CN105228344B - 一种埋入式电容的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种埋入式电容的制备方法，包括在铜箔片一侧涂布导电性树脂并烘干完全固化，在导电性树脂表面涂覆介电性树脂并预烘干至半固化状态，将两片铜箔片的介电性树脂表面相对贴合并压合、高温固化以获取双面覆铜叠层板，将双面覆铜叠层板通过贴干膜、曝光、显影、除铜层、除导电层以及剥膜处理以得到埋入式电容等步骤；铜箔片选用较为平整的压延铜箔或者低轮廓电解铜箔，其厚度为1/2oz或者1oz；使用辊压或者真空层压对介电性树脂表面进行压合；通过蚀刻以除去铜层，通过喷砂或激光深控切割以除去导电层；介电性树脂可二次涂覆。通过本发明所获得的埋入式电容的结构，保证在降低介电层厚度以增强电容密度的同时，有效保持介电层的力学性能。

Description

一种埋入式电容的制备方法

技术领域

本发明涉及印制电路板技术领域，特别是涉及一种埋入式电容的制备方法。

背景技术

现有的电子产品，分离式无源元件占据着90％以上的数量以及40％以上的板面面积，对于传统的分离式无源元件，因板面上互连长度和焊接点多，有着较强的寄生电感效应，材料和系统的电性能及可靠性能也大为降低。随着电子产品向着微型化、高多功能化方向发展，很明显，传统的分离式无源元件已经难以符合先进电子产品的应用需求。而埋入式无源元件技术，能够将元件高度整合，有效提升产品的性能和可靠性，因此越来越受到重视。

在一套电路系统的无源元件中，电容的使用占全部无源元件的50％以上。很明显，在所有的无源元件中，电容占据着非常重要的地位，受到更加特别的关注，因此埋入式电容技术的开发意义重大。

根据电容的定义C＝εε₀A/h(其中C代表电容、A代表电容电极面积、h代表电容介电层厚度、ε代表材料介电常数、ε₀代表真空介电常数)，可知有以下三种方式提高电容值：

(1)提高电极面积，这在强调产品微型化的趋势下并不合适；

(2)提高介电常数，这可以通过优化填料种类和提高填料所占分数来实现，但是制备成本会大幅度增加；

(3)降低电容介电层的厚度，但是厚度太小会导致力学性能大大下降。

在目前的市场中，生产商品化的埋入式电容材料的公司，主要是美国的3M和日本的三井。3M公司的埋容材料C-Ply为高体积分数粉体填充的树脂材料，整体性能优异，但是由于没有支撑材料，力学强度有限，产品制造中双面蚀刻不易进行；三井公司的埋容材料具有多层结构，中间的绝热层起到了提高力学性能的作用，但是整体的介电常数有一定的下降，若通过降低两侧介电层的厚度以提高整体介电常数，又会使得结合力有所下降。

另外，现有技术中，专利号为201210163953.0公开了一种埋入式电容器及其制备方法，其由一种复合材料作为电介质层，两边通过层压的方法将铜箔叠加在一起组成。通过本发明制备的埋入式电容器具有较高的介电性能，制备工艺也较为简单，但是对于如何在提高电容密度的同时并保持其力学性能方面，却无能为力。

因此，亟需一种制备方法，解决埋入式电容在降低电容介电层厚度以提高电容密度后导致力学性能相应下降的关键问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种埋入式电容的制备方法，所获得的电容结构保证在降低电容介电层的厚度以增强电容密度的同时，很好地保持了电容介电层的力学性能。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

1、一种埋入式电容的制备方法，其关键在于，包括以下步骤实现：

S1、在铜箔片一侧，涂布导电性树脂，烘干完全固化，形成复合铜箔；

S2、在所述导电性树脂表面，涂覆介电性树脂，预烘干至半固化状态；

S3、将两片经过步骤S1和步骤S2处理的所述铜箔片的介电性树脂表面相对贴合，压合后高温固化，获取双面覆铜叠层板；

S4、经步骤S3处理得到的所述双面覆铜叠层板，通过贴干膜、曝光、显影、除铜层、除导电层以及剥膜，得到所需尺寸的埋入式电容。

2、更优选的，所述步骤S1中，所述铜箔片为较为平整的压延铜箔或者低轮廓电解铜箔，以便于后续的涂覆、压合操作；所述铜箔片的厚度为1/2oz或者1oz。

3、更优选的，所述步骤S1中，所述导电性树脂的组成为环氧树脂或者聚酰亚胺树脂，所述导电性树脂的填料为改性的纳米金属颗粒或者炭黑，所述填料的质量分数控制在10～20％，所述填料的粒径为10～100nm，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-560，所述导电性树脂烘干固化后的厚度控制在2～5μm；

