专利名称：印刷电路板的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
本发明通过考虑上述背景技术的问题而设计，并且本发明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。
本发明的发明人新注意到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，他们达到了本发明的成就。
旨在解决上述问题的本发明涉及一种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。
根据本发明，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。
图1是根据本发明的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是本发明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
以下将描述根据本发明的PCB的具体实施例。
图1是根据本发明的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、并且与有机稳定剂的溶解度不同的溶剂。
取决磁性材料的种类，磁性纳米颗粒11具有不同的磁性各向异性常数K的值。例如，在Co的情形，K由K＝4.5×105J/m3表达。在Fe的情形，K由K＝4.7×104J/m3表达。在FePt的情形，K由K＝6.6×106J/m3表达。在Fe3O4的情形，K由K＝8.7×103J/m3表达。
因此，最佳的粒径由磁性材料的类型来适当地确定。例如，Co纳米颗粒的平均粒径优选8nm或更小。Fe纳米颗粒的平均粒径优选25nm或更小。FePt纳米颗粒的平均粒径优选4nm或更小。Fe3O4纳米颗粒的平均粒径优选30nm或更小。
此外，在用于本发明的磁性纳米颗粒11中，粒径分布的标准偏差不高于平均粒径的30％，优选不高于20％，更优选不高于10％。由于标准偏差变小，屏蔽温度Tb的分布变窄，并且显示出更高的相对磁导率μr。另一方面，当标准偏差高于平均粒径的30％时，既然屏蔽温度Tb的分布非常宽，因此相对磁导率μr减小了。例如，在从-10到80℃的温度范围内，相对磁导率μr小于10。
绝缘体12由聚合物材料、陶瓷、玻璃或它们的复合材料所构成。
聚合物材料包括聚四氟乙烯、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。
陶瓷包括氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化硼陶瓷。而且，该陶瓷可以由这些陶瓷的复合材料构成。
玻璃包括硅玻璃、硅云母玻璃、水晶玻璃、石英玻璃和硼硅酸盐玻璃。而且，该玻璃可以由这些玻璃的复合材料构成。
分布于绝缘体12中的磁性纳米颗粒11的体积填充率优选60％或更低。当磁性纳米颗粒11的填充率超过60％，就会降低PCB 10的机械强度，PCB易于变形。从而，导致在PCB 10的生产步骤中PCB 10被扭曲。因而，当用这种PCB 10生产半导体设备时，定位操作变得困难。因此，到此设备上的连接会不希望地失败。此外，分布于绝缘体12中的磁性纳米颗粒11的体积填充率优选5％或更高。当磁性纳米颗粒11的体积填充率不低于5％时，PCB 10不会显示出足够的相对磁导率μr。
在上述结构中，PCB 10具有高的相对磁导率μr和低的相对介电常数εr，并且能够在GHz波段的高频区域低损耗地传输信号。
下面描述本发明的PCB 10具有彼此兼容的磁性特性和介电特性的原理。
(1)关于相对磁导率μr磁性纳米颗粒11有助于PCB 10的相对磁导率μr。
取决于PCB的相对磁导率μr的温度由下面公式(3)给出。此处，χr表示PCB的相对磁化率。Ms表示磁性纳米颗粒的饱和磁化强度；Vave表示颗粒的平均体积；x表示PCB中的颗粒的体积充填率；KB表示波尔兹曼常数；μ0表示真空中的磁导率。
μr(T)＝χr(T)+1＝(Ms2Vavex)/(3KBTμ0)+1 ...(3)图2示出在公式(3)基础上的Co纳米颗粒(7nm的粒径)的相对磁导率μr与温度T之间的关系。从图中显然可以看到在-10到80℃的温度范围内相对磁导率μr是10或更高。
