JP2006004854A - Patterned dielectric composition and method for forming the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric composition and an optical wiring material thin enough as an interlayer insulation material for a large electrostatic capacitance capacitor contained in a high density SiP, in which the dielectric composition is patterned with an arbitrary shape in an arbitrary place on a substrate without losing the dielectric constant of the dieclectric composition itself. <P>SOLUTION: The dielectric composition comprises a resin, and an inorganic filler at least a part of which is dissolved in an developer. The quantity of the inorganic filler contained in the dielectric composition is not less than 60 volume% for the total amount of the solid material in the composition. The taper angle of the cross section of the patterned film formed by developing the film dielectric composition is not less than 70° and not larger than 110°. The pattern is formed by dissolving the filler component in the dielectric composition by using a mixed solution containing acid and hydrogen peroxide. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コンデンサやコンデンサとしての機能を有する回路材料用の層間絶縁材料や光配線材料として好適な特性を示す誘電体組成物に関する。   The present invention relates to a dielectric composition exhibiting characteristics suitable as a capacitor or an interlayer insulating material for a circuit material having a function as a capacitor or an optical wiring material.

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。しかしながら、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に、容量の大きなコンデンサをデカップリングキャパシタとして配置することが有効である。   In recent years, with the demand for downsizing electronic devices, increasing the speed of signals, and increasing the capacity, the density of mounted circuit components has been increasing. However, electrical noise increases and data errors are becoming a problem. In order to suppress the generation of this electrical noise and to operate the semiconductor device stably, it is important to supply a necessary amount of current from a position close to the semiconductor device. For this purpose, it is effective to dispose a capacitor having a large capacity directly under the semiconductor device as a decoupling capacitor.

そこで、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。しかし、小型化の点では、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有利であり、無機フィラーと樹脂を混合した複合体を層間絶縁材料として用いる方法(特許文献1、2参照)が知られている。上記方法による無機フィラー含有の複合体は、無機フィラーの添加率を増やすことにより比誘電率を上げることができる。   Therefore, as a method of arranging a capacitor on the printed wiring board, there is a method of arranging an external capacitor such as a chip capacitor on the printed wiring board. However, from the viewpoint of miniaturization, it is advantageous to add an inorganic filler to the inner layer of the printed wiring board to give the printed wiring board itself a capacitor function, and a composite of inorganic filler and resin is used as an interlayer insulating material. A method (see Patent Documents 1 and 2) is known. The composite containing an inorganic filler by the above method can increase the relative dielectric constant by increasing the addition rate of the inorganic filler.

プリント配線板の任意の場所にコンデンサを配置する方法として、フォトリソグラフィー技術による加工があり、感光性樹脂に無機微粒子を充填した感光性ペーストが既に開発されている(特許文献3参照)。しかしながら耐熱性の低いアクリル系共重合体を感光性樹脂に用いており、フォトリソグラフィー技術で所望のパターンを形成した後、焼成することでアクリル樹脂を熱分解させて無機パターンを得ていたが、これでは焼成時にパターンが収縮し、精密なパターン制御が困難である欠点を有している上に、焼成工程を経るため、プリント基板上において取り扱うことができない難点があった。   As a method for disposing a capacitor at an arbitrary place on a printed wiring board, there is a process using a photolithography technique, and a photosensitive paste in which inorganic fine particles are filled in a photosensitive resin has already been developed (see Patent Document 3). However, an acrylic copolymer with low heat resistance is used for the photosensitive resin, and after forming a desired pattern by photolithography technology, the acrylic resin was thermally decomposed by baking to obtain an inorganic pattern. This has the disadvantage that the pattern shrinks during firing, and it is difficult to precisely control the pattern, and further, since it undergoes a firing process, it cannot be handled on a printed circuit board.

また、感光性樹脂に無機微粒子を充填した感光性ペーストを用いて、フォトリソグラフィー技術で所望のパターンを形成し、焼成工程を経ることなしに、基板上に高誘電率組成物を得る方法も開発されている(特許文献4参照)。焼成工程を必要としないが、感光性樹脂を含むため、極性基が多く、誘電損失が高くなるという難点があった。
上記方法は、化学的エッチング方法であるが、物理的エッチング方法として、レーザー加工によってパターンを形成する方法が知られている。レーザー加工方法として、エキシマレーザー、YAG高周波レーザーなどの方法が挙げられるが、これらのレーザー加工は、微細孔の加工には適するが、ミリメーターサイズの比較的大きな形状のパターン加工には不向きで、加工速度が遅く量産には適さないという難点があった。
We also developed a method of forming a desired pattern by photolithography using a photosensitive paste filled with inorganic fine particles in a photosensitive resin, and obtaining a high dielectric constant composition on the substrate without going through a firing step. (See Patent Document 4). Although there is no need for a firing step, since it contains a photosensitive resin, there are many polar groups and a high dielectric loss.
Although the above method is a chemical etching method, a method of forming a pattern by laser processing is known as a physical etching method. Examples of laser processing methods include excimer laser and YAG high-frequency laser, but these laser processing is suitable for processing micropores, but is not suitable for pattern processing of relatively large shapes of millimeter sizes. There was a problem that the processing speed was slow and not suitable for mass production.

その他、硬化前の樹脂に無機粒子を分散することで作製したペーストをスクリーン印刷法を用いて、基体上にパターン状に塗布形成するという方法がある。しかしながら、この方法では、膜厚、パターン形状を精度良く形成することが困難である。   In addition, there is a method in which a paste prepared by dispersing inorganic particles in a resin before curing is applied and formed in a pattern on a substrate using a screen printing method. However, with this method, it is difficult to accurately form the film thickness and pattern shape.

一方で、内部に実装されるシステムの小型・薄型化を実現するために、メモリだけでなく端子数の多いLSIを混載した高密度SiP(システムインパッケージ)の開発が急ピッチで行われているが、このSiPの中に内蔵されるコンデンサは、薄型化が強く要求され、このコンデンサ用層間絶縁材料の膜厚が10μm以下にすることが必要とされている。さらには、コンデンサの静電容量は層間絶縁材料の膜厚に反比例するため、層間絶縁材料の膜厚を薄くすることは、コンデンサの大静電容量化の点からも好ましい。
特開平5−57852号公報(特許請求の範囲) 特開平6−85413号公報(特許請求の範囲) 特開平5−170517号公報(特許請求の範囲) 特開2000−30534号公報(特許請求の範囲) 特開平8−330181号公報(第17、19、23段落)
On the other hand, in order to reduce the size and thickness of the system mounted inside, development of high-density SiP (system in package) that incorporates not only memory but also LSI with a large number of terminals is being carried out at a rapid pace. However, a capacitor built in this SiP is strongly required to be thin, and the film thickness of this capacitor interlayer insulating material is required to be 10 μm or less. Furthermore, since the capacitance of the capacitor is inversely proportional to the thickness of the interlayer insulating material, it is preferable to reduce the thickness of the interlayer insulating material from the viewpoint of increasing the capacitance of the capacitor.
JP-A-5-57852 (Claims) JP-A-6-85413 (Claims) JP-A-5-170517 (Claims) JP 2000-30534 A (Claims) JP-A-8-330181 (paragraphs 17, 19, and 23)

かかる状況に鑑み、本発明は、誘電体組成物が有する元来の誘電率を損なわず、誘電体組成物を基板上の任意の場所に任意の形状でパターン形成することを目的とし、さらには、高密度SiPに内蔵される大静電容量コンデンサ用層間絶縁材料として十分な薄型化が達成された誘電体組成物と光配線材料を提供する。   In view of such circumstances, the present invention aims to pattern the dielectric composition in an arbitrary shape on an arbitrary location on the substrate without impairing the original dielectric constant of the dielectric composition, Provided are a dielectric composition and an optical wiring material that are sufficiently thinned as an interlayer insulating material for a large capacitance capacitor incorporated in a high-density SiP.

すなわち本発明は、現像液に少なくとも一部が溶解する無機フィラーと、樹脂を含む誘電体組成物であって、無機フィラーの量が、誘電体組成物中に含まれる固形分全量の60体積%以上であり、膜状の該誘電体組成物を現像し、パターン化したときの膜断面のテーパーの角度が70°以上110°以下であることを特徴とするパターン化された誘電体組成物である。   That is, the present invention is a dielectric composition containing an inorganic filler that is at least partially dissolved in a developer and a resin, and the amount of the inorganic filler is 60% by volume of the total amount of solids contained in the dielectric composition. A patterned dielectric composition characterized in that when the film-like dielectric composition is developed and patterned, the taper angle of the film cross section is 70 ° or more and 110 ° or less. is there.

また本発明のもう一つの態様は、現像液に少なくとも一部が溶解する無機フィラーと、樹脂を含む膜形状の誘電体組成物上にマスクパターンを形成し、酸と過酸化水素を含む混合溶液を用いて誘電体組成物中のフィラー成分を溶解してパターン化することを特徴とするパターン化された誘電体組成物の製造方法である。   Another aspect of the present invention is a mixed solution containing an acid and hydrogen peroxide in which a mask pattern is formed on a film-shaped dielectric composition containing an inorganic filler that is at least partially dissolved in a developer and a resin. A method for producing a patterned dielectric composition, wherein the filler component in the dielectric composition is dissolved and patterned by using.

