| 【発明の名称】 |
配線基板 |
| 【発明者】 |
【氏名】水野 幹久
【氏名】佐々木 勇一
【氏名】井上 誠
【氏名】矢沢 健児
【氏名】舘野 安夫
【氏名】宮内 貞一
【氏名】高橋 研
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| 【要約】 |
【課題】ＧＨｚ帯の高周波信号を低損失で伝送することができる配線基板を提供する。
【解決手段】配線基板１０は、絶縁体１２と、該絶縁体１２中に分散された磁性ナノ粒子１１とからなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体と、該絶縁体中に分散された磁性ナノ粒子とからなることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記磁性ナノ粒子が、超常磁性を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記磁性ナノ粒子が、８０℃以下にブロッキング温度を持つ超常磁性ナノ粒子であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
前記磁性ナノ粒子の体積充填率が６０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項５】
前記磁性ナノ粒子が、元素Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ａｌ，Ｐｄ、Ｐｔ、前記元素の金属間化合物、前記元素の二元合金、前記元素の三元合金、あるいは添加元素としてＳｉ，Ｎ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉ，Ｂ，Ｃ，Ｐの少なくとも１つを含む前記元素，前記金属間化合物，前記二元合金，前記三元合金、Ｆｅ酸化物、Ｆｅ以外の前記元素の少なくとも１つをさらに含むＦｅ系酸化物、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｍｎ系フェライト、ガーネットからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項６】
前記磁性ナノ粒子が、液相合成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項７】
前記絶縁体が、高分子材料、セラミック、ガラスまたはこれらの複合体であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項８】
前記絶縁体が、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンオキサイド、エポキシ樹脂若しくはシアネート樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の配線基板。
【請求項９】
前記絶縁体が、アルミナ系セラミック、窒化アルミニウム系セラミック、窒化ケイ素系セラミック、窒化ホウ素系セラミックまたはこれらの複合体であることを特徴とする請求項７に記載の配線基板。
【請求項１０】
前記絶縁体が、シリカガラス、シリコンマイカガラス、水晶ガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラスまたはこれらの複合体であることを特徴とする請求項７に記載の配線基板。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＨｚ帯の高周波回路素子を搭載する高周波用の配線基板に関し、特に、低損失で信号伝送することができる配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理の高速化、高速高密度な情報通信への要求により、高周波用半導体素子を作動させる信号の高周波化が著しい。例えば、現在コンピュータのＣＰＵに用いられるＬＳＩチップは最高数ＧＨｚのクロック周波数で動作している。また、将来の発展が大いに期待されている衛星放送や携帯電話、携帯端末などのモバイル通信には、ＧＨｚ帯の高周波信号が使用されている。
【０００３】
高周波回路では、導体配線と配線基板において損失を生じ、特に配線基板における損失が深刻になってきている。これらは、信号伝送時に発熱やノイズ、高消費電力等の問題となって現れる。すなわち、高周波域の素子に使用される配線基板の材料は、ＧＨｚ帯の高周波信号を低損失で伝送できる材料であることが望まれる。
【０００４】