所述步骤S2中，所述介电性树脂的组成为环氧树脂或者聚酰亚胺树脂，所述介电性树脂的填料为改性的具有钙钛矿结构的粉体，所述粉体的粒径为0.1～1.5μm，所述粉体的体积分数占所述介电性树脂的30～50％，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-560，所述介电性树脂烘至半固化状态时的厚度为2～5μm；

所述步骤S3中，所述压合的方式为辊压或者真空层压，通过此方式，可以保证两片所述铜箔片的介电性树脂表面实现良好的界面结合。

4、更优选的，所述粉体为钛酸钡、钛酸锶、或者钛酸锶钡。

5、更优选的，所述介电性树脂添加少量的导电纳米粒子或者改性导电纳米粒子，通过此方式，可以进一步提升介电常数。

6、更优选的，所述步骤S4中，所述除铜层通过蚀刻方式完成，所述除导电层通过喷砂或激光深控切割方式完成。蚀刻、喷砂、激光切割工艺较为成熟，极大提高生产效率。

7、作为第一种具体实施例，所述步骤S1中，所述导电性树脂的组成为环氧树脂E-5116g，所述导电性树脂的填料为改性的炭黑5g，所述炭黑的粒径为50nm，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550；所述导电性树脂的组成还包括作为固化所述导电性树脂用的邻苯二甲酸酐固化剂14g；所述导电性树脂用丙酮调稀；所述烘干固化的温度为100℃，所述烘干固化的时间为4小时；所述导电性树脂烘干固化后的厚度控制在2μm；

所述步骤S2中，所述介电性树脂的组成为环氧树脂E-5116g，所述介电性树脂的填料为改性的钛酸钡95g，所述钛酸钡的粒径为0.3～0.7μm，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550；所述介电性树脂的组成还包括作为固化所述介电性树脂用的邻苯二甲酸酐固化剂14g、聚乙二醇PEG-15001.5g；所述介电性树脂用丙酮调稀；所述预烘干的温度为150℃，所述预烘干的时间为3～4分钟；

所述步骤S3中，所述压合的方式为辊压，所述辊压的速度为0.3～0.5m/min，所述辊压的压力为0.5～1.0MPa，所述辊压的温度为130～160℃，所述辊压的速度均匀，辊压的压力和温度适中，保证介电层和导电层的厚度均匀，避免出现较大的形变；所述高温固化的温度为100℃，所述高温固化的时间为4小时；所述的双面覆铜叠层板的介电层厚度约6μm。

8、作为第二种具体实施例，所述步骤S2中，所述介电性树脂的填料为改性的钛酸锶78g，其余制备要求与第一种具体实施例相同。

9、作为第三种具体实施例，所述步骤S2中，所述涂覆采用二次涂覆，即以半固化状态的一次涂覆的复合铜箔为基底，二次涂覆钛酸钡介电性树脂，150℃下预烘干3～4分钟以形成半固化状态；所述步骤S3中，所述的双面覆铜叠层板的介电层厚度控制在10μm。其余制备要求与第一种具体实施例相同。

相对现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的埋入式电容的制备方法，在介质层两侧引入力学性能较好的导电层，因介电层较薄，有效地降低了介电层的厚度以提高电容密度，更关键在于，埋入式电容介电层的力学性能仍能得到很好的保持。

(2)本发明提供的埋入式电容的制备方法，工艺简单，制备成本较低。

附图说明

图1是本发明所述的一种埋入式电容的制备方法一实施方式的流程示意图。

图2是本发明所述的一种埋入式电容的制备方法中双面覆铜叠层板结构示意图。

图3是本发明所述的一种埋入式电容的制备方法中加工后得到的埋入式电容结构示意图。

图中：1-铜箔片；11-第一铜箔片；12-第二铜箔片；2-导电性树脂；21-第一导电性树脂；22-第二导电性树脂；23-导电性树脂的填料；3-介电性树脂；31-介电性树脂的填料；4-埋入式电容。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其不应限制本发明保护的范围。

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种埋入式电容的制备方法，具体地说，如图1所示，该制备方法大致包括以下步骤：

S1、在铜箔片一侧，涂布导电性树脂，烘干完全固化，形成复合铜箔；

通过上述步骤S1，将导电性树脂牢固附在铜箔片表面上。

S2、在复合铜箔的导电性树脂表面上，涂覆介电性树脂，预烘干至半固化状态；

通过上述步骤S2，将介电性树脂预烘干至半固化状态，既保证介电性树脂可以附在导电性树脂表面，又使得介电性树脂拥有一定粘性，为后续介电性树脂的相互贴合奠定良好的基础。

