容量デバイス、有機誘電ラミネート、およびそのようなデバイスを組み込んだプリント配線板、ならびにそれらの製造方法
【課題】本発明は誘電性組成物に関する。
【解決手段】本発明の誘電性組成物が常誘電性フィラーとポリマーとを含み、前記誘電性フィラーは５０〜１５０の誘電率を有する。
【解決手段】本発明の誘電性組成物が常誘電性フィラーとポリマーとを含み、前記誘電性フィラーは５０〜１５０の誘電率を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、誘電性組成物およびフィルム、ならびに多層プリント回路、フレキシブル回路、半導体パッケージング、埋込型フィルムキャパシタなどの電子回路および電子部品におけるそれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路部品のサイズを小さくし、且つ性能を高めることに対する必要性が高まっている。集積回路部品の一般的な一部品、例えば平面キャパシタ部品は、誘電性機能を有するフィラー材料とポリマーとを含む組成物から形成される誘電層を有する。一般に、高い誘電率Ｋを有する誘電性機能フィラー材料をキャパシタに使用することにより、所与の厚さの誘電層に対して、フィラーを含まないものと比較してより少ないキャパシタ面積に同じ量の電荷を貯蔵できる。
【０００３】
現在、様々な種類の誘電層が、回路基板キャパシタの製造に用いられている。しかしながら、誘電層の誘電率は制限されており、低い誘電耐電圧（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ）及び高い漏れ電流などの特定の電気特性に関して問題がある。これら両方の問題により、最終的なキャパシタの容量が制限され、多くの場合、キャパシタ内の誘電層の厚さを所望のレベルまで低下させる能力が制限されている。
【０００４】
Ｈｏｗａｒｄ等の特許文献１は、容量プリント回路基板において使用するためのキャパシタ・ラミネートに関する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５０７９０６９号明細書
【特許文献２】米国特許第５２９８３３１号明細書
【特許文献３】米国特許第６６００６４５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明者は、高い絶縁耐電圧及び低い漏れ電流などの望ましい電気的ならびに物理的特性を有する電子部品においてキャパシタ形成に使用するための誘電性組成物及びフィルムを提供しようとした。特に、これらの誘電性組成物及びフィルムは、埋込型受動部品用途に有用である。
【０００７】
本発明は、このような組成物、フィルム、デバイス及びこのようなデバイスの製造方法を提供する。本発明は、常誘電性（ｐａｒａｅｌｅｃｔｒｉｃ）フィラーとポリマー材料とを含み、その組合せが５０〜１５０の誘電率を有する誘電性複合材料（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）に関する。さらに本発明は上記の組成物に関し、該組成物は加工されて、フィルムおよび該フィルムを含むキャパシタを形成する。
【０００８】
本発明のさらなる実施形態は、二つの導電性電極の間に配置された上記の誘電性組成物を含むキャパシタと、前記キャパシタを含むプリント配線板である。またさらなる実施形態は、埋込型平面キャパシタの形成方法に関し、該形成方法は、上記の誘電性組成物を提供するステップ；前記誘電性組成物を第一の金属層に適用し、そのようにして金属面と誘電体面とを作成するステップ；そして第二の金属層を前記誘電体面に適用するステップを含む。さらなる実施形態は、上記方法により作成された平面キャパシタである。
【０００９】
一般に、本発明の組成物を利用して構成されるキャパシタは、高い静電容量密度とその他の望ましい電気的及び物理的特性を有する。例えば、このキャパシタを、プリント配線板内、及び集積回路基板上に埋め込むことができ、且つ集積回路パッケージング及び集積受動デバイスを形成するのに使用することができる。
【００１０】
当業者は、後に列挙される図に関連する実施形態の以下の詳細な説明を読む際に、上記に述べた優位点及びその他の優位点ならびに、本発明の種々の追加的な実施形態の利点を認識するだろう。
【００１１】
慣例に従い、後に論じられる図の種々の特徴は、必ずしも実物大で描かれているわけではない。図の中の種々の特徴及び構成要素の外形寸法は、本発明の実施形態をより明瞭に説明するために拡大されるか、縮小されることがある。詳細な説明では以下の図を参照し、同じ符号は同じ構成要素を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、多層プリント回路、フレキシブル回路、半導体パッケージング及び埋込型フィルムキャパシタなどの電子回路において、高い誘電耐電圧と低い漏れ電流などの電気特性の向上を可能とする誘電性組成物ならびに誘電性フィルムに関する。本誘電性組成物は、これらに限定されないが、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、及びステアタイト（Ｓｔｅａｔｉｔｅ）などの常誘電性（ｐａｒａｅｌｅｃｔｒｉｃ）フィラーとポリマーとを含む。フィラーは、１０〜１５０の誘電率を有する任意の常誘電性フィラーであってもよい。常誘電性フィラーは、バルク状態で、相対的に高い絶縁抵抗（低い漏れ電流）及び破壊電圧を有する。
【００１３】
図１は、ＩＣデバイス３０と接続されて従来技術のプリント回路基板２５を形成する表面実装技術（ＳＭＴ）キャパシタ５０を有するプリント回路基板２５の一部の断面図である。信号をＩＣ３０に運ぶ信号線は、ＩＣデバイス３０をキャパシタ５０に接続する回路トレース６０に接続されている。キャパシタ５０は、一対のはんだパッド５２及びはんだ接合５８の一つにより回路トレース７０と連結され、且つはんだパッド４２及びハンダ接合４８により回路トレース７０と連結されている。キャパシタ５０は、もう一方のはんだパッド５８及び回路トレース５９により、バイヤホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）８０と連結されている。この配置では、二つのキャパシタ５０を信号線と直列に配置し、めっきされたスルーホールバイヤ（ｐｌａｔｅｄ ｔｈｏｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ ｖｉａ）８０を通して接地されている。この従来の表面実装手法は、貴重な表面積を使用することが必要である。さらに、はんだ接合を必要とするために信頼性が低下し、生産コストが増加する。
【００１４】
（常誘電性フィラー）