特性インピーダンスＺ０（Ω）の配線を電圧Ｖ（Ｖ）で駆動した場合、伝送損失Ｐ（Ｗ）は、次式（１）で表され、大きな特性インピーダンスＺ０を示す配線は、低損失で信号伝送することができる。
【０００５】
Ｐ＝Ｖ２／Ｚ０ ・・・（１）
【０００６】
一方、特性インピーダンスＺ０は、次式（２）のように配線基板材料の比透磁率μrと比誘電率εrとの比の二乗根に比例する。
【０００７】
Ｚ０＝（Ｌ／Ｃ）１／２ ∝ （μr ／εr）１／２ ・・・（２）
（ここで、Ｌは配線の単位長さあたりのインダクタンス、
Ｃは単位長さあたりの電気容量を表す。）
【０００８】
従来、大きな特性インピーダンスＺ０を示す低損失配線基板として、低誘電率材料を用いた配線基板が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。ここでは、配線基板の低比誘電率εr化によって特性インピーダンスＺ０を増大させて低損失化が達成される。
【０００９】
低誘電率材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（εr≒２．１）等のフッ素樹脂があり、これを多孔質化するとさらに低い誘電率が達成できる。例えば、８０％の空孔をもつ多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂においては、εr≒１．１である。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−５３３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、多孔質フッ素樹脂で形成された配線基板は、機械的強度が極めて弱く、また熱に対する寸法安定性が非常に低いため、実用化が困難であった。
また、原理的に比誘電率εrは１よりも小さくなることができないため、従来の配線基板の低損失化策には限界があった。
【００１２】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、ＧＨｚ帯の高周波信号を低損失で伝送することができる配線基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、配線基板の誘電特性のみでなく、磁気特性に新たに着目した。すなわち、低誘電率（εr）化だけでなく、高透磁率（μr）化を同時に行うことにより低損失化を図るべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
【００１４】
すなわち、前記課題を解決するために提供する本発明は、絶縁体と、該絶縁体中に分散された磁性ナノ粒子とからなることを特徴とする配線基板である。
【００１５】
ここで、前記磁性ナノ粒子は、超常磁性を有することが好ましい。
さらに、前記磁性ナノ粒子は、８０℃以下にブロッキング温度を持つ超常磁性ナノ粒子であることが好適である。
【００１６】
また、前記磁性ナノ粒子の体積充填率は６０％以下であることが好ましい。
【００１７】
前記磁性ナノ粒子は、元素Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ａｌ，Ｐｄ、Ｐｔ、前記元素の金属間化合物、前記元素の二元合金、前記元素の三元合金、あるいは添加元素としてＳｉ，Ｎ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉ，Ｂ，Ｃ，Ｐの少なくとも１つを含む前記元素，前記金属間化合物，前記二元合金，前記三元合金、Ｆｅ酸化物、Ｆｅ以外の前記元素の少なくとも１つをさらに含むＦｅ系酸化物、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｍｎ系フェライト、ガーネットからなる群から選択される材料からなることが好ましい。
また、前記磁性ナノ粒子は、液相合成されたものが好適である。
【００１８】
前記絶縁体は、高分子材料、セラミック、ガラスまたはこれらの複合体であることが好ましい。
【００１９】
また、前記絶縁体は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンオキサイド、エポキシ樹脂若しくはシアネート樹脂であるとよい。
【００２０】
また、前記絶縁体は、アルミナ系セラミック、窒化アルミニウム系セラミック、窒化ケイ素系セラミック、窒化ホウ素系セラミックまたはこれらの複合体であるとよい。
【００２１】