S3、将两片经过步骤S1和步骤S2处理的铜箔片的介电性树脂表面相对贴合，压合后高温固化，获取双面覆铜叠层板；

通过上述步骤S3，使得介电性树脂表面达到良好的界面结合，保证获得的双面覆铜叠层板牢固。

S4、经步骤S3处理得到的双面覆铜叠层板，通过贴干膜、曝光、显影、除铜层、除导电层以及剥膜，得到所需尺寸的埋入式电容。

通过上述步骤S1-步骤S4，最终获取的埋入式电容的结构保证降低介电层厚度后可以很好地保持电容介电层的力学性能。

作为一种优选项，在步骤S1中，铜箔片为较为平整的压延铜箔或者低轮廓电解铜箔，以便于后续的涂覆、压合操作；所述铜箔片的厚度为1/2oz或者1oz。

作为一种优选项，在步骤S1中，导电性树脂的组成为环氧树脂或者聚酰亚胺树脂，导电性树脂的填料为改性的纳米金属颗粒或者炭黑，填料的质量分数控制在10～20％，填料的粒径为10～100nm，改性所使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-560，导电性树脂烘干固化后的厚度控制在2～5μm；

并且，在步骤S2中，介电性树脂的组成为环氧树脂或者聚酰亚胺树脂，介电性树脂的填料为改性的具有钙钛矿结构的粉体，粉体的粒径为0.1～1.5μm，粉体的体积分数占整个介电性树脂的30～50％，改性所使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-560，介电性树脂烘至半固化状态时的厚度为2～5μm；

再者，在步骤S3中，所述压合的方式为辊压或者真空层压，通过此方式，可以保证两片所述铜箔片的介电性树脂表面实现良好的界面结合。

作为一种优选项，具有钙钛矿结构的粉体为钛酸钡、钛酸锶或者钛酸锶钡。

作为一种优选项，介电性树脂添加少量的导电纳米粒子或者改性导电纳米粒子，通过此方式，可以进一步提升介电性树脂的介电常数。

作为一种优选项，在步骤S4中，通过蚀刻以除去铜层，通过喷砂或激光深控切割以除去导电层。因蚀刻、喷砂、激光切割工艺较为成熟，可有效提高生产效率。

实施例1

在本实施例中，如图2-图3所示，电阻铜箔的制备方法大致包括以下步骤：

S1、在第一铜箔片11和第二铜箔片12的各一侧，分别涂布第一导电性树脂21和第二导电性树脂22，其中，导电性树脂2的组成为环氧树脂E-5116g，导电性树脂的填料23为改性的炭黑5g，炭黑的粒径为50nm，改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550；导电性树脂2的组成还包括作为固化导电性树脂2用的邻苯二甲酸酐固化剂14g；导电性树脂2混合均匀后用丙酮调稀。然后，分别将第一导电性树脂21和第二导电性树脂22烘干完全固化，形成两片复合铜箔，其中，烘干固化的温度为100℃，时间为4小时；第一导电性树脂21和第二导电性树脂22烘干固化后的厚度控制在2μm；

S2、在第一导电性树脂21和第二导电性树脂22的表面上，分别涂覆介电性树脂3，其中，介电性树脂3的组成为环氧树脂E-5116g，介电性树脂3的填料31为改性的钛酸钡95g，钛酸钡的粒径为0.3～0.7μm，改性所使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550；介电性树脂3的组成还包括作为固化介电性树脂3用的邻苯二甲酸酐固化剂14g、聚乙二醇PEG-15001.5g；介电性树脂3用丙酮调稀；然后，分别将第一导电性树脂21和第二导电性树脂22的表面的介电性树脂3预烘干至半固化状态，其中，预烘干的温度为150℃，时间为3～4分钟。

S3、将经过步骤S1和步骤S2处理的第一铜箔片11和第二铜箔片12的介电性树脂3表面相对贴合，压合后高温固化，获取双面覆铜叠层板。其中，使用辊压进行压合，辊压的速度为0.3～0.5m/min，压力为0.5～1.0MPa，温度为130～160℃；高温固化的温度为100℃，时间为4小时；最终获取的双面覆铜叠层板的介电层厚度约6μm。

S4、经步骤S3处理得到的双面覆铜叠层板，通过贴干膜、曝光、显影、蚀刻以除去铜层、喷砂以除去导电层、以及剥膜，得到所需尺寸的埋入式电容4。

通过上述各步骤处理所获取的埋入式电容4，经测量，1kHz下电容的介电常数为22，1kHz下介电损耗为0.045，材料玻璃强度为10.5N/cm。

实施例2

本实施例与实施例1的不同在于，本实施例所述的埋入式电容的制备方法有以下变化：

在步骤S2中，介电性树脂的填料31为改性的钛酸锶78g，其余制备要求与实施例1相同。

基于上述变化，经过本实施例方法处理获得的埋入式电容4，经测量，1kHz下电容的介电常数为18，1kHz下介电损耗为0.021，材料玻璃强度为11.2N/cm。

实施例3

本实施例与实施例1的不同在于，本实施例所述的埋入式电容的制备方法有以下变化：

在步骤S2中，采用二次涂覆，即以半固化状态的一次涂覆的复合铜箔为基底，二次涂覆钛酸钡介电涂料，150℃下预烘干3～4分钟以形成半固化状态；在步骤S3中，所获取的双面覆铜叠层板的介电层厚度控制在10μm。其余制备要求与实施例1相同。