本発明によれば、無機フィラーを高充填化した比誘電率が50以上と高い誘電体組成物を、任意の場所に高精細にパターン化された薄膜を作製することができる。また、誘電体組成物の無機フィラー成分を溶解するため、樹脂に感光性などの特性を必要としないため樹脂の構造が限定されず、任意の樹脂を用いることができる。さらに、このような誘電体組成物を形成することは、実装基板の軽薄短小化を実現できる。   According to the present invention, it is possible to produce a thin film in which a dielectric composition having a high relative filling of an inorganic filler and having a high relative dielectric constant of 50 or more is patterned with high precision at an arbitrary location. Moreover, since the inorganic filler component of the dielectric composition is dissolved, the resin does not require characteristics such as photosensitivity, so that the resin structure is not limited and any resin can be used. Furthermore, formation of such a dielectric composition can realize light and thin mounting boards.

本発明における誘電体組成物は、パターン化に用いる現像液に対し少なくとも一部が溶解する無機フィラーと、樹脂を有する誘電体組成物である。組成物中に含まれる無機フィラーの少なくとも一部が溶解することによって、パターン加工を行うことができる。また用いる無機フィラーは1種でもそれ以上でもよいが、用いる無機フィラーの一種以上が、パターン化に用いる現像液に可溶であることが必要である。無機フィラーが現像液に全く不溶な無機フィラーを用いると、無機フィラーが溶液に溶解しないため、パターンを形成することができない。なお、無機フィラーは完全に溶解する必要はなく、その一部が溶解すればよい。好ましくは表面層が溶解する程度で良い。なお、本発明でいう現像液とは、誘電体組成物を膨潤、溶解する溶液を指し、エッチング液と称されるものも含む。   The dielectric composition in the present invention is a dielectric composition having a resin and an inorganic filler that is at least partially dissolved in a developer used for patterning. Pattern processing can be performed by dissolving at least a portion of the inorganic filler contained in the composition. One or more inorganic fillers may be used, but one or more inorganic fillers to be used must be soluble in the developer used for patterning. If an inorganic filler that is completely insoluble in the developer is used, the pattern cannot be formed because the inorganic filler does not dissolve in the solution. In addition, the inorganic filler does not need to be completely dissolved, and a part of it may be dissolved. Preferably, the surface layer may be dissolved. The developing solution referred to in the present invention refers to a solution that swells and dissolves the dielectric composition, and also includes what is called an etching solution.

本発明で用いられる無機フィラーの量は誘電体組成物中に含まれる固形分全量の60体積%以上である。好ましくは、65体積%以上、より好ましくは70体積%以上である。フィラー量が60体積%未満では、樹脂が誘電体組成物表面を覆ってしまい、無機フィラーと溶液が接することができないため、無機フィラーが溶液に溶解することができない。   The amount of the inorganic filler used in the present invention is 60% by volume or more of the total solid content contained in the dielectric composition. Preferably, it is 65 volume% or more, More preferably, it is 70 volume% or more. If the amount of filler is less than 60% by volume, the resin covers the surface of the dielectric composition, and the inorganic filler cannot be in contact with the solution, so that the inorganic filler cannot be dissolved in the solution.

無機フィラーを溶解する溶液、すなわちパターン化で使用する現像液としては、使用する無機フィラーを溶解することができる溶液であれば、特に限定されないが、好ましくは酸と過酸化水素の混合溶液が挙げられる。酸としては、硫酸、塩酸などが挙げられる。硫酸や塩酸は、強い酸化作用を示すが、単独では、チタン酸バリウムなどの無機フィラーを溶解できない。一方でアルカリを示す溶液は、レジストを溶解してしまうため好ましくない。過酸化水素はアルカリ金属や粗雑な固体表面など色々なものが触媒となって酸素を放出して分解することは知られているが、チタン酸バリウムなどの無機フィラーを溶解できない。そこで、酸と過酸化水素の混合溶液にすることにより、チタン酸バリウムなどの無機フィラーを溶解することができる。又、加熱することによって、溶解能を高めることができ、現像時の温度は20〜80℃が好ましく、さらに好ましくは40〜60℃である。   The solution for dissolving the inorganic filler, that is, the developer used for patterning is not particularly limited as long as it can dissolve the inorganic filler to be used, but a mixed solution of acid and hydrogen peroxide is preferable. It is done. Examples of the acid include sulfuric acid and hydrochloric acid. Sulfuric acid and hydrochloric acid show a strong oxidizing action, but cannot dissolve inorganic fillers such as barium titanate alone. On the other hand, a solution showing alkali is not preferable because it dissolves the resist. It is known that hydrogen peroxide decomposes by releasing oxygen by using various substances such as alkali metal or rough solid surface as a catalyst, but cannot dissolve inorganic fillers such as barium titanate. Therefore, an inorganic filler such as barium titanate can be dissolved by using a mixed solution of acid and hydrogen peroxide. Moreover, the dissolving ability can be enhanced by heating, and the temperature during development is preferably 20 to 80 ° C, more preferably 40 to 60 ° C.

また混合溶液中の酸が5体積%以上、過酸化水素が1体積%以上であることが好ましい。酸が5体積%未満、過酸化水素が1体積%未満では、十分な酸化作用が得られず、溶解効果が見受けられない。これらの混合溶液は必要に応じて、添加剤を含有してもよい。   Moreover, it is preferable that the acid in a mixed solution is 5 volume% or more, and hydrogen peroxide is 1 volume% or more. If the acid is less than 5% by volume and the hydrogen peroxide is less than 1% by volume, a sufficient oxidizing action cannot be obtained, and no dissolution effect is observed. These mixed solutions may contain additives as necessary.

本発明のパターン化された誘電体組成物を得る方法として、図1に基づいて説明する。例えば、まず、無機フィラーを樹脂、溶剤に混合させたペースト組成物(誘電体組成物の固化前の状態をいう)を作製し、そのペースト組成物をある被着体(例えば基板1)に塗布し、脱溶剤、固化を行うことにより、誘電体組成物を得る方法が挙げられる。ペースト組成物の塗布方法は、スピンナー、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーターなど薄膜を形成できる方法であれば特に限定されない。このとき、固化の方法として、熱、光などによる固化が挙げられる。但し、本発明の誘電体組成物は焼結体ではないので、樹脂を完全に分解、除去する必要はなく、電子部品の耐熱温度範囲内、例えば、500℃以下の温度で加熱することが好ましい。そうしてパターン化されていない誘電体組成物2が得られる。   A method for obtaining the patterned dielectric composition of the present invention will be described with reference to FIG. For example, first, a paste composition in which an inorganic filler is mixed with a resin and a solvent (referred to a state before the dielectric composition is solidified) is prepared, and the paste composition is applied to an adherend (for example, the substrate 1). Then, a method of obtaining a dielectric composition by performing solvent removal and solidification can be mentioned. The method for applying the paste composition is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a thin film such as spinner, screen printing, blade coater, die coater. At this time, solidification by heat, light, etc. is mentioned as a solidification method. However, since the dielectric composition of the present invention is not a sintered body, it is not necessary to completely decompose and remove the resin, and it is preferable to heat at a temperature within the heat-resistant temperature range of the electronic component, for example, 500 ° C. or less. . In this way, an unpatterned dielectric composition 2 is obtained.

次に、誘電体組成物2上にスピンナーなどでレジストを塗布し、乾燥して感光層を形成させ、次いで紫外線を発光する光源、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、アーク等、キセノンランプ等を用い、所望のマスクパターンを介して露光するか、電子線を走査しながら照射する。次にこれを現像液に浸漬すると、ネガ型レジストを用いた時は未露光部分が選択的に溶解除去されてレジストパターン3を得ることができる(図1c)。ポジ型レジストを用いた時も、露光部が選択的に溶解除去されてマスクパターンに忠実な画像を得ることが出来る。   Next, a resist is coated on the dielectric composition 2 with a spinner, dried to form a photosensitive layer, and then a light source that emits ultraviolet rays, such as a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, an arc, etc., a xenon lamp Etc., exposure is performed through a desired mask pattern, or irradiation is performed while scanning with an electron beam. Next, when this is immersed in a developing solution, when a negative resist is used, an unexposed portion is selectively dissolved and removed to obtain a resist pattern 3 (FIG. 1c). Even when a positive resist is used, the exposed portion is selectively dissolved and removed, and an image faithful to the mask pattern can be obtained.

このときに用いるレジストの現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタ計算ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ性水溶液を使うことができる。該アルカリ性水溶液の濃度は1〜10重量%が好ましい。アルカリ水溶液の濃度が10重量%を越えると未露光部も現像液に溶解し、好ましくない。また、アルカリ水溶液からなる現像液には、有機溶剤、界面活性剤等を添加することもできる。   Examples of the resist developer used at this time include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, meta-calculated sodium, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, Triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4. An alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as 3.0] -5-nonene is dissolved can be used. The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 1 to 10% by weight. If the concentration of the aqueous alkali solution exceeds 10% by weight, the unexposed area is also dissolved in the developer, which is not preferable. In addition, an organic solvent, a surfactant, or the like can be added to the developer composed of an alkaline aqueous solution.