また、前記絶縁体は、シリカガラス、シリコンマイカガラス、水晶ガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラスまたはこれらの複合体であるとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、配線基板は高い比透磁率μｒを有するとともに、低い比誘電率εｒを有することができ、ＧＨｚ帯においても良好な低伝送損失を示すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る配線基板の実施の形態について説明する。
図１に、本発明に係る配線基板の断面図を示す。
配線基板１０は、絶縁体１２と、絶縁体１２中に分散された磁性ナノ粒子１１とから構成される。
【００２４】
磁性ナノ粒子１１は、粒子サイズがナノオーダーの磁性微粒子であり、ブロッキング温度Ｔｂを持ち超常磁性を示すことが好ましい。とくに、８０℃以下にブロッキング温度Ｔｂを持つ超常磁性ナノ粒子であることが好ましい。なお、ブロッキング温度Ｔｂを８０℃以下に持つこととするのは、配線基板の使用温度として−１０〜８０℃の温度範囲で高い比透磁率μｒを確保するためである。
【００２５】
ここで、ブロッキング温度Ｔｂについて若干説明する。
磁性微粒子の自発磁化は、微粒子の磁気異方性エネルギーＥによりその向きが保たれる。ここで、磁気異方性エネルギーＥは、次式のように磁性微粒子の磁気異方性定数Ｋと体積Ｖとの積で表されるが、自発磁化は熱エネルギーｋＢＴによって、その向きを変える可能性がある。ここで、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
【００２６】
Ｅ ＝ Ｋ・Ｖ
【００２７】
環境温度が高くなり、熱エネルギーｋＢＴが磁気異方性エネルギーＥと同程度あるいはそれ以上に大きい場合、自発磁化の方向は絶えず熱的に活性化され、振動し、残留磁化が消失する。一方、温度低下に伴い、熱エネルギーｋＢＴが磁気異方性エネルギーＥよりも十分に小さくなると、自発磁化方向の振動は抑制され、残留磁化が現れはじめる。ブロッキング温度Ｔｂとは、その残留磁化が現れ始める温度のことである。
【００２８】
また、磁性ナノ粒子１１は、元素Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ａｌ，Ｐｄ、Ｐｔ、前記元素の金属間化合物、前記元素の二元合金、前記元素の三元合金、あるいは添加元素としてＳｉ，Ｎ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉ，Ｂ，Ｃ，Ｐの少なくとも１つを含む前記元素，前記金属間化合物，前記二元合金，前記三元合金、Ｆｅ酸化物、Ｆｅ以外の前記元素の少なくとも１つをさらに含むＦｅ系酸化物、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｍｎ系フェライト、ガーネットからなる群から選択される材料からなることが望ましい。
【００２９】
磁性ナノ粒子１１は、気相あるいは液相合成されたものがあり、好ましくは液相合成されたものである。
液相合成法とは、金属塩、有機金属などを液中に溶解させ、還元あるいは分解などにより、粒子を析出させる方法であり、公知の液相合成法として、共沈法、アルコール還元法、有機金属化合物の熱分解、逆ミセル法、超音波法、エレクトライド還元法がある。一般に、液相合成された磁性ナノ粒子１１は、その表面を有機安定化剤で被覆された分散溶液として得られる。
【００３０】
また、液相合成によれば、合成条件の選択により、粒径のコントロールが可能である。さらに、合成後のサイズ選択的析出により、粒径分布を制御することもできる。サイズ選択的析出法とは、磁性ナノ粒子分散溶液に凝集剤を滴下することにより、径の大きな粒子を選択的に沈殿させる方法である。凝集剤として、磁性ナノ粒子分散溶液の溶媒と混和でき、且つ有機安定化剤の溶解度が異なる溶媒が選択される。
【００３１】
磁性ナノ粒子１１は、磁性材料種によって磁気異方性定数Ｋの値が異なる。例えば、Ｃｏの場合はＫ＝４．５×１０５ Ｊ／ｍ３、Ｆｅの場合はＫ＝４．７×１０４ Ｊ／ｍ３、ＦｅＰｔの場合はＫ＝６．６×１０６ Ｊ／ｍ３、Ｆｅ３Ｏ４の場合はＫ＝８．７×１０３Ｊ／ｍ３である。
そのため、最適な粒径は、磁性材料種によって適宜決定される。例えば、Ｃｏナノ粒子の平均粒径は８ｎｍ以下、Ｆｅナノ粒子の平均粒径は２５ｎｍ以下、ＦｅＰｔナノ粒子の平均粒径は４ｎｍ以下、Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子の平均粒径は３０ｎｍ以下がよい。
【００３２】
また、本発明に使用される磁性ナノ粒子１１は、粒径分布の標準偏差が平均粒径の３０％以下、好ましくは２０％以下、更に好ましくは１０％以下である。標準偏差が小さいほど、ブロッキング温度Ｔｂの分布が狭くなり、大きな比透磁率μｒを示す。一方、標準偏差が平均粒径の３０％よりも大きい場合、ブロッキング温度Ｔｂの分布が広すぎるため、比透磁率μｒは小さくなる。例えば、−１０〜８０℃の温度範囲で比透磁率μｒは１０よりも小さくなってしまう。