１０〜１５０の誘電率で且つ高い絶縁抵抗及び破壊電圧を有する常誘電性セラミックフィラーは、本発明に対して本質的である。本明細書において常誘電性セラミックフィラーは、電圧に対して電荷及び分極の線形応答（ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を示すセラミック粒子を意味するものと定義される。常誘電性フィラーは、加えられた電界を取り除いた後、結晶構造内で全体的な電荷の可逆性分極を示す。従来より、強誘電性（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）フィラーは、それらが一般に常誘電性フィラーよりも高い誘電率を有するので、誘電体の誘電率を高めるために用いられている。強誘電性材料のより高い誘電率は、電圧に対する電荷及び分極の非線形応答によるものである。この非線形応答は、強誘電性材料の重要な特性である。また、強誘電性フィラーは、結晶構造中の非可逆性変化のため、加えられた電界による分極に関してヒステリシス現象を示す。強誘電性フィラーはより高い誘電率を有するが、強誘電性特性のために多数の否定的電気特性を有している。強誘電性材料は、常誘電性材料よりも低い絶縁抵抗（高い漏れ電流）を有する傾向がある。また、強誘電性材料は、より低い誘電耐電圧を有し、且つ温度と共により広く静電容量が変化する傾向がある。充填材入りポリマーフィルムに対して高い静電容量を実現するために、３つの要素が利用できる：フィラー粉末の誘電率を増加する、フィラー粉末の濃度を増加する、又は充填材入りポリマーフィルムの厚さを減少する。確かに、強誘電性フィラーはより高い誘電率という優位点を有している。しかしながら、常誘電性フィラーのより高い誘電耐電圧及びより低い漏れ電流により、これらのキャパシタフィルムは、より高い濃度で充填され、且つより薄いフィルムに含有され、そしてさらに、必要とされる全ての電気特性を得ることができる。
【００１５】
本発明に有用な常誘電性フィラー粉末は、これらに限定されないが、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ステアライト及びこれらの混合物を含む。これらの常誘電性材料は、これらのバルク形態において、およそ１０００Ｖ／ミル又はそれ以上の高い破壊電圧と、１０１２Ω−ｃｍ又はそれ以上の体積抵抗率を示す。一般に、常誘電性フィラー粉末は、２ミクロンより小さい平均粒度（Ｄ５０）を有する。一実施形態において、平均粒度は０．１〜０．３ミクロンの範囲内である。常誘電性フィラー粉末は、およそ５〜５５体積％で組成物内に存在する。
【００１６】
一実施形態において、常誘電性フィラーはＴｉＯ２であり、５０〜１１７の誘電率を有する。本発明に有用なＴｉＯ２の一例は、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手できるＴｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ１０１である。
【００１７】
（ポリマー）
ポリマーは、この発明の組成物にとって重要である。ポリマーの最も重要な特性の一つは、常誘電性フィラー及び任意選択的なその他のフィラーを組成物中に分散できることである。本発明に有用なポリマーは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びポリイミドである。本発明の使用に適切なポリイミドは、Ｋａｎａｋａｒａｊａｎ等の特許文献２に開示され、それらは本明細書中に組み込まれる。
【００１８】
一実施形態において、本発明の常誘電性フィラー／ポリマー組成物の絶縁抵抗及び誘電耐電圧は、それぞれ１０１０Ω／ｃｍ２より大きく、２５０Ｖより大きい。ここで、誘電耐電圧を、誘電体が少なくとも３０秒間耐えうる電圧と定義する。
【００１９】
（追加的な構成成分）
強誘電性セラミックフィラー、溶媒、分散剤、接着剤、ならびに当業者に既知のその他の添加剤などの他の構成成分を、組成物に添加してもよい。
【００２０】
強誘電性セラミックフィラーを、特定の用途により決まるフィルムの電気特性を高めるために種々の量で組成物に添加してもよい。一般に、これらの追加的な強誘電性セラミックフィラーは、５〜２５体積％の量で存在する。多くの場合、強誘電性フィラーは、常誘電性フィラーより低い濃度であろう。組成物に添加してもよい強誘電性セラミックフィラーの特定の具体例は以下を含む：一般式ＡＢＯ３のペロブスカイト（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）、結晶性チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、ニオブ酸マグネシウム鉛（ＰＭＮ）、及びチタン酸カルシウム銅、ならびにそれらの混合物。フィラーは粉末形態でもよい。これらの強誘電性フィラーを単独で、又は組合わせて使用してもよい。これらの強誘電性フィラーが本発明の常誘電性フィラーの定義と合致しないことは、注目に値する。一実施形態において、適切なチタン酸バリウムフィラー（Ｔａｍ Ｃｅｒａｍｉｃｓ又は富士チタン工業株式会社から得ることができる）を組成物に添加する。加えて、強誘電性フィラーを分散剤でコーティングして、組成物内での分散を助けてもよい。溶媒を組成物に加えて、分散を助けてもよい。ポリマーと所望の組成物の特性とが適合する限り、溶媒は重要ではない。一般的な溶媒の具体例は、ジメチルアセトアミド及びＮ−メチルピロリドン、イソプロパノールなどの脂肪族アルコール、そのようなアルコールのエステル（例えば酢酸エステル及びプロピオン酸エステル）；パイン油及びα−テルピネオールもしくはβ−テルピネオールなどのテルペン、又はそれらの混合物；エチレングリコール、ならびにエチレングリコールモノブチルエーテル及びブチルセロソルブアセテートなどのそれらのエステル；ブチルカルビトール、酢酸ブチルカルビトール、及び酢酸カルビトールなどのカルビトールエステル、ならびにその他の適切な溶媒を含む。
【００２１】
（フィルム形成）
本発明の組成物は、常誘電性フィラー及び任意選択的にその他の追加のフィラーを供給し、そのフィラーを望ましいポリマーと混合し、そして、従来のダイカスティング技術などの当業者に既知の技術で組成物をフィルム形状に成形することにより、「フィルム」に作成される。このフィルムを単層又は多層構造として形成してもよい。
【００２２】
多層構造を形成する手段として、当業者に既知の種々の方法を用いてもよく、該方法は、押出ラミネート；熱圧縮；溶液コーティング及び共押出成形を含む。これらは一般的だが、多層フィルムを形成する方法の限定的な具体例ではない。
【００２３】
（本発明の組成物／フィルムを利用する電気部品の形成）
本発明のフィルムは、本発明の誘電性組成物の単層又は多層から形成されたキャパシタなどの種々の電子部品、例えば、平面キャパシタ・ラミネートの形成に利用することができる。
【００２４】
本組成物及びフィルムに関する一つの特定の有用性は、キャパシタ、フィルターなどを形成するために特許文献３に記載された種類の誘電性組成物においてである。従って、本発明の一実施形態において、本発明は、その中に常誘電性フィラーを分散させているポリマーマトリックスを含む誘電性組成物に関する。別の実施形態において、本発明は、二つの導電性電極の間に配置された誘電性組成物を含む電気キャパシタに関し、該誘電性組成物は本発明の常誘電性フィラーをその中に分散させているポリマーマトリックスを含む。さらに別の実施形態において、本発明はポリマー厚膜キャパシタのための焼成前のセラミック誘電体に関し、該誘電体は本発明の粒子をその中に分散させているポリマーマトリックスを含む。本発明の誘電性組成物及びフィルムを、種々の態様の電子回路及び電子部品を形成するのに用いてもよい。しかしながら、本発明の一実施形態を表すために、本明細書では平面キャパシタ・ラミネートの形成に用いている。
【００２５】
該平面キャパシタ・ラミネートは、金属箔−誘電体−金属箔ラミネート構造を有する材料から形成されてもよく、該構造において誘電体は本発明の単層又は多層誘電性フィルムを含む。多層体を使用する場合、各層は異なる材料でもよい。そのような誘電体は、インピーダンスを調整するために薄層で製造されてもよい。
【００２６】