次いでアルカリ性水溶液からなる現像液で現像した後に、水で洗浄して乾燥する。次に、現像液中に浸漬すると、レジストに保護されていない部分の誘電体組成物が膨潤、溶解する。この誘電体組成物を膨潤、溶解する工程を誘電体組成物エッチング、あるいは誘電体組成物現像と呼ぶことにする(図1d)。以下、誘電体組成物エッチングを用いる。本発明において誘電体組成物エッチング方法は特に限定されず、スプレー法、浸漬法、浸漬揺動法、超音波法などが上げられる。また、誘電体組成物エッチング時の温度は20〜100℃で加熱することが好ましく、さらに好ましくは40〜70℃である。誘電体組成物エッチング時に残渣が残る場合は、スプレー圧の増加、ブラシなどによる物理的なエッチングを行っても良い。パターン形成後、レジストパターン3をエッチングする(図1e)。   Subsequently, after developing with the developing solution which consists of alkaline aqueous solution, it wash | cleans with water and dries. Next, when immersed in the developer, the portion of the dielectric composition not protected by the resist swells and dissolves. The step of swelling and dissolving the dielectric composition is referred to as dielectric composition etching or dielectric composition development (FIG. 1d). Hereinafter, dielectric composition etching is used. In the present invention, the dielectric composition etching method is not particularly limited, and examples thereof include a spray method, an immersion method, an immersion rocking method, and an ultrasonic method. Moreover, it is preferable to heat at the temperature at the time of dielectric composition etching at 20-100 degreeC, More preferably, it is 40-70 degreeC. If a residue remains during the etching of the dielectric composition, an increase in spray pressure or physical etching with a brush or the like may be performed. After the pattern formation, the resist pattern 3 is etched (FIG. 1e).

また、上記方法の他に、エッチングする誘電体組成物部分に相当する第1のレジストパターン4を形成した被着体(図2a)を用いることも可能であり、図2に基づいて説明する。この被着体にペースト組成物を塗布し、脱溶剤、固化を行うことにより、誘電体組成物を形成する(図2b)。誘電体組成物上にレジストを塗布し、マスクパターンを介して露光を行い、現像することによって第2のレジストパターン5を形成する(図2c)。無機フィラーを現像液に浸漬し、誘電体組成物エッチングし、任意の誘電体組成物パターンを形成する(図2d)。次いでレジストパターン4とレジストパターン5を剥離する(図2e)。この方法は、図3に示したレジストパターン4とレジストパターン5の重複する部分であるaの長さを調整することによって、膜断面のテーパーの角度を設計することが可能であり、レジストパターン4を除去するため、誘電体組成物をエッチングした部分に残渣が残らない。するとビア接続などを行う際も接続信頼性が高くなる。しかし、レジストパターン4を形成する工程が増えるという欠点がある。本発明ではどちらの方法で誘電体組成物のパターンを形成してもよい。   In addition to the above method, an adherend (FIG. 2a) on which a first resist pattern 4 corresponding to the dielectric composition portion to be etched can be used, which will be described with reference to FIG. A dielectric composition is formed by applying a paste composition to this adherend, removing the solvent, and solidifying (FIG. 2b). A resist is applied on the dielectric composition, exposed through a mask pattern, and developed to form a second resist pattern 5 (FIG. 2c). An inorganic filler is immersed in a developing solution, and the dielectric composition is etched to form an arbitrary dielectric composition pattern (FIG. 2d). Next, the resist pattern 4 and the resist pattern 5 are peeled off (FIG. 2e). In this method, the taper angle of the film cross section can be designed by adjusting the length of a, which is the overlapping portion of the resist pattern 4 and the resist pattern 5 shown in FIG. Therefore, no residue remains in the etched portion of the dielectric composition. As a result, connection reliability is improved even when via connection is performed. However, there is a drawback that the number of steps for forming the resist pattern 4 increases. In the present invention, the pattern of the dielectric composition may be formed by either method.

本発明の誘電体組成物は、コンデンサ用層間絶縁材料として好ましく使用される。誘電体組成物を用いてコンデンサ用層間絶縁材料を形成する方法は特に限定されない。例えば、上記したように、基板上に高誘電体を形成した後、適宜電極を形成することで得ることができる。   The dielectric composition of the present invention is preferably used as an interlayer insulating material for capacitors. The method for forming the interlayer insulating material for capacitors using the dielectric composition is not particularly limited. For example, as described above, after a high dielectric is formed on a substrate, it can be obtained by appropriately forming an electrode.

電極は、誘電体組成物をパターン化する前に形成することもできる。被着体又はレジストパターン4を形成した被着体上に、再度ペースト組成物を塗布し、脱溶剤、固化を行うことにより、誘電体組成物を形成する。さらに、誘電体組成物上に電極層を形成する。電極層は、スパッタ、真空蒸着、無電解めっき、電解めっき、銅箔の熱プレスなど適宜方法で形成することができる。電極としては、主として銅を用いることが好ましい。銅電極は、CZ処理、黒化処理、バフ加工などの表面処理を施してもよい。さらに、レジストを塗布し、マスクパターンを介して露光を行い、現像することによってレジストパターン5を形成する。銅をエッチングした後、現像液に浸漬し、誘電体組成物をエッチングし、任意の電極付き誘電体組成物パターンを形成することができる。このような方法を用いることにより、同一のレジストパターンを用いて銅と誘電体組成物をエッチングすることが可能である。   The electrode can also be formed prior to patterning the dielectric composition. On the adherend or the adherend on which the resist pattern 4 is formed, the paste composition is applied again, and the solvent composition is removed and solidified to form the dielectric composition. Further, an electrode layer is formed on the dielectric composition. The electrode layer can be formed by an appropriate method such as sputtering, vacuum deposition, electroless plating, electrolytic plating, or hot pressing of copper foil. It is preferable to mainly use copper as the electrode. The copper electrode may be subjected to surface treatment such as CZ treatment, blackening treatment, and buffing. Further, a resist is applied, exposed through a mask pattern, and developed to form a resist pattern 5. After etching copper, it is immersed in a developing solution, the dielectric composition is etched, and a dielectric composition pattern with any electrode can be formed. By using such a method, it is possible to etch copper and a dielectric composition using the same resist pattern.

レジストパターン3〜4はネガ型のレジストを例に挙げて図説してあるが、レジストはネガ型、ポジ型のいずれも選択することができる。また、これらのレジストを希釈するための希釈剤や酸化防止剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、表面改質剤、脱泡剤などの各種添加剤も添加できる。   Although the resist patterns 3 to 4 are illustrated by taking a negative resist as an example, either a negative resist or a positive resist can be selected. Various additives such as a diluent for diluting these resists, an antioxidant, a thermal polymerization inhibitor, a leveling agent, a surface modifier, and a defoaming agent can also be added.

上記方法で製造したパターン化された誘電体組成物は、膜断面のテーパーの角度を制御することが可能であり、好ましくは70°以上110°以下であり、さらに好ましくは80°以上100°以下である。テーパーの角度が70°未満の場合、膜の上面と下面の面積が大きくことなるため、回路設計が複雑になる。また、ビアホール形成において、ビアの上下径に大きな差が生じていることから、加工は最小径をもとに行うが、高密度化は最大径に制限されるため、微細な加工を行っても高密度化が進みにくくなる。110°より大きくなると、ビア壁面にビア接続用の導電物質を密着させることが困難となるため、ビア接続信頼が低くなる。   The patterned dielectric composition produced by the above method can control the taper angle of the film cross section, preferably 70 ° to 110 °, more preferably 80 ° to 100 °. It is. When the taper angle is less than 70 °, the area of the upper surface and the lower surface of the film is large, which complicates circuit design. In addition, since there is a large difference in the upper and lower diameters of vias in forming via holes, processing is performed based on the minimum diameter, but since densification is limited to the maximum diameter, even if fine processing is performed It becomes difficult to increase the density. When the angle exceeds 110 °, it becomes difficult to make a conductive material for via connection in close contact with the via wall surface, so that the via connection reliability is lowered.

膜断面のテーパーの角度が70°以上110°以下では、線幅制御性、工程管理と取扱いが容易であり、断面形状が略矩形で、形状精度が高い誘電体組成物を形成することが可能になる。また、本製造方法は、レーザーによる加工を行わないため、熱的なダメージを与えたり、スミヤが多くなることによる層間の剥離などの発生を防止することが可能である。   When the taper angle of the film cross section is 70 ° or more and 110 ° or less, the line width controllability, process management and handling are easy, and it is possible to form a dielectric composition having a substantially rectangular cross section and high shape accuracy. become. In addition, since this manufacturing method does not perform processing with a laser, it is possible to prevent the occurrence of delamination or the like due to thermal damage or increased smear.

本発明でいう膜断面のテーパーの角度とは、図4に示すように基板などの誘電体組成物膜(パターン化された)をその上に形成する被着体と膜断面のエッジ部分のなす角度(θ)のことである。   As used in the present invention, the taper angle of the film cross section is defined by the edge of the film cross section and the adherend on which the dielectric composition film (patterned) such as a substrate is formed as shown in FIG. It is the angle (θ).

本発明の誘電体組成物のパターン形成方法の優位性は、膜断面のテーパーの角度の制御、及び接続信頼性が高いことの他に、誘電体組成物中に感光性有機成分を含む必要がなく、樹脂成分が特に限定されないため、低誘電正接や耐熱性など目的に応じた樹脂を使うことが可能である。   The advantage of the dielectric composition pattern forming method of the present invention is that the dielectric composition must contain a photosensitive organic component in addition to the control of the taper angle of the film cross section and the high connection reliability. In addition, since the resin component is not particularly limited, it is possible to use a resin according to the purpose such as low dielectric loss tangent and heat resistance.

