JP2004124066A

JP2004124066A - 高誘電体組成物

Info

Publication number: JP2004124066A
Application number: JP2003199644A
Authority: JP
Inventors: Manabu Kawasaki; 川▲さき▼　学; Yoshitake Hara; 原　義豪; Yuka Yamaho; 山舗　有香
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】無機フィラーと樹脂からなる高誘電体組成物において高い誘電率を得る。
【解決手段】無機フィラーと樹脂により形成される高誘電体組成物であって、高誘電体組成物全体に占める無機フィラーの割合が６０体積％以上９０体積％以下であり、かつ、無機フィラーの粒径分布を粒径の階級幅を度数分布で表したとき、該粒径分布において、最大度数となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の１０％以上であることを特徴とする高誘電体組成物。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機フィラーと樹脂からなる高誘電体組成物、特に、比誘電率が５０以上と高いものであり、コンデンサや、コンデンサとしての機能を有する回路基板材料として好適な特性を示す高誘電体組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、信号の高速化や大容量化の要求に伴って、実装回路部品の高密度化が進んでいることにより、電気的ノイズが増大し、データエラーが発生することが問題になってきている。この電気的ノイズの発生を抑え、半導体デバイスを安定に動作させるためには、半導体デバイスに近い位置から必要量の電流を供給することが重要である。このためには半導体デバイス直下のプリント配線板に容量の大きなコンデンサを配置することが有効である。
【０００３】
プリント配線板にコンデンサを配置する方法として、プリント配線板にチップコンデンサなどの外部コンデンサを配置する方法もあるが、プリント配線板の内層に無機フィラーを加え、プリント配線板自体にコンデンサ機能を持たせる方法が小型化の点で有利である。
【０００４】
このプリント配線板自体にコンデンサ機能を持たせる方法として、無機フィラーと樹脂を混合した複合体をプリント配線板の内層に用いる方法が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
しかし、従来の無機フィラーと樹脂とを混合した複合体の誘電率は１０〜４０程度であり、低いものであった。無機フィラーの含有率を増やすことによりある程度までは誘電率を上げることはできるものの、無機フィラーの含有率が５０体積％を越えると無機フィラーの含有率を増加させても誘電率が上がらない現象がみられた。これは無機フィラー高含有率領域では複合体中の無機フィラーの充填率が上がりにくいことが原因と考えられている。そこで、２種類以上の粒径を混合して無機フィラーを高充填化するという手法が提案されている（特許文献３、４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−５７８５２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平６−８５４１３号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開昭５３−８８１９８公報
【０００９】
【特許文献４】
特開２０００−２６０２２７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記技術では、高充填化の効果を充分得るためには２種類の粒径の比が５倍以上ある必要があり、大粒径の無機フィラーとして一般的に粒径１０μｍ程度の大きな無機フィラーを使用する場合が多い。しかし、誘電率を向上させるために無機フィラー含有率を高くすると表面の凹凸が大きくなり、膜面内方向におけるインピーダンスが不均一になったり、組成物上に配線など別の回路材料を配置する際に加工性が悪くなるという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、比誘電率が５０以上の良好な誘電特性を有し、μｍオーダーの薄膜化が可能な高誘電体組成物を提供するために、下記の構成からなる。
【００１２】
（１）無機フィラーと樹脂により形成される高誘電体組成物であって、高誘電体組成物全体に占める無機フィラーの割合が６０体積％以上９０体積％以下であり、かつ、無機フィラーの粒径分布を粒径の階級幅を度数分布で表したとき、該粒径分布において、最大度数となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の１０％以上であることを特徴とする高誘電体組成物。
