CN101152772A - 树脂组合物、固化树脂、薄片状固化树脂、层压体、半固化片、电子器件以及多层基板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子器件,该电子器件具备:含有有机绝缘材料以及具有比有机绝缘材料大的相对介电常数的电介质陶瓷粉末的复合电介质层,和构成电感器元件的导电元件部等;有机绝缘材料含有使环氧树脂与活性酯化合物进行固化反应而形成的固化树脂,该活性酯化合物是使具有两个以上的羧基的化合物以及具有酚羟基的化合物进行反应而形成的。电子器件的电介质陶瓷粉末具有比有机绝缘材料大的相对介电常数,有机绝缘材料具有低的介电损耗角正切。另外,即使在100℃以上的高温下长时间地使用,也能充分减小在100MHz以上的高频率领域中的介电常数的经时变化,能充分防止操作电子器件时的变形等。
Description
本申请是申请日为2003年12月26日、申请号为200380107777.8(PCT/JP2003/017070)、发明名称相同的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及树脂组合物、固化树脂、薄片状固化树脂、层压体、半固化片、电子器件以及多层基板,更详细地说,涉及在100MHz以上的高频领域中有用的树脂组合物、固化树脂、薄片状固化树脂、层压体、半固化片、电子器件以及多层基板。
背景技术
近年来,随着通信信息的急增,人们强烈地期望通信机器的小型化、轻量化,由此人们期望电子器件的小型化、轻量化。另一方面,携带式移动通信、卫星通信中使用千兆Hz带的高频领域的电波。
为了对应上述的高频领域的电波,要求电子器件的能量损失或输送损失小。即,在电子器件中,产生被称为介电损耗的在输送过程中的输送损失,但该输送损失作为热能量在电子器件中被消耗,成为电子器件发热的原因,所以不优选。
输送损失通常用下述式:
输送损失=系数×频率×(介电常数)1/2×介电损耗角正切表示,所以为了降低输送损失,需要使介电常数、介电损耗角正切变小。
另一方面,为了实现电子器件的小型化、轻量化,需要提高单位面积的静电容量值并使电极面积变小。
静电容量值通常用下述式:
静电容量值=真空的介电常数×材料的相对介电常数×电极面积/绝缘层厚度
表示,所以为了提高静电容量值需要提高材料的相对介电常数。
因此,为了全部达成在高频领域中的输送损失的降低以及电子器件的小型化、轻量化,人们期望取得提高介电常数且降低介电损耗角正切的平衡的材料。
就介电常数高的材料而言,通常已知的有聚偏二氟乙烯、三氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、含有氰基的聚合物等,但在频率特性、低介电损耗正切、耐热性方面存在着问题,不能说适合用作构成电子器件的绝缘材料。
另外,就介电常数低的材料而言,已知有聚烯烃、氯乙烯树脂、氟树脂、间规立构聚苯乙烯、芳香族聚酯树脂等的热塑性树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂(BT树脂)、交联性聚苯醚、固化性聚苯醚、聚乙烯基苄基醚树脂、苯并环丁烯树脂等各种树脂,但这些树脂如上述那样不仅不能对应使用于高频领域的电波,而且其现实是不能全部满足耐热性、薄膜加工性、耐药品性、绝缘性、低介电损耗角正切、低吸水率等电子器件所要求的基本性能,另外,实际上只使用上述树脂难以实现高的介电常数、且低的介电损耗角正切。
因此,为了满足电子器件所要求的基本性能的同时达成复合电介质层的高介电常数以及低介电损耗角正切,作为构成电子器件的复合电介质层的绝缘材料而言,已知有将电介质陶瓷粉末分散到聚乙烯基苄基醚化合物中的物质(日本专利特开2001-247733号公报)。
发明内容
本发明者们发现,使用上述现有的公报所记载的复合电介质层的电子器件在特性上还具有改善的余地。
即,使用上述公报所记载的复合电介质层的电子器件仅仅显示出高介电常数以及低介电损耗角正切,其弯曲强度和在高温下使用时的介电特性方面还具有改善的余地。即,上述的现有电子器件在操作性、在高温使用时的性能维持方面还具有改良的余地。
另外,在使用上述公报所记载的复合电介质层的电子器件中,仅是复合电介质层的介电常数和介电损耗角正切(tanδ)等的电特性良好,该材料在强度方面并不一定优良。因此,上述公报所记载的电子器件在强度方面还具有改良的余地。
另外,上述复合电介质层不能说其弯曲强度和弯曲弹性率充分,对铜箔的粘接性(剥离强度等)也具有改善的余地。
而且,上述复合电介质层不能说例如成为耐热性指标的玻璃化转变温度充分高,其特性具有改善的余地。这样的情况在将强化纤维添加到复合电介质层中的情况也是相同。
因此,本发明的目的在于提供可充分提高电子器件的特性的树脂组合物、固化树脂、薄片状固化树脂、层压体、半固化片、电子器件以及多层基板。
为了达到上述目的,本发明提供含有由活性酯化合物和环氧树脂构成的固化性混合物、和添加到上述固化性混合物中的电介质陶瓷粉末的树脂组合物,该活性酯化合物是使具有酚羟基的化合物以及具有两个以上的与该酚羟基反应而形成酯键的基的化合物进行反应而形成的。
本发明的树脂组合物中的环氧树脂以及活性酯化合物通过反应(固化反应)生成高分子量的反应生成物。因此,由环氧树脂以及活性酯化合物构成的上述固化性混合物是通过反应应该成为粘合料(matrix)树脂的固化性混合物,在固化反应后,电介质陶瓷粉末以被分散在该粘合料树脂中的状态存在。
上述反应生成物的介电常数以及介电损耗角正切低,电介质陶瓷粉末被分散到该反应生成物中,所以树脂组合物的固化物全体在千兆Hz的频率领域中显示出高介电常数和低介电损耗角正切。另外,为了环氧树脂的固化而使用活性酯化合物,所以在固化反应时不产生起因于环氧基开环的羟基,电容特性难以被温度或湿度影响。
而且,环氧树脂和活性酯化合物的反应生成物具有比上述聚乙烯基苄基醚大的分子量,也可以导入交联结构,所以本发明的树脂组合物的固化物显示出高的耐热性,玻璃化转变温度和分解开始点温度也得以提高。而且,由于含有对金属箔等基材粘合性优异的环氧树脂,所以本发明的树脂组合物对金属箔发挥优异的粘合性。
在本发明中,活性酯化合物优选为用下述通式(1)表示的芳香族系活性酯化合物。
(式中,k表示2~4的整数;R1表示可以被选自卤原子以及烷基的至少一种取代的萘基,或表示可以被选自卤原子、烷基以及苯基(该苯基可以被卤原子以及/或者烷基取代)的至少一种取代的苯基;R2表示含有1~3个芳香环(该芳香环可以被卤原子以及/或者烷基取代)的2~4价的基;但是,当R2含有多个芳香环时,该多个芳香环或形成缩合环,或通过选自醚键、硫醚键、砜键、羰键和单键的至少一种键连结。)
通过使用上述芳香族系活性酯化合物作为活性酯化合物,不仅使千兆Hz的高频率领域中的介电常数提高以及使介电损耗角正切的降低更显著,而且由于芳香环的存在,还更进一步提高耐热性、玻璃化转变温度以及分解开始点温度。
电介质陶瓷粉末是含有选自镁、硅、铝、钛、锌、钙、锶、锆、钡、锡、钕、铋、锂、钐以及钽的至少一种金属的金属氧化物粉末,优选为介电常数为3.7~300、Q值为500~100,000的金属氧化物粉末。另外,上述介电常数以及Q值是在千兆Hz带中的值,在本发明中,所谓千兆Hz带是指100MHz~10GHz的频率带。另一方面,电介质陶瓷粉末的含量相对于环氧树脂以及活性酯化合物的合计100体积份,优选为5~185体积份。通过使用上述电介质陶瓷粉末,而且通过使电介质陶瓷粉末的含量在上述范围内,能够提高介电常数以及提高介电损耗角正切降低的程度。而且,树脂组合物的粘性成为适合于操作的粘性。
本发明的树脂组合物还优选含有多芳基化合物(polyarylate),
该多芳基化合物是由结构单位X以及结构单位Y构成的能表示成-X-Y-的重复单位多次反复而形成的物质(多个存在的该结构单位X以及结构单位Y各自既可以相同也可以不同),上述结构单位X优选为用上述式(2)表示的邻苯二甲酰、间苯二甲酰或对苯二甲酰(相对于该邻苯二甲酰、间苯二甲酰以及对苯二甲酰的合计摩尔数,对苯二甲酰的摩尔数不满40摩尔%),上述结构单位Y优选为用下述通式(3)表示的二价基。
上述式中,R11以及R12分别独立地表示碳原子数1~4的烷基、烷氧基或卤原子,Z表示单键、醚键、硫醚键、砜键或羰键,p以及q分别独立地表示0~4的整数。但是,在上述多芳基化合物中,当存在多个R11、R12以及Z时,R11、R12以及Z各自既可以相同也可以不同。另外,特别优选为R11以及R12为甲基、Z为单键。通过将多芳基化合物添加到树脂组合物中,B阶状态下的挠性以及弯曲性上升,操作性良好。
树脂组合物含有多芳基化合物时,电介质陶瓷粉末的含量相对于环氧树脂、活性酯化合物以及多芳基化合物的合计100体积份,优选为5~185体积份。通过使电介质陶瓷粉末的含量在上述范围内,可更进一步提高介电常数、更进一步降低介电损耗角正切。另外,树脂组合物的粘性成为适合于操作的粘性。
本发明的树脂组合物中可添加选自偶合剂、固化促进剂、阻燃剂、挠性赋予剂以及有机溶剂的至少一种添加剂,当添加偶合剂时,优选为偶合剂的至少一部分结合或吸附在电介质陶瓷粉末的表面上。
通过添加偶合剂,可提高树脂组合物及其固化物中电介质陶瓷粉末的湿润性或表面粘接性,固化促进剂使环氧树脂和活性酯化合物的固化反应加速。另外,通过添加阻燃剂可提高阻燃性,通过添加挠性赋予剂,改善树脂组合物及其固化物的操作性的同时,可改善固化物的脆性并赋予韧性。
本发明还提供使上述树脂组合物中的环氧树脂和活性酯化合物的固化反应部分结束而形成的固化树脂,以及成为薄片形状且由该固化树脂制成的薄片状树脂组合物。薄片状固化树脂的厚度可为5~200μm,也可以将金属箔接合在该薄片状固化树脂的一面或两面上作为层压体。上述固化树脂是环氧树脂和活性酯化合物的固化反应部分结束的所谓B阶树脂,所以可用作半固化片。
本发明还提供使上述树脂组合物中的环氧树脂和活性酯化合物的固化反应结束而形成的固化树脂,以及成为薄片形状且由该固化树脂制成的薄片状树脂组合物。薄片状固化树脂的厚度可为5~1000μm,也可以将金属箔接合在该薄片状固化树脂的一面或两面上作为层压体。上述固化树脂在千兆Hz频率领域显示出高介电常数且低介电损耗角正切,电介质特性难以被温度或湿度影响到。另外,显示出高的耐热性、玻璃化转变温度以及分解开始点温度。而且,在上述层压体中,薄片状固化树脂和金属箔的粘接性特别良好。
为了达到上述目的,本发明提供使含有由活性酯化合物和环氧树脂构成的固化性混合物、和添加到固化性混合物中的电介质陶瓷粉末以及强化纤维的树脂组合物半固化而形成的半固化片,该活性酯化合物是使具有酚羟基的化合物以及具有两个以上的与该酚羟基反应而形成酯键的基的化合物进行反应而形成的。
本发明还提供一种半固化片,该半固化片具备:制织强化纤维而形成的强化纤维织物,和在该强化纤维织物的两面上形成的树脂层;上述树脂层是,使含有由活性酯化合物和环氧树脂构成的固化性混合物、和添加到该固化性混合物中的电介质陶瓷粉末的树脂组合物半固化而形成的树脂层,该活性酯化合物是使具有酚羟基的化合物以及具有两个以上的与该酚羟基反应形成酯键的基的化合物进行反应而形成的。另外,该半固化片中,树脂层优选为具有5~100μm的厚度,强化纤维织物优选为具有20~300μm的厚度。
在本发明的上述半固化片中,环氧树脂以及活性酯化合物构成固化性混合物。即,环氧树脂与活性酯化合物进行反应(固化反应)生成高分子量的反应生成物。
上述反应生成物的介电常数以及介电损耗角正切低,通过在该反应生成物中分散电介质陶瓷粉末、添加强化纤维,半固化片的固化物作为全体,在千兆Hz的频率领域显示出高介电常数、低介电损耗角正切。另外,为了使环氧树脂固化而使用活性酯化合物,所以在固化反应时没有产生起因于环氧基开环的羟基,介电特性难以被温度或湿度影响到。
而且,环氧树脂和活性酯化合物的反应生成物具有比上述聚乙烯基苄基醚大的分子量,也可以导入交联结构,所以本发明的半固化片的固化物显示出高的耐热性,玻璃化转变温度也得以提高。而且,由于含有对金属箔等基材的粘合性优异的环氧树脂,所以本发明的半固化片对金属箔发挥着优异的粘接性。
在本发明中,活性酯化合物优选为用下述通式(1)表示的芳香族系活性酯化合物。
(式中,k表示2~4的整数;R1表示可以被选自卤原子以及烷基的至少一种取代的萘基,或表示可以被选自卤原子、烷基以及苯基(该苯基可以被卤原子以及/或者烷基取代)的至少一种取代的苯基;R2表示含有1~3个芳香环(该芳香环可以被卤原子以及/或者烷基取代)的2~4价的基;但是,当R2含有多个芳香环时,该多个芳香环或形成缩合环,或通过选自醚键、硫醚键、砜键、羰键和单键的至少一种键连结。)
通过使用上述芳香族系活性酯化合物作为活性酯化合物,不仅使千兆Hz的频率领域的介电常数提高以及使介电损耗角正切的降低更显著,由于芳香环的存在,还更进一步提高玻璃化转变温度。
电介质陶瓷粉末是含有选自镁、硅、铝、钛、锌、钙、锶、锆、钡、锡、钕、铋、锂、钐以及钽的至少一种金属的金属氧化物粉末,优选介电常数为3.7~300、Q值为500~100,000的金属氧化物粉末。另外,上述介电常数以及Q值是在千兆Hz带的值,在本发明中,所谓千兆Hz带是指100MHz~10GHz的频率带。另一方面,电介质陶瓷粉末的含量相对于环氧树脂以及活性酯化合物的合计100体积份,优选为5~100体积份。通过使用上述电介质陶瓷粉末,而且还通过使电介质陶瓷粉末的含量在上述范围内,可提高介电常数以及提高介电损耗角正切降低的程度。而且,半固化片的粘性成为适于操作粘性。
本发明的半固化片中的树脂组合物还优选含有多芳基化合物,该多芳基化合物是由结构单位X以及结构单位Y构成的能表示成-X-Y-的重复单位多次反复而形成的物质(多个存在的该结构单位X以及结构单位Y各自既可以相同也可以不同),上述结构单位X优选为用上述式(2)表示的邻苯二酰、间苯二酰或对苯二酰(相对于该邻苯二酰、间苯二酰以及对苯二酰的合计摩尔数,对苯二酰的摩尔数不满40摩尔%),上述结构单位Y优选为用下述通式(3)表示的二价基。
上述式中,R11以及R12分别独立地表示碳原子数1~4的烷基、烷氧基或卤原子,Z表示单键、醚键、硫醚键、砜键或羰键,p以及q分别独立地表示0~4的整数。但是,在上述多芳基化合物中,当存在多个R11、R12以及Z时,R11、R12以及Z各自既可以相同也可以不同。另外,特别优选R11以及R12为甲基、Z为单键。通过将多芳基化合物添加到半固化片中,可给半固化片赋予韧性,提高操作性。
在半固化片中的树脂组合物含有多芳基化合物的情况下,电介质陶瓷粉末的含量是,相对于环氧树脂、活性酯化合物以及多芳基化合物的合计100体积份,优选5~100体积份。通过使电介质陶瓷粉末的含量在上述范围内,可更进一步提高介电常数、更进一步降低介电损耗角正切。另外,半固化片的粘性成为适于操作的粘性。
树脂组合物中可添加选自偶合剂、固化促进剂、阻燃剂以及挠性赋予剂的至少一种添加剂,当添加偶合剂时,优选为偶合剂的至少一部分结合或吸附在电介质陶瓷粉末的表面上。
通过添加偶合剂,可提高半固化片及其固化物中电介质陶瓷粉末的湿润性或表面粘接性,固化促进剂使环氧树脂和活性酯化合物的固化反应加速。另外,通过添加阻燃剂可提高阻燃性,通过添加挠性赋予剂,改善半固化片及其固化物的操作性的同时,可改善固化物的脆性并赋予韧性。
上述强化纤维优选为选自E玻璃纤维、D玻璃纤维、NE玻璃纤维、H玻璃纤维、T玻璃纤维以及芳香族聚酰胺纤维的至少一种强化纤维。这是因为这样的强化纤维在上述树脂组合物中的分散性优良,而且还可提高固化的半固化片的强度。
本发明还提供成为薄片形状、由上述半固化片的固化物制成的薄片状固化树脂。薄片状固化树脂的厚度可为30~10000μm,可以将金属箔接合在该薄片状固化树脂的一面或两面上作为层压体。薄片状固化树脂在千兆Hz频率领域显示出高介电常数和低介电损耗角正切,温度或湿度难以影响介电特性。另外,显示出高的耐热性以及玻璃化转变温度。而且,在上述层压体中,薄片状固化树脂和金属箔的粘接性特别良好。
为了达到上述目的,本发明者们特别着眼于构成电子器件的复合电介质层的材料,继续进行了专心的研究开发,结果发现将电介质陶瓷粉末添加到含有特定固化树脂的有机绝缘材料中可解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明是一种电子器件,其特征在于具备:含有有机绝缘材料和具有比上述有机绝缘材料大的相对介电常数的电介质陶瓷粉末的至少一种复合电介质层;设置在上述复合电介质层上,构成电容器元件或电感器元件的至少一种导电性元件部;其中,上述有机绝缘材料含有,使环氧树脂和活性酯化合物进行固化反应而形成的固化树脂,该活性酯化合物是使具有两个以上的羧基的化合物以及具有酚羟基的化合物进行反应而形成的。另外,本发明是一种电子器件,其特征在于具备:含有有机绝缘材料和具有比上述有机绝缘材料大的相对介电常数的电介质陶瓷粉末的至少一种复合电介质层;设置在上述复合电介质层上的至少一种导电性元件部;电连接在上述导电性元件部上的电子元件;其中,上述有机绝缘材料含有使环氧树脂和活性酯化合物进行固化反应而形成的固化树脂,该活性酯化合物是使具有两个以上的羧基的化合物以及具有酚羟基的化合物进行反应而形成的。另外,在本发明的电子器件中,活性酯化合物也可以是使具有酚羟基的化合物与具有两个以上的与该酚羟基反应形成酯键的基的化合物进行反应而形成的活性酯化合物。这里,作为与酚羟基进行反应形成酯键的基,可举出羧基、卤甲酰基(氯甲酰基等)。
由于电介质陶瓷粉末具有比含有固化树脂的有机绝缘材料大的相对介电常数、有机绝缘材料具有低介电损耗角正切,所以该电子器件即使在千兆Hz的高频领域中,复合电介质层也显示出高介电常数以及低介电损耗角正切。因此,降低了电子器件的输送损失,使电子器件的小型化、轻量化成为可能。另外,即使在100℃以上的高温下长时间使用,也可以充分降低在100MHz以上的高频领域中的相对介电常数的经时变化。而且,该电子器件因为弯曲强度变大,所以电子器件的操作性得以提高,可充分防止电子器件的缺损乃至变形等。
上述电子器件中的活性酯化合物优选为用下述通式(1)表示的芳香族系活性酯化合物。
(式中,k表示2~4的整数;R1表示可以被选自卤原子以及烷基的至少一种取代的萘基,或表示可以被选自卤原子、烷基以及苯基(该苯基可以被卤原子以及/或者烷基取代)的至少一种取代的苯基;R2表示含有1~3个芳香环(该芳香环可以被卤原子以及/或者烷基取代)的2~4价的基;但是,当R2含有多个芳香环时,该多个芳香环或形成缩合环,或通过选自醚键、硫醚键、砜键、羰键和单键的至少一种键连结。)
通过使用上述芳香族系活性酯化合物作为活性酯化合物,不仅使固化树脂的千兆Hz的频率领域中的介电损耗角正切的降低更显著,由于芳香环的存在,还更进一步提高固化树脂的耐热性、玻璃化转变温度以及分解开始点温度。
在上述电子器件中,上述电介质陶瓷粉末是含有选自镁、硅、铝、钛、锌、钙、锶、锆、钡、锡、钕、铋、锂、钐以及钽的至少一种金属的金属氧化物粉末,优选相对介电常数为3.7~300、Q值为500~100,000的金属氧化物粉末,上述电介质陶瓷粉末相对于上述有机绝缘材料100体积份,优选添加5~185体积份。另外,上述相对介电常数以及Q值是在千兆Hz带中的值,在本发明中,所谓千兆Hz带是指100MHz~10GHz的频率带。
在上述电子器件中,通过使用上述电介质陶瓷粉末,而且还通过使相对于有机绝缘材料的电介质陶瓷粉末的添加量在上述范围内,可提高介电常数以及提高介电损耗角正切降低的程度。
上述固化树脂是在添加剂的存在下使上述环氧树脂与上述活性酯化合物进行固化反应而形成的,上述添加剂可以是选自固化促进剂、表面处理剂、阻燃剂以及挠性赋予剂的至少一种添加剂。
固化促进剂使环氧树脂与活性酯化合物的固化反应加速。另外,通过添加表面处理剂,可提高固化树脂中的电介质陶瓷粉末的湿润性和表面粘接性。另外,通过添加阻燃剂可提高阻燃性,通过添加挠性赋予剂,改善固化树脂的操作性的同时,可改善固化树脂的脆性并赋予韧性。
在上述电子器件中,上述有机绝缘材料还优选含有多芳基化合物。这时,B阶状态下的挠性以及弯曲性上升,操作性良好。
另外,上述多芳基化合物是由结构单位X以及结构单位Y构成的能表示成-X-Y-的重复单位多次反复而形成的物质(多个存在的该结构单位X以及结构单位Y各自既可以相同也可以不同),上述结构单位X优选为用上述式(2)表示的邻苯二甲酰、间苯二甲酰或对苯二甲酰(相对于该邻苯二甲酰、间苯二甲酰以及对苯二甲酰的合计摩尔数,对苯二甲酰的摩尔数不满40摩尔%),
上述结构单位Y优选为用下述通式(3)表示的二价基。
(式中,R11以及R12分别独立地表示碳原子数1~4的烷基、烷氧基或卤原子,Z表示单键、醚键、硫醚键、砜键或羰键,p以及q分别独立地表示0~4的整数。但是,在上述多芳基化合物中,当存在多个R11、R12以及Z时,R11、R12以及Z各自既可以相同也可以不同。)
多芳基化合物通过成为上述构成,与具有上述构成以外的构成的多芳基化合物相比,可赋予半固化片韧性且操作性得以提高。
在上述通式(3)中,上述R11以及上述R12优选为甲基,Z优选为单键。
这时,特别地可以赋予半固化片韧性且操作性得以提高。
上述复合电介质层还优选含有分散到上述有机绝缘材料中的磁性体粉末。
这时,通过磁性体粉末,可赋予复合电介质层磁特性,降低线膨胀系数,提高材料强度。
上述复合电介质层还优选含有由强化纤维构成的布。
这时,通过由强化纤维构成的布,增强了复合电介质层的弯曲强度。因此,充分防止了电子器件的变形或缺损等。