また、無機フィラーと樹脂を有する誘電体組成物において、その誘電体組成物の比誘電率は、複合体における比誘電率の導出式、いわゆる下記に記載した対数混合則(1)に従う(セラミックス材料科学入門(応用編)、内田老鶴圃新社、W.D.Kingery著、小松和蔵ら訳、p912)。高誘電率を有する無機フィラーの含有量が高いほど、得られる誘電体組成物の比誘電率は高くなる。逆に低誘電率を有する無機フィラーの含有量が高いほど、得られる誘電体組成物の比誘電率は低くなる。   Further, in a dielectric composition having an inorganic filler and a resin, the relative dielectric constant of the dielectric composition follows a formula for deriving the relative dielectric constant of the composite, so-called logarithmic mixing rule (1) described below (ceramic material) Introduction to Science (Applied), Uchida Otsukuru Shinsha, WDKingery, translated by Komatsu Kazuzo et al., P912). The higher the content of the inorganic filler having a high dielectric constant, the higher the relative dielectric constant of the obtained dielectric composition. Conversely, the higher the content of the inorganic filler having a low dielectric constant, the lower the relative dielectric constant of the resulting dielectric composition.

Figure 2006004854
Figure 2006004854

ε :複合体の比誘電率
εi:複合体の各成分の比誘電率
Vi :複合体の各成分の体積分率。
ε: relative permittivity of the composite εi: relative permittivity of each component of the composite Vi: volume fraction of each component of the composite

また、パターン加工以外に、低線膨張係数、および高比誘電率を得るためには、これらの無機フィラーを高充填率で樹脂に含有させることが望ましい。例えば2種類以上の異なる平均粒径を持つものを混合して用いる等が挙げられる。単一粒径のフィラーを充填した場合、特に、フィラーが球状あるいは略球状である場合には、高密度に充填するとフィラーとフィラーの間に菱形状の空隙が生じ、この空隙には、他のフィラーが侵入することは出来ない。しかし、この空隙以下の大きさのフィラーであればさらにこの隙間に侵入でき、容易に充填率を向上できる。   In addition to pattern processing, in order to obtain a low linear expansion coefficient and a high relative dielectric constant, it is desirable to contain these inorganic fillers in the resin at a high filling rate. For example, two or more types having different average particle diameters may be mixed and used. When a filler having a single particle size is filled, particularly when the filler is spherical or substantially spherical, a diamond-shaped void is formed between the filler and the filler when filled at a high density. The filler cannot enter. However, if the filler has a size smaller than the gap, the filler can further enter the gap, and the filling rate can be easily improved.

これらの大きいフィラー、小さいフィラーの他に、更に他の粒径のフィラーを混合しても良く、3種類以上でも適宜粒径と配合比を選ぶことでフィラーを混合することによる充填率向上の効果が得られる。   In addition to these large fillers and small fillers, fillers of other particle sizes may be mixed, and the effect of improving the filling rate by mixing the fillers by appropriately selecting the particle size and blending ratio even if there are three or more types Is obtained.

無機フィラーの形状は、球状、略球状、楕円球状、針状、板状、鱗片状、棒状などが挙げられるが、特に、球形あるいは略球形であることが好ましい。球状あるいは略球状のフィラーは、最も比表面積が少ないために充填時にフィラー凝集や樹脂流動性低下などを生じにくいからである。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ることができる。   Examples of the shape of the inorganic filler include a spherical shape, a substantially spherical shape, an elliptical spherical shape, a needle shape, a plate shape, a scale shape, and a rod shape, and a spherical shape or a substantially spherical shape is particularly preferable. This is because spherical or substantially spherical fillers have the smallest specific surface area, and therefore are less likely to cause filler aggregation and resin fluidity reduction during filling. One of these can be used alone, or two or more can be mixed and used.

本発明で用いられる無機フィラーは、2種類の異なる平均粒径を有する無機フィラーを用いることができるが、そのうち最大の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径が5μm以下であることが好ましい。より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1μm以下である。無機フィラーの平均粒径が5μmより大きい無機フィラーを用いて、膜厚10μm以下のコンデンサを作製しようとすると、フィラーが膜表面に突出しやすくなるために、安定した誘電特性が得ることが難しい。また、最大の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径が2μm以下のものを用いた場合には、フィラー分散液のフィラーが沈降しにくい。さらに、最大の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径が1μm以下のものを用いた場合には、長期保管においてフィラーが沈降しにくい。   As the inorganic filler used in the present invention, two kinds of inorganic fillers having different average particle diameters can be used, and the average particle diameter of the inorganic filler having the largest average particle diameter is preferably 5 μm or less. More preferably, it is 2 micrometers or less, More preferably, it is 1 micrometer or less. When an inorganic filler having an average particle diameter of greater than 5 μm is used to produce a capacitor having a film thickness of 10 μm or less, the filler tends to protrude from the film surface, so that it is difficult to obtain stable dielectric characteristics. Moreover, when the average particle diameter of the inorganic filler having the maximum average particle diameter is 2 μm or less, the filler in the filler dispersion liquid hardly settles. Furthermore, when the inorganic filler having the maximum average particle diameter has an average particle diameter of 1 μm or less, the filler is difficult to settle during long-term storage.

また本発明では、最小の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径は0.01〜0.1μmであることが好ましい。さらには0.04〜0.06μmのものを用いることがより好ましい。なお最大の平均粒径と最小の平均粒径の差比をとる必要があるため、最小の平均粒径を有する無機フィラーは、最大の平均粒径によって、上記の範囲から適宜選択される。最小の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径は、最大の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径との差比を大きくとった方が、充填率を高めることができる。この理由により、最小の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径は、最大の平均粒径を有する無機フィラーの平均粒径の好ましい範囲から考えて、0.1μm以下が好ましく、より好ましくは、0.06μm以下である。0.1μm以下の平均粒径の小さい無機フィラーは、フィラーの比表面積が大きく、無機フィラーが溶液と接しやすい。そのため、平均粒径の小さい無機フィラーを含むことにより、溶解によるパターン形成が容易になる。   Moreover, in this invention, it is preferable that the average particle diameter of the inorganic filler which has the minimum average particle diameter is 0.01-0.1 micrometer. Furthermore, it is more preferable to use a 0.04-0.06 micrometer thing. Since it is necessary to take a difference ratio between the maximum average particle size and the minimum average particle size, the inorganic filler having the minimum average particle size is appropriately selected from the above range depending on the maximum average particle size. The average particle size of the inorganic filler having the smallest average particle size can be increased by increasing the difference ratio from the average particle size of the inorganic filler having the largest average particle size. For this reason, the average particle diameter of the inorganic filler having the smallest average particle diameter is preferably 0.1 μm or less, more preferably, considering the preferred range of the average particle diameter of the inorganic filler having the largest average particle diameter. 0.06 μm or less. An inorganic filler having a small average particle diameter of 0.1 μm or less has a large specific surface area of the filler, and the inorganic filler tends to come into contact with the solution. Therefore, by including an inorganic filler having a small average particle size, pattern formation by dissolution becomes easy.

本発明において使用される無機フィラーの材質としては特に限定されず、セラミックスなどの無機フィラーを用いることができる。   The material of the inorganic filler used in the present invention is not particularly limited, and an inorganic filler such as ceramics can be used.

例としては、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、二酸化チタン系、などを挙げることができる。チタン酸バリウム系とは、チタン酸バリウム結晶内の一部の元素を他の元素で置換したり、結晶構造内に他の元素を侵入させたりした、チタン酸バリウムを母材とする固溶体を含めた総称である。その他の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、二酸化チタン系もいずれも同様で、それぞれを母材とする固溶体を含めた総称である。   Examples include barium titanate, barium zirconate titanate, strontium titanate, calcium titanate, bismuth titanate, magnesium titanate, barium neodymium titanate, barium tin titanate, magnesium niobium Barium oxide, barium magnesium tantalate, lead titanate, lead zirconate, lead zirconate titanate, lead niobate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead tungstate, tungsten Examples thereof include calcium oxide, lead magnesium tungstate, and titanium dioxide. The barium titanate system includes solid solutions based on barium titanate, in which some elements in the barium titanate crystal are replaced with other elements or other elements are infiltrated into the crystal structure. It is a generic name. Other barium zirconate titanate, strontium titanate, calcium titanate, bismuth titanate, magnesium titanate, barium neodymium titanate, barium tin titanate, barium magnesium niobate, magnesium tantalate Barium, lead titanate, lead zirconate, lead zirconate titanate, lead niobate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead tungstate, calcium tungstate, magnesium tungstic acid Both lead-based and titanium dioxide-based are the same, and are generic names including solid solutions that use each as a base material.

特に、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好ましい。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が、少なくとも2種の異なる平均粒径を有する無機フィラーが同一化学組成である方が誘電特性の点から、好ましい。特に、高い比誘電率を有する誘電体組成物を得る場合には、商業的利便性との両立の点から、主としてチタン酸バリウムからなる化合物を用いることが好ましい。但し、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少量添加して用いてよい。   In particular, it is preferable to use a filler having a perovskite crystal structure or a composite perovskite crystal structure. Of these, one kind can be used alone, or two or more kinds can be used in combination, but at least two kinds of inorganic fillers having different average particle diameters have the same chemical composition in terms of dielectric properties. Therefore, it is preferable. In particular, when obtaining a dielectric composition having a high dielectric constant, it is preferable to use a compound mainly composed of barium titanate from the viewpoint of compatibility with commercial convenience. However, for the purpose of improving dielectric properties and temperature stability, a small amount of a shifter, a depressor, etc. may be added.