此处，如下面公式(4)所述，屏蔽温度Tb与磁性各向异性常数K和磁性材料的体积V的乘积成正比。也就是说，这意味着屏蔽温度Tb依赖于磁性材料的类型和其颗粒的尺寸。
Tb∝ KV ...(4)针对用于本发明的PCB的磁性纳米颗粒11相应地选择合适类型的磁性材料、合适的粒径和合适的粒径分布。从而，能够调节屏蔽温度Tb。因此，能够控制相对磁导率μr到所希望的值。
例如，当屏蔽温度Tb设定分布到80℃或更低时，在-10到80℃的温度范围内，本发明的PCB的相对磁导率μr可以设置到10或更高。
由于GHz波段的高频区域的滞后损失和涡电流，存在着相对磁导率μr低于10的担心。然而，用于本发明的磁性纳米颗粒群分布在屏蔽温度Tb位于80℃或更低并且不表现出滞后损失的范围中。此外，既然PCB具有下述的不大于透入深度(skin depth)的微粒群分布在绝缘体中的结构，则PCB的电阻率足够高并且PCB不会表现出涡电流损耗。
当频率增大，在一定的频率下，磁性微粒会产生固有谐振，并且磁导率突然减小了。因而，为了维持在本发明的PCB中的满意的传输损耗，PCB需要用在除了固有谐振频率之外的频率波段中。
这里，如下面公式所述，磁性微粒产生固有谐振的频率f正比于磁性微粒的各向异性磁场强度Hk。
f∝Hk例如，在Co纳米颗粒的情形(Hk＝5.1×105A/m)，f大约为20GHz。在Fe纳米颗粒的情形(Hk＝4.4×104A/m)，f大约为2GHz。在FePt纳米颗粒的情形(Hk＝9.2×106A/m)，f大约为300GHz。在Fe3O4纳米颗粒的情形(Hk＝2.7×104A/m)，f大约为1GHz。
从上述事实中看出，磁性纳米颗粒具有高的相对磁导率μr。
(2)关于相对介电常数εr绝缘体12和磁性颗粒11二者都有助于PCB 10的相对介电常数εr。
对绝缘体12而言，如上所述，应用表现出低的相对介电常数εr和低的介电损耗的材料。例如，聚四氟乙烯具有2.1的相对介电常数εr和1×10-4(在1MHz下测量)的介电损耗正切(tangent)。
当以磁性纳米颗粒11填充绝缘体12时的介电特性不同于当没有以磁性纳米颗粒11填充绝缘体12时的介电特性。然而，当磁性纳米颗粒11的体积填充率不高于60％时，PCB 10所需的介电特性，例如，相对介电常数εr可以维持在5或更小。
如上所述，本发明的PCB不仅能够具有高的相对磁导率μr，而且还能够具有低的相对介电常数εr，并且即使在GHz波段也显示出令人满意的低传输损耗。
下面将描述根据本发明的制造这种PCB的方法。
根据本发明的PCB优选按照下述的过程进行生产。
(S11)使磁性纳米颗粒分布在溶剂中；(S12)使绝缘体的材料混合在该分散液中；(S13)当搅拌溶液时，使溶剂蒸发以得到黑色残余固体材料；(S14)压缩成型该残余固体材料以得到PCB。
液相合成的磁性纳米颗粒可以作为分散液而获得，在该分散液中，磁性纳米颗粒的表面覆盖有机稳定剂。因而，可以省略掉步骤s11，并且该分散液可以直接用作步骤s12中的分散液。
此外，用在此的绝缘体可以由任何聚合物材料、陶瓷、玻璃或它们的复合材料所构成。步骤s12中在分散液中混合绝缘体材料的方法可以通过将聚合物材料溶解在溶剂中的方法来进行。
根据本发明的PCB，可以由如下的另一过程来生产。
(s21)使磁性纳米颗粒的表面覆盖绝缘体的材料成份，并且分布于溶剂中；(s22)当搅拌溶液时，使溶剂蒸发以得到黑色残余固体材料；(s23)将该残余固体材料压缩成型、加热和烧结以得到PCB。
使用的绝缘体材料优选由陶瓷或玻璃构成。步骤s21中将磁性纳米颗粒的表面用绝缘体材料成份涂布的方法可以通过溶胶-凝胶(sol-gel)法实现。
根据上述的任何一种生产方法，都可以得到具有如图1所示的结构的PCB。
本发明的PCB能够用作带状线、微带状线或其他的电路板。
实施例以下将以实施例的方式对本发明进行详细的描述。但本发明不限于这些
(实施例1)下面将描述实施例1中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过醇还原法合成的油酸覆盖的Fe3O4磁性纳米颗粒的甲苯散液。Fe3O4磁性纳米颗粒的平均粒径是16nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的19％。
