから、高周波回路用パッケージ内部に実装される半導体素子や、パッケージベースに形成される伝送線路等を腐食させるといった問題がない。
【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。
【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
【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回路用パッケージや電気−光変換器を有する光送信器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（特開平６−２３６９３５号公報）等が知られている。
【０００４】
【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。
【０００５】
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。
【０００６】
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ーフェライト、ＮｉーＺｎフェライトあるいはＭｎ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、このようなフェライトは通常数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。
【０００７】
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁波吸収体は、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含有する焼結体からなり、その含有量がＦｅ２Ｏ３ が２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３ が１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下、残部が２５ｍｏｌ％以下であるとともに、気孔率が２％から１５％であり、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量が２ｄＢ以上であることを特徴とする。
また、上記電磁波吸収体は、Ｆｅ ２ Ｏ ３ の含有量が４０〜９０ｍｏｌ％であることを特徴とする。
【０００９】
また、上記電磁波吸収体は、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ ３ の残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ２Ｏ３の少なくとも一種であることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
【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。
【００１４】
先ず、本発明の電磁波吸収体はＦｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含有する焼結体からなり、その含有量がＦｅ２Ｏ３ が２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３ が１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下、残部が２５ｍｏｌ％以下であるとともに、気孔率が２％から１５％であり、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。
【００１５】
ここで、Ｆｅ2Ｏ3を２０ｍｏｌ％以上としたのは、２０ｍｏｌ％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。
【００１６】
また本発明の電磁波吸収体は、Ｆｅ2Ｏ3の含有量が４０〜９０ｍｏｌ％であることが好適である。
【００１７】
ここで、Ｆｅ2Ｏ3の含有量を４０ｍｏｌ％以上としたのは、２０ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％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。
【００１８】
一方、Ｆｅ2Ｏ3の含有量を９０ｍｏｌ％以下としたのは、９０ｍｏｌ％を超えると、焼成温度を相当上げなければ焼結させることが難しく、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。
【００１９】
また、その残部にＡｌ2Ｏ3を含有させたのは、Ａｌ2Ｏ3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を含むことで、焼結性が悪くなる傾向があるが、所定量のＡｌ2Ｏ3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、Ａｌ2Ｏ3を１０〜６０ｍｏｌ％含有させることが好適である。
【００２０】
また、一般的な高周波回路用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。
【００２１】
また、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ ３ の残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ２Ｏ３の少なくとも一種であることが好ましく、このようにすることで、焼成温度を１４００℃、成形圧を４６０ＭＰａ程度と低くしても、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い。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。
【００２２】
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。
【００２３】
例えば、図１に示すように半導体素子（不図示）を実装した高周波回路基板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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
先ず、Ｆｅ2Ｏ3２０ｍｏｌ％以上の原料粉末及びＡｌ2Ｏ3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、少なくとも６時間以上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。
【００２８】
ここで、Ｆｅ2Ｏ3原料粉末やＡｌ2Ｏ3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。
【００２９】
また、湿式混合を行った後のＦｅ2Ｏ3原料粉末やＡｌ2Ｏ3原料粉末の平均粒径は、焼結性確保のため、１μｍ以下、好ましくは０．８５μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
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の少なくとも一種を原料粉末に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る。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図ることができ、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。
【００３１】
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。
【００３２】
あるいは、上記スラリーを乾燥したものを８００〜１１００℃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。
【００３３】
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。
【００３４】
そして、上記成形体を１４００〜１６００℃、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。
【００３５】
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１５００℃以上にすればよい。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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を半田か公知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。
【００３９】
また、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。
【００４０】
また、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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１６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、高周波回路用パッケージ 10 内部に実装される半導体素子や、パッケージベース 12 に形成される伝送線路 45 等を腐食させるといった問題がなく、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。
【００４６】
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できる。また、電磁波吸収体１６で形成されたパッケージ蓋体１１から腐食性を有する脱離ガスが発生しないことから、高周波回路用パッケージ内部に実装される半導体素子や、パッケージベース 12 に形成される伝送線路 45 等を腐食させるといった問題がない。
【００４７】
