EP2632851A1 - Dielektrische schicht für ein elektrisches bauelement, elektrisches bauelement mit dielektrischer schicht und verfahren zum herstellen eines elektrischen bauelements mit dielektrischer schicht - Google Patents

Dielektrische schicht für ein elektrisches bauelement, elektrisches bauelement mit dielektrischer schicht und verfahren zum herstellen eines elektrischen bauelements mit dielektrischer schicht

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EP2632851A1
EP2632851A1 EP11796668.9A EP11796668A EP2632851A1 EP 2632851 A1 EP2632851 A1 EP 2632851A1 EP 11796668 A EP11796668 A EP 11796668A EP 2632851 A1 EP2632851 A1 EP 2632851A1
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EP
European Patent Office
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dielectric layer
layer
electrical component
organic
ionic liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11796668.9A
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Günter Schmid
Dan Taroata
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Definitions

  • Dielectric layer for an electrical component elec ⁇ cal component with a dielectric layer and method for producing an electrical component with a dielectric layer
  • the invention relates to a dielectric layer for an electrical component, a dielectric-layered electrical component and a method for producing a dielectric-layered electrical component.
  • capacitors are increasingly used in printed circuit board production, for example, for computer boards or mobile components, to ensure a sufficient signal-to-noise ratio in the communication between the components.
  • Capacitors was the ratio of Kon ⁇ and resistors earlier about 1: 1, the ratio is at mo ⁇ ern circuit boards become about 3: 1.
  • a basic idea of the invention is to provide an electrical component with an organic dielectric, which can be produced in a parallel process on a prepreg or other common printed circuit board substrates.
  • a self-assembling monolayer SAM
  • the protective layer comprises an ionic liquid in a polymer matrix. While the conciseorganisie ⁇ Rende monolayer (SAM), the electric insulation and breakthrough behavior determined of the electrical component, the protective layer used according to the invention for increasing the Integra ⁇ tion density of the electrical component.
  • the invention therefore provides a dielectric layer according to claim 1 for an organic dielectric electrical device on a printed circuit board substrate (1)
  • the dielectric layer (4) comprises an ionic liquid, preferably in a polymer matrix.
  • Ionic liquids have the advantage of having a high capacitance density in the DC voltage range or in the low-frequency voltage range, and This allows a high dielectric constant of the dielectric kapa zitiver components at low thickness
  • the ionic liquid may comprise anions and alkylated cations, in particular fluorophosphates, fluoroborates, phenyl borates, sulfonylimides, triflates, bis-tiflylamides, sulfonates, chlorides, bromides and / or benzoates as anions and quaternary ammonium compounds such as alkyl ammonium, alkylated imidazolium and / or alkylated pyridinium, sodium ions, cesium ions and / or alkylated phosphonium as cations.
  • anions and alkylated cations in particular fluorophosphates, fluoroborates, phenyl borates, sulfonylimides, triflates, bis-tiflylamides, sulfonates, chlorides, bromides and / or benzoates as anions and quaternary ammonium compounds such as alkyl ammonium, alky
  • the polymer matrix comprises resins based on epoxides, acrylates, urethanes or carbonates, polyesters, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, polyvinyldinoline difluorides, polyvinyl compounds, carbazoles, copolymers and / or block copolymers.
  • the polymer matrix can be there ⁇ crosslinked at optional melamine-co-formaldehyde.
  • the invention further provides an electrical component according to claim 9 with a first electrode layer, an or ganic insulation layer which is arranged on the first electric ⁇ den slaughter in a monolayer, a dielektri see layer according to any one of the preceding claims, of which is arranged on the organic insulating layer and a second electrode layer disposed on the dielektri ⁇ rule layer.
  • the electrical component can preferably be arranged on a printed circuit board substrate, a prepreg or a printed circuit board, an integrated capacitive device represent, such as a storage capacitor in an electronic circuit.
  • the organic isolati ⁇ ons Mrs comprises an organic compound for asorgani ⁇ sierende monolayer with an anchor group acid with a phosphonic or a phosphonic acid derivative for anchoring the orga nischen connection to the first electrode layer and a linker group and a head group for the connection to the dielectric layer.
  • Such insulation layers are very flat, while providing excellent insulation ⁇ and breakdown characteristics.
  • the invention further provides a method according to claim 14 for producing an electrical component, comprising the steps:
  • the ionic liquid ⁇ ness can thereby form be mixed with a polymer and be ⁇ introduced in an organic solvent on the organic insulating layer.
  • the organic complementary and means of ⁇ is then evaporated to forming the dielectric layer. This offers the advantage of being able to produce consistently even and externa ⁇ tremely dry dielectric layers.
  • the dissolved mixture of an ionic liquid and a polymer may be applied via a rotary coating process, an ink printing process, a screen printing process, or a spraying process.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an electrical
  • Fig. La is a schematic representation of a detailed
  • FIG. 3 shows a frequency profile of the magnitude of the impedance ei ⁇ nes electrical component according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 6 shows a frequency characteristic of the capacitance and the phase ⁇ angle of a capacitor according to another embodiment of the invention.
  • organic compound for a self-assembled mono-layer are compounds above referred to, which align themselves in a particular ⁇ basic anchoring group in the layer, so that a majority of the molecules present in parallel and / or aligned in the same layer.
  • many commercially available materials can be used and used to make dense monolayers.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical component 100 according to an embodiment of the invention.
  • a capacitor is exemplified in FIG. 100, wel ⁇ cher is applied to a printed circuit board substrate 1.
  • the printed circuit board substrate 1 may be any common Porterplattensub ⁇ strat. It may also be possible to apply the capacitor 100 to a prepreg, printed circuit board or similar substrate.
  • the metal ⁇ layer 2 may comprise, for example, copper, which ⁇ and with a circulation of about 5 to 30 of a roughness in the ⁇ - Area is arranged on the printed circuit substrate 1.
  • the pickling can be carried out, for example, by degreasing with organic solvents and subsequent etching with peroxodisulfates and sulfuric acid.
  • FIG. 2 illustrates by way of example the roughness 200 of a de-capped metal layer 2.
  • the printed circuit board substrate 1 can be connected as a cathode in dilute sodium carbonate solution and be cleaned at a current flow of 10 to 100 mA / cm 2 by the resulting hydrogen.
  • the metal surface 2 becomes very hydrophilic.
  • a monolayer 3 of an organic phosphonic acid is deposited in the immediate following.
