誘電体及び誘電体の製造方法
【課題】温度の変化に対して安定した誘電率を有し、かつ高い誘電率を有する誘電体を製造できる、誘電体及び誘電体の製造方法を提供する。
【解決手段】下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーと、［化１］Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（Ｉ）（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）前記２種以上のセラミックフィラーを含む、好ましくは高い周波数で誘電損失値が小さく、温度による寸法変化が小さく、耐湿性及び耐化学性に優れたポリフェニレンオキシド、液晶高分子などの高分子基材と、を含む誘電体。
【解決手段】下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーと、［化１］Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３（Ｉ）（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）前記２種以上のセラミックフィラーを含む、好ましくは高い周波数で誘電損失値が小さく、温度による寸法変化が小さく、耐湿性及び耐化学性に優れたポリフェニレンオキシド、液晶高分子などの高分子基材と、を含む誘電体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体及び誘電体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化及びコンバージェンスにより、抵抗、インダクター、キャパシタなどの受動部品の内蔵化技術の重要度はますます高まっている。特に、他の受動部品に比べて基板に多数のキャパシタが実装される内蔵化技術の重要度はさらに高い。
【０００３】
デカップリング（decoupling）用キャパシタまたはシグナルマッチング用キャパシタの場合高容量値と低インダクタンス値が求められるが、これに関する開発はまだまだ少ないのが現状である。
【０００４】
これと関連して、現在開発中である有機無機複合材料の場合は低誘電率が問題であり、セラミック薄膜の場合は高い工程コスト及び低信頼性という問題があって、実際の製品に適用することが困難であった。
【０００５】
また、従来のキャパシタ内蔵用有機無機複合材料絶縁層の場合、高い誘電率を有するセラミック粉末をフィラーとして添加すると、均一な分散度とともに高い添加充填率を確保しにくくなり、誘電体（複合材料）の誘電率を高めることが困難であった。
【０００６】
さらに、通常の高分子材料の熱膨張特性から、誘電体の温度変化による安定した誘電率を確保することが困難であった。そこで、高分子材料のＴＣＣ（Temperature coefficient of capacitance）を補完できるセラミックフィラーを適用することにより、このような問題点を改善できる技術が開発中であるが、高分子材料のＴＣＣ特性に応じて常に最適のセラミックフィラーを選ぶには煩わしさがある。
【０００７】
また、既存の高分子基材内にセラミックフィラーを分散させる方法は、溶媒の蒸発段階時または工程待機中の間に、高分子溶液に比べて相対的に高い比重を有するセラミック粉末が沈降することにより、高い均一度を有する誘電体を製造しにくく、添加量を増加するにも多くの制約があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、温度の変化に対して安定した誘電率を有し、かつ高い誘電率を有する誘電体を提供することを目的とする。また、本発明は、高分子基材内にセラミックフィラーを分散させる方法を改善して上記誘電体を効果的に製造できる方法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】
【０００９】
本発明の一実施態様では、下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーと、
【００１０】
［化１］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
前記２種以上のセラミックフィラーを含む高分子基材と、
を含む誘電体が提供される。
【００１１】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％であってもよい。
【００１２】
一実施態様によれば、上記誘電体に用いられる上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び上記用いられるセラミックフィラーの量は、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するように制御可能である。
【００１３】
一実施態様によれば、上記誘電体は、−５５〜１２５℃の温度範囲で−３００〜３００ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することができる。
【００１４】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことができる。
【００１５】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であってもよい。
【００１６】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、上記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、上記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び上記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことができる。
【００１７】
本発明の他の実施形態では、（ａ）高分子基材と、該高分子基材が溶解可能な第１溶媒とを混合して高分子溶液を製造するステップと、（ｂ）上記第１溶媒、分散剤、及びセラミックフィラーを混合してセラミックフィラーゾル（Sol）を製造するステップであって、上記（ａ）ステップと該（ｂ）ステップの順序は問わない、ステップと（ｃ）上記高分子溶液と上記セラミックフィラーゾルとを混合して分散液を製造するステップと、（ｄ）上記第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に上記分散液を液滴（droplet）状に落として上記セラミックフィラーが分散された高分子基材を析出させるステップと、（ｅ）上記析出された高分子基材を乾燥して溶媒を蒸発させるステップと、を含む誘電体の製造方法が提供される。
【００１８】
一実施態様によれば、上記セラミックフィラーは、下記一般式（Ｉ）で表されるセラミックであって（以下「ＢＳＴ」という場合がある）、下記ｘが異なる２種以上のものの混合物であるセラミックフィラーを含むことができる。
【００１９】
［化２］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
【００２０】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％である。
【００２１】
一実施態様によれば、上記誘電体に用いられる上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び上記用いられるセラミックフィラーの量を調整して、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するように制御することが可能である。