【００１３】
（２）　無機フィラーの粒径分布を粒径の階級幅を度数分布で表したとき、該粒径分布が最大度数となる粒径の５倍以上の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の５％以下であることを特徴とする（１）記載の高誘電体組成物。
【００１４】
（３）　無機フィラーの粒径分布を粒径の階級幅を度数分布で表したとき、該粒径分布における最大度数となる粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下を満たすことを特徴とする（１）記載の高誘電体組成物。
【００１５】
（４）無機フィラーがペロブスカイト型結晶構造を有することを特徴とする（１記載の高誘電体組成物。
【００１６】
（５）樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする（１）記載の高誘電体組成物。
【００１７】
（６）熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする（５）記載の高誘電体組成物。
【００１８】
（７）高誘電体組成物の膜厚が２μｍ以上２０μｍ未満であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか記載の高誘電体組成物。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、無機フィラーの分散状態と比誘電率の関係を詳細に検討し、無機フィラー高含有率領域では、無機フィラーの粒径分布が比誘電率に大きな影響を与えていることを見出し、本発明に到達した。
【００２０】
本発明における高誘電体組成物とは無機フィラーと樹脂を含有し、使用目的に応じた比誘電率、誘電正接を有する組成物である。本発明において高誘電率である、または比誘電率が大きい、とは高誘電体組成物の比誘電率が５０以上であることを意味し、低誘電損失である、または誘電正接が小さい、とは高誘電体組成物の誘電正接が３％以下であることを意味する。誘電体組成物をキャパシタ用の層間絶縁材料として利用する場合、小容積で大きな静電容量を得るためには誘電体組成物の比誘電率が大きいほど有利である。また、キャパシタにおける電気的ノイズは誘電正接および周波数の増大に伴って大きくなるので、誘電正接が３％より大きくなると特に周波数ＭＨｚ〜ＧＨｚの高周波数領域において電気信号の伝送損失が大きくなり好ましくない。一方、誘電正接が小さいほど伝送損失を低減できるが、誘電正接が０．０１％以下になると誘電率の値を５０以上にすることは困難である。本発明で得られる高誘電体組成物の形態は、膜状、棒状、球状など、用途に合わせて選択することができるが、特に膜状であることが好ましい。ここでいう膜とは、フィルム、シート、板、ペレットなども含まれる。もちろん、導通のためのビアホール形成、インピーダンスや静電容量あるいは内部応力の調整、または、放熱機能付与など、用途にあわせたパターン形成を行うこともできる。
【００２１】
本発明で用いられる無機フィラーは、焼結体の誘電率が５０〜２００００の高誘電率のものをもちいるのがよい。好ましくは、誘電率が１００〜１００００のものである。誘電率が５０未満のものを用いると高誘電体組成物の誘電率が十分高いものが得られない。また、２００００以上のものでは、温度特性が悪くなる傾向があるため、好ましくない。
【００２２】
本発明で使用する無機フィラーとしては、組成物の比誘電率を大きくする材料が好ましく、無機フィラー自身の比誘電率が大きい材料が好ましい。無機フィラーの比誘電率、誘電正接（以下、二つの物性を総称して誘電特性と称する）は、たとえば無機フィラーを加熱、焼成することにより得られる焼結体の誘電特性から類推できる。焼結体の誘電特性は以下の手順によって測定する。無機フィラーをポリビニルアルコールのようなバインダー樹脂、有機溶剤もしくは水を混合してペースト状組成物を作製した後、ペレット成型器の中に充填して乾燥させ、ペレット状固形物を得る。そのペレット状固形物を、例えば９００〜１２００℃程度まで加熱、焼成することにより、バインダー樹脂を分解、除去し、無機フィラーを焼結させることで焼結体ペレットを得ることができる。この焼結体ペレットに上下電極を形成し、ＪＩＳ　Ｋ６９１１に準じて誘電正接を測定でき、一方、測定された静電容量と焼結体ペレットの寸法より比誘電率を計算できる。
【００２３】
本発明の誘電体組成物全体に占めるフィラーの割合（フィラー率という）は６０体積％以上９０体積％以下であることが好ましく、より好ましくは７０体積％以上９０体積％以下、さらに好ましくは８０体積％以上９０体積％以下である。フィラーの割合が６０体積％より低いと、誘電体組成物の機械的強度が不十分な場合がある。また、フィラーの割合が９０体積％を越えるとフィラーの分散制御が難しくなるので、誘電率増大および誘電正接低減が難しくなるだけでなく、製膜時の成形性が悪化する、製膜後に温度変化によりクラックが入りやすくなる、などの問題が発生する場合がある。