  • the molecular chain may also be formed as a polyether (- O-CH 2 -CH 2 -O-) m , where m is between 1 and 20, preferably between 2 and 10.
  • the contact angle with respect to water increases after deposition of an octadecylphosphonic acid to> 130 ° for Alkylphosphonkla- ren and is thus an indication of the quality of the deposition.
  • the alkyl chains may also be completely or partially fluorinated.
  • the deposition can also be carried out via the phosphonic acid esters or their salts or other derivatives such as amines or the like.
  • the salts can be obtained directly in solution by adding lesser or equivalent amounts of caustic (NaOH, KOH, ammonia or ammonium hydroxides).
  • caustic NaOH, KOH, ammonia or ammonium hydroxides.
  • head group simplest branched, unbranched Al can alkyl- or for further reactions, for example for Vernet ⁇ pollution, are suitable alkenyl.
  • the head group can be a fluoro, nitrile, amino, ester, aldehyde, epoxy or acid function. In the case of fluorination, the head group may consist of -CF 3 , -CHF 2 or CH 2 F.
  • the organic compounds are self-aligned substantially aligned parallel to one another, wherein the anchor group 32 binds the organic compounds to the metal layer 2, and those via a linker group with the anchor group Connected head group 31 allows connection to a applied to the monolayer 3 dielectric layer.
  • the monolayer can provide 3 ei ⁇ ne good insulation.
  • a dielectric layer 4 positioned ⁇ introduced which is used for local planarization of the metal layer. 2
  • the leakage current behavior and the reliability of the Kondensa ⁇ gate 100 is determined almost exclusively by thesorganisie ⁇ Rende monolayer. 3 Therefore, in principle any polymers can be used for planarization, as long as they are compatible with the PCB processes.
  • the dielectric film 4 wet chemical methods (as in ⁇ play spin "spin coating "), Inkjet printing, screen printing, dipping, curtain coating, doctor blading or similar methods.
  • an ionic liquid is used in a polymer matrix for forming the dielectric layer 4. It can be made of a variety of conventional polyme ⁇ re for forming the polymer matrix.
  • polymers based on epoxides, acrylates, urethanes or carbonates to form the polymer matrix of the dielectric layer 4.
  • resins based on epoxides, acrylates, urethanes or carbonates to form the polymer matrix of the dielectric layer 4.
  • Further possible polymers include Polyes ⁇ ter, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, polyvinylidene difluoride and other Teflon-like materials Polyvinylver- compounds such as carbazoles, alcohols and esters.
  • Co-polymers or block copolymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) are also suitable.
  • the molecular weight of the polymers can be in the range between 10 2 and 10 8 .
  • liquids which may have anions and alkylated cations For example, fluorophosphates, fluoroborates, phenylborates, sulfonylimides, triflates, bis-triflylamides, sulfonates, chlorides, bromides and / or benzoates can be used as anions.
  • al-kylêt cations for example quaternary Ammoniumver ⁇ bonds or alkylated phosphonium may include.
  • Quaternary ammonium compounds may, for example, include alkylammonium, alkylated imidazolium or alkylated pyridinium.
  • ionic liquids used to form the dielectric layer of the present invention are 1-benzyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-hexyl 3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-1- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluoro-octyl) imidazolium hexafluorophosphate, 1-methyl-3- (3 , 3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctyl) imidazolium hexafluorophosphate, 1-methyl-3- (3 , 3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-
  • a mass ratio of polymer to the ionic liquid can be in the range between 1:10 and 10: are used. 1 It may also be possible to provide only one suitable ionic liquid for forming the dielectric layer 4.
  • the dielectric layer 4 can be applied, for example, from a solution.
  • a solution 1 to 50%, preferably 5 to 20% of the polymer with or without crosslinker dissolved in an organic solvent, such as propylene glycol monoethyl ether acetate (PGMEA), tetrahydrofuran, dioxane, chlorobenzene, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, gamma-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, ethoxy ethanol, xylene, toluene, or similar solvents and applied by spin coating, screen printing, ink jet spraying or similar processes in appropriate thickness.
  • PMEA propylene glycol monoethyl ether acetate
  • tetrahydrofuran dioxane
  • chlorobenzene diethylene glycol diethyl ether
  • diethylene glycol monoethyl ether diethylene glycol monoethyl ether
  • the polymers can be crosslinked thermally or photochemically.
  • Crosslinking is optional, with possible crosslinkers being photoacids.
  • melamine-co-formaldehyde can be used as crosslinker for novolac-like systems.
  • the crosslinking can preferably be carried out in the temperature range between 180 ° C and 230 ° C. After crosslinking, the dielectric layer is no longer attacked by solvents for mechanical stabilization.
  • the monomers or oligo-compounds by spin coating or printing can be applied and followed by crosslinking thermally or pho ⁇ tochemisch to the dielectric layer. 4
  • a second electrode layer 5 can be applied on the dielectric layer 4, a second electrode layer 5 can be applied.
  • the second electrode layer 5 can therefore be connected to a supply potential V s , so that when the first electrode layer 2 is connected to a second potential 6, for example a ground potential, the capacitor 100 is formed.
  • any metal or its alloy or conductive metal-containing Druckpas ⁇ th serve.
  • organic conductors such as PEDOT (polystyrenesulfonic acid-doped polydiethoxythiophene) or PANI (Champersulfonic acid-doped polyaniline).
  • ⁇ DERS particular preferred, however, the metals used in the PCB industry, copper, aluminum, nickel, gold and silver or their alloys.
  • Full-surface applied metal counterelectrodes can subsequently be patterned by known etching and mechanical ablation methods, for example with a laser. If a plurality of capacitors 100 is provided with a common electrode layer 5, the deposition of the electrode layer 5 can also take place from the gas phase by means of shadow masks.
  • the second electrode layer 5 can also be applied by electroless Me ⁇ tallization after local or full-scale seeding.
  • all common methods of the printed circuit board industry can be used, since the dielectric layer 4, in particular after crosslinking, is compatible with the conventional media of the printed circuit board industry.
  • the proposed structure of an electrode layer having a DAR auft insulator layer can not only in a condenser as shown in Fig. 1 shown by way of example, advantageously be ⁇ sets are, but it is suitable in principle as Ga ⁇ tedielektrikum for organic field effect transistors for di- Direct integration into the printed circuit board, as a substrate for top ⁇ emitting OLEDs (organic light-emitting diodes) or solar cells ⁇ .
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • solar cells ⁇ an example of a manufacturing process of an electrical component with an organic ⁇
  • An FR4 board laminated with 30 ⁇ m copper is cut to a size of 50 x 50 mm 2 .