無機フィラーの作製方法は、固相反応法、水熱合成法、超臨界水熱合成法、ゾルゲル法、しゅう酸塩法などの方法が挙げられる。最大の平均粒径を有する無機フィラーの作製方法としては、高い比誘電率と品質安定性の点から、固相反応法、あるいはしゅう酸塩法を用いることが好ましい。また、最小の平均粒径を有する無機フィラーの作製方法は、小粒径化が容易であるという理由から、水熱合成法、超臨界水熱合成法、ゾルゲル法のいずれかを用いることが好ましい。   Examples of the method for producing the inorganic filler include solid phase reaction methods, hydrothermal synthesis methods, supercritical hydrothermal synthesis methods, sol-gel methods, and oxalate methods. As a method for producing the inorganic filler having the maximum average particle size, it is preferable to use a solid phase reaction method or an oxalate method from the viewpoint of high relative dielectric constant and quality stability. In addition, it is preferable to use one of the hydrothermal synthesis method, the supercritical hydrothermal synthesis method, and the sol-gel method as the method for producing the inorganic filler having the minimum average particle size because it is easy to reduce the particle size. .

本発明におけるパターン化された誘電体組成物は層間絶縁材料として使用されることがあるが、その場合に用いる樹脂は、例えば、ポリイミドで30〜50ppm/℃、エポキシ樹脂で50ppm/℃以上の線膨張係数を満たす樹脂が好ましい。これは、配線金属、例えば、銅の線膨張係数17ppm/℃に比較して非常に大きいが、無機フィラーを混合させることにより、誘電体組成物全体の線膨張係数が下がり、配線金属の線膨張係数との差を小さくすることができる。   The patterned dielectric composition in the present invention may be used as an interlayer insulating material. In this case, the resin used is, for example, a wire of 30 to 50 ppm / ° C. for polyimide and 50 ppm / ° C. or more for epoxy resin. A resin that satisfies the expansion coefficient is preferred. This is very large compared to the linear expansion coefficient of 17 ppm / ° C. of a wiring metal, for example, copper, but by mixing an inorganic filler, the linear expansion coefficient of the entire dielectric composition is lowered and the linear expansion of the wiring metal is reduced. The difference from the coefficient can be reduced.

また本発明で用いられる樹脂は、無機フィラーを分散保持するためのものであり、特に限定されず、熱可塑性、熱硬化性樹脂のいずれも選択することができる。また、本発明は、無機フィラーを溶解するため、樹脂が感光性樹脂を含む必要がなく、樹脂に含まれる感光性有機成分が誘電体組成物中に含まれる固形分全量の5体積%以下であることが好ましい。より好ましくは1体積%以下、さらに好ましくは0体積%である。感光性樹脂とは、光重合性ポリマーまたは光架橋性ポリマーなどをあげることができる。感光性有機成分が誘電体組成物中に含まれる固形分全量の5体積%以上では、感光性有機成分に含まれる極性基が誘電正接を大きくするため、誘電正接の小さい誘電体組成物を形成することができない。   The resin used in the present invention is for dispersing and holding the inorganic filler, and is not particularly limited, and any of thermoplastic and thermosetting resins can be selected. Moreover, since this invention melt | dissolves an inorganic filler, resin does not need to contain photosensitive resin, and the photosensitive organic component contained in resin is 5 volume% or less of the total amount of solid content contained in a dielectric composition. Preferably there is. More preferably, it is 1 volume% or less, More preferably, it is 0 volume%. Examples of the photosensitive resin include a photopolymerizable polymer and a photocrosslinkable polymer. When the photosensitive organic component is 5% by volume or more of the total solid content contained in the dielectric composition, the polar group contained in the photosensitive organic component increases the dielectric loss tangent, thereby forming a dielectric composition having a low dielectric loss tangent. Can not do it.

熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリスチレン、ポリエチレン、フッ素樹脂などを用いることができる。   As the thermoplastic resin, for example, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyether imide, liquid crystal polymer, polystyrene, polyethylene, fluorine resin, or the like can be used.

また、熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シロキサン樹脂、ポリイミド、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のほか、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。はんだ耐熱性などの点から、熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、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く使用される。   Thermosetting resins include, for example, epoxy resins, phenol resins, siloxane resins, polyimides, acrylic resins, cyanate resins, benzocyclobutene resins, and other resins that are generally used for insulating layers of printed wiring boards. Can be used. From the viewpoint of solder heat resistance, it is preferable to use a thermosetting resin, and in particular, an epoxy resin is preferably used from the viewpoint of thermosetting shrinkage and viscosity.

ここで、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を有する樹脂である。プレポリマーは、誘電特性の点から、ビフェニル骨格あるいはジシクロペンタジエン骨格を有することが好ましい。また、硬化剤を有していてもよく、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の硬化剤を用いることができる。さらに、トリフェニルホスフィン、ベンゾイミダゾール系化合物、トリス(2、4−ペンタンジオナト)コバルトなどの金属キレート化合物などの硬化促進剤を添加することも可能である。   Here, the epoxy resin is a resin having a prepolymer containing two or more epoxy groups (oxirane rings) in the molecular structure. The prepolymer preferably has a biphenyl skeleton or a dicyclopentadiene skeleton from the viewpoint of dielectric properties. Moreover, you may have a hardening | curing agent and hardening agents, such as a phenol novolak resin, a bisphenol A type novolak resin, an aminotriazine compound, a naphthol compound, can be used for a hardening | curing agent. Further, it is possible to add a curing accelerator such as a metal chelate compound such as triphenylphosphine, a benzimidazole compound, or tris (2,4-pentanedionato) cobalt.

本発明におけるペースト組成物は、無機フィラー、樹脂、溶剤からなるもの(誘電体組成物の固化前の状態)であり、無機フィラーを樹脂へ分散することによって得られる。例えば、無機フィラーを樹脂溶液に加えて、混合分散する方法や、予め無機フィラーを適当な溶剤中に分散した分散液を作製し、その分散液と樹脂溶液を混合するレットダウン法などによって作製される。また、樹脂または溶剤中へ無機フィラーを分散させる方法は特に限定されず、例えば、超音波分散、ボールミル、ロールミル、クレアミックス、ホモジナイザー、メディア分散機などの方法を用いることができるが、特に、分散性の点でボールミル、ホモジナイザーを用いることが好ましい。   The paste composition in the present invention is composed of an inorganic filler, a resin and a solvent (state before solidification of the dielectric composition), and is obtained by dispersing the inorganic filler in the resin. For example, the inorganic filler is added to the resin solution and mixed and dispersed, or a dispersion in which the inorganic filler is previously dispersed in an appropriate solvent is prepared, and then the dispersion is mixed with the resin solution. The Further, the method for dispersing the inorganic filler in the resin or solvent is not particularly limited. For example, methods such as ultrasonic dispersion, ball mill, roll mill, clear mix, homogenizer, and media disperser can be used. From the viewpoint of properties, it is preferable to use a ball mill or a homogenizer.

無機フィラー分散の際、分散性を向上させるために、例えば、無機フィラーの表面処理、分散剤の添加、界面活性剤の添加、溶剤の添加などを行っても良い。無機フィラーの表面処理としては、シラン系、チタン系、アルミニウム系などの各種カップリング剤、脂肪酸、リン酸エステルなどによる処理のほか、ロジン処理、酸性処理、塩基性処理などが挙げられる。また、分散剤の添加の例としては、リン酸、カルボン酸、脂肪酸、およびそれらのエステル類などの酸基を有する分散剤などが挙げられ、特に、リン酸エステル骨格を有する化合物が好ましく用いられる。そのほか、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の添加が挙げられる。また、分散時または分散後の系の極性は、溶剤の添加で制御することができる。また、ペースト組成物は必要に応じて、安定化剤、分散剤、沈降防止剤、可塑剤、酸化防止剤などを含有してもよい。なお、固形分とは、無機フィラーと樹脂およびその他添加剤などを合わせたものを言う。   When dispersing the inorganic filler, in order to improve dispersibility, for example, surface treatment of the inorganic filler, addition of a dispersant, addition of a surfactant, addition of a solvent, and the like may be performed. Examples of the surface treatment of the inorganic filler include rosin treatment, acid treatment, basic treatment and the like, in addition to treatment with various coupling agents such as silane, titanium, and aluminum, fatty acids, and phosphate esters. Examples of the addition of the dispersant include dispersants having an acid group such as phosphoric acid, carboxylic acid, fatty acid, and esters thereof. In particular, compounds having a phosphate ester skeleton are preferably used. . In addition, addition of nonionic, cationic, anionic surfactants, wetting agents such as polyvalent carboxylic acids, amphoteric substances, and resins having highly sterically hindered substituents can be mentioned. Moreover, the polarity of the system at the time of dispersion or after dispersion can be controlled by addition of a solvent. Moreover, the paste composition may contain a stabilizer, a dispersant, an anti-settling agent, a plasticizer, an antioxidant, and the like, if necessary. In addition, solid content means what combined the inorganic filler, resin, and other additives.

ペースト組成物を塗布する被着体は、例えば、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・熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、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。   The adherend to which the paste composition is applied can be selected from, for example, an organic substrate, an inorganic substrate, and those in which circuit constituent materials are arranged on these substrates. Examples of organic substrates include glass-based copper-clad laminates such as glass cloth / epoxy copper-clad laminates, composite copper-clad laminates such as glass nonwoven fabrics / epoxy copper-clad laminates, polyetherimide resin substrates, polyethers Examples include heat-resistant / thermoplastic substrates such as ketone resin substrates and polysulfone resin substrates, polyester copper-clad film substrates, and polyimide copper-clad film substrates.

