印刷电路板制造技术

一种能够低损耗地传输ＧＨｚ波段的高频信号的ＰＣＢ，该ＰＣＢ包括绝缘体和分布在该绝缘体中的磁性纳米颗粒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于高频的、其上安装有GHz波段的高频电路元件的印刷电路板(PCB)，尤其涉及一种能够以低的功率消耗来传输信号的PCB。本申请要求以申请日为2004年3月3日的申请号为2004-058947的日本专利申请和申请日为2005年1月14日的申请号为2005-007887的日本专利申请为优先权，其全部在此合并作为参考。
技术介绍
近年来，根据高速信息处理以及高速高密度信息通信的要求，操作高频半导体元件的信号的频率显著地增大了。例如，当前用于计算机CPU的LSI芯片在几GHz的时钟频率下操作。此外，在其未来发展被寄予厚望的卫星广播中、或者例如移动电话、移动终端等等的移动通信中，都会用到GHz波段的高频信号。在高频电路中，损耗产生在导体和PCB中。在PCB中的损耗尤其严重。当传输信号时，这些损耗表现为诸如发热、噪声、电功率的高消耗等问题。即，用于高频波段中的元件的PCB的材料希望是对于高频信号具有低损耗特性的材料。当以电压V(V)驱动特性阻抗Zo(Ω)的PCB道(track)时，传输损耗P(W)以下面的公式(1)表达。该公式表明在V恒定的条件下增加Zo会有效地降低P。P＝V2/Zo...(1)如下面公式(2)给出，特性阻抗Zo和PCB材料的相对磁导率μr与相对介电常数εr之比的平方根成正比。Zo＝(L/C)1/2∝(μr/εr)1/2...(2)(其中，L表示PCB道的每单位长度的电感，C表示每单位长度的电容)。作为表现出高特性阻抗Zo的低损耗PCB，使用低介电常数材料的PCB至今被推荐(例如，参见公开号为平6-53357的日本专利申请)。在此PCB中，特性阻抗Zo通过减小PCB的相对介电常数εr而被增大，这使得损耗被减小。作为低介电常数的材料，诸如聚四氟乙烯之类的氟树脂(相对介电常数εr大约为2.1)。当上述的氟树脂的多孔密度增大时，就能够获得更低的介电常数。例如，在具有多达80％的孔的多孔聚四氟乙烯树脂中，相对介电常数εr大约是1.1。但是，由该多孔氟树脂形成的PCB具有极低的机械强度和低的热稳定性。因此，上述的PCB几乎不可用于实际的使用。此外，既然不存在相对介电常数εr小于1的材料，减小常规的PCB损耗的方法就会受到限制。
技术实现思路
本专利技术通过考虑上述
技术介绍
的问题而设计，并且本专利技术的目的是提供一种能低损耗地传输GHz波段的高频信号的PCB。本专利技术的专利技术人新注意到PCB的磁性特性和介电特性。尤其，他们热切地研究不仅通过减小介电常数(εr)以减小损耗，并且还通过同时增大磁导率(μr)以减小损耗。因而，他们达到了本专利技术的成就。旨在解决上述问题的本专利技术涉及一种PCB，该PCB包括绝缘体和分布于该绝缘体中的磁性纳米颗粒(nanoparticle)。其中，优选该磁性纳米颗粒表现出超顺磁性。优选该磁性纳米颗粒是具有80℃或更低屏蔽(blocking)温度的超顺磁性纳米颗粒。磁性纳米颗粒的体积填充率不高于60％。磁性纳米颗粒优选由从包括元素Fe、Co、Ni、Mn、Sm、Nd、Tb、Al、Pd和Pt、上述元素的金属间合物、上述元素二元合金、上述元素三元合金、或包括Si、N、Mo、V、W、Ti、B、C和P中至少一种作为添加元素的上述元素、上述金属间合物、上述二元合金、上述三元合金、Fe氧化物、除Fe之外还包括上述元素的至少一种的Fe氧化物、Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体、Mg-Zn铁氧体、Mg-Mn铁氧体和石榴石的组中选取的材料构成。此外，希望该磁性纳米颗粒是液相合成的。该绝缘体优选由聚合物材料、陶瓷、玻璃或它们的复合材料所构成。该绝缘体优选由聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲基戊烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚酰胺酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯醚、环氧树脂或氰酸酯树脂所构成。