  • This blank is first cleaned with acetone and isopropanol of fat.
  • a commercial photoresist (TMSR8900) is spin-coated for 20 s at 6000 revolutions and dried for 60 s at 110 ° C. on a hot plate.
  • the photoresist is exposed for 7 s with UV light of a wavelength of 365 nm and developed for 60 s in an aqueous alkaline developer. Following the photopatterning, it is decanted for 3 min at 40 ° C in a 5% ammonium peroxodisulfate solution.
  • the board After rinsing with water and isopropanol, the board is placed in a solution of octadecylphosphonic acid (0.2-0.25 g) in isopropanol (100 ml). After 12 hours, the board is rinsed with isopropanol and dried for 1 min at 100 ° C in a nitrogen stream. After pickling, the contact angle with respect to water is 1 ° to 4 °. After deposition of octadecylphosphonic the contact angle is 135 °, which indicates excellent coverage of the copper layer.
  • the film thus formed is dried in a vacuum oven at a tempera ture of 180 ° ⁇ .
  • the second dielectric layer can, for example, a mixture of 70 wt .-% PGMEA, 20 wt .-% poly (4-vinylphenol) and 10 wt .-% l-butyl-3- methylimidazolium hexafluorophosphate (PF BMIM- ⁇ ) used ⁇ the .
  • FIG. 5 shows, in a frequency diagram 500, the frequency profile 501 of the relative dielectric constant ⁇ ⁇ of the 1800 nm-thick dielectric layer thus produced, which has been determined with the aid of profilometer measurements. Thinner layers can be achieved by varying the rotational parameters and the solids content in the solution. Over a wide frequency range f of about 1 to 100 Hz, the dielectric layer of ionic liquid in a polymer matrix has a very high relative dielectric constant E r of about 800 to 1,200.
  • the frequency response 502 of the relative dielectric constant ⁇ ⁇ of a pure polymer layer of 80% by weight PGMEA and 20% by weight poly (4-vinylphenol), which has a thickness of 1200 nm, is shown as a reference.
  • the relative dielectric constant ⁇ ⁇ of the dielectric layer with an ionic liquid in a polymer matrix is higher than the reference layer by more than a factor of 400 in low frequency ranges, which is achieved by introducing the BMIM-PF ⁇ is conditional.
  • With increasing Fre acid sequence due to the limited mobility of the ions in the polymer matrix can no longer follow the response of the polarization of the change in electric field.
  • the relative dielectric constant ⁇ ⁇ therefore drops to a value corresponding to the pure polymer layer.
  • a use of these capacitive components at high frequencies is not necessary.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine dielektrische Schicht (4) für ein elektrisches Bauelement (100) mit organischem Dielektrikum auf einem Leiterplattensubstrat (1), einem Prepreg oder einer Leiterplatine, wobei die dielektrische Schicht eine ionische Flüssigkeit, vorzugsweise in einer Polymermatrix, aufweist, und ein elektrisches Bauelement, mit einer ersten Elektrodenschicht (2), einer organischen Isolationsschicht (3), welche auf der ersten Elektrodenschicht in einer Monolage angeordnet ist, einer dielektrischen Schicht, welche eine ionische Flüssigkeit in einer Polymermatrix aufweist und welche auf der organischen Isolationsschicht angeordnet ist, und einer zweiten Elektrodenschicht (5), welche auf der dielektrischen Schicht angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Dielektrische Schicht für ein elektrisches Bauelement, elek¬ trisches Bauelement mit dielektrischer Schicht und Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauelements mit dielektrischer Schicht
Die Erfindung bezieht sich auf eine dielektrische Schicht für ein elektrisches Bauelement, ein elektrisches Bauelement mit dielektrischer Schicht und ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauelements mit dielektrischer Schicht.
Stand der Technik
In der Leiterplattenfertigung nimmt die Integrationsdichte in hohem Maße zu. Dadurch ergibt aus Gründen des Platzbedarfs die Notwendigkeit, passive Komponenten wie Widerstände oder Kondensatoren direkt auf die Leiterplatte zu integrieren. Derartige passive Komponenten sollten deshalb möglichst kom¬ pakt sein, um den vorhandenen Platz auf einer Leiterplatte optimal ausnutzen zu können.
Im Sinne einer solchen Miniaturisierung ist es daher besonders vorteilhaft, dünnste Schichten, insbesondere Monolagen, mit genau angepasster Funktionalität in elektronischen Bauelementen, insbesondere auch in organischen elektrischen Bauelementen, einzusetzen. Damit Moleküle in Monolagen sich selbst organisieren und damit höchste Funktionalität und Funktionsdichte zeigen, empfiehlt es sich, sie an den jewei¬ ligen Elektroden durch Kopf- oder Ankergruppen festzumachen, wodurch eine Ausrichtung der Linkergruppen, also der die beiden Enden verbindenden Gruppen, automatisch erfolgt. Die An- bindung an das Substrat findet spontan statt, sofern das Sub¬ strat entsprechend vorbereitet wurde. Die spezifische Funkti¬ onalität wird durch die Linker und Kopfgruppen bestimmt. Der Anker bestimmt die Selbstorganisation. Gerade Kondensatoren werden immer häufiger in der Leiterplattenfertigung, beispielsweise für Computerplatinen oder Mobilfunkkomponenten, eingesetzt, um bei der Kommunikation zwischen den Komponenten ein ausreichendes Signal-zu-Rausch- Verhältnis zu gewährleisten. Betrug das Verhältnis von Kon¬ densatoren und Widerständen früher etwa 1:1, so ist auf mo¬ dernen Leiterplatten das Verhältnis mittlerweile etwa 3:1.
Es besteht daher ein Bedarf an kompakten und effizient zu fertigenden elektrischen Bauelementen, welche eine hohe Integrationsdichte aufweisen. Insbesondere bei Kondensatoren besteht ein Bedarf an robusten, zuverlässigen und vor allem flachen Kondensatoren, die dennoch eine hohe Kapazität pro Flächeneinheit aufweisen.
Offenbarung der Erfindung
Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, ein elektrisches Bauelement mit einem organischen Dielektrikum zu versehen, welches in einem Parallelprozess auf einem Prepreg oder anderen gängigen Leiterplattensubstraten hergestellt werden kann. Dabei wird eine selbstorganisierende Monolage (SAM) mit einer Schutzschicht hoher Dielektrizitätskonstante versehen, wobei die Schutzschicht eine ionische Flüssigkeit in einer Polymermatrix umfasst. Während die selbstorganisie¬ rende Monolage (SAM) das elektrische Isolations- und Durch- bruchverhalten des elektrischen Bauelements bestimmt, dient die erfindungsgemäße Schutzschicht zur Erhöhung der Integra¬ tionsdichte des elektrischen Bauelements.
