JP2006019621A - キャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料、多層配線板及びモジュール基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高誘電率フィラーを樹脂中に分散してなる250pF/mm2以上、特に1,000pF/mm2以上の容量密度を有するキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料であって、好ましくは上記高誘電率フィラーの表面の少なくとも一部がデンドリティック構造の化合物で被覆されているキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。上記フィラーはモノモーダル又はマルチモーダル構成である。
【選択図】なし
Description
電気的ノイズの影響を抑えるために、プリント配線板に容量の大きなキャパシタを設けて電気的ノイズを取り除く方法が知られているが、内層として使用できる信頼性の高い薄膜高誘電率材料であって、電子部品の小型化、高機能化の観点から,最も効果的なキャパシタ機能を有する多層配線基板を実現することが望まれていた。
(実施例1)
平均粒径70nmのチタン酸バリウム(BTO)4.8gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに平均分子量約10,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.2gを添加した。本実施例におけるフィラーは、小径フィラーが100%である。この後、超音波処理を10分間施した後、ボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量20,000のポリアミド0.43gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的に、この溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
(実施例2)
平均粒径20nmのチタン酸バリウム(BTO)4.8gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに平均分子量約5,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.6gを添加した。本実施例におけるフィラーは小径フィラーが100%である。この後、超音波処理を10分間施し、さらにボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量20,000のポリアミド0.54gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的に、この溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
(実施例3)
平均粒径100nmのチタン酸バリウム(BTO)3.6g平均粒径20nmのチタン酸バリウム(BTO)1.2gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに、平均分子量約10,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.2gを添加した。小径フィラーはフィラー全体の25重量%であった。この後、超音波処理を10分間施し、さらにボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量50,000のポリアミド0.34gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的にこの溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
(実施例4)
平均粒径100nmのチタン酸バリウム(BTO)3.6gと平均粒径60nmのチタン酸バリウム(BTO)1.2gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに平均分子量約5,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.2gを添加した。小径フィラーはフィラー全体の25重量%であった。この後、超音波処理を10分間施し、さらにボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量20,000のポリアミド0.54gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的にこの溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
(実施例5)
平均粒径60nmのチタン酸バリウム(BTO)4.8gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに、平均分子量約10,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.2gを添加した。本実施例におけるフィラーは小径フィラーが100%である。この後、超音波処理を10分間施し、さらにボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量50,000のポリアミド0.34gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的にこの溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
(実施例6)
平均粒径200nmのチタン酸バリウム(BTO)3.6gと平均粒径20nmのチタン酸バリウム(BTO)1.2gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに平均分子量約10,000のアミン変性ハイパーブランチシロキサン0.2gを添加した。小径フィラーはフィラー全体の25重量%である。この後、超音波処理を10分間施し、さらにボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量50,000のポリアミド酸0.43gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的にこの溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
