TW487932B - Dielectric composite for integrally included in printed circuit boards and its preparation method - Google Patents

Description

487932 五、發明說明（1) 本申請案聲明1999年5月4曰提出之美國專利申請案序號 09/458, 363 ，發明名稱”Dielectric Material Including Particulate Filler” ，及1999年5月4日提出之美國專利 申請案序號09/305, 253，發明名稱’’Integral Capacitance for Printed Circuit Board Using Dielectric Nanopowders’’ 之益處，其均由William F· Hartman "Kirk M· Slenes 、及Kristen J. Law 提出，而 且其說明書在此併入作為參考。 之背景 發明之領域（拮術領域）： 本發明係關於用於印刷線路板製造之介電基材，其中介 電基材包含至少一種具有大於約丨4 〇 C之\之有機聚合物_ 及至少一種填料物質。本發明之介電基材具有在—55至125 °C之溫度範圍變化小於1 5%之介電常數。本發明亦包括多 層印刷電路板，其包括本發明之介電基材，特別是其中在 印刷電路板使用本發明之介電基材形成内部分配電容器之 印刷電路板。 本發明進:步關於在印刷電路板提供電容，更特別是一 種使用”電$微粉末在印刷電路板提供積體電容之方法及 裝置。 背景技藝： 似多=印刷，路板（PWB，S)廣泛地用於電子裝置，如電 ，細：Ϊί具、汽車等。多層印刷線路板一般包括具有 夕1 ;丨“土材層分離之絕緣導電線路層。由於更小又更

487932 五 、發明說明（2) 小之電子裝詈之^> +、 置之而求，已努力將電路裝置直接 爺々:例如，美國專利5, 010, 641揭示一種Π八印刷線 配二容器之多層印刷線路類似 G括内部分 5，1 5 5,6 5 5及5，m，〇6〇揭示用於電容性印^利 電容器層合物。 刷、、泉路板製造之 :印刷線路板中之電容器一般包括 =屬接地層及帶電金屬4。印刷線路板電：；材層分 電：通常為聚合片，其可以如玻璃、㈣中之介 近來，已有朝向減小印刷線路板中 3強化。 路板電路密度之趨勢4趨勢生 4谷1§之介雷J®r屑由 、 σ線路板 度之問題為，；電；二：：，減小電容器介電層厚-造成不欲之多；同之溫度變化太大， 廣泛、、四声r円= 仍有可用於形成薄且具有在 介電：之ί Ϊ極小之介電常數之印刷線路板電容器的 中=呼3;:板(PCB’S) 一般以層合形式構成。在板 電連接。這二^ 提供位於板表面上之各種襄置問之 ,^ 二^面裝置包括積體電路及分離之被動聿置， 容器、電阻與感應器等。分離之被動裝置佔據=例 :全棚表面積。因此，為了增加PCB，s之可用面；J 已有許多在板内以嵌入（或表面下）組態安置被動裝置 :括電谷器）之努力。在被動裝置為此種組態肖’其在此 姜中概括地及個別地以"積體被動器"而眾所周知。設計 於PCB内（層合物之間）之電容器稱為"積體電容器"且提

487932 I ——^___ I五、發明說明（3) I供丨丨積體電容丨丨。如果雷六 〜 |成重大貢獻，目丨丨、土 Λ 令裝置對積體電路之她電力# |成垔人貝獻，則造成這些裝置之At旦=之〜電力操作造 |過去已有提供積體電容之一此里儲存力之進步。 ! ^Howard 在導電片之間以提供積體電 ，二，其中介電片夾 括習知PCB層合物樹脂，如環曰。目前此種組態之物質包 常数^則^山之厚度/此“^^約以之介電 5 0 0皮可法拉第之平面電容值。練為了美供母平方英吋約 於每平方英吋500皮可法拉第許多應用需要遠大 須提供具有更高平面電容值之^谷值，因此其他方法必 對於固定電容器面積，僅兩種^可用 器之平面電容（電容/面積）。 方法了用以增加積體電容— 物質。其次，減小介電物厚度’可：用較高介電常數 容之這些限制反映在下式中· 云已知根據面積之電