【００２４】
本発明の高誘電体組成物は、組成物中の無機フィラーの粒径について、粒径分布において最大度数となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の１０％以上、より好ましくは２０％以上４０％以下であることが好ましい。粒径分布において最大度数となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の１０％より小さい場合、無機フィラーが高誘電率であっても組成物の誘電率は５０に達しない。また、４０％より大きい場合、粒径の大きな粒子が多く存在することになるので表面粗度が大きくなり、薄膜化にとって不利となるので好ましくない。
【００２５】
更に、高誘電体組成物中の無機フィラーの粒径について、無機フィラーの粒径分布が最大度数となる粒径の５倍以上の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の５％以下であることが好ましい。無機フィラーの粒径分布が最大度数となる粒径の５倍以上の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の５％より大きくなると、薄膜化した場合の表面粗度が大きくなり好ましくない。
【００２６】
すなわち、本発明においては、無機フィラーの分散状態を制御された不均一状態にすることが重要である。従来は、単一分散の無機フィラーが高含有率でかつ樹脂中に均一に分散しているか、粒径の差が５倍以上の２種類以上の粒径分布の無機フィラーが分散しているものが好ましいとされてきた。しかしながら、本発明者らは、無機フィラーの分散状態と比誘電率の関係を詳細に検討し、無機フィラー高含有率領域では、無機フィラーの分散状態が制御された不均一状態にある場合に高誘電率が得られることを見出した。その作用の詳細は不明であるが以下のように推察している。無機フィラーが樹脂中に均一に分散している場合、無機フィラーの容量成分と無機フィラー間を埋める樹脂成分の容量成分が電気等価回路で直列的につながった状態になり、複合体の比誘電率は比誘電率が低い樹脂成分に大きく影響されてしまい、無機フィラーを増加させても比誘電率の向上は小さい。むしろ、不均一に分布させ、無機フィラーが膜厚方向に連続して分布する状態で、無機フィラーの容量成分と樹脂成分の容量成分が電気等価回路で並列的につながった状態になり、無機フィラーの高誘電率が活かされる。
【００２７】
このような制御された不均一状態を実現するために、種々検討した結果、無機フィラー全てを一次粒子まで粉砕せず、二次粒子の凝集体を残し、かつ粗大な粒径の無機フィラーが存在しないような粒径分布を得ることが有効であった。
【００２８】
高誘電体組成物の粒径分布は、高誘電体組成物薄膜を形成し、その薄膜の膜厚方向に膜断面を切り出した超薄切片に対してＸＭＡ測定、および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を行うことにより評価可能である。無機フィラーと樹脂で電子線に対する透過率が異なるので、ＴＥＭ観察像中で無機フィラーと樹脂はコントラストの違いにより識別できる。複数種の無機フィラーが使用されている場合の各無機フィラーの同定はＸＭＡ測定に基づく元素分析および電子線回折像観察による結晶構造解析を行うことにより可能である。このようにして得られたフィラーと樹脂の面積の分布を画像解析により求め、無機フィラーの断面を円形と近似して面積から粒径を算出できる。算出された粒径の分布を０．１μｍ刻みのヒストグラムで表し、度数が最大となる級（最多値）の中心値を粒径分布の度数が最大となる粒径とする。粒径の評価は倍率５０００倍のＴＥＭ像写真について行えばよい。なお、粒径分布の評価法としては上記の方法でＴＥＭの代わりに走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いても良い。何れの手法を用いた場合でも、充分なデータ数を得るために、評価対象の面積は１００μｍ^２以上である方が好ましい。観察する方向は膜厚方向および膜厚方向に垂直方向また、度数が最大となる粒径を再現性良く評価するために、ヒストグラムの粒径の刻みは０．１μｍとする。
【００２９】
無機フィラーの粒径分布が最大度数となる粒径は０．２μｍ以上１μｍ以下が好ましい。粒径が０．２μｍより小さくなると、無機フィラーの体積に対する表面積の影響が大きくなるので高誘電率の結晶が得られにくい。また、無機フィラー自身が組成物中で凝集しやすくなる上、製造が難しくなるのでコストに関しても不利となる。一方、粒径が大きいほど無機フィラーの誘電率が高くなる傾向があるが、組成物の表面粗度が増大するおそれがある。表面粗度はインピーダンスのばらつきに直結するので、表面粗度は適切にコントロールする必要がある。表面粗度の許容範囲は膜厚との関係で決めることが実用的であるが、低膜厚化による静電容量増大という観点で、表面粗度を１μｍ以下であることが好ましい。無機フィラーの粒径分布が最大度数となる粒径を１μｍ以下にすることが表面粗度を１μｍ以下にコントロールする上で好ましい。