(ii)绝缘体材料使用粉末状的聚四氟乙烯(平均粒径25μm)(2)PCB的形成方法粉末状的聚四氟乙烯混合到Fe3O4磁性纳米颗粒的甲苯分散液中。其中，Fe3O4磁性纳米颗粒相对于聚四氟乙烯的体积比率设置为30∶70。
然后，溶液保持在60℃并通过使用高速搅拌器搅拌该溶液以蒸发掉甲苯，得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料以制造PCB。
在制造的PCB中，测量相对磁导率μr。其结果如图3所示。
当屏蔽温度Tb位于5℃附近并且温度在-10到80℃的范围时，相对磁导率μr为10或更高。此外，相对介电常数εr为不大于5的值。
在另一方面，作为比较的例子，在仅仅通过使用粉末状的聚四氟乙烯制造的PCB中，相对磁导率μr是1，并且相对介电常数εr是2.1。
(3)传输线的形成方法然后，将导体嵌入到上述所得到的包含Fe3O4磁性纳米颗粒21的PCB中。导体23汽相(vapor)沉积到上表面和下表面以形成带状线(见图4A)。当计算传输线24的特性阻抗Zo时，在-10到80℃的温度范围内，该特性阻抗Zo具有比较例的PCB的特性阻抗Zo的两倍或更高的值。因而，从公式(1)中可以得出实施例1的PCB能够低损耗地传输信号。
实施例1的PCB的相对磁导率μr取决于温度，并且该相对磁导率μr随着图3所示的温度能够展现出不同的值。
为了抑制相对磁导率μr的温度依赖性，以合适的比率混合具有不同粒径和不同粒径分布的多个Fe3O4磁性纳米颗粒。使用磁性微粒混合物作为磁性纳米颗粒基板，在任意温度范围内可以抑制因温度产生的相对磁导率μr的变化。
(实施例2)下面将描述实施例2中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过醇还原法合成的油酸覆盖的Mn-Zn铁氧体纳米颗粒的甲苯分散液。Mn-Zn铁氧体纳米颗粒的平均粒径是10nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的29％。
(ii)绝缘体材料使用粉末状的聚四氟乙烯(平均粒径25μm)(2)PCB的形成方法把粉末状的聚四氟乙烯混合到Mn-Zn铁氧体纳米颗粒的甲苯分散液中。其中，Mn-Zn铁氧体纳米颗粒相对于聚四氟乙烯的体积比率设置为40∶60。
然后，溶液保持在60℃并通过使用高速搅拌器搅拌该溶液以蒸发掉甲苯，得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料以制造PCB。
在制造的PCB中，测量相对磁导率μr。其结果如图5所示。
当屏蔽温度Tb位于30℃附近并且温度在-10到80℃的范围时，相对磁导率μr为10或更高。此外，相对介电常数εr为不大于5的值。
(3)传输线的形成方法然后，在上述所得到的包含Mn-Zn铁氧体纳米颗粒31的PCB中通过汽相沉积法形成微带状线(见图4B)。当计算传输线34的特性阻抗Zo时，在-10到80℃的温度范围内，传输线34的特性阻抗Zo具有上述比较例的PCB的特性阻抗Zo的两倍或更高的值。因而，从公式(1)中可以得出实施例2的PCB能够更低损耗地传输信号。
(实施例3)
下面将描述实施例3中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过热解法合成的油酸覆盖的Fe50Co50纳米颗粒的甲苯分散液。Fe50Co50纳米颗粒的平均粒径是12nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的17％。
(ii)绝缘体材料使用粉末状的聚四氟乙烯(平均粒径25μm)(2)PCB的形成方法把粉末状的聚四氟乙烯混合在Fe50Co50纳米颗粒的甲苯分散液中。其中，Fe50Co50纳米颗粒相对于聚四氟乙烯的体积比率设置为20∶80。
然后，把溶液保持在60℃并通过使用高速搅拌器搅拌该溶液以蒸发掉甲苯，得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料以制造PCB。
在制造的PCB中测量相对磁导率μr。其结果如图6所示。
当屏蔽温度Tb位于20℃附近并且温度在-10到80℃的范围内时，相对磁导率为40或更高。此外，相对介电常数εr为不大于5的值。