Cp/A=( ε £〇)/t 其中··（：〆電容，電容器面積， V真空之介電常數，及卜介電物厚曰度口。之介電常數， 先前關於此點之努尋求使用具有高介電 物提供咼電容核心。至於實例，美國專利5 Η 、二之層合 如何使用預燃及研磨陶瓷毫微粉末增加介带^ 9J7建議 且聲稱教示如_何產生比僅使用環氧基介電’並 電f值。然而，在介電層中使用預燃及研 争刀末呈現形成通路（使層合之pCB層間電子夕、是笔微 礙。預燃及研磨陶瓷毫微粉末顆粒具有5〇 S)之障 乙u，UUO nm 範 五、發明說明（4) ^^ 圍之典型尺寸。此外，在此範圍之 “ 表示1 0, 0 0 0 nm顆粒與5 0 0 nm顆粒.刀、吊相當廣， 存在，介電層内不同大小之顆粒之分子右婉較大顆粒之 成之主要障礙。另-個伴隨預燃陶;古；:^現微，路形 電層承受層中發生之高電壓而不崩 '生笔丄:之問題為介 PCB内之電容層預期保持至少3〇〇伏二你二般而言， 之可靠組件。電容層内預燃陶瓷毫微：；：：Β構造 在阻止使用超薄層，因為連續大顆粒之 亦可藉由減小介電心：=，其因較大之平面電容 形成較相容之電i; 成與所需微通路 .^ 私谷層，而且可使較薄層承受高電壓。 藉適；電粉末’如鈦酸金屬鹽為主粉末，為 ^例如’碳酸鹽、氣氧化物或破酸鹽）之混合物之高溫、 應製ί °將生成漿料乾燥及在高溫燃燒，如高達 c，而得到所需之固態反應。然後研磨燃燒產以 造粉末。 、雖然固相反應製造之預燃及研磨介電配方對許多電應用 為可接文的、其遭受許多缺點。首先，研磨步驟成為可負 1也〜a兒性質之污染物來源。其次，研磨產物包括不規 則形，之破碎凝集體，其大小為大的且呈現5 0 0 -2 0, 0 00 nm之見粒度分布。結果，使用言些粉末製造之膜限於大於 五、發明說明（5) 一'一~-- :大： = ;]、之厚度。第三’由於伴隨大顆粒之高沈積速 ί在；：燃研磨陶曼粉末製造之粉末懸浮液或複合物必 使用。大_之顆粒之鈦酸鋇之安定 ::。目”'、四方晶，而且在尚溫由於相轉移而發生介電常數 仍有提供積體電容器之方法及裝置之需求，其使 二質而可製造較薄、較純之介電層，以增進電容及 可罪地製造微通路。 又 發明j概要（發明_之揭示） 極t H =要目的為提供一種具有在廣泛溫度範圍變化 J之介電常數之介電基材。 介電i月之另一個目的為提供一種包括非燒結粒狀物質之 電箔層之 卜目的為提供電容器層合物，其包括位於導 本發明:之具有本質上不變介電常數之介電片。 丁之有主要優點為包含至少一種具有大於約140 °c之 選择有機取人 及至少一種鐵電性顆粒填料之複合物。 -55至]=合物及鐵電性顆粒以製造在複合物接受範圍為 本發明之f時變化小於15%之介電常數之複合物。 物可i成i s 了 r優點為包含本發明複合物之電容器層合 結合複人/、 表面及下表面之片。此電容器層合物包括 第—口物上表面之第一導電層，及結合複合物下表面之 〜導電層。 X明之頭外優點為造成多層印刷線路板，其中至少一

Η 第12頁 487932 修正 案號 89108386 五、發明說明（6) 層包含本發明之電容器層合物。 圖式之簡要說明 加入且形成本發明之一部份之附圖描述許多本發明具體 實施例，而且與說明一起用以解釋本發明之原理。圖式僅 為描述本發明較佳具體實施例之目的而不視為限制本發 明。在圖式中： 圖1為依照本發明製備之積體電容器裝之橫切面圖； 圖2為圖1所示裝置之介電層部份之放大橫切面，其描述 毫微粉末在黏合物質基質中之分散； 圖3為圖2所示組件之進一步放大圖； 圖4為描述本發明方法之具體實施例之一些原理步驟之 略示流程圖； 圖5為描述本發明方法之另一個具體實施例之一些原理 步驟之略示流程圖；及 圖6為描述本發明方法之另一個具體實施例之一些原理 步驟之略示流程圖。 圖7為顯示範圍為-5 5至1 2 5 °C之溫度對依照實例1製備之 複合物之測量介電常數之效應之繪圖；及 圖8為描寫藉非耐火方法製造且具有約5 0 nm之均勻粒度 之鈦酸鋇顆粒之電子顯微鏡相片；及 圖9為以耐火方法製造之研磨鈦酸鋇顆粒之電子顯微鏡 相片。 圖式之符號說明 10 表導電層； 11 表介電層；

O:\64\64114.ptc 第13頁 2001.07. 23.013 487932

O:\64\64114.ptc 第13a頁 2001.07. 23.014 487932 五、發明說明（7) 本發明為包含至少一種有機聚合物及至少一種填料之介 電基材物質，其中在複合物接受範圍為-5 5至1 2 5 °C之溫度 -時，層合物之介電常數變化小於1 5 %。本發明包含電容器 層合物及多層印刷電路板，其包括由本發明介電基材物質〜 製備之電容器層合物。 ~ 介電層之電容依照以下方程式視如層介電常數、厚度及 > 面積之因素而改變：