【００３０】
無機フィラーの構造として、好ましくは、ペロブスカイト型結晶構造を有するものを用いるのがよい。例えば、二酸化チタン系、チタン酸バリウム系、チタン酸ジルコン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸カルシウム系、チタン酸ビスマス系、チタン酸マグネシウム系、チタン酸バリウムネオジミウム系、チタン酸バリウム錫系、マグネシウムニオブ酸バリウム系、マグネシウムタンタル酸バリウム系、チタン酸鉛系、ジルコン酸鉛系、チタン酸ジルコン酸鉛系、ニオブ酸鉛系、マグネシウムニオブ酸鉛系、ニッケルニオブ酸鉛系、タングステン酸鉛系、タングステン酸カルシウム系、マグネシウムタングステン酸鉛系などのペロブスカイト型結晶構造、あるいは複合ペロブスカイト型結晶構造を有するフィラーを用いることができ、これらのうち１種を単独で用いたり、２種以上を混合して用いたりすることができる。また、誘電特性や温度安定性を向上させる目的で、シフター、デプレッサー剤などを添加して用いることも可能である。
【００３１】
無機フィラーの形状は、球形、楕円形、三角状、長方形状、針状などのいずれでもよく、それらを取り合わせて用いることも可能である。
【００３２】
無機フィラーを作製する方法は、固相法、水熱合成法、超臨界水熱合成法、ゾルゲル法、蓚酸法など従来の方法を用いることが出来る。
【００３３】
次に、本発明で用いられる樹脂は、熱可塑性、熱硬化性樹脂のいずれでも良いが、はんだ耐熱性などの点から、好ましくは熱硬化性樹脂を用いる。熱可塑性樹脂では、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂などを用いることができる。また、熱硬化性樹脂では、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂など一般的にプリント配線板の絶縁層に使用される樹脂を用いることができる。特に、熱硬化収縮性、粘性などの点からエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂とは分子構造中にエポキシ基（オキシラン環）を２個以上含むプレポリマーおよび、それと硬化剤とを組合せた樹脂である。また、この硬化剤には、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、アミノトリアジン化合物、ナフトール化合物など、従来から用いられている硬化剤を用いることができる。
【００３４】
本発明に好ましく使用されるエポキシ樹脂には、必要に応じて２−エチル−４−メチルイミダゾール、トリフェニルホスフィン等の硬化促進剤やジクミルパーオキサイド等の重合開始剤を添加することができる。さらに必要に応じて、安定化剤、分散剤、沈降防止剤、可塑剤、酸化防止剤などを添加しても良い。
【００３５】
本発明で用いられる無機フィラーと樹脂の割合は、無機フィラーと樹脂の合計量を１００体積％としたとき、無機フィラーの含有量は６０体積％以上、さらに好ましくは７０体積％以上である。無機フィラーの含有量が６０体積％より低いと、組成物の誘電率を高くすることが難しい。本発明によれば、無機フィラーの含有率を増やすに従って、高い比誘電率を有する高誘電体組成物を得ることができるが、９０体積％より大きい含有率になると製膜時の成形性が悪くなり、無機フィラーの分散の制御も難しくなる。
【００３６】
本発明で用いられる無機フィラーの樹脂への分散は、超音波分散、３本ロール、クレアミックス、ホモジナイザー、メディア分散機など、従来の方法を用いることができるが、分散状態の制御の点で３本ロール、メディア分散機を用いるのが好ましい。
【００３７】
本発明では分散状態を制御された不均一状態にすることが重要である。従って、この分散状態の制御のため、無機フィラーの分散性を適切に制御しなければならない。一般的に無機フィラーの分散性を向上させる、すなわち、無機フィラーを樹脂中に均一に分散させるための方法として、無機フィラー表面の修飾、分散剤の添加、溶剤の添加などが行われる。しかしながら、本発明では、無機フィラーを不均一に分布させ、無機フィラーが膜厚方向に連続して分布する状態としなければならない。従って、無機フィラーの表面の修飾としてはロジン処理、酸性処理、塩基性処理など、また、分散剤としてはノニオン性、カチオン性、アニオン性の界面活性剤、多価カルボン酸などの湿潤剤、両親和性物質、高立体障害の置換基を有する樹脂などが挙げられるが、これらの使用については分散状態を過度に均一化しないものを選択する必要がある。また、溶剤の添加によって分散時または分散後の系の極性を制御する場合においても、その選択、使用量については、分散状態を過度に均一化しないものを選択する必要がある。また、分散時間、分散濃度、分散粘度などについても、分散状態を過度に均一化しないようにしなければならない。