(3)传输线的形成方法然后，在上述得到的含Fe50Co50纳米颗粒的PCB上，通过汽相沉积法形成微带状线(见图4B)。当计算传输线的特性阻抗Zo时，在-10到80℃的温度范围内，该特性阻抗Zo具有比较例的PCB的特性阻抗Zo的四倍或更高的值。因而，从公式(1)中可以得出实施例3的PCB能够更低损耗地传输信号。
(实施例4)下面将描述实施例4中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过醇还原法合成的覆盖三辛基膦的Co纳米颗粒的甲苯分散液。Co纳米颗粒的平均粒径是7.0nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的10％。
(ii)绝缘体材料使用硅玻璃。
(2)PCB和传输线的形成方法在乙醇加入到Co纳米颗粒的甲苯分散液中后，按照离心分离法来分离Co纳米颗粒的黑色沉淀物。
然后，把沉淀物混合到氨基丙基三乙氧基硅烷的混合液中。搅拌该溶液并将四乙氧基硅烷加入到该溶液中以得到覆盖SiO2的Co纳米颗粒的分散液。覆盖SiO2的Co纳米颗粒的SiO2覆盖层的厚度大约是3nm。
然后，该获得的分散液在减压的条件下保持在100℃以蒸发掉水份，得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料并在氮气气压下于500℃将其烧结以制造PCB。
然后，在该制造的PCB上通过汽相沉积法形成微带状线(见图4B)。当计算传输线的特性阻抗Zo时，能够得出实施例4的PCB能够更低损耗地传输信号。
(实施例5)下面将描述实施例5中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过醇还原法合成的油酸覆盖的Fe3O4磁性纳米颗粒的甲苯散液。Fe3O4磁性纳米颗粒的平均粒径是16nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的19％。
(ii)绝缘体材料使用聚苯乙烯。
(2)PCB和传输线的形成方法把聚苯乙烯混合并溶解到该Fe3O4磁性纳米颗粒的甲苯分散液中。其中，Fe3O4磁性纳米颗粒相对于聚苯乙烯的体积比率设置为30∶70。
然后，当搅拌该溶液时，在减压的条件下于60℃维持该得到的分散液以蒸发掉甲苯并得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料以制造PCB。
然后，在该制造的PCB上通过汽相沉积法形成微带状线(见图4B)。当计算传输线的特性阻抗Zo时，能够得出实施例5的PCB能够更低损耗地传输信号。
(实施例6)下面将描述实施例6中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过醇还原法合成的覆盖三辛基膦的Co纳米颗粒的甲苯分散液。Co纳米颗粒的平均粒径是7.0nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的10％。
(ii)绝缘体材料使用聚四氟乙烯。
(2)PCB和传输线的形成方法把全氟四癸酸(碳氟化合物表面活性剂)和全氟-2-丁基四氢呋喃(碳氟化合物溶剂)混合到Co纳米颗粒的甲苯分散液中后，猛烈地搅拌该溶液。
然后，将该溶液移至分液漏斗以去掉甲苯，得到覆盖全氟四癸酸的Co纳米颗粒的丁基-2-丁基四氢呋喃分散液。
然后，将聚四氟乙烯混合并溶解到所得到的溶液中。其中，Co纳米颗粒相对于聚四氟乙烯的体积比率设置为30∶70。
此后，搅拌该溶液时，该得到的分散液在减压的条件下保持在100℃，以蒸发掉丁基-2-丁基四氢呋喃，得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料以制造PCB。
然后，在该制造的PCB上通过汽相沉积法形成微带状线(见图4B)。当计算传输线的特性阻抗Zo时，能够得出实施例6的PCB能够更低损耗地传输信号。
(实施例7)下面将描述实施例7中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过Sun等在Science，2000，v.287，p.1989所述的方法合成的油酸覆盖和油胺的FePt纳米颗粒的己烷分散液。FePt纳米颗粒的平均粒径是2.9nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的10％。