另外,本发明者们为了达到上述目的进行专心的研究结果发现:通过使多层基板以及电子器件成为以下的构成,也可解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明涉及一种多层基板以及电子器件,其特征在于:对含有树脂的至少一层第1电介质层、含有树脂的至少一层第2电介质层和至少一层导体层,进行层压而构成,上述第2电介质层的介电损耗角正切tanδ为0.01以下,上述第1电介质层的极限挠度是上述第2电介质层的1.3倍以上。
只要利用该多层基板以及电子器件,第1电介质层的极限挠度是第2电介质层的1.3倍以上,第2电介质层的介电损耗角正切tanδ为0.01以下。即,本发明的多层基板以及电子器件包括机械强度优良的电介质层和电特性优良的电介质层。因此,即使在制品化后施加过大的负荷,也可以良好地维持电特性的同时,可充分防止多层基板或电子器件中的缺损的发生。
上述第2电介质层还可以含有与上述树脂相比介电常数大的陶瓷粉末。这时,即使在使用介电常数小的树脂的情况下,也可维持良好的电特性。
上述多层基板以及电子器件优选为:具有两层最外层,上述两个最外层的至少一层由上述第1电介质层构成,在上述两层最外层之间配置至少一层上述的第2电介质层。这时,即使对多层基板以及电子器件施加过大的负荷,也可更充分地防止多层基板或电子器件的缺损的发生。
在上述多层基板以及电子器件中,上述第1电介质层的剥离强度优选为上述第2电介质层的剥离强度的1.5倍以上。这时,即使在制品化后施加过大的负荷,也能维持良好的电特性的同时,可以更充分地防止多层基板或电子器件的缺损的发生。
另外,本发明还涉及一种多层基板以及电子器件,其特征在于:对含有树脂的两层第1电介质层、配置在上述两层第1电介质层之间且含有树脂的至少一层第2电介质层、和至少一层导体层,进行层压而构成,上述两层的第1电介质层的至少一层构成最外层,上述第2电介质层的介电损耗角正切tanδ为0.01以下,上述第1电介质层的剥离强度是上述第2电介质层的剥离强度的1.5倍以上。只要利用这些多层基板以及电子器件,剥离强度是上述第2电介质层的剥离强度的1.5倍以上,第2电介质层的介电损耗角正切tanδ为0.01以下。即,本发明的多层基板以及电子器件包括机械强度优良的电介质层和电特性优良的电介质层。因此,即使在制品化后施加过大的负荷,也可良好地维持电特性的同时,可充分防止多层基板或电子器件中的缺损的发生。
在上述多层基板以及电子器件中,上述第1电介质层的剥离强度优选为8N/cm以上。这时,与第1电介质层的剥离强度不满8N/cm的情况相比,更进一步提高实际安装的被动元件以及主动元件的固定强度以及剥离强度、多层基板以及电子器件的电极强度。
另外,本发明还涉及具备上述多层基板和设置在多层基板上的电子元件的电子器件。在该情况下,由于多层基板包括机械强度优秀的电介质层和电特性优秀的电介质层,所以即使在制品化后对电子器件施加过大的负荷,也可以良好地维持电特性的同时,可充分防止多层基板或电子器件中的缺损的发生。
另外,在本发明的多层基板以及电子器件中,所谓极限挠度是指,对长100mm、宽75mm、厚0.6mm的矩形平板状的第1电介质层或第2电介质层上层压厚度12μm的Cu箔的板状物,通过加重使其挠曲时,第1电介质层或第2电介质层破坏、或第1电介质层或第2电介质层发生缺损(裂缝)时的挠度,挠度是指通过测定(根据JIS C6481所记载的弯曲强度的试验方法测定)三点弯曲而得到的挠度。另外,所谓剥离强度是指在JIS C6481中所定义的剥离强度。
附图说明
图1A是表示本发明的树脂组合物的一实施方式的截面图。
图1B是表示本发明的薄片状固化树脂的第1实施方式的截面图。
图1C是表示本发明的层压体的第1实施方式的截面图。
图1D是表示本发明的半固化片的一实施方式的截面图。
图1E是表示本发明的薄片状固化树脂的第2实施方式的截面图。
图1F是表示本发明的层压体的第2实施方式的截面图。
图1G是表示本发明的电子器件的第1实施方式的电感器的透视斜视图。
图2是表示本发明的电子器件的第1实施方式的电感器的截面图。
图3是表示本发明的电子器件的第2实施方式的电感器的透视斜视图。
图4是表示本发明的电子器件的第2实施方式的电感器的截面图。
图5是表示本发明的电子器件的第3实施方式的电感器的透视斜视图。
图6是表示本发明的电子器件的第3实施方式的电感器的截面图。
图7是表示本发明的电子器件的第4实施方式的电感器的透视斜视图。
图8是表示本发明的电子器件的第4实施方式的电感器的截面图。
图9是表示本发明的电子器件的第5实施方式的电感器的透视斜视图。
图10是表示本发明的电子器件的第1、第5实施方式的电感器的等效电路图。
图11是表示本发明的电子器件的第6实施方式的电容器的透视斜视图。
图12是表示本发明的电子器件的第6实施方式的电容器的截面图。
图13是表示本发明的电子器件的第7实施方式的电容器的透视斜视图。
图14是表示本发明的电子器件的第7实施方式的电容器的等效电路图。
图15是表示本发明的电子器件的第8实施方式的平衡-不平衡变压器的透视斜视图。
图16是表示本发明的电子器件的第8实施方式的平衡-不平衡变压器的截面图。
图17是表示本发明的电子器件的第8实施方式的平衡-不平衡变压器的各构成层的分解平面图。
图18是表示本发明的电子器件的第8实施方式的平衡-不平衡变压器的等效电路图。
图19是表示本发明的电子器件的第9实施方式的叠层滤波器的斜视图。
图20是表示本发明的电子器件的第9实施方式的叠层滤波器的分解斜视图。
图21是表示本发明的电子器件的第9实施方式的叠层滤波器的等效电路图。
图22是表示本发明的电子器件的第9实施方式的叠层滤波器的传达特性的曲线图。
图23是表示本发明的电子器件的第10实施方式的叠层滤波器的斜视图。
图24是表示本发明的电子器件的第10实施方式的叠层滤波器的分解斜视图。
图25是表示本发明的电子器件的第10实施方式的叠层滤波器的等效电路图。
图26是表示本发明的电子器件的第10实施方式的叠层滤波器的传达特性的曲线图。
图27是表示本发明的电子器件的第11实施方式的阻塞滤波器的斜视图。
图28是表示本发明的电子器件的第11实施方式的阻塞滤波器的正面截面图。
图29是表示本发明的电子器件的第11实施方式的阻塞滤波器的侧面截面图。
图30是表示本发明的电子器件的第11实施方式的阻塞滤波器的平面截面图。
图31是表示本发明的电子器件的第11实施方式的阻塞滤波器的等效电路图。
图32是表示用于制作本发明的电子器件的第11实施方式的阻塞滤波器的金属模具的简要截面图。
图33是表示本发明的电子器件的第12实施方式的联接器的透视斜视图。
图34是表示本发明的电子器件的第12实施方式的联接器的截面图。
图35是表示本发明的电子器件的第12实施方式的联接器的各构成层的分解斜视图。
图36是表示本发明的电子器件的第12实施方式的联接器的内部接线图。
图37是表示本发明的电子器件的第12实施方式的联接器的等效电路图。
图38是表示本发明的电子器件的第13实施方式的天线的透视斜视图。
图39是表示本发明的电子器件的第13实施方式的天线的图,(a)为平面图,(b)为侧视截面图,(c)为正视截面图。
图40是表示本发明的电子器件的第13实施方式的天线的各构成层的分解斜视图。
图41是表示本发明的电子器件的第14实施方式的天线的透视斜视图。
图42是表示本发明的电子器件的第14实施方式的天线的分解斜视图。
图43是表示本发明的电子器件的第15实施方式的接线天线的透视斜视图。
图44是表示本发明的电子器件的第15实施方式的接线天线的截面图。
图45是表示本发明的电子器件的第16实施方式的接线天线的透视斜视图。
图46是表示本发明的电子器件的第16实施方式的接线天线的截面图。
图47是表示本发明的电子器件的第17实施方式的接线天线的透视斜视图。
图48是表示本发明的电子器件的第17实施方式的接线天线的截面图。
图49是表示本发明的电子器件的第18实施方式的接线天线的透视斜视图。
图50是表示本发明的电子器件的第18实施方式的接线天线的截面图。
图51是表示本发明的电子器件的第19实施方式的VCO的透视斜视图。
图52是表示本发明的电子器件的第19实施方式的VCO的截面图。
图53是表示本发明的电子器件的第19实施方式的VCO的等效电路图。
图54是表示本发明的电子器件的第20实施方式的功率放大器的各构成层的分解斜视图。
图55是表示本发明的电子器件的第20实施方式的功率放大器的截面图。
图56是表示本发明的电子器件的第20实施方式的功率放大器的等效电路图。
图57是表示本发明的电子器件的第21实施方式的重叠组件的各构成层的分解平面图。
图58是表示本发明的电子器件的第21实施方式的重叠组件的截面图。
图59是表示本发明的电子器件的第21实施方式的重叠组件的等效电路图。
图60是表示本发明的电子器件的第22实施方式的RF组件的斜视图。
图61是在取下图60的外装部件的状态下的RF组件的斜视图。
图62是表示本发明的电子器件的第22实施方式的RF组件的各构成层的分解斜视图。
图63是表示本发明的电子器件的第22实施方式的RF组件的截面图。
图64是表示本发明的电子器件的第23实施方式的共振器的透视斜视图。
图65是表示本发明的电子器件的第23实施方式的共振器的截面图。
图66是表示本发明的电子器件的第24实施方式的共振器的透视斜视图。
图67是表示本发明的电子器件的第24实施方式的共振器的截面图。
图68是表示本发明的电子器件的第25实施方式的共振器的透视斜视图。
图69是表示本发明的电子器件的第26实施方式的共振器的透视斜视图。
图70是表示本发明的电子器件的第23~26实施方式的共振器的等效电路图。
图71是表示本发明的电子器件的第27实施方式的携带终端机的高频率部的方块构成图。
图72是表示附铜箔基板的形成例的流程图。
图73是表示附铜箔基板的形成例的工序图。
图74是表示多层基板的形成例的流程图。
图75是表示多层基板的形成例的工序图。
图76是表示本发明的电子器件的第28实施方式的部分截面图。
图77是表示本发明的电子器件的第29实施方式的电容器的透视斜视图。
图78是表示本发明的电子器件的第29实施方式的电容器的部分截面图。
图79是表示本发明的电子器件的第30实施方式的电感器的透视斜视图。
图80是表示本发明的电子器件的第30实施方式的电感器的部分截面图。
图81是表示在125℃加热树脂组合物的固化物时的经时介电常数上升的图。
图82是表示实施例13的电子器件的部分截面图。
具体实施方式
以下,说明本发明的树脂组合物、固化树脂、薄片状固化树脂、层压体、电子器件以及多层基板的优选的实施方式。
首先,说明本发明的树脂组合物。图1A是表示本发明的树脂组合物的一实施方式的截面图。如图1A所示,树脂组合物18包括固化性混合物19和添加到固化性混合物19中的电介质陶瓷粉末3。
固化性混合物19由活性酯化合物和环氧树脂构成,该活性酯化合物是使具有酚羟基的化合物以及具有两个以上的与该酚羟基反应形成酯键的基的化合物反应而形成的。
构成固化性混合物19的环氧树脂只要是具有一个以上的环氧基的化合物就可以,但从分子量以及交联度的观点出发,优选为具有两个以上的环氧基的化合物。
作为上述环氧树脂,可举出甲酚-酚醛型环氧树脂、苯酚-酚醛型环氧树脂、萘酚改性酚醛型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联二苯型环氧树脂、联三苯型环氧树脂等的酚系缩水甘油醚型环氧树脂;聚丙二醇缩水甘油醚、加氢双酚A型环氧树脂等的醇系缩水甘油醚型环氧树脂;具有二环戊二烯框架的二环戊二烯型环氧树脂;具有萘框架的萘型环氧树脂;二羟基苯并吡喃型环氧树脂;二羟基二萘型环氧树脂;以六氢化邻苯二甲酸酐或二聚酸等为原料的缩水甘油酯型环氧树脂;以二氨基苯基甲烷等的聚胺为原料的缩水甘油胺型环氧树脂;脂环族环氧树脂;溴化环氧树脂及其混合物等。它们既可以单独使用也可以同时使用两种以上。
构成固化性混合物19的活性酯化合物是,与上述环氧树脂反应、例如、经过以下所示的反应流程得到环氧树脂的固化物的化合物,是使具有酚羟基的化合物和具有两个以上的与该酚羟基进行反应而形成酯键的基的化合物反应而可得到的化合物。这里,作为与酚羟基进行反应而形成酯键的基,可举出羧基或卤甲酰基(氯甲酰基等)。另外,用下述通式(a)表示的化合物相当于环氧树脂,R10表示2价的有机基,另外,用下述通式(b)表示的化合物相当于活性酯化合物,R1以及R2与上述同义。而且,用下述通式(c)表示的化合物是通过两化合物的反应而生成的反应生成物(固化物)。
以下的反应流程表示相对于用2摩尔的(a)表示的化合物用1摩尔的(b)表示的化合物进行反应时的典型的反应例,由(c)的化学结构可知,通过反应开环的环氧基没有产生羟基。这样,环氧树脂中的环氧基和活性酯化合物中的酯键是1∶1,有助于反应。
作为构成固化性混合物19的活性酯化合物,优选为用上述通式(1)表示的芳香族系活性酯化合物。而且,就通式(1)中的R1而言,特别优选为以下的基的任一种。另外,在以下的基中,A以及B分别独立地表示卤原子或烷基,m1表示0~5的整数,m2表示0~4的整数,m3表示0~3的整数。
在通式(1)中,当k为2时,R2特别优选为以下的基的任一种。
另外,在通式(1)中,当k为3时,R2优选为以下的基,
当k为4时,R2优选为以下的基的任一种。
在上述式中,D、E以及G分别独立地表示卤原子或烷基,T表示醚键(-O-)、硫醚键(-S-)、砜键(-SO2-)或羰键(-CO-)。另外,n1、n2以及n3分别独立地表示0~4的整数,n4以及n5分别独立地表示0~3的整数,n6表示0~2的整数。
作为活性酯化合物的合成法,可采用醋酸酐法、表面法、直接法等公知的合成法。
在醋酸酐法中,对具有酚羟基的化合物(以下称为“苯酚系化合物”)利用例如过剩的醋酸酐进行乙酰化后,通过与具有两个以上的羧基的化合物(以下称为“多元羧酸”)进行脱醋酸反应而得到活性酯化合物。为了进行充分的乙酰化,优选使用与酚羟基等摩尔以上的醋酸酐。
在表面法中,例如使含有多元羧酸的酰氯的有机相和、含有苯酚系化合物的水相接触,得到活性酯化合物。作为有机相所使用的溶剂,可使用溶解多元羧酸的酰氯的非水溶性溶剂,例如优选为甲苯、己烷等。
作为用于合成活性酯化合物的多元羧酸,可举出脂肪族系多元羧酸以及芳香族系多元羧酸。当使用脂肪族系多元羧酸作为多元羧酸时,可提高与环氧树脂的相溶性;当使用芳香族系多元时,不仅可以提高树脂组合物18的固化物的耐热性,进而可提高用于后述的电子器件的复合电介质层的耐热性。
作为脂肪族系多元羧酸,可举出丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、乌头酸、丙三羧酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、4-甲基-4-环己烯-1,2-二羧酸、1,2,3,4-环戊烷四羧酸、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-环己烯-1,2-二羧酸酐等的饱和或不饱和的脂肪族多元羧酸或其酸酐或酰氯。
作为芳香族系多元羧酸,可举出苯甲酸、甲基苯甲酸、二甲基苯甲酸、三甲基苯甲酸等的苯甲酸类,1-萘甲酸、2-萘甲酸等的萘甲酸类,邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸等的苯二甲酸或其酸酐或酰氯,苯偏三酸、苯均三甲酸等的三羧酸或其酸酐或酰氯,苯均四甲酸或3,3’,4,4’-联苯四羧酸等的四羧酸或其酸酐,1,4-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸等的萘二羧酸或其酸酐,3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸或其酸酐等。
作为用作活性酯化合物的原料的苯酚系化合物,从树脂组合物18或后述的半固化片6的固化物的耐热性以及在固化反应中的反应性的观点出发,优选为具有1~3个芳香环的苯酚系化合物。
作为具有酚羟基的芳香族化合物,可举出苯酚、甲酚、二甲苯酚等的苯酚类,对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、甲基对苯二酚等的苯二酚类,间苯三酚等的苯三酚类,α-萘酚、β-萘酚等的萘酚类,萘二酚类,邻苯基苯酚、2,2’-二羟基联苯、2,2’,4,4’-四甲基双酚等的双酚类,2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮等。
接着,说明树脂组合物18所含有的电介质陶瓷粉末3。
电介质陶瓷粉末3优选为,在100MHz以上(优选为千兆Hz带)的高频领域中,显示出比上述环氧树脂与活性酯化合物的反应生成物以及任意添加成份的多芳基化合物大的介电常数以及Q值(介电损耗角正切的倒数)的电介质陶瓷粉末,可使用一种或多种。
作为该电介质陶瓷粉末3,可举出含有选自镁、硅、铝、钛、锌、钙、锶、锆、钡、锡、钕、铋、锂、钐以及钽的至少一种金属的金属氧化物粉末。电介质陶瓷粉末3是这些金属氧化物粉末,优选为相对介电常数为3.7~300、Q值为500~100,000的金属氧化物粉末。
金属氧化物粉末的相对介电常数不满3.7时,不能提高后述的电子器件中的复合电介质层的相对介电常数,有难以实现电子器件的小型化、轻量化的倾向。当金属氧化物粉末的相对介电常数超过300、Q值不满500时,有在使用时电子器件产生过剩的热量的同时输送损失降低的倾向。另外,上述电介质陶瓷粉末3通常以单结晶或多结晶构成。
作为优选的电介质陶瓷粉末,可举出蓝宝石等单结晶粉末或多结晶的氧化铝粉末,作为更优选的粉末,可举出以Mg2SiO4[ε=7、Q=20000]、Al2O3[ε=9.8、Q=40000]、MgTiO3[ε=17、Q=22000]、ZnTiO3[ε=26、Q=800]、Zn2TiO4[ε=15、Q=700]、TiO2[ε=104、Q=15000]、CaTiO3[ε=170、Q=1800]、SrTiO3[ε=255、Q=700]、SrZrO3[ε=30、Q=1200]、BaTi2O5[ε=42、Q=5700]、BaTi4O9[ε=38、Q=9000]、ga2Ti9O20[ε=39、Q=9000]、Ba2(Ti,Sn)9O20[ε=37、Q=5000]、ZrTiO4[ε=39、Q=7000]、(Zr,Sn)TiO4[ε=38、Q=7000]、BaNd2Ti5O14[ε=83、Q=2100]、BaNd2Ti4O12[ε=92、Q=1700]、BaSm2TiO14[ε=74、Q=2400]、Bi2O3-BaO-Nd2O3-TiO2系[ε=88、Q=2000]、PbO-BaO-Nd2O3-TiO2系[ε=90、Q=5200]、(Bi2O3、PbO)-BaO-Nd2O3-TiO2系[ε=105、Q=2500]、La2Ti2O7[ε=44、Q=4000]、Nd2Ti2O7[ε=37、Q=1100]、(Li,Sm)TiO3[ε=81、Q=2050]、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3[ε=25、Q=35000]、Ba(Zn1/3Ta2/3)O3[ε=30、Q=14000]、Ba(Zn1/3Nb2/3)O3[ε=41、Q=9200]、Sr(Zn1/3Nb2/3)O3[ε=40、Q=4000]、Ba(Mg1/3Nb2/3)O3[ε=12、Q=24000]、Ba(Co1/3Mg1/3Nb1/3)O3[ε=32、Q=11500]、Ba(Co1/3Mg1/3Ta1/3)O3[ε=24、Q=38500]、BaO-CaO-Nd2O3-TiO2[ε=90、Q=2200]、BaO-SrO-Nd2O3-TiO2[ε=90、Q=1700]、BaO-Nd2O3、MgO-TiO2、MgO-SiO2[ε=6.1、Q=5000]、ZnO-TiO2[ε=26、Q=840]、BaTiO3[ε=1500、Q=100]、(Ba,Pb)TiO3[ε=6000]、Ba(Ti,Zr)O3[ε=9000]或(Ba,Sr)TiO3[ε=7000]的组成为主要成份的电介质陶瓷粉末,但并不限定于此。另外,上述ε值以及Q值是利用电介质共振器法在千兆Hz带测定的值。
从Q值高且ε值比后述的固化物2大的理由出发,作为电介质陶瓷粉末3特别优选以TiO2、CaTiO3、SrTiO3、BaO-Nd2O3-TiO2系、BaO-CaO-Nd2O3-TiO2系、BaO-SrO-Nd2O3-TiO2系、BaO-Sm2O3-TiO2、BaTi4O9、Ba2Ti9O20、Ba2(Ti,Sn)9O20系、MgO-TiO2系、ZnO-TiO2系、MgO-SiO2系、Al2O3的组成为主要成份的电介质陶瓷粉末。以上述成份为主要成份的电介质陶瓷粉末既可以单独使用也可以同时使用两种类以上。
电介质陶瓷粉末3的平均粒径优选为0.01~100μm,更优选为0.2~20μm。当平均粒径不满0.01μm时,树脂组合物18或后述的半固化片6有时产生粘度增加或流动性降低的情况,有难以用作显示粘接性的薄片状固化树脂的倾向。另一方面,当平均粒径超过100μm时,在制作树脂组合物18或后述的半固化片6时有产生电介质陶瓷粉末3沉降等问题的可能性。