Cp/ A = ε / τ 因為面積（Α)通常為固定的，改變電容Cp之唯一方式為 改變基材介電常數（ε )或厚度（τ )。此外，由於減小層合 物之厚度（τ)至低於約1 mil為困難的，藉由選擇具所需 _ 介電常數之介電基材組合物而控制電容變為重要的。 - 更複雜之因素為基材介電常數（ε)，因此及Cp，隨溫度 範圍而大為不同。在介電常數在-55至-125 °C之180 °C溫度 範圍中變化± 1 5%時，介電基質被視為具有性能或” X7Rn性 能。本發明之重要狀態為包括非耐火鐵電性顆粒之介電基 材在廣泛範圍之溫度呈現高且非常安定介電常數之發現。 在此使用名詞π非耐火鐵電性顆粒"表示由一或更多種鐵 電性物質製造之顆粒。較佳之鐵電性物質包括鈦酸鋇、鈦 酸鳃、鈦酸鈥、鈦酸鋇勰、锆酸鎂、二氧化鈦、鈦酸鈣、 鈇酸鋇鎮、鈦酸斜錯及其混合物。 用於本發明之鐵電性顆粒可具有範圍為約2 0至1 5 0毫微 鲁 米之粒度。較^佳為，顆粒本質上為全毫微顆粒，其表示顆 粒具有小於1 0 0毫微米之粒度而且較佳為約5 0毫微米之粒

O:\64\64114.ptd 第14頁 五、發明說明（8)

度。亦車交H 1〇〇毫微 马至少80%之鐵電性顆粒具有範圍為約5至約 卩米而且較佳為4〇一6〇毫微米之大小。 、 用於本蘇Ba 沈澱法。^鐵電性顆粒較佳為以非财火方法製造，如 酸鋇锶毫科ί之非耐火顆粒為了1^， Inc製造之50毫微米鈦 火鐵雷柹ΐ 加熱或燒結法製造之顆粒不包括於非耐 火鐵電性顆粒之範圍内。 μ f電性顆粒組合至少一種聚合物以形成介電層。鐵電性 顆粒可以餘阁$ 圍為；丨電層之約10至約60體積％而且較佳為約 呈體積％而且最佳為約20至40體積％之量存在於介電層 餘之"電層包含一或更多種樹脂系統。 ^鐵電性顆粒較佳為組合一或更多種常用於製造介電印刷 ，，巧層之樹脂。樹脂包括如矽酮樹脂、氰酸酯樹脂、環 氧=^、聚醯胺樹脂、K ap t ο η物質、貳順丁烯二醯亞胺三 哄树脂、胺甲酸酯樹脂、樹脂之混合物、及用於製造介電 ^材f質之任何其他樹脂之物質。此樹脂較佳為高Tg樹 脂。高Tg表示使用之樹脂系統應具有大於約1 4〇 π之硬化 Tg。更佳為樹脂Tg超過丨6 〇它而且最佳為超過丨8 〇它。較佳 之树脂系統為A 1丨i e d S i g n a 1 I n c ·製造之4 0 6 - N樹脂。 本發明之介電層藉由組合適量之鐵電性顆粒及所需之樹 脂而製造。然後將樹脂/鐵電性顆粒樹脂混合物塗覆於導 電金屬層上。含樹脂之鐵電性顆粒然後乾燥以自樹脂去除 溶劑。 本發明之t電基材用於製造電容器層合物。本發明之電 容器層合物包括上述包含鐵電性顆粒之介電層、結合介電

第15頁 487932 五、發明說明（9) 層上表面之 導電金屬層 造，例如， 在另一種方 電金屬表面 製造：（i )將 之表面上； 將含鐵電性 第二鐵電性 性顆粒之樹 粒之樹脂位 度及壓力夾 硬化溫度及 約 1 5 0 0 p s i 可藉藉由 片上表面及 上表面及下 可修改或粗 層對介電層 具有範圍為 導金屬層為 米之厚度之 屬層為銅箔 造之雙重處 第一導電金屬層、及結合介電層下表面之第二 。電容器層合物可藉任何此技藝已知之方法製 美國專利5，1 5 5，6 5 5，其在此併入作為參考。 法中，具有以含鐵電性顆粒之樹脂分離之上導 及下導電金屬表面之電容器層合物藉由以下而 含鐵電性顆粒之樹脂混合物塗佈在導電金屬箔 及（i i )將第二層導電金屬塗佈於暴露樹脂上以 顆粒之樹脂夾在導電金屬層之間。或者，可將 顆粒/塗樹脂之導電金屬塗佈於塗第一含鐵電 脂之導電金屬層以製造夾層，其中含鐵電性顆 於兩個導電金屬層之間。一旦形成，在適當溫 住電容器先質以將含鐵電性顆粒之樹脂硬化 壓力範圍為約250至約350 °C且壓力為約100至 〇 將導電金屬膜或箔喷鍍、電鍍、或黏附於介電 下表面，而將導電金屬層塗佈於介電基材片之 表面。為了確定導電層與介電層之間之黏附， 化導電金屬之表面或介電層之表面以改良金屬 之上及下表面之黏附。第一及第二導電層一般 9至約1 0 5微米之厚度。較佳為，第一及第二電 具有17至約70微米之厚度，而且最佳為約35微 銅箔層。較佳為，用於電容器介電物之導電金 層_。最佳為，導電金屬層為Oak Mi tsui公司製 理銅结層，Gould 或Circuit Foils 。