Die Erfindung schafft daher eine dielektrische Schicht nach Anspruch 1 für ein elektrisches Bauelement mit organischem Dielektrikum auf einem Leiterplattensubstrat (1), einem
Prepreg oder einer Leiterplatine, wobei die dielektrische Schicht (4) eine ionische Flüssigkeit, vorzugsweise in einer Polymermatrix, aufweist. Ionische Flüssigkeiten haben den Vorteil, eine hohe Kapazitätsdichte im Gleichspannungsbereich bzw. im niederfrequenten Spannungsbereich aufzuweisen, und dadurch eine hohe Dielektrizitätszahl des Dielektrikums kapa zitiver Bauelemente bei geringer Schichtdicke zu ermöglichen
Gemäß einer Aus führungs form kann die ionische Flüssigkeit Anionen und alkylierte Kationen umfassen, insbesondere Fluo- rophosphate, Fluoroborate, Phenylborate, Sulfonylimide, Triflate, Bis-Tiflylamide, Sulfonate, Chloride, Bromide und/oder Benzoate als Anionen und quartäre Ammoniumverbindun gen wie Aklkylammonium, alkyliertes Imidazolium und/oder al- kyliertes Pyridinium, Natriumionen, Cäsiumionen und/oder alkyliertes Phosphonium als Kationen.
Gemäß einer Aus führungs form umfasst die Polymermatrix Harze auf der Basis von Epoxiden, Acrylaten, Urethanen oder Carbo- naten, Polyester, Polamide, Polyimide, Polybenzoxazole, Poly vinyolidendifluoride, Polyvinylverbindungen, Carbazole, Copo lymere und/oder Block-Copolymere . Die Polymermatrix kann da¬ bei optional über Melamin-Co-Formaldehyd vernetzt sein.
Die Erfindung schafft weiterhin ein elektrisches Bauelement nach Anspruch 9 mit einer ersten Elektrodenschicht, einer or ganischen Isolationsschicht, welche auf der ersten Elektro¬ denschicht in einer Monolage angeordnet ist, einer dielektri sehen Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welch auf der organischen Isolationsschicht angeordnet ist, und einer zweiten Elektrodenschicht, welche auf der dielektri¬ schen Schicht angeordnet ist.
Das elektrische Bauelement kann vorzugsweise auf einem Lei- terplattensubstrat , einem Prepreg oder einer Leiterplatine angeordnet sein, ein integriertes kapazitives Bauelement dar stellen, wie beispielsweise einen Speicherkondensator in ei- ner elektronischen Schaltung.
Gemäß einer Aus führungs form umfasst die organische Isolati¬ onsschicht eine organische Verbindung für eine selbstorgani¬ sierende Monolage mit einer Ankergruppe mit einer Phosphon- säure oder einem Phosphonsäurederivat zum Verankern der orga nischen Verbindung an der ersten Elektrodenschicht und einer Linkergruppe und einer Kopfgruppe für die Anbindung an die dielektrische Schicht. Derartige Isolationsschichten sind sehr flach und bieten gleichzeitig hervorragende Isolations¬ und Durchbrucheigenschaften .
Die Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren nach Anspruch 14 zum Herstellen eines elektrischen Bauelements, mit den Schritten :
Aufbringen einer organischen Isolationsschicht auf einer dekapierten ersten Elektrodenschicht in einer selbstorganisie¬ renden Monolage;
Aufbringen einer ionischen Flüssigkeit in einer Polymermatrix auf der organischen Isolationsschicht zum Herstellen einer dielektrischen Schicht; und
Aufbringen einer zweiten Elektrodenschicht auf der dielektrischen Schicht.
Gemäß einer Aus führungs form kann dabei die ionische Flüssig¬ keit mit einem Polymer gemischt sein und in einem organischen Lösungsmittel auf der organischen Isolationsschicht aufge¬ bracht werden. Vorzugsweise wird das organische Lösungsmit¬ tels zum Herstellen der dielektrischen Schicht dann verdampft. Dies bietet den Vorteil, gleichmäßig ebene und äu¬ ßerst trockene dielektrische Schichten herstellen zu können.
Gemäß einer Aus führungs form kann die gelöste Mischung aus einer ionischen Flüssigkeit und einem Polymer über ein Rotati- onsbeschichtungsverfahren, ein Tintendruckverfahren, ein Siebdruckverfahren oder ein Sprühverfahren aufgebracht werden .
Weitere Modifikationen und Variationen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Aus führungs formen und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nun in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen dabei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen
Bauelements gemäß einer Aus führungs form der Erfindung;
Fig. la eine schematische Darstellung eines detaillierten
Ausschnitts des Aufbaus des elektrischen Bauele¬ ments nach Fig. 1 gemäß einer weiteren Ausführungs¬ form der Erfindung; eine schematische Darstellung der Rauhigkeit eines dekapierten Leiterplattensubstrats eines elektri¬ schen Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungs form der Erfindung;
Fig. 3 einen Frequenzverlauf des Betrags der Impedanz ei¬ nes elektrischen Bauelements gemäß einer weiteren Aus führungs form der Erfindung;
Fig. 4 einen Frequenzverlauf der Phase der Impedanz eines elektrischen Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 einen Frequenzverlauf der relativen Dielektrizitätskonstanten eines elektrischen Bauelements gemäß einer weiteren Aus führungs form der Erfindung; und
Fig. 6 einen Frequenzverlauf der Kapazität und des Phasen¬ winkels eines Kondensators gemäß einer weiteren Aus führungs form der Erfindung.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Wei- tere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Aus führungs formen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Aus führungs formen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Aus führungs formen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder ähnlich wirkende Komponenten. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Als organische Verbindung für eine selbstorganisierende Mono- lage werden vorstehend Verbindungen bezeichnet, die sich auf¬ grund einer bestimmten Ankergruppe in der Schicht ausrichten, so dass eine Mehrzahl der Moleküle parallel und/oder gleich ausgerichtet in der Schicht vorliegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können viele kommerziell erhältliche Materialien Anwendung finden und zur Herstellung von dichten Monolagen verwendet werden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Bauelements 100 gemäß einer Aus führungs form der Erfindung. Beispielhaft ist in Fig. 1 ein Kondensator 100 gezeigt, wel¬ cher auf einem Leiterplattensubstrat 1 aufgebracht ist. Das Leiterplattensubstrat 1 kann jedes gängige Leiterplattensub¬ strat sein. Es kann auch möglich sein, den Kondensator 100 auf einem Prepreg, einer Leiterplatine oder einem ähnlichen Substrat aufzubringen. Als Basismaterial für den Kondensator 100 dient eine nach ge¬ bräuchlichen Methoden dekapierte Metallschicht 2. Die Metall¬ schicht 2 kann beispielsweise Kupfer umfassen, welches mit einer Auflage von etwa 5 bis 30 μπι und einer Rauheit im μπι- Bereich auf dem Leiterplattensubstrat 1 angeordnet ist. Die Dekapierung kann beispielsweise durch Entfetten mit organischen Lösungsmitteln und anschließendem Anätzen mit Peroxodi- sulfaten und Schwefelsäure erfolgen. Fig. 2 illustriert bei- spielhaft die Rauheit 200 einer dekapierten Metallschicht 2.