另外,树脂组合物18还优选含有多芳基化合物。换言之,优选为将多芳基化合物(芳香族聚酯)添加到树脂组合物18所含有的固化性混合物19中。
上述多芳基化合物更优选为如上述那样由-X-Y-构成的反复单位构成的物质,特别优选为介电常数以及介电损耗角正切低的物质。多芳基化合物可通过界面聚合法或溶液聚合法得到,但由于在短时间内可以得到纯度高且介电损耗角正切低的多芳基化合物,所以优选通过界面聚合法得到。
在界面聚合法中,优选使选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸的一种以上的二羧酸的卤化物与有机溶剂溶液以及用下述通式(3a)表示的二元苯酚化合物的苯酚盐离子接触、产生表面缩聚而得到多芳基化合物。另外,通式(3a)中的R11、R12、Z、p以及q与上述同义。另外,在上述反应中,二元羧酸卤化物中的对苯二甲酸卤化物的比率必须为40摩尔%以下。
上述反应更优选使二元羧酸卤化物溶解于甲苯或二氯甲烷等有机溶剂中,在0.1~2摩尔/L的范围内分别使上述的二元苯酚溶解于碱金属的水溶液中,通过使这两种溶液接触,使二羧酸卤化物与二元苯酚进行界面聚合。
这时,优选将相间移动催化剂添加到有机溶剂中以促进反应。作为相间移动催化剂,可举出甲基三辛基氯化铵、苄基三乙基氯化铵等的铵盐,四丁基溴化磷等的磷盐。
进行界面聚合时优选预先除去所使用的水中的氧。通过除去氧可抑制对得到的芳基化物的着色。
另外,反应系中也可以添加表面活性剂。缩聚反应方式既可以是间歇式也可以是连续式,反应温度优选为-5~100℃的不超过有机溶剂的沸点的温度,特别优选为0~80℃。
接着,说明相对于必须成份环氧树脂、活性酯化合物以及电介质陶瓷粉末3、和树脂组合物18所含有的固化性固化物19的任意添加成份多芳基化合物的添加量。
活性酯化合物的添加量优选为酯当量成为环氧树脂的环氧当量的0.3~4.0倍当量(更优选为0.8~3.0倍当量)的量。当活性酯化合物的酯当量不满0.3倍当量时,有环氧树脂的固化变得不充分的倾向;当超过4.0倍当量时,环氧树脂与活性酯化合物的反应生成物的介电常数有变得不充分低的倾向。
当添加多芳基化合物时,多芳基化合物的添加量相对于环氧树脂和活性酯化合物的合计100重量份优选为5~70重量份。当多芳基化合物的添加量不满5重量份时,尽管添加了多芳基化合物但树脂组合物18的粘度不会充分变高,有时在涂布性上产生问题。当多芳基化合物的添加量超过70重量份时,有时树脂组合物18的流动性过度降低而使粘接性等不充分。
电介质陶瓷粉末3的添加量相对于环氧树脂以及活性酯化合物的合计100体积份(当含有多芳基化合物时,环氧树脂、活性酯化合物和多芳基化合物的合计为100体积份)优选为5~185体积份,更优选为10~150体积份。
另外,在树脂组合物18所含有的固化性混合物19中,可添加选自偶合剂、固化促进剂、阻燃剂、挠性赋予剂以及有机溶剂的至少一种添加剂。
通过将偶合剂添加到树脂组合物18所含有的固化性混合物19中,可提高电介质陶瓷粉末3与、环氧树脂或活性酯化合物或这些的反应生成物的粘合性,可抑制吸水。
作为适合的偶合剂,可举出氯硅烷系、烷氧基硅烷系、有机官能性硅烷系、硅氨烷系硅烷偶合剂,钛酸盐系偶合剂,铝系偶合剂等。偶合剂根据所需要的特性既可以单独使用也可以同时使用两种类以上。当本发明的树脂组合物适用于印刷基板、电子器件、元件等中时,由于要求反流(reflow)等的耐热性,所以优选使用有机官能性硅烷系、烷氧基硅烷系偶合剂。
偶合剂的至少一部分优选结合或吸附在电介质陶瓷粉末3的表面。即,偶合剂优选存在于电介质陶瓷粉末3与、环氧树脂或活性酯化合物或它们的反应生成物(或固化性混合物19或其固化物)的界面。通过使偶合剂存在于界面,可提高界面的湿润性和粘接性,在可提高树脂组合物18或后述的半固化片6的固化物的材料强度的同时,也可抑制吸水等。
结合或吸附在电介质陶瓷粉末3上的偶合剂的量,可根据所使用的电介质陶瓷粉末3的粒径和形状、添加的偶合剂的种类等适当地决定,但相对于电介质陶瓷粉末100重量份优选为0.1~5重量份。另外,作为使偶合剂结合或吸附在电介质陶瓷粉末3上的方法(表面处理方法),可举出干式法、湿式法、喷射法、整体混合法等。
通过将固化促进剂添加到树脂组合物18所含有的固化性混合物19中,可促进环氧树脂与活性酯化合物的反应。
作为能够使用的固化促进剂,可使用环氧树脂的通常的固化促进剂,具体地可举出2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-十一烷基咪唑等咪唑化合物;三苯基膦、三丁基膦等有机膦化合物;三甲基磷化物、三乙基磷化物等有机磷化物;乙基三苯基溴化磷、四苯基磷四苯基硼酸盐等磷盐;三乙胺、三丁胺等三烷基胺;1,8-二氮杂环(5.4.0)-十一碳烯-7(DBU)等胺类;DBU与对苯二甲酸或2,6-萘羧酸的盐;四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四己基溴化铵、苄基三甲基氯化铵等季铵盐;3-苯基-1,1-二甲基尿素、3-(4-甲基苯基)-1,1-二甲基尿素、3-(4-氯苯基)-1,1-二甲基尿素、3-(3,4-二氯苯基)-二甲基尿素等尿素化合物;氢氧化钠、氢氧化钾等碱类;(苯)酚钾或醋酸钾等冠醚盐等。它们可以单独使用或作为两种以上的混合物使用。
固化促进剂的添加量相对于环氧树脂和活性酯化合物的合计100重量份优选为0.005~10.0重量份。当固化促进剂的添加量不满0.005重量份时,固化反应慢;当超过10.0重量份时,有时树脂组合物18的保存稳定性降低、优先发生环氧树脂的自身聚合。
当树脂组合物18或后述的半固化片6或其固化物适用于要求阻燃性的用途时,优选将阻燃剂添加到固化性混合物19中。阻燃剂的种类大致分为反应系阻燃剂以及添加系阻燃剂。作为反应系阻燃剂,可举出作为主剂适用的阻燃剂:溴化双酚型环氧树脂、溴化苯酚树脂、溴化苯酚-酚醛型环氧树脂;作为固化剂适用的阻燃剂:氯菌酸酐、四溴邻苯二甲酸酐。另一方面,作为添加系阻燃剂,可举出卤系、磷酸系、氮系、金属盐系、氢氧化金属系、无机系的阻燃剂等。上述阻燃剂既可以使用一种也可以组合使用两种以上。
阻燃剂的添加量相对于环氧树脂以及活性酯化合物的合计100重量份(含有多芳基化合物时,环氧树脂和活性酯化合物和多芳基化合物的合计为100重量份),优选为5~50重量份。但是,由于多芳基化合物或电介质陶瓷粉末3具有阻燃性的效果,所以当它们的添加量多时,根据该量可适当减少阻燃剂的添加量。另外,阻燃剂的添加量也可以根据UL94的阻燃性的要求(例如UL94的5V、V-0、V-1、V-2、HB等的等级或用于取得阻燃性的认定的材料的厚度)适当地变更。
通过将挠性赋予剂添加到树脂组合物18所含有的固化性混合物19中,可提高硬而脆的树脂组合物18的固化物的韧性。
作为挠性赋予剂,可举出被二聚物酸进行了改性等的脂环族环氧树脂、环氧化聚丁二烯、聚丁二烯、加氢聚丁二烯、橡胶改性环氧树脂、苯乙烯系热塑性弹性体等。挠性赋予剂的添加量相对于环氧树脂和活性酯化合物的合计100重量份优选为5~10重量份。
通过将有机溶剂添加到树脂组合物18所含有的固化性混合物19中,可调整树脂组合物18或后述的半固化片6的粘性或流动性。作为有机溶剂,可举出四氢呋喃、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二氧戊环。有机溶剂的添加量可根据所要求的粘度适当决定。
接着,说明本发明的固化树脂、薄片状固化树脂以及层压体。
图1B是表示本发明的薄片状固化树脂的第一实施方式的截面图。图1B所示的薄片状固化树脂1具备,使由环氧树脂和活性酯化合物构成的固化性混合物19固化的固化物2和,电介质陶瓷粉末3,电介质陶瓷粉末3被分散到固化物2中。
图1C是表示本发明的层压体的第一实施方式的截面图。图1C所示的层压体5由上述薄片状固化树脂1和金属箔4构成,金属箔4接合在薄片状固化树脂1的一面上。这里,作为金属箔4,可使用由铜、镍、铬、金、银、锡、镍-铬等构成的金属箔,但从便宜的价格、容易得到的观点出发,优选为铜箔。另外,金属箔4的厚度优选为1~70μm,金属箔4的制作方法可以是电解、压延、喷镀、蒸镀的任一种方式,可根据所要求的厚度或特性适当地选择。
本发明的树脂组合物大致分为,使环氧树脂与活性酯化合物的固化反应部分地结束而形成的固化树脂和,使环氧树脂与活性酯化合物的固化反应结束而形成的固化树脂。这里,所谓“固化反应结束”是指,使用示差扫描热量计(DSC)时没有发现伴随着反应的热的吸收或放出的状态,这样的状态通过例如在固化温度下充分加热树脂组合物而达成。另一方面,所谓“固化反应部分结束”是指,固化反应进行了一部分,使用DSC时能观察到伴随着反应的热的吸收或放出的状态,这样的状态通过例如用固化温度短时间加热树脂组合物达成。
使环氧树脂与活性酯化合物的固化反应部分结束而形成的固化树脂,例如,成形为薄片状,可用作薄片状固化树脂(半固化粘接薄片)。另外,也可用作半固化片,这时,在加热加压条件下,通过对层压的多块半固化片进行固化可制作成形物。上述固化树脂还可以将金属箔粘合在薄片状固化树脂的一面或两面上作为层压体。这样的层压体通过单独加热固化,可作为印刷配线板用的单层层压板的单层基板,通过重叠多块并加热固化,也可作为印刷配线板用的多层层压板的多层基板。
另一方面,使环氧树脂与活性酯化合物的固化反应结束而形成的固化树脂,例如,可用作高介电常数、低介电损耗角正切的薄片状固化树脂(薄片固化物),将金属箔接合在薄片状固化树脂的一面或两面上的板状物,可直接用作印刷配线板用的层压板。
上述任一种情况均可使用金属箔4。
薄片状固化树脂可通过将树脂组合物18在有机溶剂(四氢呋喃、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二氧戊环等)中混炼并浆化成糊状物,涂布该糊状物并进行干燥而制造。另外,在固化温度下经过充分的时间能够得到上述薄片固化物,在低温或经过短时间则能够得到粘接性半固化薄片。另外,混炼可使用球磨机或搅拌机等公知的装置进行。
作为将成为浆状的树脂组合物18涂布方法,可采用基于刮刀控制的方式、喷射方式、幕式涂布方式、旋转涂布方式、丝网印刷方式等公知的方法,可以根据所需要的厚度、精度、材料供给形态(卷状、薄片状等)适当选择。涂布的树脂组合物18的厚度,优选干燥后为5~200μm,优选为添加的电介质陶瓷粉末3的最大粒径的2倍以上的厚度。
当树脂组合物18的厚度不满电介质陶瓷粉末3的最大粒径的2倍,或干燥后的厚度不满5μm时,有时在涂布时的涂布性、平滑性、固化物的绝缘性方面产生问题。另一方面,当干燥后的厚度超过200μm时,难以除去残存的有机溶剂。因此,得到干燥后厚度超过200μm的薄片状固化树脂时,可采用在薄厚的树脂上反复涂布的方法。
干燥条件可根据树脂组合物18的组成、厚度、使用的有机溶剂等适当决定,但优选为在50~150℃下干燥1~60分钟。另外,根据需要可以进行将温度分为几个阶段的分段干燥。另外,涂布可在以上述金属箔为主的、由PET、PI、PPS、LCP构成的薄膜上进行。另外,当得到薄片状固化树脂时,优选为在高温真空下进行挤压,作为该条件优选150~250℃、0.5~20小时、压力为1.5~6.0MPa。而且,根据需要也可以分步固化或减压到30torr以下。
接着,说明本发明的半固化片、薄片状固化树脂以及层压体的优选的实施方式。另外,对与上述实施方式相同或等同的构成要素使用同一符号,省略重复说明。
图1D是表示本发明的半固化片的一实施方式的截面图。图1D所示的半固化片6包括:对环氧树脂和、使具有两个以上的羧基的化合物以及具有酚羟基的化合物进行反应而得到的活性酯化合物(以下简称为“活性酯化合物”)构成的固化性混合物19进行半固化的半固化物7;电介质陶瓷粉末3;和强化纤维8,电介质陶瓷粉末3被分散到半固化物7中,强化纤维8以强化纤维织物的状态配置在半固化物7中。固化性混合物19用来构成上述的树脂组合物18。
即,图1D所示的半固化片6具有具备强化纤维织物、在该强化纤维织物的两面上形成的由半固化物7构成的树脂层的结构。这里,强化纤维织物的厚度优选为20~300μm,更优选为20~200μm。当强化纤维织物的厚度不满20μm时,有在强度上产生问题的倾向;当超过300μm时,有树脂附着量减少、难以表现物性的特征的倾向。另一方面,由半固化物7构成的树脂层的厚度优选为5~100μm,更优选为5~50μm。当树脂层的厚度不满5μm时,有树脂的比率减少、难以表现物性的倾向;当超过100μm时,有难以均匀地附着的倾向。另外,图1D的强化纤维织物是将多束强化纤维8束在一起的强化纤维束9作为经纱和纬纱、以它们相互交差的方式进行制织的织物。另外,半固化物7也存在于强化纤维织物的强化纤维8之间。
在本发明的半固化片中,由环氧树脂和活性酯化合物构成的固化性混合物是半固化的状态。这里所谓“半固化”是指,环氧树脂与活性酯化合物的反应只进行一部分,当使用示差扫描热量计(DSC)时,能够观察到伴随着上述反应的热的吸收或放出的状态,这样的状态可通过,例如,在固化温度下短时间加热半固化片而达到。另一方面,可通过使半固化片进行固化而使上述反应完毕,这时,用DSC观察不到伴随着反应的热的吸收或放出。
接着,说明配置到半固化片6中的强化纤维8。强化纤维8优选为选自E玻璃纤维、D玻璃纤维、NE玻璃纤维、H玻璃纤维、T玻璃纤维以及聚酰胺纤维的至少一种强化纤维,其中,优选为低介电损耗角正切的NE玻璃纤维、高介电常数的H玻璃纤维、成本平衡的E玻璃纤维。强化纤维8可以以强化纤维单纤维的状态或强化纤维束的状态配置在半固化片中,但优选为以强化纤维束的编组物(例如强化纤维织物、强化纤维编物等)的状态配置在半固化片6中。
当使用强化纤维织物(强化纤维布)时,其优选的厚度如上所述。特别优选的强化纤维织物的厚度为20μm、30μm、50μm、100μm或200μm。强化纤维织物既可以是根据需要实施了开纤、闭塞等处理的织物,也可以是为了提高与固化性混合物的粘合性而用偶合剂等的表面处理剂进行了表面处理的织物。
接着,说明相对于必须成份环氧树脂、活性酯化合物以及电介质陶瓷粉末3、以及树脂组合物18所含有的固化性固化物19的任意添加成份多芳基化合物的添加量。
活性酯化合物的添加量优选为酯当量成为环氧树脂的环氧当量的0.3~4.0倍当量(更优选为0.8~3.0倍当量)的量。当活性酯化合物的酯当量不满0.3倍当量时,有环氧树脂的固化变得不充分的倾向;当超过4.0倍当量时,环氧树脂和活性酯化合物的反应生成物的介电常数有变得不充分低的倾向。
当添加多芳基化合物时,多芳基化合物的添加量相对于环氧树脂和活性酯化合物的合计100重量份优选为5~70重量份。当多芳基化合物的添加量不满5重量份时,尽管添加了多芳基化合物,但半固化片原料(后述的糊状物)的粘度也不会充分变高,有时在涂布性上出现问题。当多芳基化合物的添加量超过70重量份时,有时半固化片原料(后述的糊状物)的流动性过度降低且粘接性等不充分。
电介质陶瓷粉末3的添加量相对于环氧树脂以及活性酯化合物的合计100体积份(当含有多芳基化合物时,环氧树脂、活性酯化合物和多芳基化合物的合计为100体积份)优选为5~100体积份。
接着,说明本发明的薄片状固化树脂以及层压体。图1E是表示本发明的薄片状固化树脂的第二实施方式的截面图。图1E所示的薄片状固化树脂15具备使由环氧树脂和活性酯化合物构成的固化性混合物19进行了固化的固化物2、电介质陶瓷粉末3、强化纤维8,电介质陶瓷粉末3被分散到固化物2中,强化纤维8以强化纤维织物的状态配置在固化物16中。另外,上述强化纤维织物是将多束强化纤维8束在一起的强化纤维束9作为经纱和纬纱,以它们相互交差的方式进行制织的织物。另外,固化物2也存在于强化纤维织物的强化纤维8之间。
图1F是表示本发明的层压体的第二实施方式的截面图。图1F所示的层压体17是由上述的薄片状固化树脂15和金属箔4构成的层压体,金属箔4接合在薄片状固化树脂15的一面上。
接着,说明本发明的半固化片、薄片状固化树脂以及层压体的优选的制造方法。
当制造半固化片6、薄片状固化树脂15以及层压体17时,优选使用以下那样制作的糊状物。即,优选使用在由环氧树脂、活性酯化合物以及电介质陶瓷粉末3构成的必须成份中,根据需要添加任意添加成份多芳基化合物、偶合剂、固化促进剂、阻燃剂以及挠性赋予剂,将该树脂组合物与有机溶剂混炼、浆化得到的糊状物。这里所使用的有机溶剂是四氢呋喃、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二氧戊环等的挥发性溶剂,通过改变添加量可调整糊状物的粘度。另外,可使用球磨机或搅拌机等公知的装置进行混炼。
作为本发明的半固化片、薄片状固化树脂以及层压体的代表性的制造方法,可举出以下的两种方法。
方法1:通过浸渍法将浆化的糊状物涂布于强化纤维织物上,并进行干燥得到半固化片。这时,涂布的厚度优选为相对于强化纤维织物一侧5~50μm的厚度。当不满该厚度时,难以确保半固化片的流动性;当超过该厚度时,容易产生糊状物的下垂等,厚度或附着重量等的偏差变大。干燥条件可根据使用的溶剂或涂布的厚度适当决定,例如定为在50~150℃下干燥1~60分钟的条件。另外,根据需要,也可进行将温度分成几个阶段的的分段干燥。薄片状固化树脂15优选为通过高温真空压制成形这样得到的半固化片6而制作。高温真空压制成形优选为在150~250℃的温度下、0.5~20小时、以1.5~6.0MPa的压力、在30torr以下的真空度下进行。当制造薄片状固化树脂15时,也可根据需要进行分步固化。层压体17是在得到薄片状固化树脂15时的高温真空压制成形时,将金属箔4层压在半固化片6的表面以及/或者里面并对全体进行加热加压即可。
方法2:在方法2中,首先,利用公知的涂布方法将浆化的上述糊状物涂布在金属箔上、或PET、PI、PPS、LCP等的薄膜上。作为涂布方法,例如可举出基于刮刀控制的方式、喷射方式、幕式涂布方式、旋转涂布方式、丝网印刷方式等,可根据所需要的厚度、精度、材料供给形态(卷状、薄片状等)选择适当的方式。涂布的厚度优选干燥后为5~100μm,更优选为电介质陶瓷粉末3的最大粒径的2倍以上的厚度。当厚度不满5μm或不满电介质陶瓷粉末3的最大粒径的2倍时,有时涂布时的涂布性、平滑性、固化物的绝缘性上产生问题;当厚度超过100μm时,难以除去残存的有机溶剂。因此,当进行厚度超过100μm的涂布时,应采用在制作薄厚的树脂后在其上反复涂布的方法。
上述干燥条件可根据材料组成、厚度、使用的有机溶剂等适当决定,例如可在50~150℃下干燥1~60分钟的条件下进行干燥。另外,根据需要可进行将温度分为几个阶段的分段干燥。用这样得到的涂布物夹住强化纤维织物,例如通过进行真空压制成形,可除去含有的有机溶剂得到半固化片。另外,与上述一样得到涂布物,用得到的涂布物夹住强化纤维织物后,例如,通过在150~250℃的温度、0.5~20小时、以1.5~6.0MPa的压力、在30torr以下的真空度下进行高温真空压制成形,可得到薄片状固化树脂15。这里,当将糊状物涂布在金属箔上时,得到层压体17。另外,担心向强化纤维织物中的浸滞、填充性时,可预先将强化纤维织物浸滞在稀释固体组分浓度的上述糊状物中,并使之干燥。
接着,说明本发明的电子器件以及多层基板。
本发明的电子器件具备:含有有机绝缘材料和具有比有机绝缘材料大的介电常数的电介质陶瓷粉末的至少一个复合电介质层;设置在复合电介质层上、构成电容器元件或电感器元件的至少一个导电性元件部;上述有机绝缘材料是使环氧树脂与活性酯化合物进行固化反应而形成的固化树脂的材料,该活性酯化合物是使具有两个以上的羧基的化合物以及具有酚羟基的化合物进行反应而形成的。
该电子器件由于电介质陶瓷粉末具有比含有固化树脂的有机绝缘材料大的相对介电常数、有机绝缘材料具有低介电损耗角正切,所以即使在千兆Hz的高频领域中,复合电介质层也显示出高介电常数以及低介电损耗角正切。因此,降低了电子器件的输送损失,使电子器件的小型化、轻量化成为可能。另外,即使在100℃以上的高温下长时间使用,也可充分降低在100MHz以上的高频领域中的相对介电常数的经时变化。而且,该电子器件由于弯曲强度变大,所以电子器件的操作性得以提高,可充分防止电子器件的缺损乃至变形等。另外,利用本发明的电子器件,也可提高高温使用时的介电特性。换言之,利用本发明的电子器件,可充分提高其特性。
首先,说明上述复合电介质层。另外,与上述实施方式相同或同等的构成要素使用同一符号,省略重复说明。
复合电介质层包括含有固化树脂的有机绝缘材料,固化树脂是使环氧树脂与活性酯化合物进行固化反应而形成的物质。可换言之,复合电介质层是由例如用上述的薄片状固化树脂1或薄片状固化树脂15构成。薄片状固化树脂1或薄片状固化树脂15,如上所述,具备使环氧树脂和活性酯化合物构成的固化性混合物19进行固化的固化物2,和电介质陶瓷粉末3,电介质陶瓷粉末3被分散到固化物2中。即,上述有机绝缘材料所含有的固化树脂由固化物2构成。
相对于上述环氧树脂的上述活性酯化合物的添加量优选为,酯当量成为相对于环氧树脂的环氧当量0.3~4.0倍当量的量,更优选为成为0.8~3.0倍当量的量。当酯当量不满0.3倍当量时,环氧树脂的固化有不充分的倾向;当超过4.0倍当量时,有难以得到介电常数充分低的固化树脂的倾向。
固化物2也可以是在添加剂的存在下使环氧树脂与活性酯化合物进行固化反应而形成的物质。
添加剂是选自固化促进剂、表面处理剂、阻燃剂以及挠性赋予剂的至少一种添加剂。