基于上述变化，经过本实施例方法处理获得的埋入式电容4，经测量，1kHz下电容的介电常数为23，1kHz下介电损耗为0.038，材料玻璃强度为12.1N/cm。

应该理解，以上实施例所述具体实施方式仅是为了对权利要求书进行清楚、完整的说明，但并不意味着对权利要求书保护范围的限定，凡是基于本发明的发明构思，在本发明基础上进行的与本发明无实质性差别的变形及改造，均属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种埋入式电容的制备方法，其特征在于，包括以下步骤实现：

S1、在铜箔片一侧，涂布导电性树脂，烘干完全固化，形成复合铜箔；所述导电性树脂的组成为环氧树脂或者聚酰亚胺树脂，所述导电性树脂的填料为改性的纳米金属颗粒或者炭黑；所述导电性树脂的填料在所述环氧树脂或者聚酰亚胺树脂中均匀分散；

S2、在所述导电性树脂表面，涂覆介电性树脂，预烘干至半固化状态；所述介电性树脂的组成为环氧树脂或者聚酰亚胺树脂，所述介电性树脂的填料为改性的具有钙钛矿结构的粉体；

S3、将两片经过步骤S1和步骤S2处理的所述铜箔片的介电性树脂表面相对贴合，压合后高温固化，获取双面覆铜叠层板；

S4、经步骤S3处理得到的所述双面覆铜叠层板，通过贴干膜、曝光、显影、除铜层、除导电层以及剥膜，得到所需尺寸的埋入式电容。

2.如权利要求1所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述铜箔片为较为平整的压延铜箔或者低轮廓电解铜箔，所述铜箔片的厚度为1/2oz或者1oz。

3.如权利要求1所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1中，所述改性的纳米金属颗粒或者炭黑填料的质量分数控制在10～20％，所述填料的粒径为10～100nm，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-560，所述导电性树脂烘干固化后的厚度控制在2～5μm；

所述步骤S2中，所述具有钙钛矿结构的粉体的粒径为0.1～1.5μm，所述粉体的体积分数占所述介电性树脂的30～50％，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-560，所述介电性树脂烘至半固化状态时的厚度为2～5μm；

所述步骤S3中，所述压合的方式为辊压或者真空层压。

4.如权利要求3所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：所述粉体为钛酸钡、钛酸锶、或者钛酸锶钡。

5.如权利要求3所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：所述介电性树脂添加少量的导电纳米粒子或者改性导电纳米粒子。

6.如权利要求1所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述除铜层通过蚀刻方式完成，所述除导电层通过喷砂或激光深控切割方式完成。

7.如权利要求3所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述导电性树脂的组成为环氧树脂E-51 16g，所述导电性树脂的填料为改性的炭黑5g，所述炭黑的粒径为50nm，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550；所述导电性树脂的组成还包括作为固化所述导电性树脂用的邻苯二甲酸酐固化剂14g；所述导电性树脂用丙酮调稀；所述烘干固化的温度为100℃，所述烘干固化的时间为4小时；所述导电性树脂烘干固化后的厚度控制在2μm；

所述步骤S2中，所述介电性树脂的组成为环氧树脂E-51 16g，所述介电性树脂的填料为改性的钛酸钡95g，所述钛酸钡的粒径为0.3～0.7μm，所述改性使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-550；所述导电性树脂的组成还包括作为固化所述介电性树脂用的邻苯二甲酸酐固化剂14g、聚乙二醇PEG-1500 1.5g；所述介电性树脂用丙酮调稀；所述预烘干的温度为150℃，所述预烘干的时间为3～4分钟；

所述步骤S3中，所述压合的方式为辊压，所述辊压的速度为0.3～0.5m/min，所述辊压的压力为0.5～1.0MPa，所述辊压的温度为130～160℃；所述高温固化的温度为100℃，所述高温固化的时间为4小时；所述的双面覆铜叠层板的介电层厚度约6μm。

8.如权利要求7所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述介电性树脂的填料为改性的钛酸锶78g。

9.如权利要求7所述的埋入式电容的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述涂覆采用二次涂覆；所述步骤S3中，所述的双面覆铜叠层板的介电层厚度控制在10μm。