【００３８】
以上のようにして、無機フィラーと樹脂、さらに適宜、溶剤、分散剤などからなるペースト溶液を基板上に塗布し、製膜することによって本発明の高誘電体組成物が得られる。
【００３９】
ペーストを基板上に塗布する方法としては、スピンナー、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーターなどが挙げられる。
【００４０】
基板は有機系基板、無機系基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものから選択できる。有機系基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基材銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、ガラス布・エポキシ銅張積層基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板が挙げられる。無機系基板の例としては、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板、などのセラミック基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が挙げられる。回路の構成材料の例としては、銀、金、銅などの金属を含有する導体、無機系酸化物などを含有する抵抗体、ガラス系材料および／または樹脂などを含有する低誘電体、樹脂や無機フィラーなどを含有する高誘電体、ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。
【００４１】
このようにして、塗布した膜をホットプレート、オーブンなどの加熱装置を用いて、溶剤の除去や熱硬化を行う。
【００４２】
膜として用いる場合の膜厚は、静電容量が所望の値を満たす範囲内で任意に設定することができるが、２μｍ以上２０μｍ未満であることが好ましい。コンデンサとして大きな静電容量を確保するには膜厚が薄い方が好ましいが、２μｍより薄い場合にはピンホールなどが発生しやすく、電気的絶縁が得られにくくなる。また、膜厚が２０μｍ以上であると十分なコンデンサ性を得るために非常に大きな誘電率が必要となる上、実装密度向上の観点から好ましくない。
【００４３】
コンデンサの面積あたりの静電容量としては、５〜２０ｎＦ／ｃｍ^２の範囲にあることが好ましい。静電容量の温度変化、面内ばらつきは小さい方が回路設計上好ましい。温度変化についてはできるだけ小さい方が好ましく、例えば、Ｘ７Ｒ特性（−５５〜１２５℃において静電容量の温度変化率が±１５％以内）を満たすことが好ましい。静電容量の面内ばらつきは平均値に対して５％以下（静電容量の平均値−５％≦静電容量≦静電容量の平均値＋５％）であることが好ましい。
【００４４】
高誘電体組成物の静電容量、比誘電率、誘電正接は例えばＪＩＳ　Ｋ６９１１に準じて以下のようにして測定できる。すなわち、面積１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ０．３ｍｍのアルミニウム基板上の全面に高誘電体組成物の塗膜を形成する。塗膜上に導電性ペーストをパターン印刷することにより測定用電極を形成する。測定用電極とアルミニウム基板に挟まれた部分が測定対象領域となる。測定対象領域の静電容量と誘電正接をインピーダンスアナライザー（例えば、アジレントテクノロジー（株）製４２９４Ａ）により測定する。比誘電率は静電容量と測定対象領域の寸法から算出する。測定ノイズ低減の観点から、塗膜上の測定用電極のパターンは円形であること、測定用電極の外周から０．５〜１ｍｍ離して円形パターンを囲むようにリング状の電極（ガード電極という）を配した方が好ましい。測定対象領域の寸法、すなわち、測定用電極の直径（面積）、高誘電体組成物の膜厚は測定精度に影響するので、高誘電体組成物の物性に合った条件を選択する必要がある。本発明では、測定用電極は直径１０ｍｍの円形パターン、ガード電極は内径１１．５ｍｍのリング状パターン、高誘電体組成物の膜厚は１０μｍ〜２０μｍの範囲とした。高誘電体組成物の塗膜はスピンコートしたペースト組成物を適宜加熱し、溶媒蒸発、樹脂硬化させることにより形成した。また、温度、吸湿状態も誘電特性に影響するので、高誘電体組成物を測定条件である一定の温度、湿度雰囲気下に２４ｈｒ放置した後に測定を行うことで再現性良く誘電特性の評価ができる。
【００４５】
本発明で得られる高誘電体組成物は、誘電率層としてプリント配線基板の内蔵キャパシタ作製に用いられる他、多層基板の層間絶縁膜、周波数フィルター、無線用アンテナ、電磁シールドなど、多くの電子部品、装置への適用が可能である。
【００４６】
【実施例】
実施例１