(実施例7)
平均粒径100nmのチタン酸バリウム(BTO)3gと平均粒径20nmのチタン酸バリウム(BTO)1.8gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに平均分子量約5,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.3gを添加した。小径フィラーはフィラー全体の37.5重量%であった。この後、超音波処理を10分間施し、さらにボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量80,000のポリアミド酸0.43gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的に、この溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
(実施例8)
平均粒径100nmのチタン酸バリウム(BTO)3gと平均粒径20nmのチタン酸バリウム(BTO)1.8gを7gのメチルエチルケトン(MEK)中に加え、さらに平均分子量約5,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.3gを添加した。小径フィラーはフィラー全体の37.5重量%であった。この後、超音波処理を5分間施し、さらにボールミルで24時間分散処理を行った。
エポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.2gを添加しない以外は実施例1と全く同じ操作でポリマーセラミックコンポジット薄膜の作製を試みた。厚さ1.5μmのコンポジット膜を製作することはできたが、1μm以下の厚みのポリマーセラミックコンポジット薄膜はできなかった。以上のことから、高誘電率フィラーをデンドリティックポリマーで表面処理することが極めて有効であることが分かる。
(実施例10)
エポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.2gのかわりにポリカルボン酸系界面活性剤ホモゲノール(花王石鹸製)0.2gを用いた以外は実施例1と全く同じ操作でポリマーセラミックコンポジット薄膜の作製を試みた。厚さ1.5μmのポリマーセラミックコンポジット薄膜は製作できたが、1μm以下の厚みのコンポジット膜は作製できなかった。以上のことから、高誘電率フィラーをデンドリティックポリマーで表面処理することが極めて有効であることが分かる。
(比較例1)
平均粒径70nmのチタン酸バリウム(BTO)5gのかわりに平均粒径200nmのチタン酸バリウム(BTO)5gを使用した以外は実施例1と全く同様にしてポリマーセラミックコンポジット薄膜の作製を試みたが、1mm/分の速度で引き上げた際に、チタン酸バリウムを核とする粒状の凝集物が析出して均一な塗布膜を得ることができなかった。この現象は平均粒径110nmのチタン酸バリウム(BTO)についても同じであった。
(実施例11)
0.2mm厚のガラスクロス強化エポキシプリプレグ1の両面に、ステンレス2に予め形成していた銅電極用パターン3を加熱加圧下、転写して両面に電極を有するガラスエポキシ基板4を作製した。加熱温度は170℃、加熱時間は90分である。次に、両面を研削して平滑面に仕上げ、実施例4で用いたポリマーコンポジット薄膜を両面にディップにより塗布して膜厚1μmの誘電体層5を形成した。両面にクロム(Cr)/銅(Cu):0.1μm/5μm厚をスパッタと電気銅めっきにより電極用導体層を形成した。次に、電極部以外をマスクで覆い、エッチングにより電極用パターン6を形成した。
(実施例12)
図2(a)〜(e)に示す製造プロセスでキャパシタを内蔵するLSI搭載用多層配線板を作製した。図では省略するが6層の銅配線を有するガラスセラミック多層板1の表面にポリイミド絶縁層22(厚さ10μm)をカーテンコート法により形成した後、レーザー穴あけと無電解銅めっきにより接続用のスタッドビア23を形成した。さらに、表面にクロム/銅のスパッタリングにより厚さ5μmの配線層24を形成した。ポリイミド表面との接着力確保のためのクロムの厚みは0.5μmである。
(実施例13)
実施例11の以下のプロセスを変えた以外は全く同様のプロセスでモジュール用多層配線基板を作製した。キャパシタ部を造り込む際、以下に示す作業により積層構造により大容量化を実現した。
(実施例14)
1,3,5−トリ(3,4−ジシアノフェノキシ)ベンゼン(6CN)と塩化銅(CuCl)をモル比3:2の割合でN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させる。混合物10gに対してNMPを300mlを用いて溶液を作製した。この溶液を160℃に加熱して、攪拌下、12時間反応を行った。この溶液を約1lの蒸留水中に落として得られた沈殿物をろ過した後、真空乾燥機で約3時間乾燥させて生成物を得た。
(実施例15)
0.23gの6CNをジメチルアセトアミド(DMAc)とテトラヒドロフラン(THF)体積比1:1の混合液に溶解させた後、平均粒径70nmのBTO微粒子10gを加え48時間ボールミルで混合した。BTO微粒子は6CNで均一にコートされた状態になる。この後、THFをエバポレーターで除去した。分子量約8,000のPAを溶かしたワニスを混合してさらに24時間ボールミルで混合した。マトリックス成分である6CNとPAは重量比1:1になるように調整した。この混合ワニスをさらに3gのDMAを加えて30分攪拌して得た溶液を膜厚約500Åのアルミ導電膜を蒸着により形成したガラス板に回転数2,000rpmの条件でスピンコートして塗布膜を形成した。この塗布膜を減圧条件下、100℃、30分と150℃、1時間加熱乾燥して厚さ0.5μmのコンポジット薄膜を得た。この表面に金のスパッタにより直径2mmの電極を形成した。
(実施例16)