また、無機系基板の例は、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。   Examples of inorganic substrates include ceramic substrates such as alumina substrates, aluminum nitride substrates, and silicon carbide substrates, and metal substrates such as aluminum base substrates and iron base substrates. Examples of circuit components include conductors containing metals such as silver, gold and copper, resistors containing inorganic oxides, low dielectrics containing glassy materials and / or resins, resins and inorganics Examples thereof include a high dielectric material containing a filler and the like, and an insulator containing a glass-based material.

本発明の誘電体組成物の形態は特に限定されず、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。   The form of the dielectric composition of the present invention is not particularly limited, and can be selected according to applications such as a film shape, a rod shape, a spherical shape, etc., but a film shape is particularly preferable. The membrane here includes a film, a sheet, a plate, a pellet and the like. Of course, it is also possible to perform pattern formation according to applications such as via hole formation for conduction, adjustment of impedance, capacitance or internal stress, or provision of a heat dissipation function.

誘電体組成物を膜形状にしたときの膜厚は、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、0.5μm以上30μm以下であることが好ましい。さらに好ましくは、2μm以上30μm以下のものである。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、0.5μm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、2μm以上では、耐久性促進テストであるPCT(プレッシャークッカーテスト)後に誘電正接が増大しにくい。また、膜厚が30μmを越えると、十分なコンデンサ性能を得るために大きな比誘電率が必要となる上、実装密度向上が難しくなることがある。   The film thickness when the dielectric composition is formed into a film shape can be arbitrarily set within a range in which the capacitance satisfies a desired value, but is preferably 0.5 μm or more and 30 μm or less. More preferably, it is not less than 2 μm and not more than 30 μm. In order to secure a large capacitance as a capacitor, it is preferable that the film thickness is thin. However, if the thickness is less than 0.5 μm, pinholes are easily generated, and electrical insulation is difficult to obtain. When the thickness is 2 μm or more, the dielectric loss tangent hardly increases after PCT (pressure cooker test) which is a durability promotion test. On the other hand, if the film thickness exceeds 30 μm, a large relative dielectric constant is required to obtain sufficient capacitor performance, and it may be difficult to improve the mounting density.

本発明のパターン化された誘電体組成物の用途は特に限定されないが、例えば、高誘電率層としてプリント配線基板の内蔵コンデンサ用層間絶縁材料に用いられる他、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、光配線材料など、多種の電子部品、装置への適用が可能である。コンデンサ用層間絶縁材料として使用する場合、誘電体組成物からコンデンサ用層間絶縁材料を形成する方法は特に限定されない。例えば、上記したように、基板上に高誘電体を形成した後、適宜電極を形成することで得ることができる。   The use of the patterned dielectric composition of the present invention is not particularly limited. For example, it is used as an interlayer insulating material for a built-in capacitor of a printed wiring board as a high dielectric constant layer, an interlayer insulating film of a multilayer board, a frequency filter It can be applied to various electronic parts and devices such as radio antennas, electromagnetic shields, and optical wiring materials. When used as a capacitor interlayer insulating material, the method for forming the capacitor interlayer insulating material from the dielectric composition is not particularly limited. For example, as described above, after a high dielectric is formed on a substrate, it can be obtained by appropriately forming an electrode.

本発明の誘電体組成物を用いて作製したコンデンサ用層間絶縁材料の面積あたりの静電容量としては、5nF/cm以上の範囲にあることが好ましい。さらに好ましくは、10nF/cm以上の範囲にあることが好ましい。5nF/cmより小さい静電容量では、デカップリングキャパシタとして用いた場合に、システム全体の電源系との分離を十分に行うことができず、デカップリングキャパシタとして十分な機能を果たすことができない。 The capacitance per area of the capacitor interlayer insulating material produced using the dielectric composition of the present invention is preferably in the range of 5 nF / cm 2 or more. More preferably, it is in the range of 10 nF / cm 2 or more. When the capacitance is less than 5 nF / cm 2 , when used as a decoupling capacitor, the entire system cannot be sufficiently separated from the power supply system and cannot function sufficiently as a decoupling capacitor.

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。温度変化についても、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。   The smaller the capacitance change in temperature and the in-plane variation, the better in terms of circuit design. The temperature change is preferably as small as possible. For example, it is preferable to satisfy the X7R characteristic (capacitance temperature change rate within −15% at −55 to 125 ° C.). The in-plane variation in capacitance is preferably 5% or less (average capacitance value−5% ≦ capacitance ≦ average capacitance value + 5%) with respect to the average value.

また、電源の電力損失を減らすためには、コンデンサの誘電正接は0.01〜5%の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは、0.01〜1%の範囲である。ここで、静電容量や誘電正接などの電気特性は、周波数20k〜1GHzでの測定値とする。
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)、誘電体組成物の膜厚は測定精度に影響するので、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、誘電体組成物の膜厚は10μm〜20μmの範囲とする。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、溶剤蒸発、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24時間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。
In order to reduce the power loss of the power source, the dielectric loss tangent of the capacitor is preferably in the range of 0.01 to 5%, and more preferably in the range of 0.01 to 1%. Here, electrical characteristics such as capacitance and dielectric loss tangent are measured values at a frequency of 20 k to 1 GHz.
The electrostatic capacity, relative dielectric constant, and dielectric loss tangent of the dielectric composition can be measured as follows, for example, according to JIS K6911. That is, a coating film of a high dielectric composition is formed on the entire surface of an aluminum substrate having an area of 10 cm × 10 cm and a thickness of 0.3 mm. An electrode for measurement is formed by pattern-printing a conductive paste on the coating film. A portion sandwiched between the measurement electrode and the aluminum substrate is a measurement target region. The capacitance and dielectric loss tangent of the measurement target region are measured by an impedance analyzer (for example, 4294A manufactured by Agilent Technologies). The relative dielectric constant is calculated from the capacitance and the dimension of the measurement target region. From the viewpoint of reducing measurement noise, the pattern of the measurement electrode on the coating film is circular, and a ring-shaped electrode (referred to as a guard electrode) so as to surround the circular pattern at a distance of 0.5 to 1 mm from the outer periphery of the measurement electrode. Is preferable. Since the dimensions of the measurement target area, that is, the diameter (area) of the measurement electrode and the film thickness of the dielectric composition affect the measurement accuracy, it is necessary to select conditions that match the physical properties of the dielectric composition. In the present invention, the measurement electrode is a circular pattern having a diameter of 10 mm, the guard electrode is a ring pattern having an inner diameter of 11.5 mm, and the film thickness of the dielectric composition is in the range of 10 μm to 20 μm. The dielectric composition coating was formed by appropriately heating the spin-coated paste composition, evaporating the solvent, and curing the resin. In addition, since the temperature and moisture absorption state also affect the dielectric properties, the dielectric properties can be evaluated with good reproducibility by performing measurements after leaving the high dielectric composition in a measurement temperature constant temperature and humidity atmosphere for 24 hours. it can.

本発明における誘電体組成物は、光配線材料としても、好ましく用いることができる。光配線とは、LSI、モジュール、ボードなどのそれぞれの間の信号伝送を通常の電気信号で行うのでなく、光信号で行う方式における配線のことである。実装基板上やその内部に光配線を形成する場合は、屈折率の高い層を屈折率の低い層でサンドイッチした構造をとる。屈接率が低い層を空間で代用することも可能である。光配線材料として用いる場合は、光配線内を導波する信号伝送用の光の散乱を小さくするために、その光の波長に比べ十分小さい無機フィラーを用いることが重要であり、光の波長の1/4以下の粒径とすることが好ましい。また、無機フィラー材料選択、含有量、樹脂材料選択から、屈折率、屈折率の温度依存性、熱膨張率を制御することができる。このことから光配線層を形成する基板材料の選択の幅が広がり、従来から用いられているシリコンやセラミックスなどの無機材料からなるものだけでなく、有機材料からなる基板をも用いることが可能になる。   The dielectric composition in the present invention can be preferably used as an optical wiring material. Optical wiring refers to wiring in a system in which signal transmission between LSIs, modules, boards, and the like is performed not by normal electrical signals but by optical signals. When an optical wiring is formed on or in the mounting substrate, a structure in which a layer having a high refractive index is sandwiched between layers having a low refractive index is employed. It is also possible to substitute a layer having a low refractive index with a space. When used as an optical wiring material, it is important to use an inorganic filler that is sufficiently smaller than the wavelength of the light in order to reduce the scattering of light for signal transmission guided in the optical wiring. The particle size is preferably ¼ or less. Further, the refractive index, the temperature dependency of the refractive index, and the thermal expansion coefficient can be controlled from the selection of the inorganic filler material, the content, and the resin material. This broadens the range of choice of substrate material for forming the optical wiring layer, making it possible to use not only conventional materials made of inorganic materials such as silicon and ceramics, but also substrates made of organic materials. Become.