当業者は、後に列挙される図に関連する実施形態のこの詳細な説明を読む際に、上記に述べた優位点及びその他の優位点ならびに、本発明の種々の実施形態の利点を認識するだろう。
【００２７】
慣例に従い、図の種々の特徴は、必ずしも実物大で描かれているわけではない。図の中の種々の特徴の外形寸法は、本発明の実施形態をより明瞭に説明するために拡大されるか、縮小されることがある。
【００２８】
図２は、プリント配線板２０００の一部の断面図である。プリント配線板断面２０００は、容量デバイス２００に組み込まれたキャパシタを備える。デバイス２００は、下部電極２１０、誘電体２２０、上部電極又は上部極板２４０、及び導電トレース２４５を備える。デバイス２００により、一般に括弧（｝）２０１で表されるラミネート構造内に容量性機能が提供される。デバイス２００は、導電回路トレース２４５、誘電層２８０を貫通して伸びているめっきスルーホールバイヤ２５０、及び導電回路トレース２６０により、ＩＣデバイス２７０と連結される。ＩＣデバイス２７０を、はんだパッド２７２及びはんだ接合２７４により導電回路トレース２６０と接続してもよい。導電回路トレース２１１を、接地又は他の回路と接続するために下部電極２１０から延長してもよい。
【００２９】
図３Ａ〜３Ｄは、デバイス２００を備えたラミネートの作成方法を説明する。図３Ａは、第一の金属箔２１２及び第二の金属箔２４２を提供する製造の第一段階における正面からの断面図である。第一及び第二の金属箔２１２、２４２は、例えば、銅、銅ベースの材料、ならびに他の金属から作成することができる。
【００３０】
本発明の誘電組成物もしくはフィルムを、第一の箔２１２上に流し込むか又はコーティングし、そして硬化させ、第一の誘電層２２２を形成してもよい。同様の第二の誘電層２２６を、第二の箔２４２上に同様の方法で形成してもよい。
【００３１】
薄い接着層２２７を、いずれか一方の誘電層２２２、２２６の片面又は両面に付けてもよい（図３Ａでは層２２２の上に見られる）。接着層２２７を、例えば熱可塑性ポリマーから形成してもよく、誘電性の高い相で満たして、誘電率の減少を防止してもよい。そして、二つの構造物を、図３Ａ中に示される矢印の方向に共にラミネートする。
【００３２】
図３Ｂを参照すると、ラミネートにより、層２２２、２２６、及び２２７から単一の誘電体２２０が形成される。この常誘電性フィラーを含む本発明の誘電層は、５〜３０の範囲の誘電率を有することができる。接着層２２７により、ラミネートプロセス中の誘電層２２２と２２６の接合が促進される。しかしながら、もし誘電層２２２と２２６が、ラミネートする前に硬化したのが一部のみであったり、またはこれらの誘電層が、ラミネートの際の適切な温度と圧力により層２２２及び２２６が接着剤なしに接合するほど十分に樹脂が軟化されるほどに熱可塑性の性質であったならば、接着層２２７を省いてもよい。また、箔２１２、２４２の一方のみの上にスラリーを流し込み、もう一方の箔を、硬化又は一部硬化したスラリーとラミネートすることにより、図３Ｂに見られる構造を形成してもよい。さらに別の代替方法は、硬化又は一部硬化したスラリーの支持体のないフィルム２２０を形成し、そして、ポリマーフィルム２２０の両側に箔２１２と２４２とをラミネートすることであろう。
【００３３】
フォトレジスト（図３Ｂに図示せず）を箔２１２に塗布し、そして、箔２１２を画像形成させてエッチングし、そして一般的なプリント配線板プロセス条件を用いて残ったフォトレジストを剥離させる。
【００３４】
図３Ｃは線４Ｃ−４Ｃで切り取った正面の断面図である。図３Ｃを参照すると、生じる物品の下部電極２１０側は、ラミネート材料２８２でラミネートされている。ラミネートは、例えば、一般的なプリント配線板プロセスにおける、ＦＲ４プリプレッグ又はその他のプリプレッグを用いて行うことができる。
【００３５】
フォトレジスト（図３Ｃに図示せず）を箔２４２に塗布し、箔２４２を画像形成させてエッチングし、そして残ったフォトレジストを剥離させる。図３Ｄは、生じる物品を線４Ｄ−４Ｄで切り取った正面の断面図である。図３Ｄを参照すると、エッチングにより、デバイス２００の上部電極２４０と導電回路トレース２４５が製造される。また、エッチングによりギャップ２４８も製造される。
【００３６】
図３Ｄを参照すると、誘電層２８０は誘電層２８２のコンポーネント側にラミネートされ、ラミネート構造２０１を形成する。そして、ラミネート構造２０１を、例えば従来のラミネート化及びバイア形成プロセスを用いて、プリント配線板に組み込むことができる。
【００３７】
前述の発明の説明は、本発明の一実施形態を説明し、記述している。加えて、本開示は本発明の選ばれた好ましい実施形態のみを示し、且つ記述しているが、本発明はその他の種々の組合せ、改変、及び環境において使用することができ、そして、上記の教示と、及び／又は関連する分野の技術もしくは知識の範囲内に相当し、本明細書中に表現された発明の思想の範囲内において、変更及び改変できることが理解される。
【００３８】
さらに、本明細書中において上述した実施形態は、本発明を実施するのに知られる最善の形態を説明し、そして、他人である当業者が、そのような実施形態又は別の実施形態、及び本発明の特定の用途及び使用により必要とされる種々の改変を伴った実施形態において本発明を利用できるようにすることを意図したものである。したがって、本記述により、本発明が明細書中に開示された形態に限定されることを意図するものではない。また、添付された特許請求の範囲は、詳細な説明に明確に定義されていない別の実施形態をも含むと解釈されることを意図するものである。
【実施例１】
【００３９】
以下のモノマー：ピロメリト酸ニ無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、及び１，３−ビス−（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＡＰＢ−１３４）から誘導されるポリアミック酸１６０ｇの溶液を、１２０ｇのジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）溶媒と３０ｇのＤｕ Ｐｏｎｔ Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−１０１二酸化チタン粉末と共に混合した。この溶液を、粉末が分散するまで高速ミキサー内で攪拌した。少量の追加的なモノマーを、粘度が５００ポイズになるまで添加した。次いで、この溶液を、均一なコーティングとなるように固体表面にコーティングした。次いで、コーティングを１７０℃で乾燥させ、７０〜８０％の溶媒を除去した。次いで、形成されたフィルムを固体表面から取り除いた。そして、このフィルムを３５０℃のオーブン中で１時間硬化させた。最終的なフィルムの厚さは１．１ミルで、フィラー添加量は２６体積％であった。
【００４０】
次いで、硬化させた二酸化チタン充填フィルムを、２シートの銅箔の間にラミネートした。各銅シートは３６ミクロンの厚さであった。ラミネート加圧プロセスサイクルを、減圧下２５０℃で１．５時間シートを保持することより始めた。最後の１／２時間では１０ｐｓｉの圧力をシートに加えた。次いで、さらに１時間にわたり温度を３５０℃まで上昇させた。より高温での３０分後に、圧力は３５２ｐｓｉまで増加した。次いで、加熱を止め、冷却後サンプルを取り外した。
【００４１】