【００２２】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことができる。
【００２３】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であってもよい。
【００２４】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、上記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、上記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％及び上記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことができる。
【００２５】
一実施態様によれば、上記第１溶媒はトルエンであり、上記第２溶媒はメタノールであってよい。
【００２６】
本発明のまた他の実施形態では、上述した誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板用絶縁材料が提供される。
【００２７】
本発明のまた他の実施形態では、上述した誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、温度の変化に対して安定した誘電率を有し、かつ高い誘電率を有する誘電体を提供することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、高分子基材内にセラミックフィラーを高い分散率で分散させることができるため、上記誘電体を効果的に製造することができる。
【００３０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】セラミックフィラーの種類別の、温度による誘電率の変化グラフである。
【図２】セラミックフィラーの種類別の、含量による誘電率の変化グラフである。
【図３】セラミックフィラーの種類別の、含量による誘電損失の変化グラフである。
【図４】セラミックフィラーの異なる含量で製造された誘電体のＴＧＡ分析チャートである。
【図５】Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図６】Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図７】Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図８】Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図９】Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例である上記５種のセラミックフィラーをそれぞれ６体積％ずつ含む誘電体のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図１１】本発明の一実施例である各ＢＳＴの含量最適化と関連したキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図１２】本発明の比較例であるＰＰＯのキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
「第１」、「第２」などのような序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために用いられるに過ぎず、構成要素がそれらの用語により限定されるものではない。それらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに用いられる。
【００３３】
本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００３４】
以下、添付した図面を参照して、本発明に基づいて誘電体及び誘電体の製造方法の好ましい実施態様を詳細に説明する。本発明を説明するに当たって、図面番号にかかわらず同一かつ対応の構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００３５】
本発明の一実施態様では、高分子基材（Matrix）を用いた誘電体であって、下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーを含む誘電体を提供する。
【００３６】
［化３］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
【００３７】
本発明に用いられる高分子基材は、誘電体として使用できるものであれば特に制限はない。例えば、エポキシ系基材またはポリフェニレンスルフィド（Poly Phenylene Sulfide、PPS)系基材が使用可能であり、好ましくは高い周波数で誘電損失値が小さく、温度による寸法変化が小さく、耐湿性及び耐化学性に優れたポリフェニレンオキシド（Poly Phenylene oxide、PPO)あるいは液晶高分子(Liquid Crystal Polymer）などが使用される。
【００３８】
上述したｘ値は高分子基材の特性に応じて温度による高誘電率の安定性を確保するために選択することができる。ｘ値に応じてキュリー温度（Curie temperature）を調節でき、Ｓｒの組成が増加するにつれ、キュリー温度が低くなる特性がある。すなわち、Ｓｒの含量に応じて、温度による誘電率の変化を小さくすることができる。
【００３９】
好ましくは、ｘは０＜ｘ≦０．７、より好ましくは０＜ｘ≦０．５の範囲の数である。ｘ値としては、例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、または０．５を選択することができる。それによるセラミックフィラーに対して、以下では略称で、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３をＢＳＴ０１と、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３をＢＳＴ０２と、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３をＢＳＴ０３と、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３をＢＳＴ０４と、Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３をＢＳＴ０５ということもある。
【００４０】
図１は、それぞれｘ値が異なる複数のセラミックフィラーを用いて製造したディスクの誘電率を測定したグラフである。ディスクは、１２３０℃で２時間焼結して製造された（直径（ｄ）＝１０ｍｍ、厚み（ｔ）＝１ｍｍ）。
【００４１】
図１に示すように、ｘ値に応じて温度による比誘電率が異なることが分かる。
上記ｘ値が１を超える完全固溶体は存在しない。
【００４２】
本発明の一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％である。
セラミックフィラーの含量が１０体積％未満であると、誘電率の向上にあまり効果がなく、６０体積％を超えると、フィラー界面の細孔（Pore）などの問題により誘電率がそれ以上増加できなくなる。より好ましくは、誘電体の体積に対して２０〜４０体積％である。
【００４３】
図２は、ディスク状に製作された複合体の両面に銀ペーストで電極を形成した後に、２５℃で測定した誘電率に関するグラフであり、図３は、それによる誘電損失に関するグラフである。
【００４４】
セラミックフィラーの添加により誘電率及び誘電損失が大きくなることが分かり、３０体積％以下では誘電損失が０．００４以下の低い値を有することが分かる。
【００４５】