Eine zusätzliche Reinigung der Metalloberfläche 2 kann bei¬ spielsweise kathodisch erfolgen. Dazu kann in verdünnter Nat- riumcarbonatlösung das Leiterplattensubstrat 1 als Kathode geschaltet und bei einem Stromfluss von 10 bis 100 mA/cm2 durch den entstehenden Wasserstoff gereinigt werden.
Durch die Dekapierung beträgt der Kontaktwinkel gegenüber Wasser kleiner 5°. Die Metalloberfläche 2 wird dadurch sehr hydrophil. Im Folgenden wird beispielhaft auf Kupfer als Metall für die Metallschicht 2 Bezug genommen. Zur Vermeidung der Oxidation des Kupfers und als Primer für die nachfolgende dünne, nur lokal planarisierende Polymerabscheidung wird im unmittelbarem Anschluss eine Monolage 3 einer organischen Phosphonsäure abgeschieden.
Bevorzugt sind die langkettigen Phosphonsäuren, wie Decyl- bis Octadecylphosphonsäure, allgemein CH3- (CH2 ) n-PO (OH) 2, wo¬ bei n = 8 - 25, bevorzugt n = 18. Die Molekülkette kann auch als Polyetherkette ausgebildet sein (-O-CH2-CH2-O- ) m, wobei m zwischen 1 und 20, bevorzugt zwischen 2 und 10 liegt. Der Kontaktwinkel gegenüber Wasser erhöht sich nach Abscheidung einer Octadecylphosphonsäure auf > 130° für Alkylphosphonsäu- ren und ist damit ein Indiz für die Qualität der Abscheidung. Die Alkylketten können auch ganz oder teilweise fluoriert sein .
Alternativ kann die Abscheidung auch über die Phosphonsäu- reester bzw. deren Salze oder andere Derivate wie Amine oder ähnliches erfolgen. Die Salze können direkt in Lösung durch Zugabe geringerer oder äquivalenter Mengen an Lauge (NaOH, KOH, Ammoniak oder Ammoniumhydroxide) erhalten werden. Als Kopfgruppe können einfachste verzweigte, unverzweigte Al- kyl- oder für weitere Reaktionen, beispielsweise für Vernet¬ zung, geeignete Alkenylgruppen dienen. Die Kopfgruppe können eine Fluor-, Nitril-, Amino-, Ester-, Aldehyd-, Epoxy- oder Säurefunktion darstellen. Im Falle einer Fluorierung kann die Kopfgruppe aus -CF3, -CHF2 oder CH2F bestehen.
Fig. la zeigt einen detaillierten Ausschnitt der Monolage 3 in Fig. 1. Dabei sind die organischen Verbindungen selbstor- ganisiert im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet, wobei die Ankergruppe 32 die organischen Verbindungen an der Metallschicht 2 anbindet, und die über eine Linkergruppe mit der Ankergruppe verbundene Kopfgruppe 31 eine Anbindung an eine auf die Monolage 3 aufzubringende dielektrische Schicht ermöglicht. Insbesondere an Stellen hoher Oberflächenkrümmung 3a der Oberfläche der Metallschicht 2 kann die Monolage 3 ei¬ ne gute Isolation bereitstellen.
Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität wird auf die Monola- ge 3 zur Stabilisierung und/oder für die lokale Planarisierung des Kondensators 100 eine dielektrische Schicht 4 aufge¬ bracht, welche zur lokalen Planarisierung der Metallschicht 2 eingesetzt wird. Das Leckstromverhalten und die Zuverlässigkeit des Kondensa¬ tors 100 wird fast ausschließlich durch die selbstorganisie¬ rende Monolage 3 bestimmt. Daher können zur Planarisierung prinzipiell beliebige Polymere verwendet werden, sofern sie mit den Leiterplattenprozessen kompatibel sind. Insbesondere kann es von Vorteil sein, die dielektrische Schicht 4 so flach wie möglich zu halten, bevorzugt weniger als 1000 nm, insbesondere weniger als 500 nm. Für die Ausbildung der dielektrischen Schicht 4 sind nasschemische Verfahren, wie bei¬ spielsweise Aufschleudern ("spin coating"), Tintenstrahldru- cken, Siebdrucken, Tauchen, Vorhangbeschichtung, Rakeln oder ähnliche Verfahren geeignet. Beim Einsatz herkömmlicher Polymere ergibt eine effektive Schichtdicke der dielektrischen Schicht 4 von etwa 550 bis 600 nm beispielsweise eine Integrationsdichte von etwa 50 pF/mm2 bei einer Dielektrizitätskonstanten von 3,17. Diese Werte können je nach verwendeten Polymeren selbstverständlich variieren. Um Integrationsdichten von über 200 pF/mm2 zu erreichen, muss die Dielektrizitätskonstante allerdings wesent¬ lich höher sein.
Erfindungsgemäß wird daher eine ionische Flüssigkeit in einer Polymermatrix zur Ausbildung der dielektrischen Schicht 4 verwendet. Dabei kann auf eine Vielzahl herkömmlicher Polyme¬ re zur Ausbildung der Polymermatrix zurückgegriffen werden.