O:\64\64114.ptd 第16頁 487932 五、發明說明（ίο) 介電層可包括選用之第二填料物質以賦與介電層強度。 第二填料物質之實例包括紡織或非織物質，如石英、矽石 玻璃、電子級玻璃與陶曼，及聚合物，如芳族聚醯胺、液 晶聚合物、芳族聚醯胺、或聚酯，粒狀物質，如陶瓷聚合 物，及常用於製造印刷線路板基材之其他填料與強化物 質。選用之第二填料物可以範圍為約2 0至7 0重量％之量， 而且較佳為範圍為約3 5至約6 5重量％之量，存在於介電 層。 本發明之介電物質可包括其他常用於介電層製造之選用 成份。例如，介電顆粒及/或第二填料物質可包括黏合劑 以包括填料及樹脂物質間之黏合，以強化介電層。此外， 用於本發明之樹脂組合物可包括1¾合劑，如石夕烧搞合劑^ 銼酸酯及酞酸酯。此外，用於本發明之樹脂組合物可包括 界面活性劑及濕潤劑以控制顆粒黏聚合塗覆表面外觀。 本發明之組合物可製成各種物件。例如，此複合物可形 成膜、片、板、碟及其他平坦形狀，其在如印刷線路板之 電子產品作為基材特別有用。此複合物亦可製成三維形 狀。複合物可藉任何此技藝已知之方法形成，如擠製、注 射模塑及壓縮模塑。 使用本發明之樹脂/鐵電性顆粒製造之介電層較佳為具 有約5至約6 0微米之厚度。層在這些厚度具有約2 1 0 0至約 25000 pF /平方英吋之電容。較佳之介電層具有範圍為約 2 0至約4 0微也之厚度，而且電容基於標準面積為約3 1 0 0至 約6 3 0 0 p F /平方英吋。

O:\64\64114.ptd 第17頁 487932 丨五、發明說明（11)

I I 本發明電容器層合物之重要性質為崩潰電壓。比較先行 ί技藝之充填及非充填電容器層合器，本發明之電容器層合 ! I物具有相當高之崩潰電壓。較佳為，本發明之電容器層合 物具有超過2000伏特/ mii之崩潰電壓，而且較佳為其超過 I 25 00 伏特/ mil。 | 使周本發明之介電物質製造之電容器層合物可堆疊及交 丨連，使得多層存在於印刷線路板中。層可具有不同之介電 常數，不同之電容值，及不同之厚度，以形成用於高密度 電子包裝之基材，如單晶片及多晶片組。 體電容之方法。 路板中之高電容、 質物質及包含水 備複合物混合. 電層配置於兩個 步包含將水熱地 。分散水熱地製 約20%至約40%之 含將毫微粉末與 與溶劑之步驟。 〇 合聚合物以形成 發明亦可進一步 體積為約4 0 %至 中之積 印刷電 黏合基 料而製 及將介 地進一 之步驟 體積為 法亦包 微粉末 與溶劑 包含混 液。本 有基於 本發明進一步為提供印刷線路板 本發明提供一種製造整合地包括於 核心元件之方法，其包含藉由混合 熱地製備之毫微粉末之懸浮液之聚 物；將複合物混合物形成介電層； 導電層之間之步驟。此方法視情況 製備之宅微粉末分散於有機溶劑中 備之毫微粉末之步驟可包含以基於 粉末之起始體積比分散粉末。此方 溶劑超音波振盪之步驟，及研磨毫 此外’界面活性劑可混合毫微粉末 混合黏合基一質物質之步驟較佳為 均勻之毫微粉末-聚合物—溶劑懸浮 包含將複合物混合物硬化以製造具 約5 5%之粉末之介電層之步驟。

第18頁 五、發明說明（12) ,將複合物混合物形成介 s' 、、一·- I氣合物浸潰坡璃纖維片，丄^步驟較佳為包八、 I之步驟可包含撰M勺 且將複合物混八 3以複合物 丨禕人&擇包括擠裳、嘖、、# Γ合物形成介雷居 设合物混合物之一員。 T，麗、輥壓、&、主κ ”電層 I 配置導雷居々止 反>η、及鑄製 ί電岸f 步驟較佳為包含將道+ I兒層上。或者，配置 將V電箔層合 人仏52 、. 子电禮之步碑A人 更化之介 «物置於導電箔上知匕含步驟：將 , 層之步驟可包含蔣人币將7，電層硬化。或者π 口物；昆 或化學基氣介電層側面金屬化，如置導電 干…、巩將導電物質 如猎瘵發、喷铲、 經㈣尤積在介電^。 噴鑛、 二貴，超薄介電層(其以；;入:或更多個抗不欲之電壓崩 内整合地提供高效：：裝置最佳地果所周知），可― 七、—種方法以在津 羊私夺。因此，在本發明中， 末而供應積體電Ϊ5:内使用非常薄、均勾之介電毫微於 保有所需之試驗電使仵仵到較薄之較高電容層。這些^ 在本發明中 私楚而仍可成功地使微通路穿透。 α 度分布之粉末。j ^細之介電粉末，一種具有非習知窄粒 造。除了用於積w ί細粉末較佳為使用低溫化學沈澱法製 為"水熱法”之方肢電容器之介電物質製造，在此技藝已^ 造。因此，製、生八巳用於製造，例如，特定之工業水泥製 自，例如，^广粉束之一般水熱法對熟悉此技藝者可得 熱地製備之等人之美國專利4, 764, 493。然而，水 複合介電芦 束先前並未以在此揭示之方法用於製造 電容器構^技^且其在本發明之用法避免許多伴隨常用^ 為之預燃及研磨毫微粉末之缺點。