好ましくは、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことができる。
【００４６】
上記誘電体に用いられる上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び上記用いられるセラミックフィラーの量を調整することにより、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するよう、制御することが可能である。
【００４７】
例えば、キャパシタに用いられるのに好ましい物性である、−５５〜１２５℃の温度範囲で−３００〜３００ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することができる。より好ましくは、−３０〜３０ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することができる。
【００４８】
制御されたセラミックフィラーの種類及び量の一例として、上記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、上記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び上記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことができる。
【００４９】
２種以上のセラミックフィラーを上記範囲で含む場合、多様な温度で安定したキャパシタンス変化（％）（Capacitance variation）とＴＣＣ値を有することができる。すなわち、高い誘電率を有する様々な組成のＢＳＴセラミックフィラーを用いることにより、温度の変化に対して安定した誘電率を有し、かつ高い誘電率を有する複合材料を製造することができる。
【００５０】
本発明のまた他の一実施態様では、（ａ）高分子基材と、該高分子基材が溶解可能な第１溶媒とを混合して高分子溶液を製造するステップと、（ｂ）上記第１溶媒、分散剤、及びセラミックフィラーを混合してセラミックフィラーゾルを製造するステップであって、上記（ａ）ステップと上記（ｂ）ステップの順序は問わない、ステップと、（ｃ）上記高分子溶液と上記セラミックフィラーゾルとを混合して分散液を製造するステップと、（ｄ）上記第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に上記分散液を液滴状に落として上記セラミックフィラーが分散された高分子基材を析出させるステップと、（ｅ）上記析出された高分子基材を乾燥して溶媒を蒸発させるステップと、を含む誘電体の製造方法を提供する。
【００５１】
上記高分子基材との溶解度パラメータの差が小さい第１溶媒は、トルエンであってもよく、用いられる高分子基材の溶解可否により選択される。高分子基材を溶解でき、以後のステップで蒸留（Distillation）できるものであれば、その種類は特に制限されない。
【００５２】
上記第２溶媒は第１溶媒に対して不溶性である溶媒であって、メタノールであってもよい。
【００５３】
従来の分散方法により誘電体を製造する場合、分散されたセラミックフィラーの密度が高分子基材や溶媒よりも大きいため、工程の状態に依存して、または乾燥段階時にセラミックフィラーが沈降して不均一性をもたらす。
【００５４】
本発明の一実施態様によれば、第１溶媒を用いた分散液を、第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に液滴状に落とすことにより、上記セラミックフィラーが高分子基材内に均一に分布された状態で析出されることができる。すなわち、セラミックフィラーの高い分散度を有する複合材料を製造することができる。
【００５５】
セラミックフィラーの均一に分散された高分子基材が析出された後、溶媒を蒸発させ、乳鉢で粉砕して均一に分散された高分子−セラミック複合顆粒体（Granule）を製造することができる。製造された顆粒体は、高温プレスモールドまたは射出などの方法で成形されることができる。
【００５６】
上記方法に用いられるセラミックフィラーの種類や使用可能な体積％は上述した通りである。
【００５７】
本発明のまた他の一実施例では、上記誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板用絶縁体及び上記基板を提供する。
以下、本発明を、実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００５８】
ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）としてポリ（２，６−ジメチルフェニレンオキシド）（Sigma Aldrich社）を用い、上記材料の誘電率を測定するために、３１０℃の温度及び６ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で高温プレスモールドにより４０ｍｍの直径及び約１ｍｍの厚さを有するディスクを製作して種々の温度における誘電率を測定した。
製造過程は次の通りである。
まずＰＰＯをトルエンに入れ、弱い熱を加えながらマグネチックスターラーを用いて完全に溶かして高分子溶液を用意した。
ＢＳＴセラミックフィラーをトルエンに分散させてセラミックフィラーゾルを製造した。分散時に超音波ホモジナイザを利用し、分散剤としてｔｒｉｔｏｎ ｘ−１００（Sigma Aldrich、米）を使用した。セラミックフィラーの分散量は、後の実験に応じて計算して調節した。後の実験に必要とされるセラミックフィラーの種類及び量は下記表１の通りである。
【００５９】
【表１】
【００６０】
それぞれ用意した高分子溶液とセラミックフィラーゾルをマグネチックスターラーを用いて混合した後、これを超音波ホモジナイザを用いて完全に分散させた。このように製造された分散液をマグネチックスターラーで攪拌しながら、ディスペンサーを用いて一滴ずつ、トルエンとの溶解度パラメータの差が大きいメタノールに落とした。
【００６１】
ＢＳＴセラミックフィラーが分散された状態の高分子基材がスポンジ状でメタノールより析出され、この析出物を８０℃のオーブンで乾燥させて溶媒を完全に蒸発させた後、これを粉砕して微粒状物を得た。
乾燥及び粉砕して得られた微粒状物を金型に入れて、高温プレスを用いて３１０℃で２０分間６ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力でディスク状の試片を製造した。
【００６２】
＜実施例１＞
セラミックフィラーとしてＢＳＴ０１を選択して誘電体を製造した。セラミックフィラーの体積％によるセラミックフィラーの損失に対して実験した。分析はＴＧＡ分析を利用した。
表２から分かるように、高含量のフィラーを有する誘電体でも、密度差によるセラミックフィラーの沈降によるフィラー含量が損失されること無く、設計されたフィラー含量を有する誘電体を製造できることが分かる。
【００６３】
【表２】
上記表２に示す結果をグラフにしたものを図４に示す。
これは本発明の一実施例による誘電体の製造方法が、フィラーを多く含む誘電体の製造に効果的であることを示す。
【００６４】
＜実施例２＞
各セラミックフィラーの種類、添加量、及び温度による誘電率の変化に対して実験した。
キャパシタンス変化（％）は２５℃での値を基準とし、又、ＴＣＣは下記の式により計算した。
【００６５】
【数１】
【００６６】
ＢＳＴ０１の結果を図５に、ＢＳＴ０２の結果を図６に、ＢＳＴ０３の結果を図７に、ＢＳＴ０４の結果を図８に、及びＢＳＴ０５の結果を図９に示す。
大部分のＢＳＴにおいて、セラミックフィラーの含量が３０体積％であるとき、温度によるＴＣＣの変化量が小さいことが分かる。
上記図５から図９のグラフの結果を表３に整理した。
【００６７】
【表３】
【００６８】