エポキシ樹脂の主剤としてジシクロペンタジエン系のＨＰ７２００（大日本インキ工業（株）製）２０重量部、硬化剤としてフェノールノボラック系のＴＤ−２１３１（大日本インキ工業（株）製）８重量部、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン（北興化学（株）製）を０．２８重量部、溶剤γ−ブチロラクトン３０．５重量部を混合し、エポキシ樹脂溶液を作製した。この樹脂溶液に、無機フィラーとして、平均粒径０．５μｍのチタン酸バリウムＳＢ０５（東邦チタニウム（株）製）２１０重量部を混合して、樹脂組成物を調整した。このとき、無機フィラーと樹脂の合計量を１００体積％としたとき、無機フィラーの含有量は６４体積％であった。次に、この樹脂組成物を３本ロールミルにて混練を行ったのち、厚さ３００μｍのアルミ基板上にダイコーターを用いて塗布し、オーブンを用いて、８０℃×１５分間で乾燥させた後、１７５℃×１時間で樹脂を硬化させ、膜厚１０μｍの高誘電体組成物を得た。
【００４７】
この高誘電体組成物の断面組織の観察を行った。高誘電体組成物から膜厚方向における超薄切片（厚さ：１００ｎｍ）を切り出し、５０００倍にて拡大観察したＴＥＭ像写真から１０μｍ四方の微小部における粒径分布を評価した。得られた粒径分布を粒径０．１μｍのヒストグラムとして表し（図１）、度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ１０％、０％であった。
【００４８】
次に、この高誘電体組成物にアルミ電極を蒸着法により形成し、１ＭＨｚにおける誘電特性をインピーダンスアナライザ４２９４Ａおよびサンプルホルダー１６４５１Ｂ（共にアジレントテクノロジー社製）を用いて、ＪＩＳ　Ｋ　６９１１に準じて測定した結果、比誘電率は６３、誘電正接は２．５％であり、面積あたりの静電容量は５．６ｎＦ／ｃｍ^２であった。
【００４９】
実施例２
樹脂組成物の作製において、エポキシ樹脂溶液に含まれる硬化剤を多官能フェノールノボラック系樹脂であるカヤハードＴＰＭ（日本化薬（株）製）とした以外は実施例１に記載した内容と同様にして組成物を作製した。得られた高誘電体組成物の度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ２０％、０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は７２、誘電正接は２．６％であり、面積あたりの静電容量は６．４ｎＦ／ｃｍ^２であった。
【００５０】
実施例３
樹脂組成物の作製において、添加する無機フィラーの量を３６６重量部とした以外は実施例１と同様にして高誘電体組成物を得た。このとき、無機フィラーと樹脂の合計量を１００体積％としたとき、無機フィラーの含有量は７０体積％であった。得られた高誘電体組成物の度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ２０％、０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は８８、誘電正接は２．５％であり、面積あたりの静電容量は７．８ｎＦ／ｃｍ^２であった。
【００５１】
実施例４
樹脂組成物の作製において、チタン酸バリウムとして平均粒径０．４μｍのチタン酸バリウムであるＢＴ−０４（堺化学工業（株）製）と平均粒径２μｍのチタン酸バリウムであるＢＴ−ＳＡ（共立マテリアル（株）製）を重量分率で８０：２０の割合で混合したものを用いた以外は実施例１と同様にして高誘電体組成物を得た。得られた高誘電体組成物の度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ１０％、１０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は６３、誘電正接は２．５％であった。また、表面粗度は０．４であり、面積あたりの静電容量は５．４〜５．８ｎＦ／ｃｍ^２と若干ばらついたが静電容量の平均値からのばらつきは５％以下であり許容範囲内であった。
【００５２】
実施例５
樹脂組成物の作製において、添加する無機フィラーの量を１８０重量部とした以外は実施例１と同様にして高誘電体組成物を得た。このとき、無機フィラーと樹脂の合計量を１００体積％としたとき、無機フィラーの含有量は６０体積％であった。得られた高誘電体組成物の度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ１３％、０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は５７、誘電正接は２．２％であり、面積あたりの静電容量は５．０ｎＦ／ｃｍ^２であった。
【００５３】
実施例６