平均粒径70nmのチタン酸バリウム(BTO)4.8gを7gのジメチルアセトアミド(DMA)中に加え、さらに平均分子量約10,000のエポキシ変性ハイパーブランチシロキサン0.2gを添加した。この後、超音波処理を10分間施した後、ボールミルで24時間分散処理を行った。次に、平均分子量20,000のポリアミド0.23gと6CN0.2gを溶解させて、さらにボールミルにより48時間の分散処理を施した。最終的に、この溶液に3gのDMAを加えて超音波により3分間分散処理した。
Claims (19)
- 平均粒径100nm未満の高誘電率フィラーを樹脂中に分散してなる250pF/mm2以上の容量密度を有するキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 容量密度が1,000pF/mm2以上で、厚さが2μm以下である請求項1記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 高誘電率フィラーの表面の少なくとも一部がデンドリティック構造の化合物で被覆されていることを特徴とする請求項1又は2記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 体積分率で10〜60vol%の有機高分子を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 平均粒径が100nm未満のモノモーダル高誘電率フィラー、又は複数の粒径分布のピークを持つマルチモーダル高誘電率フィラーが樹脂中に分散され、マルチモーダルフィラーの複数のピークのうち、1つのピークを構成するフィラーの平均粒径が100nm未満であり、他の1つのピークを構成するフィラーの平均粒径が100nm以上である請求項1〜4のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- シロキサン骨格を有するポリマーで表面処理したフィラーを樹脂中に分散してなる請求項1〜5のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- シロキサン骨格を有し、且つ分岐構造を有するハイパーブランチシロキサン化合物で表面処理したフィラーを樹脂中に分散してなる請求項1〜6のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 上記マルチモーダルフィラー中の平均粒径が100nm未満のフィラーが、全フィラーの20重量%以上である請求項5に記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- ハイパーブランチシロキサン化合物が、ビス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルビニルシロキシ)シラン、ビス(ジメチルアリルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルアリルシロキシシラン)を単独、もしくは2種以上を混合して重合したもの及びその誘導体、あるいはビス(ジメチルシロキシ)メチルビニルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)ビニルシラン、ビス(ジメチルシロキシ)メチルアリルシラン、トリス(ジメチルシロキシ)アリルシランを単独、もしくは2種以上を混合して重合したもの及びその誘導体であることを特徴とする請求項6記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 二つの隣接するシアノ基を有するジシアノフェニル基を有する化合物及びその誘導体によりフィラーを処理したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 二つの隣接するシアノ基を有するジシアノフェニル基を有する化合物の誘導体から得られる金属フタロシアニン化合物あるいは金属フタロシアニンを有するデンドリティックなオリゴマーあるいは、ポリマーを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 二つの隣接するシアノ基を有するジシアノフェニル基を有する少なくとも1種の化合物あるいはその誘導体を用いて表面処理された無機フィラーを用いることを特徴とする請求項11又は12記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 一般式(1)で示されるハイパーブランチシロキサン化合物が平均分子量で1,000から80,000であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 有機高分子が、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリエーテルイミド、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂及びシアネート樹脂の少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 高誘電率フィラーとして、チタン酸バリウム系セラミックス、チタンーバリウムーネオジウム系セラミックス、チタンーバリウムースズ系セラミックス、チタン酸ストロンチウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸カルシウム系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス及び二酸化チタン系セラミックスの少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載のキャパシタ用ポリマーセラミックコンポジット材料。
- 電極間に誘電体層を介してなるキャパシタを回路中に形成した多層配線板において、前記キャパシタが、高誘電率フィラーを樹脂中に分散してなる請求項1〜17のいずれかに記載のポリマーセラミックコンポジット材料であることを特徴とする多層配線板。
- 電極間に誘電体層を介してなるキャパシタを内蔵し、半導体チップを搭載してなるモジュール基板において、前記キャパシタが、高誘電率フィラーを樹脂中に分散してなる請求項1〜17のいずれかに記載のポリマーセラミックコンポジット材料であることを特徴とするモジュール基板。
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