このような誘電体組成物を形成することは、実装基板の軽薄短小化を実現し、小さな占有面積で高い信頼性を有するコンデンサを得ることができる。さらに大静電容量に適しているため、高密度SiPに内蔵される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用層間絶縁材料に有用である。   By forming such a dielectric composition, the mounting substrate can be reduced in thickness, thickness, and a highly reliable capacitor can be obtained with a small occupied area. Furthermore, since it is suitable for a large capacitance, it is useful as a capacitor incorporated in a high-density SiP or an interlayer insulating material for circuit board materials having a function as a capacitor.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
チタン酸バリウムフィラー(堺化学(株)製、BT−05、平均粒径:0.5μm)323重量部、γ−ブチロラクトン36重量部、分散剤(ビックケミー(株)製、BYK−W9010)3.2重量部をホモジナイザーを用いて氷冷下で1時間混合分散し、分散液A−1を得た。エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EPPN502H)12.8重量部、フェノールノボラック樹脂(大日本インキ工業(株)製、TD−2131)7.8重量部、硬化促進剤(北興化学(株)製、トリフェニルホスフィン)0.2重量部、γ−ブチロラクトン21重量部を混合し、エポキシ樹脂溶液B−1を得た。分散液A−1とエポキシ樹脂溶液B−1をボールミルを用いて混合し、ペースト組成物C−1を作製した。
このペースト組成物を銅張りFR−4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℃×4時間で硬化させ、膜厚10μmの誘電体組成物D−1aを得た。この誘電体組成物の無機フィラーの含有量は固形分中で75体積%であった。
Example 1
2. 323 parts by weight of barium titanate filler (manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., BT-05, average particle size: 0.5 μm), 36 parts by weight of γ-butyrolactone, dispersant (BYK-W9010, manufactured by BYK Chemie) 2 parts by weight were mixed and dispersed for 1 hour under ice-cooling using a homogenizer to obtain dispersion A-1. 12.8 parts by weight of epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., EPPN502H), 7.8 parts by weight of phenol novolac resin (manufactured by Dainippon Ink Industries, Ltd., TD-2131), curing accelerator (Hokuko Chemical Co., Ltd.) ), Triphenylphosphine) 0.2 parts by weight and 21 parts by weight of γ-butyrolactone were mixed to obtain an epoxy resin solution B-1. Dispersion A-1 and epoxy resin solution B-1 were mixed using a ball mill to prepare paste composition C-1.
This paste composition was applied onto a copper-clad FR-4 substrate using a die coater, dried in an oven at 80 ° C. for 15 minutes, cured at 175 ° C. for 4 hours, and a film thickness of 10 μm. Dielectric composition D-1a was obtained. The content of the inorganic filler in this dielectric composition was 75% by volume in the solid content.

次に、この誘電体組成物D−1aにネガレジストPMER N−HC600(東京応化(株)製)をスピナーを用いて塗布、乾燥し、マスク法によりパターン露光した。次いで、レジストを現像するPMER現像液N−A5東京応化(株)製)を用いて現像後、水洗し、レジストパターンを形成した。マスクパターンにはライン間隔の異なるライン・アンド・スペースパターンを用いた。次に、8.5体積%の硫酸(原液濃度98%)と4.5体積%の過酸化水素水(原液濃度35%)の混合溶液を55℃に加熱し浸漬揺動法により25分間、誘電体組成物のエッチングを行った。さらに同じ混合溶液を用いてスプレー法により残渣の誘電体組成物を剥離した。誘電体組成物パターン形成後、4%水酸化ナトリウムに3〜5分浸漬し、レジストを剥離した。光学顕微鏡を用いて誘電体組成物のライン・アンド・スペース(L/S)の観察を行い、電子顕微鏡を用いて誘電体組成物の断面形状を測定し、膜断面のテーパーの角度(θ)観察を行った。その結果を表1に示した。   Next, negative resist PMER N-HC600 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied to the dielectric composition D-1a using a spinner, dried, and subjected to pattern exposure by a mask method. Subsequently, after developing using PMER developing solution N-A5 Tokyo Ohka Co., Ltd. which develops the resist, it was washed with water to form a resist pattern. A line and space pattern with different line intervals was used as the mask pattern. Next, a mixed solution of 8.5% by volume sulfuric acid (stock solution concentration 98%) and 4.5% by volume hydrogen peroxide solution (stock solution concentration 35%) was heated to 55 ° C. for 25 minutes by the immersion rocking method. Etching of the dielectric composition was performed. Further, the residual dielectric composition was peeled off by spraying using the same mixed solution. After forming the dielectric composition pattern, the resist was peeled off by immersing in 4% sodium hydroxide for 3 to 5 minutes. The line and space (L / S) of the dielectric composition is observed using an optical microscope, the cross-sectional shape of the dielectric composition is measured using an electron microscope, and the taper angle (θ) of the film cross section is measured. Observations were made. The results are shown in Table 1.

また、このペースト組成物C−1を厚さ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℃×4時間で硬化させ、膜厚10μmの誘電体組成物を得た。この誘電体組成物に直径11mmの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HP4284AおよびサンプルホルダーHP16451B(共にヒューレットパッカード社製)を用いて、JIS K 6911に準じて測定した結果を表1に示した。   In addition, this paste composition C-1 was applied on a 300 μm thick aluminum substrate using a die coater, dried in an oven at 80 ° C. for 15 minutes, and then cured at 175 ° C. for 4 hours. A dielectric composition having a thickness of 10 μm was obtained. An aluminum electrode having a diameter of 11 mm was formed on this dielectric composition by vapor deposition, and the dielectric characteristics at 1 MHz were measured according to JIS K 6911 using impedance analyzer HP4284A and sample holder HP16451B (both manufactured by Hewlett Packard). Is shown in Table 1.

実施例2
図2に示された工程に準じて行った。まず銅張りFR−4基板上にネガレジストN−HC600(東京応化(株)製)をスピナーを用いて塗布、乾燥し、マスク法によりパターン露光した。ペースト組成物C−1をレジストパターン付銅張り基板に塗布し、オーブンを用いて、80℃×15分間で乾燥させた後、175℃×4時間で硬化させ、膜厚10μmの誘電体組成物D−1bを得た。この誘電体組成物の無機フィラーの含有量は固形分中で75体積%であった。この誘電体組成物D−1bにネガレジストN−HC600(東京応化(株)製)をスピナーを用いて塗布、乾燥し、マスク法によりパターン露光し、現像、水洗した。このとき、マスクは、銅張り基板上に使用したマスクの露光部と未露光部が反転したマスクを用いた。また、アライナーを用いて、マスクの位置合わせを行った。次いで、8.5体積%の硫酸(原液濃度98%)と4.5体積%の過酸化水素水(原液濃度35%)の混合溶液を55℃に加熱し浸漬法により25分間、誘電体組成物のエッチングを行った。さらに同じ混合溶液を用いてスプレー法により残渣の誘電体組成物を剥離した。誘電体組成物パターン形成後、4%水酸化ナトリウムに3〜5分浸漬し、レジストを剥離した。また、実施例1の方法に基づき、誘電体組成物パターンのライン・アンド・スペース(L/S)、膜断面のテーパーの角度(θ)の結果を表1に示した。
Example 2
It carried out according to the process shown by FIG. First, negative resist N-HC600 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied on a copper-clad FR-4 substrate using a spinner, dried, and subjected to pattern exposure by a mask method. The paste composition C-1 was applied to a copper-clad substrate with a resist pattern, dried in an oven at 80 ° C. for 15 minutes, and then cured at 175 ° C. for 4 hours to obtain a dielectric composition having a thickness of 10 μm. D-1b was obtained. The content of the inorganic filler in this dielectric composition was 75% by volume in the solid content. A negative resist N-HC600 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied to the dielectric composition D-1b using a spinner, dried, subjected to pattern exposure by a mask method, developed, and washed with water. At this time, a mask in which the exposed portion and the unexposed portion of the mask used on the copper-clad substrate were reversed was used. Moreover, alignment of the mask was performed using an aligner. Next, a mixed solution of 8.5% by volume sulfuric acid (stock solution concentration: 98%) and 4.5% by volume hydrogen peroxide solution (stock solution concentration: 35%) is heated to 55 ° C. and immersed for 25 minutes by the immersion method. Things were etched. Further, the residual dielectric composition was peeled off by spraying using the same mixed solution. After forming the dielectric composition pattern, the resist was peeled off by immersing in 4% sodium hydroxide for 3 to 5 minutes. Table 1 shows the results of the line and space (L / S) of the dielectric composition pattern and the taper angle (θ) of the film cross section based on the method of Example 1.

実施例3
チタン酸バリウム(堺化学(株)製、BT−05:平均粒径0.5μm)62.3重量部、チタン酸バリウム(Cabot社製、K−Plus16:平均粒径0.06μm)21.9重量部、γ−ブチロラクトン15重量部、分散剤(リン酸エステル骨格を有する酸基を持つコポリマー、ビックケミー・ジャパン(株)製、BYK−W9010)0.8重量部をホモジナイザーを用いて混練し、分散液A−2を得た。エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC−3000)2.6重量部、フェノールノボラック樹脂(日本化薬(株)製、”カヤハード”KTG−105)0.9重量部、硬化促進剤(北興化学(株)製、トリフェニルホスフィン)0.04重量部、γ−ブチロラクトンを7.1重量部混合し、エポキシ樹脂溶液B−2を得た。分散液A−2とエポキシ樹脂溶液B−2をボールミルを用いて混合し、ペースト組成物C−2を作製した。ペースト組成物C−2を用いた以外は、実施例1の方法に基づき、誘電体組成物パターンのライン・アンド・スペース(L/S)、膜断面のテーパーの角度(θ)及び誘電特性を評価した結果を表1に示した。また実施例3における誘電体組成物の無機フィラーの含有量は固形分中で82体積%であった。
Example 3
62.3 parts by weight of barium titanate (manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., BT-05: average particle size 0.5 μm), barium titanate (manufactured by Cabot, K-Plus 16: average particle size 0.06 μm) 21.9 Parts by weight, 15 parts by weight of γ-butyrolactone, 0.8 parts by weight of a dispersant (a copolymer having an acid group having a phosphate ester skeleton, BYK-Japan 90, BYK-W9010) was kneaded using a homogenizer, Dispersion A-2 was obtained. 2.6 parts by weight of epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000), 0.9 part by weight of phenol novolac resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., “Kayahard” KTG-105), curing accelerator ( Hokuko Chemical Co., Ltd., triphenylphosphine) 0.04 parts by weight and γ-butyrolactone 7.1 parts by weight were mixed to obtain an epoxy resin solution B-2. Dispersion A-2 and epoxy resin solution B-2 were mixed using a ball mill to prepare paste composition C-2. Except for using the paste composition C-2, the line and space (L / S) of the dielectric composition pattern, the taper angle (θ) and the dielectric characteristics of the dielectric composition pattern were determined based on the method of Example 1. The evaluation results are shown in Table 1. Further, the content of the inorganic filler in the dielectric composition in Example 3 was 82% by volume in the solid content.