＜実施例３＞
５種のＢＳＴセラミックフィラーのそれぞれに対してセラミックフィラーの量を一定に３０体積％とした誘電体、及び上記５種のＢＳＴセラミックフィラーをそれぞれ６体積％含んで総３０体積％のセラミックフィラーが含まれた誘電体に対して実施例２と同様に実験した。
ＢＳＴ０１２３４５は、５種のセラミックフィラーをそれぞれ６体積％ずつ含む誘電体を意味する。
その結果は図１０に示されている。図１０から分かるように、ＢＳＴ０１２３４５が、それぞれのセラミックフィラーよりも温度の変化に対してより安定したキャパシタンス許容度（capacitance tolerance）及びＴＣＣ値を有することが分かる。
【００６９】
＜実施例４＞
上記実施例３の実験結果に基づいて、セラミックフィラーの全量を３０体積％に限定し、ＴＣＣの温度による変化を最小とするために各フィラーの組成を最適化した。その結果、７０体積％のＰＰＯにセラミックフィラーとしてＢａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ、Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯをそれぞれ２７体積％、０．６体積％、０．６体積％、１．２体積％、０．６体積％添加した結果、誘電率が７．３、誘電損失が０．００３であり、図１１に示すように−５５〜１２５℃の温度範囲でＴＣＣが−３０〜−１０ｐｐｍ／℃である誘電体を製造することができた。上記誘電体は、誘電密度が２１５ｐＦ／ｃｍ２であって、シグナルマッチング用キャパシタ内蔵材料として適する値を有する。
図１１でＯｐｔｉｍｉｚｅと表示されたものが、上記最適化されたセラミックフィラーであって、温度の変化に対して優れた安定性を有することが分かる。
【００７０】
＜比較例＞
セラミックフィラーを除いたポリ（２，６−ジメチルフェニレンオキシド）（Sigma Aldrich社）だけを用いて実施例１と同様にディスク状の試片を製造した。
製造されたディスク状の試片のキャパシタンス変化及びＴＣＣを実施例２と同様の方法により測定し、その結果は図１２に示す。
キャパシタンス変化は、−５℃で０．２１％で最も高い値を示し、温度の変化により−０．７７％までの幅の大きい変化を見せた。ＴＣＣ値も温度の変化により−１７３から３０ｐｐｍ／℃まで幅の大きい変化を見せた。
【００７１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体及び誘電体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化及びコンバージェンスにより、抵抗、インダクター、キャパシタなどの受動部品の内蔵化技術の重要度はますます高まっている。特に、他の受動部品に比べて基板に多数のキャパシタが実装される内蔵化技術の重要度はさらに高い。
【０００３】
デカップリング（decoupling）用キャパシタまたはシグナルマッチング用キャパシタの場合高容量値と低インダクタンス値が求められるが、これに関する開発はまだまだ少ないのが現状である。
【０００４】
これと関連して、現在開発中である有機無機複合材料の場合は低誘電率が問題であり、セラミック薄膜の場合は高い工程コスト及び低信頼性という問題があって、実際の製品に適用することが困難であった。
【０００５】
また、従来のキャパシタ内蔵用有機無機複合材料絶縁層の場合、高い誘電率を有するセラミック粉末をフィラーとして添加すると、均一な分散度とともに高い添加充填率を確保しにくくなり、誘電体（複合材料）の誘電率を高めることが困難であった。
【０００６】
さらに、通常の高分子材料の熱膨張特性から、誘電体の温度変化による安定した誘電率を確保することが困難であった。そこで、高分子材料のＴＣＣ（Temperature coefficient of capacitance）を補完できるセラミックフィラーを適用することにより、このような問題点を改善できる技術が開発中であるが、高分子材料のＴＣＣ特性に応じて常に最適のセラミックフィラーを選ぶには煩わしさがある。
【０００７】
また、既存の高分子基材内にセラミックフィラーを分散させる方法は、溶媒の蒸発段階時または工程待機中の間に、高分子溶液に比べて相対的に高い比重を有するセラミック粉末が沈降することにより、高い均一度を有する誘電体を製造しにくく、添加量を増加するにも多くの制約があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、温度の変化に対して安定した誘電率を有し、かつ高い誘電率を有する誘電体を提供することを目的とする。また、本発明は、高分子基材内にセラミックフィラーを分散させる方法を改善して上記誘電体を効果的に製造できる方法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】
【０００９】
本発明の一実施態様では、下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーと、
【００１０】
［化１］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
前記２種以上のセラミックフィラーを含む高分子基材と、
を含む誘電体が提供される。
【００１１】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％であってもよい。
【００１２】
一実施態様によれば、上記誘電体に用いられる上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び上記用いられるセラミックフィラーの量は、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するように制御可能である。
【００１３】
一実施態様によれば、上記誘電体は、−５５〜１２５℃の温度範囲で−３００〜３００ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することができる。
【００１４】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことができる。
【００１５】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であってもよい。
【００１６】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、上記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、上記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び上記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことができる。
【００１７】
本発明の他の実施形態では、（ａ）高分子基材と、該高分子基材が溶解可能な第１溶媒とを混合して高分子溶液を製造するステップと、（ｂ）上記第１溶媒、分散剤、及びセラミックフィラーを混合してセラミックフィラーゾル（Sol）を製造するステップであって、上記（ａ）ステップと該（ｂ）ステップの順序は問わない、ステップと（ｃ）上記高分子溶液と上記セラミックフィラーゾルとを混合して分散液を製造するステップと、（ｄ）上記第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に上記分散液を液滴（droplet）状に落として上記セラミックフィラーが分散された高分子基材を析出させるステップと、（ｅ）上記析出された高分子基材を乾燥して溶媒を蒸発させるステップと、を含む誘電体の製造方法が提供される。
【００１８】