Neben novolack-artigen Polymeren können auch Harze auf der Basis von Epoxiden, Acrylaten, Urethanen oder Carbonaten zur Ausbildung der Polymermatrix der dielektrischen Schicht 4 verwendet werden. Weitere mögliche Polymere umfassen Polyes¬ ter, Polyamide, Polyimide, Polybenzoxazole, Polyvinyliden- difluorid und andere teflonartige Materialien, Polyvinylver- bindungen wie Carbazole, Alkohole und deren Ester. Co-poly- mere oder Block-Copolymere wie Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymerisat (ABS) sind ebenfalls geeignet. Die Molmasse der Polymere kann dabei im Bereich zwischen 102 und 108 liegen.
Als ionische Flüssigkeiten zur Ausbildung der dielektrischen Schicht 4 können Flüssigkeiten verwendet werden, welche Anio- nen und alkyierte Kationen aufweisen können. Beispielsweise können als Anionen Fluorophosphate, Fluoroborate, Phenylbora- te, Sulfonylimide, Triflate, Bis-Triflylamide, Sulfonate, Chloride, Bromide und/oder Benzoate verwendet werden. Als al- kylierte Kationen können beispielsweise quartäre Ammoniumver¬ bindungen oder alkyliertes Phosphonium umfassen. Quartäre Ammoniumverbindungen können dabei beipsielsweise Aklkylammoni- um, alkyliertes Imidazolium oder alkyliertes Pyridinium umfassen. Es kann auch möglich sein, als Kationen Natriumionen oder Cäsiumionen zu verwenden. Konkrete Beispiele für zur Ausbildung der erfindungsgemäßen dielektrischen Schicht verwendete ionische Flüssigkeiten sind l-Benzyl-3-methylimidazoliumhexafluorophosphat , l-Butyl-2, 3- dimethylimidazoliumhexafluorophosphat , l-Butyl-3- methylimidazoliumhexafluorophosphat , l-Ethyl-3- methylimidazoliumhexafluorophosphat , l-Hexyl-3- methylimidazoliumhexafluorophosphat , 1-Butyl-l- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8- tridecafluorooctyl ) imidazoliumhexafluorophosphat , l-Methyl-3- (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8- tridecafluorooctyl ) imidazoliumhexafluorophosphat , l-Methyl-3- octylimidazoliumhexafluorophosphat , l-Butyl-2, 3- dimethylimidazoliumtetrafluoroborat , l-Butyl-3- methylimidazoliumtetrafluoroborat , l-Ethyl-3- methylimidazoliumtetrafluoroborat , l-Hexyl-3- methylimidazoliumtetrafluoroborat , 1-Methyl-3- octylimidazoliumtetrafluoroborat , l-Butyl-3- methylimidazoliumtrifluoromethansulfonat , l-Ethyl-3- methylimidazoliumtrifluoromethansulfonat , 1,2,3- Trimethylimidazoliumtrifluoromethansulfonat , l-Butyl-3- methylimidazoliummethansulfonat , l-Ethyl-3- methylimidazoliumbis (pentafluoroethylsulfonyl ) imid, 1-Butyl- 3-methylimidazoliumbis (trifluoromethylsulfonyl) imid, Tetrabu- tylammoniumbis-trifluoromethansulfonimidat, Tetrabutylammoni- ummethansulfonat , Tetrabutylammoniumnonafluorobutansulfonat , Tetrabutylammoniumheptadecafluorooctansulfonat , Tetrabutylam- moniumtetrafluoroborat , Tetrabutylammoniumtrifluoromethansul- fonat, Tetrabutylammoniumbenzoat , Tetrabutylammoniumchlorid, Tetrabutylammoniumbromid, Tetrabutylammoniumfluorid, 1- Benzyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborat , Trihexyltetrade- cylphosphoniumhexafluorophosphat , Tetrabutylphosphonium- methansulfonat , Tetrabutylphosphoniumtetrafluoroborat , Tetra- butylphosphoniumbromid, Tetrabutylphosphoniumfluorid, Tetra- butylphosphoniumchlorid, l-Butyl-3- methylpyridiniumbis (trifluoromethylsulfonyl) imid, l-Butyl-4- methylpyridiniumhexafluorophosphat , l-Butyl-4- methylpyridiniumtetrafluoroborat , Natriumtetraphenylborat , Tetrabutylammoniumtetraphenylborat , Natriumtetrakis (1- imidazolyl ) borat und Cäsiumtetraphenylborat . Es ist selbst¬ verständlich, dass vorstehend genannte Beispiele nur eine kleine Auswahl der möglichen ionischen Flüssigkeiten zur Aus bildung einer dielektrischen Schicht 4 darstellen, und dass andere nicht genannte Beispiele ebenfalls hierfür geeignet sein können. Beispielsweise können auch ionische Flüssigkei¬ ten auf metallorganischer Basis verwendet werden.
Um eine trockene und stabile dielektrische Schicht 4 zu er¬ halten, kann ein Massenverhältnis von Polymer zu ionischer Flüssigkeit im Bereich zwischen 1:10 und 10:1 verwendet werden. Es kann auch möglich sein, lediglich eine geeignete ionische Flüssigkeit zur Ausbildung der dielektrischen Schicht 4 vorzusehen.
Die dielektrische Schicht 4 kann beispielsweise aus einer Lö sung aufgebracht werden. Dazu können 1 bis 50 %, bevorzugt 5 bis 20% des Polymers mit oder ohne Vernetzer in einem organi sehen Lösungsmittel gelöst, wie beispielsweise Propylengly- kolmonoethyletheracetat (PGMEA) , Tetrahydrofuran, Dioxan, Chlorbenzol, Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykolmo- noethylether, gamma-Butyrolacton, N-Methylpyrrolidon, Ethoxy ethanol, Xylol, Toluol, oder ähnlichen Lösungsmitteln und durch Spincoating, Siebdruck, Tintenstrahldruck Sprühen oder ähnliche Verfahren in entsprechender Dicke aufgebracht. Im Anschluss wird das Lösungsmittel durch einen Wärmeschritt verdampft, wobei die trockene bzw. ausgehärtete dielektrisch Schicht 4 übrig bleibt. Die Polymere können thermisch oder photochemisch vernetzt werden. Die Vernetzung ist optional, wobei mögliche Vernetzer Photosäuren sind. Beispielsweise kann als Vernetzer für novolack-artige Systeme Melamin-Co- Formaldehyd verwendet werden. Die Vernetzung kann bevorzugt im Temperaturbereich zwischen 180°C und 230°C durchgeführt werden. Nach der Vernetzung wird die dielektrische Schicht zur mechanischen Stabilisierung nicht mehr durch Lösungsmittel angegriffen. Im Falle der Verwendung von Acrylaten und Epoxiden können die Monomere oder Oligo-Verbindungen durch Spincoating oder Drucken aufgebracht werden und im Anschluss thermisch oder pho¬ tochemisch zur dielektrischen Schicht 4 vernetzt werden.