五、發明說明（13) 例如，在酞酸鋇之愔报 ^ 、 鎖溶劑以制> 〇 氣化鈇或烧氣化欽反應氫氧化 4 a衣：^王現冥实译 ^ 度及窄粒产分希+二⑴又、向純度、控制化學計量、小粒 行，以製2具立方曰=。反應一般在低於100 t之溫度實 圍為10 —2 0 0㈣且大小爷差物之如末，其平均主要粒度範 水熱地製備之粉末提供許 點’其與積體電容器之關係密；。、=衣之優 與粉末粒度成正比，而+ 0 先 口為複3物膜厚 之柃t T刹 私奋比與膜厚成反比，具較小輪择 二:可製造具較高電容比之膜。其:欠 丄：度 20,〇⑽㈣，在加入水熱地製 k接近- 此種通路為可能的。第三，/:毫二末末之/上膜製造 J ::立方結構，因此在此溫度不進行相轉 ： …*微粉末充分地小以保留在均勻懸浮液或複人f U水 而不沈積，可無關製造介電層而發生物質勢備I水料中 本發：包括製造用於整合地包括於PCB、裝置 ί二t之替代方法。較佳為在所有之具體實施例中使用 : 1 0 - 2 0 0 nm粒度之水熱地製備之粉末，較佳為鈦酸钥吏用 =在-個具灃實施例中，本發明之方法包括形成包二 負载宅微粉末之黏合複合物浸潰之玻璃纖維片之介 ^ 泰末之複合物置於導電基材上，並且藉由將導體塗覆在2

第20頁 =將介電層失在兩個導電層之間。《者，可將 ^微 487932 ___________ 五、發明說明（14) 層i?藉金屬化(例如二經金屬蒸發），而形成 、 或者，可形成包含負載宅微粉末之複合物之八 電層然後藉金屬化（如經蒸發）將兩個導電層沈" 上。 κ丹兩側 地體ΐ施例中…將毫微粉末，較佳為水熱 質相容之有機^佳為鈦酸鋇*微粉末，分散在與黏合物 實務之適合水性溶Γ而製備聚料。用於本發明 合。較佳為，甲乙酮或二甲基甲醯胺，或兩者之組 此分離及抑制為膠體懸洋液’其中製備粉末以維持彼 將粉末混合至顆粒交作用。使用超音波振盈或研磨 塗佈以使粉末ς劑中’並且以表面活性分子（界面活性劑）— 非離子性碟酸gt f聚最小°界面活性劑較佳為但未必為 形成粉末-聚：物物基f物質然後加入膠體懸浮液以 為黏合物質之複。在本發明極適合作 4〇β产气执匕。物衣乳基為A1 11 ed Signal公司萝袢 4〇6 %虱樹脂，雖然其他之樹脂亦夠用。 』衣造之 哭然J =用複合物混合物製造高介電常數層〜 ^體積為約議至約德之粉末之起刀末^具有 末肢積生成增加之黏度。因此可控 ^ 、、，幸又鬲之粉 組合物適合不_周之可能塗佈方法，例如又溶劑/粉末 溶劑/粉末漿料混合黏人物質， 〇，鑄製相對擠製。 除溶劑且固定基質。^照本發明之生成^合物硬化以驅 較佳為具有基於體積為約4〇%至約5 ^ (硬化）介電層 0之私末之體積粉末/

487932 五、發明說明（15) '~~ -- 基：比例。可經由改變粉末與黏 ^ 之"電常數’較高之體截產生增加之介Λ積比例控制膜 降低之機械強度。超過約5 一 兒吊數而代價為 脆度。 以之宅微粉末體積％呈現不欲之 在本發明之一個具體實施例中，萨 璃纖維片然後將浸潰片層合在兩個^帝试3物質浸潰玻 而製造整合至PCB中之電容器。、、夺、主电㈢（如銅箔）之間， 有範圍為2. 0 mi 1至6. 〇 mi芦又危貝之玻璃纖維片一般具 浸入且通過複合物混合物 子又。較佳為，玻璃纖維片 至玻璃纖維片之間隙空間中，、文^ ^粉末顆粒穿透 本發明之優點為毫微粉末充 ^複合物混合物浸漬之。 進入，完全地將玻璃纖維片:Μ:在坡螭纖維之間自由， 乃鲍和。如it卜>4 4、… 性之介電層，其亦為適合之介兩口π ，成所需強度及彈 用於複合物混合物之針人 〇〇貝之特點。 之陶瓷為使用水熱法製造：：：ί ^環氧樹月旨，而使用 圖1，其描述依照本發明之積體電Υ ,酸鋇粉末。參考 12，如鋼箱，具有介電層u配置於苴置15。導電層10與 之玻璃纖維片。圖2為複合介電層丨/之0如經複合物浸潰 顯示個別水熱地製備之鈦酸鋇毫^微 大橫切面圖，其 基質U，其具有浸潰之；;=:勻地分散 ”…、坡螭纖維-片之介電物1 1之一部份 2。圖3顯 水熱地製備之鈦酸鋇毫微粉末1 3，1 3，以，^ 其中個別 平均分離距離配置於環氧基質丨4内。 可提供微通路之 设合物浸潰之坡璃纖