フォトレジストの画像形成と銅のエッチングを使用して、試験するために直径１インチのキャパシタを画像形成させた。画像形成されたキャパシタの電気的試験により、それらが、誘電耐電圧試験において直流５００Ｖに合格することが示された。３Ｖでの誘電体の両端にかかる抵抗は、１０１０Ω／ｃｍ２より大きかった。直流１００Ｖでの漏れ電流は、０．１μＡ／ｃｍ２より小さかった。強誘電性フィラーであるチタン酸バリウムを充填した同様のサンプルは、３Ｖで４×１０８Ω／ｃｍ２の抵抗を有した。これは、誘電耐電圧試験において直流１００Ｖだけには合格するが、直流１００Ｖで１００μＡ／ｃｍ２を超える漏れ電流を有する可能性があった。
【実施例２】
【００４２】
１８ポンドのＤＭＡＣと１８ポンドのＤｕ Ｐｏｎｔ Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−１０１二酸化チタン粉末の溶液を、１時間高速ミキサー内で攪拌した。次いで、以下のモノマー：ピロメリト酸ニ無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、及び１，３−ビス−（４−アミノフォノキシ）ベンゼン（ＡＰＢ−１３４）から誘導されるポリアミック酸８４ポンドを添加した。この混合物を、さらに３０分間攪拌した。少量の追加のモノマーを、粘度が４００ポイズになるまで添加した。
【００４３】
次いで、この溶液を銅箔の連続シート（厚さ３６ミクロン）上に流し込んだ。この溶液を１９０℃で固形分約９０％になるまで乾燥させた。次いで、コーティングされた銅を３５０℃のオーブン内で１時間硬化させた。最終的なフィルムの厚さは８ミクロン及び１２ミクロンであった。フィラー添加量は２９体積％であった。
【００４４】
次いで、銅上にコーティングした充填材入りポリイミドフィルムを銅箔のシートにラミネートした。銅シートは３５ミクロンの厚さであった。ラミネート化は、最大ラミネート温度３５０℃、減圧下でオートクレーブを使用した。
【００４５】
フォトレジストの画像形成と銅のエッチングを使用して、試験するために直径１インチのキャパシタを画像形成させた。画像形成されたキャパシタの電気的試験により、それらが、８ミクロンの厚さの誘電体サンプルに対する誘電耐電圧試験において、直流２５０Ｖに合格することが示された。３Ｖでの誘電体の両端にかかる抵抗は、１０１０Ω／ｃｍ２より大きかった。直流１００Ｖでの漏れ電流は、０．１μＡ／ｃｍ２より小さかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の技術分野は、誘電性組成物およびフィルム、ならびに多層プリント回路、フレキシブル回路、半導体パッケージング、埋込型フィルムキャパシタなどの電子回路および部品におけるそれらの使用に関する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術の表面実装技術（ＳＭＴ）キヤパシタを有するプリント配線板の正面における断面図を描写したものである。
【図２】本発明の一実施形態に基づく埋込型容量デバイスを有するプリント配線板の一部の断面図である。
【図３Ａ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【図３Ｂ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【図３Ｃ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【図３Ｄ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【符号の説明】
【００４８】
２５ プリント回路基板
３０ ＩＣデバイス
４２ はんだパッド
４８ はんだ接合
５０ 表面実装技術（ＳＭＴ）キャパシタ
５２ はんだパッド
５８ はんだ接合
５９ 回路トレース
６０ 回路トレース
７０ 回路トレース
８０ バイヤホール（スルーホールバイヤ）
２００ 容量デバイス
２０１ 括弧（｝）
２１０ 下部電極
２１１ 導電回路トレース
２１２ 第一の金属箔
２２０ 誘電体
２２２ 第一の誘電層
２２６ 第二の誘電層
２２７ 薄い接着層
２４０ 上部電極又は上部極板
２４２ 第二の金属箔
２４５ 導電（回路）トレース
２４８ ギャップ
２５０ めっきスルーホールバイヤ
２６０ 導電回路トレース
２７０ ＩＣデバイス
２７２ はんだパッド
２７４ はんだ接合
２８０ 誘電層
２８２ ラミネート材料（誘電層）
２０００ プリント配線板
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、誘電性組成物およびフィルム、ならびに多層プリント回路、フレキシブル回路、半導体パッケージング、埋込型フィルムキャパシタなどの電子回路および電子部品におけるそれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路部品のサイズを小さくし、且つ性能を高めることに対する必要性が高まっている。集積回路部品の一般的な一部品、例えば平面キャパシタ部品は、誘電性機能を有するフィラー材料とポリマーとを含む組成物から形成される誘電層を有する。一般に、高い誘電率Ｋを有する誘電性機能フィラー材料をキャパシタに使用することにより、所与の厚さの誘電層に対して、フィラーを含まないものと比較してより少ないキャパシタ面積に同じ量の電荷を貯蔵できる。
【０００３】
現在、様々な種類の誘電層が、回路基板キャパシタの製造に用いられている。しかしながら、誘電層の誘電率は制限されており、低い誘電耐電圧（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ）及び高い漏れ電流などの特定の電気特性に関して問題がある。これら両方の問題により、最終的なキャパシタの容量が制限され、多くの場合、キャパシタ内の誘電層の厚さを所望のレベルまで低下させる能力が制限されている。
【０００４】
Ｈｏｗａｒｄ等の特許文献１は、容量プリント回路基板において使用するためのキャパシタ・ラミネートに関する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５０７９０６９号明細書
【特許文献２】米国特許第５２９８３３１号明細書
【特許文献３】米国特許第６６００６４５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明者は、高い絶縁耐電圧及び低い漏れ電流などの望ましい電気的ならびに物理的特性を有する電子部品においてキャパシタ形成に使用するための誘電性組成物及びフィルムを提供しようとした。特に、これらの誘電性組成物及びフィルムは、埋込型受動部品用途に有用である。
【０００７】
本発明は、このような組成物、フィルム、デバイス及びこのようなデバイスの製造方法を提供する。本発明は、常誘電性（ｐａｒａｅｌｅｃｔｒｉｃ）フィラーとポリマー材料とを含み、その組合せが５０〜１５０の誘電率を有する誘電性複合材料（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）に関する。さらに本発明は上記の組成物に関し、該組成物は加工されて、フィルムおよび該フィルムを含むキャパシタを形成する。
【０００８】
本発明のさらなる実施形態は、二つの導電性電極の間に配置された上記の誘電性組成物を含むキャパシタと、前記キャパシタを含むプリント配線板である。またさらなる実施形態は、埋込型平面キャパシタの形成方法に関し、該形成方法は、上記の誘電性組成物を提供するステップ；前記誘電性組成物を第一の金属層に適用し、そのようにして金属面と誘電体面とを作成するステップ；そして第二の金属層を前記誘電体面に適用するステップを含む。さらなる実施形態は、上記方法により作成された平面キャパシタである。