【００３３】
絶縁体１２は、高分子材料、セラミック、ガラスまたはこれらの複合体で形成される。
【００３４】
高分子材料は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンオキサイド、エポキシ樹脂若しくはシアネート樹脂である。
【００３５】
セラミックは、アルミナ系セラミック、窒化アルミニウム系セラミック、窒化ケイ素系セラミック、窒化ホウ素系セラミックである。または、これらのセラミックの複合体であってもよい。
【００３６】
ガラスは、シリカガラス、シリコンマイカガラス、水晶ガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラスである。または、これらのガラスの複合体であってもよい。
【００３７】
絶縁体１２中に分散された磁性ナノ粒子１１の体積充填率は６０％以下であることが好ましい。磁性ナノ粒子１１の充填率が６０％を超える場合、配線基板１０の機械的強度が低下し、変形しやすくなる。そのため、配線基板１０の製造工程中に歪みを生じてしまい、配線基板１０を用いて半導体装置を製造する際の位置合わせが難しくなる。これは、配線の接続不良等の原因となるため、問題である。また、絶縁体１２中に分散された磁性ナノ粒子１１の体積充填率は５％以上であることが好ましい。磁性ナノ粒子１１の体積充填率が５％未満の場合、配線基板１０は充分な比透磁率μrを示さない。
【００３８】
以上の構成により、配線基板１０は、高い比透磁率μｒを有するとともに、低い比誘電率εｒを有し、ＧＨｚ帯の高周波領域において低損失で信号伝送することができる。
【００３９】
ここで、本発明の配線基板１０が磁気特性と誘電特性を両立する原理について、以下に説明する。
（１）比透磁率μｒについて
配線基板１０の比透磁率μｒは磁性ナノ粒子１１が寄与する。
配線基板の比透磁率μrの温度依存性は、次式（３）で表される。なお、χrは配線基板の比磁化率、Ｍsは磁性ナノ粒子の飽和磁化、Ｖaveは粒子の平均体積、ｘは配線基板中粒子の体積充填率、ｋBはボルツマン定数、μ0は真空の透磁率である。
【００４０】
μr(T) ＝ χr(T) + 1 ＝ (Ｍs2Ｖaveｘ)／(3ｋBＴμ0) + 1 ・・・（３）
【００４１】
図２に、式（３）に基づいたＣｏナノ粒子（粒径７ｎｍ）の比透磁率μrと温度Ｔとの関係を示す。−１０〜８０℃の温度範囲において、比透磁率μrが１０以上であることが理解される。
【００４２】
ここで、ブロッキング温度Ｔｂは、式（４）のように磁性材料の磁気異方性定数Ｋと体積Ｖの積に比例する。すなわち、ブロッキング温度Ｔｂが磁性材料種、粒径に依存することを意味する。
【００４３】
Ｔｂ ∝ Ｋ・Ｖ ・・・（４）
【００４４】
本発明の配線基板に使用する磁性ナノ粒子１１について、適切な磁性材料種、粒径、粒径分布を選択することにより、ブロッキング温度Ｔｂを調整することが可能であり、このことにより比透磁率μｒを目的の大きさに制御することが可能である。
例えば、ブロッキング温度Ｔｂを８０℃以下に分布するようにすると、本発明の配線基板は、−１０〜８０℃の温度範囲において、比透磁率μｒを１０以上とすることが可能である。
【００４５】
ＧＨｚ帯の高周波域において、ヒステリシス損失或いは渦電流損失のため、比透磁率μrが１０よりも小さくなってしまうことが懸念される。しかしながら、本発明で使用される磁性ナノ粒子群においては、ブロッキング温度Ｔbが８０℃以下に分布しており、ヒステリシス損失を示さない。また、表皮深さ（skin depth）以下の微細な粒子群が絶縁体中に分散した構造のため、配線基板の抵抗率は充分に大きく、渦電流損失を示さない。
【００４６】
周波数を増していくと、磁性微粒子はある周波数で自然共鳴を起こし、透磁率は急激に減少してしまう。そのため、本発明の配線基板において良好な低伝送損失を維持するためには、自然共鳴周波数以外の周波数帯で使用する必要がある。
【００４７】
ここで、磁性微粒子が自然共鳴を起こす周波数ｆは、次式のように磁性微粒子の異方性磁界Ｈｋに比例する。
【００４８】
ｆ ∝ Ｈｋ
【００４９】
例えば、Ｃｏナノ粒子の場合（Ｈｋ＝５．１×１０５ Ａ／ｍ）はｆ≒２０ＧＨｚ、Ｆｅナノ粒子の場合（Ｈｋ＝４．４×１０４ Ａ／ｍ）はｆ≒２ＧＨｚ、ＦｅＰｔナノ粒子の場合（Ｈｋ＝９．２×１０６ Ａ／ｍ）はｆ≒３００ＧＨｚ、Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子の場合（Ｈｋ＝２．７×１０４ Ａ／ｍ）はｆ≒１ＧＨｚである。