一実施態様によれば、上記セラミックフィラーは、下記一般式（Ｉ）で表されるセラミックであって（以下「ＢＳＴ」という場合がある）、下記ｘが異なる２種以上のものの混合物であるセラミックフィラーを含むことができる。
【００１９】
［化２］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
【００２０】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％である。
【００２１】
一実施態様によれば、上記誘電体に用いられる上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び上記用いられるセラミックフィラーの量を調整して、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するように制御することが可能である。
【００２２】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことができる。
【００２３】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、上記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であってもよい。
【００２４】
一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、上記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、上記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％及び上記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことができる。
【００２５】
一実施態様によれば、上記第１溶媒はトルエンであり、上記第２溶媒はメタノールであってよい。
【００２６】
本発明のまた他の実施形態では、上述した誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板用絶縁材料が提供される。
【００２７】
本発明のまた他の実施形態では、上述した誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、温度の変化に対して安定した誘電率を有し、かつ高い誘電率を有する誘電体を提供することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、高分子基材内にセラミックフィラーを高い分散率で分散させることができるため、上記誘電体を効果的に製造することができる。
【００３０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】セラミックフィラーの種類別の、温度による誘電率の変化グラフである。
【図２】セラミックフィラーの種類別の、含量による誘電率の変化グラフである。
【図３】セラミックフィラーの種類別の、含量による誘電損失の変化グラフである。
【図４】セラミックフィラーの異なる含量で製造された誘電体のＴＧＡ分析チャートである。
【図５】Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図６】Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図７】Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図８】Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図９】Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例である上記５種のセラミックフィラーをそれぞれ６体積％ずつ含む誘電体のキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図１１】本発明の一実施例である各ＢＳＴの含量最適化と関連したキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【図１２】本発明の比較例であるＰＰＯのキャパシタンス値（上段）とＴＣＣ値（下段）の温度による変化を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
「第１」、「第２」などのような序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために用いられるに過ぎず、構成要素がそれらの用語により限定されるものではない。それらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに用いられる。
【００３３】
本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００３４】
以下、添付した図面を参照して、本発明に基づいて誘電体及び誘電体の製造方法の好ましい実施態様を詳細に説明する。本発明を説明するに当たって、図面番号にかかわらず同一かつ対応の構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００３５】
本発明の一実施態様では、高分子基材（Matrix）を用いた誘電体であって、下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーを含む誘電体を提供する。
【００３６】
［化３］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
【００３７】
本発明に用いられる高分子基材は、誘電体として使用できるものであれば特に制限はない。例えば、エポキシ系基材またはポリフェニレンスルフィド（Poly Phenylene Sulfide、PPS)系基材が使用可能であり、好ましくは高い周波数で誘電損失値が小さく、温度による寸法変化が小さく、耐湿性及び耐化学性に優れたポリフェニレンオキシド（Poly Phenylene oxide、PPO)あるいは液晶高分子(Liquid Crystal Polymer）などが使用される。
【００３８】
上述したｘ値は高分子基材の特性に応じて温度による高誘電率の安定性を確保するために選択することができる。ｘ値に応じてキュリー温度（Curie temperature）を調節でき、Ｓｒの組成が増加するにつれ、キュリー温度が低くなる特性がある。すなわち、Ｓｒの含量に応じて、温度による誘電率の変化を小さくすることができる。
【００３９】
好ましくは、ｘは０＜ｘ≦０．７、より好ましくは０＜ｘ≦０．５の範囲の数である。ｘ値としては、例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、または０．５を選択することができる。それによるセラミックフィラーに対して、以下では略称で、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３をＢＳＴ０１と、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３をＢＳＴ０２と、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３をＢＳＴ０３と、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３をＢＳＴ０４と、Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３をＢＳＴ０５ということもある。
【００４０】
図１は、それぞれｘ値が異なる複数のセラミックフィラーを用いて製造したディスクの誘電率を測定したグラフである。ディスクは、１２３０℃で２時間焼結して製造された（直径（ｄ）＝１０ｍｍ、厚み（ｔ）＝１ｍｍ）。