第22頁 在本發明之此第一具體實施例中 487932 五、發明說明（16) 維片包含介電層11。在製造上述之介電層11之後，將導電 層10與12配置於介電層之一或通常為二側。其可在層合壓 機中完成，其中針對介電層11壓迫導電層1 0，1 2 (例如，各 為約1或2 mils厚之銅片），而且將全部夾層組合加熱以造 成介電層11中之聚合物基質黏合至導電片。希望使用具相 當低玻璃轉移溫度之聚合物，使得習知層合壓機可誘發層 1 1與導電片1 〇，1 2之間之黏合。除了以上之將導電層配置 於介電層上之層合方法，如使用其他黏著物質將導電層連 接介電層之替代模式在本發明之範圍内。 進一步參考圖4解釋製造此第一具體實施例之裝置之方 法。再度在一個步驟中藉由將水熱地製備之毫微粉末分散 於溶劑中而製備漿料。分散可以超音波振盪或藉任何其他 適合之方式完成。較佳為，將界面活性劑供應至懸浮液以 製造毫微粉末在溶劑中之膠體懸浮液。較佳為，黏合物質 (較佳為環氧基）混合漿料以製備溶劑與毫微粉末及黏合物 質之複合物混合物。生成之複合物混合物然後浸潰於多孔 性支撐層合物中，其較佳為玻璃纖維片，使得複合物混合 物及玻璃纖維片有效地形成介電層。一旦複合物變硬（如 藉硬化），將導電層配置於介電層之一或較佳為兩側。较 佳為，在本方法之此具體實施例中，導電層之配置藉層合 完成，其中在高溫及壓力之條件下將三層壓在一起。 本發明之優點為使用毫微粉末可使用微雷射在介電層1 1 鑽穿微通路。__典型之微雷射束在遭遇毫微粉末顆粒時破壞 或移去小顆粒，因而維持微通路之直線性及品質。在包括

O:\64\64114.ptd 第23頁 487932 五、發明說明（17) 習知粉末之已知介電層中，陶瓷顆粒之大小可干擾使用微 雷射之微通路鑽孔。雷射束被較大直徑顆粒散射，阻礙鑽 孔，並且影響微通路之品質。 在本發明之第二具體實施例中，藉由以包括黏合基質物 質、溶劑、及水熱地製備之毫微粉末之複合物混合物塗覆 導電箔或片1 2而製造積體電容。複合物混合物之製備通常 與前述相同，即，將毫微粉末懸浮在溶劑中以製造懸浮液 漿料，而且黏合物質（通常為聚合物）混合漿料。塗覆如銅 之導電箔基材1 2藉由將複合物混合物物理地放置在箔上， 繼而去除溶劑而實行。例如，未硬化之複合物混合物可擠 製於導電層1 2上，然後將複合物及導電層置入約1 8 0 °F之 硬化烤箱中約1 0分鐘。在此具體實施例中，介電層中未包 括玻璃纖維片，而是複合物混合物本身硬化形成介電層 1 1。介電層1 1因此不為機械地強硬，但是在使用具有小於 5 0 nm直徑之粉末時，可得薄至一微米之介電層。因此， 藉此具體實施例可構成產生相當高平面電容（例如，每平 方英吋至少1 2 0，0 0 0皮可法拉第）之積體電容器。未硬化複 合物混合物之塗佈較佳為藉由將複合物混合物擠製，或經 喷灑、輥壓、浸潰、或鑄製於導電基材12上而完成。 亦參考圖1描述裝置之此第二具體實施例。將形成介電 膜之複合物介電層11置於或塗覆於自撐導電層12上，如銅 箔。繼而，將第二導電層1 0塗佈於介電層1 1之另一側，如 藉壓機層合策_二箔，或藉金屬蒸發，以完成積體電容器構 造。圖2再度顯示介電複合物層1 1之橫切面，個別水熱地