(ii)绝缘体材料使用硅玻璃。
(2)PCB和传输线的形成方法在乙醇加入到FePt纳米颗粒的己烷分散液中后，使用离心分离法来分离FePt纳米颗粒的黑色沉淀物。
然后，该沉淀物混合到氨基丙基三乙氧基硅烷的水溶液中。搅拌该溶液并将四乙氧基硅烷加入到该溶液中以得到覆盖SiO2的FePt纳米颗粒的分散液。覆盖SiO2的FePt纳米颗粒的所得到的SiO2覆盖层的厚度大约是1nm。
然后，该获得的分散液在减压的条件下保持在100℃以蒸发掉水份，得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料并在氮气气压下于800℃将其烧结以制造PCB。
然后，在该制造的PCB上通过汽相沉积法形成微带状线(见图4B)。当计算传输线的特性阻抗Zo时，能够得出实施例7的PCB能够更低损耗地传输信号。
(实施例8)下面将描述实施例8中的使用材料、PCB的形成方法、以及传输线的形成方法。
(1)使用材料(i)磁性纳米颗粒使用通过醇还原法合成的油酸覆盖的Co纳米颗粒的甲苯分散液。Co纳米颗粒的平均粒径是7.0nm。粒径分布的标准偏差是平均粒径的10％。
(ii)绝缘体材料使用氧化铝。
(2)PCB和传输线的形成方法在乙醇加到Co纳米颗粒的甲苯分散液中后，使用离心分离法来分离该Co纳米颗粒的黑色沉淀物。
然后，将该沉淀物混合到氨基丙基三乙氧基硅烷的水溶液中。搅拌该溶液并将四丙氧基铝加入到该溶液中以得到覆盖氧化铝的Co纳米颗粒的分散液。覆盖氧化铝的Co纳米颗粒的所得到的氧化铝覆盖层的厚度大约是3nm。
然后，该获得的分散液在减压的条件下保持于100℃以蒸发掉水份，得到黑色残余固体材料。
然后，压缩成型该黑色残余固体材料并在氮气气压下于500℃将其烧结以制造PCB。
然后，在该制造的PCB上通过汽相沉积法形成微带状线(见图4B)。当计算传输线的特性阻抗Zo时，能够得出实施例8的PCB能够更低损耗地传输信号。
当根据在附图中说明的、以及在说明书中详细地描述的某些优选实施例来描述本发明时，本领域技术人员应该可以明白本发明不限于这些实施例，而是通过所述权利要求，在不背离本发明的范围和精神的条件下，能够实现各种修改、替代的结构或等效物。
权利要求
1.一种PCB，其包括绝缘体，和分布在该绝缘体中的磁性纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的PCB，其中磁性纳米颗粒具有超顺磁性。
3.根据权利要求1所述的PCB，其中磁性纳米颗粒是具有80℃或更低屏蔽温度的超顺磁性纳米颗粒。
4.根据权利要求1所述的PCB，其中磁性纳米颗粒的体积填充率不高于60％。
5.根据权利要求1所述的PCB，其中磁性纳米颗粒由从包括元素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。
6.根据权利要求1所述的PCB，其中磁性纳米颗粒为液相合成。
7.根据权利要求1所述的PCB，其中绝缘体由聚合物材料、陶瓷、玻璃或它们的复合材料所构成。
8.根据权利要求7所述的PCB，其中绝缘体由聚四氟乙烯、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。
9.根据权利要求7所述的PCB，其中绝缘体由氧化铝陶瓷、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。
10.根据权利要求7所述的PCB，其中绝缘体由硅玻璃、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。
全文摘要
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。
文档编号H01L23/12GK1694244SQ20051007886
公开日2005年11月9日 申请日期2005年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者水野干久, 佐佐木勇一, 井上诚, 矢泽健児, 高桥研, 馆野安夫, 宫内贞一 申请人:索尼株式会社, 高桥研