上述固化促进剂只要是能够促进环氧树脂与活性酯化合物的固化反应的物质就没有特别的限制,作为这样的固化促进剂,主要可以使用在固化环氧树脂时所使用的通常的固化促进剂。
即,作为该固化促进剂,例如可举出2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-十一烷基咪唑等的咪唑化合物;三苯基膦、三丁基膦等有机膦化合物;三甲基磷化物、三乙基磷化物等有机磷化物;乙基三苯基溴化磷、四苯基磷四苯基硼酸盐等磷盐;三乙胺、三丁胺等三烷基胺;1,8-二氮杂环(5.4.0)-十一碳烯-7(以下简称为DBU)等胺类以及DBU与对苯二甲酸或2,6-萘羧酸的盐;四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四己基溴化铵、苄基三甲基氯化铵等季铵盐;3-苯基-1,1-二甲基尿素、3-(4-甲基苯基)-1,1-二甲基尿素、3-(4-氯苯基)-1,1-二甲基尿素、3-(3,4-二氯苯基)-二甲基尿素等尿素化合物;氢氧化钠、氢氧化钾等碱类;(苯)酚钾或醋酸钾等冠醚盐等。它们可单独使用或作为两种以上的混合物使用。
固化促进剂的添加量相对于环氧树脂和活性酯化合物的合计100重量份优选为0.005~10.0重量份。当不满0.005重量份时,固化反应有变慢的倾向;当超过10.0时,有保存稳定性降低而且优先进行环氧树脂的自身聚合的倾向。
上述阻燃剂根据所需要的阻燃性而添加。阻燃剂大致分为反应系阻燃剂和添加系阻燃剂两种类。作为反应系阻燃剂的主剂,可举出溴化双酚型环氧树脂、溴化苯酚树脂、溴化苯酚-酚醛型环氧树脂;作为固化剂,可举出氯菌酸酐、四溴邻苯二甲酸酐等。另外,作为添加系阻燃剂,可举出卤化磷酸酯、溴化环氧树脂等卤系阻燃剂;磷酸酯酰胺等磷酸系阻燃剂;氮系阻燃剂;金属盐系阻燃剂;氢氧化金属系阻燃剂;三氧化锑、氢化铝等无机系阻燃剂等。上述阻燃剂既可以使用一种也可以混合使用两种以上。
另外,阻燃剂的添加量相对于树脂组合物100重量份优选为在5~50重量份的范围内添加。多芳基化合物、电介质陶瓷粉末自身具有阻燃性或、是显示阻燃效果的材料,当多芳基化合物、电介质陶瓷粉末的添加量多时,阻燃剂的添加量可以少;当多芳基化合物、电介质陶瓷粉末的添加量少时,可增加阻燃剂的添加量。另外,添加量可根据所需要的阻燃性(例如UL94的5V、V-0、V-1、V-2、HB等级以及想取得的厚度)决定。
上述挠性赋予剂可赋予复合电介质层韧性,另外,当复合电介质层是含有强化纤维的半固化片时,提高其操作性。
作为挠性赋予剂,例如可举出经二聚酸改性等的脂环族环氧树脂、环氧化聚丁二烯、聚丁二烯、加氢聚丁二烯、橡胶改性环氧树脂、苯乙烯系热塑性弹性体等,但挠性赋予剂并不限定于此。
上述表面处理剂是可提高电介质陶瓷粉末与有机绝缘材料的粘合性并降低吸水性的物质。
作为该表面处理剂,例如可举出氯硅烷系偶合剂、烷氧基硅烷系偶合剂、有机官能性硅烷系偶合剂、硅氨烷系硅烷偶合剂,钛酸盐系偶合剂,铝系偶合剂等。使用的表面处理剂根据所需要的特性既可以单独使用也可以混合使用两种类以上。
在电子器件中,由于要求反流等的耐热性,所以表面处理剂优选为有机官能性硅烷系偶合剂、烷氧基硅烷系偶合剂。
表面处理剂的添加量相对于电介质陶瓷粉末100重量份可在0.1~5重量份的范围内适当选择。添加量的选择根据所使用的电介质陶瓷粉末的粒径、形状、添加的表面处理剂的种类决定。作为表面处理方法,例如可举出干式法、湿式法、喷射法、整体混合法等,可根据需要选择。
另外,有机绝缘材料除上述的固化物2以外,还优选含有多芳基化合物。这时,在B阶状态下的挠性以及弯曲性上升,操作性良好。
上述多芳基化合物是由结构单位X以及结构单位Y构成的能表示成-X-Y-的重复单位多次反复而形成的物质(多个存在的该结构单位X以及结构单位Y各自既可以相同也可以不同),上述结构单位X优选为用下述式(2)表示的邻苯二甲酰、间苯二甲酰或对苯二甲酰(相对于该邻苯二甲酰、间苯二甲酰以及对苯二甲酰的合计摩尔数,对苯二甲酰的摩尔数不满40摩尔%),
上述结构单位Y优选为用下述通式(3)表示的二价基。
(式中,R11以及R12分别独立地表示碳原子数1~4的烷基、烷氧基或卤原子,Z表示单键、醚键、硫醚键、砜键或羰键,p以及q分别独立地表示0~4的整数。但是,在上述多芳基化合物中,当存在多个R11、R12以及Z时,R11、R12以及Z各自既可以相同也可以不同。)
多芳基化合物通过成为上述结构,与具有上述结构以外的结构的多芳基化合物相比,可赋予半固化片韧性且操作性得以提高。
在上述通式(3)中,上述R11以及上述R12优选为甲基,Z优选为单键。
这时,可特别赋予半固化片韧性且操作性得以提高。
作为上述多芳基化合物的合成法,可优选使用界面聚合法、溶液聚合法,但由于在短时间内可以得到纯度高且介电损耗角正切低的多芳基化合物,所以优选通过界面聚合法得到。
在界面聚合法中,优选使选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸的一种以上的二羧酸的卤化物与有机溶剂溶液以及用下述通式(3a)表示的二元苯酚化合物的苯酚盐离子接触、产生表面缩聚而得到多芳基化合物。另外,通式(3a)中的R11、R12、Z、p以及q与上述同义。另外,在上述反应中,二元羧酸卤化物中的对苯二甲酸卤化物的比率必须为40摩尔%以下。
上述反应更优选使二元羧酸卤化物溶解于甲苯或二氯甲烷等有机溶剂中,在0.1~2摩尔/L的范围内分别使上述的二元苯酚溶解于碱金属的水溶液中,通过使这两种溶液接触,使二羧酸卤化物与二元苯酚进行界面聚合。
这时,优选将相间移动催化剂添加到有机溶剂中以促进反应。作为相间移动催化剂,可举出甲基三辛基氯化铵、苄基三乙基氯化铵等的铵盐,四丁基溴化磷等的磷盐。
进行界面聚合时优选预先除去所使用的水中的氧。通过除去氧可抑制对得到的芳基化物的着色。
另外,反应系中也可以添加表面活性剂。缩聚反应方式既可以是间歇式也可以是连续式,反应温度优选为-5~100℃的不超过有机溶剂的沸点的温度,特别优选为0~80℃。
另外,当有机绝缘材料含有上述芳基化物时,多芳基化合物的添加量相对于上述环氧树脂以及活性酯化合物的总量100重量份,可以为5~70重量份。当多芳基化合物的添加量不满5重量份时,有电子器件的制造效率降低的倾向;当超过70%重量份时,有可能对复合电介质层的导电性金属的粘合性降低,经过长时间使用时,导电性金属从复合电介质层上剥离下来,电子器件的性能改变。
本发明所使用的复合电介质层含有分散到上述有机绝缘材料中的电介质陶瓷粉末。作为该电介质陶瓷粉末,使用在100MHz以上的高频领域中具有比有机绝缘材料大的相对介电常数以及Q值的、例如电介质陶瓷粉末3。
电介质陶瓷粉末的添加量相对于有机绝缘材料100体积份,优选为5~185体积份的范围,在该范围内,可根据所需要的介电常数以及介电损耗角正切选择适当的量。当电介质陶瓷粉末的添加量不满5体积份时,利用电介质陶瓷粉末难以使介电常数增加;当超过185体积份时,有可能对复合电介质层的导电性金属的粘合性降低,经过长时间使用时,导电性金属从复合电介质层上剥离下来,电子器件的性能改变。
另外,本发明所使用的复合电介质层除上述电介质陶瓷粉末以外还优选含有磁性体粉末。利用该磁性体粉末,可对复合电介质层附加磁特性、降低线膨胀系数、提高材料强度。
就上述磁性体粉末而言,可举出Mn-MgZn、Ni-Zn、Mn-Mg、平面(planar)材等铁酸盐或羰基铁、铁-硅系合金、铁-铝-硅系合金、铁-镍系合金、非晶态系的强磁性金属。它们既可单独使用也可组合使用两种类以上。
上述磁性体粉末的平均粒径优选为在0.01~100的范围内,更优选为在0.2~20的范围内。当磁性体粉末的平均粒径不满0.01μm时,有树脂的混炼变难的倾向;当超过100μm时,有不能均匀分散的倾向。
另外,磁性体粉末的添加量相对于有机绝缘材料100体积份优选为5~185体积份的范围,在该范围内可选择适当的量。当不满5体积份时,有不能表现出添加粉末的效果的倾向;当超过185体积份时,流动性变差。
另外,上述复合电介质层还优选含有由强化纤维构成的布。这时,利用由强化纤维构成的布,增强复合电介质层的机械强度,充分防止电子器件的缺损或变形等。
上述强化纤维的材质优选为选自E玻璃纤维、D玻璃纤维、NE玻璃纤维、H玻璃纤维、T玻璃纤维以及聚酰胺纤维的任一种。其中,NE玻璃纤维具有低介电损耗角正切、H玻璃纤维具有高介电常数、E玻璃能取得与成本的平衡。因此,根据所要求的特性可适当分开使用。
布的厚度优选为20~300μm,根据所需要的厚度、特性可适当分开使用。
作为布的具体例,可举出101(厚度20μm)、106(厚度30μm)、1080(厚度50μm)、2116(厚度100μm)、7628(厚度200μm)等。
另外,布的表面根据需要也可以实施开纤、闭塞等处理,也可为了提高与树脂的粘合力而对布表面实施用偶合剂等进行的表面处理。
本发明的电子器件具有设置在上述复合电介质层上的至少一种导电性元件部。导电性元件部是构成电容器元件或电感器元件的元件,在复合电介质层中,导电性元件部并不限于一个,可以为多个。通过将多个或多种类的导电性元件部设置在复合电介质层上,可赋予电子器件各种性能。具体地说,导电性电子部在复合电介质层的表面上形成的金属箔4等上构成。
在本发明中,为了得到成为电子器件基础的半固化片,涂布以规定的比例混合的含有环氧树脂、活性酯化合物、多芳基化合物以及电介质陶瓷粉末、磁性体粉末的树脂组合物与溶剂混炼、并浆化的糊状物,进行干燥使其成为半固化的状态即可。作为此时使用的溶剂,可举出四氢呋喃、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮、二甲基乙酰胺、二氧戊环等的挥发性溶剂。这样的溶剂用来将环氧树脂、活性酯化合物以及多芳基化合物液状化,同时用来调整糊状物的粘度。混炼可利用球磨机、搅拌机等公知的方法进行。
作为制造上述半固化片、以及使半固化片完全固化而构成的薄片状固化物(基板)的方法,可举出上述的两种方法,即方法1以及方法2。
另外,本发明的层压体有双面图案基板或多层基板等,它们可如以下那样制造。
图72是表示双面图案基板的制造流程的图,图73是表示双面图案基板形成例的工序图。如图72、73所示,重叠规定厚度的半固化片(没有铜箔)1和规定厚度的铜(Cu)箔2并加压加热成形(工序A)。接着,通过通孔(through-hole)钻孔形成通孔(工序B)。对形成的通孔实施镀铜(Cu),形成镀膜23(工序C)。而且,在两面的铜箔2上形成图案,形成导线分布图211(工序D)。然后,如图72所示,为了与外部端子等连接实施电镀(工序E)。这时的电镀可以通过在镀Ni后再镀Pd的方法、在镀Ni后再实施镀Au的方法(电镀为电解电镀或无电解电镀)、使用软锡均涂机(solder leveller)的方法进行。
图74是多层基板制造例的流程图,图75是多层基板的制造工序图,表示层压三层电介质层的实例。如图74、图75所示,重叠规定厚度的半固化片1和规定厚度的铜(Cu)箔2、加压加热成形(工序a)。接着,在两面的铜箔2上形成图案,形成导线分布图21(工序b)。在这样得到的双面图案基板的两面侧,再重叠规定厚度的半固化片1和铜箔2,同时进行加压加热而成形(工序c)。接着,通过通孔钻孔形成通孔(工序d)。对形成的通孔实施镀铜(Cu),形成镀膜4(工序e)。而且,在两面的铜箔2上形成图案,形成导线分布图21(工序f)。然后,如图74所示,为了与外部端子等连接实施电镀(工序g)。这时的电镀可以通过在镀Ni后再镀Pd的方法、在镀Ni后再实施镀Au的方法(电镀为电解电镀或无电解电镀)、使用软锡均涂机(solder leveller)的方法进行。
上述的加热加压的成形条件优选为在100~200℃的温度、在9.8×105~7.84×106Pa(10~80kgf/cm2)的压力下、0.5~20小时。
本发明的电子器件并不限定于上述实例,可使用各种基板制造。例如作为成形材料使用基板或带铜箔基板(层压体)和半固化片,将半固化片作为粘接层进行叠层,也可得到多层基板。
另外,粘接半固化片或作为其成形材料的基板和铜箔的方式,可将由混炼上述电介质陶瓷粉末、磁性体粉末、根据需要而添加的阻燃剂、环氧树脂、活性酯化合物以及丁基卡必醇醋酸酯等高沸点溶剂而得到的复合电介质材料构成的糊状物,用丝网印刷法等方法在形成了图案的基板上形成,由此,可实现特性的提高。
本发明的电子器件可通过组合如上所述的半固化片、带铜箔基板、层压基板等和元件构成图案而得到。
本发明的电子器件除如上所述的电容器(capacitor)、线圈(电感器)、滤波器等以外,也可以是组合它们和除它们以外的配线图案、增幅元件、功能元件的天线或RF组件(RF增幅段)、VCO(电压控制振荡器)、功率放大器(电力增幅段)等的高频电子电路、光传感器(pick-up)等所使用的重叠组件等。
接着,更具体地说明本发明的电子器件的实施方式。
(第1实施方式)
图1G是表示本发明的电子器件的第1实施方式的电感器的透视斜视图,图2是表示本发明的电子器件的第1实施方式的电感器的截面图。
在图1G、图2中,电感器10包括:层压了构成层10a~10e的层压体、设置在构成层10b~10e上的内部导体13a~13d、用于电连接该内部导体13a~13d的通孔14。另外,通过内部导体13和通孔14构成有线圈图案(导电性元件部)。
各构成层10a~10e由上述复合电介质层构成。通孔14可通过钻孔机、激光加工、蚀刻等形成。
另外,层压体的对向的两侧面上分别设有端电极12,线圈图案的两端部分别连接在各端电极12上。另外,端电极12的两端设计有连接盘图形(land pattern)11。
端电极12成为将贯通孔的圆筒分成一半的结构。端电极12成为这样的构造是为了在集合层压基板上形成多个元件,最终切断成各元件时,利用切块(dicing)、V切割等从贯通孔的中心切割。
当使用电感器10作为高频用的片状电感器时,需要尽量减少分布电容,所以各构成层10a~10e的相对介电常数优选为2.6~3.5。另外,当电感器10是构成共振电路的电感器时,有时积极地利用分布电容,在这样的用途中,各构成层10a~10e的相对介电常数优选为5~40。
在该电感器10,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,电感器10的高温环境下的信赖性变高。而且,电感器10使用弯曲强度大的复合电介质层作为各构成层10a~10e,所以可充分防止操作电感器10时的缺损乃至变形等。另外,可实现电子器件的小型化、可省略将电容元件安装在电路上。另外,在这些电感器中,需要尽可能抑制材料的损失,所以通过使各构成层10a~10e的介电损耗角正切(tanδ)为0.0025~0.0075,可得到材料的损失极少、Q值高的电感器。另外,各构成层10a~10e既可以相同也可以不同,选择最适合的组合即可。
另外,图1G的电子器件的等效电路如图10(a)所示。如图10(a)所示,在等效电路中电感器10被表示成,作为具有线圈31的电子器件(电感器)。
(第2实施方式)
图3是表示本发明的电子器件的第2实施方式的电感器的透视斜视图,图4是表示电子器件的第2实施方式的电感器的截面图。
本实施方式的电子器件,在线圈图案沿横向、即、连接相对的端电极12的方向卷回的这一点上,与第一实施方式的电子器件不同。
其它构成要素与第1实施方式相同,在图3、图4中,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
(第3实施方式)
图5是表示本发明的电子器件的第3实施方式的电感器的透视斜视图,图6是表示本发明的电子器件的第3实施方式的电感器的截面图。
本实施方式的电子器件,在上下面分别形成螺旋状的内部导体13通过通孔14连接的这一点上,与第一实施方式的电子器件不同。
其它构成要素与第1实施方式相同,在图5、图6中,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
(第4实施方式)
图7是表示本发明的电子器件的第4实施方式的电感器的透视斜视图,图8是表示本发明的电子器件的第4实施方式的电感器的截面图。
本实施方式的电子器件,在连接设置在层压体两侧的端电极12的内部导体13的图案形状为弯曲状(meander)的这一点上,与第一实施方式的电子器件不同。
其它构成要素与第1实施方式相同,在图7、图8中,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
(第5实施方式)
图9是表示本发明的电子器件的第5实施方式的电感器的透视斜视图。
本实施方式的电子器件在将4个线圈图案连设在层压体的这一点上,与设有1个线圈图案的第一实施方式的电子器件不同。通过成为这样的构造,将电子器件配置在电路基板等上的时候,与使用四个具有一个线圈图案的电子器件的情况相比,能够实现节省空间。
另外,图10(b)是表示本实施方式的电感器的等效电路图。如图10(b)所示,本实施方式的电感器在等效电路中表示成线圈31a~31d连续安装四个的方式。
(第6实施方式)
图11是表示本发明的电子器件的第6实施方式的电容器(condenser)的透视斜视图,图12是表示本发明的电子器件的第6实施方式的电容器的截面图。
在图11、图12中,电容器20具备:层压了构成层20a~20g的层压体、在构成层20b~20g 上形成有的内部导体23、在层压体两侧分别设有的端电极22。而且,邻接的内部导体23分别连接在不同的端电极22上。另外,端电极22的两端设计有连接盘图形21。由在层压体上设有的内部导体23构成导电性元件部。另外,各构成层20a~20g由上述复合电介质层构成。
另外,从得到的电容的多样性或精度的观点出发,各构成层20a~20g优选具有2.6~40的相对介电常数、具有0.0025~0.0075的介电损耗角正切(tanδ)。由于即使在高频领域中该电容器20的相对介电常数也高,所以可使内部导体23的面积变小,进而使电容器20的小型化成为可能。另外,即使在高温条件下使用电容器20也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,电容器20的高温环境下的信赖性变高。而且,电容器20使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层20a~20g,所以可充分防止操作电容器20时的缺损乃至变形等。另外,通过使介电损耗角正切(tanδ)为0.0075~0.025,可得到材料损失极少的电容器。各构成层20a~20g既可以相同也可以不同,选择最适合的组合即可。
图14(a)表示电容器20的等效电路图。如图14(a)所示,在等效电路中示有具有电容器32的电子器件(电容器)。
(第7实施方式)
图13是表示本发明的电子器件的第7实施方式的电容器的透视斜视图。
本实施方式的电子器件,在层压体上以排列(array)状设有构成电容器元件的四个导电性元件部的这一点上,与在层压体上设有构成电容器元件的一个导电性元件部的第6实施方式的电容器不同。另外,根据电容器元件的数目设置端电极12以及连接盘图形11。而且,以排列状形成电容器时,有时以良好精度形成各种电容。因此,可以说上述介电常数、介电损耗角正切的范围是优选的。
其它构成要素与第6实施方式相同,在图13中,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
图14(b)是本实施方式的电容器的等效电路图。如图14(b)所示,在等效电路中表示成连装四个电容器32a~32d的电子器件(电容器)。
(第8实施方式)
图15~图18表示本发明的电子器件的第8实施方式的平衡-不平衡变压器。这里,图15为透视斜视图,图16为截面图,图17为各构成层的分解平面图,图18为等效电路图。
在图15~图17中,平衡-不平衡变压器40包括:层压了构成层40a~40o的层压体,配置在层压体的上下以及中间的内部GND导体45,和在该内部GND导体45之间形成的内部导体43。该内部导体43是λg/4长的螺旋状导体43,以构成图18的等效电路图所示的结合线53a~53d方式,用通孔44等连接。
该平衡-不平衡变压器40的构成层40a~40o的相对介电常数优选为2.6~40,介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0075~0.025,作为各构成层40a~40o,可使用上述复合电介质层。另外,各构成层既可以相同也可以不同,选择最适合的组合即可。
只要利用该平衡-不平衡变压器40,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,可提高平衡-不平衡变压器40的高温环境下的信赖性。而且,平衡-不平衡变压器40中,使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层40a~40o,所以可充分防止操作平衡-不平衡变压器40时的缺损乃至变形等。
(第9实施方式)
图19~图22表示本发明的电子器件的第9实施方式的叠层滤波器。这里,图19为斜视图,图20为分解斜视图,图21为等效电路图,图22为传达特性图。