以上の点に留意すれば、磁性ナノ粒子は高い比透磁率μｒを有する。
【００５０】
（２）比誘電率εｒについて
配線基板１０の比誘電率εｒは絶縁体１２及び磁性ナノ粒子１１の両者が寄与する。
絶縁体１２は上記のように、低比誘電率εｒおよび低誘電損失を示す材料が使用される。例えば、ポリテトラフルオロエチレンは比誘電率εｒ＝２．１であり、誘電正接は１×１０−４（１ＭＨｚ測定）である。
絶縁体１２中に磁性ナノ粒子１１を充填した場合の誘電特性は、充填しない場合とは異なる。しかしながら、磁性ナノ粒子１１の体積充填率が６０％以下である場合、配線基板１０として必要な誘電特性、例えば、比誘電率εｒが５以下を維持することが可能である。
【００５１】
以上のように、本発明の配線基板は、高い比透磁率μｒを有するとともに、低い比誘電率εｒを有することができ、ＧＨｚ帯においても良好な低伝送損失を示すことが可能となる。
【００５２】
以下に、本発明に係る配線基板の製造方法について説明する。
本発明に係る配線基板の製造は、つぎの手順で行うとよい。
（ｓ１１）溶媒中に磁性ナノ粒子を分散させる。
（ｓ１２）該分散液に絶縁体材料を混入させる。
（ｓ１３）該溶液を攪拌しながら溶媒を蒸発させて黒色の残留固形物を得る。
（ｓ１４）該残留固形物を圧縮成形することにより配線基板を得る。
【００５３】
液相合成された磁性ナノ粒子は、その表面を有機安定化剤で被覆された分散溶液として得られるので、ステップｓ１１を省略して、その分散溶液をそのままステップｓ１２の分散液として使用できる。
【００５４】
また、ここで使用する絶縁体は、高分子材料、セラミック、ガラスまたはこれらの複合体のいずれでもよく、ステップｓ１２における絶縁体材料の混入は、高分子材料を溶媒中に溶解させる方法でよい。
【００５５】
また、本発明に係る配線基板の製造は、この他につぎの手順で行うとよい。
（ｓ２１）磁性ナノ粒子表面に絶縁体材料成分を被覆させて、溶媒中に分散させる。
（ｓ２２）該溶液を攪拌しながら溶媒を蒸発させて黒色の残留固形物を得る。
（ｓ２３）該残留固形物を圧縮成形し、加熱焼成することにより配線基板を得る。
【００５６】
ここで使用する絶縁体材料は、セラミックまたはガラスからなるものが好ましく、ステップｓ２１における絶縁体材料成分の被覆は、ゾルゲル法などによるとよい。
上記いずれの製造方法でも、図１に示す構成の配線基板を得ることができる。
本発明の配線基板は、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、あるいはその他の回路のための基板として用いることができる。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：アルコール還元法により合成した、オレイン酸被覆Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子のトルエン分散溶液を用いた。Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子の平均粒径は１６ｎｍ、粒度分布の標準偏差は平均粒径の１９％であった。
（ii）絶縁体材料：粉末状のポリテトラフルオロエチレン（平均粒径：２５μｍ）を用いた。
【００５８】
（２）配線基板の形成方法
Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子トルエン分散溶液中に、粉末状のポリテトラフルオロエチレンを混入した。ここで、Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子とポリテトラフルオロエチレンの体積比率は３０：７０とした。
次に、溶液を６０℃に保ち、ホモジナイザーを用いて攪拌しながらトルエンを蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形することにより、配線基板を作製した。
【００５９】
作製した配線基板について、比透磁率μｒを測定した。その結果を図３に示す。
ブロッキング温度Ｔｂは５℃付近であり、−１０〜８０℃の温度範囲では、比透磁率μｒは１０以上を示した。また、比誘電率εｒは５以下の値を示した。
一方、比較例として、粉末状のポリテトラフルオロエチレンのみを用いて作製した配線基板は、μｒ＝１、εｒ ＝２．１を示した。
【００６０】
（３）伝送線路の形成方法