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。
【００４８】
さらに、本発明の電磁波吸収体を電気ー光変換器を有する光通信器に装着しても良好な電磁波吸収特性が得られることは言うまでもない。
【００４９】
【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。
【００５０】
（実施例１）
先ず、Ｆｅ2Ｏ3及びＡｌ2Ｏ3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。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。
【００５１】
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。
【００５２】
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の共振抑制効果についても評価を行った。
【００５３】
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。
【００５４】
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。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。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。
【００５５】
【数１】
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。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。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。
【００５７】
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Ｓ21(o)との差の絶対値ΔＳ21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。
【００５８】
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、ＪＩＳ Ｃ２１４１（１９９２）に準拠して測定した。
【００５９】
周波数１０，２０，４０ＧＨｚ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。
【００６０】
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２０％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ΔＳ21は０．１dB以上となり、共振が発生した。
【００６１】
また、試料Ｎｏ．１４，１８，２２，２６は、焼結温度が１５００℃であるＡｌ2Ｏ3の比率が５０％と比較的高いものであるにも係わらず、焼成温度を１４００℃と低くしたことにより、緻密な焼結体が得られなかった。その結果、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。
【００６２】
また、試料Ｎｏ．３０はＡｌ2Ｏ3の比率が４０％と低くしてはいるものの成形圧が４６７ＭＰａ、焼成温度が１４００℃とともに低いことにより、やはり緻密な焼結体が得られなかった。その結果、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。
【００６３】
また、試料Ｎｏ．６２もＡｌ2Ｏ3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。
【００６４】
一方、本発明実施例である試料Ｎｏ．５〜１３，１５〜１７，１９〜２１，２３〜２５，２７〜２９，３１〜６１は、２ｄＢ以上の大きな減衰量を得ることができるとともに、共振の発生も防ぐことができ、電磁波吸収体として良好であった。
【００６５】
【表１】
（実施例２）
次に、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3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。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。
【００６７】
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。
【００６８】
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．６３〜８２については図５に、試料Ｎｏ．８３〜１０２については図６にそれぞれ示した。
【００６９】
図５からわかるように試料Ｎｏ．６３〜８２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。
【００７０】
一方、図６からわかるように試料Ｎｏ．８３〜１０２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。
【００７１】
なお、本実施例では、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。
【００７２】
【表２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含有する焼結体からなり、その含有量がＦｅ２Ｏ３ が２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３ が１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下、残部が２５ｍｏｌ％以下であるとともに、気孔率が２％から１５％であり、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、腐食性を有する脱離ガスの発生がなく、良好な電磁波吸収特性を得ることができる。
【００７４】
また、上記電磁波吸収体中のＦｅ2Ｏ3の含有量を４０〜５０ｍｏｌ％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。
【００７５】
また、Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ ３ の残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ２Ｏ３の少なくとも一種である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図ることができ、複雑な形状の電磁波吸収体を作製することもできる。
【００７６】
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。
【００７７】
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。また、電磁波吸収体から腐食性を有する脱離ガスが発生しないことから、高周波回路用パッケージ内部に実装される半導体素子や、パッケージベースに形成される伝送線路等を腐食させるといった問題がない。
【００７８】
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。また、電磁波吸収体で形成されたパッケージ蓋体から腐食性を有する脱離ガスが発生しないことから、高周波回路用パッケージ内部に実装される半導体素子や、パッケージベースに形成される伝送線路等を腐食させるといった問題がない。
【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。
【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
Claims (6)
- Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含有する焼結体からなり、その含有量がＦｅ２Ｏ３ が２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下、Ａｌ２Ｏ３ が１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下、残部が２５ｍｏｌ％以下であるとともに、気孔率が２％から１５％であり、周波数１０ＧＨｚ以上における電磁波の減衰量が２ｄＢ以上であることを特徴とする電磁波吸収体。
- Ｆｅ２Ｏ３の含有量が４０〜９０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１に記載の電磁波吸収体。
- Ｆｅ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ ３ の残部がＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｂｉ２Ｏ３の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁波吸収体。
- 体積固有抵抗値が５×１０５Ω・ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁波吸収体。
- 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、請求項１乃至４のいずれかに記載の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高周波回路用パッケージ。
- 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請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁波吸収体で形成されたことを特徴とする高周波回路用パッケージ。
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