本实施方式的叠层滤波器以具有两电极型的传达特性的方式构成。如图19~21所示,叠层滤波器60具备对构成层60a~60e进行了层压的层压体。这里,构成层60b是上部构成层群,构成层60d是下部构成层群。在层压体的约中央的构成层60c上形成有一对带状线路68,在与此邻接的下部构成层群60d上形成有一对电容器导体67。构成层60b、60e的表面上分别形成有GND导体65,通过这些GND导体65夹住带状线路68以及电容器67。带状线路68、电容器导体67以及GND导体65分别连接于在层压体的端面上形成的端部电极(外部端子)62上。另外,在端部电极62的两侧形成有GND图案66,GDN图案66连接在GND导体65上。
带状线路68是具有图21的等效电路图所示的λg/4长或其以下长度的带状线路74a、74b,电容器67构成输入输出耦合电容Ci。另外,带状线路74a、74b之间,通过耦合电容Cm以及耦合系数M结合。叠层滤波器60由于以形成这样的等效电路的方式构成,所以具有图22所示的2电极型的传达特性。
该叠层滤波器60的构成层60a~60e通过使相对介电常数为2.6~40,在数百MHz~数GHz的带域内,可得到所期望的传达特性。另外,期望尽可能抑制带状线共振器的材料损失,所以介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0025~0.0075。作为这样的构成层60a~60e,可使用上述复合电介质层。另外,各构成层既可以相同也可以不同,选择最适合的组合即可。
只要利用该叠层滤波器60,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,叠层滤波器60的高温环境下的信赖性变高。而且,叠层滤波器60使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层60a~60e,所以可充分防止操作叠层滤波器60时的缺损乃至变形等。
(第10实施方式)
图23~图26表示本发明的电子器件的第10实施方式的叠层滤波器。这里,图23为斜视图,图24为分解斜视图,图25为等效电路图,图26为传达特性图。
本实施方式的叠层滤波器以具有4电极型的传达特性的方式构成。如图23~25所示,叠层滤波器60在构成层60c上形成4个带状线路68的这一点上,与在构成层60c上形成两个带状线路68的第9实施方式的叠层滤波器不同。
在本实施方式的叠层滤波器中,带状线路68是具有图25的等效电路图所示的λg/4长或其以下长度的带状线路74c、74d、74e、74f,另外,带状线路74c、74d之间、带状线路74d、74e之间、以及带状线路74e、74f之间分别通过耦合电容Cm以及耦合系数M结合。叠层滤波器60以形成这样的等效电路的方式构成,所以具有图26所示的4电极型的传达特性。
其它构成要素与第9实施方式相同,在图23、图24中,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
(第11实施方式)
图27~图32是表示本发明的电子器件的第11实施方式的阻塞滤波器(block filter)。这里,图27为透视斜视图,图28为正面截面图,图29为侧面截面图,图30为平面截面图,图31为等效电路图,图32为表示金属模具的结构的透视侧面图。
本实施方式的阻塞滤波器以具有2电极型的传达特性的方式构成。如图27~图32所示,阻塞滤波器80具有构成部件80a、设置在构成部件80a内的一对同轴导体81,和连接在同轴导体81上的电容器同轴导体82。同轴导体81以及电容器同轴导体82用以挖通构成部件80a的方式形成为中空状的导体构成。另外,在构成部件80a的周围,以覆盖它的方式形成有表面GND导体87。而且,在与构成部件80a的电容器同轴导体82相对的位置上,形成有电容器导体83。另外,电容器导体83以及表面GND导体87,分别也被用作输入输出端子以及部品固定用端子。另外,在同轴导体81以及电容器同轴导体82的内表面,用无电解电镀、蒸镀等方法附着有导电材料,由此形成了传输线路。
同轴导体81是具有图31的等效电路图所示的λg/4长或其以下长度的同轴线路94a、94b,以包围它们的方式形成GND导体87。另外,电容器同轴导体82和电容器导体83构成输入输出耦合电容Ci。而且,同轴导体81之间通过耦合电容Cm以及耦合系数M结合。阻塞滤波器80以形成图31所示的等效电路的方式构成,所以具有2电极型的传达特性。
图32是表示用于形成阻塞滤波器80的构成部件80a的金属模具的简要截面图。在图32中,金属模具是在铁等的金属底座103上形成有树脂注入口104以及注入孔106,与该注入孔106相通地形成有部件形成部105a、105b。用于形成构成部件80a的复合树脂材料以液体的状态从树脂注入口104注入,通过注入孔106到达部件形成部105a、105b。然后,在该金属模具的内部装满复合树脂的状态下,进行冷却或加热处理固化复合树脂并从金属模具中取出,切断在注入口104内等中固化的不要的部分。这样,就形成图27~图30所示的构成部件80a。
当对这样形成的构成部件80a进行电镀、蚀刻、印刷、喷射、蒸镀等处理时,形成由铜、金、钯、铂、铝等形成的表面GND导体87、同轴导体81和电容器同轴导体82等。
阻塞滤波器80的构成部件80a通过使相对介电常数为2.6~40,在从数百MHz到数GHz的带域内,可得到所期望的传达特性。另外,期望尽可能抑制同轴共振器的材料损失,所以介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0025~0.0075。作为这样的构成部件80a,可使用上述复合电介质层。
只要利用该阻塞滤波器80,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,阻塞滤波器80的高温环境下的信赖性变高。而且,阻塞滤波器80使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成部件80a,所以可充分防止操作阻塞滤波器80时的缺损乃至变形等。
(第12实施方式)
图33~图37是表示本发明的电子器件的第12实施方式的联接器。这里,图33为透视斜视图,图34为截面图,图35为各构成层的分解平面图,图36为内部接线图,图37为等效电路图。
在图33~图37中,联接器110具有:层压了构成层110a~110c的层压体,在层压体的构成层110b的上下面上形成的内部GND导体115,和在该内部GND导体115之间形成的、构成变压器的两个线圈图案。各线圈图案由多个内部导体113和连接这些内部导体113的通孔114构成,成为螺旋状。另外,形成的各线圈的端部和内部GND导体115,如图36所示,分别被连接于在层压体的侧面上形成的端电极112上。另外,在端电极112的两端部形成有连接盘图形111。
这样,如图37的等效电路图所示,联接器110成为结合了两个线圈125a、125b的装置。
当要实现广带域化时,联接器110的构成层110a~110c的相对介电常数优选为尽可能小的一方。另一方面,当考虑到小型化时,要求相对介电常数尽可能高。因此,作为构成构成层110a~110c的材料,根据用途、所要求的性能、方式等,使用具有与其相应的相对介电常数的材料即可。通常通过使构成层110a~110c的相对介电常数为2.6~40,在从数百MHz到数GHz的带域内,可得到所期望的传达特性。另外,为了提高内部电感器的Q值,介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0025~0.0075。由此,可形成材料损失极少、Q值高的电感器,可得到高性能的联接器。作为上述构成层110a~110c,可以使用上述复合电介质层。另外,各构成层既可以相同也可以不同,选择最适合的组合即可。
只要利用该联接器110,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,联接器110的高温环境下的信赖性变高。而且,联接器110使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层110a~110c,所以可充分防止操作联接器110时的缺损乃至变形等。
(第13实施方式)
图38~图40是表示本发明的电子器件的第13实施方式的天线的图,图38为透视斜视图,图39(a)为平面图,(b)为侧面截面图,(c)为正面截面图,图40为各构成层的分解斜视图。
如图38~图40所示,天线130具有:层压了构成层130a~130c的长尺状的层压体,在该构成层130b以及构成层130c上分别形成的内部导体133,和在长尺状的层压体的两端上分别设置的端电极132。
内部导体133构成有天线辐射图(antenna pattern)。在本实施方式中,内部导体133相对于使用频率,构成成长度约λg/4的电抗元件,天线辐射图形成为弯曲状。
另外,内部导体133的两端部分别被连接在各个端电极132上。在该天线130的构成层130a~130c中,当要实现广带域化时,相对介电常数优选为尽可能小的一方。另一方面,当考虑到小型化时,要求相对介电常数尽可能高。因此,作为构成构成层130a~130c的材料,根据用途、或所要求的性能、方式等,使用具有与其相应的相对介电常数的材料即可。通常构成层130a~130c的相对介电常数优选为2.6~40,介电损耗角正切优选为0.0075~0.025,作为构成层130a~130c,可使用上述复合电介质层。由此,频率的范围广,可形成高精度。另外,需要尽可能抑制材料的损失。因此,通过使介电损耗角正切(tanδ)为0.0025~0.0075,可形成材料损失极少的天线。另外,各构成层既可以相同也可以不同,选择最适合的组合即可。
只要利用该天线130,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,天线130的高温环境下的信赖性变高。而且,天线130使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层130a~130c,所以可充分防止操作天线130时的缺损乃至变形等。
(第14实施方式)
图41是表示本发明的电子器件的第14实施方式的天线的透视斜视图,图42是表示本发明的电子器件的第14实施方式的天线的分解斜视图。
在图41、42中,天线140具有:层压了构成层140a~140c的层压体、在该构成层140b以及构成层140c上分别形成的内部导体143a。而且,上下的内部导体143a用通孔144连接,形成成为螺旋状的天线辐射图(电感元件)。另外,与第13实施方式相同,在层压体的两端分别设有端电极,天线辐射图的两端部分别与各个端电极连接。
(第15实施方式)
图43是表示本发明的电子器件的第15实施方式的接线天线(patchantenna)的透视斜视图,图44是表示本发明的电子器件的第15实施方式的接线天线的截面图。
如图43、44所示,本实施方式的接线天线150具有:构成层150a、在该构成层150a的表面上形成有的平板状接线导体159、以与该接线导体159相对的方式在构成层150a的底面上形成的GND导体155。这里,接线导体159构成天线辐射图。另外,在接线导体159上用给电部153将给电用的贯通导体154连接,该贯通导体154以与GND导体155不连接的方式在与GND导体155之间设有间隙156。因此,成为:从GND导体155的下部通过贯通导体154进行给电。
在该接线天线150的构成层150a中,当要实现广带域化时,相对介电常数优选为尽可能小的一方。另一方面,当考虑到小型化时,要求相对介电常数尽可能高。因此,作为构成层150a,根据用途、或所要求的性能、方式等,使用具有与其相应的相对介电常数的材料即可。通常构成层150a的相对介电常数优选为2.6~40,介电损耗角正切优选为0.0075~0.025,作为构成层150a,可使用上述复合电介质层。由此,频率的范围广,可形成高精度。另外,通过使介电损耗角正切(tanδ)为0.0025~0.0075,可形成材料损失极少的放射效率高的天线。
另外,在数百MHz以下的频率带域中,磁体也得到与电介质同样的波长缩短效果,而且,可提高放射元件的电感值。另外,通过组合Q的频率峰值,即使在比较低的频率内也能得到高的Q。因此,在数十~数百MHz的无线机器的用途中使用接线天线150时,导磁率优选为3~20,构成层150a优选使用含有磁性体粉末的复合磁性体层。由此,在数百MHz以下的频率带域内,可实现高特性化、小型化。另外,各构成层既可以相同也可以不同,选择最适合的组合即可。
只要利用该接线天线150,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,接线天线150的高温环境下的信赖性变高。而且,接线天线150使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层150a,所以可充分防止操作接线天线150时的缺损乃至变形等。
(第16实施方式)
图45是表示本发明的电子器件的第16实施方式的接线天线的透视斜视图,图46是表示本发明的电子器件的第16实施方式的接线天线的截面图。
如图45、46所示,接线天线160具有构成层160a、在该构成层160a的表面上形成的接线导体(天线辐射图)169和、以与该接线导体169相对的方式在构成层160a的底面上形成的GND导体165。另外,在构成层160a的侧面、接线导体169的附近,以与此不接触的方式配置给电用的给电导体161,成为从给电端子162向给电导体161进行给电。给电端子162由铜、金、钯、铂、铝等构成,可使用电镀、端接(terminate)、印刷、喷射、蒸镀等处理法形成。其它的构成要素与第15实施方式相同,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
(第17实施方式)
图47是表示本发明的电子器件的第17实施方式的多层型接线天线的透视斜视图,图48是表示本发明的电子器件的第17实施方式的多层型接线天线的截面图。
如图47所示,本实施方式的接线天线170具有:层压了构成层150a以及构成层150b的层压体;在该构成层150a、150b的表面上分别形成的接线导体159a、159e;以与该接线导体159a、159e相对的方式在构成层150b的底面上形成的GND导体155。另外,在接线导体159a上用给电部153a将给电用的贯通导体154连接,该贯通导体154以与GND导体155以及接线导体159e不连接的方式,在与GND导体155以及接线导体159e之间,设有间隙156。因此,从GND导体155的下部通过贯通导体154对接线导体159a进行给电。这时,通过由与接线导体159a的电容耦合以及与贯通导体154的间隙形成的电容,对接线导体159e给电。其它的构成要素与第15实施方式相同,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
(第18实施方式)
图49是表示本发明的电子器件的第18实施方式的多连型接线天线的透视斜视图,图50是表示本发明的电子器件的第18实施方式的多连型接线天线的截面图。
本实施方式的接线天线180,在层压体上设有格子状的构成天线的四个导电性元件部这一点上,与在层压体上只设有一个导电性元件部的第17实施方式的接线天线不同。即,如图49、图50所示,接线天线180具有:层压了构成层150a、150b的层压体;在构成层150a上形成的接线导体159a、159b、159c、159d;在构成层150b上形成的接线导体159e、159f、 159g、159h;以与这些接线导体159a、159e相对的方式在构成层150b的底面上形成的GND导体155。其它的构成要素与第17实施方式相同,对同一构成要素标记同一符号,省略说明。
这样,通过在一个层压体上配设多个导电性元件部使其成为格子状,可实现接线天线的小型化和元件点数的削减。
(第19实施方式)
图51~图53是表示本发明的电子器件的第19实施方式的VCO(电压控制振荡器)。这里,图51为透视斜视图,图52为截面图,图53为等效电路图。
在图51~图53中,VCO210具有:层压了构成层210a~210g的层压体;在层压体上形成、配置的电容器、电感器、半导体元件、电阻器等电气元件261;在构成层210a~210d上形成的导线分布图;以及在构成层210e~210g上分别形成的导线分布图262、263、264。VCO210以形成图53所示的等效电路的方式构成,导线分布图263成为带状线(strip line)。另外,VC0210除带状线以外还具有电容器、信号线、半导体元件、电源线等。因此,构成层用适应各自功能的材料形成是有效的。
更具体地,在上述构成层210g的表面上形成内部导体带状线263,在里面上形成GND导体262以及端子导体266。另外,在构成层210e的表面上形成电容器导体264,在构成层210b的表面上形成配线电感器导体265。另外,在各构成层上形成的内部导体通过通孔214连接,在表面上搭载已经被装配的电子器件261,形成显示图53的等效电路的VCO。
例如,在本实施方式的VCO210中,在构成共振器的构成层210f、210g中优选使用介电损耗角正切为0.0025~0.0075的复合电介质层,在构成电容器的构成层210c~210e优选使用介电损耗角正切为0.0075~0.025、相对介电常数为5~40的复合电介质层。构成配线以及电感器的构成层210a、210b优选使用介电损耗角正切为0.0025~0.0075、相对介电常数为2.6~3.5的复合电介质层。
通过成为这样的构造,可成为适应各自功能的相对介电常数、Q、介电损耗角正切,使高性能化、小型化、薄型化成为可能。只要利用该VCO210,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,VCO210的高温环境下的信赖性变高。而且,VCO210使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层210a~210g,所以可充分防止操作VCO210时的缺损乃至变形等。
(第20实施方式)
图54~图56是表示本发明的电子器件的第20实施方式的功率放大器(power amplifier)。这里,图54为各构成层的分解平面图,图55为截面图,图56为等效电路图。
在图54~图56中,功率放大器300具有:层压了构成层300a~300e的层压体;在层压体上配置的电容器、电感器、半导体元件、电阻器等电气元件361;在该构成层300a~300e中以及其上下面上形成的导线分布图313、315。该功率放大器构成成为如图56所示的等效电路,所以具有带状线L11~L17、电容器C11~C20、信号线、向半导体的电源线等。因此,用适应各自功能的材料形成构成层是有效的。
更具体地,在这些构成层300a~300e的表面上形成有内部导体313、GND导体315等。另外,各个内部导体通过通孔314连接,在层压体的表面上搭载已经被装配的电子器件361形成图56的等效电路所示的功率放大器。
在本实施方式的功率放大器300中,在构成带状线的构成层300d、300e中优选使用介电损耗角正切为0.0075~0.025、相对介电常数为2.6~40的复合电介质层。构成电容器的构成层300a~300c优选使用介电损耗角正切为0.0075~0.025、相对介电常数为5~40的复合电介质层。
通过形成这样的构造,可成为适合于各自功能的相对介电常数、Q、介电损耗角正切,使高性能化、小型、薄型化成为可能。只要利用该功率放大器300,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,功率放大器300的高温环境下的信赖性变高。而且,功率放大器300使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层300a~300e,所以可充分防止操作功率放大器300时的缺损乃至变形等。
(第21实施方式)
图57~图59是表示本发明的电子器件的第21实施方式的使用于光传感器等的重叠组件。这里,图57为各构成层的分解平面图,图58为截面图,图59为等效电路图。
在图57~图59中,重叠组件400具有:层压了构成层400a~400k的层压体;在层压体上形成、配置的电容器、电感器、半导体元件、电阻器等电气元件461;在该构成层400a~400k中以及其上下面上形成的导线分布图413、415等。该重叠组件400构成为图59所示的等效电路,所以具有电感器L21、L23、电容器C21~C27、信号线、向半导体的电源线等。因此,用适合于各自功能的材料形成构成层是有效的。
更具体地,在这些构成层400a~400k的表面上形成有内部导体413、GND导体415等。另外,各个内部导体通过通孔414上下连接,在表面上搭载已经被装配的电子器件461形成图59的等效电路所示的重叠组件。
在本实施方式的重叠组件400中,在构成电容器的构成层400d~400h中优选使用介电损耗角正切为0.0075~0.025、相对介电常数为10~40的复合电介质层。构成电感器的构成层400a~400c、400j~400k优选使用介电损耗角正切为0.0025~0.0075、相对介电常数为2.6~3.5的复合电介质层。