次いで、上記で得られたＦｅ３Ｏ４ナノ粒子を含む配線基板に配線を埋め込み、上面下面にグラウンドを蒸着することによりストリップ線路を形成し（図４（ａ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、−１０〜８０℃の温度範囲において、比較例の配線基板における特性インピーダンスＺ０の２倍以上の値であった。したがって、式（１）より、実施例１の配線基板は、より低損失で信号伝送できることが確認された。
【００６１】
なお、実施例１の配線基板の比透磁率μｒは温度依存性があり、図３に見られるように温度によって異なる値を示した。
ここで、比透磁率μrの温度依存性を抑えるには、異なる粒子径、粒子径分布を有する複数のＦｅ３Ｏ４ナノ粒子を適切な割合で混ぜ合わせるとよい。これを磁性ナノ粒子として使用した基板は、任意の温度範囲において、温度による比透磁率μrの変化を抑えることが可能となる。
【００６２】
（実施例２）
実施例２における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：アルコール還元法により合成した、オレイン酸被覆Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトナノ粒子のトルエン溶液を用いた。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトナノ粒子の平均粒径は１０ｎｍ、粒度分布の標準偏差は平均粒径の２９％であった。
（ii）絶縁体材料：粉末状のポリテトラフルオロエチレン（平均粒径：２５μｍ）を用いた。
【００６３】
（２）配線基板の形成方法
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトナノ粒子トルエン分散溶液中に粉末状のポリテトラフルオロエチレンを混入した。ここで、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトナノ粒子とポリテトラフルオロエチレンの体積比率は４０：６０とした。
次に、溶液を６０℃に保ち、ホモジナイザーを用いて攪拌しながらトルエンを蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形することにより、配線基板を作製した。
【００６４】
作製した配線基板について、比透磁率μｒを測定した。その結果を図５に示す。
ブロッキング温度Ｔｂは３０℃付近であり、−１０〜８０℃の温度範囲では、比透磁率μｒは１０以上を示した。また、比誘電率εｒは５以下の値を示した。
【００６５】
（３）伝送線路の形成方法
次いで、上記で得られたＭｎ−Ｚｎ系フェライトナノ粒子を含む配線基板に蒸着法によりマイクロストリップ線路を形成し（図４（ｂ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、伝送線路の特性インピーダンスＺ０は、−１０〜８０℃の温度範囲において、上記比較例の配線基板における特性インピーダンスＺ０の２倍以上の値であった。したがって、式（１）より、実施例２の配線基板は、より低損失で信号伝送できることが確認された。
【００６６】
（実施例３）
実施例３における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：熱分解法により合成した、オレイン酸被覆Ｆｅ50Ｃｏ50ナノ粒子のトルエン分散溶液を用いた。Ｆｅ50Ｃｏ50ナノ粒子の平均粒径は１２ｎｍ、粒度分布の標準偏差は平均粒径の１７％であった。
（ii）絶縁体材料：粉末状のポリテトラフルオロエチレン（平均粒径：２５μｍ）を用いた。
【００６７】
（２）配線基板の形成方法
Ｆｅ50Ｃｏ50ナノ粒子トルエン分散溶液中に、粉末状のポリテトラフルオロエチレンを混入した。ここで、Ｆｅ50Ｃｏ50ナノ粒子とポリテトラフルオロエチレンの体積比率は２０：８０とした。
次に、溶液を６０℃に保ち、ホモジナイザーを用いて攪拌しながらトルエンを蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形することにより、配線基板を作製した。
【００６８】
作製した配線基板について、比透磁率μｒを測定した。その結果を図６に示す。
ブロッキング温度Ｔｂは２０℃付近であり、−１０〜８０℃の温度範囲では、比透磁率μｒは４０以上を示した。また、比誘電率εｒは５以下の値を示した。
【００６９】
（３）伝送線路の形成方法
次いで、上記で得られたＦｅ50Ｃｏ50ナノ粒子を含む配線基板に蒸着法によりマイクロストリップ線路を形成し（図４（ｂ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、−１０〜８０℃の温度範囲において、上記比較例の配線基板における特性インピーダンスＺ０の４倍以上の値であった。したがって、式（１）より、実施例３の配線基板は、より低損失で信号伝送できることが確認された。