Auf der dielektrischen Schicht 4 kann eine zweite Elektrodenschicht 5 aufgebracht werden. Die zweite Elektrodenschicht 5 kann daher mit einem Versorgungspotential Vs verbunden werden, so dass bei einer Verbindung der ersten Elektroden- schicht 2 mit einem zweiten Potential 6, beispielsweise einem Massepotential, der Kondensator 100 gebildet wird. Als zweite Elektrodenschicht 5 für den Kondensator 100 kann jedes Metall oder dessen Legierung oder leitfähige metallhaltige Druckpas¬ ten dienen. Ebenfalls geeignet sind organische Leiter, wie PEDOT (Polystyrolsulfonsäure-dotiertes Polydiethoxythiophen) oder PANI (Champersulfonsäure-dotiertes Polyanilin) . Beson¬ ders bevorzugt sind jedoch die in der Leiterplattenindustrie benutzten Metalle Kupfer, Aluminium, Nickel, Gold und Silber bzw. deren Legierungen. Vollflächige aufgebrachte Metallge- genelektroden können im Anschluss durch bekannte Ätz- und mechanische Ablationsverfahren, beispielsweise mit einem Laser, strukturiert werden. Werden mehrere Kondensatoren 100 mit einer gemeinsamen Elektrodenschicht 5 versehen ist, kann die Abscheidung der Elektrodenschicht 5 auch aus der Gasphase mittels Schattenmasken erfolgen.
Die zweite Elektrodenschicht 5 kann auch durch stromlose Me¬ tallisierung nach lokaler oder vollflächiger Bekeimung aufgebracht werden. Es können hierzu alle gängigen Verfahren der Leiterplattenindustrie verwendet werden, da die dielektrische Schicht 4, insbesondere nach einer Vernetzung, gegenüber den üblichen Medien der Leiterplattenindustrie kompatibel ist.
Der vorgesehene Aufbau einer Elektrodenschicht mit einer dar- auffolgenden Isolatorschicht kann nicht nur in einem Kondensator, wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt, vorteilhaft einge¬ setzt werden, sondern er eignet sich prinzipiell auch als Ga¬ tedielektrikum für organische Feldeffekttransistoren zur di- rekten Integration in die Leiterplatte, als Substrat für top¬ emittierende OLEDs (organische Leuchtdioden) oder für Solar¬ zellen. Im Folgenden wird ein Beispiel für einen Herstellungsprozess für ein elektrisches Bauelement mit einem organischen Die¬ lektrikum unter Verwendung einer ionischen Flüssigkeit in einer Polymermatrix angegeben. Eine mit 30 um Kupfer kaschierte FR4-Platine wird auf ein Maß 50 x 50 mm2 zugeschnitten. Dieser Zuschnitt wird zunächst mit Aceton und Isopropanol von Fett befreit. Ein kommerzieller Photolack (TMSR8900) wird 20 s bei 6000 Umdrehungen aufgeschleudert und 60 s bei 110°C auf einer heißen Platte ge- trocknet. Der Photolack wird 7 s mit UV-Licht einer Wellenlänge von 365 nm belichtet und 60 s in wässrig alkalischem Entwickler entwickelt. Im Anschluss an die Fotostrukturierung wird 3 min bei 40°C in einer 5 % Ammoniumperoxodisulfatlösung dekapiert. Nach dem Spülen mit Wasser und Isopropanol wird die Platine in eine Lösung von Octadecylphosphonsäure (0.2 - 0.25 g) in Isopropanol (100 ml) gelegt. Nach 12 Stunden wird die Platine mit Isopropanol gespült und 1 min bei 100°C im Stickstoffström getrocknet. Nach dem Dekapieren beträgt der Kontaktwinkel gegenüber Wasser 1° bis 4°. Nach der Abscheidung der Octadecylphosphonsäure beträgt der Kontaktwinkel 135°, was auf eine exzellente Bedeckung der Kupferschicht schließen lässt. Wenn nun im Anschluss daran 100 nm Aluminium über eine Schattenmaske direkt auf die Monolage aus Octadecylphosphonsäure als Gegenelektroden aufgedampft werden, zeigt sich zunächst, dass die so hergestellten Kondensatoren kurzgeschlossen sind. Dies zeigt sich in den in Fig. 3 und 4 dargestellten Kennli- nien. Die elektrischen Kennlinien weisen einen Betrag |Z| von etwa 10 Ω und Phasenwinkel Θ der Impedanz Z von etwa 0° auf, das heißt, der Kondensator ist nicht funktionsfähig. Zur Herstellung eines funktionsfähigen Kondensators ist es daher notwendig, eine dielektrische Schicht auf der Monolage aus Octadecylphosphonsäure aufzubringen. Hierzu wird eine zweite dielektrische Schicht durch Rotationsbeschichtung mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 1000 rpm aufgebracht. Der so gebildete Film wird in einem Vakuumofen bei einer Tempera¬ tur von 180° getrocknet. Für die zweite dielektrische Schicht kann beispielsweise eine Mischung aus 70 Gew.-% PGMEA, 20 Gew.-% Poly ( 4-vinylphenol ) und 10 Gew.-% l-Butyl-3- methylimidazoliumhexafluorophosphat (BMIM- P FÖ) verwendet wer¬ den .
Figur 5 zeigt in einem Frequenzdiagramm 500 den Frequenzverlauf 501 der relativen Dielektrizitätskonstanten εΓ der so erzeugten, 1800 nm dicken dielektrischen Schicht, welche mit Hilfe von Profilometermessungen ermittelt worden sind. Dünnere Schichten sind dabei durch Variation der Rotationsparame¬ ter und dem Feststoffgehalt in der Lösung erreichbar. Über einen großen Frequenzbereich f von etwa 1 bis 100 Hz weist die dielektrische Schicht aus einer ionischen Flüssigkeit in einer Polymermatrix eine sehr hohe relativen Dielektrizitätskonstante Er von etwa 800 bis 1200 auf.