O:\64\64114.ptd 第24頁 / 五、發明說明（18) 製備之毫微粉末丨3 i 3顯示介電層11之放大句勻地分散於全部黏合基質14。圖 末1 3, 1 3,配置於勘人|圖，其中個別水熱地製備之毫微粉 ., 3基質1 4内。 芩考圖5，其提供 4内 額外資訊。如所述，·發明方法之第二具體實施例之 之毫微粉末之漿料之木/、體貝施例包括製備分散於溶劑中 此方法包括混合黏合^ L其^^為亦^有界面活性劑。 -溶劑懸浮液。在萨由:（再又較佳為裱氧基）與毫微粉末 混合物之後，藉由9擠制把合黏合物質與襞料而製備複合物 複合物混合物，同時噴灑壓、浸漬或鑄製未硬化 導電層上，如鋼箔，：將合物混合物置於自撐 形成。此方法然後涉將入^-於其上而完成介電層 之溶劑，使得介電層ί = = =物硬化以排除大部份 示，將第二導電層(如鋼然後，如圖5所 層起初未置於第—導電居二二笔層之另一側，即， 广，：施例特“由直接對:ί此基本方法。因 (如金屬泊）擠製H親壓、浸一個自樓導電層 物。此方法可形成非f薄之介電層。（缉製複合物混合 在本發明之另一個具體實施例中， 電層1K包括黏合基質物質及水熱地製：由將自撐複合物介 化而製造積齓電容器。藉擠製或鑄製，：微粉末2金屬 11，其較佳為具有至2. 0微米之厚度形成複合物"電層 實施例之-般方法類所述第二具體實本發明之此具體 使用金屬沈積法，如蒸發、嗔錢或化學蒸氣沈積，將導電

第25頁 48/932 五、發明說明（19) 一' -*-— 層1 0與1 2至少之一 g己置於介電層丨丨上，而取《 i _ 個自撐導％箔。因此，第三具體實施例包括至少一個，，金 屬導電層12，而且視情況地層丨〇，12均為金屬化之層、。 =…化導電層1 〇或丨2之優點為導電層可沈積成相當薄之厚 :接^ ^ ’ 一微米或更小。這些使用金屬化（如蒸氣沈積） 電層u上之較薄導電層1〇，12降低將用於特定積 體^谷器之電極圖案化所需之蝕刻量。再度參考圖丨，藉 而喷鍍W造導電層1〇與丨2。圖2顯示介電膜I〗之橫切 甶’其中個別水熱地製備之亳 ” 全部黏合基質“。 如末3，13均勻地分散於 之：ii:圖6」其大致地描寫方法之此第三具體實施例-同1 ί非二::兩個基本步驟再度與其他具體實施例相 懸浮r。繁2 f水熱地製備之鈦酸鋇毫微粉末之 硬化开4 質，而且生成之複合物混合物可 體實；r在此具體實施例中，不似方法之第二具 之;相丨導電層不需配置於介電層。而是將介電層 為介電層之兩側。如此可加入“、、孔沈積），其視情況地 圖%所示，將第二導電層配置於介電之導電層。最後，如 :導電層可為自撐金屬箔，或如所^曰之另一侧上。此第 -- 了為第二金屬化表 單2此可見到，如果其中使用玻璃編, 取i 1谷 且具有各約1至2 mil ^ 主約6 mil之複合物 予度之導電層1 0，1 2， 而 電容器裝置一般具有厚度約 m、准片，依照本發明之 介電層n ， 子又w 一 五、發明說明（20) —'^ ~ -----—- =置厚度為約4 nni至約1Q mU。在不包括強化玻璃纖 、准=而構成之替代具體實施例中，特別地由於均勻小直徑 f笔微粉末包括於電容器之介電層中，複合物介電層丨丨可 =溥，接近1 mU之厚度，而藉蒸氣沈積等製造之金屬化 ^电層1 0，1 2亦可更薄，其對應地生成總厚度戲劇性降低 U列如，下降至約6微米）之積體電容器。 一 在=多應用中，亦希望”堆疊”許多個依照本發明之任何 二肢貝％例製造之電谷器，例如，5至1 〇個，以製造多電 容，組件。例如，可將5個電容器（例如，在6個導電層:

間父替地堆疊之5個介電層）層合在一起以包括於pCB +在此實例中製備具有不同樹脂'及不同填料組合物之介 電基材並且試驗之。特別地，基材不包括填料、燒結及研 磨鈦酸鋇填料顆粒，及非耐火鈦酸鋇填料顆粒。 ,1 ledSignal 406樹脂單獨或組合50重量％之鈦酸鋇顆 粒使用以形成介電層。使用兩種形式之鈦酸鋇顆粒；紐約 州 Niagara Falls 之 TAM Ceramics, lnc·製造之燒結鈦酸 鋇顆粒’及新墨西哥州Albuquerque之TPL， Inc·製造之非 耐火鈦酸鋇顆粒。燒結鈦酸鋇顆粒具有1微米之主要粒 度’3·3平方米/克之bet表面積，及3000之介電常數。非 耐火鈦酸鳃鋇顆粒具有約〇 · 〇 5微米之粒度，2 6 · 〇平方米/ 克之BET表面積，及3〇〇〇之介電常數。 藉由塗覆1盘斯之Oak Mitsui公司製造之Double Treat (DT)銅箱，塗佈第二層1盎斯銅箔以將樹脂/顆粒組合夾在 Ηδ/932