【００７０】
（実施例４）
実施例４における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：アルコール還元法により合成した、トリオクチルホスフィン被覆Ｃｏナノ粒子のトルエン分散溶液を用いた。Ｃｏナノ粒子の平均粒径は７．０ｎｍ、粒度分布の標準偏差は平均粒径の１０％であった。
（ii）絶縁体材料：シリカガラスを用いた。
【００７１】
（２）配線基板、伝送線路の形成方法
Ｃｏナノ粒子トルエン分散溶液にエタノールを加えた後、遠心分離によりＣｏナノ粒子の黒色沈殿を分離した。
ついで、この沈殿を、水とアミノプロピルトリエトキシシランの混合溶液中に混入し、攪拌し、この溶液にテトラエトキシシランを加えることにより、ＳｉＯ２被覆Ｃｏナノ粒子の分散水溶液を得た。ここで、得られたＳｉＯ２被覆Ｃｏナノ粒子のＳｉＯ２被覆層は厚み約３ｎｍであった。
次に、得られた分散溶液を、減圧下１００℃に保ち、水を蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形し、窒素雰囲気下５００℃で焼成することにより、配線基板を作製した。
作製された配線基板に蒸着法によりマイクロストリップ線路を形成し（図４（ｂ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、低損失で信号伝送できることが確認された。
【００７２】
（実施例５）
実施例５における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：アルコール還元法により合成した、オレイン酸被覆Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子のトルエン分散溶液を用いた。Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子の平均粒径は１６ｎｍ、粒度分布の標準偏差は平均粒径の１９％であった。
（ii）絶縁体材料：ポリスチレンを用いた。
【００７３】
（２）配線基板、伝送線路の形成方法
Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子トルエン分散溶液に、ポリスチレンを混入、溶解させた。ここで、Ｆｅ３Ｏ４ナノ粒子とポリスチレンの体積比率は３０：７０とした。
次に、溶液を攪拌しながら、減圧下６０℃に保ち、トルエンを蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形することにより、配線基板を作製した。
作製された配線基板に蒸着法によりマイクロストリップ線路を形成し（図４（ｂ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、低損失で信号伝送できることが確認された。
【００７４】
（実施例６）
実施例６における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：アルコール還元法により合成した、トリオクチルホスフィン被覆Ｃｏナノ粒子のトルエン分散溶液を用いた。Ｃｏナノ粒子の平均粒径は７．０ｎｍ、粒度分布の標準偏差は平均粒径の１０％であった。
（ii）絶縁体材料：ポリテトラフルオロエチレンを用いた。
【００７５】
（２）配線基板、伝送線路の形成方法
Ｃｏナノ粒子トルエン分散溶液に、ペルフルオロテトラデカン酸（＝フルオロカーボン系界面活性剤）およびペルフルオロ-2-ブチルテトラヒドロフラン（フルオロカーボン系溶媒）を混入後、溶液を激しく攪拌した。
ついで、溶液を分液ロートに移し、トルエンを除去することにより、ペルフルオロテトラデカン酸被覆Ｃｏナノ粒子のペルフルオロ-2-ブチルテトラヒドロフラン分散溶液を得た。
次に、得られた分散溶液中に、ポリテトラフルオロエチレンを混入、溶解させた。ここで、Ｃｏナノ粒子とポリテトラフルオロエチレンの体積比率は３０：７０とした。
その後、溶液を攪拌しながら、減圧下１００℃に保ち、ペルフルオロ-2-ブチルテトラヒドロフランを蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形することにより、配線基板を作製した。
作製された配線基板に蒸着法によりマイクロストリップ線路を形成し（図４（ｂ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、低損失で信号伝送できることが確認された。
【００７６】
（実施例７）