樹脂組成物の作製において、チタン酸バリウムとして平均粒径０．２μｍのチタン酸バリウムであるＢＴ−０２（堺化学工業（株）製）を用いた以外は実施例１と同様にして高誘電体組成物を得た。得られた高誘電体組成物の度数が最大となる粒径は０．１μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ１０％、０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は５８、誘電正接は２．４％であった。面積あたりの静電容量は５．１ｎＦ／ｃｍ^２であり、実施例１の場合より低下したが許容範囲内であった。
【００５４】
比較例１
樹脂組成物の作製において、エポキシ樹脂溶液に含まれる硬化剤をビスフェノールＡノボラック系樹脂であるＶＨ４１５０（大日本インキ工業（株）製）とした以外は実施例１と同様にして組成物を得た。得られた組成物の度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ５％、０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は４８、誘電正接は２．３％であり、面積あたりの静電容量は４．３ｎＦ／ｃｍ^２と小さかった。
【００５５】
比較例２
樹脂組成物の作製において、添加する無機フィラーの量を１１８重量部とした以外は実施例１と同様にして高誘電体組成物を得た。このとき、無機フィラーと樹脂の合計量を１００体積％としたとき、無機フィラーの含有量は５０体積％であった。得られた高誘電体組成物の度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ１１％、０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は４５、誘電正接は２．０％であり、面積あたりの静電容量は４．０ｎＦ／ｃｍ^２であった。
【００５６】
比較例３
樹脂組成物の作製において、添加する無機フィラーの量を１３６０重量部とした以外は実施例１と同様にして高誘電体組成物を得た。このとき、無機フィラーと樹脂の合計量を１００体積％としたとき、無機フィラーの含有量は９２体積％であった。得られた高誘電体組成物の度数が最大となる粒径は０．４μｍであった。度数が最大となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラーおよび５倍以上の粒径を有する無機フィラーが全無機フィラーに占める割合をそれぞれ求めたところ、それぞれ１１％、０％であった。この組成物の誘電特性を評価したところ、比誘電率は４３、誘電正接は２．８％であり、面積あたりの静電容量は３．８ｎＦ／ｃｍ^２であった。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は上述のごとく構成したので、無機フィラーと樹脂からなり、比誘電率５０以上、誘電正接３％以下の誘電特性を示す材料を得ることができる。この材料をプリント配線板に内蔵するコンデンサとして利用することにより、プリント配線板の高密度化、高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の粒径分布を表すヒストグラム。
【符号の説明】
１　粒径分布において度数が最大となる粒径
２　粒径分布において度数が最大となる粒径の２倍値
３　粒径分布において度数が最大となる粒径の３倍値
４　粒径分布において度数が最大となる粒径の５倍値

Claims

無機フィラーと樹脂により形成される高誘電体組成物であって、高誘電体組成物全体に占める無機フィラーの割合が６０体積％以上９０体積％以下であり、かつ、無機フィラーの粒径分布を粒径の階級幅を度数分布で表したとき、該粒径分布において、最大度数となる粒径の２倍以上３倍以下の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の１０％以上であることを特徴とする高誘電体組成物。
無機フィラーの粒径分布を粒径の階級幅を度数分布で表したとき、該粒径分布が最大度数となる粒径の５倍以上の粒径を有する無機フィラー数が全無機フィラー数の５％以下であることを特徴とする請求項１記載の高誘電体組成物。
無機フィラーの粒径分布を粒径の階級幅を度数分布で表したとき、該粒径分布における最大度数となる粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下を満たすことを特徴とする請求項１記載の高誘電体組成物。
無機フィラーがペロブスカイト型結晶構造を有することを特徴とする請求項１記載の高誘電体組成物。
樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の高誘電体組成物。
熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項５記載の高誘電体組成物。
高誘電体組成物の膜厚が２μｍ以上２０μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の高誘電体組成物。