通过成为这样的构造,可成为适应各自功能的相对介电常数、Q、介电损耗角正切,使高性能化、小型、薄型化成为可能。只要利用该重叠组件400,即使在高温条件下使用也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,重叠组件400的高温环境下的信赖性变高。而且,重叠组件400使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层400a~400k,所以可充分防止操作重叠组件400时的缺损乃至变形等。
(第22实施方式)
图60~图63是表示本发明的电子器件的第22实施方式的RF组件。这里,图60为斜视图,图61为取下外装部材的状态的斜视图,图62为各构成层的分解斜视图,图63为截面图。
在图60~图63中,FR组件500具有:层压了构成层500a~500i的层压体;在层压体上配置的电容器、电感器、半导体、电阻器等电气元件561;在该构成层500a~500i中以及其上下面上形成的导线分布图513、515、572等;天线辐射图573。该FR组件500如上述那样具有电感器、电容器、信号线、向半导体的电源线等。因此,用适合于各自功能的材料形成构成层是有效的。
在本实施方式的FR组件中,天线构造、带状线构造以及配线层500a~500d、500g优选使用介电损耗角正切为0.0025~0.0075、相对介电常数为2.6~3.5的复合电介质层。电容器的构成层500e~500f优选使用介电损耗角正切为0.0075~0.025、相对介电常数为10~40的复合电介质层。电源线层500h~500i优选使用导磁率为3~20、含有磁性体粉末的复合磁性体层。
而且,在这些构成层500a~500i的表面上形成有内部导体513、GND导体515、天线导体573等。另外,各个内部导体通过通孔514上下连接,在层压体的表面上搭载已经被装配的电子元件561形成RF组件。
通过成为这样的构造,可成为适应各自功能的相对介电常数、Q、介电损耗角正切,使高性能化、小型、薄型化成为可能。只要利用该FR组件500,即使在高温条件下使用FR组件500也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,FR组件500的高温环境下的信赖性变高。而且,FR组件500使用弯曲强度大的复合电介质层作为构成层500a~500i,所以可充分防止操作FR组件500时的缺损乃至变形等。
(第23实施方式)
图64、图65表示本发明的电子器件的第23实施方式的共振器。这里,图64为透视斜视图,图65为截面图。
在图64、65中,共振器600具备基材610和贯通基材610的筒状同轴导体641。
共振器600的制造方法与第11实施方式的阻塞滤波器相同。即,首先,在利用金属模具成形为形成了圆筒状贯通孔的基材610的表面上,利用镀、蚀刻、印刷、喷射、蒸镀等处理法,形成表面GND导体647以及端部导体682,以连接该表面GND导体647与端部导体682的方式,在基材610的内壁面上形成同轴导体641,以与同轴导体641连接的方式形成共振器用HOT端子681等。表面GND导体647、端部导体682、同轴导体641、共振器用HOT端子681由铜、金、钯、铂、铝等形成。这里,同轴导体641是具有某种特性阻抗的同轴型线路,以包围同轴导体641的方式,在基材610上形成表面GND导体647。
该共振器的基材610通过使相对介电常数为2.6~40,在从数百MHz到数GHz的带域内,可得到所期望的共振特性。另外,希望尽可能抑制共振器的材料损失,所以介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0025~0.0075。作为这样的基材610,可使用上述复合电介质层。只要利用该共振器600,即使在高温条件下使用共振器600也能充分抑制相对介电常数的经时变化。因此,共振器600的高温环境下的信赖性变高。而且,共振器600使用弯曲强度大的复合电介质层作为基材610,所以可充分防止操作共振器600时的缺损乃至变形等。
(第24实施方式)
图66、图67表示本发明的电子器件的第24实施方式的带状共振器。这里,图66为透视斜视图,图67为截面图。
如图66、67所示,带状共振器700具有:层压构成层710a~710d而形成的层压体;在构成层710c上形成的长方形的带状导体784;在构成层710b、构成层710d上、以夹住带状导体784的方式形成的矩形状的GND导体783。另外,在层压体的两侧分别设置共振器用HOT端子781以及GND端子782,带状导体784的两端分别被连接在共振器用HOT端子781以及GND端子782上。可与第1实施方式的电感器相同地制造带状共振器700。
共振器的构成层710a~710d通过使相对介电常数为2.6~40,在从数百MHz到数GHz的带域内,可得到所期望的共振特性。另外,希望尽可能抑制共振器的材料损失,所以介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0025~0.0075。作为这样的构成层710a~710d,可使用上述复合电介质层。
(第25实施方式)
图68是表示本发明的电子器件的第25实施方式的共振器的透视斜视图。
如图68所示,共振器800具备:基材810、贯通基材810的圆筒状的同轴型导电体841、与贯通基材810的同轴型导电体841平行地设置的同轴型导电体842。在基材810中,在同轴型导电体842的一端上形成端部电极882,在另一端上形成连接用电极885。另外,同轴型导电体841的一端通过连接用电极885与同轴型导电体841连接,在另一端上形成有共振器用HOT端子881。这里,端部电极882与共振器用HOT端子881是电绝缘的。然后,以包围基材810的方式,形成有表面GND导体847。表面GND导体847与端部电极882连接,但与共振器用HOT端子881电绝缘。因此,同轴导体841、842发挥着作为具有某种特性阻抗的同轴型线路的功能。
该共振器的基材810通过使相对介电常数为2.6~40,在从数百MHz到数GHz的带域内,可得到所期望的共振特性。另外,希望尽可能抑制共振器的材料损失,所以介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0025~0.0075。作为这样的基材810,可使用上述复合电介质层。
(第26实施方式)
图69是表示本发明的电子器件的第26实施方式的带状共振器的透视斜视图。
在图69中,带状共振器850具有:层压多层构成层810而形成的层压体;在构成层810上形成的U字状的带状导体884;通过构成层810以上下夹入带状导体884的方式而配置的矩形状的GND导体883。另外,在层压体的两侧分别并列设置共振器用HOT端子881以及GND端子882,带状导体884的两端部分别被连接在共振器用HOT端子881以及GND端子882上。带状共振器850的制造方法与第1实施方式的电感器相同。
该共振器850的构成层810的材料通过使相对介电常数为2.6~40,在从数百MHz到数GHz的带域内,可得到所期望的共振特性。另外,希望尽可能抑制共振器的材料损失,所以介电损耗角正切(tanδ)优选为0.0025~0.0075。作为这样的构成层810,优选使用上述复合电介质层。
图70表示上述第23~26实施方式的共振器的等效电路图。在图70中,共振器用HOT端子981被连接在由同轴路或带状线构成的共振器984、941的一端上,而另一端上连接有GND端子982。
(第27实施方式)
图71是表示本发明的电子器件的第27实施方式的方块构成图,表示在携带式终端机器上使用本发明的电子器件的实例。
在图71所示的携带式终端机器1000中,由基带单元1010送出的传输信号通过混频器1001与来自混合电路1021的RF信号混合。该混合电路1021上连接有电压控制振荡电路(VCO)1020,与相位同步电路1019一起构成合成电路,以供给规定频率的RF信号。
利用混频器1001进行RF调制的传输信号经过带通滤波器(BPF)1002,被功率放大器1003增幅。该功率放大器1003的输出的一部分被联接器1004取出,用衰减器1005调整到规定的水平后,再次被输送到功率放大器1003中,调整为功率放大器的增益保持一定。由联接器1004送出的传输信号经过防止逆流用的隔离器(isolater)1006、低通滤波器1007被输入到双工机(duplexer)1008,从与此连接的天线1009进行发射。
另一方面,输送到天线1009的接收信号从双工机1008被输送到放大器1011中,被增幅到规定的水平。从放大器1011输出的接收信号经过带通滤波器1012被输送到混频器1013中。在该混频器1013中,从混合电路1021经过带通滤波器(BPF)1022输入RF信号,除去RF信号成分、进行解调。从混频器1013输出的接收信号经过SAW滤波器1014,在放大器1015被增幅之后,被输入到混频器1016。规定频率的局部发信信号从局部发信电路1018被输入到混频器1016,上述接收信号被变换成规定的频率,在放大器1017中被增幅到规定的水平后,被送到基带单元。
上述携带式终端器1000,作为包括天线1009、双工机1008、低通滤波器1007的天线前端(front end)组件(参照图71的虚线)1200,或包括隔离器1006、联接器1004、用衰减器1005、功率放大器1003的隔离器功率放大器组件(aisolater power amplifier module)(参照图71的虚线)1100,可以使用上述的天线或功率放大器,由此可构成混合组件(hybrid module)。另外,将作为RF单元、可构成含有除此之外的构成要素的装置的方法如在第22实施方式已经所示的那样,图71的BPF、VCO等也可使用第9~12实施方式以及第19实施方式中所示的VCO等。
如上述那样在携带式终端机器上搭载本实施方式的电子器件时,利用电子器件的小型化可使携带式终端机器1000小型化。另外,本实施方式的电子器件的弯曲强度优良,所以在安装电子器件时可充分防止电子器件的的缺损乃至变形等。而且,本实施方式的电子器件即使在高温下使用也能充分防止电容特性的经时变化,所以即使在高温下使用携带式终端机器1000,也能长时间地维持其性能。
(第28实施方式)
接着,详细地说明本发明的第28实施方式。
图76是表示本发明的电子器件的第28实施方式的部分截面图。
在图76中,作为电子器件,表示了具备多层基板1110和在多层基板1110上设置的电气元件1120a、1120b的功率放大率1100。
多层基板1110具有最外层两层构成层(第1电介质层)1110a、1100g,在两层最外层1110a、1100g之间、配置有含树脂的多层(在本实施方式中是3层)构成层(第2电介质层)1110b~1110f。另外,多层基板1110在构成层1110a的表面上、构成层1110a与构成层1110b之间、构成层1110b与构成层1110c之间、构成层1110c与构成层1110d之间、构成层1110d与构成层1110e之间、构成层1110e与构成层1110f之间、构成层1110f与构成层1110g之间、以及构成层1110g的表面上分别具有导体层1130a~1130h。构成层1110a~1110g、导体层1130a~1130h被层压而构成。
在上述多层基板1110中,构成层1110a、1110g的极限挠度是构成层1110b~1110f的1.3倍以上,构成层1110b~1110f的介电损耗角正切tanδ均为0.01以下。
即,多层基板1110包括机械强度优良的构成层1110a、1110g,和电特性优良的构成层1110b~1110f。因此,在制品化后,即使对功率放大器1100施加过大的负荷,也能良好地维持电特性的同时,能够充分地防止功率放大器1100中的多层基板1110中的缺损的发生。换言之,只要利用功率放大率1100,就可充分地提高其特性。
另外,通常在弯曲多层基板的情况下,多从表层部分破断,多层基板的强度依赖于最外层的强度的比率非常大,但在多层基板1110中,由机械强度大的材料构成的构成层1110a、1110g成为多层基板1110的最外层,所以能更充分地防止多层基板1110的破断。
另外,当构成层1110a、1110g的极限挠度不满构成层1110b~1110f的1.3倍时,难以与多层基板1110的强度上升联系在一起,不能充分地防止施加过大负荷时的多层基板1110的缺损的发生。另外,当构成层1110b~1110f的介电损耗角正切tanδ超过0.01时,与tanδ为0.01以下的情况相比,功率放大器1100的Q值大幅度减少,不能维持良好的电特性。
构成层1110a、1110b的极限挠度,从使功率放大器1100的机械强度增大的观点出发,优选为构成层1110b~1110f的1.5倍以上,但还优选为20倍以下。当极限挠度超过20倍时,在工序上的操作变得困难。另外,构成层1110b~1110f的介电损耗角正切tanδ优选为0.005以下。这时,与tanδ超过0.005的情况相比,电特性可变得更良好。
构成层1110b~1110f所含有的树脂没有特别限制。作为该树脂,例如可举出四氟乙烯、芳香族液晶聚酯、聚亚苯基亚硫酸盐、聚乙烯基苄基醚化合物、二乙烯基苯、富马酸盐、聚亚苯基氧化物(醚)、氰酸盐酯、双马来酰亚胺三嗪、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。另外,作为上述树脂,可使用环氧树脂和具有高Q值的活性酯固化树脂的混合物。
但是,除上述树脂以外,构成层1110b~1110f还可含有与该树脂相比介电常数大的陶瓷粉末。这时,即使在使用介电常数小的树脂的情况下,在构成层1110b~1110f中,也可使介电损耗角正切tanδ为0.01以下。
这样的陶瓷粉末可分为电介质陶瓷粉末和磁性体粉末。
上述电介质陶瓷粉末是含有选自镁、硅、铝、钛、锌、钙、锶、锆、钡、锡、钕、铋、锂、钐以及钽的至少一种金属的金属氧化物粉末,优选为介电常数为3.7~300、Q值为500~100,000的金属氧化物粉末。
当金属氧化物粉末的相对介电常数不满3.7时,有不能提高复合电介质层的相对介电常数、难以实现电子器件的小型化、轻量化的倾向。当金属氧化物粉末的相对介电常数超过300、Q值不满500时,在使用时有电子器件1100过度发热的同时、输送损失降低的倾向。另外,上述电介质陶瓷粉末通常以单结晶或多结晶构成。
作为上述电介质陶瓷粉末的具体例,除作为上述复合电介质层所含有的电介质陶瓷粉末的具体例而举出的之外,还可举出二氧化硅、玻璃、氢氧化物(氢氧化铝、氢氧化镁等)等的具有绝缘性的物质。电介质陶瓷粉末的形状可为球状、破碎状、鳞片状、针状的任一种形状。
作为上述电介质陶瓷粉末,优选为以TiO2、CaTiO3、SrTiO3、BaO-Nd2O3-TiO2、BaO-CaO-Nd2O3-TiO2、BaO-SrO-Nd2O3-TiO2、BaO-Sm2O3-TiO2、BaTi4O9、Ba2Ti9O20、Ba2(Ti,Sn)9O20、MgO-TiO2、ZnO-TiO2、MgO-SiO2、Al2O3的成分为主要成份的物质,与上述复合电介质层中所含有的电介质陶瓷粉末相同。以上述成份为主要成份的电介质陶瓷粉末既可以单独使用也可以组合使用两种类以上。
上述电介质陶瓷粉末的平均粒径,从与上述复合电介质层中所含有的电介质陶瓷粉末相同的理由出发,优选为0.01~100μm的范围内,更优选为0.2~20μm的范围内。
另外,上述电介质陶瓷粉末的添加量,从与上述复合电介质层中所含有的电介质陶瓷粉末相同的理由出发,相对于有机绝缘材料100体积份,优选为5~185体积份的范围,在该范围内,根据需要的介电常数以及介电损耗角正切选择适当的量即可。
另一方面,磁性体粉末可对构成层1110b~1110f赋予磁特性、降低线膨胀系数、提高材料强度。
作为上述磁性体粉末的具体例,可举出与上述复合电介质层中所含有的磁性体粉末相同的物质。它们既可单独使用也可组合使用两种类以上。
上述磁性体粉末的平均粒径,从与上述复合电介质层中所含有的磁性体粉末同样的理由出发,优选为0.01~100μm的范围内,更优选为0.2~20μm的范围内。
另外,从与上述复合电介质层中所含有的磁性体粉末相同的理由出发,磁性体粉末的添加量相对于有机绝缘材料100体积份,优选为5~185体积份的范围,在该范围内选择适当的量即可。
作为构成层1110a、1110g所含有的树脂,除构成层1110b~1110f所含有的树脂以外,可举出环氧树脂或苯酚树脂等,但构成层1110a、1110g除上述树脂以外还可含有比该树脂介电常数大的陶瓷粉末。但是,当构成层1110a、1110g含有大量陶瓷粉末时,构成层1110a、1110g的极限挠度难以成为构成层1110b~1110f的1.3倍以上。另一方面,当构成层1110a、1110g含有大量陶瓷粉末时,更进一步提高电特性。因此,优选为适当地添加陶瓷粉末,具体地说,相对于树脂100体积份,优选添加陶瓷粉末100~200体积份。
另外,作为构成层1110b~1110f所含有的树脂,当使用苄醚化合物时,与苄醚化合物相比弯曲强度大、弯曲弹性率低,均为热固化性树脂,从与其它树脂相比固化温度比较近的理由出发,优选使用环氧树脂作为构成层1110a、1110g所含有的树脂。
在上述多层基板1110中,构成层1110a、1110g的剥离强度优选为构成层1110b~1110f的剥离强度的1.5倍以上。这时,制品化后,即使对功率放大器1100施加过大的负荷,也可良好地维持电特性的同时,能够充分地防止多层基板1110中发生的缺损,除此之外,与不满1.5倍的情况相比,或更进一步提高实装的受动-能动元件(电气元件1120a、1120b)的固定强度以及剥离强度,或更进一步提高多层基板1110以及作为电子器件的功率放大器1100的作为电极的导体层1130h的强度。
构成层1110a、1110g的剥离强度更优选为构成层1110b~1110f的剥离强度的2倍以上。但是,构成层1110a、1110g的剥离强度优选为构成层1110b~1110f的剥离强度的20倍以下。当构成层1110a、1110g的剥离强度超过构成层1110b~1110f的剥离强度的20倍时,导体层(例如铜箔)必需变得相当粗,对功率放大率1100的高频率特性产生恶劣影响。
构成层1110a、1110g的剥离强度具体地优选为8N/cm以上,更优选为10N/cm以上。这时,与构成层1110a、1110g的剥离强度不满8N/cm的情况相比,得到如下的优点:更难以引起因作为实装部件的电气元件1120a、1120b的应力的缺损,或作为端子的导体层1130h的剥离等问题。
构成层1110a、1110g的剥离强度优选为100N/cm以下。当构成层1110a、1110g的剥离强度超过100N/cm时,导体层(例如铜箔)必需变得相当粗,对功率放大率1100的高频率特性产生恶劣影响。
另外,在图76中,构成层1110d具有由强化纤维构成的布1131,构成中心基板。该布1131的材质以及厚度如上所述。
构成上述导体层1130a~1130h的材料只要是导电材料就没有特别限制,作为这样的导电材料,可举出Cu、Ni、Al、Au、Ag等。其中更优选为Cu。这是因为Cu的内部电阻小、难以引起迁移(migration)。另外,作为电气元件1120a、1120b,例如使用电容器、电感器、半导体、电阻器等。
上述多层基板1110可使用组合(build up)工作法、一次层积工作法等通常的印刷基板的工作法制造。
(第29实施方式)
图77是表示本发明的电子器件的第29实施方式的电容器的透视斜视图,图78是表示本发明的电子器件的第29实施方式的电容器的部分截面图。
在图77、图78中,电容器1200具备:层压了构成层1200a~1200g而形成的层压体;在构成层1200b~1200g上形成的导体层23;在层压体的两侧上分别设置的端电极22。而且,邻近的内部导体23分别被连接在不同的端电极22上。另外,在端电极22的两端设有连接盘图形21。另外,构成层1200a、1200g由与上述第27实施方式的构成层1100a、1100b同样的材料构成,各构成层1200b~1200f由与第27实施方式的构成层1110b~1110f同样的材料构成。即,构成层1200a、1200g的极限挠度是构成层1200b~1200f的1.3倍以上,构成层1200b~1200f的介电损耗角正切tanδ为0.01以下。因此,只要利用该电容器1200,即使在制品化后对电容器1200施加过大的负荷,也可良好地维持电特性的同时,能充分地防止电容器1200发生缺损。
为了使电容器1200大容量化,各构成层1200a~1200g需要尽可能提高构成层1200b~1200f的材料的介电常数,因此,相对于构成层1200b~1200f中所含有的树脂,优选复合具有比该树脂高的介电常数的陶瓷粉末。另外,当将电容器1200使用于施加高频率电磁场的用途时,电容器1200的Q也对电特性造成影响的情况多,所以在这样的情况下,优选为tanδ尽可能小,为此,作为构成构成层1200b~1200f的树脂,选择树脂自身的tanδ小的树脂,但复合与树脂相比tanδ低的陶瓷粉末即可。作为这样的树脂或陶瓷粉末,可使用第27实施方式的树脂或陶瓷粉末。各构成层1200a、1200g既可相同也可不同,选择最适合的组合即可。另外,各构成层1200b~1200f既可相同也可不同,选择最适合的组合即可。
另外,对与上述实施方式相同或同等的构成要素标记相同符号,省略重复说明。
(第30实施方式)