【００４１】
図１に示すように、ｘ値に応じて温度による比誘電率が異なることが分かる。
上記ｘ値が１を超える完全固溶体は存在しない。
【００４２】
本発明の一実施態様によれば、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％である。
セラミックフィラーの含量が１０体積％未満であると、誘電率の向上にあまり効果がなく、６０体積％を超えると、フィラー界面の細孔（Pore）などの問題により誘電率がそれ以上増加できなくなる。より好ましくは、誘電体の体積に対して２０〜４０体積％である。
【００４３】
図２は、ディスク状に製作された複合体の両面に銀ペーストで電極を形成した後に、２５℃で測定した誘電率に関するグラフであり、図３は、それによる誘電損失に関するグラフである。
【００４４】
セラミックフィラーの添加により誘電率及び誘電損失が大きくなることが分かり、３０体積％以下では誘電損失が０．００４以下の低い値を有することが分かる。
【００４５】
好ましくは、上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことができる。
【００４６】
上記誘電体に用いられる上記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び上記用いられるセラミックフィラーの量を調整することにより、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するよう、制御することが可能である。
【００４７】
例えば、キャパシタに用いられるのに好ましい物性である、−５５〜１２５℃の温度範囲で−３００〜３００ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することができる。より好ましくは、−３０〜３０ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することができる。
【００４８】
制御されたセラミックフィラーの種類及び量の一例として、上記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、上記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、上記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び上記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことができる。
【００４９】
２種以上のセラミックフィラーを上記範囲で含む場合、多様な温度で安定したキャパシタンス変化（％）（Capacitance variation）とＴＣＣ値を有することができる。すなわち、高い誘電率を有する様々な組成のＢＳＴセラミックフィラーを用いることにより、温度の変化に対して安定した誘電率を有し、かつ高い誘電率を有する複合材料を製造することができる。
【００５０】
本発明のまた他の一実施態様では、（ａ）高分子基材と、該高分子基材が溶解可能な第１溶媒とを混合して高分子溶液を製造するステップと、（ｂ）上記第１溶媒、分散剤、及びセラミックフィラーを混合してセラミックフィラーゾルを製造するステップであって、上記（ａ）ステップと上記（ｂ）ステップの順序は問わない、ステップと、（ｃ）上記高分子溶液と上記セラミックフィラーゾルとを混合して分散液を製造するステップと、（ｄ）上記第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に上記分散液を液滴状に落として上記セラミックフィラーが分散された高分子基材を析出させるステップと、（ｅ）上記析出された高分子基材を乾燥して溶媒を蒸発させるステップと、を含む誘電体の製造方法を提供する。
【００５１】
上記高分子基材との溶解度パラメータの差が小さい第１溶媒は、トルエンであってもよく、用いられる高分子基材の溶解可否により選択される。高分子基材を溶解でき、以後のステップで蒸留（Distillation）できるものであれば、その種類は特に制限されない。
【００５２】
上記第２溶媒は第１溶媒に対して不溶性である溶媒であって、メタノールであってもよい。
【００５３】
従来の分散方法により誘電体を製造する場合、分散されたセラミックフィラーの密度が高分子基材や溶媒よりも大きいため、工程の状態に依存して、または乾燥段階時にセラミックフィラーが沈降して不均一性をもたらす。
【００５４】
本発明の一実施態様によれば、第１溶媒を用いた分散液を、第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に液滴状に落とすことにより、上記セラミックフィラーが高分子基材内に均一に分布された状態で析出されることができる。すなわち、セラミックフィラーの高い分散度を有する複合材料を製造することができる。
【００５５】
セラミックフィラーの均一に分散された高分子基材が析出された後、溶媒を蒸発させ、乳鉢で粉砕して均一に分散された高分子−セラミック複合顆粒体（Granule）を製造することができる。製造された顆粒体は、高温プレスモールドまたは射出などの方法で成形されることができる。
【００５６】
上記方法に用いられるセラミックフィラーの種類や使用可能な体積％は上述した通りである。
【００５７】
本発明のまた他の一実施例では、上記誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板用絶縁体及び上記基板を提供する。
以下、本発明を、実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００５８】
ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）としてポリ（２，６−ジメチルフェニレンオキシド）（Sigma Aldrich社）を用い、上記材料の誘電率を測定するために、３１０℃の温度及び６ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で高温プレスモールドにより４０ｍｍの直径及び約１ｍｍの厚さを有するディスクを製作して種々の温度における誘電率を測定した。
製造過程は次の通りである。
まずＰＰＯをトルエンに入れ、弱い熱を加えながらマグネチックスターラーを用いて完全に溶かして高分子溶液を用意した。
ＢＳＴセラミックフィラーをトルエンに分散させてセラミックフィラーゾルを製造した。分散時に超音波ホモジナイザを利用し、分散剤としてｔｒｉｔｏｎ ｘ−１００（Sigma Aldrich、米）を使用した。セラミックフィラーの分散量は、後の実験に応じて計算して調節した。後の実験に必要とされるセラミックフィラーの種類及び量は下記表１の通りである。
【００５９】
【表１】
【００６０】
それぞれ用意した高分子溶液とセラミックフィラーゾルをマグネチックスターラーを用いて混合した後、これを超音波ホモジナイザを用いて完全に分散させた。このように製造された分散液をマグネチックスターラーで攪拌しながら、ディスペンサーを用いて一滴ずつ、トルエンとの溶解度パラメータの差が大きいメタノールに落とした。
【００６１】
ＢＳＴセラミックフィラーが分散された状態の高分子基材がスポンジ状でメタノールより析出され、この析出物を８０℃のオーブンで乾燥させて溶媒を完全に蒸発させた後、これを粉砕して微粒状物を得た。
乾燥及び粉砕して得られた微粒状物を金型に入れて、高温プレスを用いて３１０℃で２０分間６ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力でディスク状の試片を製造した。
【００６２】
＜実施例１＞