製備包括35體積％之非耐火鈦酸鋇之介 ::1之方法試驗。繪製在—55。。至125。。之溫产3依： 電常數變化且報告於圖7。由圖7可清楚見到又:之圍| 約，之介電常數變化。因此，組合物中之非：度欽:圍: 之$並未戲劇性地改變生成介電組合物之介電常數安定、 實例3 製^包括35體積％之非耐火鈦酸頷之電容器層合物並且 依照實例1之方法試驗。然而，使用之樹脂系^ 、

A1HedSlgnal 40 2 樹脂，其具有14(TC2Tg。在—^工至 125 C之溫度範圍之介電常數變化為27.5%。 IΪ =括地或特別地取代用於以上實例之本發明所述 反應物及/或操作條件而重複以上實例I類似地成功。

、雖$ :I明已特別苓考這些較佳具體實施例而詳細敘 述’ J t具體實施例亦可得到相同之結果。本發明之變

第28頁 487932 五、發明說明（22) 化及修改對熟悉此技藝者為明顯的且所附之申請專利範圍 意圖涵蓋所有此種修改與等致物。上列所有參考資料、申 請案、專利、及刊物之全部揭示在此併入作為參考。

第29頁

Claims (1)

1. 487S32 修正 嶺號 89108386 1 . 一種介電複合物，其包含至少一種有機聚合物，及至 少一種鐵電性顆粒填料，其中介電複合物之介電常數在複 合物接受-5 5至1 2 5 °C之溫度時變化小於1 5 % ;及 其中該鐵電性顆粒包含選自鈦酸鋇、鈦酸錄、及其混 合物之顆粒；及 其中該鐵電性顆粒包含非耐火顆粒，其具有1 0 uni至 6 0 n m之平均粒子大小；及 其中介電複合物具有大於140 °C之Tg ;及 其中至少一種樹脂為熱固性樹脂，其選自環氧樹脂、 氰酸酯樹脂、矽酮樹脂、聚醯胺樹脂、貳順丁烯二醯亞胺 三畊樹脂、胺基甲酸酯樹脂、及其混合物；及 其中組合物崩潰電壓大於2 0 0 0伏特/mi 1。 2 . —種包含根據申請專利範圍第1項之介電複合物之電 容器層合物，其呈片形狀，具有上表面及下表面，結合複 合物上表面第一導電層，及結合複合物下表面第二導電 層。 3 . —種多層印刷線路板，其中至少一層包含根據申請專 利範圍第2項之電容器層合物。 9 4. 一種整合地包括於印刷電路板中之介電物質，該介電 物質包含使用低溫化學沈積法製備之鐵電性毫微粉末，及 以膜形式斷續地分散之黏著劑，該膜配置於兩個導電層之 間，其中該鐵電性顆性包含選自鈦酸鋇、鈦酸鏍，及其混 合物之陶瓷顆性；及其中該鐵電性顆性具有1 0 nm至6 0 nm之 平均粒子大小。

   O:\64\64114.ptc 第1頁 2001.07. 24.032 487932 案號 89108386 c年//月曰 修正 六、申請專利範圍 5.根據申請專利範圍第4項之介電物質，其中該鐵電性 毫微粉末包含鈦酸鋇。 6 .根據申請專利範圍第4項之介電物質，其中該介電物 質具有每平方英吋至少100, 〇〇〇皮可法拉第之平面電容。 7. 根據申請專利範圍第4項之介電物質，其進一步包含 非離子性鱗酸g旨。 8. 根據申請專利範圍第4項介電物質，其中該鐵電性毫 微粉末具有範圍為1 0至2 0 0奈米之粒子大小，其中該黏著 劑為聚合物樹脂，及其中該介電毫微粉末為鈦酸鋇。 9 · 一種製造整合地包括於印刷電路板中之介電物之方 法，其包含步驟： a) 將鐵電性毫微粉末懸浮在溶劑中以形成懸浮液； b) 藉由將黏合劑加入懸浮液而製備複合物混合物； c ) 將複合物混合物形成層； d) 將複合物混合物層硬化以形成介電膜；及 e) 將導電層配置在介電膜之平面表面上。 10. —種製造整合地包括於印刷電路板中之介電物之方 法，其包含步驟： a) 將使用低溫化學沈積法製備之鐵電性毫微粉末懸 浮在有機溶劑中以形成懸浮液； b) 藉由將聚合物樹脂，加入懸浮液而製備複合物混 合物； c ) 將複合物混合物形成層； d) 將複合物混合物層硬化以形成介電膜；及

   O:\64\64114.ptc 第2頁 2001.07. 24. 033 487932 修正 案號 89108386 々、申請專利範圍 e) 將導電層配置在介電膜之平面表面上。 1 1 .根據申請專利範圍第1 0項之方法，其中該聚合物樹 脂為環氧聚合物。 1 2.根據申請專利範圍第1項之介電複合物，其中該複合 物具大於1 80 °C之Tg。 1 3.根據申請專利範圍第1項之介電複合物，其中該組合 物崩潰電壓大於2 5 0 0伏特/mi 1。 t f

   O:\64\64114.ptc 第3頁 2001.07.24.034