【０００９】
一般に、本発明の組成物を利用して構成されるキャパシタは、高い静電容量密度とその他の望ましい電気的及び物理的特性を有する。例えば、このキャパシタを、プリント配線板内、及び集積回路基板上に埋め込むことができ、且つ集積回路パッケージング及び集積受動デバイスを形成するのに使用することができる。
【００１０】
当業者は、後に列挙される図に関連する実施形態の以下の詳細な説明を読む際に、上記に述べた優位点及びその他の優位点ならびに、本発明の種々の追加的な実施形態の利点を認識するだろう。
【００１１】
慣例に従い、後に論じられる図の種々の特徴は、必ずしも実物大で描かれているわけではない。図の中の種々の特徴及び構成要素の外形寸法は、本発明の実施形態をより明瞭に説明するために拡大されるか、縮小されることがある。詳細な説明では以下の図を参照し、同じ符号は同じ構成要素を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、多層プリント回路、フレキシブル回路、半導体パッケージング及び埋込型フィルムキャパシタなどの電子回路において、高い誘電耐電圧と低い漏れ電流などの電気特性の向上を可能とする誘電性組成物ならびに誘電性フィルムに関する。本誘電性組成物は、これらに限定されないが、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、及びステアタイト（Ｓｔｅａｔｉｔｅ）などの常誘電性（ｐａｒａｅｌｅｃｔｒｉｃ）フィラーとポリマーとを含む。フィラーは、１０〜１５０の誘電率を有する任意の常誘電性フィラーであってもよい。常誘電性フィラーは、バルク状態で、相対的に高い絶縁抵抗（低い漏れ電流）及び破壊電圧を有する。
【００１３】
図１は、ＩＣデバイス３０と接続されて従来技術のプリント回路基板２５を形成する表面実装技術（ＳＭＴ）キャパシタ５０を有するプリント回路基板２５の一部の断面図である。信号をＩＣ３０に運ぶ信号線は、ＩＣデバイス３０をキャパシタ５０に接続する回路トレース６０に接続されている。キャパシタ５０は、一対のはんだパッド５２及びはんだ接合５８の一つにより回路トレース７０と連結され、且つはんだパッド４２及びハンダ接合４８により回路トレース７０と連結されている。キャパシタ５０は、もう一方のはんだパッド５８及び回路トレース５９により、バイヤホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）８０と連結されている。この配置では、二つのキャパシタ５０を信号線と直列に配置し、めっきされたスルーホールバイヤ（ｐｌａｔｅｄ ｔｈｏｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ ｖｉａ）８０を通して接地されている。この従来の表面実装手法は、貴重な表面積を使用することが必要である。さらに、はんだ接合を必要とするために信頼性が低下し、生産コストが増加する。
【００１４】
（常誘電性フィラー）
１０〜１５０の誘電率で且つ高い絶縁抵抗及び破壊電圧を有する常誘電性セラミックフィラーは、本発明に対して本質的である。本明細書において常誘電性セラミックフィラーは、電圧に対して電荷及び分極の線形応答（ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を示すセラミック粒子を意味するものと定義される。常誘電性フィラーは、加えられた電界を取り除いた後、結晶構造内で全体的な電荷の可逆性分極を示す。従来より、強誘電性（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）フィラーは、それらが一般に常誘電性フィラーよりも高い誘電率を有するので、誘電体の誘電率を高めるために用いられている。強誘電性材料のより高い誘電率は、電圧に対する電荷及び分極の非線形応答によるものである。この非線形応答は、強誘電性材料の重要な特性である。また、強誘電性フィラーは、結晶構造中の非可逆性変化のため、加えられた電界による分極に関してヒステリシス現象を示す。強誘電性フィラーはより高い誘電率を有するが、強誘電性特性のために多数の否定的電気特性を有している。強誘電性材料は、常誘電性材料よりも低い絶縁抵抗（高い漏れ電流）を有する傾向がある。また、強誘電性材料は、より低い誘電耐電圧を有し、且つ温度と共により広く静電容量が変化する傾向がある。充填材入りポリマーフィルムに対して高い静電容量を実現するために、３つの要素が利用できる：フィラー粉末の誘電率を増加する、フィラー粉末の濃度を増加する、又は充填材入りポリマーフィルムの厚さを減少する。確かに、強誘電性フィラーはより高い誘電率という優位点を有している。しかしながら、常誘電性フィラーのより高い誘電耐電圧及びより低い漏れ電流により、これらのキャパシタフィルムは、より高い濃度で充填され、且つより薄いフィルムに含有され、そしてさらに、必要とされる全ての電気特性を得ることができる。
【００１５】
本発明に有用な常誘電性フィラー粉末は、これらに限定されないが、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ステアライト及びこれらの混合物を含む。これらの常誘電性材料は、これらのバルク形態において、およそ１０００Ｖ／ミル又はそれ以上の高い破壊電圧と、１０１２Ω−ｃｍ又はそれ以上の体積抵抗率を示す。一般に、常誘電性フィラー粉末は、２ミクロンより小さい平均粒度（Ｄ５０）を有する。一実施形態において、平均粒度は０．１〜０．３ミクロンの範囲内である。常誘電性フィラー粉末は、およそ５〜５５体積％で組成物内に存在する。
【００１６】
一実施形態において、常誘電性フィラーはＴｉＯ２であり、５０〜１１７の誘電率を有する。本発明に有用なＴｉＯ２の一例は、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手できるＴｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ１０１である。
【００１７】
（ポリマー）
ポリマーは、この発明の組成物にとって重要である。ポリマーの最も重要な特性の一つは、常誘電性フィラー及び任意選択的なその他のフィラーを組成物中に分散できることである。本発明に有用なポリマーは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びポリイミドである。本発明の使用に適切なポリイミドは、Ｋａｎａｋａｒａｊａｎ等の特許文献２に開示され、それらは本明細書中に組み込まれる。
【００１８】
一実施形態において、本発明の常誘電性フィラー／ポリマー組成物の絶縁抵抗及び誘電耐電圧は、それぞれ１０１０Ω／ｃｍ２より大きく、２５０Ｖより大きい。ここで、誘電耐電圧を、誘電体が少なくとも３０秒間耐えうる電圧と定義する。
【００１９】
（追加的な構成成分）
強誘電性セラミックフィラー、溶媒、分散剤、接着剤、ならびに当業者に既知のその他の添加剤などの他の構成成分を、組成物に添加してもよい。
【００２０】