此外，该绝缘体优选由氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷或它们的复合材料所构成。另外，该绝缘体优选由硅玻璃、硅云母玻璃、水晶玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或它们的复合材料所构成。根据本专利技术，该PCB能够具有高的相对磁导率μr和低的相对介电常数εr，并且即使在GHz波段也能够表现出所希望的低传输损耗。附图说明图1是根据本专利技术的PCB的一个实施例结构的剖面图。图2是表明Co纳米颗粒(7nm的粒径)的相对磁导率μr与温度T之间关系的曲线图。图3是表明第1实施例的PCB的相对磁导率μr取决温度的图。图4A和4B是本专利技术的在其中形成传输线的PCB的剖面图。图5是表明第2实施例的PCB的相对磁导率μr取决温度的图。图6是表明第3实施例的PCB的相对磁导率μr取决温度的图。具体实施例方式以下将描述根据本专利技术的PCB的具体实施例。图1是根据本专利技术的PCB的剖面图。PCB 10包括绝缘体12和分布在绝缘体12中的磁性纳米颗粒。磁性纳米颗粒11是具有纳米级粒径的磁性微粒，其具有屏蔽温度Tb并优选地展示出超顺磁性。尤其，具有80℃或更低屏蔽温度Tb的磁性纳米颗粒11优选地是超顺磁性纳米颗粒。在作为使用PCB的温度的从-10到80℃的温度范围内，设置屏蔽温度Tb到80℃或更低以确保高的相对磁导率μr。屏蔽温度Tb将在以下简要地描述。在磁性微粒的自发磁化中，方向由微粒的磁性各向异性能E保持。此处，如下面公式所示，磁性各向异性能E由磁性各向异性常数K和磁性微粒的体积V的乘积来表达。自发磁化的方向可以由热能kBT改变。此处，kB表示波尔兹曼常数，T表示绝对温度。E＝K·V当环境温度上升并且热能kBT实质上与磁性各向异性能E相等或高于磁性各向异性能时，自发磁化的方向持续地受到热激发和振动使得剩余磁化消失。在另一方面，随着温度的下降，当热能kBT足够低于磁性各向异性能E时，在自发磁化方向上的振动会受到抑制，并且剩余磁化开始出现。屏蔽温度Tb意味着在此温度上剩余磁化开始出现。此外，希望磁性纳米颗粒11由从包括元素Fe、Co、Ni、Mn、Sm、Nd、Tb、Al、Pd和Pt、上述元素的金属间合物、上述元素二元合金、上述元素三元合金、或包括Si、N、Mo、V、W、Ti、B、C和P中至少一种作为添加元素的上述元素、上述金属间合物、上述二元合金、上述三元合金、Fe氧化物、除Fe之外还包括上述元素的至少一种的Fe氧化物、Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体、Mg-Zn铁氧体、Mg-Mn铁氧体和石榴石的组中选取的材料构成。作为磁性纳米颗粒11，有气相合成或液相合成的磁性纳米颗粒。优选液相合成的磁性纳米颗粒。液相合成方法是一种在液体中溶解金属盐或有机金属以通过还原处理或分解处理颗粒析出的方法。作为公知的液相合成方法，有共沉淀法、醇还原法、有机金属化合物的热分解法、反相胶束法、超声波法和电极还原法可以作为示例。通常，液相合成的磁性纳米颗粒11作为其表面被有机稳定剂覆盖的分散液而获得。此外，按照液相合成方法，粒径能够通过选择合成条件来控制。另外，粒径的分布也能够通过合成之后的尺寸选择沉积法加以控制。尺寸选择沉积法是一种将凝聚剂滴到磁性纳米颗粒分散液中选择沉淀大直径颗粒的方法。作为凝聚剂，可选择能够与磁性纳米颗粒分散液的溶剂混合的、并且与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＰＣＢ，其包括：绝缘体，和分布在该绝缘体中的磁性纳米颗粒。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：水野干久，佐佐木勇一，井上诚，矢泽健児，高桥研，馆野安夫，宫内贞一，
申请(专利权)人：索尼株式会社，高桥研，
类型：发明
国别省市：JP[日本]