実施例７における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：スン（Sun）らによりScience, 2000, v. 287, p. 1989に記載された方法に従って合成した、オレイン酸およびオレイルアミン被覆ＦｅＰｔナノ粒子のヘキサン分散溶液を用いた。ＦｅＰｔナノ粒子の平均粒径は２．９ｎｍ、粒度分布の標準偏差は平均粒径の１０％であった。
（ii）絶縁体材料：シリカガラスを用いた。
【００７７】
（２）配線基板、伝送線路の形成方法
ＦｅＰｔナノ粒子ヘキサン分散溶液にエタノールを加えた後、遠心分離によりＦｅＰｔナノ粒子の黒色沈殿を分離した。
ついで、この沈殿を、水とアミノプロピルトリエトキシシランの混合溶液中に混入し、攪拌し、この溶液にテトラエトキシシランを加えることにより、ＳｉＯ２被覆ＦｅＰｔナノ粒子の分散水溶液を得た。ここで、得られたＳｉＯ２被覆ＦｅＰｔナノ粒子のＳｉＯ２被覆層は厚み約１ｎｍであった。
次に、得られた分散溶液を、減圧下１００℃に保ち、水を蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形し、窒素雰囲気下800℃で焼成することにより、配線基板を作製した。
作製された配線基板に蒸着法によりマイクロストリップ線路を形成し（図４（ｂ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、低損失で信号伝送できることが確認された。
【００７８】
（実施例８）
実施例８における、使用材料、配線基板の形成方法、伝送線路の形成方法を以下に示す。
（１）使用材料
（ｉ）磁性ナノ粒子：アルコール還元法により合成した、オレイン酸被覆Ｃｏナノ粒子のトルエン分散溶液を用いた。Ｃｏナノ粒子の平均粒径は７．０ｎｍ、粒径分布の標準偏差は平均粒径の１０％であった。
（ii）絶縁体材料：アルミナを用いた。
【００７９】
（２）配線基板、伝送線路の形成方法
Ｃｏナノ粒子トルエン分散溶液にエタノールを加えた後、遠心分離によりＣｏナノ粒子の黒色沈殿を分離した。
ついで、この沈殿を、水とアミノプロピルトリエトキシシランの混合溶液中に混入し、攪拌し、この溶液にテトラプロポキシアルミニウムを加えることにより、アルミナ被覆Ｃｏナノ粒子の分散水溶液を得た。ここで、得られたアルミナ被覆Ｃｏナノ粒子のアルミナ被覆層は厚み約３ｎｍであった。
次に、得られた分散溶液を、減圧下１００℃に保ち、水を蒸発させて黒色の残留固形物を得た。
ついで、黒色の残留固形物を圧縮成形し、窒素雰囲気下500℃で焼成することにより、配線基板を作製した。
作製された配線基板に蒸着法によりマイクロストリップ線路を形成し（図４（ｂ））、伝送線路の特性インピーダンスＺ０を評価した結果、低損失で信号伝送できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る配線基板の実施の形態における構成を示す断面図である。
【図２】Ｃｏナノ粒子（粒径７ｎｍ）の比透磁率μｒと温度Ｔとの関係図である。
【図３】実施例１の配線基板の比透磁率μｒの温度依存性を示す図である。
【図４】伝送線路を形成した本発明の配線基板の断面図である。
【図５】実施例２の配線基板の比透磁率μｒの温度依存性を示す図である。
【図６】実施例３の配線基板の比透磁率μｒの温度依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…配線基板、１１…磁性ナノ粒子、１２…絶縁体
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
【識別番号】５９２２５９１２９
【氏名又は名称】高橋 研
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| 【出願日】 |
平成１７年１月１４日（２００５．１．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０５２７
【弁理士】
【氏名又は名称】舘野 千惠子
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| 【公開番号】 |
特開２００５−２８６３０６（Ｐ２００５−２８６３０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年１０月１３日（２００５．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−７８８７（Ｐ２００５−７８８７） |
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