图79是表示本发明的电子器件的第30实施方式的电感器的透视斜视图,图80是表示本发明的电子器件的第30实施方式的电感器的部分截面图。
在图79、图80中,电感器1300具备:层压了构成层1300a~1300e而形成的层压体;在构成层1300b~1300e上设置的内部导体13a~13(导体层)d;用于电连接该内部导体13a~13d的通孔14。另外,通过内部导体13和通孔14构成线圈图案(导电性元件部)。
构成层1300a、1300e用与上述第28实施方式的构成层1110a、1110g同样的材料构成,各构成层1300b~1300d用与第28实施方式的构成层1110b~1110f同样的材料构成。即,构成层1300a、1300g的极限挠度是构成层1300b~1300d的1.3倍以上,构成层1300b~1300d的介电损耗角正切tanδ为0.01以下。因此,只要利用该电感器1300,即使在制品化后对电感器1300施加过大的负荷,也可良好地维持电特性的同时,能充分地防止电感器1300发生缺损。
另外,在层压体的相对的两侧面分别设置有端电极12,线圈图案的两端部分别被连接在各端电极12上。另外,在端电极12的两端设有连接盘图形11。
另外,各构成层1300a、1300e既可相同也可不同,选择最适合的组合即可。另外,各构成层1300b~1300d也是,既可相同也可不同,选择最适合的组合即可。另外,对与上述实施方式相同或同等的构成要素标记相同符号,省略重复说明。
另外,内部导体13a~13d与通孔14一起构成螺旋状,但除去通孔14,将内部导体13a~13d汇集成一个、构成为弯曲状也可以。这样的构造也能发挥作为电感器的功能。
本发明并不限定于上述的实施方式。例如本发明的电子器件除上述第1~第27实施方式所记载的电子器件以外,也可以是线圈铁心、环形铁心、圆盘电容器、贯通电容器、钳位滤波器(clamp filter)、共模滤滤器(common mode filter)、EMC滤波器、电源用滤波器、脉冲变压器、偏向线圈、扼流线圈、DC-DC转换器、延迟线、电波吸收片、薄型电波吸收体、电磁屏蔽、同向双工机(diplexer)、双工机(duplexer)、天线开关组件、天线前端组件(antenna front end module)、隔离器-功率放大器组件、PLL组件、前端组件(front end module)、调谐器元件、方向性耦合器、双平衡混频器(DBM)、功率合成器、功率分配器、墨粉传感器(toner sensor)、电流传感器、调节器(actuator)、音响器(电压型声音发生器)、麦克风、接收机、蜂鸣器、PTC热变电阻、温度保险丝、铁酸盐磁铁等。
另外,在上述第28~第30实施方式中,作为电子器件使用功率放大器1100、电容器1200、电感器1300,但本发明的电子器件除上述功率放大器、电容器、电感器以外,也可适用VCO、天线开关组件、前端(front end)组件、PLL组件、RF调谐器组件、RF单元、重叠组件、TCXO等。
另外,在上述第28~第30实施方式中,最外层的极限挠度是配置于它们之间的构成层的1.3倍以上,但如果最外层的剥离强度为配置于它们之间的构成层的1.5倍以上,最外层的极限挠度未必需要成为配置于它们之间的构成层的1.3倍以上。这时也是,即使在制品化后对电子器件施加过大的负荷,也可良好地维持电特性的同时、能充分地防止电子器件发生缺损。另外,最外层的剥离强度优选为配置于它们之间的构成层的20倍以下。当最外层的剥离强度超过配置于它们之间的构成层的20倍时,导体层(例如铜箔)必需变得相当粗,对电子器件的高频率特性产生恶劣影响。
另外,在上述第28~第30实施方式中,两层最外层都具有配置于它们之间的构成层的1.3倍以上的极限挠度,但只要任一方的最外层的极限挠度是上述构成层的1.3倍以上即可。这时也是,即使在制品化后对电子器件施加过大的负荷,也可良好地维持电特性的同时、能充分地防止电子器件发生缺损。
以下,更详细地说明本发明的适当的实施例,但本发明并不限定于这些实施例。
(制造例A:活性酯化合物的合成)
在具备氮导入管的2L分体烧瓶(separable flask)中,装入蒸馏水900mL以及氢氧化钠0.5833摩尔(23.33g),利用氮导入管使氮充分起泡除去蒸馏水中以及反应系内的氧。花1小时时间使α-萘酚0.54摩尔(77.85g)溶解于其中,得到α-萘酚溶液。与此不同,将600mL甲苯装入到升温到60℃的另一个烧瓶中,溶解间苯二酸氯化物(东京化成工业株式会社制)0.27摩尔(54.82g)。
将该间苯二酸氯化物溶液升温到60℃,花10秒钟滴到用蹼板(paddle blade)以300转数搅拌的上述α-萘酚溶液中,以那样的旋转数保持4小时,使之反应。反应结束后,静置分液,取出水相。用0.5%碳酸苏打水洗净30分钟甲苯相、静置分液并重复3次后,用去离子水洗净30分钟、静置分液并重复3次。然后,升温除去甲苯400mL左右浓缩后,用15秒滴下庚烷600mL,使二(α-萘基)间苯二酸酯析出。过滤该析出物,在室温下用300mL的甲醇洗净30分钟,通过过滤-干燥,得到活性酯化合物二(α-萘基)间苯二酸酯106g。酯化率为99.8%。以下称得到的二(α-萘基)间苯二酸酯为“IAAN”。
(制造例B:多芳基化合物的合成)
将由1.031kg的间对苯二酰氯、0.258kg的对苯二酰氯、0.057kg的甲基三辛基氯化铵以及27.3kg的甲苯构成的溶液,和由1.540kg的3,3’-5,5’-四甲基双酚、0.648kg的氢氧化钠以及19.2kg的脱氧水构成的溶液在100L釜中在11℃下搅拌混合30分钟,使之接触。
静置分离生成液后,除去水相,接着用水反复三次洗净甲苯相。接着向得到的甲苯相中分别以10L/分、100L/分的速度供给弱溶媒(badsolvent)甲醇,连续通过连续式剪切机(太平洋机工制的高速分散机FM-25、叶片圆周速度15m/秒)进行沉淀操作(多芳基化合物的析出)。接着,在滤材上收集得到的多芳基化合物,在釜中用80℃的温水洗净30分钟,反复过滤三次,然后干燥,得到多芳基化合物。在氯仿中(0.1g/dL)在30℃下,用乌氏粘度计决定的多芳基化合物的对数比浓粘度为1.5dL/g。以下将得到的多芳基化合物称为“多芳基化合物1”。
(实施例A1)
将BaNd2TiO4系电介质陶瓷粉末(平均粒径1.6μm、千兆Hz带的介质特性:ε90/Q1700、TDK(株))177重量份、有机溶剂四氢呋喃620重量份、偶合剂KBM573(信越化学工业(株))0.9重量份装入到5升烧杯中,使用搅拌机进行4小时搅拌处理。然后,添加环氧树脂EPICLON HP7200H(大日本油墨化学工业(株))174重量份、活性酯化合物IAAN158重量份、阻燃剂EPICLON152(大日本油油墨化学工业(株))48重量份、固化促进剂CUREZOL2E4MZ(四国化成工业(株))1.1重量份,进行搅拌直到完全溶解、分散,得到糊状物(糊状物A)。
另一方面,将多芳基化合物1的67重量份和有机溶剂的四氢呋喃840重量份装入到2升烧杯中,进行搅拌直到多芳基化合物完全溶解、分散,得到糊状物(糊状物B)。
接着,将上述糊状物B装入到糊状物A的烧杯中,搅拌到完全分散,得到糊状物(糊状物C)。
使用刮墨刀(doctor blade)将该糊状物C涂布在18μm电解铜箔(CF-T9、福田金属箔工业(株))或50μmPET薄膜上,进行50℃/10分钟+120℃/10分钟的干燥处理。得到的树脂组合物的厚度为50μm。将12块该树脂组合物重叠,通过高温真空压制成形机(KVHC型、北川精机(株))在“以2℃/分的速度从30℃升温到150℃后、保持60分钟后、以3℃/分的速度升温到190℃、保持60分钟的温度曲线,3MPa的压力、30torr以下的真空度”的条件下进行压制。压制后得到的树脂组合物的固化物的厚度为500μm。
(实施例A2~A11)
除使用表1所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例A1相同,得到含有BaNd2TiO4系电介质陶瓷粉末的固化物。
(实施例B1~B8)
除使用表2所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例A1相同,得到含有Ba2Ti9O20系电介质陶瓷粉末(平均粒径1.7μm、千兆Hz带的介质特性:ε39/Q9000、TDK(株))的固化物。
(实施例C1~C8)
除使用表3所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例A1相同,得到含有Al2O3系电介质陶瓷粉末(平均粒径2.2μm、千兆Hz带的介质特性:ε9.8/Q40000、TDK(株))的固化物。
(比较例1)
除使用表2所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例B5相同,得到代替环氧树脂以及活性酯化合物而含有332g的聚乙烯基苄基醚的固化物。
使用在实施例A1~A11、B1~B8以及C1~C8中得到的固化物,利用以下的方法,求得介电常数、介电损耗角正切、玻璃化转变温度以及吸水率。
(介电常数以及介电损耗角正切)
将固化物作为长度100mm、宽1.5mm、厚0.5mm的棒状试样,用空洞共振器摄动法(使用TDK(株)开发的高频率介质特性测定装置、Hewlett-Packard(株)制83620A以及8757D)、用2GHz的频率测定介电常数以及介电损耗角正切。
(玻璃化转变温度)
根据JIS C6481的测定方法,使用DSC-50(岛津制作所制),以10℃/分的升温、在30℃~200℃的温度范围内进行测定,计算放热、吸热曲线的开始(onset)以及结束(endset)的中点温度,求得玻璃化转变温度。
(吸水率)
将固化物作为长度50mm、宽50mm、厚0.5mm的平板状试样,进行120℃/小时的减压干燥(减压度5torr以下),在保持25℃/60%RH的定温定湿槽中放置1小时后,用精密天秤(ER-182A、研精工业(株))测定初期重量。然后,在85℃/85%RH的高温高湿槽内放置24小时、从该槽中取出,在保持25℃/60%RH的定温定湿槽内放置1小时后,用上述精密天秤测定试验后重量。吸水率根据下述式算出。
吸水率(%)=(试验后重量-初期重量)/初期重量×100
另外,使用在实施例A1~A11、B1~B8以及C1~C8中得到的糊状物C(或相当于糊状物C的物质),通过以下的方法进行流动性试验。
(流动性)
在18μm的电解铜箔上以长度100mm、宽100mm、厚0.5mm的方式涂布糊状物C(或相当于糊状物C的物质),进行50℃/10分钟+120℃/10分钟的干燥处理,制作附带树脂铜箔。在该附带树脂铜箔的表面以及里面上依次重叠分离薄片(release film)、模具板(厚度:2mm)以及缓冲材料,用高温真空压制成形机(KVHC型、北川精机(株)),在“以2℃/分的速度从30℃升温到150℃后保持60分钟的温度曲线、3MPa的压力、30torr以下的真空度”的条件下进行压制,测定压制后的尺寸变化,根据下述式计算出流动性。
流动性(%)=(压制后面积-压制前面积)/压制前面积×100
上述试验的结果与树脂组合物的组成一起如以下的表1~表3所示。另外,以上述条件测定的介电常数的值只要为3.0以上、就可称为高介电常数,只要介电损耗角正切为0.0045以下、就可称为低介电损耗角正切。另外,只要玻璃化转变温度为130℃以上、就可称该温度为高温,只要吸水率的值为0.20%以下、就可称为吸水率低。表1~表3的流动性的栏记载有○以及△,○意味着流动性为101%以上,△意味着流动性为100.1%以上不满101%。
表1
实施例A1 | 实施例A2 | 实施例A3 | 实施例A4 | 实施例A5 | 实施例A6 | 实施例A7 | 实施例A8 | 实施例A9 | 实施例A10 | 实施例A11 | ||
环氧树脂 | EPICLON-HP7200H | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 177 | 174 |
YX-4000 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 75 | - | |
活性酯化合物 | IAAN | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 240 | 158 |
多芳基化合物 | 多芳基化合物1 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 93 | 67 |
阻燃剂 | EPICLON152 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 36 | 48 |
固化促进剂 | CUREZOL2E4MZ | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | - | - | 1.1 |
DMAP | - | - | - | - | - | - | - | - | 1.1 | 1.1 | - | |
有机溶剂 | THF | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 |
电介质陶瓷粉末 | BaNd2Ti4O12系 | 177 | 354 | 708 | 1062 | 1415 | 1769 | 2123 | 2300 | 1415 | 1971 | - |
Ba2Ti8O20系 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
Al2O3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
表面处理剂 | KBM573 | 0.9 | 1.8 | 3.5 | 5.3 | 7.1 | 8.9 | 10.6 | 11.5 | 7.1 | 9.9 | - |
电介质陶瓷粉末添加量(体积份) | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 40 | 40 | 0 | |
介电常数(2GHz) | 摄动法(空洞共振器法) | 3.2 | 3.8 | 5.5 | 7.9 | 11.3 | 15.9 | 22.0 | 24.0 | 11.2 | 11.2 | 2.8 |
介电损耗角正切(2GHz) | 摄动法(空洞共振器法) | 0.0043 | 0.0042 | 0.0038 | 0.0036 | 0.0033 | 0.0031 | 0.0029 | 0.0027 | 0.0034 | 0.0030 | 0.0048 |
流动性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | ○ | ○ | |
玻璃化转变温度 | DSC法(℃) | 132 | 133 | 133 | 133 | 133 | 134 | 134 | 133 | 136 | 134 | 132 |
吸水率 | 85℃85%RH×24小时(%) | 0.19 | 0.16 | 0.13 | 0.09 | 0.07 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.07 | 0.07 | 0.21 |
EPICLON-HP7200H(二环戊二烯型环氧树脂、环氧当量:280、大日本油墨化学工业社)、YX-4000(双酚型环氧树脂、环氧当量:186、油化シエルエポキシ社)、EPICLON152(溴化双酚A型环氧树脂、环氧当量:360、溴含有率45%、大日本油墨化学工业社)、CUREZOL2EMZ(2-乙基-4-甲基咪唑、四国化成工业社)、DMAP(二甲基氨基吡啶、东京化成工业社)、KBM573(N-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、信越化学工业社)
表2
实施例B1 | 实施例B2 | 实施例B3 | 实施例B4 | 实施例B5 | 实施例B6 | 实施例B7 | 实施例B8 | 比较例1 | ||
环氧树脂 | EPICLON-HP7200H | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | - |
YX-4000 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
活性酯化合物 | IAAN | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | - |
聚乙烯基苄基醚 | - | - | - | - | - | - | - | - | 332 | |
多芳基化合物 | 多芳基化合物1 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 |
阻燃剂 | EPICLON152 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 |
固化促进剂 | CUREZOL2E4MZ | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
DMAP | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
有机溶剂 | THF | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 |
电介质陶瓷粉末 | BaNd2Ti4O12系 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
Ba2Ti9O20系 | 177 | 354 | 708 | 1062 | 1415 | 1769 | 2123 | 2300 | 1415 | |
Al2O3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
表面处理剂 | KBM573 | 0.9 | 1.8 | 3.5 | 5.3 | 7.1 | 8.9 | 10.6 | 11.5 | 7.1 |
电介质陶瓷粉末添加量(体积份) | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 40 | |
介电常数(2GHz) | 摄动法(空洞共振器法) | 3.1 | 3.6 | 5.0 | 6.9 | 9.2 | 12.1 | 15.7 | 17.2 | - |
介电损耗角正切(2GHz | 摄动法(空洞共振器法) | 0.0042 | 0.0041 | 0.0036 | 0.0035 | 0.0034 | 0.0030 | 0.0028 | 0.0027 | - |
流动性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | - | |
玻璃化转变温度 | DSC法(℃) | 131 | 133 | 133 | 134 | 134 | 133 | 135 | 134 | - |
吸水率 | 85℃85%RH×24小时(%) | 0.2 | 0.17 | 0.14 | 0.1 | 0.08 | 0.06 | 0.05 | 0.04 | - |
EPICLON-HP7200H(二环戊二烯型环氧树脂、环氧当量:280、大日本油墨化学工业社)、YX-4000(双酚型环氧树脂、环氧当量:186、油化シエルエポキシ社)、EPICLON152(溴化双酚A型环氧树脂、环氧当量:360、溴含有率45%、大日本油墨化学工业社)、CUREZOL2EMZ(2-乙基-4-甲基咪唑、四国化成工业社)、DMAP(二甲基氨基吡啶、东京化成工业社)、KBM573(N-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、信越化学工业社)
表3
实施例C1 | 实施例C2 | 实施例C3 | 实施例C4 | 实施例C5 | 实施例C6 | 实施例C7 | 实施例C8 | ||
环氧树脂 | EPICLON-HP7200H | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 |
YX-4000 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
活性酯化合物 | IAAN | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 |
多芳基化合物 | 多芳基化合物1 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 |
阻燃剂 | EPICLON152 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 |
固化促进剂 | CUREZOL2E4MZ | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
DMAP | - | - | - | - | - | - | - | - | |