Als Referenz ist der Frequenzverlauf 502 der relativen Die- lektrizitätskonstanten εΓ einer reinen Polymerschicht aus 80 Gew.-% PGMEA und 20 Gew.-% Poly ( 4-vinylphenol ) gezeigt, die eine Dicke von 1200 nm aufweist. Dabei lässt sich in Fig. 5 erkennen, dass die relative Dielektrizitätskonstante εΓ der dielektrischen Schicht mit einer ionischen Flüssigkeit in ei- ner Polymermatrix in niedrigen Frequenzbereichen um mehr als den Faktor 400 höher als der Referenzschicht ist, was durch das Einbringen des BMIM- P FÖ bedingt ist. Mit steigender Fre¬ quenz kann aufgrund der begrenzten Mobilität der Ionen in der Polymermatrix die Antwort der Polarisation der Änderung des elektrischen Feldes nicht mehr folgen. Im Frequenzbereich über 10 kHz sinkt die relative Dielektrizitätskonstante εΓ daher auf einen der reinen Polymerschicht entsprechenden Wert . Für Anwendungen als Speicherkondensator in elektronischen Schaltungen ist jedoch ein Einsatz dieser kapazitiven Bauelemente bei hohen Frequenzen nicht notwendig.
Die Abhängigkeit der Kapazität von der Elektrodenfläche ist bei den so hergestellten kapazitiven Bauelementen streng linear. Dies zeigt, dass sich auch großflächige Kapazitäten, beispielsweise bis zu einer Fläche von 20 mm2 herstellen las- sen. Die Korrelation zwischen der Kapazität und Elektrodenfläche ist für Werte zwischen 0,19 mm2 und 20 mm2 mit einem mittleren quadratischen Korrelationskoeffizienten von über 0,99 sehr gut . Fig. 6 zeigt in einem Diagramm 600 den Frequenzverlauf 601 der Kapazität C und den Frequenzverlauf 602 des Phasenwinkels Θ eines Kondensators mit nach obigem Beispiel hergestellter dielektrischer Schicht mit BMIM-PF6-Poly ( 4-vinylphenol ) und einer Elektrodenfläche von 1 mm2. Im niedrigen Frequenzbe- reich wird eine sehr hohe kapazitive Integrationsdichte von über 100 nF/mm2 erreicht. Mit steigender Frequenz steigen auch die dielektrischen Verluste und die Integrationsdichte sinkt bis auf etwa 1 nF/mm2.

Claims

Patentansprüche
1. Dielektrische Schicht (4) für ein elektrisches Bauelement (100) mit organischem Dielektrikum auf einem Leiterplat- tensubstrat (1), einem Prepreg oder einer Leiterplatine, wobei die dielektrische Schicht (4) eine ionische Flüs¬ sigkeit aufweist.
2. Dielektrische Schicht (4) nach Anspruch 1, wobei die io- nische Flüssigkeit in einer Polymermatrix eingebettet ist .
3. Dielektrische Schicht (4) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die ionische Flüssigkeit Anionen und alkylierte Kationen umfasst.
4. Dielektrische Schicht (4) nach Anspruch 3, wobei die Ani¬ onen Fluorophosphate, Fluoroborate, Phenylborate, Sulfo- nylimide, Triflate, Bis-Triflylamide, Sulfonate, Chlori- de, Bromide und/oder Benzoate umfassen.
5. Dielektrische Schicht (4) nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei die alkylierten Kationen quartäre Ammoniumverbindungen, Natriumionen, Cäsiumionen und/oder alkyliertes Phosphonium umfassen.
6. Dielektrische Schicht (4) nach Anspruch 5, wobei die
quartären Ammoniumverbindungen Aklkylammonium, alkyliertes Imidazolium und/oder alkyliertes Pyridinium umfassen.
7. Dielektrische Schicht (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Polymermatrix Harze auf der Basis von Epoxi- den, Acrylaten, Urethanen oder Carbonaten, Polyester, Po- lamide, Polyimide, Polybenzoxazole, Polyvinyolidendifluo- ride, Polyvinylverbindungen, Carbazole, Copolymere und/oder Block-Copolymere umfasst.
8. Dielektrische Schicht (4) nach Anspruch 7, wobei die Po¬ lymermatrix über Melamin-Co-Formaldehyd vernetzt ist.
Elektrisches Bauelement (100), mit:
einer ersten Elektrodenschicht (2);
einer organischen Isolationsschicht (3), welche auf der ersten Elektrodenschicht (2) in einer Monolage angeordnet ist ;
einer dielektrischen Schicht (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche auf der organischen Isolations¬ schicht (3) angeordnet ist; und
einer zweiten Elektrodenschicht (5), welche auf der die¬ lektrischen Schicht (4) angeordnet ist.
10 Elektrisches Bauelement (100) nach Anspruch 9, wobei das elektrische Bauelement (100) auf einem Leiterplattensub¬ strat (1), einem Prepreg oder einer Leiterplatine ange¬ ordnet ist, und wobei das elektrische Bauelement (100) ein integriertes kapazitives Bauelement ist.
11 Elektrisches Bauelement (100) nach Anspruch 10, wobei das elektrische Bauelement (100) ein Speicherkondensator in einer elektronischen Schaltung ist.
12. Elektrisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die organische Isolationsschicht (3) eine organische Verbindung für eine selbstorganisierende Mono¬ lage umfasst.
13. Elektrisches Bauelement (100) nach Anspruch 12, wobei die organische Verbindung eine Ankergruppe mit einer
Phosphonsäure oder einem Phosphonsäurederivat zum Veran¬ kern der organischen Verbindung an der ersten Elektrodenschicht (2) und eine Linkergruppe und eine Kopfgruppe für die Anbindung an die dielektrische Schicht (4) umfasst.
14. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauelements (100), mit den Schritten: Aufbringen einer organischen Isolationsschicht (3) auf einer dekapierten ersten Elektrodenschicht (2) in einer selbstorganisierenden Monolage;
Aufbringen einer ionischen Flüssigkeit in einer Polymermatrix auf der organischen Isolationsschicht zum Herstel¬ len einer dielektrischen Schicht (4); und
Aufbringen einer zweiten Elektrodenschicht (5) auf der dielektrischen Schicht (4) .
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Aufbringen der ionischen Flüssigkeit in einer Polymermatrix die Schritte umfasst :
Aufbringen einer in einem organischen Lösungsmittel gelösten Mischung aus einer ionischen Flüssigkeit und einem Polymer auf der organischen Isolationsschicht; und
Verdampfen des organischen Lösungsmittels zum Herstellen der dielektrischen Schicht (4) .
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die gelöste Mischung aus einer ionischen Flüssigkeit und einem Polymer über ein Rotationsbeschichtungsverfahren, ein Tintendruckverfahren, ein Siebdruckverfahren oder ein Sprühverfahren aufgebracht wird.
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