セラミックフィラーとしてＢＳＴ０１を選択して誘電体を製造した。セラミックフィラーの体積％によるセラミックフィラーの損失に対して実験した。分析はＴＧＡ分析を利用した。
表２から分かるように、高含量のフィラーを有する誘電体でも、密度差によるセラミックフィラーの沈降によるフィラー含量が損失されること無く、設計されたフィラー含量を有する誘電体を製造できることが分かる。
【００６３】
【表２】
上記表２に示す結果をグラフにしたものを図４に示す。
これは本発明の一実施例による誘電体の製造方法が、フィラーを多く含む誘電体の製造に効果的であることを示す。
【００６４】
＜実施例２＞
各セラミックフィラーの種類、添加量、及び温度による誘電率の変化に対して実験した。
キャパシタンス変化（％）は２５℃での値を基準とし、又、ＴＣＣは下記の式により計算した。
【００６５】
【数１】
【００６６】
ＢＳＴ０１の結果を図５に、ＢＳＴ０２の結果を図６に、ＢＳＴ０３の結果を図７に、ＢＳＴ０４の結果を図８に、及びＢＳＴ０５の結果を図９に示す。
大部分のＢＳＴにおいて、セラミックフィラーの含量が３０体積％であるとき、温度によるＴＣＣの変化量が小さいことが分かる。
上記図５から図９のグラフの結果を表３に整理した。
【００６７】
【表３】
【００６８】
＜実施例３＞
５種のＢＳＴセラミックフィラーのそれぞれに対してセラミックフィラーの量を一定に３０体積％とした誘電体、及び上記５種のＢＳＴセラミックフィラーをそれぞれ６体積％含んで総３０体積％のセラミックフィラーが含まれた誘電体に対して実施例２と同様に実験した。
ＢＳＴ０１２３４５は、５種のセラミックフィラーをそれぞれ６体積％ずつ含む誘電体を意味する。
その結果は図１０に示されている。図１０から分かるように、ＢＳＴ０１２３４５が、それぞれのセラミックフィラーよりも温度の変化に対してより安定したキャパシタンス許容度（capacitance tolerance）及びＴＣＣ値を有することが分かる。
【００６９】
＜実施例４＞
上記実施例３の実験結果に基づいて、セラミックフィラーの全量を３０体積％に限定し、ＴＣＣの温度による変化を最小とするために各フィラーの組成を最適化した。その結果、７０体積％のＰＰＯにセラミックフィラーとしてＢａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ、Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯをそれぞれ２７体積％、０．６体積％、０．６体積％、１．２体積％、０．６体積％添加した結果、誘電率が７．３、誘電損失が０．００３であり、図１１に示すように−５５〜１２５℃の温度範囲でＴＣＣが−３０〜−１０ｐｐｍ／℃である誘電体を製造することができた。上記誘電体は、誘電密度が２１５ｐＦ／ｃｍ２であって、シグナルマッチング用キャパシタ内蔵材料として適する値を有する。
図１１でＯｐｔｉｍｉｚｅと表示されたものが、上記最適化されたセラミックフィラーであって、温度の変化に対して優れた安定性を有することが分かる。
【００７０】
＜比較例＞
セラミックフィラーを除いたポリ（２，６−ジメチルフェニレンオキシド）（Sigma Aldrich社）だけを用いて実施例１と同様にディスク状の試片を製造した。
製造されたディスク状の試片のキャパシタンス変化及びＴＣＣを実施例２と同様の方法により測定し、その結果は図１２に示す。
キャパシタンス変化は、−５℃で０．２１％で最も高い値を示し、温度の変化により−０．７７％までの幅の大きい変化を見せた。ＴＣＣ値も温度の変化により−１７３から３０ｐｐｍ／℃まで幅の大きい変化を見せた。
【００７１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーと、
［化１］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
前記２種以上のセラミックフィラーを含む高分子基材と、
を含む誘電体。
【請求項２】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して１０体積％〜６０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
【請求項３】
前記ｘが、０＜ｘ≦０．５の範囲の数である、請求項１または２記載の誘電体。
【請求項４】
前記誘電体が、−５５〜１２５℃の温度範囲で−３００〜３００ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項５】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項６】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項７】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーが、
前記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、前記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び前記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項８】
（ａ）高分子基材と、該高分子基材が溶解可能な第１溶媒とを混合して高分子溶液を製造するステップと、
（ｂ）前記第１溶媒、分散剤、及びセラミックフィラーを混合してセラミックフィラーゾルを製造するステップであって、前記（ａ）ステップと該（ｂ）ステップの順序は問わない、ステップと、
（ｃ）前記高分子溶液と前記セラミックフィラーゾルとを混合して分散液を製造するステップと、
（ｄ）前記第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に前記分散液を液滴状に落として前記セラミックフィラーが分散された高分子基材を析出させるステップと、
（ｅ）前記析出された高分子基材を乾燥して溶媒を蒸発させるステップと、
を含む誘電体の製造方法。
【請求項９】
前記セラミックフィラーは、
下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーを含むことを特徴とする請求項８に記載の誘電体の製造方法。
［化２］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲である。）
【請求項１０】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％であることを特徴とする請求項８または９に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１１】
前記誘電体に用いられる前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び前記用いられるセラミックフィラーの量を調整して、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するように制御することを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１２】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことを特徴とする請求項８から１１の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１３】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であることを特徴とする請求項８から１２の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１４】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、