強誘電性セラミックフィラーを、特定の用途により決まるフィルムの電気特性を高めるために種々の量で組成物に添加してもよい。一般に、これらの追加的な強誘電性セラミックフィラーは、５〜２５体積％の量で存在する。多くの場合、強誘電性フィラーは、常誘電性フィラーより低い濃度であろう。組成物に添加してもよい強誘電性セラミックフィラーの特定の具体例は以下を含む：一般式ＡＢＯ３のペロブスカイト（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）、結晶性チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、ニオブ酸マグネシウム鉛（ＰＭＮ）、及びチタン酸カルシウム銅、ならびにそれらの混合物。フィラーは粉末形態でもよい。これらの強誘電性フィラーを単独で、又は組合わせて使用してもよい。これらの強誘電性フィラーが本発明の常誘電性フィラーの定義と合致しないことは、注目に値する。一実施形態において、適切なチタン酸バリウムフィラー（Ｔａｍ Ｃｅｒａｍｉｃｓ又は富士チタン工業株式会社から得ることができる）を組成物に添加する。加えて、強誘電性フィラーを分散剤でコーティングして、組成物内での分散を助けてもよい。溶媒を組成物に加えて、分散を助けてもよい。ポリマーと所望の組成物の特性とが適合する限り、溶媒は重要ではない。一般的な溶媒の具体例は、ジメチルアセトアミド及びＮ−メチルピロリドン、イソプロパノールなどの脂肪族アルコール、そのようなアルコールのエステル（例えば酢酸エステル及びプロピオン酸エステル）；パイン油及びα−テルピネオールもしくはβ−テルピネオールなどのテルペン、又はそれらの混合物；エチレングリコール、ならびにエチレングリコールモノブチルエーテル及びブチルセロソルブアセテートなどのそれらのエステル；ブチルカルビトール、酢酸ブチルカルビトール、及び酢酸カルビトールなどのカルビトールエステル、ならびにその他の適切な溶媒を含む。
【００２１】
（フィルム形成）
本発明の組成物は、常誘電性フィラー及び任意選択的にその他の追加のフィラーを供給し、そのフィラーを望ましいポリマーと混合し、そして、従来のダイカスティング技術などの当業者に既知の技術で組成物をフィルム形状に成形することにより、「フィルム」に作成される。このフィルムを単層又は多層構造として形成してもよい。
【００２２】
多層構造を形成する手段として、当業者に既知の種々の方法を用いてもよく、該方法は、押出ラミネート；熱圧縮；溶液コーティング及び共押出成形を含む。これらは一般的だが、多層フィルムを形成する方法の限定的な具体例ではない。
【００２３】
（本発明の組成物／フィルムを利用する電気部品の形成）
本発明のフィルムは、本発明の誘電性組成物の単層又は多層から形成されたキャパシタなどの種々の電子部品、例えば、平面キャパシタ・ラミネートの形成に利用することができる。
【００２４】
本組成物及びフィルムに関する一つの特定の有用性は、キャパシタ、フィルターなどを形成するために特許文献３に記載された種類の誘電性組成物においてである。従って、本発明の一実施形態において、本発明は、その中に常誘電性フィラーを分散させているポリマーマトリックスを含む誘電性組成物に関する。別の実施形態において、本発明は、二つの導電性電極の間に配置された誘電性組成物を含む電気キャパシタに関し、該誘電性組成物は本発明の常誘電性フィラーをその中に分散させているポリマーマトリックスを含む。さらに別の実施形態において、本発明はポリマー厚膜キャパシタのための焼成前のセラミック誘電体に関し、該誘電体は本発明の粒子をその中に分散させているポリマーマトリックスを含む。本発明の誘電性組成物及びフィルムを、種々の態様の電子回路及び電子部品を形成するのに用いてもよい。しかしながら、本発明の一実施形態を表すために、本明細書では平面キャパシタ・ラミネートの形成に用いている。
【００２５】
該平面キャパシタ・ラミネートは、金属箔−誘電体−金属箔ラミネート構造を有する材料から形成されてもよく、該構造において誘電体は本発明の単層又は多層誘電性フィルムを含む。多層体を使用する場合、各層は異なる材料でもよい。そのような誘電体は、インピーダンスを調整するために薄層で製造されてもよい。
【００２６】
当業者は、後に列挙される図に関連する実施形態のこの詳細な説明を読む際に、上記に述べた優位点及びその他の優位点ならびに、本発明の種々の実施形態の利点を認識するだろう。
【００２７】
慣例に従い、図の種々の特徴は、必ずしも実物大で描かれているわけではない。図の中の種々の特徴の外形寸法は、本発明の実施形態をより明瞭に説明するために拡大されるか、縮小されることがある。
【００２８】
図２は、プリント配線板２０００の一部の断面図である。プリント配線板断面２０００は、容量デバイス２００に組み込まれたキャパシタを備える。デバイス２００は、下部電極２１０、誘電体２２０、上部電極又は上部極板２４０、及び導電トレース２４５を備える。デバイス２００により、一般に括弧（｝）２０１で表されるラミネート構造内に容量性機能が提供される。デバイス２００は、導電回路トレース２４５、誘電層２８０を貫通して伸びているめっきスルーホールバイヤ２５０、及び導電回路トレース２６０により、ＩＣデバイス２７０と連結される。ＩＣデバイス２７０を、はんだパッド２７２及びはんだ接合２７４により導電回路トレース２６０と接続してもよい。導電回路トレース２１１を、接地又は他の回路と接続するために下部電極２１０から延長してもよい。
【００２９】
図３Ａ〜３Ｄは、デバイス２００を備えたラミネートの作成方法を説明する。図３Ａは、第一の金属箔２１２及び第二の金属箔２４２を提供する製造の第一段階における正面からの断面図である。第一及び第二の金属箔２１２、２４２は、例えば、銅、銅ベースの材料、ならびに他の金属から作成することができる。
【００３０】
本発明の誘電組成物もしくはフィルムを、第一の箔２１２上に流し込むか又はコーティングし、そして硬化させ、第一の誘電層２２２を形成してもよい。同様の第二の誘電層２２６を、第二の箔２４２上に同様の方法で形成してもよい。
【００３１】
薄い接着層２２７を、いずれか一方の誘電層２２２、２２６の片面又は両面に付けてもよい（図３Ａでは層２２２の上に見られる）。接着層２２７を、例えば熱可塑性ポリマーから形成してもよく、誘電性の高い相で満たして、誘電率の減少を防止してもよい。そして、二つの構造物を、図３Ａ中に示される矢印の方向に共にラミネートする。
【００３２】
図３Ｂを参照すると、ラミネートにより、層２２２、２２６、及び２２７から単一の誘電体２２０が形成される。この常誘電性フィラーを含む本発明の誘電層は、５〜３０の範囲の誘電率を有することができる。接着層２２７により、ラミネートプロセス中の誘電層２２２と２２６の接合が促進される。しかしながら、もし誘電層２２２と２２６が、ラミネートする前に硬化したのが一部のみであったり、またはこれらの誘電層が、ラミネートの際の適切な温度と圧力により層２２２及び２２６が接着剤なしに接合するほど十分に樹脂が軟化されるほどに熱可塑性の性質であったならば、接着層２２７を省いてもよい。また、箔２１２、２４２の一方のみの上にスラリーを流し込み、もう一方の箔を、硬化又は一部硬化したスラリーとラミネートすることにより、図３Ｂに見られる構造を形成してもよい。さらに別の代替方法は、硬化又は一部硬化したスラリーの支持体のないフィルム２２０を形成し、そして、ポリマーフィルム２２０の両側に箔２１２と２４２とをラミネートすることであろう。
【００３３】
フォトレジスト（図３Ｂに図示せず）を箔２１２に塗布し、そして、箔２１２を画像形成させてエッチングし、そして一般的なプリント配線板プロセス条件を用いて残ったフォトレジストを剥離させる。
【００３４】