実施例4
ペースト組成物C−2を用いた以外は、実施例2と同様にして、誘電体組成物パターンを作製し、評価した。結果を表1に示した。
Example 4
A dielectric composition pattern was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the paste composition C-2 was used. The results are shown in Table 1.

実施例5
誘電体組成物の膜厚が50μmである以外は実施例3と同様に誘電体組成物のパターンを作製し、結果を表1に示した。また比較例3における誘電体組成物の無機フィラーの含有量は固形分中で82体積%であった。
Example 5
A pattern of the dielectric composition was prepared in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the dielectric composition was 50 μm, and the results are shown in Table 1. The content of the inorganic filler in the dielectric composition in Comparative Example 3 was 82% by volume in the solid content.

比較例1
誘電体組成物エッチングに使う現像液が8.5体積%の硫酸(原液濃度98%)である以外は、実施例3と同様に誘電体組成物のパターンを作製し、結果を表1に示した。
Comparative Example 1
A dielectric composition pattern was prepared in the same manner as in Example 3 except that the developer used for etching the dielectric composition was 8.5% by volume sulfuric acid (stock solution concentration: 98%). The results are shown in Table 1. It was.

比較例2
エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC−3000)15.1重量部、フェノールノボラック樹脂(日本化薬(株)製、”カヤハード”KTG−105)5.9重量部、硬化促進剤(北興化学(株)製、トリフェニルホスフィン)0.2重量部、γ−ブチロラクトンを8.5重量部混合し、エポキシ樹脂溶液B−3を得た。実施例3で得られた分散液A−2とエポキシ樹脂溶液B−3をボールミルを用いて混合し、ペースト組成物C−3を作製した。
このペースト組成物C−3を用いた以外は、実施例1と同様にして、誘電体組成物を作製し、評価した。結果を表1に示した。また比較例2における誘電体組成物の無機フィラーの含有量は固形分中で43体積%であった。
Comparative Example 2
Epoxy resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000) 15.1 parts by weight, phenol novolac resin (Nippon Kayaku Co., Ltd., “Kayahard” KTG-105) 5.9 parts by weight, curing accelerator ( Hokuko Chemical Co., Ltd., triphenylphosphine) 0.2 parts by weight and γ-butyrolactone 8.5 parts by weight were mixed to obtain an epoxy resin solution B-3. Dispersion A-2 obtained in Example 3 and epoxy resin solution B-3 were mixed using a ball mill to prepare paste composition C-3.
A dielectric composition was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that this paste composition C-3 was used. The results are shown in Table 1. The content of the inorganic filler in the dielectric composition in Comparative Example 2 was 43% by volume in the solid content.

比較例3
ペースト組成物C−1を銅張り基板上にライン間隔の異なるライン・アンド・スペースパターンのスクリーンマスク(SUS#325メッシュ)を用いて印刷し、80℃で15分間乾燥させた後、175℃×4時間で硬化させ、膜厚10μmのパターン化した誘電体組成物を得た。実施例1の方法に基づき、誘電体組成物パターンのライン・アンド・スペース(L/S)、膜断面のテーパーの角度(θ)の結果を表1に示した。また比較例4における誘電体組成物の無機フィラーの含有量は固形分中で75体積%であった。
Comparative Example 3
The paste composition C-1 was printed on a copper-clad substrate using a screen mask (SUS # 325 mesh) having a line-and-space pattern with different line intervals, dried at 80 ° C. for 15 minutes, and then 175 ° C. × Curing was performed in 4 hours to obtain a patterned dielectric composition having a thickness of 10 μm. Based on the method of Example 1, the results of the line and space (L / S) of the dielectric composition pattern and the taper angle (θ) of the film cross section are shown in Table 1. Moreover, content of the inorganic filler of the dielectric material composition in the comparative example 4 was 75 volume% in solid content.

比較例4
誘電体組成物D−1aを形成する工程までは実施例1と同様に行った。次にレーザー加工を用いてパターン化を行い、誘電体組成物パターンを作製した。レーザー加工は炭酸ガスレーザーにて、パルス幅20μ秒の条件で行った。実施例1の方法に基づき、誘電体組成物パターンのライン・アンド・スペース(L/S)、膜断面のテーパーの角度(θ)の結果を表1に示した。また比較例5における誘電体組成物の無機フィラーの含有量は固形分中で75体積%であった。
Comparative Example 4
The same process as in Example 1 was performed until the step of forming the dielectric composition D-1a. Next, patterning was performed using laser processing to produce a dielectric composition pattern. The laser processing was performed with a carbon dioxide laser under the condition of a pulse width of 20 μsec. Based on the method of Example 1, the results of the line and space (L / S) of the dielectric composition pattern and the taper angle (θ) of the film cross section are shown in Table 1. The content of the inorganic filler in the dielectric composition in Comparative Example 5 was 75% by volume in the solid content.

Figure 2006004854
Figure 2006004854

なお、表1におけるaとは、図3に記載されたaのことであり、レジストパターンの重複部分の長さを指す。また、表1におけるレジストパターン3及び4、5は、図1、2に記載されたレジストパターン3、4、5のことである。   Note that “a” in Table 1 is “a” described in FIG. 3 and indicates the length of the overlapping portion of the resist pattern. Also, the resist patterns 3, 4, and 5 in Table 1 are the resist patterns 3, 4, and 5 described in FIGS.

誘電体組成物のパターン作製工程(1)の概略図Schematic diagram of dielectric composition pattern preparation step (1) 誘電体組成物のパターン作製工程(2)の概略図Schematic diagram of dielectric composition pattern preparation step (2) レジストパターンの配置図Resist pattern layout 膜断面のテーパーの角度θの図Figure of taper angle θ of membrane cross section

符号の説明Explanation of symbols

1 基板(被着体)
2 パターン化されていない誘電体組成物
3、4、5 レジストパターン
6 パターン化された誘電体組成物
1 Substrate (Substrate)
2 Unpatterned dielectric composition 3, 4, 5 Resist pattern 6 Patterned dielectric composition

Claims (6)

現像液に少なくとも一部が溶解する無機フィラーと、樹脂を含む誘電体組成物であって、無機フィラーの量が、誘電体組成物中に含まれる固形分全量の60体積%以上であり、膜状の該誘電体組成物を現像し、パターン化したときの膜断面のテーパーの角度が70°以上110°以下であることを特徴とするパターン化された誘電体組成物。 A dielectric composition containing an inorganic filler that is at least partially dissolved in a developer and a resin, wherein the amount of the inorganic filler is 60% by volume or more of the total amount of solids contained in the dielectric composition, A patterned dielectric composition characterized in that when the shaped dielectric composition is developed and patterned, the taper angle of the film cross section is 70 ° or more and 110 ° or less. 現像液が酸と過酸化水素を含む混合溶液であることを特徴とする請求項1記載のパターン化された誘電体組成物。 The patterned dielectric composition according to claim 1, wherein the developer is a mixed solution containing an acid and hydrogen peroxide. 無機フィラーがチタン酸バリウムを含むことを特徴とする請求項1記載のパターン化された誘電体組成物。 The patterned dielectric composition of claim 1, wherein the inorganic filler comprises barium titanate. 請求項1記載の誘電体組成物の膜厚が2μm以上30μm以下であることを特徴とするパターン化された誘電体組成物。 A patterned dielectric composition, wherein the dielectric composition according to claim 1 has a thickness of 2 μm or more and 30 μm or less. 現像液に少なくとも一部が溶解する無機フィラーと、樹脂を含む膜形状の誘電体組成物上にマスクパターンを形成し、酸と過酸化水素を含む混合溶液を用いて誘電体組成物中のフィラー成分を溶解してパターン化することを特徴とするパターン化された誘電体組成物の製造方法。 Form a mask pattern on a film-shaped dielectric composition containing an inorganic filler that is at least partially dissolved in a developer and a resin, and use a mixed solution containing an acid and hydrogen peroxide to fill the filler in the dielectric composition A method for producing a patterned dielectric composition, comprising dissolving and patterning components. 前記混合溶液中の酸が5体積%以上、過酸化水素が1体積%以上であり、該混合溶液を用いて誘電体組成物中のフィラー成分を溶解してパターン化することを特徴とする請求項5記載のパターン化された誘電体組成物の製造方法。 The acid in the mixed solution is 5% by volume or more and the hydrogen peroxide is 1% by volume or more, and the mixed solution is used to dissolve and pattern the filler component in the dielectric composition. Item 6. A method for producing a patterned dielectric composition according to Item 5.
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