有机溶剂 | THF | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 |
电介质陶瓷粉末 | BaNd2Ti4O12系 | - | - | - | - | - | - | - | - |
Ba2Ti8O20系 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
Al203 | 177 | 354 | 708 | 1062 | 1415 | 1769 | 2123 | 2300 | |
表面处理剂 | K8M573 | 0.9 | 1.8 | 3.5 | 5.3 | 7.1 | 8.9 | 10.6 | 11.5 |
电介质陶瓷粉末添加量(体积份) | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | |
介电常数(2GHz) | 摄动法(空洞共振器法) | 3.0 | 3.2 | 3.8 | 4.4 | 5.1 | 5.8 | 6.5 | 7.0 |
介电损耗角正切(2GHz) | 摄动法(空洞共振器法) | 0.004 | 0.004 | 0.004 | 0.003 | 0.003 | 0.003 | 0.003 | 0.003 |
流动性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | |
玻璃化转变温度 | DSC法(℃) | 131 | 132 | 132 | 133 | 132 | 133 | 133 | 134 |
吸水率 | 85℃85%RH×24小时(%) | 0.2 | 0.17 | 0.13 | 0.1 | 0.07 | 0.06 | 0.05 | 0.04 |
EPICLON-HP7200H(二环戊二烯型环氧树脂、环氧当量:280、大日本油墨化学工业社)、YX-4000(双酚型环氧树脂、环氧当量:186、油化シエルエポキシ社)、EPICLON152(溴化双酚A型环氧树脂、环氧当量:360、溴含有率45%、大日本油墨化学工业社)、CUREZOL2EMZ(2-乙基-4-甲基咪唑、四国化成工业社)、DMAP(二甲基氨基吡啶、东京化成工业社)、KBM573(N-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、信越化学工业社)
对于实施例B5以及比较例1,测定弯曲强度(根据JISC6481)、弯曲弹性率(根据JISC6481)以及铜箔剥离强度(根据JISC6481)。得到的结果如以上的表4所示。另外,对于实施例B5,测定介电常数的大小的棒状试样在125℃下加热1000小时,在与上述同样的条件下测定从加热开始240小时后、500小时后以及1000小时后的介电常数,求得与不进行加热测定的介电常数的差。得到的结果如图81所示。如图81所示,关于实施例B5的固化物,在高温下长时间保持时的介电常数的上升很小。
表4
实施例B5 | 比较例1 | |
弯曲强度(MPa) | 125 | 85 |
弯曲弹性率(GPa) | 9.0 | 11.0 |
铜箔剥离强度(N/cm) | 10.0 | 6.0 |
(实施例1)
将BaNd2TiO4系电介质陶瓷粉末(平均粒径1.6μm、千兆Hz带的介质特性:ε90/Q1700、TDK(株))177重量份、有机溶剂四氢呋喃620重量份、偶合剂KBM573(信越化学工业(株))0.9重量份装入到5升烧杯中,使用搅拌机进行4小时搅拌处理。然后,添加环氧树脂EPICLON HP7200H(大日本油墨化学工业(株))174重量份、活性酯化合物IAAN158重量份、阻燃剂EPICLON152(大日本油墨化学工业(株))48重量份、固化促进剂CUREZOL2E4MZ(四国化成工业(株))1.1重量份,进行搅拌直到完全溶解、分散,得到糊状物(糊状物D)。
另一方面,将多芳基化合物1的67重量份和有机溶剂的四氢呋喃840重量份装入到2升烧杯中,进行搅拌直到多芳基化合物完全溶解、分散,得到糊状物(糊状物E)。
接着,将上述糊状物E装入到糊状物D的烧杯中,进行搅拌直到完全分散,得到糊状物(糊状物F)。
将该糊状物F涂布在2116型玻璃布(NEA2116、厚度:100μm、日东纺织(株))上,进行50℃/10分钟+120℃/10分钟的干燥处理,得到半固化片(prepreg)。得到的半固化片的厚度为170μm。将3块该半固化片重叠,用高温真空压制成形机(KVHC型、北川精机(株)),在“以2℃/分的速度从30℃升温到150℃后、保持60分钟后、以3℃/分的速度升温到190℃后、保持60分钟的温度曲线,3MPa的压力、30torr以下的真空度”的条件下进行压制,得到薄片状固化树脂。得到的薄片状固化树脂的厚度为500μm。
(实施例2~9)
除使用表5所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例1相同,得到含有BaNd2TiO4系电介质陶瓷粉末的半固化片以及薄片状固化树脂。
(实施例10)
除使用表5所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例1相同,得到含有Ba2Ti9O20系电介质陶瓷粉末(平均粒径1.7μm、千兆Hz带的介质特性:ε39/Q9000、TDK(株))的半固化片以及薄片状固化树脂。
(实施例11)
除使用表5所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例1相同,得到含有Al2O3系电介质陶瓷粉末(平均粒径2.2μm、千兆Hz带的介质特性:ε9.8/Q40000、TDK(株))的半固化片以及薄片状固化树脂。
使用在实施例1~11中得到的薄片状固化树脂,利用与实施例A1相同的方法,求得介电常数、介电损耗角正切、玻璃化转变温度以及吸水率。
另外,使用在实施例1~9中得到的糊状物F(或相当于糊状物F的物质),通过以下的方法进行填充性-粘接性的试验。
(填充性-粘接性)
将糊状物F以厚度为0.17mm的方式涂布在2116型玻璃布(NEA2116、厚度:100μm、日东纺织(株))上,进行50℃/10分钟+120℃/10分钟的干燥处理,制作半固化片。在该半固化片的表面以及里面上依次重叠厚度18μm的电解铜箔(CF-T9、福田金属工业(株))、模具板(厚度:2mm)、以及缓冲材料,用高温真空压制成形机(KVHC型、北川精机(株)),在“以2℃/分的速度从30℃升温到150℃后、保持60分钟的温度曲线,3MPa的压力、30torr以下的真空度”的条件下进行压制。这样,制作层压板(两面附带金属箔的基板),用SEM观察内部的填充性,通过在100mm×100mm的范围内剥离金属箔、对金属箔的粘接性进行评价。
上述试验的结果与组成一起表示于以下的表5中。另外,以上述条件测定的介电常数的值只要为3.6以上、就可称为高介电常数,只要介电损耗角正切为0.05以下、就可称为低介电损耗角正切。另外,只要玻璃化转变温度为120℃以上、就可称该温度为高温,只要吸水率的值为0.1%以下、就可称为吸水率低。表5的填充性-粘接性的栏记载有○以及△,○意味着没有间隙地被填充、且半固化片间的粘接良好;△意味着发现部分间隙、半固化片间的粘接并不完全。
表5
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | ||
环氧树脂 | EPICLON-HP7200H | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 174 | 177 | 174 | 174 |
YX-4000 | - | - | - | - | - | - | - | - | 75 | - | - | |
活性酯化合物 | IAAN | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 158 | 240 | 158 | 158 |
多芳基化合物 | 多芳基化合物1 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | 93 | 67 | 67 |
阻燃剂 | EPICLON152 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 36 | 48 | 48 |
固化促进剂 | CUREZOL2E4MZ | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | - | - | 1.1 | 1.1 |
DMAP | - | - | - | - | - | - | - | 1.1 | 1.1 | - | - | |
有机溶剂 | THF | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 |
电介质陶瓷粉末 | BaNd2Ti4O12系 | 177 | 354 | 708 | 1062 | 1415 | 1769 | 1730 | 1415 | 1971 | - | - |
Ba2Ti9O20系 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 1415 | - | |
Al2O3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 1415 | |
表面处理剂 | KBM573 | 0.9 | 1.8 | 3.5 | 5.3 | 7.1 | 8.9 | 8.7 | 7.1 | 9.9 | 7.1 | 7.1 |
电介质陶瓷粉末添加量(体积份) | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 55 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
介电常数(2GHz) | 摄动法(空洞共振器法) | 3.6 | 4 | 4.8 | 6.8 | 9.7 | 12.3 | 13.1 | 10.2 | 10.1 | 8.1 | 4.7 |
介电损耗角正切(2GHz) | 摄动法(空洞共振器法) | 0.0031 | 0.0033 | 0.0036 | 0.0038 | 0.0038 | 0.0040 | 0.0042 | 0.0038 | 0.0030 | 0.0033 | 0.003 |
填充性-粘接性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | ○ | - | - | |
玻璃化转变温度 | DSC法(℃) | 133 | 134 | 133 | 133 | 134 | 133 | 132 | 133 | 135 | 134 | 132 |
吸水率 | 85℃85%RH×24小时(%) | 0.08 | 0.07 | 0.06 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.04 |
EPICLON-HP7200H(二环戊二烯型环氧树脂、环氧当量:280、大日本油墨化学工业社)、YX-4000(双酚型环氧树脂、环氧当量:186、油化シエルエポキシ社)、EPICLON152(溴化双酚A型环氧树脂、环氧当量:360、溴含有率45%、大日本油墨化学工业社)、CUREZOL2EMZ(2-乙基-4-甲基咪唑、四国化成工业社)、DMAP(二甲基氨基吡啶、东京化成工业社)、KBM573(N-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、信越化学工业社)
(实施例12)
将Ba2Ti9O20系电介质陶瓷粉末(平均粒径1.7μm、千兆Hz带的介质特性:ε39/Q9000、TDK(株))1415重量份、有机溶剂四氢呋喃620重量份、偶合剂KBM573(信越化学工业(株))7.1重量份装入到5升烧杯中,使用搅拌机进行4小时搅拌处理。然后,添加环氧树脂EPICLON HP7200H(大日本油墨化学工业(株))174重量份、活性酯化合物IAAN158重量份、阻燃剂EPICLON152(大日本油墨化学工业(株))48重量份、固化促进剂CUREZOL2E4MZ(四国化成工业(株))1.1重量份,进行搅拌直到完全溶解、分散,得到糊状物(糊状物G)。
另一方面,将多芳基化合物1的67重量份和有机溶剂的四氢呋喃840重量份装入到2升烧杯中,进行搅拌直到多芳基化合物完全溶解、分散,得到糊状物(糊状物H)。
接着,将上述糊状物H装入到糊状物G的烧杯中,进行搅拌直到完全分散,得到糊状物(糊状物I)。
使用刮墨刀将该糊状物I涂布在18μm电解铜箔(CF-T9、福田金属箔工业(株))或50μmPET薄膜上,进行50℃/10分钟+120℃/10分钟的干燥处理。得到的薄膜的厚度为50μm。将12块该薄膜重叠,用高温真空压制成形机(KVHC型、北川精机(株)),在“以2℃/分的速度从30℃升温到150℃后、保持60分钟后、以3℃/分的速度升温到190℃后、保持60分钟的温度曲线,3MPa的压力、30torr以下的真空度”的条件下进行压制。压制后得到的薄片状固化物的厚度为500μm。
(比较例2)
除使用表6所记载的材料(同表记载的重量)以外,其它与实施例12相同,得到代替环氧树脂以及活性酯化合物而含有332g的聚乙烯基苄基醚的固化物。另外,在表6中,作为挠性赋予材料使用的TuftecH1043是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的加氢的物质(旭化成社制),SAYTEX、BT93是乙烯双四溴酞酰亚胺(ALBEMARLE社制)。
使用在实施例A12中得到的薄片状固化物,利用与上述实施例A1相同的方法,求得介电常数、介电损耗角正切、玻璃化转变温度以及吸水率。
另外,薄片固化物的弯曲强度(MPa)根据JIS C6481测定。
上述试验的结果与树脂组合物的组成一起表示于以下的表6中。另外,以上述条件测定的介电常数的值只要为3.6以上、就可称为高介电常数,只要介电损耗角正切为0.05以下、就可称为低介电损耗角正切。另外,只要玻璃化转变温度为120℃以上、就可称该温度为高温,只要吸水率的值为0.1%以下、就可称为吸水率低。
表6
实施例12 | 比较例2 | ||
环氧树脂 | - | 174 | - |
活性酯化合物 | - | 158 | - |
聚乙烯基苄基醚 | - | - | 344 |
挠性赋予材料 | 多芳基化合物 | 67 | - |
Tuftec H1043 | - | 86 | |
阻燃剂 | EPICLON152 | 48 | - |
SAYTEX BT93 | - | 122 | |
固化促进剂 | CUREZOL2E4MZ | 1.1 | - |
过氧化二异丙苯 | - | 5.2 | |
有机溶剂 | THF | 1390 | - |
甲苯 | - | 1967 | |
电介质陶瓷粉末 | Ba2Ti9O20系 | 1415 | 1415 |
表面处理剂 | KBM573 | 7.1 | 7.1 |
电介质陶瓷粉末量 | 体积% | 40 | 40 |
介电常数(2GHz) | 摄动法(空洞共振法) | 9.2 | 8.8 |
介电损耗角正切(2GHz) | 摄动法(空洞共振法) | 0.0034 | 0.0029 |
玻璃化转变温度(℃) | DSC法 | 134 | 192 |
吸水率(%) | 85℃85%RH24小时 | 0.08 | 0.05 |
弯曲强度(MPa) | - | 125 | 98 |
如表6所示,实施例12的薄片固化物的弯曲强度大,而比较例2的薄片固化物的弯曲强度小。由此认为:操作由实施例12的薄片固化物构成的电子器件时难以引起变形或缺损等。
(实施例13)
如以下那样,制作作为图82所示的电子器件的功率放大器组件。另外,在图82中,与图76相同或同等的构成要素标记相同符号。
首先,将用下述构成式(I)
(上述式(I)中,R1为甲基,R2为苄基,R3为乙烯基苄基,n为3)表示的分子量约6000的乙烯基苄基树脂(聚乙烯基苄基醚化合物(VB))和Tuftec H1043放入甲苯中,进行搅拌直到完全溶解。然后,其中放入SATYEXBT93、过氧化二异丙苯、BaNd2Ti4O12(平均粒径0.2μm、相对介电常数93)、KBM573和20mmφ的氧化锆球200g,用球磨机混合4小时。
由此得到糊状物(以下称为“糊状物J”)。这时,糊状物J中的陶瓷粉末的含有率约为40体积%。然后,用刮墨刀将糊状物J涂布在12μm电解铜箔(JTM、日矿マテリアルズ(株))上,在120℃进行5分钟的干燥处理,得到厚度为50μm的薄片(以下称为“薄片A”)。如上述那样,准备4块相同的薄片A。另外,糊状物J的介电常数约为10、tanδ约为0.0025。另外,测定薄片A的弯曲强度、弯曲弹性率以及剥离强度,其弯曲强度为80MPa,弯曲弹性率为8GPa。剥离强度以12μm铜箔计为4.2N/cm。另外,测定薄片A的极限挠度,其极限挠度为3.6mm。另外,弯曲强度按照与上述同样的方法测定,弯曲弹性率根据JIS K6911测定。
另一方面,环氧树脂与由溶融二氧化硅构成的陶瓷粉末(电气化学工业FB-3SX)复合,得到糊状物(以下称为“糊状物K”)。这时,糊状物K中的陶瓷粉末的含有率约为15体积%。然后,用刮墨刀将糊状物K涂布在12μm电解铜箔(JTM、日矿MATERIARUZU(株))上,在110℃进行5分钟的干燥处理,得到厚度为50μm的薄片(以下称为“薄片B”)。如上述那样准备2块薄片B。糊状物K的介电常数约为3.2、tanδ约为0.011。另外,测定薄片B的弯曲强度、弯曲弹性率以及剥离强度,其弯曲强度为140Mpa、弯曲弹性率为5GPa。剥离强度以12μm铜箔计为11N/cm,是薄片A的剥离强度的2.2倍。另外,薄片B的极限挠度为5.7mm,是薄片A的2.3倍。另外,弯曲强度、弯曲弹性率以及剥离强度按照与上述同样的方法测定。
接着,在2块薄片B之间、配置由糊状物D以及厚度约为95μm的玻璃布1131构成的厚度150μm的芯(core)基板,在2块薄片B和芯基板之间分别配置2块薄片A。然后,重叠薄片A、芯基板以及薄片B,使用高温真空压制成形机(KVHC型、北川精机(株)),在条件:保持压制压力4Mpa的同时、以3℃/分钟的速度升温后、在150℃下保持40分钟、以4℃/分钟的速度升温后、在200℃下保持180分钟下进行压制。由此得到由构成层1110a~1110g以及导体层1130a~1130h构成的多层基板1110。
接着,在多层基板1110上,作为电气元件将内藏增幅电路的半导体的空芯片(bare chip)1120a,按照引线接合法(wirebonding)安装之后,用环氧树脂以及二氧化硅构成的树脂组合物1140模压(mold)该空芯片1120a。而且,将作为电气元件的芯片电容器1120b安装在多层基板上。由此得到图82所示的功率放大器组件1100。
(比较例3)
除用薄片B全部代替薄片A以外、其它与实施例13相同,得到功率放大器组件。因此,该功率放大器组件的最外层的极限挠度为其内侧层的1倍,最外层的剥离强度为其内侧层的1倍。
(电特性以及机械特性试验)
对通过上述方法得到的实施例13以及比较例3的功率放大器组件,按照以下方法进行电特性以及机械特性的试验。
即,电特性的试验使用信号发生器、功率表、频谱分析器等测定器,测定输出水平、效率、失真等。另一方面,机械特性的试验都根据JIS C7210测定安装部件芯片电容器1120b的横压强度、弯曲试验、粘合强度试验、剥离试验。
其结果可知:实施例13以及比较例3的功率放大器组件均维持良好的电特性。相对于此可知:实施例13的功率放大器组件与比较例3的功率放大器组件相比,可充分地防止缺损的发生。
产业上的可利用性
如上所述,只要根据本发明的树脂组合物、固化树脂、薄片状固化树脂、层压体、半固化片、电子器件以及多层基板,就能充分提高电子器件的特性。
Claims (5)
1.一种多层基板,其特征在于:
该多层基板是由层压含有树脂的两层第1电介质层、配置在所述两层第1电介质层之间且含有树脂的至少一层第2电介质层和至少一层导体层而构成,
所述两层的第1电介质层的至少一层构成最外层,
所述第2电介质层的介电损耗角正切tanδ为0.01以下,
所述第1电介质层的剥离强度是所述第2电介质层的剥离强度的1.5倍以上。
2.如权利要求1所述的多层基板,其特征在于:
所述第1电介质层的剥离强度为8N/cm以上。
3.一种电子器件,其特征在于:
该电子器件是由层压含有树脂的两层第1电介质层、配置在所述两层第1电介质层之间且含有树脂的至少一层第2电介质层和至少一层导体层而构成,
所述两层的第1电介质层的至少一层构成最外层,
所述第2电介质层的介电损耗角正切tan δ为0.01以下,
所述第1电介质层的剥离强度是所述第2电介质层的剥离强度的1.5倍以上。
4.如权利要求3所述的电子器件,其特征在于:
所述第1电介质层的剥离强度为8N/cm以上。
5.一种电子器件,其特征在于,具备:
权利要求1或2所述的多层基板;以及
设置在所述多层基板上的电气元件。
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