図３Ｃは線４Ｃ−４Ｃで切り取った正面の断面図である。図３Ｃを参照すると、生じる物品の下部電極２１０側は、ラミネート材料２８２でラミネートされている。ラミネートは、例えば、一般的なプリント配線板プロセスにおける、ＦＲ４プリプレッグ又はその他のプリプレッグを用いて行うことができる。
【００３５】
フォトレジスト（図３Ｃに図示せず）を箔２４２に塗布し、箔２４２を画像形成させてエッチングし、そして残ったフォトレジストを剥離させる。図３Ｄは、生じる物品を線４Ｄ−４Ｄで切り取った正面の断面図である。図３Ｄを参照すると、エッチングにより、デバイス２００の上部電極２４０と導電回路トレース２４５が製造される。また、エッチングによりギャップ２４８も製造される。
【００３６】
図３Ｄを参照すると、誘電層２８０は誘電層２８２のコンポーネント側にラミネートされ、ラミネート構造２０１を形成する。そして、ラミネート構造２０１を、例えば従来のラミネート化及びバイア形成プロセスを用いて、プリント配線板に組み込むことができる。
【００３７】
前述の発明の説明は、本発明の一実施形態を説明し、記述している。加えて、本開示は本発明の選ばれた好ましい実施形態のみを示し、且つ記述しているが、本発明はその他の種々の組合せ、改変、及び環境において使用することができ、そして、上記の教示と、及び／又は関連する分野の技術もしくは知識の範囲内に相当し、本明細書中に表現された発明の思想の範囲内において、変更及び改変できることが理解される。
【００３８】
さらに、本明細書中において上述した実施形態は、本発明を実施するのに知られる最善の形態を説明し、そして、他人である当業者が、そのような実施形態又は別の実施形態、及び本発明の特定の用途及び使用により必要とされる種々の改変を伴った実施形態において本発明を利用できるようにすることを意図したものである。したがって、本記述により、本発明が明細書中に開示された形態に限定されることを意図するものではない。また、添付された特許請求の範囲は、詳細な説明に明確に定義されていない別の実施形態をも含むと解釈されることを意図するものである。
【実施例１】
【００３９】
以下のモノマー：ピロメリト酸ニ無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、及び１，３−ビス−（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＡＰＢ−１３４）から誘導されるポリアミック酸１６０ｇの溶液を、１２０ｇのジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）溶媒と３０ｇのＤｕ Ｐｏｎｔ Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−１０１二酸化チタン粉末と共に混合した。この溶液を、粉末が分散するまで高速ミキサー内で攪拌した。少量の追加的なモノマーを、粘度が５００ポイズになるまで添加した。次いで、この溶液を、均一なコーティングとなるように固体表面にコーティングした。次いで、コーティングを１７０℃で乾燥させ、７０〜８０％の溶媒を除去した。次いで、形成されたフィルムを固体表面から取り除いた。そして、このフィルムを３５０℃のオーブン中で１時間硬化させた。最終的なフィルムの厚さは１．１ミルで、フィラー添加量は２６体積％であった。
【００４０】
次いで、硬化させた二酸化チタン充填フィルムを、２シートの銅箔の間にラミネートした。各銅シートは３６ミクロンの厚さであった。ラミネート加圧プロセスサイクルを、減圧下２５０℃で１．５時間シートを保持することより始めた。最後の１／２時間では１０ｐｓｉの圧力をシートに加えた。次いで、さらに１時間にわたり温度を３５０℃まで上昇させた。より高温での３０分後に、圧力は３５２ｐｓｉまで増加した。次いで、加熱を止め、冷却後サンプルを取り外した。
【００４１】
フォトレジストの画像形成と銅のエッチングを使用して、試験するために直径１インチのキャパシタを画像形成させた。画像形成されたキャパシタの電気的試験により、それらが、誘電耐電圧試験において直流５００Ｖに合格することが示された。３Ｖでの誘電体の両端にかかる抵抗は、１０１０Ω／ｃｍ２より大きかった。直流１００Ｖでの漏れ電流は、０．１μＡ／ｃｍ２より小さかった。強誘電性フィラーであるチタン酸バリウムを充填した同様のサンプルは、３Ｖで４×１０８Ω／ｃｍ２の抵抗を有した。これは、誘電耐電圧試験において直流１００Ｖだけには合格するが、直流１００Ｖで１００μＡ／ｃｍ２を超える漏れ電流を有する可能性があった。
【実施例２】
【００４２】
１８ポンドのＤＭＡＣと１８ポンドのＤｕ Ｐｏｎｔ Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−１０１二酸化チタン粉末の溶液を、１時間高速ミキサー内で攪拌した。次いで、以下のモノマー：ピロメリト酸ニ無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、及び１，３−ビス−（４−アミノフォノキシ）ベンゼン（ＡＰＢ−１３４）から誘導されるポリアミック酸８４ポンドを添加した。この混合物を、さらに３０分間攪拌した。少量の追加のモノマーを、粘度が４００ポイズになるまで添加した。
【００４３】
次いで、この溶液を銅箔の連続シート（厚さ３６ミクロン）上に流し込んだ。この溶液を１９０℃で固形分約９０％になるまで乾燥させた。次いで、コーティングされた銅を３５０℃のオーブン内で１時間硬化させた。最終的なフィルムの厚さは８ミクロン及び１２ミクロンであった。フィラー添加量は２９体積％であった。
【００４４】
次いで、銅上にコーティングした充填材入りポリイミドフィルムを銅箔のシートにラミネートした。銅シートは３５ミクロンの厚さであった。ラミネート化は、最大ラミネート温度３５０℃、減圧下でオートクレーブを使用した。
【００４５】
フォトレジストの画像形成と銅のエッチングを使用して、試験するために直径１インチのキャパシタを画像形成させた。画像形成されたキャパシタの電気的試験により、それらが、８ミクロンの厚さの誘電体サンプルに対する誘電耐電圧試験において、直流２５０Ｖに合格することが示された。３Ｖでの誘電体の両端にかかる抵抗は、１０１０Ω／ｃｍ２より大きかった。直流１００Ｖでの漏れ電流は、０．１μＡ／ｃｍ２より小さかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の技術分野は、誘電性組成物およびフィルム、ならびに多層プリント回路、フレキシブル回路、半導体パッケージング、埋込型フィルムキャパシタなどの電子回路および部品におけるそれらの使用に関する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術の表面実装技術（ＳＭＴ）キヤパシタを有するプリント配線板の正面における断面図を描写したものである。
【図２】本発明の一実施形態に基づく埋込型容量デバイスを有するプリント配線板の一部の断面図である。
【図３Ａ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【図３Ｂ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【図３Ｃ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【図３Ｄ】図２で説明した容量デバイスを備えたラミネート構造物の製造方法を説明する。
【符号の説明】
【００４８】
２５ プリント回路基板
３０ ＩＣデバイス
４２ はんだパッド
４８ はんだ接合
５０ 表面実装技術（ＳＭＴ）キャパシタ