前記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、前記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び前記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことを特徴とする請求項８から１３の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１５】
前記第１溶媒はトルエンであり、前記第２溶媒はメタノールであることを特徴とする請求項８から１４の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から７の何れか１項に記載の誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板用絶縁材料。
【請求項１７】
請求項１６に記載の絶縁材料を用いたキャパシタ内蔵型基板。
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーと、
［化１］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲の数である。）
前記２種以上のセラミックフィラーを含む高分子基材と、
を含む誘電体。
【請求項２】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して１０体積％〜６０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体。
【請求項３】
前記ｘが、０＜ｘ≦０．５の範囲の数である、請求項１または２記載の誘電体。
【請求項４】
前記誘電体が、−５５〜１２５℃の温度範囲で−３００〜３００ｐｐｍ／℃のＴＣＣを有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項５】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項６】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項７】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーが、
前記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、前記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び前記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の誘電体。
【請求項８】
（ａ）高分子基材と、該高分子基材が溶解可能な第１溶媒とを混合して高分子溶液を製造するステップと、
（ｂ）前記第１溶媒、分散剤、及びセラミックフィラーを混合してセラミックフィラーゾルを製造するステップであって、前記（ａ）ステップと該（ｂ）ステップの順序は問わない、ステップと、
（ｃ）前記高分子溶液と前記セラミックフィラーゾルとを混合して分散液を製造するステップと、
（ｄ）前記第１溶媒に対して不溶性である第２溶媒に前記分散液を液滴状に落として前記セラミックフィラーが分散された高分子基材を析出させるステップと、
（ｅ）前記析出された高分子基材を乾燥して溶媒を蒸発させるステップと、
を含む誘電体の製造方法。
【請求項９】
前記セラミックフィラーは、
下記一般式（Ｉ）で表され、下記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーを含むことを特徴とする請求項８に記載の誘電体の製造方法。
［化２］
Ｂａ１−ｘＳｒｘＴｉＯ３ （Ｉ）
（式中ｘは、０＜ｘ≦１の範囲である。）
【請求項１０】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して１０体積％（ｖｏｌ％）〜６０体積％であることを特徴とする請求項８または９に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１１】
前記誘電体に用いられる前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの種類及び前記用いられるセラミックフィラーの量を調整して、温度の変化に対して所定範囲内のＴＣＣ（ｐｐｍ／℃）値を維持するように制御することを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１２】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３、Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３、Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３、Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３、及びＢａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を含むことを特徴とする請求項８から１１の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１３】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーの総量は、前記誘電体の体積に対して２０〜４０体積％であることを特徴とする請求項８から１２の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１４】
前記ｘが異なる２種以上のセラミックフィラーは、
前記Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３を２０〜３０体積％、前記Ｂａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３を０．１〜１体積％、前記Ｂａ０．６Ｓｒ０．４ＴｉＯ３を０．１〜２体積％、及び前記Ｂａ０．５Ｓｒ０．５ＴｉＯ３を０．１〜１体積％含むことを特徴とする請求項８から１３の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１５】
前記第１溶媒はトルエンであり、前記第２溶媒はメタノールであることを特徴とする請求項８から１４の何れか１項に記載の誘電体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から７の何れか１項に記載の誘電体を用いたキャパシタ内蔵型基板用絶縁材料。
【請求項１７】
請求項１６に記載の絶縁材料を用いたキャパシタ内蔵型基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
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【図１０】
【図１１】
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【公開番号】特開２０１０−２５７９３５（Ｐ２０１０−２５７９３５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５４３８（Ｐ２００９−２８５４３８）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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