５２ はんだパッド
５８ はんだ接合
５９ 回路トレース
６０ 回路トレース
７０ 回路トレース
８０ バイヤホール（スルーホールバイヤ）
２００ 容量デバイス
２０１ 括弧（｝）
２１０ 下部電極
２１１ 導電回路トレース
２１２ 第一の金属箔
２２０ 誘電体
２２２ 第一の誘電層
２２６ 第二の誘電層
２２７ 薄い接着層
２４０ 上部電極又は上部極板
２４２ 第二の金属箔
２４５ 導電（回路）トレース
２４８ ギャップ
２５０ めっきスルーホールバイヤ
２６０ 導電回路トレース
２７０ ＩＣデバイス
２７２ はんだパッド
２７４ はんだ接合
２８０ 誘電層
２８２ ラミネート材料（誘電層）
２０００ プリント配線板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常誘電性フィラー及びポリマー材料を含む誘電性組成物であって、５０〜１５０の誘電率を有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記常誘電性フィラーは５〜５５体積％の量で含まれることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
さらに溶媒を含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記常誘電性フィラーは、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｈｆ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ステアタイト及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記常誘電性フィラーの平均粒度は２ミクロンより小さいことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記ポリマーは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びポリイミドから選択されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
さらに強誘電性フィラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記強誘電性フィラーは、一般式ＡＢＯ３のペロブスカイト、結晶性チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、ニオブ酸マグネシウム鉛（ＰＭＮ）、及びチタン酸カルシウム銅、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物は、加工されてフィルムに形成されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
二つの導電性電極の間に配置された請求項１に記載の誘電性組成物を含むことを特徴とするキャパシタ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフィルムを含むことを特徴とするキャパシタ。
【請求項１２】
埋込型平面キャパシタを形成する方法であって、
請求項１に記載の誘電性組成物を提供するステップ；
前記請求項１に記載の誘電性組成物を第一の金属層に付け、そのようにして金属面と誘電体面が形成されるステップ；
前記誘電体面に第二の金属層を付けるステップ；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法で形成されたことを特徴とする埋込型平面キャパシタ。
【請求項１４】
請求項１１に記載のキャパシタを含むことを特徴とするプリント配線板。
【請求項１】
常誘電性フィラー及びポリマー材料を含む誘電性組成物であって、５０〜１５０の誘電率を有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記常誘電性フィラーは５〜５５体積％の量で含まれることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
さらに溶媒を含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記常誘電性フィラーは、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｈｆ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ステアタイト及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記常誘電性フィラーの平均粒度は２ミクロンより小さいことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記ポリマーは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びポリイミドから選択されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
さらに強誘電性フィラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記強誘電性フィラーは、一般式ＡＢＯ３のペロブスカイト、結晶性チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、ニオブ酸マグネシウム鉛（ＰＭＮ）、及びチタン酸カルシウム銅、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物は、加工されてフィルムに形成されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
二つの導電性電極の間に配置された請求項１に記載の誘電性組成物を含むことを特徴とするキャパシタ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフィルムを含むことを特徴とするキャパシタ。
【請求項１２】
埋込型平面キャパシタを形成する方法であって、
請求項１に記載の誘電性組成物を提供するステップ；
前記請求項１に記載の誘電性組成物を第一の金属層に付け、そのようにして金属面と誘電体面が形成されるステップ；
前記誘電体面に第二の金属層を付けるステップ；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法で形成されたことを特徴とする埋込型平面キャパシタ。
【請求項１４】
請求項１１に記載のキャパシタを含むことを特徴とするプリント配線板。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【公開番号】特開２００６−１７９９２５（Ｐ２００６−１７９９２５Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００５−３６８１９０（Ｐ２００５−３６８１９０）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６８１９０（Ｐ２００５−３６８１９０）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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